DE3524865C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsmuffe für zu einem
Rohrstrang zusammengesetzte Rohre, wobei zwischen den
einander zugekehrten Stirnflächen beider benachbarter Rohre
innerhalb der Muffe wenigstens ein Distanzstück angeordnet
ist und die Rohre in montiertem Zustand gegenüber der
Kupplungsmuffe um eine kurze Wegstrecke axial relativ
verschiebbar sind.
Derartige Kupplungsmuffen werden insbesondere für Brunnen
rohre verwendet, die zur Auskleidung von zur Herstellung
von Tiefbrunnen dienenden Bohrlöchern bestimmt sind. Es ist
üblich, das Brunnenrohr aus korrosionsfesten Werkstoffen,
z. B. Asbestzement und/oder glasfaserverstärktem Kunststoff
(GFK) herzustellen.
Die Verbindung der einzelnen Rohre über die Kupplungsmuffe
erfolgt im allgemeinen unter Verwendung von flexiblen,
seilartigen Abschnitten, die in einen jeweils durch zwei
Nuten gebildeten Kanal eingeführt werden, von denen die
eine an der äußeren Mantelfläche des Rohres und die andere
an der inneren Mantelfläche der Kupplungsmuffe angeordnet
ist. Eine so hergestellte Verbindung hat den Vorteil, daß
sie einmal zugfest ist, zum anderen aber auch innerhalb
gewisser Grenzen ein Ausweichen der Rohre in axialer
Richtung an den Verbindungen erlaubt. Dies ist deshalb von
Bedeutung, weil durch Bewegungen der von eine Teufe bis zu
etwa 1000 m aufweisenden Brunnen durchsetzten Gebirgs
schichten nicht unerhebliche Kräfte auf die Brunnenaus
kleidung, also den Rohrstrang, zur Einwirkung kommen
können. Aufgrund der flexiblen Ausgestaltung der Verbin
dungselemente ist eine Beschädigung der Rohre oder der
Muffe durch die durch die Verbindungselemente bewirkte
Flächenpressung nicht zu befürchten. Andererseits können in
Längsrichtung auftretende Druckkräfte, durch welche die
Stirnseiten benachbarter Rohre gegeneinander gedrückt
werden, durchaus zu erheblichen Beschädigungen der Rohr
enden führen, wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen
werden. Es ist bekannt, zur Vermeidung von auf Druckbean
spruchungen zurückgehende Beschädigungen zwischen zwei
Enden benachbarter Rohre einen Distanzring aus Asbestzement
anzuordnen, dessen axiale Erstreckung etwa dem maximalen
Verschiebeweg entspricht, der bei Gebirgssetzungen im Sinne
einer Verringerung des Abstandes zwischen den beiden
Rohrenden erfahrungsgemäß auftritt. Dieser Distanzring,
dessen Festigkeit merklich geringer ist als die der Rohre,
verhindert, daß letztere beim Verrohren des Bohrloches mit
ihren Stirnseiten unmittelbar zur Anlage aneinander kommen.
Bei Auftreten von axialen Druckkräften wird der Distanz
ring bei Überschreiten einer bestimmten Größe dieser
Druckkräfte zusammengedrückt und dabei zerstört, wobei die
Bruchstücke in den Brunnen hineinfallen. Auf diese Weise
wird eine Wegstrecke zwischen den beiden benachbarten
Rohrenden freigemacht, um welche diese relativ gegeneinan
der bewegt werden können, ohne daß dies zu Beschädigungen
der Rohrenden führt.
Diese bekannte Ausführung hat den Nachteil, daß sie den
Einbau der Rohre insofern kompliziert als ein zusätzliches
Teil, nämlich der Distanzring, zu handhaben ist. Dies
stellt eine Komplizierung dar, zumal die zur Auskleidung
von Tiefbrunnen dienenden Rohre einen Durchmesser bis zu
800 mm haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungs
muffe der einleitend beschriebenen Art so auszugestalten,
daß die Nachteile bekannter Kupplungsmuffen bzw. der unter
deren Verwendung gebildeten Rohrstränge vermieden werden.
