DE3112542C2

DE3112542C2 - Kombinierter Dichtungs- und Schubsicherungsring für Muffenverbindungen an Kunststoffrohren

Info

Publication number: DE3112542C2
Application number: DE3112542A
Authority: DE
Inventors: Georg 8000 München Seiler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1984-02-09
Also published as: BE892660A; DE3112542A1

Abstract

Zur sicheren Halterung gegen axiale Kräfte von Kunstrohr-Muffenverbindungen sind nach Fig. 3 in den Dichtungsring (23) im wesentlichen dicht an dicht Rollkörper (24) mit gerauhter Umfangsfläche (25) eingebettet. Diese greifen ohne übermäßige Kerbwirkung an den Rohrabschnitten (21, 22) an und lassen ein Kaltfließen des Rohreinsteckendes (21) im Einspannbereich praktisch nicht zu.

Description

50

Die Erfindung betrifft einen kombinierten Dichtungsund Schubsicherungsring für Muffenverbindungen an Kunststoffrohren, die ein glattes zylindrisches Einsteckende und ein dieses mit geringem Spiel aufnehmendes Muffenende aufweisen, in dem eine zur Rohrachse hin offene Umfangssicke mit einem etwa dreieckförmigen Querschnitt vorgesehen ist, in den der im Querschnitt etwa keilförmige Dichtungsring mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten und in das Dichtungsmaterial eingebetteten Klemmelementen einlegbar ist, wobei der Dichtring auf seinem zur Rohrachse weisenden Umfang aus zwei in axialer Richtung aufeinanderfolgenden, teilkreisförmig begrenzten Querschnittsbereichen besteht. ,

Ein kombinierter Dichtungs- und Schubsicherungsring dieser Art ist aus der DE-OS 28 54 868 bekannt. Bei diesem sind als Klemmelemente mehrere in Umfangsrichtung in größeren Abständen angeordnete Klemmstücke aus Kunststoff vorgesehen, die an ihrer teilzylindrischen Innenfläche einen festen Belag aus Körnern aufweisen, welche aus einem gegenüber dem Kunststoff der Klemmstücke und der Rohre und dem Rohrformkörper härteren Material bestehen. Ke Klemmstücke können eine Umfangsbohrung aufweisen, durch die ein schnurartiges Tragelement für die Klemmstücke eingelegt bzw. durch Bohrungserweiterungen der Werkstoff des Dichtelementes schnurartig in die Bohrungen eingepreßt wird. Die Herstellung der Klemmstücke ist relativ aufwendig und führt zu relativ hohen Kosten, die nicht immer bei einem Massenartikel toleriert werden können. Die vom Volumen relativ großen Klemmstücke erfordern auch einen ausreichend weiten Umfangsabstand, um eine sichere Einbettung der Klemmstücke in dem Dichtungsring zu ermöglichen. Dabei zeigt es sich, daß bei der Klemmung von Kunststoffrohren, z. B. aus PVC, bei längeren Standzeiten unter Druck das Material der Kunststoffrohre in die Zwischenräume zwischen benachbarten Klemmstücken auf kaltem Wege fließt, wodurch die Klemmwirkung allmählich nachläßt. Auch muß die innere Umfangsfläche der Klemmstücke relativ genau bearbeitet werden, wenn der Körnerbelag flächenmäßig ausreichend zum Tragen kommen soll.

Dabei ist die Schubsicherung bei Kunststoffrohren insbesondere problematisch aus zwei Gründen: Einmal sind die Oberflächen derartiger Kunststoffrohre für einen reibenden Klemmeingriff relativ ungünstig. Auf der anderen Seite besteht die Gefahr, daß bei Erhöhung der Klemmkraft das Kunststoffmaterial infolge der Dauerbelastung auf kaltem Wege wegfließt, so daß die Sicherung fortlaufend in ihrer Sicherungswirkung nachläßt.

