DE3122846A1 - Collar - Google Patents
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Abstract
Description
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Nuffe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art Muffen dieser Art die der Herstellung einer dichten Verbindung zwischen zwei zumindest im wesentlichen koaxialen glatten Rohrenden dienen und die aus einer äußeren formsteifen, stabil-elastischen Hülse und einer inneren Gummimanschette, die sich über die gesamte axiale Länge der HUlse erstreckt und an der an beiden Stirnseiten ringförmige Dichtungselemente einstückig angeformt sind, bestehen, sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 25 01 273 Al, DE 21 09 566 C3 und DE 70 37 139 U1 bekannt.The invention relates to a Nuffe in the preamble of the claim 1 mentioned type of sleeves of this type that the production of a tight connection between serve two at least substantially coaxial smooth pipe ends and the one outer dimensionally stable, stable-elastic sleeve and an inner rubber sleeve, which extends over the entire axial length of the sleeve and on both End faces of annular sealing elements are integrally formed, exist, are for example from the publications DE 25 01 273 A1, DE 21 09 566 C3 and DE 70 37 139 U1 known.
Nachteil dieser bekannten Muffen ist, daß die gesamte auf die Rohrverbindung einwirkende Scherlast, also die Last mit radialen Komponenten, von den Dichtungselementen selbst aufgefangen werden muß Dies kann im Auflagebereich zu einer Zerstörung der Dichtungselemente und im entlasteten Scheitelbereich zum Undichtwerden der Rohrverbindung führen. Nachteilig ist bei diesen bekannten Muffen weiterhin ihre fehlende Quersteifigkeit. Unter Quersteiflgkelt wird dabei der Wider~ stand verstanden, den die aus den beiden miteinander verbund denen Rohrenden und der Muffe bestehende Rohrverbindung, #Speziell Rohrsteckverbindung, der Einwirkung von Knickkr§£ten entgegensetzt, also von Kräften, die die Achsen der beiden Rohrenden und die Achse der Muffe gegeneinander abzuwinkeln trachten Es ist bekannt, zum Auffangen einwirkender Scherlastkräfte sogenannte Scherlaststützen in der Muffe vorzusehen Aus der Druckschrift EP 2 118 A1 ist eine solche Scherlaststütze in Form axialer Rippen bekannt, die in gleichem Winkelabstand voneinander nach radial einwärts vorspringend in einer Muffe aus einem formstabil-elastischen Werkstoff, nämlich in einer Muffe aus Metall oder Kunststoff, ausgebildet sind.Disadvantage of these known sleeves is that the entire on the pipe connection acting shear load, i.e. the load with radial components, from the sealing elements must be caught by yourself. This can lead to the destruction of the support area Sealing elements and in the relieved apex area for leakage of the pipe connection to lead. Another disadvantage of these known sleeves is their lack of transverse rigidity. The transverse rigidity is understood to mean the resistance that the two interconnected those pipe ends and the socket existing pipe connection, #special Push-in pipe connection that opposes the action of buckling forces, i.e. forces, which bend the axes of the two pipe ends and the axis of the socket against each other endeavors It is known to use so-called shear load supports to absorb the shear load forces that act to be provided in the socket. Such a shear load support is to be provided in the document EP 2 118 A1 known in the form of axial ribs, which are radially at the same angular distance from one another protruding inwards in a socket from a dimensionally stable elastic Material, namely in a sleeve made of metal or plastic, are formed.
