DE2725579B2

DE2725579B2 - Vorrichtung zum Verbinden zweier Rohrenden

Info

Publication number: DE2725579B2
Application number: DE19772725579
Authority: DE
Inventors: Karl Heinz 3353 Bad Gandersheim Vahlbrauk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-07
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1980-10-09
Also published as: DE2725579A1; DE2725579C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Rohrenden mit wenigstens einem Rohreinsteckende, einer dieses aufnehmenden Muffe mit eingezogenem Muffenrand und wenigstens einem Dichtungskörper sowie einem hülsenförmigen Verriegelungskörper, der sich mit einem Abschnitt innerhalb der Muffe erstreckt und wenigstens auf einem Teil seiner Länge einen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des eingezogenen Muffenrandes aufweist, während er mit einem anderen Abschnitt über den Muffenrand hinausragt und dort ein Außengewinde aufweist, auf das ein mit dem Muffenrand zusammenwirkendes Mutterteil aufschraubbar ist.

Es ist eine derartige Vorrichtung bekannt (DE-AS U 10 963), bei der der Dichtungskörper als O-Dichtungsring ausgebildet und zwischen der inneren Stirnfläche des Verriegelungskörpers und dem Muffen- "> grund angeordnet ist, wobei zwischen dem Dichtungskörper und der Stirnfläche des Verriegelungskörpers ein Druckring gelegen ist Bei einem Aufschrauben des Mutterteils auf das Außengewinde der Verriegelungshülse wird diese nach außen gezogen und an ihrem

ίο inneren, aufgeweiteten und längsgeschlitzten Abschnitt unter Abstützung gegen die Innenwandung des eingezogenen Muffenrands auf dem Einsteckrohrende verklemmt Diese Verklemmung dient ausschließlich der Verriegelung des Einsteckrohrendes in der Muffe, der Dichtungsring dagegen nimmt an dieser Klemmfunktion nicht teil, vielmehr ist seine Dichtungswirkung ausschließlich abhängig von seiner eigenen auf das glatte Rohreinsteckende wirkenden Anpreßkraft und einer etwaigen Halterungswirkung des Druckrings.

Diese Wirkung des Dichtungsrings reicht in vielen FäJJen und insbesondere bei steigender oder wechselnder Druckbeanspruchung der Rohrverbindung nicht aus, da lediglich ein Reibschluß des Dichtungsrings auf dem glatten Rohreinsteckende erfolgt, wodurch eine Druckfestigkeit der Verbindung nicht erreicht werden kann. Diese mangelnde und unsichere Dichtungswirkung birgt ferner die Gefahr einer vorzeitigen Korrosion der übrigen Verbindung infolge des Durchtritts des geleiteten Mediums in sich. Schließlich ergibt

ω sich durch die geschilderte Verklemmung der starren Verriegelungshülse mit dem ebenfalls starren Muffenrand über das gleichfalls starre Mutterteil eine insgesamt starre Verbindung, was einerseits zu nachteiligen Verformungen der Rohrenden führen kann, vor

J5 allem aber den Ausgleich mechanischer Beanspruchungen der Verbindung ausschließt, welcher Ausgleich gerade bei druckbcaufschlagtcn oder wärmebeanspruchten Rohrleitungen sowie bei deren Verlegung nachteilig wirkt. Bei der bekannten Verbindungsvor-

^4l) richtung stützt sich ferner das Mutterteil beim Verschrauben ausschließlich gegen die Stirnfläche des Muffenrands ab. Wegen der dadurch bedingten rein aufweitenden Wirkung der Verriegelungshülse auf den Muffenrand ist die bekannte Verbindungsvorrichtung

^4S für Rohre aus verhältnismäßig dünnwandigem Stahl oder Aluminium praktisch nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die eine sichere Abdichtung bei sämtlichen Beanspruchungen der Rohrleitung gewährleistet, insbesondere bei den in solchen Rohrleitungen auftretenden Wärmespannungen, Erschütterungen, schwingenden Beanspruchungen und Druckbeaufschlagungen sowie auch Druckstößen. Die Lage des Dichtungskörpers innerhalb der Verbindung und damit seine Dichtungswirkung soll bei allen derartigen Beanspruchungen sicher gewährleistet sein, und es sollen ohne zusätzliche Bearbeitungen die üblichen Muffen und Rohreinsteckenden ohne zusätzliche bauliche Ausgestaltung verwend_et werden können. Es sollen die bekannten und hinsichtlich der Fertigung und vor allem der Montage so einfachen Einsteckmuffenverbindungen für hohe Bean spruchungen und insbesondere für druckbeaufschlagte Leitungen besser verwendbar gemacht werden. Dabei soll der Tatsache Rechnung getragen werden, daß die üblichen zu Installationszwecken verwendeten Rohre aus verhältnismäßig dünnwandigem Stahl oder Aluminium bestehen und bei Einsatz der Rohrverbindung in

