DE69300458T2

DE69300458T2 - Rohrsteckverbindung und deren Abdichtung.

Info

Publication number: DE69300458T2
Application number: DE69300458T
Authority: DE
Inventors: Patrick Berraud; Alain Percebois; Philippe Renard
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1992-01-13
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2013-01-12
Also published as: CA2087045A1; FR2686140B1; FI930136A0; FR2686140A1; AU672766B2; CA2087045C; GR3017417T3; JPH0737838B2; FI930136A; JPH05248576A; ATE127893T1; ES2070108T3; AU3115593A; DE69300458D1; LTIP283A; EP0552123A1; EP0552123B1; LV10667B; US5360218A; EE02965B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrsteckverbindung von der Art mit einem männlichen Ende oder Einsteckende, das in eine Steckverbindung oder Aufnahme eingesteckt ist, und einer Dichungsgarnitur, die zwischen diesen radial komprimiert ist, wobei die Garnitur einen ringförmigen Körper aus Elastomer aufweist, der auf der Eintrittsseite der Aufnahme mit einem Verankerungsabsatz versehen ist, der nach außen vorspringt, wobei er in einer Verankerungskerbe der Steckverbindung aufgenommen ist, und einen metallischen Anhängkranz an dem Einsteckende aufweist, der in den Elastomer eingetaucht ist.
Die Erfindung findet Anwendung beim Setzen von Kanalisationen, insbesondere aus duktilem Guß, die Druckfluide fördern.
Beim Unterdrucksetzen der Kanalisationen, tendiert das Einsteckende dazu, sich zurückzuziehen oder zurückzubewegen. Es ist notwendig, die Steckverbindungen zu verriegeln, um zu verhindern, daß von Mal zu Mal die Ansammlung der Zurückversetzungen zu einem Lösen von gewissen Verbindungen führt.
Um zu verhindern, daß auf teure und/oder platzgreifende Rückhalte-Mauerwerkskörper zurückgegriffen wird, wurden verschiedene Dichtungsgarnituranordnungen vorgeschlagen, die Zahneinsätze umfassen, wie es beispielsweise in der FR-A-2 094 972 gezeigt ist. Jedoch hat keiner von diesen zur vollständigen Zufriedenheit geführt, da es sich als schwierig herausgestellt hat, gleichzeitig alle aufgestellten Bedingungen zu erfüllen: die Eignung oder Fähigkeit, erhöhte axiale Kräfte zu ertragen, homogene Eigenschaften über den gesamten Bereich der Durchmesser der Rohre und trotz ihrer Ovalheit, Schutz gegen die Korrosion der Verriegelungszone, wo die Zähne der Einsätze sich auf dem Einsteckende anhängen, und Erhalt eines Hängens der Zahneinsätze, das nicht zur Gefahr einer Durchlöcherung des Einsteckendes führt, wenn die Kräfte des Auseinanderbringens erhöht sind.
Die Erfindung hat zum Ziel, eine Lösung zu schaffen, die die Gesamtheit der oben genannten Bedingungen auf zufriedenstellendere Weise erfüllt, als das in bestehenden Lösungen der Fall ist.
Hierzu hat die Erfingung eine Rohrsteckverbindung vom vorgenannten Typ zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Anschlagorgane aufweist, die in den Elastomer des Verankerungsabsatzes der Dichtungsgarnitur eingetaucht sind, und außen eine Form aufweisen, die jener der Verankerungskerbe der Steckverbindung oder Aufnahme angepaßt ist, wobei die Anschlagorgane und der Anhängkranz zusammenwirkende Rampen mit wenigstens ungefähr linearem Profil aufweisen, die bezüglich der Verbinderachse geneigt sind.
Gemäß weiteren Eigenschaften:
sind die Anschlagorgane und/oder der Anhängkranz durch eine Reihe von Einsätzen aus starrem Material gebildet, die am Umfang der Dichtung verteilt angeordnet sind;
- weist in jeder radialen Ebene, wo er existiert, der Anhängkranz mehrere Zähne auf;
- sind die Spitzen aller Zähne ausgerichtet, oder können sich ausrichten, auf einer Linie parallel zur Achse des Gehäuses, wenn die zusammenwirkenden Rampen in gegenseitiger Anlage sind;