Diese Scherlaststützen vermögen zwar, wenn auch unter Inkaufnahme gewisser technischer Nachteile, das Problem der Scherlastfestigkeit zu mindern, sind aber nicht in der Lage, einen Beitrag zur Quersteifigkeit zu liefern. Beim Einwirken einer Knicklast auf die Rohrsteckverbindung verformen sich die Scherlaststützen und muß der belastete Abschnitt des Dichtungsringes fast die gesamte Knickkraft auffangen, leistet also den größten Beitrag zur Quersteifigkeit des Systems. Dennoch lassen sich zwei durch diese bekannte Steckmuffe miteinander verbundene muffenlose Rohrenden relativ weit gegeneinander knicken, weist also diese bekannte Rohrsteckverbindung keine ausreichende Quersteifigkeit auf, und zwar trotz extremer Belastung des Dichtungsringes.These shear load supports are able to do so, even if they are accepted certain technical disadvantages to reduce the problem of shear load strength, but are not able to make a contribution to the transverse stiffness. At the The shear load supports are deformed when a buckling load acts on the plug-in pipe connection and the loaded portion of the sealing ring must take almost all of the buckling force so it makes the greatest contribution to the transverse rigidity of the system. Yet can be two sleeveless interconnected by this known plug-in sleeve Bend pipe ends relatively far against each other, so this known pipe plug connection has insufficient transverse rigidity, despite the extreme load on the sealing ring.
Die bekannten Muffen weisen die Probleme hinsichtlich der Scherlastfestigkeit und Quersteifigkeit dann verstärkt auf, wenn die mit diesen Muffen zu verbindenden Rohrenden größere Fertigungstoleranzen in ihren Außendurchmessern aufweisen, wenn die miteinander zu verbindenden Rohre also insbesondere aus Metall oder mineralischen Werkstoffen bestehen und nach Gußverfahren oder Extrusionsverfahren mit oder ohne nachfolgenden Wärmebehandlungen hergestellt worden sind.The known sleeves have the problems with regard to the shear load strength and transverse stiffness then increased when those to be connected with these sleeves Tube ends have larger manufacturing tolerances in their outer diameters, if the pipes to be connected to one another are in particular made of metal or mineral Materials exist and by casting or extrusion processes with or without subsequent heat treatments have been produced.
Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Muffe der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Scherlastfestigkeit undeine verbesserte Quersteifigkeit unter gleichzeitiger Entlastung der Dichtungselemente aufweist, und zwar auch dann, wenn die Außendurchmesser der miteinander zu verbindenden Rohrenden fertigungsbedingt innerhalb eines relativ großen Toleranzbereiches schwanken können.In view of this prior art, the task of the invention is to be found based on creating a sleeve of the type mentioned, which is an improved Shear load strength and an improved transverse stiffness with simultaneous relief the sealing elements, even if the outer diameter of the pipe ends to be connected to one another within a relative manufacturing process can fluctuate within a large tolerance range.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Muffe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art geschaffen; die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.To solve this problem, a sleeve is used in the preamble of the claim 1 created; according to the invention in the characterizing part of the Claim 1 has mentioned features.
Durch den axial außen, also unmittelbar am Muffenkragen angeordneten elastischen Stütz ring wird der Dichtungsring beim Einwirken von Querkräften entlastet. Dadurch können die Dichtungselemente als reine Lippenringe ausgebildet werden, die keine Stützfunktion mehr zu übernehmen brauchen. Durch die elastische Ausbildung des Stützringes und die dadurch bewirkte federnde Halterung der Rohrenden werden Beschädigungen, insbesondere Bruch oder Rißbildung der Rohrenden, vermieden.By the axially outside, so arranged directly on the sleeve collar elastic support ring, the sealing ring is relieved when transverse forces act. As a result, the sealing elements can be designed as pure lip rings that no longer need to take on a support function. Due to the elastic training of the support ring and the resulting resilient mounting of the pipe ends Damage, in particular breakage or cracking of the pipe ends, avoided.
