DE2812196A1

DE2812196A1 - Ringgedichtete rohrverbindung

Info

Publication number: DE2812196A1
Application number: DE19782812196
Authority: DE
Inventors: Franz Josef Wolf
Original assignee: Woco Franz Josef Wolf and Co GmbH
Current assignee: Woco Franz Josef Wolf and Co GmbH
Priority date: 1978-03-20
Filing date: 1978-03-20
Publication date: 1979-09-27
Also published as: JPS54128023A; FR2420707B3; FR2420707A1; GB2016629A; GB2016629B; DE2812196C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine ringgedichtete Rohrverbindung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Rohrverbindungen mit Dichtungsringen/ die zwei angeformte, im Axialschnitt V-förmig zueinander stehende Ringlippen aufweisen, sind insbesondere für Rohrsteckverbindungen in großer Vielfalt bekannt. Diese Dichtungsringe sind so ausgelegt, daß entweder eine der beiden V-förmig zueinander stehenden Ringlippen gegen die Außenwand des Spitzendes, die andere gegen die Innenwand der Muffe dichtet (beispielsweise DE-PS 10 55 460) oder daß beide Ringlippen im wesentlichen symmetrisch gespreizt gemeinsam gegen die Außenwand des Spitzendes dichten (DE-OS 26 14 575).

Nachteilig an den Dichtungsringen des zuerst genannten Typs ist, daß sie kaum in der Lage sind, größere Dichtspalttoleranzen aufzufangen. Bei im Toleranzbereich kleinen und kleinsten Dichtspaltbreiten erfolgt eine erhebliche Materialverpressung des Dichtringkörpers, wodurch hohe Einschubkräfte für das Spitzende benötigt werden. Bei innerhalb des Toleranzbereiches großen und größten Dichtspaltbreiten reicht die Lippenspannung häufig nicht mehr aus, um eine absolute Dichtheit, insbesondere bei Scherlast, zu gewährleisten, wenn das Spitzende im Bereich der kleinsten im Toleranzbereich möglichen Dichtspaltbreiten noch einschiebbar sein soll.

Diese Probleme werden bei den Dichtringen des zweiten Typs

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weitgehend ausgeschaltet, da praktisch die gesamte Toleranz der Dichtspaltbreite kompressionsfrei durch die Lippenspreizung aufgefangen werden kann. Dadurch ist auch bei großen Dichtspaltbreiten eine ausreichende Dichtheit gewährleistet, während gleichzeitig bei kleinen Dichtspaltbreiten noch immer nur geringe Einschubkräfte erforderlich sind. Als ungünstig hat sich bei dieser Art von Dichtungen jedoch herausgestellt, daß die für eine einwandfreie Dichtung wünschenswerte weitgehend symmetrische Verformung der an der Außenwand des eingeschobenen Spitzendes anliegenden Ringlippen nicht immer gewährleistet ist. Statt der angestrebten symmetrischen Lippenspreizung tritt durch die Einschubreibung häufig eine Asymmetrie der Dichtung in Einschubrichtung auf. Dies wiederum bewirkt eine unvollkommene Ausnutzung der konstruktiv vorgegebenen Dichtcharakteristik.

Aus der DE-OS 23 30 594 ,ist ein-Dichtungsring bekannt, der als eine Kombination aus Kompressions- und Lippendichtung ausgebildet ist. Dieser Dichtungsring besteht aus einem radial innenliegenden Lippenring mit zwei Dichtungslippen, die nach Art der Dichtungen des eingangs genannten zweiten Typs beide gegen die Außenseite des eingesteckten Spitzendes dichten, und einem radial außenliegenden bohnenförmigen Haltering, der radial außenliegend eine Ringnut aufweist, die an dem bohnenförmigen Ringkörper eine axial vordere und axial rückwärtige Ringwulst definiert. Mit diesem bohnenförmigen Ringkörper ist der Dichtungsring fest in eine Ringnut in der Innenwand der Muffe eingespannt. Dabei liegen die beiden Ringwülste des bohnenförmigen Ringkörpers fest eingespannt zwischen den beiden Seitenwänden der Ringnut. Beim Einschieben des Spitzendes in die mit diesem Dichtungsring ausgerüstete Muffe verformt sich der radial innenliegende Lippenringkörper in der Weise, daß seine beiden Lippen dichtend an der Außenwand des eingeschobenen Spitzendes anliegen. Gleichzeitig wird ein radial einwärts wirkender

