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Rohrverbindungsvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindungsvorrichtung, bestehend
aus einem Aufnahmerohrteil aus Kunststoff und einem Einsteckrohrteil, zumindest
einem ringförmigen Dichtungsglied zwischen diesen sowie einer Zugfestigkeit herbeiführenden
Kupplungsvorrichtung, die einerseits mit einem einen radialen Druck auf die Kupplungsvorrichtung
ausübenden, mit dem Aufnahmerohrteil verbundenen Klemmglied und andererseits mit
dem Einsteckrohrteil über ein Profil auf seiner Oberfläche zusammenwirkt.
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Bei einer bekannten Rohrverbindungsvorrichtung dieser Art besteht
das Einsteckrohrteil aus Polyäthylen, während das Aufnahmerohrteil von einer Doppelmuffe
gebildet ist, die ebenfalls aus Polyäthylen besteht. Das bekannte Aufnahmerohrteil
umfaßt hierbei eine sich konisch zur Mitte desAufnahmerohrteils erweiternde Ausnehmung,
die einen geteilten Klemmring enthält. Die Innenseite des Klemmringes besitzt ein
Profil, wobei die Außenseite des Einsteckrohrteils ihrerseits mit einem Profil versehen
ist. Die Außenseite des geteilten Klemmringes ist ebenfalls konisch und entspricht
der konischen Form der Ausnehmung im Aufnahmerohrteil. Zwischen dem Einsteck rohrteil
und dem Aufnahmerohrteil sind Dichtungsringe angeordnet, und die Innenseite des
Einsteckrohrteils ist mit einer Stützhülse aus Metall versehen, die gegenüber dem
Klemmring angeordnet ist.
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Wird bei dieser bekannten Ausgestaltung auf das Einsteck rohrteil
eine Zugspannung ausgeübt, so wird der Klemmring zurückgehalten und zwischen der
sich konisch erweiternden Fläche der Ausnehmung im Aufnahmerohrteil und der Außenseite
des Einsteckrohrteils eingespannt bzw. -geklemmt.
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Die bekannte Rohrverbindungsvorrichtung ist insofern unzweckmäßig,
als der Zusammenbau ihrer Bestandteile kompliziert ist.Dieser Zusammenbau kann selbstredend
nur durchgeführt werden, indem zuerst der geteilte Klemmring in die Ausnehmung des
Aufnahmerohrteils eingesetzt und anschließend das Einsteckrohrteil eingeführt wird.
Das Auseinandernehmen einer solchen Rohrverbindung ~ vorrichtung ist in gleicher
Weise kompliziert und erfordert eine Reihe von Vorkehrungen.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Rohrverbindungsvorrichtungen besteht
darin, daß das Einsteckrohrteil bei seinem Einsetzen unmittelbar einer Druckkraft
ausgesetzt ist. Diese Druckkraft führt zu unerwünschten Verformungen in einem aus
Kunststoff bestehenden Einsteck rohrteil, insbesondere, wenn in der Rohrleitung
hach- -folgend Druckstöße auftreten. Erreicht das Einsteckrohrteil wieder seine
ursprüngliche Stellung, so wird die die Zugfestigkeit herbeiführende Kupplungsvorrichtung
in bezug auf das Einsteckrohrteil gelöst, was äußerst nachteilig
ist.
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Es ist ferner eine Rohrverbindungsvorrichtung bekannt, die aus einem
Einsteckrohrteil aus Polyäthylen und zwei ineinander geschraubten Rohrteilen besteht,
die zusammen das Aufnahmerohrteil bilden. Ein derartige Rohrverbindung umfaßt außerdem
einen Zwischenbereich, der als Klemmring zwischen dem Einsteckrohrteil und dem Aufnahmerohrteil
wirkt.
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Der Zwischenbereich ist hierbei mit einem Profil versehen das einem
Profil auf der Außenseite des Einsteckrohrteils entspricht. Beim Ineinanderschrauben
der beiden das Aufnahmerohrteil bildenden Rohrteile wird der als zugfestes Kupplungsglied
wirkende Zwischenbereich gegen die Außenseite des Einsteckrohrteils gedrückt und
bewirkt so eine zugfeste Rohrverbindung, während ein zwischen dem Einsteckrohrteil
und dem Aufnahmerohrteil vorgesehenes Dichtungsglied eine Abdichtung herbeiführt.
