DE3822159A1

DE3822159A1 - Muffenseitig vormontierbare steckverbindung

Info

Publication number: DE3822159A1
Application number: DE19883822159
Authority: DE
Inventors: Horst Adolf Muecher; Gerhard Arlt
Original assignee: MUECHER HERMANN GmbH
Current assignee: HERMANN MUECHER GMBH, 58332 SCHWELM, DE
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1990-01-11

Description

Die Erfindung betrifft eine muffenseitig vormontierbare Steckverbindung, bei der eine elastische Dichtungseinla ge in ihrer Vormontagestellung durch einen Versteifungs ring in der Muffe des einen Rohres angebracht ist, und daß die derart vormontierte Steckverbindung zum dichten Verbinden dieses Rohres mit dem Spitzende eines ande ren Rohren bestimmt ist, wobei die zu verbindenden Roh re auch aus unterschiedlichen Materialarten bestehen können.

Die in der Regel bereits werksseitig in den Muffen von Rohren, insbesondere von Kanalisationsrohren, vormon tierten Steckverbindungen tragen in hohem Maße dazu bei, daß z.B. beim Bau von erdverlegten Abwasserleitungen keine Undichtigkeiten durch Montage- oder Verarbeitungs fehler an den Rohrverbindungen entstehen. Bei der Vor montage dieser Steckverbindungen müssen aus Kostengrün den Dichtprofile zur Verwendung kommen, die so beschaf fen sind, daß sie die - z.B. toleranzbedingt - verschie den großen radialen Innendurchmesser der Muffen von Rohren gleicher Nennweite mit möglichst einer einzigen Dichtprofilgröße nicht nur zuverlässig abdichten, son dern auch einen möglichst verlustfreien Transport vom Vormontageort (z.B. vom Rohrwerk) bis zur Baustelle und einen weitgehend stufenlosen Sohlenübergang von Rohr zu Rohr auch bei der Einwirkung von Scherkräften sicher gewährleisten.

Es sind Steckverbindungen bekannt, bei denen jeweils eine durch eine biegesteife Ringeinlage versteifte elastische Dichtmanschette über eine oder mehrere, radi al nach außen vorstehende Dichtlippen an der Muffe eines Rohres vormontiert ist. Die Größe der Verformung dieser Dichtlippen und damit die Transport- und Dichtsicherheit hängt bei dieser Art von Steckverbindungen von der - z.B. toleranzbedingten - Größe des radialen Innendurchmessers der betreffenden Muffe ab. Es liegt auf der Hand, daß größere Plustoleranzen am radialen Innendurchmesser der Muffe die Größe der radialen Verformung der Dichtlippen vermindern, die Transport- und Dichtsicherheit der Steck muffendichtung herabsetzen und letztere bei der Einwir kung größerer Scherkräfte unter Umständen ganz aufheben. Aber selbst wenn dieser Fall nicht eintritt, kommt es durch die dabei entstehende Spitzendenabsenkung zumin dest zu so starken Abstufungen an der Sohle der Rohr verbindung, daß die Gefahr des Entstehens von abflußbe hindernden Ablagerungen in der Leitung mit all ihren bekannten nachteiligen Folgen erheblich zunimmt (DE-PS 25 36 253 und DE-OS 26 00 153).

Der gleiche Nachteil ergibt sich bei zwei anderen bekann ten Steckverbindungen, bei denen die Befestigung der Dichtmanschette an der Muffe mittels eines, aus einem ungeteilten Stahldraht oder einem geschlitzten Kunst stoffring bestehenden Spreizringes erfolgt, der bei der Vormontage der Steckverbindung durch Dehnung bzw. Sprei zung radial entsprechend vergrößert und damit automa tisch dem u.U. sehr weiten radialen lnnendurchmesser der betreffenden Muffe angepaßt ist (DE-PS 32 16 682 und DE-PS 32 47 452).