- ist die Spitze wenigstens eines Zwischenzahns, oder in Abwandlung davon wenigstens eines Endzahns, radial bezüglich der anderen Zähne versetzt;
- liegt die Neigung, oder die mittlere Neigung, der zusammenarbeitenden Rampen zwischen ungefähr 20º und ungefähr 40º bezüglich der Steckverbindungsachse.
Die Erfindung hat ebenfalls eine Dichtungsgarnitur unter Radialdruck und mit metallischem Anhängkranz für eine Rohrsteckverbindung zum Gegenstand, wie sie oben beschrieben ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr beschrieben unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
- die Figur 1 eine axiale Halbschnittansicht einer Rohrsteckverbindung gemäß der Erfindung vor dem Einführen des Einsteckendes in die Aufnahme ist;
- die Figur 2 eine analoge Halbschnittansicht einer Verbindung im montierten Zustand ist;
- die Figur 3 in einem vergrößerten Maßstab ebenfalls im Axialschnitt ein Detail der Figuren 1 und 2 zeigt; und
- die Figur 4 bis 7 analoge Ansichten zur Figur 3 sind, sich jedoch auf mehrere Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Verbindung beziehen.
In Figur 1 ist die Aufnahme 1 eines ersten Rohres und das Einsteckende oder männliche Ende 2, mit einem außen bei 3 angefasten Ende, ein zweites Rohr sowie eine Dichtungsgarnitur 4 unter radialer Kompression und mit einem Verriegelungseinsatz gezeigt, der dazu dient gleichzeitig die Dichtheit und die Verriegelung zwischen den beiden Rohren zu schaffen. Die beiden Rohre können insbesondere aus duktilem Guß sein.
Die Aufnahme 1 weist einen Führungskragen 5 auf, dessen Eintritt bei 6 angefast bzw. geneigt ist, sodann zum Boden des Gehäuses gehend, eine Verankerungskerbe 7, eine ringförmige Ausnehmung 8 geringerer Tiefe, einen ringförmigen Kragen 9, der leicht radial vorspringt, und eine Endaufnahme 10 auf.
Die Garnitur 4 wird aus einer auf einen Kranz von Einsatzpaaren aus starrem Material, insbesondere Metall, aufgeformten Elastomermasse gebildet, wobei jedes Paar einen Anschlageinsatz 11 und einen Anhängeinsatz 12 aufweist, der innen gezahnt ist. Die Garnitur definiert einen vorderen Körper 13, der dazu dient, radial zwischen dem Einsteckende und dem Boden der Ausnehmung 8 komprimiert zu werden, wobei am hinteren Ende (d. h. auf der Seite des Eintritts der Aufnahme) dieses Körpers ein äußerer Verankerungsabsatz 14 und eine innere Dichtlippe 15 dazu dienen, das Eindringen von äußeren aggressiven oder korrosiven Elementen in die Verriegelungszone zu verhindern. Jedes Einsatzpaar 11, 12 ist in einer selben radialen Halbebene der Garnitur enthalten, und diese Paare sind regelmäßig am Umfang von letzterer verteilt angeordnet.
Wenn die Garnitur an Ort und Stelle gesetzt ist in der Aufnahme (Figur 1), liegt die radiale äußere Seite des Körpers 13 gegen die Umfangsseite der Ausnehmung 8 an, und der Absatz 14 ist in der Kerbe 7 aufgenommen, wobei er radial nach außen und nach hinten einen freien Raum übrig läßt. In dieser Situation sowie im freien Zustand der Garnitur, ist die Lippe 15 im wesentlichen radial, und die Zähne der Einsätze 12 springen auf der Innenseite des Körpers 13 vor und sind im wesentlichen in Kontakt mit den Einsätzen 11, die in dem Absatz 14 angeordnet sind und sich an die äußere und hintere Oberfläche des Elastomers anschmiegen. Diese Positionierung der Einsätze 11 in dem Verankerungsabsatz 14 ermöglicht, diesen zu versteifen und somit den Verankerungseffekt des Absatzes 14 in der Kerbe 7 der Aufnahme zu verstärken, wobei das Platzhalten der Garnitur 4 beim Einführen unter Kraft des Einsteckendes oder beim Unterdrucksetzen der Kanalisation verstärkt wird.
