DE2705766B2 - Rohrkupplung - Google Patents

Description

D = d/cos6°,

wobei D gleich dem Innendurchmesser der Rohrmuffe (4) an der Außenkante (Y-Y')der Ringnut (3) und d gleich dem Außendurchmesser des einzusetzenden glatten Rohrendes (5) ist

Die F.rfindung betrifft eine Rohrkupplung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist. Bei einer bekannten Rohrmuffe der beschriebenen Gattung (DE-GM 17 90 663) wird das freit Rohrende um einen Punkt auf der Achse der Rohrkupplung verschwenkt, der in der Mittelebene der Ringnut liegt. Da bei der bekannten Rohrkupplung die Innendurchmesser sowohl der Innenkante als auch der Außenkante der Ringnut gleich oder großer als der Außendurchmesser des einzusetzenden Rohrendes sind, ersteht auch nach dem Verschwenken des Rohrenries zwischen dem Umfang des freien Rohrendes und der Auße· kante der Ringnut ein Spalt, dessen Größe abhängig ist vom Schwenkwinkel und vom Abstand der Außenkante von der Mitte der Ringnut. Dieser Spalt entsteht an einer sehr ungünstigen Stelle, weil die Dichtung in der Richtung Innenkante-Außenkante mit Druck beaufschlagt wird und bei entsprechenden Drücken die Dichtung wenigstens teilweise durch den Spalt herausgedrückt werden kann.

Infolgedessen wird im allgemeinen darauf geachtet, daß das Spiel zwischen der Innenwandung der Rohrmuffe und der Außenwandung des darin einzusetzenden glatten Rohres 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 gepreßt zu werden, gegen welche das glatte Rohrende geneigt wird. Infolgedessen unterliegen die in Punktkontakt stehenden Teile starken Spannungen und Deformierungen, wobei zusätzlich das Spiel zwischen der Innenwandung der Rohrmuffe und der Außnnwandung des einzusetzenden glatten Rohrendes, welches zur Längsachse der Muffe geneigt wird, an der Seite der Außenkante der Ringnut größer wird, welche der Seite, zu welcher das glatte Rohrende hingeneigt ist, gegenüberliegt, bis dieses Spiel einen dem Unterschied zwischen dem Innendurchmesser der Rohrmuffe und d-jrti 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 O-ring groove«) besteht die große Gefahr, daß die gewöhnlich aus Gummi bestehende Ringdichtung infolge der Innendrücke <n der Muffe sich verschiebt oder sogar durch den entstandenen großen Zwischenraum aus einer Ringnut herausrutscht. Infolgedessen gibt man einer Rohrkupplung dieser An gewohnlich 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 1974 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 Gußeiseii-RR-Spezial für Hart-PVC-Wasserleitungen usw.

Trotz der vorgenannten Nachteile haben die Rohr kupplungen der eingangs genannten Art in ihrer Einsatzmöglichkeit und im Betrieb eine ganze Reihe 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 weiche die Gummiringdichtung in der Ringnut der Rohrmuffe verschoben oder sogar aus dieser Ringnut herausgedrücki werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrkupplung der eingangs beschriebenen Gattung so

zu verbessern, daß die Ringdichtung nicht mehr verschoben oder aus der Ringnut herausgedrückt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Das bedeutet, daß der Innendurchmesser der äußeren Ringkante kleiner ist als der Innendurchmesser der inneren Ringkante der Ringnut, wobei die beiden Kegelmäntel an der äußeren Ringkante ansetzen und der Innendurchmesser der äußeren Ringkante gleich dem Außendurchmesser des einzusetzenden Rohres ist

Infolgedessen erfolgt die Verschwenkung des freien Rohrendes bei der erfindungsgemäßen Rohrkupplung um den Schnittpunkt zwischen der Achse der Rohrkupplung und der von der äußeren Ringkante gebildeten Ebene. Da bei der erfindungsgemäßen Rohrkupplung der Innendurchmesser der äußeren Ringkante gleich dem Außendurchmesser des einzusetzenden Rohrendes ist. kann ein Spalt zwischen äußerer Ringkante und einzusetzendem Rohrende praktisch nicht mehr auftreten. Dementsprechend besteht auch keine Möglichkeit einer Verschiebung oder gar einer Zerstörung der Dichtung, denn diese wird stets in der zwischen dem freien Rohrende und der Ringnut gebildeten Kammer gehalten, bzw. vom anstehenden Druck in diese außenseitig geschlossene Kammer gepreßL Deswegen arbeitet die erfindungsgemäße Rohrkupplung auch bei erheblich höheren Drücken einwandfrei und betriebssicher, wobei die Lebensdauer insbesondere der Dichtung nicht mehr durch den anstehenden Druck und/oder Druckwechsel beeinträchtigt wird.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 —6 Längsschnitte durch verschiedene Beispiele herkömmlicher Rohrkupplungen der eingangs genannten Art,