keiner Weise beeinträchtigt werden sollen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Dichtungskörper als den sich innerhalb der Muffe erstreckenden Abschnitt der Verriegelungshülse umschließende Manschette ausgebildet ist und das Mutterteil den Muffenrand übergreift, um beim Aufschrauben den Dichtungskörper zwischen Verriegelungshülse und Muffeninnenwand zu verpressen.

Die Verriegelungshülse kann in eine übliche mit der Dichtungsmanschette versehene Muffe in Anlage gegen die Innenwandung der Dichtungsmanschette eingesetzt werden. Danach wird das Einsteckrohrende, auf das vorher der Mutterteil aufgeschoben ist, in die Verriegelungshülse eingeschoben und der Mutterteil auf das Außengewinde aer Verriegelungshülse soweit aufgeschraubt, daß sein zur Muffe gerichtetes Ende zur Anlage gegen den Muffenrand kommt. Beim weiteren Verschrauben des Mutterteils in gleicher Richtung preßt der innere größere Teil der Verriegelungshülse die Dichtungsmanschette gegen die Muffeninrenwand und insbesondere gegen die Innenwandung des eingezogenen Muffenrandes. Gleichzeitig stützt das Mutterteil den Muffenrand gegen jedes Aufweiten ab, und es wird schließlich gleichzeitig die Verriegelungshülse gegen das Rohreinsteckende gepreßt. Es ergibt sich daher mit sehr einfachen Bauteilen und sehr einfacher Montage eine Sicherung der Lage der Dichtungsmanschette gegen jedes Heraustreten aus dem Ringspalt der Verbindung, der ja zusätzlich durch den Mutterteil abgedeckt ist, und es wird ferner gleichzeitig eine sichere Verriegelung des Rohreinsteckendes erreicht. Jedes Anziehen des Mutterteils führt zu einer wachsenden Verpressung der Dichtungsmanschette und des Rohreinsteckendes, so daß über die Verschraubung des Mutterteils die Verbindung den jeweiligen Beanspruchungen, insbesondere Druckbeaufschlagungen, der Rohrleitung angepaßt werden kann. Die Rohrverbindung bleibt elastisch. Die Verschraubung des Mutterteils gegen den Muffenrand hat ferner die vorteilhafte Wirkung, daß die Verriegelungshülse in axialer Richtung leicht aus dem Ringspalt mit dem Rohreinsteckende herausgezogen wird, so daß das Rohreinsteckende vom Muffengrund abhebt und dort ein Spiel entsteht, das bei vollständiger Gewährleistung der Dichtungswirkung der Dichtungsmanschette zur Aufnahme von Längenänderungen aufgrund von Wärmeeinwirkungen dient und wodurch zugleich bei Erschütterungen oder schwingenden Beanspruchungen der Rohrleitung ein nachteiliges Arbeiten des Rohreinsteckendes auf dem Muffengrund vermieden wird. Die elastische Aufnahme von Längenänderungen ist insbesondere bei Leitungen mit wechselnd warmen Medien von besonderem Vorteil. Die Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung eignet sich aufgrund der geschilderten Vorteile ganz besonders für kunststoffbeschichtete und dünnwandige Rohre in der Installationstechnik, wobei das einfache und bewährte System der Einsteckmuffenverbindungen ohne Änderung aufrechterhalten bleiben kann und lediglich in Gestalt der Verriegelungshülse und des Mutterteils einfache zusätzliche Bauteile verwendet werden.

Eine besonders günstige Verriegelungswirkung wird erreicht, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Verriegelungshülse auf ihrer in der Muffe verlaufenden Außenwandung zum Abschnitt vergrößerten Durchmessers hin konisch ausgebildet ist. Hierdurch wird einerseits die Verpressungswirkung auf die Dichtungsmanschette beim Anziehen des Mutterteils besonders günstig erreicht und andererseits zum inneren, gegebenenfalls geschlitzten, Ende der Verriegelungshülse hin eine sogenannte Einfindungsschräge für das Einsetzen der Verriegelungshülse in die mit der Dichtungsmanschette versehene Muffe erzeugt Zweckmäßig weist also der in der Muffe verlaufende Abschnitt der Verriegelungshülse außen die Gestalt eines Doppelkonus auf, der sich einerseits zum Muffenrand hin und andererseits zum Muffengrund hin verjüngt

in Die Verriegelungswirkung wird im Hinblick auf den von dem Mutterteil erfaßten Muffenrand noch weiter verbessert, wenn in Ausgestaltung der Erfindung die den Muffenrand übergreifende Endfläche des Mutterteils sich nach außen erweiternd konisch ausgebildet ist. Der

ι^r, Mutterteil legt sich somit nach Art einer Überwurfmutter mit diesem Innenkonus über den Muffenrand und sichert in optimaler Weise die geschilderte Verklemmungs- und Verpressungswirkung.

