DE4137495C2 - Rohrverbindung für Druckrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrverbindung für Druckrohre entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des An­ spruchs 1.

Rohrverbindungen für Druckrohre, insbesondere im Bereich von Trinkwasser- oder auch Heizwasserleitungen sind in vielfacher Form bekannt. Zum Beispiel sind Muffenverbin­ dungen bekannt, in deren Muffe eine Dichtungskammer zur Aufnahme eines Dichtungsringes vorgesehen ist, wobei der Muffenrand nach dem Einstecken der Rohrenden mittels eines Preßwerkzeugs verkleinert wird und auf diese Weise neben einer Dichtwirkung auch eine axiale Auszugssiche­ rung gebildet wird. Es ist ferner bekannt, den Dich­ tungsring als zylindrischen Körper auszubilden, der den Stoß der Rohrenden im Muffenbereich überdeckt. Nachtei­ lig bei dieser Art von Rohrverbindungen sind mögliche Undichtigkeiten bei nicht genauer Führung eines Preß­ bzw. Spannwerkzeuges sowie der, mit zunehmendem Rohr­ durchmesser stark zunehmende Kraftaufwand für die Ver­ formung des Muffenrandes. Da die starke Verformung von Muffe und Einsteckrohr die Korrosionsgefahr erhöht, erfordert diese Technik ferner die Verwendung von Edel­ stahl oder sonstigen korrosionssicheren Werkstoffen auch für die Muffe.

Aus der DE 33 10 027 A1 ist eine Rohrverbindung zwischen zwei Rohrenden bekannt, bei welcher eine, die Stoßstelle der stirnseitig aneinanderliegenden Rohrenden symme­ trisch außenseitig überbrückende Muffe verwendet wird. Die Muffe definiert zwischen ihrer radialen Innenseite und den Außenseiten der Rohrenden einen Ringraum, der stirnseitig durch radiale Einziehungen des Muffenkörpers im wesentlichen abgeschlossen ist. Die Außenseiten der Rohrenden weisen im Oberdeckungsbereich der Muffe außen­ seitig jeweils konische Einformungen auf, die sich in Richtung von der Stoßstelle fort verjüngen. In den genannten Ringraum, diesen im wesentlichen vollständig ausfüllend, ist eine Dichtungsmasse eingebracht, welche auch als Kunststoffhülse ausgebildet sein kann, wobei mit Hilfe äußeren Druckes und damit einer Durchmesser­ verringerung der Muffe in Verbindung mit der genannten Konizität eine Beaufschlagung der Rohrenden in Richtung auf ihre Stoßstelle hin und eine Dichtwirkung entwickelt wird. Der Kraftaufwand für die Verformung der Muffe nimmt hierbei entsprechend dem Durchmeser der zu verbin­ denden Rohrenden zu.