F i g. 7 eine Ringdichtung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrmuffe,

Fig. 9 das obere Ende der Rohrmuffe aus Fig. 8 in vergrößertem Maßstäbe,

Fig. 10 eine Ansicht eines in die Rohrmuffe einzusetzenden glatten Rohrendes irr Teilschnitt,

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

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

Wie die Fig. 1 -6 zeigen, ist bei den herkömmlichen Rohrkupplungen das Spiel zwischen der Innenwandung der Rohrmuffe und der Aubenwandung des darin einzusetzenden glatten Rohrendes in den ochnittebenen X-X', Y-Y', Z-Z', W-W usw. so klein wie möglich gehalten, um zu verhindern, daß infolge des Innendrukkes 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 einwandfrei behoben. Wie die F i g. 7 bis 12 zeigen, besitzt eine erfindungsge- -. mäße Rohrkupplung Xa eine Rohrmuffe 4 mit einer Ringnut 3(Fi g. 8 und 9), in welche 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

κι Innendurchmesser D_ längs der Außenkante Y-Y' der Ringnut 3. In dieser Schniuebene Y-Y' ist eine imaginäre Kreislinie 6 mit einem Durchmesser d eingezeichnet, deren Mittelpunkt auf der Längsachse 7 der Rohrmuffe 4 liegt. Die Innenwandung der

ii Rohrmuffe 4 weist zwei Kegelteile auf, deren einer von der Außenkante der Ringnut 3 in der imaginären Schnittebene Y- Y'zur Endöffnung A'-X'der Rohrmuffe 4 hin nach außen divergiert, während das andere Kegelteil von der Innenkante der Ringnut 3 in der

_>ii imaginären Schnittebene Z-Z'zur im?«inären Schnittlinie W-W hin nach innen divert/crt. Mit anderen Worten, die beiden vorgenannten Kegeiteile divergieren in entgegengesetzter Richtung längs zweier imaginärer Kegelflächen oder -mantel 9, welche Jurch

>-> die imaginäre Kreislinie 6 hindurchgehen und deren Kegels^itzen 10 einen Kegelwinkel 2 0° auf der Längsachse 7 der Rohrmuffe 4 jeweils an den gegenüberliegenden Seiten der imaginären Schnittebene V-Vumschließen.

jo Wenn bei einer derartigen Rohrkupplung das glatte Rohrende 5 mit einem Außendurchmesser d in die Rohrmuffe 4 mit einem Innendurchmesser D in der imaginären Schniuebene Y-Y'eingesetzt wird und die Längsachse 8 dieses Rohrendes 5 gegenüber der

si Längsachse 7 der Rohrmuffs 4 bzw. der Rohrkupplung la um 0° geneigt wird, so wird die Achse 8 des glatten Rohrendes 5 um 0° um den Schnittpunkt 11 zwischen der Längsachse 7 der Rohrmuffe 4 und der Schniuebene Y-Y'um 0° verdreht, wodurch die Außenwandung des

w 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-X' und der Schniuebene Y- Y' sowie zwischen den Schnittebenen Z-Z'und W- W(V i g. 11) in

•r. linearen Kontakt kommt. Hierdurch bildet der Schnitt zwischen dem Außenmantel des glatten Rohrendes 5 und der Schniuebene Y-Y' eine Ellipse, deren lange Achse die Länge von dlcos (-)' hat. Da d< als d/cos 0°. ergibt sich nachstehende Beziehung

'"' D- d> D- (d/cos θ°).

Infolgedessen wird das Spiel zwischen der Innenwar,· dung der Rohrmuffe 4 und der Außenwandung des glätten Röhrendes 5 in der Schniuebene Y- ^'kleiner als

-,-, bevor das glatte Rohrende 5 um 0° verkantet wurde. Dementsprechend kann die Gummiringdichiung 2 in der Ringnut 3 nicht ohne weiteres verschoben werden oder aus der Ringnut herausrutschen. Außerdem kommt das glatte Rohreide 5 in der Rohrmuffe 4 in

wi Linearkontakt mit der Innenwandung der Rohrmuffe 4 wie bereits erwähnt, so daß das glatte Rohrende 5 und die Rohrkupplung la keinen starken Verformungen oder Beschädigungen infolge starker lokaler Spannungen ausgesetzt werden, wie dies bei den herkömmlichen

hi Rohrkupplungen der Fall ist. Eine erfindungsgemäße Rohrmuffe 4, welche eine Maximalneigung von 0° m des eingesetzten glatten Rohrendes 5 zur Rohrkupplung la erlaubt, läßt sich wie folgt herechnen·