Gleichzeitig dient der elastische Stützring in unmittelbarer Nähe des Muffenkragens als axial weit außenliegendes Widerlager, das auf Grund der Hebelverhältnisse in besonders wirkungsvoller Weise zur Verbeserung der Quersteifigkeit der Steckverbindung beiträgt.At the same time, the elastic support ring is used in the immediate vicinity of the sleeve collar as an axially far outward abutment, which is due to the leverage in a particularly effective way to improve the transverse rigidity of the connector contributes.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Muffe weiterhin axial innenliegend, also vom Muffenkragen her in die Muffe hineinsehend, axial innen hinter dem oder den Dichtungsringen angeordnete elastische Stützelemente auf, die ebenso wie der axial äußere Stützring einstückig mit der die Hülse der Muffe innen auskleidenden gummielastischen Manschette ausgebildet sind. Durch die Ausbildung dieser axial inneren elastischen Stützelemente wird jedes in die Muffe eingesteckte Rohrende in zwei axial voneinander getrennt in der Muffe angeordneten Ringebenen unabhängig von den Dichtungselementen vorzugsweise kräftig und bündig, jedoch elastisch gestützt und gehalten. Dadurch wird ein Maximum der Scherlastfestigkeit und der Ouersteifigkeit bei gleichzeitig größtmöglicher Schonung der eingesteckten Rohrenden gegen Bruch und Rißbildung erzielt Sowohl der axial außenliegende Stützring als auch die axial innenliegenden Stützelemente können jeweils sowohl als glatte Ringe mit insbesondere zylindrischer oder kegelförmiger Innenmantelfläche als auch mit oder in Form von stegförmigen, rippenförmigen oder noppenförmigen Vorsprüngen ausgebildet sein. Solche nach radial einwärts vorspringenden Vorsprünge können also entweder insgesamt die Stützelemente bilden oder auf massiven Basisringen angebracht sein, die den eigentlichen Teil der Stützelemente oder Stützringe bilden.According to a further development of the invention, the sleeve also has an axial direction inside, i.e. looking into the socket from the socket collar, axially inside behind the or the sealing rings arranged on elastic support elements, which also like the axially outer support ring in one piece with the inner lining of the sleeve of the sleeve rubber-elastic cuff are formed. By training this axially inner elastic support elements become each pipe end inserted into the socket independent in two ring planes arranged axially separated from one another in the sleeve preferably strong and flush, but elastically supported by the sealing elements and held. This results in a maximum of the shear load strength and the outer stiffness with the greatest possible protection of the inserted pipe ends against breakage and cracking achieved Both the axially outer support ring and the axially inner support elements can each be both as smooth Rings with, in particular, a cylindrical or conical inner jacket surface as well with or in the form of web-shaped, rib-shaped or knob-shaped projections be trained. Such radially inwardly projecting projections can therefore either as a whole to form the support elements or mounted on solid base rings be, which form the actual part of the support elements or support rings.
Bei stegförmiger oder rippenförmiger Ausbildung können die Vorsprünge sowohl radial als auch axial verlaufen. Diese Vorsprünge dienen einerseits dem besseren Angriff des Stützringes und der Stützelemente an der Außenseite der in die Muffe eingebrachten Rohrenden und dienen bei Rohrsteckverbindungen gleicllzeitig einer Verminderung des Reibungswiderstandes beim Einstecken der Rohrenden, also einer Verminderung der Einschubkräfte.In the case of a web-shaped or rib-shaped design, the projections extend both radially and axially. On the one hand, these projections serve the better Attack of the support ring and the support elements on the outside of the sleeve inserted pipe ends and serve at the same time in the case of plug-in pipe connections Reduction of the frictional resistance when inserting the pipe ends, so one Reduction of the insertion forces.