Insbesondere wird angestrebt, die Anzahl der beim Einbau
der Rohre zu handhabenden Teile zu verringern. Außerdem
soll die Möglichkeit bestehen, das Distanzstück aus anderem
Material als Asbestzement zu fertigen, also ggf. aus einem
Material, welches durch die einwirkenden Kräfte nicht
zerstörbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß
das Distanzstück mit der Kupplungsmuffe fest verbunden und
die Festigkeit der Verbindung zwischen Distanzstück und
Muffe so gewählt ist, daß die zu ihrer Zerstörung notwendigen
Kräfte kleiner sind als die Kräfte, die die Rohrenden ohne Be
schädigung derselben aufzunehmen in der Lage sind, ferner
an der dem Rohrende jeweils abgekehrten Seite des Distanz
stückes innerhalb der Muffe ein Raum vorgesehen ist, in den
hinein der Distanzring nach Lösen seiner Verbindung mit dem
Rohr ausweichen kann. Die axiale Erstreckung dieses Raumes
entspricht der axialen Erstreckung eines Distanzstückes.
Wenn die Kupplungsmuffe ein zusätz
liches Teil darstellt, welches die beiden Enden benach
barter Rohre übergreift, ist
jedem Rohrende ein Distanzstück zuzuordnen und sind beide
Distanzstücke in einem dem erforderlichen Ausweichraum entsprechenden axialen Abstand voneinander anzuord
nen.
Das Distanzstück kann aus einem Material, beispielsweise dem bereits erwähn
ten Asbestzement, bestehen, welches weniger fest ist als das
die beiden benachbarten Rohrenden bildende Material.
Die
Verbindung zwischen Kupplungsmuffe und Distanzstück kann
bei der Fertigung der Kupplungsmuffe hergestellt werden,
wobei dazu zwar besondere Maßnahmen erforderlich sind, die
jedoch im Rahmen der Fertigungsarbeiten ohne Schwierig
keiten durchgeführt werden können. So kann z. B. bei einer
Muffe aus glasfaserverstärktem Kunststoff das Distanzstück
durch Anformen eines einstückigen Vorsprungs während der
Herstellung der Muffe gebildet werden.
Das Distanzstück kann auch durch Kleben an der Innenfläche
der Muffe angebracht sein. Eine Klebeverbindung mit
definierter Festigkeit kann z. B. durch Auswahl geeigneter
Kleber und die Größe der Klebfläche hergestellt werden.
Das Distanzstück ist vorteilhaft in üblicher Weise als
Distanzring ausgebildet, dessen Abmessungen an die Stirnflächen
der Rohrenden angepaßt sind. Es ist aber auch
möglich, mehrere Segmente oder in sonstiger Weise ausgebildete
Abschnitte über den Umfang der Muffe verteilt anzuordnen.
Bei Verwendung eines Ringes kann zur Erleichterung des
Einbauens so vorgegangen werden, daß dieser geschlitzt ist,
so daß er beim Einführen in die Muffe zur Verringerung
seines Durchmessers etwas zusammengedrückt werden kann. In
jedem Fall wird bei Anwendung der Lehre gemäß der Erfindung
den mit dem Verrohren der Brunnen befaßten Personen die
Handhabung eines zusätzlichen Teils erspart, welches zur
Erzielung des angestrebten Zwecks eine bestimmte Lage
einnehmen muß.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, bei welchem der axiale Bewegungsspielraum für
die Rohre des Rohrstranges durch einen Distanzring bewirkt
wird, der über eine Verbindung definierter Festigkeit an
der Muffe angebracht ist. Die Zeichnung zeigt einen
Längsschnitt durch eine Rohrverbindung, bei welcher die
Kupplungsmuffe einstückig am jeweiligen Rohr angebracht
ist.