Hierbei wird ein Winkel von Θ' gemäß der Beziehung "Dä,d/cosB°" als Winkel Θ" m angenommen und die Rohrmuffe 4 wird gemäß Fig. 12 im wesentlichen in gleicher Weise wie gemäß den F i g. 8 und 9 ausgebildet. Die Rohrmuffe 4, welche das glatte Rohrende 5 mit einem Außendurchmesser d aufnimmt, besitzt einen Innendurchmesser D in der Schnittebene Y- V'längs der Außenkante der Ringnut 3. Die imaginäre Kreislinie 6 mil einem Durchmesser c/in dieser Schnittebene Y-Y' hat ihren Mittelpunkt auf der Längsachse 7 der Rohrmuffe 4. Die Innenwandung der Rohrmuffe 4 besitzt /wci Kcgclteilc. deren einer von der Außenkante der Ringnut 4 hin nach außen divergiert, während das andere Kegelteil von der Innenkante der Ringnut i in der Sclinillebene /-/'zur .Schnittebene VV- Whin nach innen divergiert. Mit anderen Worten, die vorgenannten beiden Kcgcltcilc divergieren entgegengesetzt längs zweier imaginärer Kegelfliichen oder -miintcl 9, 9. weit lic dm L Ii die 11 η,ι Ji mal c KieiMimc 6 iiuiüiit ciigciicn. und deren Kcgclspitzen IO mit einem Kegclwinkel von 2 (fm auf der Längsachse 7 der Rohrmuffe 4 beiderseits der .Schnittebene K-V" liegen. Auf diese Weise läßt sich eine Rohrkupplung \b erhalten, welche einen maximal zulässigen Neigungswinkel von B"m erlaubt. Diese Ausführung cnispricht in ihrer Wirkungsweise genau dem anfangs beschriebenen Ausführungsbeispiel. Zusätzlich kann dieses Ausführungsbeispiel in verschiedene Rohrkupplungen eingebracht werden, so daß diese die aus dem nachstehenden Vergleich ersichtlichen ausgezeichneten Merkmale erhalten.

Bei dem Vergleich wurden herkömmliche Rohrkupplungen erfindungsgemäßen Rohrkupplungen gegenübergestellt, wobei jeweils der Innendurchmesser D'der Rohrmuffe, der Außendurchmesser c/'des einzusetzenden glatten Rohrendes und die F.inschublänge den vorerwähnten Normen für einfach abgestützte gerade Rohrleitungen aus Hart-PVC-RR entsprachen. Ein Vergleich der herkömmlichen Rohrkupplungen mit erfindungsgemäßen Rohrkupplungen ergab die in nachstehender Tabelle aufgeführten Resultate:

Nenndurchmesser Maximal zulässige Neigung ö°m

Rohrkupplung für lirfindungsgemäUe einfach abgestützte Rohrkupplung
gerade Rohre RR

des Rohres
(mm)

0,63	7,16
0,63	6,77
0,68	6,60
0.74	6 71

Wie vorstehende Tabelle zeigt, ist die maximal zulässige Neigung der erfindungsgemäßen Rohrkupplung 1/) wesentlich größer als bei einer herkömmlichen Rohrkupplung und die erfindungsgemäße Rohrkupplung kann daher im praktischen Einsatz eine lang erwartete Rohrbiegung von mehr al«. 4 - 5" erbringen.

Wie bereits erwähnt, ist bei den in den i"ig. i bis ό dargestellten herkömmlichen Rohrkupplungen insbesondere nachteilig, daß die Gummiringdichlung in der Ringnut dazu neigt, infolge des Innendruckes sich zu verschieben oder aus der Ringnut herauszurutschen, so daß das Spiel /wischen der Innenwandung der Rohrmuffe und der Außenwandung des einzusetzenden glatten Rohrendes zwangsläufig sehr gering gehalten werden muß und infolgedessen die Rohrkupplung und das ei' j.iiSetzende 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, so daß sich auch ohne weiteres andere Ausführungsbeispiele als die vorbeschriebencn ergeben können.

Hierzu 4 Blatt Zeichmmncn

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Rohrkupplung, bestehend aus einer Rohrmuffe mit Ringnut und darin angeordneter Ringdichtung ι sowie einem darin einschiebbaren glatten Rohrende, wobei die Innenwandung der Rohrmuffe von den zwei Kanten der Ringnut axial in entgegengesetzter Richtung divergierende Kegel mit jeweils dem gleichen Kegelwinkel umschließt, iieren Kegelach- in sen mit der Achse der Rohrmuffe zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kegelmäntel (9, 9) durch eine imaginäre Kreislinie (6) mit dem gleichen Durchmesser wie das einzusetzende glatte Rohrende (5) hindurchgehen, r> welche längs der Außenkante (Y-Y')der Ringnut (3) verläuft.
2. 2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem gewünschten Neigungswinkel Θ" der beiden miteinander zu kuppelnden Rohre der Kegelwinkel (2 Θ") sich aus folgender Gleichung errechnet: