DE7809358U1 - Einrichtung zur gewindelosen verbindung von rohren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verbindung von Rohren, insbesondere mit kreisförmigen Querschnitt, mittels eines ringförmigen Zwischenstücks.

Herkömmliche Rohrverbindungen werden als Schweiß- oder Lötverbindung, Muffenverbindung, Flanschverbindung, Verschraubung und als Klemmverbindung ausgeführt. Schweiß- oder Lot- ά verbindungen erfordern einen aufwendigen und mit großer Sorgfalt ^v durchzuführenden Arbeitsgang, bei dem Brandgefahr besteht. Außer- $ dem müssen solche Verbindungen ständig auf Dichtheit überprüft ; werden. I

/erschraubungen oder Rohrgewindeverbindungen haben den Nach- | teil, daß die oft primitiv geschnittenen Gewinde unter Verwendung unkontrollierter Dichtmittelmengen (z.B. Han % Dichtpasten, Kunststoffbänder) mittels Fittings verschraubt werden müssen, wobei Zeitaufwand und Undichtigkeitsquoten hoch sind. Infolge stufenweise wechselnder Änderungen der Rohrinnendurchmesser i sind zudem später Strömungsverluste unvermeidlich. |

Gewindefreie Rohrverbindungssysteme arbeiten meistens mit Hilfe von Keil-, Schneid- oder Klemmringen, die am Außen- \

durchmesser der Rohre angreifen. Um die dafür erforderlichen, i hohen Kräfte zu erzeugen, sind zusätzliche, außen liegende Verschraubungen erforderlich, deren Montage mit großer Sorgfalt und Sachkenntnis durchgeführt werden muß; dies bedingt wiederum einen hohen Arbeitsaufwand, wobei auch der Materialaufwand relativ hoch ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine gewindefreie Rohrverbindung vorzuschlagen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.

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Insbesondere soll eine Einrichtung zur gewindelosen \ferbindung von Rohren vorgeschlagen werden, mit der die Rohrverbindung sowohl einfacher als auch billiger als mit den herkömmlichen Systemen durchgeführt werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Zwischenstück aus mindestens einem Keilring besteht, der mit einem druckakti vierbaren, mikroverkapsel ten Klebstoff vorbeschi r.htet ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß dieses Rohrverbindungssystem völlig gewindefrei ist, also weder die Rohre selbst noch die zusätzlichen Befestigungselemente ein Gewinde haben müssen, so daß die volle Kompatibilität zwischen den Rohren gegeben ist und keine Rücksicht auf etwa verschiedene Gewinde genommen werden muß. Die Basis dieses Systems ist ein Keilring, also ein Ring, der im Querschnitt mindestens eine Keilfläche aufweist; dieser Keilring ist mit mikroverkapseltem Klebstoff in einem geeigneten Bindersystem vorbeschichtet, das heißt, die Keilringe werden bereits während oder nach d^r Herstellung mit dem mikroverkapselten, durckaktivierbaren Klebstoff beschichtet, so daß bei der Montage, also bei der Herstellung der Rohrverbindung, keine weiteren Arbeitsgänge als das noch zu beschreibende Bördeln erforderlich sind. Mit diesem Bördeln werden einerseits die Rohrenden unter Zwischenschaltung des Keilrings miteinander verbunden und andererseits selbsttätig an den Klebflächen der hohe Druck erzeugt, der zur Aktivierung des Klebstoffes erforderlich ist. Auf diese Weise werden also die Rohrenden gleichzeitig mit- bzw. gegeneinander fixiert, miteinander verbunden und auch nach außen abgedichtet. Die zur Montage solcher Rohrverbindungen benötigten Werkzeuge lassen sich einfach herstellen und handhaben, so daß auch hierzu kein großer Aufwand erforderlich ist.

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Dieses Rohrverbindungssystem, das insbesondere für Rohre mit kreisförmigen Durchmesser geeignet ist, kann in zwei Varianten eingesetzt werden, und zwar einmal für aufgeweitete Rohrenden und zum anderen für "normale" Rohrenden, also Enden, die den gleichen Durchmesser wie das übrige Rohr haben.

