DE6800630U - Zug- und schubsicherung fuer schraubmuffen-verbindungen. - Google Patents

Description

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

G 68 OO 630.4

Georg Seiler,
8 München 81, Pachmayrplatz 11

Zug- und Schubsicherung für Schraubmuffen-Verbindunge

eny

Die Neuerung betrifft eine Zug- und Schubsicherung für Schraubmuffen-Verbindungen von Rohren, insbesondere duktilen Gußrohresn, bei der in die zwischen der mit Innengewinde versehenen Rohrmuffe und dem glatten, über die Eingriffslänge mit erheblichem radialen Spiel in die Muffe eingreifenden Ende de£3 Rohres begrenzten Ringkammer, eine Dichtung, ein geschlossener Zwischenring und ein radial geschlitzter axial langgestreckter und am glatten Rohrende angreifender Klemmring mit keilförmigem Querschnitt angeordnet ist, der über eine konische Fläche eines in der Muffe schraubbaren Druckringes sowohl axial gegen die Dichtung als auch radial nach innen gegen das Rohrende drückbar ist.

Bei Schxaubmuffen-Verbindungen, insbesondere bei im Erdreich verlegten Gußrohren, können von außen wirkende Zugkräfte oder durch den Innendruck des Strömungsmittels verursachte Schubkräfte auftreten, die bestrebt sind, die Verbindungen zwischen den Rohrabschnitten zu lösen. Die unter Vorspannung stehenden Dichtungsringe aus elastischem Material können diese Kräfte, die erhebliche Werte annehmen können, durch ReiLung nur im begrenzten Maße aufnehmen.

L -J

-² - Ii

Es sind daher seit Jahrzehnten schon zahlreiche Vorschläge ge- Sj| macht worden, um solche Verbindungen gegen Schub- und Zugkräfte zu sichern. Dabei bedient man sich dem Prinzip nach der gleichen Wirkung wie bei einem Spannfutter, bei Werkzeugmaschinen oder dgl., indem ein radial geschlitzter Klemmring in die Kammer zwischen der mit Innengewinde versehenen Rohrmuffe und dem glatten in die Muffe eingreifenden Ende des Rohres ein geschlitzter Klemmring eingelegt ist, der im Querschnitt im wesentlichen keilförmig ausgebildet ist und über eine Schrägfläche eines in der Muffe schraubbaren Druckringes radial gegen den Umfang des eingeschobenen glatten Rohrendes gepreßt werden kann.

In der Praxis haben diese verschiedenartigen Vorschläge über Jahrzehnte hinweg praktisch keinen Eingang gefunden* Diese Tatsache läßt sich im wesentlichen dadurch erklären, daß sich eine Rohrverbindung von einem Spannfutter von Werkzeugmaschinen in zwei entscheidenden Punkten unterscheidet. Einmal sind die Toleranzen des Durchmessers bei Gußrohren - im Gegensatz zu Kunststoffrohren - ganz erheblich und betragen z.B. einem Rohr der Nennweite 200 mehrere Millimeter. Es hat sich in der Praxis als außerordentlich schwierig erwiesen, mit ein und derselben Ausbildung des Klemmringes diesen Durchmesserunterschieden ausreichend Rechnung zu tragen, ohne einerseits die sichere Verbindung zu gefährden oder andererseits zu hohe Kerbkräfte auf das eingeschobene Rohrende auftreten zu lassen. Ein weiterer wesentlicher Unterschied besteht darin, daß bei im Erdreich verlegten Gußrohren sowohl geringe Fluchtungsfehler zwischen den Rohrachsen vor oder bei dem Einbau zuverlässig in der Verbindung aufgenommen werden

müssen, während andererseits bei der bereits hergestellten Veroindung durch Nachgeben des Erdreiches oder dergleichen Ursachen bedingte bleibende Fluchtungsfehler nachträglich auftreten könner j oder die Verbindung durch Wechselbelastungen wechselnden Schwenk- ! beanspruchungen unterworfen werden kann. Die dabei auftretenden ! Kräfte können, wenn sie von den Gußrohren aufgenommen werden I müssen, leicht zu einer Beschädigung dieser Rohre führen.

I Mit den bekannten Zug- und Schubsicherungen konnten diese Schwie- ! rigkeiten nicht behoben und die Probleme nicht gelöst werden.

