DE4324093C2

DE4324093C2 - Schubgesicherte Steckverbindung für Muffenrohre, insbesondere aus duktilem Gußrohr

Info

Publication number: DE4324093C2
Application number: DE4324093A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing D Rammelsberg
Original assignee: Thyssen Industrie AG
Current assignee: ThyssenKrupp Technologies AG
Priority date: 1993-07-17
Filing date: 1993-07-17
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-07-18
Also published as: DE4324093A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine schubgesicherte Steckverbindung für Muffenrohre, insbesondere aus duktilem Gußrohr gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der EP 0 141 276 A1 ist eine schubgesicherte Steckverbindung für Muffenrohre bekannt, wobei zur Fixierung des Verriegelungsteiles auf dem Einsteckende ein aufgeschweißter Haltewulst, auch als Schweißraupe bezeichnet, angeordnet ist. Diese Schweißraupen werden üblicherweise werksseitig in einem eigenen Arbeitsgang bei den Rohren mit genormter Länge angebracht. Beim Einbau vor Ort ergibt es sich aber regelmäßig, daß die Rohre auf das vorgegebene Maß abzuschneiden sind und daß anschließend auf der Baustelle unter Umständen unter erschwerten Bedingungen nachträglich die Schweißraupen anzubringen sind. Die Verriegelungsteile werden hierbei zur Vereinfachung der Montage mit Hilfe einer Bandage am Umfang des Rohres gehalten. Ein wirksamer Reibschluß zwischen den Verriegelungsteilen und dem Rohr ist hierbei weder notwendig noch beabsichtigt, da eine Aufnahme irgendwelcher Axialkräfte nicht erforderlich ist.

Aus der deutschen Patentschrift 22 26 151 ist eine schubgesicherte Steckmuffenverbindung bekannt, bei der unter Verzicht einer auf das Einsteckende aufgeschweißten Haltewulst gezahnte Verriegelungselemente in die Oberfläche des Rohreinsteckendes eingreifen und somit das Auseinanderziehen der Rohrverbindung verhindern. Dabei sind die gezahnten Verriegelungselemente in dem Dichtring der Steckmuffenverbindung einvulkanisiert. Der damit verbundene Nachteil einer Doppelfunktion des Dichtringes, nämlich der Zugsicherung und der Dichtung, wurde in der DE 36 07 268 A1 aufgehoben, indem die gezahnten Verriegelungselemente in einem vom Dichtring getrennten Elastomerring angeordnet wurden. Dieser, die Verriegelungselemente enthaltende Schubsicherungsring besitzt ein am Muffenstirnende festlegbares, ihn tragendes Halteteil aus Elastomer. Es hat sich hierbei aber gezeigt, daß bei größeren Durchmessern der Muffenrohre diese Halteteile nicht stabil genug sind und mit zusätzlichem Aufwand stabilisiert werden müssen.

Aus der EP 0 541 472 A1 ist außerdem eine schubgesicherte Steckverbindung bekannt, bei der die gezahnten Verriegelungsegmente in einer elastischen Matte angeordnet sind und innen auf der Seite des Einsteckendes mit ihrer Verzahnung eingreifen.

Zur Fixierung der Verriegelungssegmente bzw. der elastischen Matte ist dabei eine Zusatzkonstruktion mit einem Klemmring vorgesehen, der mit einer Reihe von Verschraubungen am Stirnende der Muffe befestigt wird. Die Fertigung dieser Konstruktion und die baustellenseitige Montage erfordert dabei erheblichen Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es nun eine Konstruktion zur Sicherung des Verriegelungssegmentes vorzuschlagen, bei dem die zum Stand der Technik aufgeführten Probleme nicht auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Anspruch 1 angegebene Konstruktion vorgeschlagen. Die Unteransprüche 2 bis 8 enthalten sinnvolle Weiterentwicklungen.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wird davon ausgegangen, daß die Verriegelungsegmente, wie z. B. in der aufgeführten EP 0 141 256 A1 beschrieben, axial durch am Umfang verteilte angeordnete Fenster in die Muffenkammer geführt werden und nach einer Drehung gleichmäßig am Umfang verteilt an den Kegelflächen in der Muffenkammer zum Anschlag kommen. Die Verriegelungssegmente bzw. deren Zungen werden mit Hilfe von Spannelementen derart auf die Oberfläche des Einsteckendes gepreßt, daß eine reibschlüssige Verbindung entsteht. Diese Verbindung sorgt dafür, daß, wenn das Einsteckende aus der Muffe herausbewegt wird, die Torusfläche des Verriegelungssegmentes gegen die Kegelfläche in der Muffenkammer gedrückt wird und dabei die Verzahnung in die Oberfläche des Einsteckendes gepreßt wird. Nach dieser Verriegelung können die großen Axialkräfte aus dem Wasserinnendruck wirken. Durch sie wird die radiale Eindruckkraft der Zähne in die Oberfläche des Einsteckendes immer größer, wodurch die Längskraftschlüssigkeit vollständig erreicht wird.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Konstruktion auf die aufwendigen Schweißraupen auf dem Einsteckende und auf die aus dem Stand der Technik bekannten Verschraubungen mit der Muffe verzichtet werden kann. Es kommt lediglich darauf an, daß die Verriegelungssegmente zunächst mit relativ einfachen Spannelementen innerhalb oder außerhalb der Muffenkammer auf dem Einsteckende fixiert sind bis die Verzahnung in ausreichendem Maße in die Oberfläche des Einsteckendes gedrückt worden ist und dort für die dauerhafte Zugsicherung sorgt.

Es hat sich im Hinblick auf eine einfache Montage als günstig erwiesen, die Verriegelungssegmente in eine flexible aus Elastomer bestehende Zunge einzubetten. Gegebenenfalls kann das freie Ende der Zunge zusätzlich mit Reibungserzeugern verbunden sein, so daß nach dem Einschieben der Verriegelungssegmente in die Muffenkammer mit den Spannelementen die elastischen Teile auf dem Einsteckende festgezurrt werden können. Die Spannelemente greifen bevorzugt außerhalb der Muffe an der Zunge der Verriegelungselemente an.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1 bis 6 beispielsweise näher erläutert.

In den Fig. 1 bis 4 und 6 ist jeweils nur eine Hälfte einer Steckverbindung für Muffenrohre mit der Muffe 1 und dem Einsteckende 2 dargestellt. Zur Abdichtung der Rohre nach außen dient dabei im wesentlichen die Dichtung 3, die innerhalb der Muffe 1 hinter einem Stützring fixiert ist. In dem Hohlraum der Muffe, d. h. der Muffenkammer befindet sich, wie z. B. aus der EP 0 141 276 bekannt ist, eine Kegelfläche 11, an der die Torusfläche 12 des Verriegelungssegmentes 4 zur Anlage kommt. Das Verriegelungssegment 4 wird durch am Umfang in dem Muffenende angeordnete Fenster 10 in die Muffenkammer eingeschoben, danach soweit gedreht, daß die Torusfläche 12 hinter der Kegelfläche 11 angeordnet ist. In den Fig. 1 bis 6 sind nunmehr zu der bekannten und unveränderten Muffe 1 und einem glatten Einsteckende 2, das keinen aufgeschweißten Haltewulst besitzt, verschiedene Ausführungsformen der Verriegelungssegmente 4 mit daran angebrachten Zungen 6 aus metallischem oder flexiblem Material, insbesondere Elastomer dargestellt. Gemeinsam ist bei allen Konstruktionen, daß das Verriegelungssegment 4 eine Verzahnung 5 mit gegebenenfalls gehärteten und geschärften Zähnen besitzt, die in die Oberfläche des Einsteckendes 2 gedrückt werden. Nach Fig. 1 ist das Verriegelungssegment 4 mit einer relativ dünnwandigen und weit nach außen ragenden Zunge 6 verbunden, die am Ende den Stützpunkt 7 besitzt. Mit Hilfe des Spannbandes 8, das in der Nähe der Spannbandfixierung 9 angeordnet ist, wird die Zunge 6 gegebenenfalls unter Zwischenlegung von reibungshemmenden Materialien auf die Oberfläche des Einsteckendes gepreßt.

Nach Fig. 2 ist das Verriegelungselement in einer aus Elastomer bestehenden Zunge 6 ringsum eingebettet. Aus den an der Muffe 1 herausragenden Enden ist an der Verbindungsstelle 13 ein Material 6A angeschlossen, welches mit dem Eisen einen hohen Reibungskoeffizienten besitzt. Dieses Ende wird wiederum mit dem Spannband 8 auf das Einsteckende gedrückt.

Nach Fig. 3 befindet sich in dem Muffenraum der Muffe 1 eine Schelle 14 mit Spannschraube 15. Diese Schelle 14 wird in dem Bereich, an dem die Spannschraube angeordnet ist, zunächst durch das Fenster 10 eingeschoben und an der dargestellten Stelle verschraubt. Danach kann wie üblich das Verriegelungselement 4 eingebracht werden. Beim Verriegelungsvorgang sorgt die Schelle 14 dafür, daß das Einsteckende bei noch nicht eingegriffenen Zähnen unter den Verriegelungsegmenten durchrutscht. Die Schelle 14 schiebt vielmehr die Verriegelungselemente 4 gegen die Kegelfläche 11, wodurch sich die Radialkräfte ergeben, mit denen die Zähne 5 in die Oberfläche des Einsteckendes 2 eingedrückt werden.