Bei aufgeweiteten Rohrenden kann ein Keilring mit einem Querschnitt in Form eines Dreiecks verwendet werden, wobei zwei Flächen des Dreiecks an den Innenflächen der aufgeweiteten Rohrenden anliegen, während die dritte Fläche des Dreiecks sich auf der Höhe des normalen Rohrdurchmessers erstrecken soll. In diesem Keilring mit dreieckigem Querschnitt ist, nach einer bevorzugten Ausführungsform in der Spitze des Dreiecks, eine Nut ausgebildet, in welche die aufgeweiteten Rohrenden abschnittsweise oder voll gebördelt werden können. Durch den dabei entstehenden Druck wird der mikroverkapselte Klebstoff, der sich zwischen den Keilflächen des Keilrings und den Innenflächen der aufgeweiteten Rohrenden befindet, aktiviert, das heißt, die Mikrokapseln platzen, so daß der Klebstoff die beiden Flächen miteinander dicht verbinden und verkleben kann.

doppelt Bei der anderen Variante wird ein/T-förmiges Zwischenstück verwendet, dessen Steg zwischen die beiden Rohrenden eingesetzt wird, während der Flansch die Außenflächen der beiden Rohrenden überdeckt. Die Innenflächen des Flansches verlaufen keilförmig von dem Steg nach außen, so daß ein keilförmiger Zwischenraum zwischen den Außenflächen der Rohrenden und dem Steg entsteht, in den zwei Kei¹ inge eingeschoben werden können. Dann werden die äußeren Enden des Flansches nach unten, also zu den Rohren hin umgebördelt, wodurch die mikroverkapselte Klebstoffbeschichtung der Keilringe durch Zerdrücken der Mikrokapseln aktiviert wird und die Keilringe einerseits mit den Außenflächen der Rohre und andererseits mit dem T-förmigen Zwischenstück dicht verbunden werden.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden,· schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Einrichtung zur Verbindung von zwei aufgeweiteten Rohrenden nach der Erfindung vor der Montage;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Einrichtung zur Verbindung von zwei aufgeweiteten Rohrenden nach der Montage;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Einrichtung zur Verbindung von zwei nur abgeschnittenen Rohrenden vor der Montage; und

Fig. 4 eine Einrichtung zur Verbindung von zwei nur abgeschnittenen Rohrenden nach der Montage.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der Einrichtung zur Verbindung von Rohren nach der Erfindung wird zur Verbindung von Rohren verwendet, deren Enden aufgeweitet sind, das heißt, die Endbereiche der Rohre erstrekken sich unter einem Winkel zu dem übrigen Teil der Rohre nach außen.

Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, sind die Enden der beiden Rohre 10 und 12 aufgeweitet, das heißt, sie verlaufen unter dem gleichen Winkel in bezug auf die Verlängerung der Außenfläche des übrigen Rohrteils nach außen. In diese Vertiefung, die durch die aufgeweiteten Rohrenden gebildet wird, wird ein Keilring 14 eingesetzt, dessen Querschnitt die Form eines gleichschenkligen Dreiecks hat. Die beiden gleichen Schenkel 14a und 14b des Dreiecks liegen an den Innenflächen der aufgeweiteten Rohrenden an, während die Basis 14c dieses Dreiecks etwa auf der Höhe des normalen Rohrdurchmessers liegt.

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In der "Spitze" des gleichschenkligen Dreiecks, also in dem Bereich, der die beiden Flächen 14a und 1 ¹Jb miteinander verbindet, ist eine Nut 16 ausgebildet, die sich ringförmig über den gesamten Umfang des Keilrings 14 erstreckt. Diese Nut hat die Form eines U mit etwas nach außen geneigten Seitenwänden 16a bzw. 16b. Der Winkel zwischen dem Boden 16c und den beiden Seitenwänden 16a bzw. 16b der Nut kann beispielsweise zwischen 120° und 105° betragen.