Sämtliche dieser Nachteile lassen sich bei einer anderen bekannten Steckverbindung vermeiden, bei der eine ela stische Dichtungseinlage mittels einer Vergußmassenhin terfüllung werksseitig an der Muffe eines Rohres befe stigt ist. Diese Steckverbindungen können wegen der dafür benötigten komplizierten Steckmuffenvergußanlage, der relativ teueren Fertigungswerkzeuge für die elastischen Dichtungseinlagen und der hohen Fertigungskosten nur bei großen Serien wie z.B. bei den in großen Stückzahlen benötigten Steinzeugnennweiten 100-200, wirtschaftlich hergestellt werden. Bei kleineren Stückzahlen von Rohr bauteilen, wie z.B. von Anschlußstücken aus PVC-U, PU, Gußeisen oder dergl. zum Anschluß von Steinzeugrohren an Reinigungsrohre, Rückstauverschlüsse usw., scheitert die Verwendung dieser Art von Steckverbindungen an den zu hohen Kosten der relativ kleinen Produktserien (DE-PS 27 21 383).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, muffenseitig vormontierbare Steckverbindungen zu schaffen, die sich dafür eignen, daß Muffen mit verschieden großen radia len Innendurchmessern von Rohren gleicher bzw. annähernd gleicher Rohrnennweite (DN) mittels jeweils der glei chen Dimension von elastischen Dichtungseinlagen abge dichtet werden können, ohne daß es in der verlegten Rohrleitung - insbes. bei der Einwirkung von größeren Scherkräften - zu Undichtigkeiten oder zu stärkeren Abstufungen an der Sohle der Rohrverbindungen kommt, und ohne daß es bei der Vormontage der Steckverbindun gen jeweils einer bei kleineren Produktserien zu kost spieligen Vergußmassenhinterfüllung bedarf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Versteifungsringe für Muffen der gleichen Rohrdimen sion an ihren radialen Außendurchmessern - je nach Muf fenform - unterschiedliche Abmessungen aufweisen, und daß diese unterschiedlichen Abmessungen auf die aus Normungs-, Material-, Toleranz- oder anderen Gründen verschieden großen radialen Innendurchmesser der Muffen von Rohren und Bauteilen gleicher bzw. annähernd glei cher Nennweite (DN) abgestimmt sind dergestalt, daß die Größenunterschiede der Abmessungen der radialen Außen durchmesser der für die einzelnen Muffen oder Muffen arten zur Verwendung kommenden Versteifungsringe - zu mindest annähernd bzw. stufenweise mit gleicher Tendenz - der Veränderung der Größe der radialen Innendurchmesser dieser Muffen entsprechen.

Um insbesondere bei größeren, auf die verlegte Rohrlei tung einwirkenden Scherkräften die erforderliche Dicht sicherheit und Sohlengleichheit der endmontierten Steck verbindungen zu gewährleisten, ist es zur Verhinderung größerer Verformungen der Dichtungseinlage notwendig, bereits bei der Vormontage der Steckverbindungen eine starke radiale Verformung (Verpressung) des zwischen der Innenwand der Muffe und dem Versteifungsring befindlichen Teils der Dichtungseinlage sicherzustellen. In der Pra xis bedeutet dies, daß bei einer unverformten radialen Stärke dieses Teils der Dichtungseinlage von z.B. 10 mm und einer Shore-Härte von 60° dessen radiale Wandstärke in verformten (vormontierten) Zustand nur noch maximal 4-5 mm betragen darf. Gleiches gilt für die Gewährlei stung einer ausreichenden Transportsicherheit und - z.B. bei Rohrabzweigen - für die nach der Montage von Ver schlußtellern nötige Axialschubsicherheit der endmon tierten Steckverbindung. Rohre und Bauteile, wie z.B. Benzin- und Fettabscheider, Anschlußstücke, Reinigungs rohre, Rückstauverschlüsse usw., die aus verschiedenen Materialarten, wie z.B. aus Steinzeug, Gußeisen (GA, SML), PVC-U, PP, ABS/ASA, PU, Beton oder dergl., beste hen, können fertigungs- und damit normenbedingt relativ große Unterschiede bei den Abmessungen der radialen In nendurchmesser ihrer Muffen aufweisen. Allein bei der DN 150 können diese Unterschiede z.B. zur Zeit bis zu 9 mm betragen, wobei allerdings zu berücksichtigen ist, daß innerhalb einer Materialart in der Regel nur klei nere Abweichungen (Toleranzen) der radialen Innendurch messer ihrer Muffen zulässig sind. Bei dem eingangs er wähnten Beispiel würde z.B. eine radial um 9 mm weitere Muffe bedeuten, daß die zuvor erreichte Verformung von 50-60% (von 10 auf 5-4 mm Wandstärke) bei der um 9 mm weiteren Muffe sich auf eine Verformung von 5-15% vermindern und dadurch eine endverformte radiale Wand stärke des betreffenden Teils der Dichtungseinlage von unverformt = 10 mm auf verformt = 9,5-8,5 mm er geben würde. Eine derart geringe Verformung der vor montierten Dichtungseinlage liegt außerhalb jeder ge forderten Funktionssicherheit der endmontierten Steck verbindung. Um alle normenmäßigen Anforderungen (Dicht heit, Scherlastsicherheit, Sohlengleichheit, in beson deren Fällen auch Axialschubsicherheit) erfüllen zu können, müßten demnach radial sehr verschieden stark bemessene elastische Dichtungseinlagen für Bauteile (und ggf. auch Rohre), die aus verschiedenen Material arten bestehen, zur Verwendung kommen, was wegen der z.T. relativ geringen Stückzahlen von einzelnen Bau teilarten infolge der hohen Kosten der zur Fertigung der jeweils passenden Dichtungseinlagen erforderlichen Werkzeuge (z.B. Vulkanisationsformen) den Einsatz der artiger Steckverbindungen bei bestimmten Arten von Bauteilen ausschließen würde. Die in der Regel nur aus einfachen, glattzylindrischen und sehr kurzen Rohrpaß stücken bestehenden erfindungsgemäßen Versteifungsringe, die an ihren radialen Außendurchmessern unterschiedli che Abmessungen besitzen, können dagegen z.B. aus ex trudierten Kunststoffrohren, die zwei bis drei unter schiedliche Außendurchmesser aufweisen, durch Abschnei den problemlos und kostengünstig hergestellt und den unterschiedlichen radialen Innendurchmessern der Muffen der verschiedenen Bauteile angepaßt werden. Als elasti sche Dichtungen sind sodann für alle Muffenarten einer Rohrdimension elastische Dichtungseinlagen gleicher Größe und gleicher radialer Querschnittsabmessung ver wendbar, was den wirtschaftlichen Einsatz von muffen seitig vormontierbaren Steckverbindungen auch bei Bau teilen geringer Stückzahl ermöglicht.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Versteifungsringe bei Verwendung der jeweils gleichen Dimension von Dichtungseinlagen unterschied liche radiale Wandstärken zum Anpassen an die verschieden großen radialen Innendurchmesser der Muffen aufweisen. Auf diese Weise bleibt die radiale Größe der Einschuböff nung der Steckverbindungen bei allen Muffendurchmessern einer bestimmten Rohrdimension gleich, was insbesondere zum Erreichen der geforderten Sohlengleichheit und der Axialschubsicherheit von montierten Verschlußtellern von Bedeutung ist.

Um für alle Bauteilarten gleiche Steckverbindungen, die erst bei der Vormontage an die verschieden großen Innen durchmesser von Muffen angepaßt zu werden brauchen, se rienmäßig kostengünstig herstellen zu können, ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Versteifungsring aus mehreren, radial übereinan der angeordneten Einzelringen besteht. Sollte dann der Versteifungsring in einzelnen Fällen radial zu groß be messen sein, werden ein oder mehrere der radial äußeren Einzelringe vor der Vormontage der Steckverbindung aus dieser entfernt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Versteifungsring aus ein oder mehreren, spiral förmig aufgewickelten Bändern besteht. Durch eine unter schiedliche Anzahl von Wicklungen von z.B. 0,5 mm starker ABS-Folie lassen sich auf einfache Weise genau bemessene, radial unterschiedlich starke Versteifungsringe herstellen.

Damit zumindest ein Einzelring des Versteifungsringes von Anfang an mit der elastischen Dichtungseinlage unverlier bar verbunden ist, und damit sich trotzdem eine spätere Anpassung der Steckverbindung an größere radiale Innen durchmesser von Muffen bestimmter Arten von Bauteilen durch Einsetzen weiterer Einzelringe ermöglichen läßt, be steht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung darin, daß die radiale Innenseite des radial inneren Einzelringes des aus ihm allein oder aus mehreren Einzelringen bestehen den Versteifungsringes mit dem radial inneren Abschnitt der Dichtungseinlage, zum Beispiel durch Anvulkanisie ren, fest verbunden ist.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiele wird die Erfindung näher erklärt. Es zeigen im ausschnittsweisen axialen Längsschnitt:

Fig. 1 eine unvormontierte Dichtungseinlage und einen Versteifungsring einer muffenseitig vormontierbaren Steckverbindung;

Fig. 2 eine in einem z.B. aus Gußeisen bestehenden Bau teil vormontierte Steckverbindung und das Spitzende eines Steinzeugrohres kurz vor dessen Montage;

Fig. 3 eine in einem z.B. aus Beton bestehenden Bauteil vormontierte Steckverbindung und das Spitzende eines Steinzeugrohres kurz vor dessen Montage;

Fig. 4 eine unvormontierte Dichtungseinlage mit einem an diese anvulkanisierten Einzelring als Versteifungs ring bei einer muffenseitig vormontierbaren Steckver bindung;

Fig. 5 wie vor, jedoch mit einem zweiten Einzelring als gemeinsamen Versteifungsring, und

Fig. 6 eine kurz vor ihrer Montage an der Muffe eines Bauteils stehende Steckverbindung.

