DE2705766A1

DE2705766A1 - Rohrkupplung

Info

Publication number: DE2705766A1
Application number: DE19772705766
Authority: DE
Inventors: Sadayoshi Yamazaki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-12
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1977-08-18
Also published as: US4133563A; JPS5297419A; DE2705766B2

Description

Gebrauchsmusterhllfsanmeldung

SADAYOSHI YAMAZAKI

2-12-5, Takaodai, Suma Ward,

Kobe-Clty, Hyogo, Japan

Rohrkupplung.

Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung, bestehend aus einer Rohrmuffe mit Ringnut und darin angeordneter Ringdichtung sowie einem darin einschiebbaren glatten Rohrende.

Bei den bisher üblichen Rohrkupplungen dieser Art wird im allgemeinen darauf geachtet, daß das Spiel «wischen der Innenwandung der Rohrmuffe und der Außenwandung des darin einzu-

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setzenden glatten Rohrendes möglichst klein gehalten wird, um zu verhindern, daß die Ringdichtung infolge des Innendruckes in der Rohrkupplung nicht aus der Ringnut der Rohrmuffe herausgedrückt werden kann und dadurch das in der Rohrleitung zu fördernde Medium an dieser Rohrkupplung austreten kann. Aus diesem Grunde ist zwangsläufig die gegenseitige Neigung der beiden miteinander zu verbindenden oder zu kuppelnden Rohre auf einen sehr kleinen Winkel beschränkt. Tatsächlich ist bei den bisher üblichen Rohrkupplungen das in die Rohrmuffe eingesetzte glatte Rohrende im Betrieb einer Hebelwirkung in der Rohrmuffe ausgesetzt und daher hohen Drücken an den Stellen, an denen es mit der Rohrmuffe in Punktkontakt liegt, selbst wenn es zur Längsachse der Rohrmuffe nur wenig geneigt verläuft. In diesem Fall neigt das in die Rohrmuffe eingesetzte glatte Rohrende, welches zur Muffenachse geneigt ist, dazu, stark gegen die Innenwandung der Rohrmuffe an der Seite der Außenkante der Ringnut j gepreßt zu werden, gegen welche das glatte Rohrende gneigt wird. Infolgedessen unterliegen die in Punktkontakt stehenden Teile starken Spannungen und Deformierungen, wobei zusätzlich das Spiel zwischen der Innenwandung der Rohrmuffe und der Außenwandung des einzusetzenden glatten Rohrendes, welches zur Längsachse der j Muffe geneigt wird, an der Seite der Außenkante der Ringnut größer wird, welche der Seite, zu welcher das glatte Rohrende hingeneigt 1st, gegenüberliegt, bis dieses Spiel einen dem Unterschied zwischen dem Innendurchmesser der Rohrmuffe und dem Außendurchmesser des glatten Rohrendes entsprechenden Wert erreicht. Infolge eines derart großen Spieles (siehe JIS B 2406-1967, Seite 25, Figur 9: "Explanation of the shape and size of the 0-ring groove") besteht die große Gefahr, daß die gewöhnlich aus

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Gummi bestehende Ringdichtung infolge der Innendrücke in der Muffe sich verschiebt oder sogar durch den entstandenen großen Zwischenraum aus der Ringnut herausrutscht. Infolgedessen gibt man einer Rohrkupplung dieser Art gewöhnlich eine Form, in welcher der Zwischenraum zwischen der Innenwandung der Muffe und der Außenwandung des eingeschobenen glatten Rohrendes möglichst klein ist. Beispiele derartiger Rohrkupplungen sind beispielsweise in der Normenaufstellung für die Form, die Abmessung und die zulässigen Toleranzen usw. sowie den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich, welche von der Japan Polyvinyl Chloride Tubing and Pipe Joint Association am 22. April 197^ herausgegeben wurden. Die dort behandelten Rohrkupplungen sind vorgesehen für einfach abgestützte gerade Wasserrohre aus Hart-PVC RR, für Wasserleitungen aus Hart PVC RR-Spezial, für Qußeisen-RR-Spezial für Hart-PVC-Wasserleitungen usw.

Trotz der vorgenannten Nachteile haben die Rohrkupplung der eingangs genannten Art in ihrer Einsatzmöglichkeit und im Betrieb eine ganze Rlhe von Vorteilen. Seit langem gehen daher die Wünsche der Hersteller und der Verbraucher derartiger Rohrkupplungen dahin, eine unbedingt zuverlässige Rohrkupplung zur Verfügung zu haben, welche selbst dann, wenn das eingesetzte glatte Rohrende um etwa 4-5° gegenüber der Achse der Rohrmuffe geneigt wird, keinen übermäßig großen Spannungen unterliegt, durch welche die Gummiringdichtung in der Ringnut der Rohrmuffe verschoben oder sogar aus dieser Ringnut herausgedrückt werden kann.