Zumindest die der Innenfläche der Rohre 10 bzw. 12 zugewandten Flächen des Keilrings 14, also die Flächen t4a, 14b sowie die Nut 16, sind mit einem druckaktivierbaren, mikroverkapselten Klebstoff vorbeschichtet, das heißt, gleichzeitig oder nach der Herstellung des Keilrings 14 mit diesem Klebstoff versehen worden. Falls es aus Fertigungsgründen zweckmäßig sein sollte, den gesamten Keilring 14 mit dem mikroverkapselten Klebstoff zu versehen, so ist auch dies möglich, da dieser Klebstoff nur bei relativ hohen Drücken, wie sie an der Basis 14c des Keilrings 14 nicht auftreten, aktiviert werden kann.

Die aufgeweiteten Enden der Rohre 10 und 12 sowie der Keilring 14 werden also vor der Montage auf die in Figur 1 gezeigte Weise angeordnet, das heißt, die Innenflächen der aufgeweiteten Enden liegen an den Keilflächen 14a und 14b des Keilrings 14 an, während die Enden der Rohre 10 und 12 f praktisch mit den Seitenflächen 16a und 16b der Nut 16 ab- § schließen. . *

Nun werden die Endbereiche 10a bzw. 12a der aufgewerteten Roh- |

re 10 bzw. 12 abschnittsweise oder voll umgebördelt, d.h., die j

Ränder der Rohre werden so umgelegt, daß sie an den Seitenwän- j den 16a bzw. 16b der Nut anliegen. Bei dieser Bördelung, bei der die

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Endbereiche 10a und 12a in der durch die Pfeile angedeutete Weise umgefaltet werden, werden die beiden Rohre 10'bzw. 12 in die durch die Pfeile angedeutete Richtung, also zur Mitte des Keilrings 14 hingezogen und gleiten dabei über die Keilflächen 14a bzw. 14b des Keilrings 14. Durch die dabei entstehenden hohen Drücke zerplatzen die Mikrokapseln, so daß der Dichtstoff freigesetzt wird und die Keilflächen 14a bzw. 14b des Keilrings 14 mit den Innenflächen der aufgeweiteten Rohrenden verbindet und gleichzeitig die Abdichtung im Verbindungsbereich gewährleistet.

Die durch die Bördelung zur Rohrmitte hin entstehenden Kräfte müssen durch den Keilring 14 aufgenommen werden, so daß dieser aus einem Material mit hoher Festigkeit bestehen sollte.

In den Figuren 3 und 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, mit der Rohre mit gleichbleibendem Durchmesser miteinander verbunden werden können.

Bei dieser Ausführungsform wird ein T-förmiges Zwischenstück 24 verwendet, das aus einem kurzen Steg 24a und einem Flansch 24d besteht. Die inneren Flanschflächen 24b bzw. 24c verlaufen von dem Steg 24a nicht unter einem rechten Winkel, sondern unter einem etwas größeren Winkel nach außen. Dieser Winkel kann beispielsweise 120° betragen.

doppelt
Der Steg 24a des/T-förmigen Zwischenstücks 24 ist relativ kurz, das heißt, er ist nur etwas länger als die Dicke der Wandung der beiden Rohre 20 und 22, die miteinander verbunden werden soll.

Vor der Montage wird das T-förmige Zwischenstück auf die in Figur 3 gezeigte Weise zwischen die beiden Enden der

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Rohre 20 und 22 eingesetzt, das heißt, sein Steg 24a befindet sich zwischen den beiden Rohrenden. In die keilförmigen Zwischenräume zwischen den Flanschflächen 24b bzw. 24c und den Außenflächen der Rohre 20 bzw. 22 ist jeweils ein Keilring 26 bzw. 28 eingesetzt. Diese Keilringe 26, 28 haben im Querschnitt die Form eines rechtwinkligen Dreiecks, dessen Hypotenuse an der entsprechenden Keilfläche 24b bzw. 24c des Zwischenstücks 24 anliegt, während die längere Kathete auf der Außenfläche des Rohren 20, aufliegt. Die kürzere Kathete verläuft dementsprechend unter einem rechten Winkel zur Außenfläche des Rohrs 20. 22, wobei die Länge des Keilrings 26, 28 so ausgelegt ist, daß sich die kurze Kathete auf einer Linie mit den Rändern des Flansches 24d des Zwischenstücks 24 befindet.