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Kompressionsdruck dadurch erzeugt, daß das eingeschobene Spitzende den zentralen Bereich des Dichtungsringes immer stärker verpreßt, wobei die Sohle der Ringnut als Widerlager wirkt. Die radialen und axialen Haltekräfte werden dabei von den Ringwülsten des bohnenförmigen radial außenliegenden Haltekörpers des Dichtringes aufgenommen, die zwischen der Sohle und den Seitenwänden der in der Muffe ausgebildeten Nut fest eingespannt sind.

Nachteilig an dieser Art der Rohrdichtung ist, daß sie bestimmungsgemäß zumindest auch als Kompressionsdichtung ausgelegt ist und daher naturgemäß nicht in der Lage ist, größere Dichtspalttoleranzen zu überbrücken.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine ringgedichtete Rohrverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die als reine Lippendichtung praktisch ohne Materialverpressungsanteile wirkt, große Dichtspalttoleranzen, wie sie insbesondere bei Rohren aus mineralischen Werkstoffen auftreten, zu überbrücken in der Lage ist, ohne daß im Bereich kleiner Dichtspaltbreiten überdurchschnittlich hohe ELnschubkräfte erforderlich sind, und deren Dichtungsring schließlich beim Einschieben des Spitzendes stets und zuverlässig seine konstruktiv beabsichtigte Verformungskontur annimmt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine ringgedichtete Rohrverbindung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist-

Die Erfindung schafft also eine ringgedichtete Rohrverbindung mit einem Dichtungsring, dessen beide V-förmig zueinander stehende Ringlippen gegen die Innenwand der

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Muffe dichten und, und das ist entscheidend, auf und entlang dieser.Innenwand frei spreizbar sind. Die gesamte zu überbrückende Dichtspalttoleranz zwischen der Außenwand des Spitzendes und der Innenwand der Muffe kann dadurch praktisch frei von jeder Materialverpressung durch eine Konturverspannung aufgenommen werden. Dies bedingt, daß auch bei kleinen Dichtspalten nur sehr geringe Einschubkräfte für das Spitzende erforderlich sind, während bei großen Dichtspalten gleichzeitig die Dichtheit der Verbindung gewährleistet ist. Gegenüber den Dichtungsringen des zweiten eingangs genannten Typs, bei denen sich der von den beiden Ringlippen eingeschlossene Winkel radial einwärts öffnet, weist der in der Rohrverbindung der Erfindung eingestzte Dichtungsring den Vorteil auf, daß er stets und unter allen Umständen in der konstruktiv hinsichtlich der Dichtungsstatik beabsichtigten Weise verformt wird. Die Verformungskraft, die durch das eingeschobene Spitzende radial aufweitend auf den Dichtungsring übertragen wird, wird automatisch zentral am Ringkörper aufgenommen und symmetrisch auf die beiden Ringlippen verteilt. Dies steht im Gegensatz zu den Dichtungsringen des Typs, bei denen sich der von den beiden Ringlippen eingeschlossene Winkel radial einwärts öffnet. Bei diesen Dichtringen wird stets die dem Muffenausgang zugekehrte Lippe stärker beansprucht und verformt als die zum Muffengrund weisende Dichtungslippe. Dadurch entstehen asymmetrische Verformungskomponenten, die eine Funktion der Gegebenheiten des Einzelfalls jeder einzelnen herzustellenden Rohrverbindung sind und konstruktiv kaum vorab zu berücksichtigen sind. Durch diese gleichmäßigere und stärker symmetrische Belastung des Dichtungsringes bei der Rohrverbindung der Erfindung kann dieser auch schwächer und leicher als der bekannte Dichtungsring ausgebildet werden, wodurch er bei gleicher Leistung durch das eingesparte Material preiswerter herstellbar ist.

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Das Zusammenwirken zwischen der in der Innenwand der Muffe ausgebildeten Ringnut, die eine axiale Verschiebung des Dichtungsringes beim Einschieben des Spitzendes verhindert, und dem Dichtungsring kann auf prinzipiell zwei verschiedene Arten erfolgen:

(1) Der Dichtungsring kann direkt mit seinen beiden Ringlippen in die Ringnut eingesetzt werden, wobei diese axial so breit ausgebildet ist, daß bei maximal möglicher Spreizung der beiden Ringlippen nicht beide Ringlippenaußenkanten die Seitenwände der in diesem Fall vorzugsweise mit rechteckigem Profil ausgebildeten Ringnut berühren können, so daß also die vollständige freie Spreizbarkeit der Ringlippen uneingeschränkt gewährleistet ist. Beim Einschieben des Spitzendes in den solcherart gegen axiale Verschiebung gesicherten Dichtungsring wird dieser zunächst so lange in der Nut axial in Richtung auf den Muffengrund zu verschoben, bis der Außenrand der zum Muffengrund weisenden Ringlippe an der rückwärtigen Seitenwand der Ringnut der Muffe anliegt. Beim weiteren Eindrücken des Spitzendes und beim Hindurchdrücken des Spitzendes durch den Ring wird dann der Zentralteil des Ringes radial auswärts gezwungen, wobei die vordere der beiden Ringlippen entgegen der Einschubrichtung des Spitzendes verschoben und die beiden Ringlippen auseinandergespreizt werden. Diese Art der Ringfixierung hat sich insbesondere für Rohre mit relativ glatten Oberflächen bewährt, beispielsweise also für Rohre aus Asbestzement oder glasiertem Material. Diese Art der Rohrdichtung kann selbstverständlich auch mit bestem Erfolg für alle Kunststoffrohre und alle anderen Rohre mit glatten Oberflächen eingesetzt werden.

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(2) An der zum Muffenausgang weisenden Lippe des Dichtungsringes .ist ein Halteringsteg angeformt, an dessen vorderen freien Rand ein Haltering angeformt ist, der in der Ringnut der Muffe fixiert ist. Die beiden Ringlippen des Dichtungsringes sind auf der unprofilierten Innenwand der Muffe abgestützt. Der Haltering weist vorzugsweise auf seiner radial außenliegenden Seite ein Profil auf, das zum Profil der Ringnut komplementär ist, in diese also formschlüssig einlegbar ist. Der Haltering kann in der Ringnut in an sich bekannter und prinzipiell beliebiger Weise fixiert sein, beispielsweise durch seine Eigenspannung, durch Verkleben, durch Verwendung eines Klemmringes oder durch Verwendung eines Spreiz- oder Spannringes. Diese Haltemaßnahmen können selbstverständlich auch kombiniert miteinander verwendet werden. Solange gewährleistet ist, daß diese Fixierung des Halteringes in der Ringnut ausreichend dicht ist, kann die zum Muffenausgang weisende Lippe des Dichtungsringes auch direkt, also ohne den Halteringsteg als Zwischenglied, in den Haltering übergehen. Auch bei dieser Ausbildung ist die symmetrische Spreizung der beiden Dichtlippen beim Einschieben des Spitzendes in die Muffe gewährleistet. Diese Art der Halterung eignet sich insbesondere für rauhere Einsatzbedingungen, insbesondere für den Einsatz bei unglasierten Rohren aus gebranntem Ton oder bei Betonrohren .

Der radial innenliegende Ringdichtungsbereich des Dichtungsringes der Rohrverbindung der Erfindung kann prinzipiell in beliebiger Art ausgebildet sein. Er kann in Form einer einzigen lippenartigen Dichtungsringkante ausgebildet sein, kann unter Bildung zweier lippenartig wirkender Ringwülste mit einer zentral umlaufenden Ringnut versehen sein oder kann einen O-ringartigen Ringdichtungskörper angeformt haben.

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Dieser O-Ringkörper kann zusätzlich mit lippenartigen in der radialen Ringebene umlaufenden Dichtrippen versehen sein.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Axialschnitt und in schematischer

Teildarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der Rohrdichtung mit dem Dichtungsring und der in der Muffe ausgebildeten Nut, jedoch ohne eingeschobenes Spitzende; und

Fig. 2 in gleicher Darstellungswexse ein zweites Ausführungsbeispiel der Rohrdichtung.

Bei dem in Fig. 1 im Axialschnitt gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Rohrdichtung sind der Dichtungsring und ein Ausschnitt aus der Wand der Muffe 2 dargestellt. Der Dichtungsring 1 ist in eine Ringnut 3 eingesetzt, die in der Innenwand 4 der Muffe 2 ausgebildet ist. Die Ringnut 3 weist ein im Axialschnitt rechtwinkliges Profil auf, mit einer Sohle 5 und senkrecht zu dieser stehenden Seitenwänden 6 und 7. In dem in Fig. 1 gezeigten entspannten Zustand liegt der Dichtungsring 1 mit den beiden Außenrändern 8 und 9 der beiden V-förmig zueinander stehenden Ringlippen 10 und 11 lose auf der Sohle 5 der Ringnut 3 auf.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der dem von den. beiden Ringlippen 10 und 11 eingeschlossenen Winkel gegenüberliegende und radial innenliegende Ring-

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dichtungsbereich einen angeformten O-Ring 12 auf. Der angeformte O-Ring 12 ist mit in der Ringebene in sich geschlossen auflaufenden lippenartigen Dichtungsrippen 13 versehen, und zwar auf dem radial innenliegenden Abschnitt seiner Ringfläche.

Der Dichtungsring 1 ist aus einer Gummimischung hergestellt. Das Material der Muffe 2 und des in der Figur nicht dargestellten Spitzendes sei Asbestzement.

Es sei ferner angenommen, daß das Spitzende in der in Fig. 1 gezeigten Darstellung von links eingeschoben wird, die Einschubrichtung in der Darstellung der Fig. 1 also von links nach rechts verlaufe. Beim Einschieben des Spitzendes wird zunächst der Dichtungsring 1 auf der Sohle 5 der Nut 3 so lange in Richtung auf den Muffengrund zu axial verschoben, bis der Rand 9 der zum Muffengrund weisenden Ringlippe 11 an der als Anschlag wirkenden rückwärtigen Seitenwand 7 der Ringnut 3 anliegt. Beim weiteren Einschieben des Spitzendes wird der O-Ring 12 geweitet, was zu einer Spreizung der Ringiippen 10 und 11 führt. Die zum Muffenausgang weisende Ringlippe 10 wird dabei auf der Sohle 5 der Ringnut 3 zunehmend weiter in Richtung auf den Muffenausgang, in der Darstellung in der Figur 1 nach links, verschoben, ohne dabei durch die vordere Seitenwand 6 der Ringnut behindert zu werden. Da die auf den O-Ring einwirkende radial aufdehnende Kraft des eingeschobenen Spitzendes direkt radial auswärts gerichtet ist, verteilt sie sich auf die beiden Ringlippen 10 und 11 im wesentlichen symmetrisch, ohne daß diese Ringlippen beim Einschieben des Spitzendes umgeklappt oder wesentlich asymmetrisch verspannt.werden.

Wenn die Dichtung so ausgelegt sein soll, daß der O-Ring beim Einschieben des Spitzendes besonders stark aufgeweitet werden soll, am Dichtungsring 1 also relativ starke axial einwärtsgerichtete Einschubkräfte auftreten, kann die dem Muffengrund zugekehrte Dichtlippe 11 etwas stärker als die zum Muffenausgang weisende Dichtlippe 10 ausgebildet sein, um die durch Anschlag an der rückwärtigen Seitenwand 7 der Ringnut 3 auftretende Haltefunktion der Ringlippe 11 auszugleichen. In jedem Fall kann der Fachmann die Art der Verformung des Dichtungsringes 1 exakt vorherbestimmen, da die Ringlippen

frei spreizbar sind und auch sonst am Dichtungsring keine unkontrollierten Verformungen auftreten können. Durch eine den Umständen des Einzelfalls angepaßte Höhe der Seitenwände 6 und 7 der Ringnut 3, also durch eine auf den Einzelfall genau abgestimmte Tiefe der Sohle 5 der Ringnut 3, kann erreicht werden, daß auch bei größten Verformungen des Dichtungsringes 1 die Dichtung ausschließlich durch eine Lippendichtung mit Spannungsverformung ohne jede Kompressionskomponente, die erhöhte Einschubkräfte bedingt, erfolgt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. gezeigt. Wiederum erfolgt die Darstellung in schematischer Teildarstellung eines Axialschnitts. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die beiden Ränder 8 und 9 der Ringlippen 10 und 11 des Dichtringes 1 nicht in einer in der Innenwand der Muffe 2 ausgebildeten Ringnut, sondern direkt auf der glatten und profilfreien zylindrischen Innenwand 4 dieser Muffe 2, von der im linken Teil der in Fig. 2 gezeigten Darstellung der Muffenausgang gezeigt ist.

Der dem von den beiden Ringlippen 10 und 11 eingeschlossenen

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Winkel gegenüberliegende radial innenliegende Ringdichtungsbereich ist im Gegensatz zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nicht nach Art eines O-Ringes, sondern nach Art einer lippenartigen Ringkantendichtung 14 ausgebildet.

Der in Fig. 2 gezeigte Dichtungsring 1 weist einen Halteringsteg 15 auf, der an der zum Muffenausgang weisenden Ringlippe 10 einstückig angeformt ist. Am vorderen freien Rand des Halteringsteges 15 ist ein Haltering 16 einstückig angeformt . Der Haltering 16 ist durch einen Spreizring 17, der durch ein Spreizwerkzeug radial erweitert werden kann, aber durch eine Rasterblockierung gegen eine Radiusverkleinerung blockiert ist, in eine schmale tiefe Ringnut gepreßt, die in der Innenwand 4 der Muffe 2 ausgebildet ist. Das Außenprofil des Halteringes 16 ist komplementär zum Profil der Ringnut 18 ausgebildet. Der Dichtungsring ist damit axial zuverlässig fixiert.

Wenn die Einspannung des Halterings 16 in der Ringnut 18 ausreichend dicht erfolgt, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines dichtenden Klebstoffs, kann die zum Muffenausgang weisende Ringlippe 10 auch direkt in den Haltering 16 übergehen, ohne daß ein Lippenrand 8 ausgebildet ist. Dabei wirkt die rückwärtige Kante der Ringnut 18 gleichzeitig als Sitz einer zusätzlichen Ringkantendichtung zwischen der Muffe 2 und der zum Muffenausgang weisenden Ringlippe 10.

Beim Einschieben des Spitzendes, in der in Fig. 2 gezeigten Darstellung von links nach rechts, wird ein axiales Verschieben des Dichtungsringes 1 durch die Anbindung an den Haltering 16, der in der Ringnut 18 fixiert ist, unterbunden. Die radiale Aufweitung ,der radial innenliegenden Ringkante 14, die als lippenartige Dichtung wirkt, erfolgt unter freier

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Aufspreizung der V-förmig gegeneinander stehenden Ringlippen 1O und 11. Dabei gleitet der axial rückwärtige Rand 9 der zum Muffengrund gekehrten Ringlippe 11 des Dichtungsringes frei auf der zylindrischen Innenwandfläche 4 der Muffe 2 in Richtung auf den Muffengrund zu. Die vom Dichtungsring 1 beim Einschieben des Spitzendes aufgenommene Verspannung wird vollkommen symmetrisch auf die beiden Ringlippen 10 und 11 verteilt. Auch unter ungünstigsten Einschubbedingungen kann keine unkontrollierte Verformung des Ringes eintreten. Die Dichtungskraft wird ausschließlich als Lippenverspannung und nicht als Materialverpressung aufgebaut. Dadurch lassen sich auch große Dichtspalttoleranzen bei kleinen Einschubkräften für kleine Dichtspaltbreiten ohne weiteres überbrücken.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der in Fig. 2 gezeigten Ringdichtung ist der außerordentlich geringe Materialbedarf für den Dichtungsring und seine einfache und mühelose Montage in der Muffe. Bei Verwendung eines gegen Radiusverkleinerung selbst_wblockierenden Spannringes 17 ist der Dichtungsring 1 gleichzeitig gegen ein absichtliches oder unabsichtliches unbefugtes Entfernen aus der Muffe gesichert.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel der Rohrdichtung wird vorzugsweise für Rohre aus gebranntem Ton, Beton oder anderem rauheren Material eingesetzt.

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Leerseite

Claims

JAEGBR, GRAMS & PONTANI 28 1 / 1

PATKNTANWÄLTB

DIPL.CHEM. DR. KLAUS JAEGER DIPL.-ING. KLAUS D. GRAMS DR.-ING. HANS H. PONTANI

GAUTlNG · BERGSTR. 48Vi 8O31 STOCKDORF · KREUZWEG 34 8752 KLEINOSTHEIM · HIRSCHPFAD

WOC-68

WOCO Franz-Josef Wolf & Co.

Sprudelallee 19, 6483 Bad Soden-Salmünster

Ringgedichtete Rohrverbindung

Patentansprüche

11.) Ringgedichtete Rohrverbindung zwischen zwei konzentrisch übereinandergreifenden Rohrelementen, nämlich einer Muffe und einem Spitzende, insbesondere Rohrsteckverbindung für Rohre aus mineralischen Werkstoffen, mit einem gummielastischen Dichtungsring, der zwei angeformte, im Axialschnitt V-förmig zueinander stehende Ringlippen trägt, deren eingeschlossener Winkel sich radial auswärts öffnet, so daß die beiden Ringlippen gegen die Innenwand der Muffe dichten, und der dem von

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TELEPHON: (Ο89) 85Ο2Ο3Ο; 8574Ο8Ο; (Ο6Ο27) 8825 · TELEX! 5 21 777 isar c!

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den beiden Ringlippen eingeschlossenen Winkel gegenüber radial innenliegend einen Ringdichtungsbereich aufweist, der gegen die Außenwand des Spitzendes dichtet, wobei in der Innenwand der Muffe eine Ringnut ausgebildet ist, die eine wesentliche axiale Verschiebung des Dichtungsringes verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringlippen (10,11) frei spreizbar sind.
2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beide Ringlippen (10,11) in an sich bekannter Weise in der Ringnut (3) liegen und die Ringnut (3) axial so breit ausgebildet ist, daß sie die maximal gespreizten Ringlippen (10,11) aufnehmen kann, ohne daß beide Lippenränder (8,9) gleichzeitig an die Seitenwände (6,7) der Ringnut (3) stoßen.
3. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ringlippen (10,11) auf der glatten Innenwand (4) der Muffe (2) aufliegen und an der zum Muffenausgang weisenden Ringlippe (10) ein Halteringsteg (15) angeformt ist, an dessen freiem Rand ein Haltering (16) angeformt ist, der ein zum Profil der Ringnut (18) komplementäres Außenprofil aufweist und in der Ringnut (18) durch seine Eigenspannung, durch Verkleben, durch einen Klemmring und/oder durch

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einen Spannring (17) fest verankert ist.
4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der radial innenliegende Ringdichtungsbereich als angeformter-. O-Ring (12) ausgebildet ist.
5. Rohrverbindung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der O-Ring (12) in der radialen Ringebene geschlossen umlaufende lippenartige Ringrippen (13) trägt, und zwar zumindst auf seiner radial innenliegenden Ringoberfläche.

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