Überdies besteht die Gefahr, daß die Rohre an der Verbindungsstelle beschädigt werden.

Es ist ferner eine Einsteckverbindung für Rohre aus Metall, aus Kunststoff oder aus mit Kunststoff beschichtetem Metall bekannt, bei der auf das Einsteckrohrende ein zu dessen Ende hin sich verjüngender konischer Dichtungsring aufgesetzt ist, der die Stirnkante des Einsteckrohrendes übergreift. Dieser Dichtungsring wird vor der Montage auf das Einsteckrohrende 1 aufgesetzt und dort z. B. durch Kleben festgelegt. In die Einsteckmuffe wird ein weiterer ring- oder manschettenförmiger Dichtungskörper eingeklebt. Der Dichtungsringkörper und der manschettenförmige Dichtungskörper sind so bemessen, daß zur Endschulter der Muffe hin ein freier ringförmiger Raum verbleibt. In diesen Freiraum ist ein zusätzlicher Dichtungskörper eingesetzt, der als ringförmiger Hohlkörper ausgebildet ist und aus einem elektrisch leitenden und als elektrisches Widerstandsheizelement wirkenden elastischen Werkstoff geformt ist. Von diesem sind nach außen elektrische Anschlußleitungen herausgeführt, um diesen elastischen Werkstoff nach Herstellen der Verbindung zu erhitzen und dadurch zu verfestigen und/oder zu expandieren. Es wird also hier das zusätzliche Dichtungselement durch elektrischen Strom aufgeheizt und an Ort und Stelle ausgeformt, insbesondere expandiert. Nach der Reaktion bildet dieser zusätzliche Dichtkörper einen steifen Verriegelungskörper, der beispielsweise mit der Kunststoffbeschichtung der Rohre zu einer innigen formschlüssigen Verbindung verschmolzen ist. Der so verfestigte ringförmige Hohkörper kann zusätzlich mit umlaufenden radialen Vorsprüngen versehen sein, die

im Querschnitt einen sternförmigen Umriß ergeben (vgl. DE-AS 26 35 363). Diese Anordnung ist außerordentlich aufwendig, behindert die Flexibilität einer Ki-Jiststoffleitung im Bereich der Verbindungsstellen und ist bei Verwendung von thermoplastischen Kunststoffrohren durch die Anwendung von Wärme sehr problematisch zu handhaben.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen kombinierten Dichtungs- und Schubsicherungsring der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß dieser H) bei einfachem und preiswertem Aufbau eine zuverlässige Einspannung des glatten Einsteckendes der Rohrverbindung auch über lange Betriebszeiten gewährleistet

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Kranz von in Umfangsrichtung im wesentlichen dicht an dicht auf einem schnurartigen Tragteil aufgefädelten walzenförmigen Rollkörpern mit aufgerauhter oder gerändelter Umfangsfläche in dem Dichtring eingebettet ist, wobei die an ihren Stirnseiten kegelstumpfförmig ausgebildeten Rollkörper so bemessen und in dem Querschnitt des Dichtringes so eingebettet sind, daß die Teilkreisumfänge des axial außen liegenden Bereiches des Dichtringes und der Rollkörper in Umfangsrichtung im wesentlichen miteinander fluchten.

