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Rohrverbindung
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--------------Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung für Rohre
aus Beton, Stahlbeton oder ähnlichem Material, insbesondere für korrosionsbeständig
ausgekleidete Rohre.
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Zur Verbindung von Rohren der vorgenannten Art, bei-#spielsweise Abwasserrohren
ist es bekannt, die Rohre einseitig mit sogenannten Glockenmuffen auszustatten,
wobei dann das glatte Ende eines Rohres in die Muffe des nächsten Rohres unter Einfügung
von Roll- oder Gleitringdichtungen eingesteckt wird. Die Glockenmuffen erschweren
die Fertigung der Rohre, erhöhen das Transportvolumen, weil die Rohre nicht eng
aneinanderliegen können, und machen bei der Verlegung Jeweils ein besonderes Muffenloch
erforderlich, da anderenfalls die Rohre nicht voll aufliegen und dann bei Belastung
brechen
können.
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Bei Stahlbetonrohren, die aus Gründen des Korrosionsschutzes innen
mit einer korrosionsfesten Schale aus z.B. Steinzeug oder Polyesterbeton versehen
sind ist es aus material- und fertigungsspezifischen Gründen auf einfache Weise
nicht möglich, den Stoßfugenspalt ebenfalls korrosionsbeständig auszuführen. Zum
Schutz dieses Stoßfugenspaltes ist ein Stoßfugenverschluß bekannt (deutsches Gebrauchsmuster
7 734 920), bei dem ein sogenanntes Preßpolster zwischen die Stirnflächen der zu
verbindenden Rohre eingefügt ist. Dabei besteht das Preßpolster aus zelligem Elastomer
und liegt mit einem Fußteil in einer kammerartigen Aussparung auf der Stirnseite
eines der zu verbindenden Rohre. Ein solcher Stoßfugenverschluß ist für den hier
angesprochenen Einsatzbereich nicht als Dichtung im Sinne einer ausreichend funktionssicheren
Rohrdichtung zu bezeichnen und ist auch keine Rohrverbindung im bautechnischen Sinne.
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Der Stoßfugenverschluß kann nur dann dicht sein und bleiben, wenn
einmal der erforderliche Dichtungsdruck durch Zusammenpressen der Dichtung über
den gesamten Rohrumfang aufgebaut werden kann und er zum anderen unter Betriebsbedingungen
auch erhalten bleibt. Diese Anpreßkraft kann im Gegensatz zu Rohren, die mit Flanschen
verbunden sind, nicht als innere Kraft erzeugt werden, sondern
kann
nur als äußere Preßkraft meist über die Bodenreibung in den Stoßfugenverschluß aufgebracht
werden.
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Die hierzu erforderlichen Kräfte liegen in der Größenordnung von 2
bis 50 kp/cm Je nach Maßtoleranz der Stoßfuge. Für ein Rohr mit einem Durchmesser
von Im müßten u.U. also von 2 kp/cm x 314 cm = 0,6 t bis 50 kp/cm x 314 cm = 15
t aufgebracht und unter Betriebsbedingungen erhalten werden.
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Die aus den Betriebsbedingungen resultierenden Unsicherheitsfaktoren
lassen es nicht zu, diesen Stoßfugenverschluß als Dichtung im Sinne der deutschen
Normen zu bezeichnen.
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Das Problem des Stoßfugenverschlusses stellt sich nicht bei muffenlosen
Rohren, die mit einer funktions- und betriebssicheren Dichtung verbunden werden
können.
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Die Erfindung hat sich demgemäß die Aufgabe gestellt, eine Verbindung
für glockenlose Rohre zu schaffen, die eine gelenkige und dauerhaft zuverlässige,
druckwasserdichte Verbindung ermöglicht und einfach zu montieren ist. Außerdem soll
sich die Verbindung ohne zusätzlichen Aufwand für korrosionsbeständig ausgekleidete
Rohre eignen und dabei den Stoßfugenraum funktionssicher abschließen, so daß sich
hierfür ein zusätzlicher Korrosionsschutz erübrigt.
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Zur Lösung der Aufgabe geht die Erfindung von einer Rohrverbindung
der eingangs genannten Art aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zu
trerbindenden Rohre stirnseitig je eine umlaufende Nut aufweisen und daß eine mit
einer inneren Versteifung versehene Dichtung aus elastomerem Material unter Kompression
ihres Querschnitts dichtend in die beiden Nuten eingepreßt ist.
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Durch die innere Versteifung kann der Dichtring unter Erzielung eines
ausreichend großen Anpreßdruckes des elastomeren Materials an die Nutwände eingebracht
werden.
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Die Länge der Dichtnut ist so groß, daß auch unter ungünstigen Bedingungen
eine dauerhafte Druckwasserdichtigkeit erzielt wird. Längs- und Querbewegungen der
Rohre gegeneinander beeinträchtigen die Dichtwirkung nicht, solange die Längsbewegung
nicht größer als die Tiefe der Dichtnut sind und die Querbewegungen nicht zur Zerstörung
der Rohre führen.