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Diesem Bedürfnis will die Erfindung Abhilfe schaffen und hat sich daher die Aufgabe gesetzt, eine Rohrkupplung der eingangs genannten Art in der Weise auszubilden, daß selbst bei einer Neigung des in die Rohrmuffe eingesetzten glatten Rohrendes von 4-5° oder sogar darüber gegenüber der Achse der Rohrmuffe keine übermäßig großen Spannungen in der Rohrkupplung auftreten, durch welche die Rohrkupplung zerstört werden könnte und/oder die Ringdichtung verschoben oder aus der Ringnut herausgedrückt werden könnte.

Erfindungsgemäß ist eine Rohrkupplung der eingangs genannten Art, welche diesen Anforderungen entspricht, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung der Rohrmuffe zwei von den Kanten der Ringnut axial in entgegengesetzter Richtung divergierende Kegel mit jeweils dem gleichen Kegelwinkel umschließt.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigt

Fig.1-6 Längsschnitte durch verschiedene Beispiele herkömmlicher Rohrkupplungen der eingangs genannten Art;

Fig.7 eine Ringdichtung in perspektivischer Darstellung;

Flg.8 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrmuffe;

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Fig.9 das obere Ende der Rohrmuffe aus Fig.8 in vergrößertem Maßstabe;

Fig.10 eine Ansicht eines in die Rohrmuffe einzusetzenden glatten Rohrendes im Teilschnitt;

Fig.11 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrkupplung, bei welcher das in die Rohrmuffe eingesetzte glatte Rohrende zur Längsachse der Rohrmuffe um den höchst zulässigen Winkel geneigt ist; und

Fig.12 eine weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Rohrkupplung mit um den höchst zulässigen Winkel gegenüber der Längsachse der Rohrmuffe geneigtem glattem Rohrende.

Wie die Figuren 1-6 zeigen, ist bei den herkömmlichen Rohrkupplungen das Spiel zwischen der Innenwandung der Rohrmuffe und der Außenwandung des darin einzusetzenden glatten Rohrendes in den Schnittebenen X-X¹, Y-Y¹, Z-Z*, W-W¹ usw. so klein wie möglich gehalten, um zu verhindern, flau infolge des Innendruckes in der Rohrkupplung dieselbe undicht werden kann, wenn aus den eingangs genannten Gründen die Ringdichtung sich verschiebt oder sogar aus ihrer Ringnut herausgepreßt wird, falls die Rohrleitung an der Stelle dieser Rohrkupplung geknickt wird, d.h. das glatte Rohrende gegenüber der Rohrmuffe verkantet wird.

Diese Nachteile werden, wie nachstehende Erläuterungen im einzelnen zeigen werden, durch die erfindungsgemäße Rohrkupplung

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einwandfrei behoben. Wie die Figuren 7 bis 12 zeigen, besitzt eine erflndungsgemäße Rohrkupplung la eine Rohrmuffe 4 mit einer Ringnut 3 (Fig.8 und 9), in welohe eine Gummiringdichtung 2 (Fig.7) eingesetzt wird. Die Rohrmuffe 4, in welche ein glattes Rohrende 5 (Fig.10) mit einem Außendurchmesser d eingesetzt wird, besitzt einen Innendurchmesser D längs der Außenkante Y-Y¹ der Ringnut 3. In dieser Schnittebene Y-Y¹ ist eine imaginäre"Kreislinie 6 mit einem Durchmesser d eingezeichnet, deren Mittelpunkt auf der Längsachse 7 der Rohrmuffe 4 liegt. Die Innenwandung der Rohrmuffe 4 weist zwei Kegelteile auf, deren einer von der Außenkante der Ringnut 3 in der imaginären Schnittebene Y-Y¹ zur Endöffnung X-X* der Rohrmuffe 4 hin nach außen divergiert, während das andere Kegelteil von der Innenkante der Ringnut 3 in der imaginären Schnittebene Z-Z¹ zur imaginären Schnittlinie W-W* hin nach innen divergiert.'Mit anderen Worten, die beiden vorgenannten Kegelteile divergieren in entgegengesetzter Richtung längs zweier Imaginärer Kegelflächen oder -mantel 9, welche durch die Imaginäre Kreislinie 6 hindurchgehen und deren Kegelspitzen 10 einen Kegelwinkel 2 θ° auf der Längsachse 7 der Rohrmuffe 4 Jeweils an den gegenüberliegenden Seiten der imaginären Schnittebene Y-Y* umschließen.

