DE2714870C2 - Bewegliche Muffenverbindung für Rohre und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

DIN 28 603-März 1976 bekannte Muffenverbindungen Toleranzbereich für das eine Verbindungsteil eingeengt

haben sich weltweit durchgesetzt, weil sie hinsichtlich und für den anderen Verbindungsteil eine entsprechend

schneller Montage, guter Beweglichkeit und hoher größere Toleranzbreite zugestanden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei Rohrieitungsteiten mit einendseitig angeformter Muffe eine Muffenverbindung zu schaffen, die die Anwendung von gegen aggressiven Medien beständigen Dichtringen erlaubt, und daß gleichwohl eine auf Dauer gute Dichtwirkung und eine gute Beweglichkeit gegeben ist

Die Lösung besteht darin, daß bei Ausbildung der Rohrleitungsteile mit einer Muffe am Innenumfang deren Haltebundes mindestens drei über den Umfarig verteilte, axial verlaufende Rippen angeordnet sind, deren radiale Höhe auf einen engtolerierten Spalt zwischen der durch die Rippen definierten lichten Muffenweite und dem Außendurchmesser des Einsteckrohres eingestellt ist

Bei der Massenfertigung von Gußrohren mit angeformter Muffe treten Fertigangstoleranzen auf, wobei die zulässige Toleranzbreite wegen der erforderlichen Zuverlässigkeit der Dichtung und der geforderten Beweglichkeit vorgeschrieben ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch bewußtes Ausnutzen der auftretenden Toleranzen für die ineinander gesteckten Verbindungsteile, insbesondere des Haltebund ;.-s an der Muffe und des Außendurchmessers des Einsteckrohres, durch entsprechende Einstellung der radialen Höhe der Rippen auch solche elastomeren Dichtungsringe verwendbar werden, die entweder ihre guten dauerelastischen Eigenschaften infolge des Mediumeinflusses teilweise verlieren oder die im Vergleich zu Naturkautschuk von Hause aus weniger gute dauerelastische Eigenschaften haben, z. B. einen relativ hohen Druckverformungsrest

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Anforderungen an die dauerelastischen Eigenschaften des Dichtungswerkstoffs können besondere stark herabgesetzt werden, wenn erfindungsgemäß die radiale Höhe der Rippen auf das jeweilige Istmaß des Außendurchmessers des Einsteckrohres abgestimmt ist Diese Maßnahme erlaubt eine optimale Gestaltung der Muffenverbindung für ("zn betreffenden Anwendungsfall; sie ist jedoch wegen des zusätzlichen Aufwandes bei der Fertigung und Verlegung nicht immer vertretbar. Ein weiterer Vorschlag besteht deshalb darin, die radiale Höhe der Rippen auf das zulässige bzw. vorgeschriebene Größtmaß des Außendurchmessers des Einsteckrohres abzustimmen. Sehr hohe Anforderungen werden beispielsweise bei Fernwärmeleitungen an die Beständigkeit des Dichtringes gestellt. Gegen dieses Medium mit erhöhten Temperaturen ist Äthylen-Propylen-Kautschuk (EPDM) zwar bestSddig; er hat aber einen hohen Druckverformungsrest. In diesem Fall ist eine sichere Dichtung gewährleistet, obwohl der Druckverformungsrest des Dichtringes im Vergleich zu Naturkautschuk je nach Nennweite des Rohres etwa das drei- bis siebenfache beträgt.

Die erfindungsgemäßen Rippen können am Innenumfang des Haltebundes der Muffe auf verschiedene Weise angebracht sein. Zweckmäßig werden die mindestens drei, vorzugsweise vier oder mehr Rippen an den Haltebund angegossen oder auf diesen aufgeschweißt. Die Rippen können aber beispielsweise auch von radial einstellbaren Schrauben gebildet sein.