Es ist daher Aufgabe der Neuerung, eine Zug- und Schubsicherung der oben näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß sie insbe- ' sondere für duktile Gußrohre alle auftretei den Schub-und Zugkräf-

! te zuverlässig aufnehmen kann, ohne das eingeschobene Rohrende j oder die Muffe stark zu beanspruchen, während andererseits die Zuverlässigkeit der Verbindung auch bei erheblichen Toleranzen im !Durchmesser der Rohre erhalten bleibt und Fluchtungsfehler vor ^!oder nach dem Zusammenbau der Rohre von der Verbindung ohne Über- ;leitung von übermäßigen Kräften auf die Rohre aufgenommen werden I können, ebenso wie nach dem Zusammenbau auftretende Wechselbe-I lastungen.

j Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung daduroh gelöst, daß der I Zwischenring und der Klemmring in der Ringkammer in axialer Rieh-

Itung frei bewegbar angeordnet sind, die mit der konischen Fläche

jam Druckring zusammenwirkende äußere Mantelfläohe des auf seiner innenfläche eine Zähnung aufweisenden Klemmringes ballig ausge-

6800130-18JfS

bildet ist und der Klemmring in Umfangsabstanden angeordnete und bis zu einer begrenzten radialen Tiefe reichende radiale Einschnitte auf seiner inneren und/oder äußeren Mantelfläche aufweist.

Durch die radialenEinschnitte wird nicht nur eine sichere Festklemmung des eingeschobenen Röhrendes bei erheblich voneinander abweichenden Durchmessern dieses Rohrendes gewährleistet, sondern zugleich auch eine zuverlässige Anpassung der Zähnung an Umfangsabwyichungen des eingeschobenen Rohrendes, so daß die Klemmkräfte zuverlässig und gleichförmig um den ganzen Umfang des eingeschobenen Rohrendes verteilt werden. Vorteilhafterweise sind die Einschnitte nur auf der Innenseite des Klemmringes, um auf der Außenseite eine bis auf den radialen Schlitz durchgehende ümfangsfläche zu erhalten. Diese Umfangsfläche ist ballig aus+ gebildet und ermöglichet dadurch ein Schwenken der Rohrachsen über einen für derartige Rohre erheblichen Winkel, ohne daß dabei irgendwelche übermäßigen Kräfte auf das Muffenende oder das Spitzende der beiden Rohre übertragen werden. Vielmehr kann, wie die Praxis erweist, die ballige Flache an der zugehörigen Teilfläche des schraubbaren Druckringes in axialer Richtung gleiten und sich daher schief zu der konischen Fläche des Druckringes einstellen. Wesentlich dafür ist die Tatsache, daß der Klemmring zusammen mit dem Zwischenring in der Kammer zwischen Spitzende und Muffenende axial frei beweglich ist, so daß er bei Fluchtung^ fehlern auf der einenSeite unter stärkerer Verformung des Dichtringes in die Muffe tiefer eintreten und auf der anderen Seite eine Gegenbewegung ausführen kann, wobei sich die Dichtung unter

-8.8.73

dem Innendruck in den Rohren nachschiebt und für eine zuverlässige Vorspannung des Klemmringes und damit für eine volle Aufrechterhai tung der Klemmkraft Sorge trägt.

Die Praxis hat erwiesen, daß mix der neuen Verbindung bei der Verlegung unter Verwendung von zwei oder drei aufeinanderfolgenden Verbindungsstellen Krümmungen bis zu etwa 10° ohne Verwendung eines besonderen Rohrkrümmers geschaffen werden können. Weiter hat die Praxis erwiesen, daß auch bei starken Wechselbelastungen der Verbindung und zwar quer zur Achse der Rohre keine übermäßigen Spannungen und Belastungen in den Gußrohren auftreten, da die Verbindung im Schwenkbereich ein Gelenk bildet, unter dessen Beweglichkeit die Dichtung in keiner Weise leidet. Es konnten damit Rohrabschnitte von 80 m und mehr aus den typischen Gußrohrlängen von 6 m mit Hilfe der neuen Verbindung vormontiert und dann in einen Graben oder dgl. allein durch Zugwirkung eingezogen werden. Dabei wurden nicht nur die dabei auftre- \ Itenden axialen Kräfte von den Verbindungen zuverlässig aufgenom- : men, sondern die Unebenheiten, auf denen der Leitungsabschnitt ;eingezoger, wurde, zuverlässig durch die Gelenkigkeit der Verbindüngen aufgenommen werden.

;Die Neuerung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig.1 zeigt im Längsschnitt eine Schraubmuffen-Verbindung gemäß 'der Neuerxaig.

Il · ·

- 6 Pig.2 ist eine Draufsicht auf ein Teilstück des Klemmringes. ! %

Pig.3 ist ein Querschnitt durch einen Klemmring gemäß der Neue- !