In Fig. 1 besteht der Versteifungsring 1 aus einem axial kurzen Rohrabschnitt, dessen radial äußere untere Ecke zur Einschuberleichterung bei der Vormontage geringfügig abgerundet wurde. Vom radial mittleren, annähernd zylin drisch geformten Teil der elastischen Dichtungseinlage 2 stehen - von oben nach unten gesehen - radial nach außen ab: Ein Halteflansch 3, eine Dichtrippe 4 und ein Aufla geteil 5, letzterer bestimmt für die in unmontierter Po sition radial nach innen vorstehende L-Dichtlippe 6.

Fig. 2 zeigt eine in der Muffe 7 eines aus Gußeisen be stehenden Bauteils 8, z.B. eines GA-Reinigungsrohres, vor montierte Steckverbindung. Durch den bei ihrer Vormontage erfolgten Einschub des Versteifungsringes 1 in die Dich tungseinlage 2 wurde diese im Bereich ihrer Dichtrippe 4 um rd. 60% auf nunmehr 40% ihrer ursprünglichen radia len Wandstärke (hier von 10 mm auf rd. 4 mm) verformt. Der Halteflansch 3 sorgt bei der Vormontage der Steckverbin dung und bei der späteren Montage des Spitzendes 9 eines Steinzeugrohres für die axial richtige Lage der Steckver bindung in der Muffe 7.

In Fig. 3 weist die Muffe 7 eines aus Beton bestehenden Bauteils 8, z.B. eines Betonrohr-Abzweiges, gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Muffe 7 einen um rd. 8 mm größeren radialen Innendurchmesser auf. Um aus Gründen der Funk tionssicherheit der Steckverbindung eine annähernd gleich starke Verformung von rd. 60% im Bereich der Dichtrippe 4 der Dichtungseinlage 2 wie bei derjenigen in Fig. 2 zu erreichen, besitzt der Versteifungsring 1′ gegenüber dem in Fig. 2 dargestellten Versteifungsring 1 - bei gleichem radialem Innendurchmesser - eine um 4 mm größere radiale Wandstärke 10. Dadurch erhöht sich der radiale Außendurchmesser des Versteifungsringes 1′ um insgesamt 8 mm, was bei einer radial entsprechend weiteren Muffe 7′ automatisch zur annähernd gleich starken Verformung im Bereich der Dichtrippe 4 der Dichtungseinlage 2 führt.

Gemäß Fig. 4 ist der Versteifungsring 1 an seiner radialen Innenseite 11 mit dem radial inneren Abschnitt 12 der Dichtungseinlage 2 durch Anvulkanisieren und durch meh rere, am Versteifungsring 1 angeordnete konische Durch brüche 13 fest verbunden. Zwischen dem radial mittleren Teil der Dichtungseinlage 2 und dem Versteifungsring 1 befindet sich eine zylindrische Ausnehmung 14.

In Fig. 5 ist ein weiterer Einzelring 15 in die zylindri sche Ausnehmung 14 der Steckverbindung eingesetzt. Dieser hat die Aufgabe, den radialen Außendurchmesser der Dich tungseinlage 2 auf Muffen mit entsprechend größerem radi alem Innendurchmesser abzustimmen und dadurch eine aus Funktionssicherheitsgründen erforderliche, annähernd gleich starke radiale Verformung im Bereich der Dichtrippe 4 bei den z.B. in Fig. 3 dargestellten Muffen 7′ zur Verwendung kommenden Dichtungseinlagen 2 zu gewährleisten.

Der in Fig. 6 gezeigte Versteifungsring 1 weist in seinem axialen Mittelteil eine radiale Durchmesserreduzierung 16 auf, in welche die Dichtrippe 4 der Dichtungseinlage 2 zu mindest bei engen und engsten radialen lnnendurchmessern von Muffen 7 unter axialer Dehnung ihres dünneren Verbin dungssteges 17 bei der muffenseitigen Vormontage der Steckverbindung eingepreßt wird. Zur Sicherung der Dicht heit und der Sohlengleichheit beim Einwirken von Scher kräften auf die endmontierte Steckverbindung besteht die Möglichkeit, bei Muffen 7′ mit relativ großen radialen lnnendurchmessern einen oder mehrere, axial äußerst kurz bemessene und daher kostengünstige Einzelringe 15 (strich liert) in die Durchmesserreduzierung 16 des Versteifungs ringes 1 einzufügen. Zu diesem Zweck sind diese Einzel ringe 15 entweder an einer Stelle durch axiale Schlitzung geteilt, oder sie bestehen aus etwas elastischem, anson sten aber relativ hartem Material, welches durch geringe Dehnung ein Uberstreifen dieser Einzelringe 15 über die untere radiale Durchmesservergrößerung 18 des Verstei fungsringes 1 ermöglicht. Durch die auf einfache Weise herstellbaren unterschiedlichen Abmessungen der radialen Außendurchmesser der Versteifungsringe 1 sind die Dich tungseinlagen 2 in jeweils der gleichen Dimension und ra dialen Stärke zur scherlastsicheren Abdichtung der Muffen 7 und 7′ mit verschieden großen radialen Innendurchmessern geeignet, was die wirtschaftliche Verwendung dieser Art von Steckverbindungen auch bei Bauteilen 8, die nur in geringen Stückzahlen hergestellt werden, zuläßt.