Vorzugsweise ist der im entspannten Zustand der Manschette durch die radial innenliegenden Kanten oder Flächen des axial äußeren Stützringes und/oder der axial innenliegenden Stützelemente jeweils definierte lichte oder freie Innendurchmesser kleiner, und zwar vorzugsweise deutlich kleiner, insbesondere um cirka mindestens 10 % kleiner, als der innerhalb eines Fertigungstoleranzbereiches kleinste Außendurchmesser des in die Muffe einzusteckenden Rohrendes. Dadurch wird#errcicht, daß jedes bestimmungsgemäß in die Muffe eingesteckte Rohrende von der Muffe elastisch fest umgriffen wird, wodurch einerseits eine Zentrierung des Rohrendes, andererseits aber gleichzeitig auch ohne die Einwirkung äußerer Spannelemente eine relativ zugfeste Steckverbindung zwischen dem Rohrende und der Muffe erhalten wird. Dies ist insbesondere für das Verlegen von Falleitungen von Vorteil. Bei dieser Bemessung des Stützringes und der Stützelemente ist der durch die Dichtungsringe im entspannten Zustand der Manschette freigelassene kleinste lichte Innendurchmesser kleiner als der lichte Innendurchmesses des Stützringes und der Stützelemente. Bei dieser Bemessung ist eine ausreichende Verformung und/oder Verpressung der Dichtelemente zu Dicht zwecken auch dann gewährleistet, wenn die gesamten auf die Rohrverbindung bzw auf die Verbindung zwischen der Muffe und dem Rohrende einwirkenden Querkräfte von den Stützelementen und dem Stützring der Muffe aufgefangen werden.Preferably, in the relaxed state of the cuff by the radially inner edges or surfaces of the axially outer support ring and / or the axially inner support elements each have a defined clear or free inner diameter smaller, preferably significantly smaller, in particular by at least about 10% smaller than the smallest outer diameter within a manufacturing tolerance range of the pipe end to be inserted into the socket. This ensures that each the pipe end inserted into the socket is firmly gripped by the socket, whereby on the one hand a centering of the pipe end, but on the other hand at the same time a relatively high tensile strength plug connection even without the action of external tensioning elements is obtained between the pipe end and the socket. This is especially for that Laying downpipes is an advantage. With this dimensioning of the support ring and the support element is the one caused by the sealing rings in the relaxed state of the cuff The smallest clear inside diameter left free is smaller than the clear inside diameter the support ring and the support elements. at this dimensioning is sufficient deformation and / or compression of the sealing elements for sealing purposes also guaranteed if the entire on the pipe connection or on the connection transverse forces from the support elements acting between the socket and the pipe end and the support ring of the socket.
Der axial äußere Stützring ist vorzugsweise möglichst dicht am Muffenkragen angeordnet, während die axial inneren Stützelemente vorzugsweise so dicht wie möglich am Muffengrund, also meist in unmittelbarer Nähe des in beidseitig offenen Muffen üblichen mittleren Anschlagringes, angeordnet sind.The axially outer support ring is preferably as close as possible to the sleeve collar arranged, while the axially inner support elements are preferably as close as possible at the socket base, i.e. usually in the immediate vicinity of the socket open on both sides usual middle stop ring are arranged.
Durch diese Anordnung eines im Rahmen der zur Verfügung stehenden axialen Muffenlänge optimalen maximalen Abstandes der das Rohrende stützenden Widerlager kann einerseits ein Maximum der Quersteifigkeit erzielt werden und wird andererseits zwischen den beiden Widerlagerringen ein relativ großer, nutartiger Ringraum gebildet, in den hinein sich die Dichtungsringe, vorzugsweise Lippenringe, unbehindert verformen können.By this arrangement one within the scope of the available axial sleeve length optimal maximum distance between the abutments supporting the pipe end On the one hand, a maximum of transverse rigidity can be achieved and, on the other hand, is a relatively large, groove-like annular space is formed between the two abutment rings, into which the sealing rings, preferably lip rings, deform freely can.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. In der.Zeicknung zeigt die einzige Figur, nämlich die Fig. 1 in Seitensicht und teilweise im Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel der Muffe.The invention is shown below on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail in connection with the drawing. The drawing shows the only one Figure, namely Fig. 1 in side view and partially in axial section, an embodiment the socket.