Die Montage der Verbindung wird durch einfaches axiales Einstecken des Einsteckendes in die Aufnahme erzeugt. Dieser Vorgang stülpt die Lippe 15 nach vorne um, drückt radial die Einsätze 11 und 12 zurück, wobei letztere entlang der Einsätze 11 gleiten, und komprimiert radial den Körper 13. Man erreicht somit die Konfiguration von Figur 2, wo das Ende des Einsteckendes sich mit einem großen radialen Spiel in der Ausnehmung 10 befindet, wo die Einsätze 11 in dem hinteren äußeren Bereich der Kerbe 7 blockiert sind und/oder die Einsätze 12 gleichzeitig in Kontakt mit diesen letzteren und, durch ihre Zähne 16, in Kontakt mit dem männlichen Einsteckende sind.
In der Figur 3 ist einerseits die Kontur der Garnitur dargestellt, die sich in der Aufnahme befindet, bevor das Einsteckende eingeführt ist, und andererseits die Endposition der Einsatzpaare dargestellt, wenn ein Einsteckende von maximalem Durchmesser sich in der Aufnahme befindet.
Wie besser aus Figur 3 ersichtlich, weist die Kerbe 7 der Aufnahme aufeinanderfolgend, ausgehend von dem Kragen 5, eine Seitenwand 17, die ungefähr radial und leicht nach vorne geneigt ist, eine Seitenwand 18, die deutlich mehr geneigt, um ungefähr 45º, ist, einen zylindrischen Boden 19 und eine vordere Seitenwand 20 auf, die ungefähr radial und leicht nach vorne geneigt ist. Jeder Einsatz 11 weist auf: nach hinten und nach außen drei aufeinanderfolgende Oberflächen 21 bis 23, die entsprechend den Oberflächen 17 bis 19 ausgerichtet und zugeordnet sind; eine innere Oberfläche 24 parallel zur Achse X-X der Aufnahme, die im wesentlichen die Achse des Einsteckendes und somit der Verbindung ist, wobei die Oberfläche 24 durch eine Rundung mit dem inneren Ende der Oberfläche 21 verbunden ist; eine Oberfläche 25, die ungefähr parallel zur Oberfläche 20 verläuft und durch eine Rundung mit dem vorderen Ende der Oberfläche 23 verbunden ist; und eine ebene Andruckrampe 26, deren Neigung nach oben und nach unten ungefähr zwischen 20 und 40º bezüglich der Achse X-X der Verbindung beträgt, wobei diese Rampe das vordere Ende der Oberfläche 24 mit dem unteren Ende der Oberfläche 25 verbindet, wobei die Verbindungen durch Rundungen erzeugt werden.
Jeder Einsatz 12 hat eine angenähert viereckige Form, mit einer äußeren und hinteren ebenen Oberfläche 27, und entgegengesetzt zu dieser, eine innere Anhängoberfläche, die die drei Zähne 16 des Einsatzes definiert. Die Oberfläche 27 bildet eine Anschlagrampe, die dazu dient mit der Rampe 26 des zugehörigen Einsatzes 11 zusammenzuwirken. Vor dem Einführen des Einsteckendes (Figur 1) befindet sich der äußere Abschnitt der Oberfläche 27 gegenüber dem inneren Abschnitt der Oberfläche 26. Dies ist auch der Fall, wenn sich die Garnitur in Ruhe befindet.
Während des Einführens des Einsteckendes 2 hat die radiale Komprimierung der Garnitur 4 als ersten Effekt das Vorortsetzen der Einsätze 11 in die äußere hintere Ecke der Kerbe 7, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, d. h. das Inanlagekommen der Oberflächen 21 bis 23 gegen die Oberflächen 17 bis 19 dieser Kerbe, entsprechend. Die Position der Rampe 26 bezüglich der Aufnahme ist somit perfekt bestimmt.
Darüberhinaus hat das Einführen des Einsteckendes den Effekt, daß die Oberfläche 27 der Einsätze 12 nach außen entlang der Rampen 26 gleitet, derart, daß die Einsätze 12 sich parallel zu sich selbst verschieben, bis zu einer Position, die vom tatsächlichen Durchmesser der Einsteckendes in der betreffenden radialen Ebene abhängt. Es wurden somit in Figur 3 die Stellungen eines Einsatzes 12 entsprechend einem maximalen Durchmesser dieses Einsteckendes (in durchgezogenen Linien) und einem minimalen Durchmesser dieses Einsteckendes (in unterbrochenen Linien) dargestellt.