In der Fig. 4 ist zusätzlich dargestellt, daß die Zunge 6 an der dem Einsteckende 2 zugewandten Seite aufgerauht ist oder mit einer Kordierung 16 versehen ist, so daß nach Festziehen des Spannbandes 8 eine reibschlüssige Verbindung besteht.

In Fig. 5 ist das Verriegelungselement 4 allein dargestellt, wobei die Verzahnung 5 aus einer eingelöteten oder eingeklebten und gehärteten Zahnplatte besteht.

In Fig. 6 ist schließlich schematisch dargestellt, welche Kräfte am Punkt 0 angreifen.

Alle in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen konstruktiven Vorschläge haben den Zweck, durch einen Verriegelungsvorgang im Punkt 0 eine kleine Verriegelungsaxialkraft P_A zu erzeugen. P_A wird im Punkt 0 in einer Radialkraft P_R umgewandelt, mit der die gehärteten und geschärften Zähne 5 in die Oberfläche des Einsteckendes 2 gedrückt werden. Nach dieser Verriegelung können die großen Axialkräfte aus dem Wasserinnendruck wirken; durch sie wird die radiale Eindruckkraft der Zähne in die Oberfläche des Einsteckendes immer größer, wodurch die Längskraftschlüssigkeit vollständig erreicht wird. In Fig. 3 wird die verriegelnde kleine Axialkraft P_A durch eine kleine Schelle 14, die durch eine Schraube 15 gespannt wird, auf das Verriegelungssegment ausgeübt, bis die kleine Radialkraft P_R die Zähne in die Oberfläche eindrückt.

Bezugszeichenliste

1

Muffe

2

Einsteckende

3

Dichtung

4

Verriegelungselement

5

Verzahnung

6

Zunge

6

AReibungserzeuger

7

Stützpunkt

8

Spannband

9

Spannbandfixierung

10

Fenster

11

Kegelfläche in der Muffenkammer

12

Torusfläche des Verriegelungsegmentes

13

Verbindungsstelle des Reibungserzeugers mit der Platte

6

14

Schelle

15

Spannschraube

16

Kordierung
P_A

Axialkraft
P_R

Radialkraft

Claims

1. Schubgesicherte Steckverbindung für Muffenrohre, insbesondere aus duktilem Gußrohr, in deren Muffe (1) vom Muffenende aus gesehen vor einem Dichtring (3) eine ringförmige Muffenkammer mit einer zum Muffenende gerichteten Kegelfläche (11) vorgesehen ist, wobei in der Muffenkammer wenigstens ein Verriegelungsegment (4) angeordnet ist, das sich mit einer äußeren Torusfläche (12) axial und radial an der Kegelfläche (11) sowie mit seiner Innenfläche auf einem in die Muffe (1) eingeführten Einsteckende (2) abstützt, wobei das Verriegelungssegment (4) mit einer aus der Muffe (1) herausragenden Zunge (6) verbunden ist und mit einem Spannelement (8) am Einsteckende (2) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungssegment (4) eine am Umfang des Einsteckendes (2) angreifende Verzahnung (5) zur axialen Abstützung am Einsteckende (2) aufweist und daß mittels des Spannelementes (8) die Zunge (6) des Verriegelungssegmentes (4) derart auf die Oberfläche des Einsteckendes (2) preßbar ist, daß eine reibschlüssige Verbindung entsteht.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (6) an ihrem freien Ende einen zum Einsteckende (2) erhabenen Stützpunkt (7) aufweist und daß das Spannelement (8) zwischen dem Stützpunkt (7) und dem Verriegelungselement (4) angeordnet ist.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge (6) an ihrer dem Einsteckende (2) zugewandten Seite eine Aufrauhung bzw. Kordierung (16) aufweist.

4. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Zunge (6) mit einem Reibungserzeuger (6A) verbunden ist, an dem das Spannelement (8) angreift.

5. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Fixierung des Verriegelungssegmentes (4) auf dem Einsteckende (2) innerhalb der Muffenkammer ein Spannband oder eine Schelle (14) mit Spannschraube (15) angeordnet ist.

6. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (5) als Zahnplatte aufgebildet ist und in das Verriegelungssegment (4) eingelötet oder eingeklebt ist.

7. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungssegment (4) in eine flexible aus Elastomer bestehende Zunge (6) eingebettet ist.

8. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (8) außerhalb der Muffe (1) an der Zunge (6) angreift.