Bei dieser Ausführungsform müssen zumindest die Keilflächen und die auf der A-.iienflache der Rohre 20, 22 aufliegenden Flächen der Keilringe 26, 28 mit dem mikroverkapselten, druckaktivierbaren Klebstoff vorbeschichtet sein. Auch in diesem Fall können jedoch die Keilringe allseitig mit dem Klebstoff beschichtet sein, falls dies aus Fertigungsgründen zweckmäßiger ist.

Zusätzlich können auch noch einige oder alle Flächen des doppelt T-förmigen Zwischenstücks 24 mit dem mikroverkapselten, druckaktivierbaren Klebstoff beschichtet sein. Bei einer Beschichtung des Zwischenstücks 24 sollte sich der mikroverkapselte Klebstoff zumindest auf den Ksilflachen 24b und 24c befinden.

Vor der Montage werden die einzelnen Teile auf die in Figur 3 gezeigte Weise angeordnet, das heißt, der Steg 24a des Zwischenstücks 24 befindet sich zwischen den beiden Rohrenden, und in den Zwischenraum zwischen den Keilflächen 24b

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und 24c und den Außenflächen der Rohre 20 und 22 sind die Keilringe 26 und 28 eingeschoben.

Nun werden die Außenbereiche 24e und 24f des Flansches 24d des T-förmigen Zwischenstücks 24 abschnittsweise oder voll umgebördelt, das heißt, im rechten Winkel um die Flächen der Keil ringe 26 bzw. 28 gelegt, die sich im rechten Winkel :u den Außenflächen der Rohre 20, 22 erstrecken. In Figur 4 ist der ursprüngliche Zustand des Flansches 24d durch gestrichelte Linien angedeutet, und dieser Bereich wird in der durch die gebogenen Pfeile angedeuteten Weise um die Keilringe 26 bzw. 28 gelegt.

Durch die dabei entstehenden Kräfte werden die Keilringe 26, 28 in die durch die Pfeile angedeutete Richtung zum Steg 24a des Zwischenstücks 24 hin geschoben und gleiten dabei sowohl über die Außenflächen der Rohre 20, 22 als auch über die Keilflächen 24b, 24c des T-förmigen Zwischenstücks 24.

Bei dieser Gleitbewegung werden relativ hohe Drücke zwischen den einzelnen Flächen erzeugt, so daß die mikroverkapselten Klebstoffe aktiviert werden, das heißt, die Mikrokapseln platzen und der Klebstoff wird freigesetzt, so daß er die Berührungsflächen zwischen dem Zwischenstück 24 und Keilring 26, 28 einerseits sowie zwischen Keilring 26, 28 und Außenflächen der Ronre 20, 22 andererseits miteinander dicht verbindet und verklebt.

Durch die Bördelung werden bei beiden Ausführungsformen die Rohrteile mit- bzw. gegeneinander fixiert und gleichzeitig sehr fest und zuverlässig miteinander verbunden, während durch die mikroveikapselten, druckaktivierbaren Klebstoffe eine ausreichende Abdichtung dieser Verbindung, wie es insbesondere für den Transport von fluiden Medien in solchen Rohren wesentlich ist, gewährleistet wird.

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Bei der erf i ndungsgemä'ßen Einrichtung kommen die verschiedensten mikroverkapselten Dicht- und Klebstoffe in Betracht.