Die Muffenverbindung nach der Erfindung läßt sich in einfacher Weise dadurch herstellen, daß die Rippen mit einem radialen Übermaß hergestellt werden und auf ihre erforderliche radiale Höhe durch Abschleifen eingestellt werden. Dies eif?!^t zweckmäßig bereits am Fertigungsort, indem die radiale Höhe der Rippen nach dem Gießen des Rohres auf denjenigen Außendurchmesser des Einsteckrohres abgestimmt wird, der sich aus der jeweiligen Fertigungstoleranz für das Rohr-Außendurchmesser und der vorliegenden Kokillenbohrung ergibt Vielfach wird bei einer Kokillenbohrung gearbeitet die auf das Kleinstmaß des Rohraußendurchmessers im Rahmen dessen zulässiger Toleranz abgestimmt ist Wenn die Kokillenoberfläche nach einer gewissen Betriebszeit schadhaft geworden ist, hat sie nach ihrer Ausbesserung regelmäßig einen größeren Innendurchmesser. Dementsprechend wird die radiale Höhe der Rippen nunmehr kleiner ausgebildet Durch diese bereits werkseitig vorgenommene Anpassung kann eine optimale Abstimmung hinsichtlich der begrenzten Verformbarkeit des Dichtringes erzielt werden. Die genannte Maßnahme ist hinsichtlich der Verlegetechnik unproblematisch, da im Regelfall solche Rohre gemeinsam verlegt werden, die aus einem Fertigungslos mit gleicher Kokillenbohrung entstammen. Wenn im Einzelfall das nicht zutreffen^ ist dahingehend, daß bei einer einzelnen Verbindungsstelle deren zugehöriges Einsteckrohr mit Bezug auf die werkseitig eingestellte Rippenhöhe ein Obermaß aufweist, dann kann die Höhe der Rippen am Verlegeort durch Nachschleifen mit einfachen Mitteln auf den zutreffenden Wert eingestellt werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Muffenverbindung im Querschnitt oberhalb ihrer Symmetrieachse nach Linie I-I aus F i g. 2,

Fig.2 einen Querschnitt nach Linie II-II aus Fig. 1 und

F i g. 3 einen Ausschnitt aus F i g. 1 in vergrößertem

Maßstab, wobei zur besseren Übersicht der elastische Dichtungsring nicht dargestellt ist

Die Verbindung hat eine Muffe 1, deren Hohlraum 2 einen elastischen Dichtungsring 3 aufnimmt und stirnseitig durch einen Haltebund 4 begrenzt ist Am Jnnenumfang des Haltebundes 4 sind vier Rippen 5 angeordnet, die sich über die Bundbreite rohraxial erstrecken. Das ^insteckrohr 6 ist in der Muffe 1 eingeführt. Die lichte Weite »D« des Haltebundes 4 (einschließlich der radialen Höhe der Rippen 5) und der Außeudurchmesser »d« des Einsteckrohres 6 ergeben die Begrenzung für die mögliche radiale Dezentrierung zweier Rohre einer Verbindung, z.B. infolge von Erdbewegungen. Durch eine entsprechende Ausbildung des Muffenhohlraumes 2 im Bereich des Endabschnittes des Einsteckrohres 6, beispielsweise durch einen Vorsprung 7 im Muffenhohlraum 2, ist die Abwinkelung der Rohre begrenzt Diese Maßnahmen gewährleisten die Beweglichkeit der Muffenverbindung unter Sicherstellung der zuverlässigen Dichtung. Deshalb sind bei den bekannten M uff en verbindungen, die keine Rippen 5 aufweisen, für die genannten Durchmesser »d« und »D« die bei der Rohrfertigung einzuhaltenden zulässigen Toleranzen festgelegt.