Praktische Dauerversuche haben überraschenderweise gezeigt, daß die Rollkörper außerordentlich zuverlässig auch bei größeren Kräften die Rohre in ihrer Verbindungsstellung sichern können, und zwar — was besonders überraschend war — ohne ein kaltes Wegfließen des Kunststoffmaterials oder eine die Rohre zerstörende Kerbwirkung auf das Rohrmaterial auszuüben. Offenbar liegt dies im wesentlichen auch daran, daß die Rollkörper, verglichen mit der maximalen Tiefe der Umfangssicke in der Muffe, nur einen relativ kleinen Durchmesser aufweisen und so unmittelbar in den axial nach außen weisenden Querschnittsbereich des Dichtringes in Umfangsrichtung fluchtend eingebettet werden. Sie können so praktisch dicht an dicht in dem Ring angeordnet werden, ohne daß das Einlegen des Ringes in die Sicke behindert wird. Im praktischen Gebrauch ergibt sich eine umfängliche Kontaktlinie zwischen dem Kranz der Rollkörper und den beiden Rohrabschnitten, welche Kontaktlinie nur durch sehr schmale Bereiche unterbrochen ist. Diese hohe Gleichförmigkeit der Kontakte zwischen den Rollkörpern und den Rohrteilen « ermöglicht offenbar eine sehr schonende gleichmäßige Verteilung der Klemmkräfte auch dann, wenn erhebliche axiale Kräfte auftreten.

Die hohe Dauerfestigkeit der Schubsicherung ist insoweit überraschend, weil theoretisch zwischen den Rollkörpern und den Kunststoffrohren nur ein linienförmiger Kontakt, überdies über schneidenförmige Umfangsstellen der Rollkörper, besteht. Die Praxis Iiat dabei gezeigt, daß übermäßige Kerbwirkungen oder plastische Kaltverformungskräfte nicht auftreten, vielmehr die hohe Gleichförmigkeit der Einspannung diese Gefahren unterbindet. Dies beruht zu einem wesentlichen Teil darauf, daß in Umfangsrichtung der Kontakt zwischen den Rollkörpern und den Umfangsflächen der Rohre nur an sehr schmalen Bereichen unterbrochen &o wird. Dies wird durch das konische Ineinandergreifen der Rollkörper gewährleistet. Dadurch erhält der Ring aber trotzdem eine hohe Flexibilität, so daß er ohne Beschädigung und Mühen in die Muffe eingelegt werden kann.

Vorteilhafterweise ist die radial nach außen weisende kegelstumpfförmige Umfangsfläche des Dichtringes im Bereich des Kranzes von Rollkörpern gegenüber dem in

20

25

JO

35

65 dieser Fläche liegenden Umfangsbereich der Rollkörper radial nach innen zurückgenommen, so daß der direkte Kontakt zwischen dem Umfang der Rollkörper und den Umfangsflächen der Rohre durch das Material des Dichtringes nicht beeinträchtigt wird.

Die Gleichmäßigkeit des Kontaktes über den Umfang kann noch dadurch wesentlich verbessert werden, wenn man die Anordnung so trifft, daß die Rollkörper Abschnitte eines etwa entsprechend der Umfangskrümmung der Kunststoffrohre gebogenen Stangen- oder Rohrmaterials sind. Der gegenseitige Abstand der in den Dichtring eingebetteten Rollkörper entspricht dabei maximal etwa der Wandstärke der Kunststoffrohre.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Ausschnitt einen Längsschnitt durch die eine Seite einer Muffenverbindung an Kunststoffrohren, für die der kombinierte Dichtungs- und Schubsicherungsring gemäß der Erfindung vorgesehen ist,
F i g. 2 einen Querschnitt durch den Dichtungsring,
Fig.3 im größeren Maßstabe den kombinierten Dichtungs- und Schubsicherungsring gemäb der Erfindung,

Fig.4 in Seitenansicht eine Ausführungsform des Kranzes von walzenförmigen Rollkörpern und

Fig.5 in ähnlicher Darstellung wie Fig.4 eine bevorzugte Ausführungsform der Rollkörper.