In der Praxis sind die Positionen der Einsätze 11 und 12, die oben beschrieben sind, nur nach Unterdrucksetzen der Kanalisation sichergestellt.
Die drei Zähne 16 sind derart bearbeitet, daß ihre Spitzen auf einer Geraden ausgerichtet sind, die, wenn die Oberflächen 27 und 26 zusammenwirken, parallel zur Achse X- X der Aufnahme verläuft. Somit attakieren die drei Zähne, unabhängig vom Durchmesser des Einsteckendes, gleichzeitig dieses Einsteckende, und bei der Rückbewegung von diesem wird der Anpreßdruck auf gleichmäßige Weise unter ihnen verteilt.
Dank der Unabhängigkeit der Einsatzpaare 11 - 12 können die oben beschriebenen Verbindungen winkelförmige Abweichungen des Einsteckendes bezüglich der Aufnahme bis zu ungefähr 5º akzeptieren.
Es wird darauf hingewiesen, daß unabhängig von der Rückziehkraft, die auf das Einsteckende ausgeübt wird, die Reaktion, die sich an jedem Zahn 16 eines jeden Einsatzes 12 entwickelt, eine vorbestimmte Richtung, senkrecht zur Oberfläche 26 hat, was ein Schwenken der Einsätze 12 unterbindet, welches ein Durchlöchern des Einsteckendes hervorrufen könnte.
In der Praxis wird für Rohre aus duktilem Guß, die geläufige Durchmesser haben, die Neigung der Rampen 26 bezüglich der Achse der Aufnahme vorzugsweise zwischen 20 und 40º gewählt, wie weiter oben ausgeführt. Tatsächlich sind unterhalb von 20º die annehmbaren Durchmessertoleranzen für das Einsteckende sehr gering, und oberhalb von 40º hängen sich die Einsätze 12 schlecht am Einsteckende an und demzufolge ist die Verriegelung wenig zuverlässig.
Die Figuren 4 bis 7 zeigen verschiedene Varianten der Verbindung der Figuren 1 bis 3.
Im Fall der Figur 4 sind die Oberflächen 27 leicht bombiert oder gewölbt, was größere winkelmäßige Abweichungen des Einsteckendes erlaubt, die bis zu ungefähr 10º gehen können. Demgegenüber sind die auf die drei Zähne wirkenden aufgebrachten Drücke voneinander unterschiedlich, wenn das Einsteckende zurückgezogen wird, da die Reaktionskräfte alle vom einzigen Kontaktpunkt 28 zwischen den Oberflächen 26 und 27 ausgehen. Die selben Bemerkungen können auf eine andere, nicht dargestellte Variante angewendet werden, bei der die Oberflächen 26 leicht bombiert oder gewölbt sind.
Die Variante von Figur 5 unterscheidet sich von der von Figur 3 nur durch die Tatsache, daß der Mittenzahn 16 radial bezüglich den beiden End- oder äußeren Zähnen zurückgezogen ist. Das erleichtert das Anhängen der Einsätze 12 oder deren Verankerung auf dem Einsteckende, da für eine selbe Kraft die Ausgangsdrücke, die sich nur auf zwei anstelle auf drei Zähne aufbringen, größer sind. Demgegenüber wenn das Zurückziehen des Einsteckendes beendet ist, gleichen sich die Drücke zwischen den drei Zähnen aus.
Darüberhinaus ist es in dieser Variante aus dem gleichen Grund nicht notwendig, die Zähne 16 zu bearbeiten, um ihnen einen spitzen Winkel zu geben.
Analoge Bemerkungen finden Anwendung bei der Variante der Figur 6, wo im Gegensatz der Mittenzahn 16 radial bezüglich der beiden Endzähne vorspringt, und finden Anwendung in Figur 7, wo es der hintere Zahn 16 ist, der radial bezüglich der beiden anderen zurückversetzt ist. Im letzteren Fall besteht darüberhinaus weniger die Gefahr, daß der Umschlag der Lippe 15 nach vorne beim Einführen des männlichen Endstücks in Überlagerung mit dem hinteren Zahn der Einsätze kommt.
In jeder Ausführungsform können die Einsätze 11 und/oder 12 elektrisch isoliert werden, um jeglichen Weg elekrischer Leitung zwischen den Rohren zu verhindern.