Aus der DE-AS 19 45 362 ist eine weitere Rohrverbindung bekannt, welche auf die Verbindung von außenseitig glatten Rohrenden gerichtet ist, wobei die Rohrenden stirnseitig unter Distanz gehalten werden und wobei wiederum durch die radiale Innenseite der Muffe und die Außenseiten der genannten Rohrenden ein Ringraum defi­ niert ist. Innerhalb dieses Ringraumes, und zwar einem jeden Rohrende getrennt zugeordnet, befinden sich zwei, axial mit Abstand angeordnete Kupplungsringe, zwischen denen ein zylinderförmiges Dichtelement angeordnet ist. Die Rohrenden, die Kupplungsringe und die Muffe sind werkstofflich derart gewählt, daß unter Durchmesserver­ ringerung der Muffe die Kupplungsringe sowohl in den Werkstoff der Muffe als auch in denjenigen der Rohrenden eindringen und auf diese Weise eine axiale Auszugssiche­ rung bilden. Bei dieser Verformung ergibt sich eine Verpressung des Dichtringes und damit eine Dichtwirkung. Auch bei dieser Rohrverbindung ist entsprechend der gewählten Werkstoffpaarungen sowie den absoluten Abmes­ sungen der Rohre mit einem erheblichen Kraftaufwand zur Herstellung einer Verbindung zu rechnen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine für Druckleitun­ gen geeignete Rohrverbindung zu entwerfen, bei der in einfacher Weise neben einer hinreichenden Dichtungswir­ kung auch eine axiale Auszugssicherung gebildet ist. Gelöst ist diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Ausgangspunkt der Erfindung ist, daß die Muffe ein Dichtelement und an beiden stirnseitigen Enden Verriege­ lungselemente trägt, wobei das Dichtelement ausschließ­ lich der Dichtungswirkung dient und wobei die Verriege­ lungselemente ausschließlich der Bereitstellung einer axialen Auszugssicherung dienen. Die Verriegelungsele­ mente wirken in jeden Fall mit der Außenseite der zu verbindenden Rohrenden zusammen und werden ihrerseits formschlüssig durch die Muffe fixiert. Es sind diese Verriegelungselemente derart ausgebildet, daß zur Erzie­ lung einer ausreichenden Sicherung gegenüber einem Auseinanderziehen eine punktuelle Verformung des Muffen­ randes ausreichend ist, so daß die Anforderungen an die Korrosionsschutzsicherheit im Bereich der Muffe vermin­ dert werden können. Die somit gegenüber dem eingangs dargelegten Stand der Technik geringfügigere Verformung des Muffenrandes zwecks Erzielung einer Auszugssicherung bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß die während der Montage aufzubringenden Verformungskräfte ver­ gleichsweise gering ausfallen und diese Montagetechnik auch noch bei Rohrnenndurchmessern von bis zu 100 mm anwendbar ist. Das Dichtelement wird in jedem Fall axial durch die Verriegelungselemente und radial durch die einander mit Abstand gegenüberliegenden Wandungen der Muffe einerseits und der Rohrenden andererseits zuver­ lässig geführt, wobei das Verriegelungselement derart ausgebildet ist, daß eine Durchmesserverringerung auch eine Preßwirkung auf das Dichtelement zur Folge hat. Das Dichtelement bewirkt darüber hinaus eine weitestgehende Isolierung der Rohrenden gegenüber der Muffe, womit Korrosionsschutzgesichtspunkten Rechnung getragen worden ist. Die Muffe ist als bezüglich einer Mittelebene symmetrischer Körper ausgebildet, der aus einem mittle­ ren zylindrischen Abschnitt besteht, an den beidseitig radial außenseitig ausgewölbte Abschnitte anschließen. Die genaue Gestalt der Auswölbung kann grundsätzlich beliebig gehalten werden - wesentlich ist lediglich, daß diese Auswölbung zum formschlüssigen Zusammenwirken mit den Verriegelungselementen bestimmt ist und an diese naturgemäß angepaßt sein muß. Die Verriegelungselemente sind als längsgeteilte Spannringe ausgebildet, die im Durchmesser reduzierbar sind und im Regelfall aus einem metallischen Werkstoff bestehen. Der, durch die Muffe einerseits und die Rohrenden andererseits radial um­ grenzte Ringraum wird durch die Spannringe und das Dichtelement nahezu vollständig ausgefüllt. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß über die Durchmesserverringe­ rung der Spannringe eine Druckwirkung auch auf das Dichtelement ausübbar ist, wodurch eine besonders zuver­ lässige Dichtungswirkung entwickelt wird.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 sind die Spannringe mit einer innenseitigen Profilierung ausgerüstet. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß sich als Folge der Durchmesserverringerung der Muffe bei der Montage der Rohrverbindung ein formschlüssiges Zusammenwirken unter teilweiser plastischer Verformung des Oberflächenbe­ reichs der Rohrenden ergibt, womit eine zuverlässige axiale Sicherungswirkung ausgeübt wird.

Zusätzlich kann gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 auch die Außenseite der Spannringe mit einer Profilierung, z. B. mit axial verlaufenden Rippen versehen sein, um einen Formschluß gegenüber einem Verdrehen gegenüber der Muffe zu bewirken und damit eine Verdrehsicherung der Rohrenden gegeneinander.

Die werkstoffgleiche Ausbildung der Spannringe einer­ seits und der Rohrenden andererseits entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 4 bringt hauptsächlich Vorteile hinsichtlich des Korrosionsschutzes mit sich, insbeson­ dere nachdem die profilierte Innenseite der Spannringe zum formschlüssigen Zusammenwirken mit der beispielswei­ se glatten Außenseite der Rohrenden bestimmt ist. Das aus einem elastomeren Werkstoff bestehende Dichtungsele­ ment kann als herkömmliche, beispielsweise zylinderarti­ ge Gummidichtung ausgebildet sein.

Zur Verbesserung der Dichtungswirkung kann das Dich­ tungselement entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 5 zumindest innenseitig profiliert sein. Es wird auf diese Weise die innenseitige Verformbarkeit desselben verbes­ sert sowie dessen Anpassungsfähigkeit an Oberflächenun­ ebenheiten.

Die Merkmale des Anspruchs 6 sind auf die einfachste, jedoch praktischste Ausführungsform des Erfindungsgegen­ stands gerichtet, welche darin besteht, zwei glatte, stirnseitig aneinanderliegende Rohrenden zu verbinden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das zeichnerisch dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Mit 1, 2 sind zwei, stirnseitig aneinanderstoßende und miteinander zu verbindende, aus Edelstahl bestehende Rohrenden bezeichnet, die in ihrem Verbindungsbereich durch eine, sich symmetrisch beiderseits einer, die Stoßstelle beinhalten den Mittelebene 3 erstreckenden Muffe 4 überdeckt werden.