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Auch diese bekannte Ausgestaltung ist unzweckmäßig, da das Einsteckrohrteil
mit einem Profil zu versehen ist, was sich als nachteilig erweist. Das Zusammenschrauben
der beiden das Aufnahmerohrteil bildenden Rohrteile muß mit großer Kraft bzw. gewalt
erfolgen, damit ein guter Eingriff zwischen dem Zwischenbereich und dem Einsteckrohrteil
sowie ferner zwischen dem Aufnahmerohrteil und
dem genannten Zwischenbereich
gewährleistet ist.
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Auch in diesem Fall ist das Einsteckrohrteil unmittelbar großen Druckkräften
ausgesetzt, die sich aufgrund von Entspannungs- und Kriecherscheinungen im Kunststoff
nachteilig auf das Einsteckrohrteil auswirken.
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Der Erfindung legt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindungsvorrichtung
der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Vorrichtungen
vermeidet sowie insbesondere sämtliche Entspannungs- und Kriecherscheinungen im
Kunststoff ausschließt und so vor allem für eine Verwendung in Gasleitungen geeignet
ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kupplungsvorrichtung
eine eine Relativbewegung des Aufnahme- und des Einsteckrohrteils zulassende Ausbildung
und Anordnung besitzt.
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Bei Auftreten eines Druckstoßes in der Rohrleitung kann bei dieser
Ausgestaltung die damit einhergehende Zugspannung leicht aufgefangen werden, ohne
daß die Rohrteile aus Kunststoff wie Polyäthylen des Aufnahmerohrteils großen Zugkräften
ausgesetzt werden, und andererseits nach Aufheben des Druckstoßes das in Klemmeingriff
mit der Kupplungsvorrichtung stehende Einsteckrohrteil wieder
in
seine Ausgangslage zurückkehren.
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Vorteilhaft ist das Einsteckrohrteil mittels der Kupplun vorrichtung
in radialer Richtung verformt.
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Das Profil auf der Oberfläche der Kupplungsvorrichtung ist zweckmäßig
ein Zahnprofil, wobei der Ausdruck Zahnprofil auch einen Vorsprung umfaßen soll,
der eine leicht abgerundete Spitze aufweist. Letzteres tritt häufig bei einem aus
Kunststoff bestehenden Zahnprofil durch ein Strecken des Materials auf.
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Zur radialen Verformung des Einsteckrohrteils, insbesondere in Form
eines Kunststoffrohrteils, ist dessen Innenseite vorzugsweise mit zumindest einer
Kammer versehen, wobei sich das Zahnprofil über eine Länge erstreckt, die kleiner
als die der Kammer ist, während das Aufnahmerohrteil mit einem Anschlag versehen
ist, derart, daß vor einer Verformung der von einem Klemmring gebildeten Kupplungsvorrichtung
bei dessen Anlage an dem Anschlag das Zahnprofil im Abstand von den Enden der Kammer
angeordnet ist.
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Eine Rohrverbindungsvorrichtung dieser Art ist insofern sehr vortdlhaft,
als keine gesonderten Montagemittel zum Anziehen des Klemmgliedes erforderlich sind,
da eine geringe Verformung des Einsteckrohrteils gegenüber einer
Kammer
ausreichend ist. Die Montage bzw. der Zusammenbau erfolgt auf einfache Weise durch
Drehen des Spann-bzw. Klemmgliedes; ein Drehmomentschlüssel zum ordnungsgemäßen
Anziehen der beiden Rohrteile ist entbehrlich.
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Die größte Zugfestigkeit der erfindungsgemäßen Rohrverbindungsvorrichtung
wird in dem Augenblick bereitgestell in dem es auf eine hohe Zugfestigkeit ankommt,
beispielsweise dann, wenn plötzliche Druckstöße auftreten und auf das Einsteckrohrteil
hohe Zugkräfte ausüben, die dazu führen, daß das Einsteckrohrteil und ggf.
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dessen eingepaßte Stützhülse aus dem Aufnahmerohrteil herausgezogen
werden, bis das Ende einer Kammer in die Nähe des Zahnprofils kommt.
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In diesem Augenblick ist eine optimale Zugfestigkeit erreicht, verbunden
mit dem zusätzlichen Vorteil, daß die auf das Einsteckrohrteil während des voraufgegangene
Zeitabschnitts ausgeübte Zugkraft zu einer Verstärkung des Einsteckrohrteils geführt
hat, so daß das Zahnprofil im wesentlichen mit einem verstärkten Bereich des Einsteckrohrteils
zuammenwirkt.