Bei einer bekannten Muffenverbindung mit dem vorstehend beschrieb :nen Aufbau (DIN 28 603-März 1976), die mit einem am Innenumfang glatten Haltebund 4 (ohne Rippen 5) ausgestattet ist, hat bei der Nennweite 300 der Außendurchmesser des Rohres ekien Sollwert d = 326 mm, wobei ein Größtmaß von 327 mm und ein Kleinstmaß von 322,7 mm vorgeschrieben ist; die zulässige c/-Toleranzbreitt betrag! somit 4,3 mm. Die zugehörige Muffe hat einen Haltebund mit der lichten Soll-Weite D = 328,5 mm, wobei das Größtmaß 330,3 mm

und das Kleinstmaß 327,5 min vorgeschrieben ist, so daß

die zulässige D-Toleranzbreite 2,8 mm beträgt. Erfin- ^:

dungsgemäß Ut die radiale Höhe der Rippen S derart

eingestellt, daß sich für die lichte Weite des Haltebundes '

4 mit Rippen 5 dessen zulässiges Kleinstmaß von s [j

327,5 mm ergibt. Die Rippenhöhe hat mithin dann j~^!

den halben Wert der D-Toleranzbreite, d. h. V₂ χ (D max. — D min.) = 1,4 mm, wenn der Ist-Innendurchmesser des glatten Haltebundes 4 dessen zulässiges Größtmaß von 330,3 mm hat. Der Spalt V₂ (D — d) beträgt 0,25 mm bis 2,4 mm und ist somit engtoleriert.

Während bei den bekannten Dichtungen mit den genannten Maßen der zu verwendende Dichtungswerkstoff mit einem Druckverformungsrest von nur etwa 9% behaftet sein darf, können bei Dichtungen mit wie vor- is stehend dimensionierten Rippen S Dichtwerkstoffe mit bis zu etwa 31% Druckverformungsrest verwendet werden. Eine solche Muffenverbindung erhöht deshalb mit Naturkautschuk als elastischem Dichtungsring 3 für

Qasleinjnoen im ynterpn Druckbereich die -Sicherheit 2G

der Abdichtung, weil sich die langzeitige Veränderung der elastischen Eigenschaften des Naturkautschuks durch eventuelle Quellung und Rücktrocknung bei der beträchtlich eingeschränkten Dezentrierung weniger auswirken kann. Sie ist auch für Gasleitungen unter Hochdruck geeignet, wenn ein Dichtungsring aus Butadien-Akrylnitril-Kautschuk (Perbunan) verwendet wird.

Bei der Nennweite 600 beträgt für das Einsteckrohr 6 der Sollwert des Außendurchmessers d = 635 mm, mit einer d-Toleranzbreite von 5 mm. Die lichte Haltebundweite hat einen Sollwert von 6373 mm, mit einem Größtmaß von 640,2 mm und einem Kleinstmaß von 636^ mm, entsprechend einer D-To(eranzbreite von 3,7 mm. Entsprechend der im vorstehenden Ausführungsbeispiel genannten Bemessungsvorschrift beträgt die radiale Höhe der Rippen 5 hierbei 1,9 mm, wenn der glatte Teil des Haltebundes 4 den Ist-Innendurchmesser 640,2 mm hat; bei geringerem Ist-Innendurchmesser ist die Rippenhöhe entsprechend geringer eingestellt, so daß sich stets für den Bund 4 mit Rippen 5 das lichte Kleinstmaß von 636,5 mm ergibt. Der Spalt V₂ (D — d) beträgt 0,25 mm bis 2,25 mm; er ist eng toleriert.