F i g. 1 zeigt die Muffenverbindung zwischen einem glatten zylindrischen Einsteckende 1 und einem dieses mit geringem Spiel aufnehmenden Muffenende 3 von Kunststoffrohren. In dem Muffenende ist eine zylindrische Erweiterung 5 vorgesehen, an die eine in dem Muffenende ausgebildete, zur Rohrachse hin offene Umfangssicke 7 mit einem etwa dreieckförmigen Querschnitt anschließt. Die Umfangssicke 7 weist einen steileren kürzeren Schenkel 8 und einen flacheren, geneigteren, längeren Schenkel 11 auf. Die Schenkelabschnitte sind über Krümmungsradien 9, 10 und 12 miteinander bzw. den angrenzenden Rohrbereichen verbunden. An die Umfangssicke schließt sich ein kurzer zylindrischer Endabschnitt 6 der Muffe an, der mit der zylindrischen Erweiterung 5 im wesentlichen fluchtet. Die freie Stirnkante 2 des Einsteckendes 1 liegt einer Innenschulter 4 des Muffenendes mit geringem Abstand gegenüber. Die lichte Weite der Rohre ist mit »D« angegeben.

In die Umfangssicke wird ein Dichtring 13 eingelegt, dessen Querschnittsform aus F i g. 2 hervorgeht. Der Dichtring ist keilförmig ausgebildet und weist einen oberen verdickten Abschnitt von teilkreisförmigem Umriß auf, dessen Mittelpunkt »A« mit dem Krümmungsmittelpunkt des Radius 12 der Umfangssicke 7 zusammenfällt. Der Krümmungsradius 15 des verdickten Abschnittes 14 ist gieich oder etwas größer als der Krümmungsradius 12. In dem verdickten Abschnitt 14 ist eine Umfangsnut 16 vorgesehen, so daß im Bereich der größten radialen Abmessung der Umfangssicke eine Dichtungslippe ausgebildet ist. An den verdickten Abschnitt 14 schließt sich ein weiterer Querschnittsbereich ⁱ7 des Dichtungsringes 13 an, der ebenfalls einen teilkreisförmigen Umriß aufweist. Auf der radial nach außen weisenden Seite ist der Dichtungsring 13 durch eine Kegelstumpffläche 18 begrenzt.

In dem Dichtungsring 13 ist gemäß Fig. 3 ein Kranz von in Umfangsrichtung im wesentlichen dicht an dicht auf einem schnurartigen Tragteil 27 aufgefädelten

walzenförmigen Rollkörpern 24 eingebettet. Man erkennt, daß die Rollkörper 24 so bemessen und in dem Querschnitt des Dichtungsringes 13 eingebettet sind, daß die Teilkreisumfänge des axial außen liegenden Bereiches 17 des Dichtringes und der Rollkörper 24 in ^ Umfangsrichtung im wesentlichen in Fluchtung liegen, wie dies F i g. 3 zeigt.

Die walzenförmigen Rollkörper sind mit aufgerauhter oder gerändelter Umfangsfläche 25 versehen. Zur Aufnahme des schnurartigen Tragteils 27 weist jeder ,o Rollkörper eine zentrale Bohrung 26 auf. Die radial nach außen weisende kegelstumpfförmige Umfangsfläche 18 des Dichtringes 23 (vgl. F i g. 3) ist im Bereich des Kranzes von Rollkörpern 24 gegenüber dem in dieser Fläche Hegenden ümfangsbereich der Roiikörper radial ι -, nach innen zurückgenommen, wie dies bei 18a angedeutet ist.

Der Umriß der zur Rohrachse hin offenen Umfangssicke des Muffenendes ist in Fig.3 durch die strichpunktierten Begrenzungslinien 21 und 22 lediglich angedeutet.

Die Stirnflächen der Rollkörper 24 sind gemäß F i g. 4 kegelstumpfförmig ausgebildet und mit 26a bezeichnet. Im entspannten Zustande des Dichtungsringes 23 können die Rollkörper im wesentlichen dicht an dicht angeordnet sein, ohne daß die Flexibilität des kombinierten Dichtungs- und Schubsicherungsringes, die zum Einlegen dieses Ringes in die Umfangssicke erforderlich ist, beeinträchtigt wird. Da sich der kombinierte Dichtungs- und Schubsicherungsring beim Einschieben des Einsteckendes 1 in das Muffenende aufweitet, können danach geringe unregelmäßige Abstände zwischen benachbarten Rollkörpern auftreten, wie dies bei 30 und 31 in F i g. 4 angedeutet ist.