Die Muffe 4 kann aus verzinktem Stahl, jedoch auch aus Edelstahl hergestellt sein und besteht global aus einem mittleren zylindrischen Abschnitt 5, der an beiden Stirnseiten in ausgewölbte, untereinander vorzugsweise gleich ausgebildete Abschnitte 6 übergeht. Die Abschnit­ te 6 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel tulpenar­ tig ausgewölbt, und zwar derart, daß im stirnseitigen Endbereich der Abschnitte 6 das radiale Niveau der Muffenwandung sich im wesentlichen auf dem Niveau der Innenseite des zylindrischen Abschnitts 5 befindet.

Die gezeigte Art der Auswölbung der Abschnitte 6 in der gezeigten Form ist nicht zwingend. So können diese Abschnitte gleichermaßen auch aus einem zylindrischen Abschnitt bestehen, an den sich beidseitig konische Abschnitte anschließen. Schließlich kann die Auswölbung - im Querschnitt gesehen - auch eine beliebig gekrümmte Form aufweisen.

Die Muffe 4 ist im übrigen derart bemessen, daß sich zwischen der Innenseite des zylindrischen Abschnitts 5 einerseits und der Außenseite der Rohrenden 1, 2 anderer­ seits ein zylindrischer Raum ergibt, wobei die Abschnit­ te 6 nach außen gerichtete radiale Auswölbungen gegenüber dem zylindrischen Abschnitt 5 bilden.

Innerhalb des genannten, außenseitig durch den zylindri­ schen Abschnitt 5 umgrenzten Raum befindet sich ein Dichtelement 7, welches aus einem elastomeren Werkstoff besteht und global als durchgehender, einstückiger, den genannten Ringraum ausfüllender zylindrischer Körper ausgestaltet ist.

Das Dichtelement ist außenseitig glatt ausgebildet und weist innenseitig eine Profilierung auf, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ringrillenartig ausgestal­ tet ist.

Innerhalb der, durch die ausgewölbten Abschnitte 6 außenseitig und innenseitig durch die Außenseiten der Rohrenden 1, 2 umgrenzten Ringräume befindet sich jeweils ein Spannring 8, der aus einem, dem Metall der Rohrenden 1, 2 entsprechenden Metall besteht, der einen Längsspalt 9 aufweist und demzufolge elastisch im Durchmesser reduzierbar ist.

Der Spannring 8 und das diesem jeweils zugekehrte stirn­ seitige Ende des Dichtelements 7 liegen im Bereich von Stoßflächen 10 unmittelbar aneinander, die - in einem Längsschnitt der Rohrverbindung gesehen - unter einem Winkel zur gemeinsamen Achse 11 der Rohrenden verlaufen. Es sind die Spannringe 8 im übrigen derart ausgebildet, daß sie in axialer Richtung nicht aus den Abschnitten 6 herausragen.

Die Spannringe 8 weisen innenseitig eine ringrillenarti­ ge Profilierung auf und können außenseitig mit zeich­ nerisch nicht dargestellten, axial verlaufenden Rippen versehen sein.

Zur Montage einer solchen Rohrverbindung wird zunächst die, mit dem Dichtelement 7 sowie den Spannringen 8 bestückte Muffe 4 über das eine Rohrende, zum Beispiel das Rohrende 8 geschoben, wobei anschließend die Rohren­ den 1, 2 stirnseitig aneinandergesetzt werden und wobei die Muffe 4 in die, bezüglich der Mittelebene 3 symme­ trische Position geschoben wird. In dieser Stellung der Muffe werden die ausgewölbten Abschnitte 6 mittels eines zeichnerisch nicht dargestellten, an sich bekannten Spannwerkzeugs im Durchmesser verringert, welches eine entsprechende Durchmesserverringerung der Spannringe 8 zur Folge hat, so daß sich aufgrund der ringrillenarti­ gen Innenprofilierung der Spannringe eine zuverlässige, reibschlüssige bzw. formschlüssige Verbindung zwischen den Spannringen und den Rohrenden ergibt. Praktisch wird durch diese Anordnung der Spannringe 8 zum einen eine axial wirkende Auszugssicherung für die Rohrverbindung gebildet. Um dies zu erreichen, ist noch nicht einmal eine gleichmäßige Verformung der Abschnitte 6 erforder­ lich sondern es kann eine punktuelle Durchmesserverklei­ nerung bereits ausreichend sein, durch welche eine Durchmesserverringerung der Spannringe und somit eine axial wirkende Verriegelung der Rohrenden 1, 2 erreicht wird. Nachdem die Spannringe 8 werkstoffgleich mit den Rohrenden 1, 2 ausgebildet sind, ergeben sich praktisch keine elektrochemisch bedingten Korrosionsprobleme.