Wenn bei einer derartigen Rohrkupplung das glatte Rohrende 5 mit einem Außendurchmesser d in die Rohrmuffe 4 mit einem Innendurchmesser D in der Imaginären Schnittebene Y-Y¹ eingesetzt wird und die Längsachse 8 dieses Rohrendes 5 gegenüber der Längsachse 7 der Rohrmuffe 4 bzw. der Rohrkupplung la um ©° geneigt wird, so wird die Achse 8 des glatten Rohrendes 5 um θ° um den Schnittpunkt 11 zwischen der Längsachse 7 der Rohrmuffe 4 und

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der Schnittebene Y-Y¹ um θ° verdreht, wodurch die Außenwandung des glatten Rohrendes 5 in der Rohrmuffe 4 mit den beiden vorgenannten Kegelteilen der Innenwandung der Rohrmuffe 4 fast zur gleichen Zeit zwischen der Endöffnung X-X¹ und der Schnittebene Y-Y¹ sowie zwischen den Schnittebenen Z-Z* und W-W¹ (Fig.11) In linearen Kontakt kommt. Hierdurch bildet der Schnitt zwischen dem Außenmantel des glatten Rohrendes 5 und der Schnittebene Y-Y¹ eine Ellipse, deren lange Achse die Länge von d/cos Θ⁰ hat. Da d ^ als d/cos θ , ergibt sich nachstehende Beziehung

D - d -^ D- (d/cos Θ⁰).

Infolgedessen wird das Spiel zwischen der Innenwandung der Rohrmuffe 4 und der Außenwandung des glatten Rohrendes 5 in der Schnittebene Y-Y' kleiner als bevor das glatte Rohrende 5 um Θ⁰ verkantet wurde. Dementsprechend kann die Gummiringdichtung 2 in der Ringnut 3 nicht ohne weiteres verschoben werden oder aus der Ringnut herausrutschen. Außerdem kommt das glatte Rohrende 5 in der Rohrmuffe 4 in Linearkontakt mit der Innenwandung der Rohrmuffe 4 wie bereits erwähnt, sodaß das glatte Rohrende 5 und die Rohrkupplung la keinen starken Verformungen oder Beschädigungen Infolge starker lokaler Spannungen ausgesetzt werden, wie dies bei den herkömmlichen Rohrkupplungen der Fall ist. Eine erfindungsgemäße Rohrmuffe 4, welche eine Maximalneigung von ©°m des eingesetzten glatten Rohrendes 5 zur Rohrkupplung la erlaubt, läßt sich wie folgt berechnen:

Hierbei wird ein Winkel von θ° gemäß der Beziehung "D £ d/cos Θ⁰" als Winkel 6°m angenommen und die Rohrmuffe 4 wird gemäß Fig.12

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Im wesentlichen in gleicher Weise wie gemäß den Figuren 8 und ausgebildet. Die Rohrmuffe 4, welche das glatte Rohrende 5 mit einem Außendurchmesser d aufnimmt, besitzt einen Innendurchmesser D in der Schnittebene Y-Y¹ längs der Außenkante der Ringnut Z>. Die Imaginäre Kreislinie 6 mit einem Durchmesser d in dieser Schnittebene Y-Y¹ hat ihren Mittelpunkt auf der Längsachse 7 der Rohrmuffe 4; Die Innenwandung der Rohrmuffe 4 besitzt zwei Kegelteile, deren einer von der Außenkante der Ringnut 4 hin nach außen divergiert, während das andere Kegelte11 von der Innenkante der Ringnut 3 in der Schnittebene Z-Z¹ zur Schnittebene W-W* hin nach innen divergiert. Mit anderen'Worten, die vorgenannten'beiden Kegelteile divergieren entgegengesetzt längs zweier imaginärer Kegelflächen oder -mantel 9* 9» welche durch die Imaginäre Kreislinie 6 hindurchgehen, und deren Kegelspitzen 10 mit einem Kegelwinkel von 2 ö°m auf der Längsachse der Rohrmuffe 4 beiderseits der Schnittebene Y-Y* liegen. Auf diese Weise läßt sich eine Rohrkupplung Ib erhalten, welche einen maximal zulässigen Neigungswinkel von ö°m erlaubt. Diese Ausführung entspricht in ihrer Wirkungswelse genau dem anfangs beschriebenen Ausführungsbeispiel. Zusätzlich kann dieses AusfUhrungsbeisplel in verschiedene Rohrkupplungen eingebracht werden, sodaß diese die aus dem nachstehenden Vergleich ersichtlichen ausgezeichneten Merkmale erhalten.