Die Rollkörper 35 sind bei einem anderen Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 an ihren Stirnflächen so bearbeitet, daß sie auf der einen Seite eine Kegelstumpffläche 37 und auf der anderen Stirnseite eine hinterschnittene Kegelfläche 36 aufweisen. Dadurch können ohne Beeinträchtigung der Flexibilität die wirksamen Umfangsflächen benachbarter Rollkörper noch dichter beieinanderliegen als bei der Ausführungsform nach F i g. 4.

Die stirnseitige Bearbeitung der Rollkörper erfolgt unmittelbar beim Abstechen von einem entsprechend profilierten Stangenmaterial. Eine Nachbearbeitung ist nicht erforderlich, wobei das Stangenmaterial aus Metall oder Kunststoff bestehen kann. Besonders günstig ist es, wenn das Stangenmaterial vor dem Abtrennen der Rollkörper etwa kreisförmig gebogen wird, wobei der Biegekreisdurchmesser etwa dem Durchmesser der Kunststoffrohre entspricht.

Der Durchmesser des kombinierten Dichtungs- und Schubsicherungsringes ist auf die Nennweite der Rohre so abgestimmt, daß der Abstand zwischen benachbarten Rollkörpern, die in das Material des Dichtungsringes eingebettet sind, maximal etwa der Dicke der Wandung der Kunststoffrohre entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kombinierter Dichtungs- und Schubsicherungsring für Muffenverbindungen an Kunststoffrohren, die ein glattes zylindrisches Einsteckende und ein dieses mit geringem Spiel aufnehmendes Muffenende aufweisen, in dem eine zur Rohrachse hin offene Umfangssicke mit einem etwa dreieckförmigen Querschnitt vorgesehen ist, in dem der im Querschnitt etwa keilförmige Dichtungsring mit mehreren in Umfangsrichtung verteilten und in das Dichtungsmaterial eingebetteten Klemnielementen einlegbar ist, wobei der Dichtring auf seinem zur Rohrachse weisenden Umfang aus zwei in axialer Richtung aufeinanderfolgenden, teilkreisförmig begrenzten Querschnittsbereichen besteh¹., dadurch gekennzeichnet, daß fiin Kranz von in Umfangsrichtung im wesentlichen dicht an dicht auf einem schnurartigen Tragteil (27) aufgefädelten walzenförmigen Rollkörpern (24) mit aufgerauhter oder gerändelter Umfangsfläche (25) in dem Dichtring (13 bzw. 23) eingebettet ist, wobei die an ihren Stirnseiten (26, 36, 37) kegelstumpfförmig ausgebildeten Rollkörper so bemessen und in dem Querschnitt des Dichtringes so eingebettet sind, daß die Teilkreisumfänge des axial außen liegenden Bereiches (17) des Dichtringes und der Rollkörper in Umfangsrichtung im wesentlichen miteinander fluchten.

2. Kombinierter Dichtungs- und Schubsicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial nach außen weisende kegelstumpfförmige Umfangsfläche (18) des Dichtringes (13 bzw. 23) im Bereich des Kranzes von Rollkörpern (24) gegenüber dem in dieser Fläche liegenden Umfangsbe- a reich der Rollkörper radial nach innen zurückgenommen ist (18a/

3. Kombinierter Dichtungs- und Schubsicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper Abschnitte eines etwa entsprechend der Umfangskrümmung der Kunststoffrohre gebogenen Stangen- oder Rohrmaterials sind.

4. Kombinierter Dichtungs- und Schubsicherungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der in den Dichtring eingebetteten Rollkörper maximal etwa der Wandstärke der Kunststoffrohre (1,3) entspricht.