Zur Erhöhung der weiter oben geschilderten Mitnehmerwirkung der Innenwandung der Verriegelungshülse auf das Rohreinsteckende ist es zweckmäßig, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Verriegelungshülse wenigstens auf einem Teil ihrer Länge innen mit das Rohreinsteckende erfassenden Vorsprüngen, insbe-

2^r> sondere ringförmigen Mitnehmerrippen, versehen ist. Diese Vorsprünge in Gestalt von auf dem Umfang verteilten Aufrauhungen, insbesondere aber in Gestalt von umlaufenden vorstehenden Rippen, drücken sich beim Anziehen des Mutter'.eils auf dem Außengewinde

jo der Verriegelungshülse gegen den Muffenrand gegen oder auch in das Einsteckrohrende und bewirken das geschilderte vorteilhafte Abheben des Einsteckrohrendes vom Muffengrund, um das für die Aufnahme von Längenänderungen und die Vermeidung von Beschädi-

i-> gungen des Muffengrundes so vorteilhafte Spiel zu erzeugen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umschließt die Dichtungsmanschette auch die von der Verriegelungshülse nicht umgebende Außenwandung des Rohreinsteckendes ganz. Dadurch steht die Dichtungsmanschette auch in seinem freien Abschnitt in dichtendem Kontakt mit dem Einsteckrohrende einerseits und der Muffenwandung andererseits, so daß eine besonders vollständige Dichtungswirkung im Muffenspalt erzeugt wird, die durch die geschilderte Verpressung des Dichtungskörpers beim Anziehen des Mutterteils auf der Verriegelungshülse in gewünschtem Maß verstärkt wird.

Für manche Anwendungsfälle, insbesondere im Fall einer Kunststoffbeschichtung der Muffe, kann es zweckmäßig sein, wenn zwischen Muffenrand und anliegender Fläche des Mutterteils ein Zwischenring angeordnet ist, der aus jeweils geeignetem Werkstoff, insbesondere aus Metall, bestehen kann.

^r>5 Es ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auch möglich, den eingezogenen Muffenrand auf seinem Umfang mit axialen Einschnitten zu versehen. Die Anzahl und das Aurmaß der axialen Einschnitte des Muffenrandes richtet sich nach den jeweiligen Werkbo stoffen und deren Abmessungen sowie nach dem jeweiligen Anwendungsfall. Der eingeschnittene eingezogene Muffenrand läßt sich über die Endfläche des Mutterteils noch stärker nach innen elastisch verformen. E^;n Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der b5 Zeichnung näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung, wobei die Vorrichtung in der rechten Hälfte vor Einführung des

Rohreinsteckendes und vor dem Aufschrauben des Mutterteils dargestellt ist und in der linken Hälfte im vollständig montierten Zustand.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrungsbeispiel sind das Rohreinsteckende 1 und das mit einer Muffe 3 versehene Rohr 2 miteinander zu verbinden. Es ist das Rohreinsteckende 1 mit einer äußeren Kunststoffbeschichtung la versehen dargestellt. Es können aber die zu verbindenden Rohrteile einschließlich der Muffe 3 allseitig mit Kunststoff beschichtet sein, z. B. mit einem Thermoplast oder einem thermoplastischen Elastomer.

Die Muffe 3 ist mit einem eingezogenen Muffenrand 3a versehen. Es ergibt sich, ausgehend vom Muffengrund 3b über einer, etwa zylindrischen Teil 3c, eine Auswölbung 3d, an die sich dann der eingezogene Muffenrand 3a anschließt. Wie die linke Hälfte der Zeichnung anhand der vollständig montierten Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung zeigt, ist zwischen dem Rohreinsteckende 1 und der Muffe 3 ein im Querschnitt entsprechend geformter Ringspalt gebildet.