Bezugszeichenliste:

1  Versteifungsring
1′ Versteifungsring
2  Dichtungseinlage
3  Halteflansch
4  Dichtrippe
5  Auflageteil
6  L-Dichtlippe
7  Muffe
7′ Muffe
8  Bauteil
9  Spitzende (eines Steinzeugrohres)
10  Wandstärke (radiale von 1)
11  Innenseite (radiale von 1)
12  Abschnitt (radial innerer von 2)
13  Durchbruch (konischer an 1)
14  Ausnehmung (zwischen 1 und 2)
15  Einzelring (von 1)
16  Durchmesserreduzierung (radiale von 1)
17  Verbindungssteg (zu 4)
18  Durchmesservergrößerung (radiale an 1)

In der Patentanmeldung erwähnter Stand der Technik:

DE-PS 25 36 253  Fachverband Steinzeugind.,
5000 Köln  14. 08. 75
DE-OS 26 00 153  Falconex Pol. Eng.,
Cheshire/Eng.  05. 01. 76
DE-PS 32 16 682  Bold-Venture AG., Zug/CH,  05. 05. 82
DE-PS 32 47 452  Enbi BV., NL-6361 Nuth  22. 12. 82
DE-PS 27 21 383  Friedrichsfeld GmbH.,
6800 Mannheim  12. 5. 77

Claims

1. Muffenseitig vormontierbare Steckverbindung, bei der eine elastische Dichtungseinlage in ihrer Vormontagestel lung durch einen Versteifungsring in der Muffe des einen Rohres angebracht ist, und daß die derart vormontierte Steckverbindung zum dichten Verbinden dieses Rohres mit dem Spitzende eines anderen Rohres bestimmt ist, wobei die zu verbindenden Rohre auch aus unterschiedlichen Ma terialarten bestehen können, dadurch ge kennzeichnet, daß die Versteifungsringe (1, 1′) für Muffen (7, 7′) der gleichen Rohrdimension an ihren radialen Außendurchmessern - je nach Muffen form - unterschiedliche Abmessungen aufweisen, und daß diese unterschiedlichen Abmessungen auf die aus Nor mungs-, Material-, Toleranz- oder anderen Gründen ver schieden großen radialen Innendurchmesser der Muffen (7, 7′) von Rohren und Bauteilen (8) gleicher bzw. an nähernd gleicher Nennweite (DN) abgestimmt sind derge stalt, daß die Größenunterschiede der Abmessungen der radialen Außendurchmesser der für die einzelnen Muffen (7, 7′) oder Muffenarten zur Verwendung kommenden Ver steifungsringe (1, 1′) - zumindest annähernd bzw. stu fenweise mit gleicher Tendenz - der Veränderung der Größe der radialen Innendurchmesser dieser Muffen (7, 7′) entsprechen.

2. Muffenseitig vormontierbare Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsringe (1, 1′) bei Verwendung der jeweils gleichen Dimension von Dichtungseinlagen (2) unterschiedliche radiale Wandstärken (10) zum Anpassen an die verschieden großen radialen Innendurchmesser der Muffen (7, 7′) aufweisen.

3. Muffenseitig vormontierbare Steckverbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß der Versteifungsring (1) aus mehreren, ra dial übereinander angeordneten Einzelringen (15) besteht.

4. Muffenseitig vormontierbare Steckverbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß der Versteifungsring (1) aus ein oder mehre ren, spiralförmig aufgewickelten Bändern besteht.

5. Muffenseitig vormontierbare Steckverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die radiale Innenseite (11) des radial inne ren Einzelringes (15) des aus ihm allein oder aus mehre ren Einzelringen (15) bestehenden Versteifungsringes (1) mit dem radial inneren Abschnitt (12) der Dichtungsein lage (2), zum Beispiel durch Anvulkanisieren, fest ver bunden ist.