S rung. j

Pig.4 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig.1 ein abgewandeltes; Ausführungsbeispiel. !

Die in den Figuren gezeigte Schraubmuffen-Verbindung ist vor allem für Rohrleitungen aus duktilem G-uß bestimmt, die im großen Umfange in der Praxis für städtische Versorgungen im Erdboden verlegt werden. In Fig.1 ist die Muffe mit M und das eingeschobene glatte Spitzende mit S bezeichnet. Die Muffe M ist innen mit Innengewinde versehen, in das ein Druckring a einschraubbar ist. Dieser weist an seinem inneren axialen Snde eine konische Fläche auf, die zur Achse der Rohre unter einem Winkel alpha geneigt ist

D_as glatte Spitzende S greift mit radialem Spiel in die Muffe M und den Druckring a ein. In die dadurch gebildete Kammer ist ein Dichtungsring f eingebracht, auf den in axialer Richtung ein in sich geschlossener Gleitring oder Zwischenring e folgt. An diesen schließt ein Klemmring b an. Dieser ist im Querschnitt keilförmig ausgebildet und weist auf seiner Innenseite in Umfangs- ; richtung verlaufende Zähne d und außen eine ballige Umfangsfläche|

c auf. Mit dieser balligen Fläche steht der Klemmring b mit der j konischen Stirnfläche des Druckringes a in Berührung. |

Der Klemmring b ist an einer Umfangsstelle geschlitzt oder unter-; |

brochen und weist wie Fig.2 zeigt, in ÜmfangBriohtung verteilt, mehrere radial verlaufende Einschnitte g und h auf, die "bis zu einer vorbestimmten radialen Tiefe ragen und entweder nur auf der Innenfläche oder nur auf der äußeren Ümfangsfläche oder abwechselnd auf beiden vorgesehen sind, wie dies Fig.2 veranschaulicht. Der Klemmring b besteht aus einem harten Material.

Durch die ballige ümfangsfläche des Klemmringes wird im Zusammenwirken mit der konischen Fläche des Druckringes a eine Schwenkung oder Abwinkelung des Spitzendes S in der Muffe M ermöglicht, ohne daß dabei Spannungen in den Gußteilen auftreten.

Nachdem der Dichtungsring f, der Zwischenring e und der Klemmring b eingelegt und das Spitzende S in die in Fig.1 gezeigte Stellung eingeschoben worden ist, wird von außen der Druckring a in die Muffe M eingeschraubt. Sobald die konische Fläche des Druckringes a mit dem Klemmring in Berührung tritt, wird dieser zunächst axial mitgenommen, so daß über den Zwischenring e auf den Dichtring f eine die Dichtwirkung hervorrufende axiale Stauiung ausgeübt.wird.Dies ist aufgrund der freien axialen Beweglichkeit des Zwischenringes e und des Klemmringes b in der Kammer zwischen Muffe und Schlitzende möglich. Umgekehrt kann bei steigendem Innendruck in der Rohrleitung dieser über den Dichtring f und den Zwischenring e auf den Klemmring einen axialen Druck ausüben, da auch der Dichtring f in der Kammer axial wandern kann.

Durch die axiale Druckkraft entweder durch Einschrauben des Druck ringes a oder vom Innendruck der Leitung über den Dichtring f

-1.8.73

^{1 11}I '

wird die ballige Fläche ο des Klemmringes b gegen die konische Fläche des Druckringes a gepreßt und dadurch radial eingeschnürt; Der Trennschlitz des Klemmringes ist ausreichend groß bemessen, daß er auch bei Rohren des kleinsten Durchmessers innerhalb des

Toleranzbereiches sich nioht schließt. Der Trennschlitz wird in Richtung auf den Dichtring f durch den durchgehenden Zwischenring e überbrückt, so daß sich die Dichtungsmasse nicht in den Schlitz zwängen kann. Je größer die axialen Kräfte sind, um so größer werden auch die radialen Klemmkräfte, die von dem Klemmring B auf das Spitzende ausgeübt werden. Auf der anderen Seite ist·die Verbindung beweglich;aufgrund des radialen und axialen Spiels zwischen Spitzende und Muffe können die Achsen der beiden Rohrabsohnitte innerhalb eines Bereiches von z.B. 4° gegeneinander geschwenkt sein. Hierbei kann die ballige Fläche c des Klemmringes auf der konischen Fläche des Druckringes a gleiten ,so daß sich der Klemmring b zusammen mit dem Spitzende schief zur Achse des Muffenendes stellen kann. Wesentlich ist dabei, daß auf der einen Seite der Klemmring sich zusammen mit dem Zwischen ring unter weiterer Zusammenpressung f nach innen und auf der anderen Seite nach außen bewegt, wobei der Innendruck der Rohrleitung gewährleistet, daß überall die Dichtung f in abdichtender Anlage an dem Zwischenring e verbleibt. Die zulässige Winkelverschiebung zwischen den Achsen der Rohrabschnitte kann bereits beim Verlegen dazu ausgenutzt werden,um schwache Leitungskrümmungen ohne besondere Krümmungsstücke zu erhalten. Vor allem ist aber diese Gelenkigkeit im Bereich der Verbindung von entscheidender Bedeutung nach der Herstellung der Verbindung. Hierdurch kann die Verbindung nachgeben, wenn z.B. der Erdboden nachgibt