In der Muffe 3 ist ein manschettenförmiger Dichtungskörper 4 aus ausreichend elastischem Werkstoff, z. B. aus einem Elastomer, einem thermoplastischen Elastomer oder einem anderen synthetischen Kautschuk oder auch aus Gummi angeordnet. Es ist ferner in die Muffe 3 und den Dichtungskörper 4 eine zwischen dem Dichtungskörper 4 und dem Rohreinsteckende 1 verlaufende und sich über den Muffenrand hinaus erstreckende Verriegelungshülse 5 angeordnet. Diese Verriegelungshülse 5 weist auf einem Abschnitt ihres innerhalb der Muffe 3 verlaufenden Teils einen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des eingezogenen Muffenrandes 3a auf, und zwar die bei 6 dargestellte Durchmesservergrößerung. Von diesem Abschnitt 6 größten Außendurchmessers verläuft die Verriegelungshülse 5 auf ihrer Außenwand in beiden Richtungen konisch, wie die Zeichnung deutlich zeigt. Auf ihrem sich über den Muffenrand 3a hinaus erstreckenden Abschnitt ist die Verriegelungshülse 5 mit einem Außengewinde 7 versehen. Schließlich kann die Verriegelungshülse 5 an ihrem zum Muffengrund 3b gerichteten Rand mit axialen Einschnitten 8 versehen sein. Diese axialen Einschnitte erleichtern einerseits das Einführen der Verriegelungshülse in die Muffe mit rein manuellen Kräften und führen bei der Verschraubung des Mutterteils gegen den Muffenrand zu einer zusätzlichen Torsionssicherung auf der Außenwand des Rohreinsteckendes, insbesondere bei kunststoffbeschichteten Rohren.

Auf dem Außengewinde 7 der Verriegelungshülse 5 ist ein Mutterteil 9 nach Art einer Überwurfmutter verschraubbar, und zwar derart, daß sein zur Muffe 3 gerichtetes Ende den Muffenrand 3a übergreift, wie die linke Hälfte der Zeichnung deutlich zeigt Dazu ist die den Muffenrand 3a übergreifende Endfläche 9a des Mutterteils 9 sich nach außen erweiternd konisch ausgebildet Gemäß dem in der linken Hälfte der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist schließlich zwischen Muffenrand 3a und anliegender Fläche 9a des Mutterteils 9 ein Zwischenring 10 angeordnet der entsprechend kegelstumpfförmig geformt ist und zweckmäßig aus einem Metall oder einer Metallegierung bestehen kann, die in der elektrochemischen Spannungsreihe unterhalb des Metalls des Rohres 2 liegt Es ergibt sich daraus die anodische Schutzwirkung gegen Korrosionsgefahr. Nach dem Ausführungsbeispiel ist ferner die Verriegelungshülse 5 auf dem unteren Teil ihrer Länge innen mit das Rohreinsteckende 1 erfassenden Vorsprüngen, hier ringförmigen Mitnehmerrippen 11, versehen.

Wie schließlich aus der Zeichnung ersichtlich ist, ■j umschließt zweckmäßig die Dichtungsmanschette 4 auch die von der Verriegelungshülse 5 nicht umgebende Außenwandung des Rohreinsteckendes 1 ganz, es ist also die Dichtungsmanschette 4 bis zum Muffengrund 3b verlängert.

κι Der Aufbau der Verbindungsvorrichtung nach der Erfindung wird in folgender Weise durchgeführt: In die Muffe 3 wird zunächst die Dichtungsmanschette 4 eingesetzt. Danach wird die Verriegelungshülse 5 eingeschoben, wobei der untere Konus des Randes eine

!5 Einführungssehräge bildet und, da ja der Außendurchmesser im Bereich 6 größer ist als der Innendurchmesser des eingezogenen Muffenrandes 3a, der durch die Einschnitte 8 geschlitzte Rand beim Einschieben nach innen ausweichen kann, um sich dann in der Muffe

>i> gegen die Dichtungsmanschette 4 wieder zu verspreizen. Es könnte aber auch der Muffenrand 3a erst nach dem Einsetzen der Verriegelungshülse 7 auf das Endmaß eingezogen werden. Danach wird das Einsteckrohrende 1 eingeschoben, auf das vorher der Mutterteil 9 aufgesetzt worden war. Der Mutterteil 9 wird schließlich auf das Außengewinde 7 der Verriegelungshülse 5 aufgeschraubt, und es wird unter Anlage der konischen Endfläche 9a gegen den Muffenrand 3a der Mutterteil 9 angezogen. Dadurch wird zweierlei

jo bewirkt: Die oben gelegene konische Fläche der Verriegelungshülse 5 stützt sich unter teilweiser Verpressung der Dichtungsmanschette 4 gegen den radial eingezogenen Muffenrand ab. Gegen diesen wiederum stützt sich die den Muffenrand 3a übergrei-

j5 fende Anlagefläche 9a des Mutterteils 9 ab. Gleichzeitig mit dem Anziehen der Anlagefläche 9a gegen den Muffenrand 3a wird die ggfs. am Rand geschlitzte Verriegelungshülse 5 so gegen das Rohreinsteckende 1 gepreßt, daß sowohl eine axiale Verriegelung und,