Jedes Rohr 10 ist an einem Ende mit einem Abschnitt
größeren Durchmessers versehen, welcher eine Verbindungs
muffe 12 bildet. Letztere ist innenseitig mit einer
umlaufenden Nut 14 versehen, der eine außenseitig umlaufen
de Nut 15 am Ende 19 des jeweils über die Muffe anzu
schließenden Rohres 10 a zugeordnet ist. Beide Nuten 14, 15
bilden einen Kanal 16, in den ein in der Zeichnung nicht
dargestelltes, langgestrecktes flexibles Verbindungsele
ment, beispielsweise ein Seilabschnitt, durch eine Durch
brechung 17 einführbar ist. Das Rohrende 19 ist mit einer
weiteren Nut 18 versehen, die zur Aufnahme eines Dichtungs
ringes dient. Die lichte Weite 32 eines GFK-Brunnenrohres
10, 10 a, beträgt beispielsweise 750 mm. Der die Verbin
dungsmuffe 12 bildende Endabschnitt ist gegenüber dem
eigentlichen Rohr 10 unter Bildung einer Stufe 20 abge
setzt. Letztere dient als Montagehilfe beim Einbau des
Rohrstranges. An der inneren Mantelfläche der Verbin
dungsmuffe 12 ist in einem Abstand von deren Stirnfläche
21, der etwa der Länge des Endabschnittes des benachbarten
Rohres 10 a entspricht, der in die Muffe 12 eingeführt wird,
ein Distanzring 22 angebracht, der ebenfalls aus glasfaser
verstärktem Kunststoff besteht. Bei dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Distanzring 22
angeklebt. Er kann aber auch einstückig an der Muffe 12
angeformt sein, wenn beide Teile aus demselben Material
bestehen. An der der Stirnfläche 21 abgekehrten Seite des
Distanzringes 22 befindet sich innerhalb der Muffe 12 eine
umlaufende Stufe 24, die den Unterschied zwischen dem
Innendurchmesser 32 des eigentlichen Rohres 10 und dem der
Muffe 12 überbrückt. Der zwischen Distanzring 22 und Stufe
24 befindliche Raum 26 bestimmt die axiale Wegstrecke, um
welche beide Rohre 10 und 10 a relativ gegeneinander im
Sinne einer Abstandsverringerung bewegt werden können,
bevor der Distanzring 22 gegen die Stufe 24 stößt, nachdem
er zuvor unter der Einwirkung der axialen Druckkraft von
der Muffe 12 abgeschert worden war. Im Ergebnis stellt die
Verbindung zwischen Distanzring 22 und innerer Mantelfläche
der Muffe 12 unabhängig davon, ob sie durch Kleben oder in
anderer Weise hergestellt worden ist, eine Sollbruchstelle
dar, deren maximale Festigkeit so bemessen ist, daß sie in
jedem Fall bei Einwirkung von Kräften bricht, die noch
nicht ausreichen, um aufgrund der resultierenden Flächen
pressung zwischen Distanzring 22 und Stirnfläche 27 des
benachbarten Rohrendes 19 letztere zu beschädigen. Der
Abstand 26 zwischen dem Distanzring 22 in seiner mit der
Muffe 12 verbundenen Lage und der Stufe 24 entspricht dem
maximalen Weg, um den nach den gemachten Erfahrungen zwei
benachbarte Rohre unter der Einwirkung axialer Druckkräfte,
die normalerweise durch Gebirgsbewegungen verursacht
werden, gegeneinander verschoben werden. Die außenseitig am
Rohrende 19 angebrachte Nut 15 weist ebenfalls eine axiale
Erstreckung auf, die derartige Relativbewegungen zwischen
den Rohren ermöglicht, ohne daß das im Kanal 16 befindliche
Verbindungselement diese Bewegung hindert.