Die zulässige Abwinkelung zweier Rohre beträgt reichlich 2 Grad. Dieser Wert gilt auch für eine entsprechende Dichtung nach dem bezogenen Stand der Tech- nik, wenn eine Muffe mit Kleinstmaß und ein Einsteckrohr mit Größtmaß die Verbindung bilden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Muffenverbindung mit gesteigerten Anforderungen an die Beständigkeit des Dichtungswerkstoffs gegen aggressive Me- dien ist die radiale Höhe der Rippen 5 dadurch noch größer gewählt, chß sie auf das zulässige Größtmaß d_m3x des Außendurchmessers des Einsteckrohres 6 abgestimmt ist Das erfolgt in fertigungstechnisch einfacher Weise derart, daß die radiale Höhe der Rippen auf einen Wert eingestellt ist, der sich aus dem zulässigen Kleinstmaß der lichten Haltebundweite und einem Anteil der c/ToIeranzbreite des Einsteckrohr 6-Außendurchmessers ergibt Der jeweils zweckmäßige Betrag dieses Anteils ist von der benutzten Fertigungsanlage abhängig; er liegt erfahrungsgemäß in der Regel bei einem Sechstel bis einem Viertel.

Die Muffenverbindung nach der Erfindung ist nicht nur für Rohre sondern auch für Formstücke mit angeformter Muffe geeignet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 Dichtungssicherheit anderen bekannten Ausführungs-Patentansprüche: formen überlegen sind. Diese Muffenverbindung ist abgestellt auf die Verwendung von Dichtungselementen

1. Bewegliche Muffenverbindung für Rohrleitun- mit sehr guten dauerelastischen Eigenschaften, deren gen aus insbesondere gußeisernen Rohrleitungstei- 5 Alterung möglichst gering ist. Dementsprechend belen (Rohre und Formstücke), bei der ein elastischer steht bei diesen Verbindungen die Dichtung in der ReDichtungsring sich gegen einen Haltebund am äuße- gel aus einem Naturkautschuk-Dichtring, der wegen seiren Ende einer Ringnut in der Muffe abstützt und ner besonders hohen Elastizität die geforderten Bedinvon deren für die Dichtung maßgebenden Flächen gungen am besten erfüllt Naturkautschuk int sich als mindestens eine Fläche ein engtoleriertes Maß hat, 10 Dichtungswerkstoff auch für den weitaus größten Andadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbil- Wendungsbereich der Gußrohre, nämlich Trinkwasserdung der Rohrleitungsteile mit einer Muffe (1) am leitungen, uneingeschränkt bewährt. Andere elastomere Innenumfang deren Haltebundes (4) mindestens drei Werkstoffe, beispielweise Styrol-Butadien (SBR), wurüber den Umfang verteilte, axial verlaufende Rippen den bisher nur vereinzelt eingesetzt und haben sich (5) angeordnet sind, deren radiale Höhe auf einen α meist nicht bewährt. Naturkautschuk als Dichtungsengtolerierten Spalt zwischen der durch die Rippen werkstoff schließt aber andere Anwendungsgebiete für (5) definierten lichten Muffenweite (D) und dem Au- Gußrohrleitungen aus, bei denen das im Rohr zu transßendurchmesser (d) des Einsteckrohres (6) einge- portierende Medium, insbesondere bei höherer Tempestellt ist ratur, die elastischen Eigenschaften des Werkstoffs auf

Z Muffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch 20 die Dauer nachteilig beeinflußt. In diesem Zusammengekennze-ghnet, daß die radiale Höhe der Rippen (5) hang sind von besonderem Interesse der Transport von auf das Istmaß des Außendurchmessers (d) des Ein- industriellen Abwässern, Heißwasser, Dampf und konsteckrohres (6) abgestimmt ist densathaltigen Brenngasen. Es sind zwar synthetische

3. Muffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch Elastomere bekannt, die solchen aggressiven Medien gekennzeichnet, daß die radiale Höhe der Rippen (5) 25 auch auf Dauer standhalten. Solche synthetischen EIaauf das zulässige Größtmaß ((Jm_1x), des Außendurch- stomere haben jedoch erheblich ungünstigere dauerelamessers des Einsteckrohres (6) abgestimmt ist stische Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich eines

4. Muffenverbindung nach einem oder mehreren hohen Druckverformungsrestes nach entsprechender der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vorheriger Kompression bzw. einer hohen Druckrelamindestens drei, vorzugsweise vier oder mehr Rip- 30 xation.