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Es ist zwar bereits bekannt (DE-PS 22 24 230), Betonfertigteile mit
Hilfe von Dichtleisten zu einem Behälter zusammenzustellen, wobei die Dichtleisten
einen elastomeren Dichtmantel und einen federelastischen Kern aufweisen und sich
verformend unter Spannung in die Längsnuten eingepreßt sind. Zur Erzielung der nötigen
Spannung werden die plattenförmigen Beton-Fertigteile im Bereich
der
Dichtleisten abgewinkelt und bilden dann den Behälter. Bei Rohren mit einem ringförmigen
Dicht organ ist eine solche Abwinkelung nicht möglich. Eine Übertragung der bekannten
Dichtverbindung für Beton-Fertigteile auf Rohre unter Anpassen der Abwandlung an
die andersartigen Voraussetzungen bei Rohrverbindungen kann daher nicht in Betracht
gezogen werden.
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Für korrosionsbeständig ausgekleidete Rohre empfiehlt die Erfindung
in ihrer weiteren Ausbildung, daß die Nuten angrenzend an die Auskleidung angeordnet
sind. Damit wird ein durchgehender Korrosionsschutz auch im Bereich des Fugenraums
ohne zusätzliche Maßnahmen erzielt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Dichtung an ihren
axialen Stirnflächen mit Bohrungen versehen ist, die beim Einpressen der Dichtung
in die Nuten ein Entweichen der Luft aus den Nuten ermöglichen. Ohne diese Maßnahme
kann beim Einpressen der Dichtung - zur Erleichterung der Montage werden Gleitmittel,
beispielsweise Schmierseife verwendet - die in der umlaufenden geschlossenen Nut
eingeschlossene Luft nicht entweichen und schiebt die Dichtung, wenn die Einpreßkraft
aussetzt, wieder heraus. Eine Montage der Dichtung ist dadurch Dicht möglich.
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Für die Ausbildung der Dichtung und der inneren Versteifung werden
in Weiterbildung der Erfindung eine Anzahl von Maßnahmen vorgeschlagen. So kann
die Dichtung annähernd rechteckigen Querschnitt besitzen, auf ihrer zum Rohrinneren
und/oder zum Rohräußeren weisenden Seite Je eine flache umlaufende Ausnehmung besitzen
und außerdem der Querschnitt von seinen Stirnflächen in Richtung zur Ausnehmung
größer werden. Beim Einpressen der Dichtung in die Nuten der Rohre wird dann der
Anpreßdruck an die Nutwandungen größer und kleinere Unebenheften werden überbrückt.
Die Ausnehmung kann an ihren Kanten Hinterschneidungen besitzen, so daß die überstehenden
ringförmigen Lippen der Dichtung die Dichtwirkung weiter verbessern.
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Die Dichtung kann auf ihrer Außenseite eine in Umfangsrichtung verlaufende,
bis zur inneren Versteifung fUhrende Fuge besitzen. Diese Fuge ermöglicht das nachträgliche
Einlegen der inneren Versteifung in einen entsprechenden Hohlraum der Dichtung und
außerdem kann über diese Fuge die beim Montieren der Dichtung über die Bohrungen
einströmende Luft abfließen.
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Die innere Versteifung der Dichtung wird zweckmäßig aus einem elastischen
Kunststoffmaterial in Form eines Ringes mit annähernd rechteckigem Querschnitt hergestellt.
Zweckmäßig
ist der Versteifungsring an wenigstens einer Stelle
des Umfangs geteilt. An der Teilungsstelle können die Enden sich unter Anbringung
von Schrägflächen überlappen. Ein geteilter Ring, der bei Mehrfachteilung gegebenenfalls
auch aus einer Anzahl von Segmenten bestehen kann, bietet zum einen die Möglichkeit
des nachträglichen Einschiebens in die Dichtung und verbessert andererseits das
Dichtverhalten unter Druck. Beispielsweise kann bei erhöhtem Rohrinnendruck die
Dichtung mit ihrer inneren Versteifung sich erweitern, so daß der Anpreßdruck an
die Nutwa#ndungen verbessert wird. Entsprechend kann die Dichtung bei erhöhtem Außendruck
schrumpfen, wobei ebenfalls ein höherer Anpreßdruck erzielt wird.
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Ein örtlich erhöhter Anpreßdruck und damit eine verbesserte Abdichtung
tritt dann auf, wenn der Versteifungsring mit wenigstens einer umlaufenden wulstartigen
Verdickung versehen ist. Solche Verdickungen können insbesondere an den Außenkanten
des Versteifungsringes angeordnet sein, wodurch dann gleichzeitig ein Durchstoßen
der Dichtungen beim Einpressen in die Nuten vermieden wird.
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Der Versteifungsring, der gegebenenfalls ein- oder mehrfach unter
Bildung von Segmenten unterteilt ist, kann außerdem auch noch längs geteilt sein,
d.h., aus wenigstens zwei in Achsrichtung nebeneinanderliegenden Teilringen
bestehen.