Bei dem Vergleich wurden herkömmliche Rohrkupplungen erfindungsgemäßen Rohrkupplungen gegenübergestellt, wobei jeweils der Innendurchmesser D¹ der Rohrmuffe, der Außendurchmesser d¹ des einzusetzenden glatten Rohrendes und die Einschublänge den vorerwähnten Normen für einfach abgestützte gerade Rohrleitungen

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aus Hart-PVC-RR entsprachen. Ein Vergleich der herkömmlichen Rohrkupplungen mit erfindungsgemäßen Rohrkupplungen ergäbe die in nachstehender Tabelle aufgeführten Resultate:

Nenndurchmesser Maximal zulässige Neigung θ m

des Rohres

(mm) Rohrkupplung für einfach Erfindungsgemäße

abgestützte gerade Rohre Rohrkupplung

RR

75 0,63 7,16

LOO 0,63 6,77

150 0,68 6,60

200 0,74 6,73

Wie vorstehende Tabelle zeigt, ist die maximal zulässige Neigung der erfindungsgemäßen Rohrkupplung Ib wesentlich größer als bei einer herkömmlichen Rohrkupplung und die erfindungsgemäße Rohrkupplung kann daher im praktischen Einsatz eine lang erwartete Rohrbiegung von mehr als 4-5° erbringen.

Wie bereits erwähnt, ist bei den in den Figuren 1 bis 6 dargestellten herkömmlichen Rohrkupplungen Insbesondere nachteilig, daß die Gummiringdichtung in der Ringnut dazu neigt, infolge des Innendruckes sich zu verschieben oder aus der Ringnut herauszurutschen, sodaß das Spiel zwischen der Innenwandung der Rohrmuffe und der Außenwandung des einzusetzenden glatten Rohrendes zwange-

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läufig sehr gering gehalten werden muß und infolgedessen die Rohrkupplung und das einzusetzende glatte Rohrende unter Wahrung geringster Toleranzen, d.h. also mit größtmöglicher Genauigkeit, hergestellt werden müssen. Infolgedessen ist die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit der herkömmlichen Rohrkupplungen gering. Andererseits werden diese Nachteile der herkömmlichen Rohrkupplungen durch die erfindungsgemäße Rohrkupplung eindeutig beseitigt.

Selbstverständlich sind Je nach den Betriebsgegebenheiten innerhalb der Lehre der Erfindung die verschiedensten Abwandlungen möglich, sodaß sich auch ohne weiteres andere Ausführungsbeispiele als die vorbeschriebenen ergeben können.

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Leerseite

Claims

Andrejewslei, Honke, Gesthuysen & Mosch, Patentanwälte in Essen

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Patentansprüche:

Rohrkupplung, bestehend aus einer Rohrmuffe mit Ringnut und darin angeordneter Ringdichtung sowie einem darin einschiebbaren glatten Rohrende, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung der Rohrmuffe (4) zwei von den Kanten (Y-Y¹, Z-Z¹) der Ringnut (3) axial' in entgegengesetzter Richtung divergierende Kegel (9* 9) mit Jeweils dem gleichen Kegelwinkel (2 θ°) umschließt.
2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kegelmäntel (9, 9) durch eine imaginäre Kreislinie

(6) mit dem gleichen Durchmesser wie das einzusetzende glatte Rohrende (5) hindurchgehen, welche längs der Außenkante (Y-Y¹) der Ringnut (3) verläuft und deren Mittelpunkt auf der Achse

(7) der Rohrmuffe (4) liegt, und daß die Spitzen (10, 10) dieser beiden Kegel ebenfalls auf der Achse der Rohrmuffe außerhalb bzw. innerhalb der Außenkante der Ringnut liegen und die Kegelmäntel mit jeweils dem gleichen Kegelwinkel (2 θ°) von den Kanten der Ringnut nach innen bzw. außen divergieren.

3· Rohrkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem gewünschten Neigungswinkel θ° der beiden miteinander zu kuppelnden Rohre der Kegelwinkel (2 θ°) sich aus folgender Gleichung errechnet:

D = d/cos <*°,
wobei D = dem Innendurchmesser der Rohrmuffe (4) an der Außen-

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OR»QINAL INSPECTED

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kante (Y-Y*) der Ringnut (3) und d = dem Außendurchmesser des einzusetzenden glatten Rohrendes (3) ist.

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