Hier sind zunächst die sogenannten Epoxysysteme zu nennen, die im wesentlichen aus einem härtbaren Polyepoxydharz und einem Härter, sowie gegebenenfalls einem Beschleuniger bestehen. Es ist möglich, den benötigten Härter in mikroverkapselter Form einzusetzen und zusammen mit der Epoxykomponente ■ sowie gegebenenfalls einem Beschleuniger, in ein lackähnliches i Bindemittel einzuarbeiten, mit dem dann die Zwischenstücke \ und/oder Keilringe beschichtet werden. j

Als Epoxydkomponenten kommen Epoxydverbindungen und Polyepoxyde, ' beispielsweise aromatische, aliphatische und cycloaliphatische Epoxydharze, Glycidyl ester und Glycidyläther in Betracht. Genannt werden können hier die Diglycidylpolyäther des Bisphenol A. :

Als Härter kann man aliphatische und cycloaliphatische Amine I und Polyamine, Addukte von Polyaminen und Epoxydharzen, Phenolann n-Kombinationen oder Kondensationsprodukte aus Polyaminen und dimerisierten Fettsäuren (Polyaminoamide) nennen.

Epoxydsysteme sind besonders vorteilhaft wenn Rohre aus einem metallischen Werkstoff miteinander verbunden werden sollen.

Als weitere Klasse von Klebstoffsystemen, die in mikroverkapselter Form bei der erfindungsgemäßen Einrichtung brauchbar sind, kann man die Polyestersysteme nennen. Bei diesen Systemen können das Harz, der Katalysator und/oder der Beschleuniger mikroverkapselt sein und sich in einem lackähnlichen Binder befinden. Es ist aber auch möglich, daß der

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Polyester mikroverkapselt ist und der Härter und/oder der Beschleuniger zusammen mit dem mikroverkapselten Polyester I' in einen lackähnlichen Binder eingearbeitet ist.

Zu nennen sind ungesättigte Polyester, bei denen es sich häufig um Lösungen von ungesättigten Polyestern in Styrol j oder Methacrylsäureestern oder Acrylsäureestern handelt. Als Härter finden häufig Peroxyde Verwendung. Auch hier ist es günstig, wenn der ungesättigte Polyester mikroverkapselt ist und Härter und mikroverkapselter Polyester in einen lackartigen Binder eingearbeitet sind. Diese Masse kann ohne Schwierigkeiten auf die zu verbindenden Flächen aufgebracht werden.

Bei den ungesättigten Polyesterharzen kann es sich um modifizierte oder nicht modifizierte, gegebenenfalls zusätzlich freie Carboxylgruppen oder andere funktionelle Gruppen tragende ungesättigte Polyester handeln. Derartige Polyester leiten sich häufig von Maleinsäure, Fumarsäure, Itakonsäure oder deren Anhydriden, teilweise auch von gesättigten mehrbasischen Säuren, wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sepacinsäure, Phthalsäure, Iso- und Terephthalsäure, Tetrachlorphthalsäure, sowie gesättigten zweiwertigen Alkoholen, wie Äthylenglycol, 1,3-Butylenglycol, 1,2-Propylenglycol, Neopentylglycol , 1,4-Cyclohexandimethanol, und dergleichen, ab.

Als Katalysatoren zur Härtung kommen insbesondere organische und/oder anorganische Peroxysäuren, Peroxyde und/oder Hydroperoxyde in Betracht. Hier kann man Dibenzoylperoxyd, Di-tert.-butylperoxyd , Dicumylhydroperoxyd, tert.-Butylhydroperoxyd , Cumolhydroperoxyd, Kalium- und Ammoniumperoxydisulfat, Terpineolozonid, und dergleichen, nennen.

Geeignet sind auch Acrylatharzformulierungen. Bei den Acrylatharzformulierungen sind beispielhaft die kalt-

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härtenden Acrylatklebstöffe, die Methacrylsäure- bzw. Acrylsäureester, teilweise im Gemisch mit Styrol und Methacrylsäure als Monomere, sowie anderen unterschiedlichen Polymeren, zu nennen.