pen (5) an den Haltebund (4) angegossen oder aufge- Bereits aus DE-PS 6 37 035 ist eine Rohrverbindung

schweißt sind. für gußeiserne Muffenrohre bekannt, bei der der Halte-

5. Muffenverbindung nacl· einem oder mehreren bund mit Ausspannung versehen ist, so daß sich nockender Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß artig vorspringende und über die Bundbreite axial verdie einzelnen Rippen (S) vol· radial einstellbaren 35 laufende Abschnitte bzw. Rippen ergeben. Hierbei beSchrauben gebildet sind. steht der eigentliche elastische Dichtungskörper aus ei-

6. Verfahren zum Herstellen einer Muffenverbin- nem beim Einführen des Einsteckrohres in die Muffe in dung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn- seine Endlage einrollenden Gummiring, der durch die zeichnet, daß die Rippen (5) mit einem radialen Rippen und gegebenenfalls durch einen zusätzlichen Übermaß hergestellt sind und auf ihre erforderliche 40 Dichtungskörper im vorderen Muffenhohlraum in Form radiale Höhe durch Abschleifen eingestellt werden. einer eingestemmten Bleidichtung oder dgl. festgehal-

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn- ten wird. Die Rippen ermöglichen es, das Einsteckrohr zeichnet, daß die radiale Höhe der Rippen (5) nach bei seinem Einführen in die Muffe zu zentrieren und so dem Gießen des Rohres auf denjenigen Außen- ein gleichmäßiges Einwalzen der Rolldichtung und eidurchmesser des Einsteckrohres (6) abgestimmt 45 nen am Umfang gleichmäßigen Anlagedruck zu erreiwird, der sich aus der jeweiligen Fertigungstoleranz chen. Abgesehen davon, daß ein zusätzlicher Dichtungsfür den Rohr-Außendurchmesser und der vorliegen- körper umständlich herzustellen ist, besteht ein wichtiden Kokillenbohrung ergibt. ger Nachteil insbesondere darin, daß durch den zusätzli-

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge- chen Dichtkörper die Beweglichkeit der Verbindung kennzeichnet, daß an solchen einzelnen Verbin- 30 stark eingeschränkt ist; ist ein zusätzlicher Dichtungsdungsstellen, deren zugehöriges Einsteckrohr (6) ein körper nicht vorgesehen, so ist bei höheren Drucken die Übermaß aufweist, die radiale Höhe der Rippen (5) erforderliche Sicherheit gegen ein Herausdrücken des beim Verlegen durch Nachschleifen eingestellt wird. elastischen Dichtungsringes nicht mehr gegeben, besonders wenn ein toleranzbedingt großer Spalt zwischen

55 Muffe und Einsteckrohr vorhanden ist und/oder in der Erde durch Bodenbewegungen eine Dezentrierung der

Die Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Muf- Verbindung eintritt.

fenverbindung für Rohrleitungen aus insbesondere guß- Eine Muffenverbindung der eingangs genannten Gateisernen Rohrleitungsteilen (Rohre und Formstücke), tung ist aus der DE-AS 12 21 505 bekannt. Dabei wird bei der ein elastischer Dichtungsring sich gegen einen 60 eine Einschubverbindung mit Überschiebmuffe verwen-Haltebund am äußeren Ende einer Ringnut in der Muffe det, die auf glattzylindrisehe Rohre großen Durehmesabstützt und von deren für die Dichtung maßgebenden sers aufgeschoben wird. Bei der Überschiebmuffe sind Flächen mindestens eine Fläche ein engtoleriertes Maß die für die Dichtung maßgebenden Flächen auf ein enghat· toleriertes Maß bearbeitet, während die glattzylindri-

Aus der DE-PS 11 53 577, FR-PS 11 68 647 und aus 65 sehen Einschubrohre unbearbeitet sind. Dabei wird der