Die Verbindung der beiden Rohre wird dadurch gelenkiger, so daß auch größere Querbewegungen
möglich sind. Das Einpressen der Dichtung kann trotz der Längsteilung mit hohem
Druck erfolgen, weil sich dabei die Teilringe aufeinanderlegen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen axialen Teilschnitt eines Rohres im Stoßfugenbereich mit
einer Verbindung nach der Erfindung; Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht des Verbindungsbereiches
gemäß Fig. 1; Fig. 3 eine axiale Teilansicht einer gestreckt dargestellten Nut mit
eingepreßter Dichtung; Fig. 4 eine Dichtung im Querschnitt; Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel
für eine geteilte Versteifung einer Dichtung; Fig. 6 eine Draufsicht der Versteifung
gemäß Fig. 5 im Teilungsbereich.
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In Fig. 1 ist in Form eines axialen Teilschnittes eine Rohrverbindung
nach der Erfindung schematisch dargestellt.
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An der Verbindungsstelle stoßen zwei aus Beton hergestellte Rohre
1, 1' mit glatten Enden zusammen. Zum Schutz
gegen korrosive Medien
weisen die Rohre 1, 1' eine Auskleidung in Form einer Schale 2, 2' auf, die beispielsaus
weise/Polyesterbeton besteht. Angrenzend an die Schale 2, 2' sind stirnseitig umlaufende
Nuten 3, 3' vorgesehen, in die ein Dichtring 4 eingepreßt ist.
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In den Figuren 2 bis 4 ist die Rohrverbindung gemäß Fig.
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1 im einzelnen gezeigt. Der in Fig. 4 im Querschnitt dargestellte
Dichtring 4 besteht aus einem Außenmantel 5 aus elastomerem Material und einer inneren
Versteifung 6. Gemäß Fig. 5 ist die Versteifung 6 bei 7 geteilt, derart, daß zwei
sich überlappende Schrägflächen 8 entstehen. An den Außenkanten sind an die Versteifung
6, die aus einem elastischen Kunststoff, beispielsweise Hartpolyäthylen, hergestellt
ist, wulstartige Verdickungen 9 angeformt, die verhindern, daß die Versteifung 6
bei der Montage den Außenmantel 5 perforiert. Außerdem erhöhen die Verdickungen
9 lokal den radialen Anpreßdruck des Mantels 5 an die Flächen der Nuten 3, 3' und
verbessern damit die Abdichtung. Auf der Innen- und Außenseite ist der Mantel 5
des Dichtringes 4 mit Ausnehmungen 10 versehen, an deren Enden durch Hinterschneidungen
Dichtlippen 11 gebildet werden. Stirnseitig führen Bohrungen 42 durch den Außenmantel
5 bis zur Versteifung 6.
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In Fig. 3 ist eine axiale Stirnansicht des Dichtrings 4 in Form eines
begrenzten Abschnittes gezeigt, der zur Vereinfachung gestreckt dargestellt ist.
Der gezeigte Abschnitt enthält eine der Bohrungen 12, die regelmäßig in einem solchen
Abstand verteilt sind, daß bei der Montage die Luft aus den Nuten 3, 3' genügend
schnell entweichen kann. Notfalls lassen sich zusätzliche Bohrungen 12 während der
Montage anbringen.
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Für die Herstellung eines Dichtringes kann der Mantel 5 aus elastomerem
Material geschlossen formvulkanisiert hergestellt werden. Die Versteifung 6 wird
dann nachträglich in eine entsprechende Ausnehmung im Mantel 5 mittels einer außen
umlaufenden Trennungsfuge (Fig. 4) eingelegt. Auf vorteilhafte Weise kann aber der
Mantel 5 des Dichtringes 4 auch als Vorratslänge eines im Salzbad oder über UEF
freivulkanisierten Bandes hergestellt werden. Zur Bildung der Dichtung wird eine
entsprechende Länge des Mantels 5 an den beiden Enden verklebt, vorzugsweise mittels
eines bekannten Cyanatklebers. Danach wird die Einlage 6 in die entsprechende Ausnehmung
des Mantels 5 eingelegt.
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Die Montage der Dichtung erfolgt einfach durch Einpressen in die Nuten
3, 3' der zu verbindenden Rohre, wobei der elastomere Mantel entsprechend komprimiert
wird. Ein
Gleitmittel erleichtert das Einpressen. Fig. 2 zeigt
die Verbindungsstelle von zwei Rohre 1, 1' mit montierter Dichtung 4 gemäß Fig.
4. Die beiden Rohrenden stoßen bei vollständig in die Nuten 3, 3' eingeschobenem
Dichtring nicht vollständig zusammen. Der verbleibende Spalt 14 ermöglicht Bewegungen
der Rohre ohne Beeinträchtigung der Dichtwirkung. Die Dichtung kann wegen ihrer
elastischen Ausbildung solchen Bewegungen ohne Schwierigkeiten folgen.