Claims

1. Rohrsteckverbindung, mit einem männlichen Endstück oder Einsteckende (2), das in eine Aufnahme (1) eingesteckt ist, und einer Dichtungsgarnitur (4) die radial zwischen ihnen komprimiert ist, wobei die Garnitur einen ringförmigen Körper (13) aus Elastomer, der auf der Seite des Eingangs der Aufnahme mit einem Verankerungsabsatz (14) versehen ist, der nach außen vorspringt und in einer Verankerungskerbe (7) der Aufnahme aufgenommen ist, und einen metallischen Anhängkranz (12) auf dem Einsteckende aufweist, das in den Elastomer eingetaucht ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie Andrückorgane (11) aufweist, die in den Elastomer des Verankerungsabsatzes (14) der Dichtungsgarnitur (4) eingetaucht sind, und außen eine Form (21, 22, 23) aufweist, die jener (17, 18, 19) der Verankerungskerbe (7) der Aufnahme (1) folgt, wobei diese Andrückorgane (11) und der Verankerungskranz (12) zusammenwirkende Rampen (26, 27) mit einem wenigstens ungefähr linearen Profil aufweisen, die bezüglich der Achse (X-X) der Verbindung geneigt sind.

2. Rohrsteckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückorgane (11) und/oder der Verankerungskranz (12) aus einer Reihe von Einsätzen aus starrem Material gebildet sind, die am Umfang der Verbindung verteilt angeordnet sind.

3. Rohrsteckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer jeder radialen Ebene, in der sie existiert, der Anhängkranz (12) mehrere Zähne (16) aufweist.

4. Rohrsteckverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen aller Zähne (16) auf einer Linie parallel zur Achse (X-X) der Aufnahme ausgerichtet sind, oder ausgerichtet werden können, wenn die zusammenwirkenden Rampen (26, 27) sich in gegenseitigem Andruck befinden.

5. Rohrsteckverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze wenigstens eines der Mittenzähne (16) radial bezüglich der anderen Zähne (16) versetzt ist.

6. Rohrsteckverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze wenigstens eines Endzahnes (16) bezüglich der anderen Zähne (16) radial versetzt angeordnet ist.

7. Rohrsteckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, daduch gekennzeichnet, daß die Neigung oder die mittlere Neigung der zusammenwirkenden Rampen (26, 27) zwischen ungefähr 20º und ungefähr 40º bezüglich der Achse (X-X) der Aufnahme beträgt.

8. Dichtungsgarnitur (4) mit radialer Komprimierung und metallischen Anhängkranz (12) für eine Rohrsteckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Garnitur einen ringförmigen Körper (13) aus Elastomer aufweist, der mit einem nach außen vorspringenden Verankerungsabsatz (14), einem metallischen Anhängkranz (12), der in dem Elastomer eingetaucht ist, und mit Andrückorganen (11) versehen ist, die in den Elastomer des Verankerungsabsatzes (14) der Dichtungsgarnitur (4) eingetaucht sind, wobei diese Andrück- oder Anlageorgane (11) und der Anhängkranz (12) zusammenwirkende Rampen (26, 27) mit einem wenigstens ungefähr linearem Profil aufweisen, die bezüglich der Achse (X- X) der Garnitur geneigt sind.