4u insbesondere bei der Kunststoffbeschichtung la, eine Torsionssicherung erreicht wird, die sich in dem Maß erhöht, in dem das Rohreinsteckende 1 oder zumindest die Kunststoffbeschichtung la elastisch oder auch plastisch verformt werden. Wie in der linken Hälfte der Zeichnung dargestellt ist. kann vor dem endgültigen Anziehen des Mutterteils 9 gegen die Verriegelungshülse 5 der Anlagering 10 eingefügt werden.

Durch die Mitnehmerrippen 11 wird folgendes erreicht: Diese Mitnehmerrippen drücken sich beim

so Anzug des Mutterteils 9 gegen den Muffenrand 3a in das Rohreinsteckende 1 bzw. dessen Kunststoffbeschichtung la ein und bewirken ein Abheben des Einsteckrohrendes 1 vom Muffengrund 36. Auf diese Weise entsteht ein Spiel zur Aufnahme von Längenänderungen durch Wärmeeinwirkung auf die Rohrleitung, und es wird z. B. das störende Knacken in Rohrleitungen mit wechselnd wärmen Medien verhindert und ebenso bei Beschädigung der Beschichtungen am Stoß zwischen Rohreinsteckende 1 und Muffengrund 3b.

Die linke Hälfte der Zeichnung zeigt deutlich, daß eine in sich geschlossene sichere Rohrverbindung mit sicherer Dichtung erzeugt wird. Das Obergreifen des Muffenrandes 3a durch den Mutterteil 9 sichert die Verbindung gegen jedes Aufweiten durch Druckbeanspruchung und gegen ein etwaiges Austreten oder Auswandern des Dichtungskörpers 4 aus dem Ringspalt, wobei der Abschnitt 6 mit vergrößertem Außendurchmesser an der Verriegelungshülse 5 die mechanische

Verriegelung sicherstellt. Die Dichtungsmanschette 4 füllt den gesamten Ringspalt zwischen Rohreinsteckende 1 und Muffe 3 aus, insbesondere nach der geschilderten Schmelzverschweißung der einzelnen Kunststoffe bzw. Kunststoffschichten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verbinden zweier Rohrenden mit wenigstens einem Rohreinsteckende, einer dieses aufnehmenden Muffe mit eingezogenem Muffenrand und wenigstens einem Dichtungskörper sowie einem hülsenförmigen Verriegelungskörper, der sich mit einem Abschnitt innerhalb der Muffe erstreckt und wenigstens auf einem Teil seiner Länge einen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des eingezogenen Muffenrandes aufweist, während er mit einem anderen Abschnitt über den Muffenrand hinausragt und dort ein Außengewinde aufweist, auf das ein mit dem Muffenrand zusammenwirkendes Mutterteil aufschraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper als den sich innerhalb der Muffe (3) erstreckenden Abschnitt der Verriegelucgshalse (5) umschließende Manschette (4) ausgebildet ist und das Mutterteil (9) den Muffenrand (3a) übergreift, um beim Aufschrauben den Dichtungskörper zwischen Verriegelungshülse und Muffeninnenwand zu verpressen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungshülse (5) auf ihrer in der Muffe (3) verlaufenden Außenwandung zum Abschnitt (6) vergrößerten Durchmesser hin konisch ausgebildet ist

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Muffenrand (3a)übergreifende Endfläche (9a)des Mutterteils (9) sich nach außen erweiternd konisch ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungshülse (5) wenigstens auf einem Teil ihrer Länge innen mit das Rohreinsteckende (1) erfassenden Vorsprüngen, insbesondere ringförmigen Mitnehmerrippen (11), versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (4) auch die von der Verriegelungshüise (5) nicht umgebende Außenwandung des Rohreinsteckendes (1) ganz umschließt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Muffenrand (3a) und anliegender Fläche (9a) des Mutterteils (9) ein Zwischenring (10) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Muffenrand auf seinem Umfang mit axialen Einschnitten versehen ist.