Eine weitere Wirkung der Spannringe 8 besteht darin, daß diese eine stabilisierende Wirkung auf die Position des Dichtelementes 7 ausüben, welches somit innerhalb des eingangs bezeichneten, durch die Innenseite des zylin­ drischen Abschnitts 5 einerseits und die Außenseite der Rohrelemente 1, 2 andererseits umgrenzten Ringraumes zentrisch zwangsgeführt ist. In Verbindung mit der innenseitigen Profilierung des Dichtelements 7 ist somit gleichzeitig eine zuverlässige Abdichtung gegeben, insbesondere nachdem aufgrund der Durchmesserverringerung der Spannringe 8 an den stirnseitigen Endbereichen eine Kompressionswirkung auf das Dichtelement 7 im Bereich der Stoßflächen 10 ausgeübt wird.

Über die genannten, auf der Außenseite des Spannringes 8 befindlichen Axialrippen kann eine Verdrehsicherung der Rohrenden 1, 2 bewirkt werden. Wesentlich ist, daß die Muffe 4 aufgrund des Dichtelementes 7 keinerlei unmittel­ baren Kontakt zu den Rohrenden 1, 2 hat, so daß auch bei Verwendung von Rohrenden 1, 2 aus Edelstahl der Einsatz einer Edelstahlmuffe 4 nicht zwingend notwendig ist.

Nachdem auch eine bloße punktuelle Verformung der ausge­ wölbten Abschnitte 6 zur Erzielung einer ausreichenden Verriegelungswirkung ausreichend ist, wird gleichzeitig erreicht, daß der Einsatz an sich bekannter Spannwerk­ zeuge für Rohrleitungsquerschnitte bis zu einem Nenn­ durchmesser von bis zu 100 mm möglich ist.

Claims (6)

1. Rohrverbindung für Druckrohre, bestehend aus zwei miteinander zu verbindenden Rohrenden (1, 2), einer, den Verbindungsbereich umgebenden Muffe (4), und einem Dichtungselement (7), wobei die Muffe (4) an beiden stirnseitigen Endbereichen axial formschlüssig durch die Muffe (4) gehaltene und zur axialen Fixie­ rung der Rohrenden (1, 2) dienende, als Spannringe (8) ausgebildete Verriegelungselemente trägt, wobei zwischen der Innenseite der Muffe (4) und den Außen­ seiten der Rohrenden (1, 2) ein, unter anderem das Dichtungselement (7) aufnehmender Ringraum besteht, innerhalb welchem das Dichtungselement (7) durch die Muffe (4) außenseitig und die Rohrenden (1, 2) innen­ seitig geführt angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Spannringe (8) längsgeteilt und im Durch­ messer verringerbar sind,
• - daß die Muffe (4) aus einem mittleren zylindrischen Abschnitt (5) und stirnseitig gegenüber dem zylin­ drischen Abschnitt radial außenseitig ausgewölbten, zum formschlüssigen Zusammenwirken mit dem Spannring (8) bestimmten und ausgestalteten Ab­ schnitten (6) besteht,
• - daß das Querschnittsprofil der Spannringe (8) an das Innenquerschnittsprofil der ausgewölbten Ab­ schnitte (6) angepaßt ist,
• - daß der, durch die Muffe (4) einerseits und die Rohrenden (1, 2) andererseits umgrenzte Ringraum durch die Spannringe (8) und das Dichtungselement (7) nahezu vollständig ausgefüllt ist und
• - daß die Spannringe (8) und das Dichtungselement (7) über - in einem Axialschnitt gesehen - solche Stoßflächen (10) aneinanderliegen, die sich unter einem Winkel zur gemeinsamen Achse (11) der Rohren­ den (1, 2) erstrecken.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Innenseite der Spannringe (8) mit einer Profilierung versehen ist.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Außenseite der Spannringe (8) mit einer Profilierung, insbesondere mit Axialrippen versehen ist.

4. Rohrverbindung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß zumindest die Rohrenden (1, 2) und die Spannrin­ ge (8) werkstoffgleich ausgebildet sind und
• - daß das Dichtungselement (7) aus einem elastomeren Werkstoff besteht.

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Dichtungselement (7) zumindest innenseitig profiliert ist.

6. Rohrverbindung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Rohrenden (1, 2) glatt ausgebildet sind und stirnseitig aneinanderliegen und
• - daß sich die Muffe (4) symmetrisch beiderseits einer, die Stirnseiten der aneinanderliegenden Rohrenden (1, 2) enthaltenden Mittelebene (3) er­ streckt.