Die in der Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigte Muffe 1 besteht aus einer formstabilen Hülse 2 aus korrosionebeständigem Stahlblech und in dieser aus einer sich über die gesamte axiale Länge der Hülse 2 erstreckenden gummielastischen Manschette 3, an der in beiden Kragenbereichen der Muffe 1 gummielastisch verformbare Dichtungselemente 4 einstückig angeformt sind. Von den beiden Muffenkragen aus gesehen im Bereich des Muffenspiegels, also axial zumindest im wesentlichen zentral in der in Fig. 1 gezeigten Muffe 1, sind axial verlaufende, radial mit gleichem Winkelabstand voneinander angeordnete elastisch verformbare Rippen 5 einstückig aus der Manschette 3 ausgeformt. Die Rippen 5 können statt der in Fig. 1 gezeigten axialen Ausrichtung auch als eine oder eine axiale 1ohne radialer Ringrippen oder als Noppen oder Stege ausgebild#et sein. Sowohl die Manschette 3 als auch dementsprechend die Rippen 5 bestehen aus einem gummielastischen Werkstoff, insbesondere einem Elastomer mit einer Härte im Bereich von 40 bis 80 Shore A, in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel speziell aus einem EPDM mit einer Härte von 60 Shore A.- Die als Scherlaststütze dienenden Rippen 5 weisen im Radialschnitt ein dreieckiges, vorzugsweise gleichseitig dreieckiges Profil auf und weisen an ihren axial zum Muffenkragen weisenden Flächen entweder jeweils für sich im wesentlichen Kegelform auf oder sind mit Schrägflächen ausgestaltet, die insgesamt einen konischen Verlauf bilden. Die solcherart ausgebildeten, zum Muffenkragen weisenden Stirnflächen der Rippen 5 dienen der leichteren Einführung des einzuschiebenden Rohrendes auf die radial innenliegenden Kanten 6 der Rippen 5.The sleeve shown in Fig. 1 as an embodiment of the invention 1 consists of a dimensionally stable sleeve 2 made of corrosion-resistant sheet steel and in this from a over the entire axial length of the sleeve 2 extending rubber-elastic sleeve 3, on which in both collar areas of the sleeve 1 is rubber-elastic deformable sealing elements 4 are integrally formed. Of the two sleeve collars the end seen in the area of the socket surface, that is to say axially at least essentially centrally in the sleeve 1 shown in Fig. 1, are axially extending, radially with the same Elastic deformable ribs 5 arranged at an angular distance from one another in one piece formed from the cuff 3. The ribs 5 can instead of those shown in FIG axial alignment also as one or an axial 1 without radial annular ribs or be designed as knobs or bars. Both the cuff 3 and accordingly the ribs 5 consist of a rubber-elastic material, in particular an elastomer with a hardness in the range from 40 to 80 Shore A, in the embodiment shown here specially made from an EPDM with a hardness of 60 Shore A. - The shear load support Serving ribs 5 have a triangular, preferably equilateral, in radial section triangular profile and have their axially facing surfaces to the sleeve collar either in each case essentially conical shape or are with inclined surfaces designed, which together form a conical course. Those trained in this way to the sleeve collar facing end faces of the ribs 5 are used for easier introduction of the pipe end to be inserted onto the radially inner edges 6 of the ribs 5.
Auf die Muffenkragen ist von außen jeweils ein Klemmring oder Haltering 7 aus Stahl aufgepreßt, der die Manschette-3 axial in der Hülse 2 fixiert. Die axiale Fixierung der Manschette 3 in der Hülse 2 kann dabei weiterhin durch einen in der Manschette 3 ausgebildeten Rücksprung 9 und einen komplementär in diesen Rücksprung eingreifenden Vorsprung 10 bewirkt werden, der in der Hülse 2 ausgebildet ist. Die Manschette 3 und die Hülse 2 können alternativ auch mit streng ylindrischer Außenwand bzw. Innenwand ausgebildet und in anderer Weise, beispielsweise durch Verkleben, Fixieren am Hülsenrand oder radiales Spannen gegen Relativverschiebungen gegeneinander gesichert sein. Auch können statt der hier gezeigten formstabilen Stahlhülse 2 als Muffenhülse ein oder mehrere formstabil-elastische Spannbänder und/oder Versteifungsbänder an sich bekannter und gebräuchlicher Art verwendet werden.A clamping ring or retaining ring is attached to the outside of the socket collar 7 made of steel, which fixes the cuff-3 axially in the sleeve 2. The axial Fixation of the cuff 3 in the sleeve 2 can still be done by a in the Cuff 3 formed recess 9 and a complementary in this recess engaging projection 10 formed in the sleeve 2 are effected. the The sleeve 3 and the sleeve 2 can alternatively also have a strictly Ylindrischer outer wall or inner wall and in another way, for example by gluing, Fixing on the edge of the sleeve or radial clamping against relative displacements against each other be secured. Instead of the dimensionally stable steel sleeve 2 shown here as Sleeve sleeve one or more dimensionally stable elastic tensioning straps and / or stiffening straps known and commonly used.