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Das Zahnprofil hat vorteilhaft eine Härte, die der Härte des Einsteckrohrteils
entspricht oder diese übersteigt. S Das Profil auf der Flächedes
haft
zumindest einen Zahn auf. Das Zahnprofil kann einstückig mit dem Klemmring ausgebildet
sein, es kann jedoch statt dessen auch als loses, auf der Oberfläche des Klemmringes
ruhendes Teil Anwendung finden.
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Vorzugsweise umfaßt der Klemmring zwei Zahnprofile, die symmetrisch
zueinander angeordnet sind, wobei gegenüber jedem Zahnprofil eine gesonderte Kammer
angeordnet ist, die der Verformung des Einsteckrohrteils bei Druckbeaufschlagung
des Klemmringes dient.
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Die Tiefe einer Kammer entspricht zumindest dem Abstand von der Spitze
eines Zahnprofils zur angrenzenden, das Zahnprofil tragenden Oberfläche des Klemmringes,
wodurch eine optimale Verformung des Einsteckrohrteils herbeigeführt und damit eine
optimale Zugfestigkeit der Rohrverbindung gewährleistet ist.
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Der Querschnitt des Klemmringes ist zweckmäßig U-förmig, und zwar
aufgrund des an seinen beiden Enden vorgesehenen Zahnprofils. Auf diese Weise können
in beiden Richtungen optimale Zugspannungen aufgenommen werden.
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Sowohl das Aufnahmerohrteil, als auch das Einsteckrohrteil bestehen
zweckmäßig aus einem thermoplastischen Kunststoff, wobei der thermoplastische Kunststoff
des Einsteckrohrteils vorzugsweise ein Polyolefin, insbesondere ein
Polyäthylen
oder ein Polypropylen ist, die beide für Gasförderleitungen besonders geeignet sind.
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Das Einsteckrohrteil kann jedoch auch aus Metall, z.B.
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Kupfer, bestehen, in welchem Fall das Zahnprofil aus einem Metall
oder einer Metallegierung mit einer Härte besteht, die der Materialhärte des Einsteckrohrteils
entspricht oder diese übersteigt. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere
für die Übergangs- bzw. Anschlußstelle einer Kunststoffversorgungsleitung an eine
Hauptleitung geeignet, die in der Regel aus Kupfer besteht. Diese Hauptleitung liegt
zum Beispiel in einem Abstand von etwa einem Meter von einem Gebäude, wobei hier
der Anschluß stattfindet.
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Die zweckmäßig insbesondere bei einem Einsteckrohrteil aus Kunststoff
Anwendung findende Stützhülse besteht zweckmäßig aus einem Metall oder aus einem
Polyamid, z.B. Nylon. Es versteht sich jedoch, daß auch die verschiedenartigsten
anderen Materialien für diese Stützhülse verwendet werden können.
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Obgleich im Vorstehenden ein längsgeteilter Klemmring angegeben ist,
kann dieser statt dessen auch aus zwei getrennten Teilen bestehen, jedoch ist eine
solche Ausführungsform weniger empfehlenswert, da ein Teil des Klemmringes vor dem
Anziehen des Klemmgliedes in Form der Schraubenmutter auf das Aufn h
halten
werden muß.
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Rohrverbindungsvorrichtungen nach der Erfindung zeichnen sich insbesondere
dadurch aus, daß die Verbindungen feste und stärker als die mit ihnen gekuppelten
Einsteckrohrteile sind, die vor allem aus Polyäthylen bestehen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der mehrere
Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung veranschaulicht sind. In der
Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Rohrverbindung nach einem
ersten Ausführungsbeispiel mit einem unverformten Einsteckrohrteil, Fig. 2 ein weiteres
Ausführungsbeispiel einer Rohrverbindung ebenfalls mit einem unverformten Einsteckrohrteil,
Fig. 3 noch eine weitere Ausführungsform einer Rohrverbindung, Fig. 4 einen Bereich
der Rohrverbindung nach Fig. 1 nach Anziehen einer Klemmutter und Fig. 5 den Bereich
der Rohrverbindung nach Fig. 4, wobei der Einsteckrohrteil unter Zugspannung steht.
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Die in Fig. 1 dargestellte Rohrverbindung umfaßt ein Einsteckrohrteil
1 aus Polyäthylen und ein ebenfalls aus Polyäthylen bestehendes Aufnahmerohrteil
2 in Form einer Doppelmuffe. Das Aufnahmerohrteil 2 ist mit einem mittleren Ring
oder Stotbund 12 versehen, der den richtigen Einsatz des Einsteckrohrteils 1 in
der Doppelmuffe 2
bestimmt.