βΙ00Ι30-ι.ι._η

■ ί r~ ·

W¹

oder z.B. bei Straßenunterführungen, die Verbindung ständigen Wechselbelastungen quer zur Achse ausgesetzt wird. In allen Fällen wird vermieden, daß unzulässige Spannungen und Kräfte auf die Gußteile der Leitung übertragen werden.

Die Verbindung kann hohe axiale Kräfte aufnehmen. So ist es möglich, ganze Leitungsabschnitte, die aus beispielsweise 10 bis 12 oder mehr Rohren von jeweils 6 m Länge bestehen, mit Hilfe der neuen Verbindung zusammenzufügen und dann als Ganzes allein durch Zugkraft in einen Graben oder dgl. einzuziehen. Alle dabei auftretenden axialen Kräfte, sowie Schwenkbewegungen zwischen den einzelnen Rohrenden werden zuverlässig ohne Gefährdung der Abdichtung oder der Verbindung von dieser aufgenommen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 besteht der Klemmring b j aus mehreren Abschnitten, die durch einen elastischen Ring i zu- ! sammengehalten werden, welcher in eine Nut der äußerenUmfangs- ! fläche der Klemmabbchnitte eingelegt ist. Bei dem Ausführungs- : beispiel nach Fig.4 ist der Klemmring b umgekehrt eingelegt und wirkt mit seiner quer zur Rohrachse verlaufenden Stirnfläche mit

! einer entsprechenden axialen Stirnfläche des Druckringes a zusammen. Statt dessen ist die konische Fläche an den Zwischenring el vorgesehen, der gleichzeitig als geschlossener Ring ausgebildet ist und die gleiche Funktion übernimmt wie auch der Zwischenring e, bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.1.

Aufgrund der Nuten g oder h läßt sich der Klemmring mit wesentlich geringerer Kraft radial einschnüren und kann sich mit we-

•"■-..I ;·■;·■ ■:.■■■

- 10 -

sentlich geringerem Kraftaufwand zuverlässig auch bei unrunden Rohren deren Umrißgestalt anpassen.

Snhutzansprüche

Claims (2)

Sohutzansprüohe

1. Zug- und Schubsicherung für Schraubmuffen-Verbindungen von Rohren, insbesondere duktile Gußrohre, bei der in die zwischen der mit Innengewinde versehenen Rohrmuffe und dem glatten über die Eingriffslänge mit erheblichem radialen Spiel ir die Muffe eingreifenden Ende des Rohres begrenzten Ringkammer eine Dichtung, ein geschlossener Zwischenring und ein radial geschlitzter mit seiner Innenseite am glatten Rohrende angreifender Klemmring von etwa keilförmigem Querschnitt angeordnet ist, der über eine konische Fläche eines in der Muffe schraubbaren Druckringes sowohl axial gegen den Zwischenring als auch radial nach innen gegen das glatte Rohrende drückbar ist, dadurch g e kennzeichnet, daß der Zwischenring (e) und der Klemmring (b) in der Ringkammer axial frei verschiebbar angeordnet sind und der auf seiner inneren Umfangsfläche mit Zähnen versehene Klemmring auf seiner äußeren, mit der konischen Fläche am Druckring (a) zusammenwirkenden Mantelfläche ballig ausgebildet ist und der Klemmring in Umfangsabständen angeordnete und bis zu einer begrenzten radialen Tiefe reichende radiale Einschnitte (g, h) auf seiner inneren und/oder äußeren Mantelfläche

aufweist.

2. Zug- und Schubsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Klemmring unterteilt ist und die Klemmringabschnitte mittels eines in einer Nut liegenden elastisch nachgebenden Ringes miteinander verbunden sind

K.

βί00630-ιι.7ΐ