Am Kragenbereich der Manschette 3 ist auf jeder der beiden Seiten ein Stützring 8 mit zylindrischer Innenfläche und abgefaster Außenkante ausgeformt, der also aus demselben gummielastischen Material wie die gesamte Manscliette besteht.At the collar area of the cuff 3 is on each of the two sides a support ring 8 is formed with a cylindrical inner surface and a chamfered outer edge, which is made of the same elastic material as the entire manscliette.
Ein in die solcherart ausgebildete Muffe 1 der Fig. 1 eingestecktes Rohrende ist also zwischen zwei axial getrennt voneinander angeordneten radialen Widerlagern, also auf zwei Radialflächenbereichen, die axial voneinander getrennt sind, gegen Querkräfte abgestützt, nämlich einmal durch die gummielastisch verformbaren axial inneren Stützelemente 5 und zum anderen durch den axial äußeren, unmittelbar am Muffenkragen liegenden, ebenfalls gummielastisch verformbaren Stützring 8. Durch diese Abstützung werden eine hohe Scherlastfestigkeit und eine hohe Quersteifigkeit der Rohrverbindung gegenüber Scherlasten und Knickkräften erzielt, ohne daß die auf die Verbindung zwische Muffe und Rohrende einwirkenden Querkräfte von den Dichtungselementen 4 aufgefangen zu werden brauchen, die bei#-eingestecktem Rohrende unbehindert in eine nutartige Ringkammer 11 hinein verformt werden, die zwischen dem Stützring 8 und den inneren Stützelementen 5 ausgebildet ist.One inserted into the sleeve 1 of FIG. 1 designed in this way The end of the pipe is therefore between two radial axles which are axially separated from one another Abutments, that is to say on two radial surface areas, which are axially separated from one another are supported against transverse forces, namely once by the elastically deformable axially inner support elements 5 and on the other hand through the axially outer, directly on the sleeve collar, also elastically deformable support ring 8. Through this support will have a high shear load strength and a high transverse rigidity the pipe connection against shear loads and buckling forces achieved without the transverse forces from the sealing elements acting on the connection between the socket and the pipe end 4 need to be caught, which with the # -inserted pipe end in a groove-like annular chamber 11 are deformed into it, between the support ring 8 and the inner support elements 5 is formed.
Der Innendurchmesser in der Radialebene sowohl des Stützringes 8 als auch der inneren Stützelemente 5 ist jeweils so bemessen, daß die Manschette in diesen Ebenen beim Einstecken des Rohrendes um gut 10 % aufgeweitet wird. Das in die Muffe der Fig. 1 eingesteckte Rohrende ist dadurch gerade so gehalten, daß es nicht unbeabsichtigt, auch bei senkrechter Aufhängung, aus der Steckverbindung herausfallen kann, daß es aber andererseits beispielsweise zu Reparaturzwecken durchaus auch wieder aus der Steckverbindung herausgezogen werden kann.The inner diameter in the radial plane of both the support ring 8 and the inner support elements 5 are each dimensioned so that the cuff in these levels is expanded by a good 10% when the pipe end is inserted. This in the sleeve of Fig. 1 inserted pipe end is just held so that it not inadvertently, even at vertical suspension from which Plug connection can fall out, but on the other hand, for example, for repair purposes can definitely be pulled out of the connector again.
Claims (5)
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