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Zwischen dem Einsteckrohrteil 1 und der Innenseite des Aufnahmerohrteils
2 sind Gummidichtringe 4 angebracht.
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Anstelle der in Fig. 1 gezeigten Dichtungsringe 4 können auch Dichtungshülsen
bzw. -manschetten verwendet werden.
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Die Rohrverbindung umfaßt zumindest einen längsgeteilten Klemmring
5 zur Erzielung einer zugfesten Rohrverbindung.
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Der Querschnitt des Klemmringes 5 ist aufgrund von Zahnprofilen 6
an seinen beiden Enden U-förmig. Wird ein Einsteckrohrteil aus Polyäthylen verwendet,
wie es bei dem dargestellten Beispiel der Fall ist, so besteht der Klemmring 5 aus
Polyvinylchlorid.
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Die Innenseite des Einsteckrohrteils 1 aus Polyäthylen ist mit einer
Stützhülse 7 versehen, deren vorderer Bereich 13 einen Außendurchmesser besitzt,
der den des übrigen Bereichs der Stützhülse 7 übersteigt. Der Außendurchmesser des
übrigen Bereichs der Stützhülse 7 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser
des Einsteck rohrteils 1. Vorteilhaft besteht die Stützhülse 7 aus Polyamid, z.B.
Nylon, jedoch kann die Stützhülse 7 auch aus Metall bestehen.
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Die Stützhülse 7 bildet zumindest eine langgestreckte Kammer 8,9 gegenüber
den Zahn rofilen 6 an
Enden des geteilten Klemmringes 5. Die Rohrverbindung
umfaßt ferner eine Mutter 3 mit einem Schraubgewinde 11, welches mit einem Schraubgewinde
10 auf der Außenseite des Aufnahmerohrteils 2 zusammenwirkt.
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Die Innenseite des Aufnahmerohrteils 2 umfaßt eine konisch verlaufende
Anschlag- bzw. Anlagefläche 16 für ein Zusammenwirken mit einer ihrerseits entsprechend
konisch verlaufenden Anlagefläche 17 des längsgeteilten Klemmringes 5.
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Der Klemmring 5 ist darüber hinaus mit einer konisch verlaufenden
Anlagefläche 14 versehen, die mit einer entsprechend konischen Fläche 15 der Spannmutter
3 zusammenwirkt.
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Nachdem die Anlagefläche 17 des geteilten Klemmringes 5 an der Anlagefläche
16 des Aufnahmerohrteils 2 angelegt worden ist, wird die Spannmutter 3 auf das Aufnahmerohrteil
bei dessen Montage aufgeschraubt. Dabei ist das Zahnprofil 6 im Abstand vom äußeren
Ende 8a und vom äußeren Ende 8b der Kammer 8 angeordnet, während das andere Zahnprofil
6 entsprechend im Abstand von den äußeren Enden 9a und 9b der weiteren Kammer 9
in der Stützhülse 7 angeordnet ist.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind beide Kammern
8
und 9 in der Stützhülse 7 voneinander durch eine Erhebung bzw. einen Steg 18 voneinander
getrennt, dessen Außendurchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser des Einsteckrohrteils
1 entspricht.
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Wie ferner ersichtlich ist, ist die Innenfläche 19 des geteilten Klemmringes
5 im Abstand von der Außenseite des Einsteckrohrteils 1 angeordnet, wenn die Zahnprofile
6 mit der Außenseite des Einsteckrohrteils 1 zusammenwirken. Hierbei ist ein Raum
25 zwischen der Außenseite des Einsteckrohrteils 1 und der Innenfläche 19 des geteilten
Klemmringes 5 gebildet.
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Sollte in einem Ausführungsbeispiel der Einsteckrohrteil 1 vom einem
Metallrohrteil, z.B. einem Teil einer Kupferhauptleitung, gebildet sein, wird als
Werkstoff für den Klemmring 5 Messing verwendet, welches eine Härte bzw. einen Elastizitätsmodul
aufweist, der eine sehr gute zugfeste Verbindung gewährleistet. Unter bestimmten
Umständen kann es jedoch vorzuziehen sein, einen Klemmring 5 aus nichtrostendem
Stahl zu verwenden.