Als lackartige Binder kommen solche in Betracht, die nach dem Auftrag der Masse auf die zu beschichtenden Flächen physikalisch trocknen oder chemisch aushärten. Derartige Binder sind bekannt.

Es ist ohne weiteres möglich, den mikroverkapselten Klebstoff nach üblichen Methoden zunächst in einen lackartigen Binder einzuarbeiten und diesen dann auf die Zwischenstücke und/oder Profile aufzubringen, solange man dafür Sorge trägt, daß hierbei das Auftreten hoher Scherkräfte vermieden wird. Soweit es sich um Beschichtungsmassen handelt, die mikroverkapselten Klebstoff mit einer Kapselgröße kleiner als 200 pm enthalten, können diese ohne besondere Vorsichtsmaßnahinen in bekannter Weise aufgebracht werden. Man kann die den mikroverkapselten Klebstoff enthaltenden Massen in Form wässeriger Dispersionen, oder eingearbeitet in ein anderes geeignetes Medium, aufbringen

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PATENTANWÄLTE PRf r. DR. DR. J. REITSTÖTTER DR.-ING. WOLFRAM BUNTE DR. WERNER KINZEBACH BAUERSTSASSE 22. D-BOOO MÜNCHES 4O · FERNRUP(O89) 37 63 S3 · TELEX S21B2OS ISAR D POSTANSCHRIFT: POSTFACH 7SO. D-SOOO MÜNCHEN 43 München, 29. März 1978 M/19 047 M/19 048 omniTECHNIK Mikroverkapselungs-GmbH Triebstraße 9 8000 München 50 Einrichtung zur gewindelosen Verbindung von Rohren errtifinsprüche

1. Einrichtung zur Verbindung von Rohren, insbesondere mit kreisförmigen Querschnitt, mittels eines ringförmigen Zwischenstücks, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück aus mindestens einem Keilring (14; 26, 28)

besteht, der mit einem druckaktivierbaren, mikroverkapselten | Klebstoff vorbeschichtet ist. '

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilring (14) im Querschnitt die Form eines Dreiecks hat und zwischen den aufgeweiteten Enden der beiden Rohre (10, 12) angeordnet ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilring (14) bei jeweils gleicher Aufweitung der Rohre (10, 12) im Querschnitt die Form eines gleichschenkligen Dreiecks hat, dessen Schenkel (14a, 14b) an den Innenflächen der aufgeweiteten Rohrenden anliegen, während der Durchmesser seiner Basis etwa dem normalen Rohrdurchmesser entspricht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilring (14) auf seiner Außenfläche mit einer umlaufenden Nut (16) versehen ist, in welche die aufgeweiteten Enden der beiden Rohre (10, 12) abschnittsweise oder voll gebördelt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (16) U-~orm mit nach außen geneigten Seitenwänden (16a, 16b) hat.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem Boden (16c) der Nut (16) und ihren Seitenwänden (16a, 16b) zwischen 135° und 90°, insbesondere zwischen 120°und 105°, liegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein doppelt T-förmiges Zwischenstück (24), dessen Steg (24a) zwischen die beiden Rohrenden eingesetzt ist und dessen innere Flanschfläch^n keilförmig von dem Steg (24a) nach außen verlaufen, und durch zwei Keilringe (26. 28), die zwischen die Außenfläche der Rohrenden und die Flanschflächen (24b, 24c) des Zwischenstücks (24) eingesetzt sind.

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8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die äußeren Enden des Flansches des Zwischenstücks (24) um die Keilringe (26, 28) abschnittsweise oder voll bördelbar sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß auch die inneren Flanschf 1 ä'chen des doppelt T-förmigen Zwischenstücks (24) mit dem mikrove -kapsel -ten Klebstoff versehen sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Keilringe (26, 28) als auch die Keilflä'chen des Zwischenstücks (24) mit dem mikroverkapselten Klebstoff versehen sind.