Es ist natürlich auch möglich, anstelle des von der Muffe
12 lösbaren Distanzringes 22 einen solchen aus einem
Material vorzusehen, dessen Festigkeit merklich geringer
ist als die der Rohre 10, 10 a. In diesem Fall würde der
Ring zerstört werden mit dem Ergebnis, daß die Bruchstücke
in unkontrollierbarer Weise in den Rohrstrang gelangten.
Ein Vorteil des in der Zeichnung dargestellten Ausführungs
beispiels gegenüber der anderen Ausführungsform besteht
darin, daß der Distanzring 22 gegen die Stufe 24 zur Anlage
kommt und dort verbleibt. Das heißt, daß keinerlei Bruchstücke
in unkontrollierbarer Weise in den Rohrstrang gelangen
können.
Das Vorhandensein der Stufe 24 ist nicht unbedingt erfor
derlich. Vielmehr erfüllt der sie bildende Körper 28
hauptsächlich den Zweck einer Fertigungshilfe. Er soll
insbesondere den Festigkeitsträgern 30 den Übergang vom
Nenndurchmesser 32 des Rohres 10, 10 a auf den Innendurch
messer der Verbindungsmuffe 12 ermöglichen, ohne daß es zu
Stufen, Falten oder dgl. in diesen Festigkeitsträgern
kommt, die normalerweise aus Glasfasern bestehen.
Die Kupplungsmuffe gemäß der Erfindung ist in besonderer
Weise für Rohrstränge aus glasfaserverstärktem Kunststoff
geeignet. Letztere ermöglichen den Ausbau von Bohrlöchern
in noch größeren Teufen als das mit den bislang verwendeten
Rohren aus Asbestzement erreichbar ist. Dazu trägt im
wesentlichen die höhere Festigkeit des glasfaserverstärkten
Rohres bei. Dies wirkt sich in einer Vergrößerung der
Reißlänge des Rohrstranges aus.
Claims (5)
1. Kupplungsmuffe für zu einem Rohrstrang unter Verwendung
von Muffen zusammensetzbare Rohre, wobei zwischen den
einander zugekehrten Stirnflächen zweier benachbarter Rohre
innerhalb der Muffe ein Distanzstück angeordnet ist und die
Rohre in montiertem Zustand gegenüber der Kupplungsmuffe um
eine kurze Wegstrecke axial relativ verschiebbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzstück (22) mit der
Muffe (12) fest verbunden und die Festigkeit der Verbindung
zwischen Distanzstück (22) und Muffe (12) so gewählt ist,
daß die zu ihrer Zerstörung notwendigen Kräfte kleiner sind
als die Kräfte, die die Rohrenden (27) ohne Beschädigung
derselben aufzunehmen in der Lage sind, und an an der dem
Rohrende (27) jeweils abgekehrten Seite des Distanz
stückes (22) innerhalb der Muffe (12) ein Raum (26)
vorgesehen ist, in den hinein das Distanzstück (22) nach
Lösen seiner Verbindung mit dem Rohr (10, 10 a) ausweichen
kann.
2. Kupplungsmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Verwendung einer losen Muffe (12) jedem Rohrende
(27) ein Distanzstück (22) zugeordnet ist und beide
Distanzstücke (22) einen dem erforderlichen Ausweichraum entsprechenden axialen Abstand voneinander
aufweisen.
3. Kupplungsmuffe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Distanzstück (22) in bekannter Weise aus einem
Material besteht, welches weniger fest ist als das die
beiden benachbarten Rohrenden (24, 27) bildende Material.
4. Kupplungsmuffe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Distanzstück (22) durch Kleben mit der Kupplungs
muffe (12) verbunden ist.
5. Kupplungsmuffe nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Distanzstück (22) in bekannter Weise als dem Durchmesser
der beiden benachbarten Rohrenden (27) angepaßter Distanz
ring ausgebildet ist.
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