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Die Verwendung eines Einsteckrohrteils 1 aus Metall macht in der Regel
eine Stützhülse 7 entbehrlich.
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Zur Materialeinsparung kann der Klemmring 5 vorteilhaft aus Kunststoff
hergestellt sein, wobei in diesem Fall ein Klemmring 20 aus nichtrostendem Stahl
auf die Innenfläche
19 des Klemmringes 5 aufgelegt ist, der mit
einem Stahl-Zahnprofil 21 in Form eines einzigen Zahnes versehen ist. Diese Ausgestaltung
kann vorteilhaft bei Verwendung eines Einsteckrohrteils aus Metall zum Einsatz kommen.
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In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Rohrverbindung
dargestellt, bei dem die Stützhülse 7 nur eine Kammer bzw. Ausnehmung 8 aufweist
und nur eine Seite des längsgeteilten Klemmringes 5 ein Zahnprofil 6 gegenüber der
Ausnehmung 8 trägt. Der längsgeteilte Klemmring 5 ist hierbei mit einer Schulter
22 versehen, die mit einer Anschlagschulter 23 des Aufnahmerohrteils 2 zusammenwirkt.
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Der Endbereich 26 des längsgeteilten Klemmrings 5 umfaßt eine erhabene
Rippe 24, die jedoch nicht nennenswert an der zugfesten Verbindung teilnimmt. Bei
der Ausführungsform nach Fig.2 braucht das Aufnahmerohrteil 2 nicht notwendigerweise
als Doppelmuffe ausgebildet zu sein, es kann statt dessen z.B. aus einem Gehäuse
bestehe Zur Herbeiführung der Zugfestigkeit der Rohrverbindung wird die Spannmutter
3 auf dem Schraubengewinde 10 des Aufnahmerohrteils 2 mittels des Schraubgewindes
11 angezogen. Aufgrund der dabei auf den längsgeteilten Klemmring
5
ausgeübten Klemmkraft üben die Zahnprofile 6 gegenüber den Ausnehmungen bzw. Kammern
8 und 9 auf das Einsteckrohrteil 1 eine Verformung aus, jedoch nur in einem geringen
Ausmaß, da die Spannmutter 3 von Hand angezogen wird. Fig. 4 zeigt den hierbei hergestellten
Zustand.
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Fig. 5 zeigt den Zustand, nachdem das Einsteckrohrteil 1 einer Zugspannung
ausgesetzt worden ist. Aufgrund dieser Zugspannung neigt das Einsteckrohrteil 1
mit seiner eingepaßten Stützhülse 7 dazu, aus dem Aufnahmerohrteil 2 herausgezogen
zu werden.
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Dies ist jedoch nur solange möglich, bis das Einsteckrohrteil 1 zwischen
einem Zahnprofil 6 und dem Ende 8b der Kammer 8 oder dem anderen Zahnprofil 6 und
dem Ende 9a der Kammer 9 eingeklemmt wird.
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Die Zugfestigkeit der Rohrverbindung hat zu diesem Zeitpunkt ihr Maximum
erreicht.
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Ersichtlich hat die Rohrverbindung nach der Erfindung eine Reihe von
Vorteilen, da eine Verformung des Einsteckrohrteils 1 durch einfaches Anziehen der
Spannmutter 3 erreicht wird, ohne dabei nennenswerte Kräfte auf die Zahnprofile
auszuüben. Die optimale Zugfestigkeit
wird dabei zu einem Zeitpunkt
erreicht, in dem tatsächlich eine Zugkraft auf das Einsteckrohrteil 1 ausgeübt wird.
Diese Zugkraft bewirkt eine weitere Verstärkung des Einsteckrohrteils und bringt
dadurch die Zahnprofile mit einem verstärkten Bereich des Einsteckrohrteils in Eingriff,
insbesondere, wenn Polyäthylen-Rohrteile verwendet werden.
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Die Zahnprofile können aus einer Vielzahl von Zähnen bestehen, jedoch
ist die Konstruktion nach Fig. 1 bevorzugt, nämlich eine Konstruktion mit zumindest
einem Zahn und vorzugsweise einem Doppelzahnprofil.
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Aufgrund der U-Form des Klemmringes 5 entstehen keine Problemebezüglich
der richtigen Anordnung des Klemmringes auf dem Einsteckrohrteil, da insoweit jede
Stellung geeignet ist. Auch entstehen keine Montageprobleme z.B. bei der Auslieferung
der Einheit.
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