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Muffenverbindung von Rohren oder anderen Leitungselementen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Verbindung für Rohre oder andere Leitungselemente aus Gußeisen
oder beliebigem sonstigem Werkstoff.
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Es sind Muffenrohrverbindungen mit Rolldichtung bekannt, bei denen
der zwischen den Außenumfang der Spitze des einen Rohres und den Innenumfang :der
Muffe des .anderen Rohres: eingelegte Dichtungsring aus Kautschuk od.,dgl. unter
radialer elastischer Verformung :dadurch an Ort und Stelle gebracht wird, daß er
beim Einstecken der Rohrspitze in die Muffe zwischen den einander zugekehrten Oberflächen
der beiden Körper abrollt.
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Bei diesen Verbindungen erfolgen infolge der Oberflächenunregelmäßigkeiten
und auch des Gewichtsdes eindringenden Rohres, das in der Hauptsache auf einer Seite
.des Ringes lastet, das Einbringen und Rollen des Ringes nicht gleichmäßig über
seinen ganzen Umfang. Demzufolge nimmt der Ring nach Herstellung,der Verbindung
eine gegenüber der Verbindungsachse schräge, ebene oder gekrümmte Gestalt an. Er
wird. infolge seiner Schrägstellung ausgedehnt und, sein Querschnitt entsprechend
verringert. Daraus folgt, daß er einer einseitigen Druckeinwirkung der in der Rohrleitung
fließenden Flüssigkeit weniger gut widersteht und dazu neigt, aus seiner Lage auszuweichen.
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Um den Ring festzuhalten, ist bereits vorgeschlagen worden, -das Muffenende
zu verengen, ferner auch einen Absatz in der Spitze des in diesen eingreifenden
Rohres vorzusehen. Diese Maßnahmen: verlieren jedoch ihre Wirksamkeit zum Teil,
sobald die Dichtung eine schräge Lage einnimmt, die ihr gestattet, mit einzelnen
ihrer Teile unter seitlicher Verschiebung der Rohrspitze in der Muffe aufeinanderfolgend
auszuweichen.
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Wenn schließlich die Dichtung infolge ihrer Schrägstellung nicht mehr
eben ist, so wird die Beweglichkeit der Verbindung unregelmäßig. Bei Winkelablenkungen
in der einen Richtung leidet die Dichtheit der Verbirndung, während Ablenkungen
in
der entgegengesetzten Richtung durch die dann übermäßig zusammengedrückte Dichtung
behindert werden. Hierdurch werden die Beanspruchungen der zu verbindenden Teile
vergrößert.
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Durch die den Gegenstand der Erfindung bildende Muffendichtung werden
diese Nachteile beseitigt. Das wesentliche Merkmal der neuen, auf den bekannten
Konstruktionen von Muffenverbindungen mit Rolldichtung der beschriebenen Art aufbauenden
Verbindung besteht darin, daß eine Verengung der Muffe im Bereich eines Eintrittsendes
durch einen konvexen äußeren Teil und einen konkaven, sich diesem in Richtung nach
innen anschließenden Teil gebildet wird, wobei diese beiden in entgegengesetzter
Richtung gekrümmten Teile an der Stelle ihres Zusammentreffens einen Wulst bilden
und ferner die Krümmung des konkaven Teils 5 mit zunehmender Annäherung an den Wulst
fortlaufend stärker wird, wo dieser Teil im wesentlichen tangential zu einer rechtwinklig
zu der Achse der Muffe liegenden Ebene endet.
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In den Abbildungen ist eine beispielsweise Ausführungsform der neuen
Verbindung dargestellt. Abb. i zeigt im Längsschnitt die Elemente der Verbindung
vor .dem Zusammenbau;' Abb. :z zeigt, ebenfalls im Schnitt, die'V!erb-indung in
zusammengebautem Zustand.
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Das Ausführungsbeispiel veranschaulicht die Anwendung des Erfindungsgedankens
zur Verbindung der Enden von zwei Rohren oder .anderen Leitungseiernenten (z. B.
von Verbindungsstücken).
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Das Ende des Rohres (Elements i) ist zylindrisch in bezug auf die
Längsachse X-X. Das andere Rohr oder Element 2 endet in einer Muffe 3, die-
einen Rotationskörper in bezug auf die Längsachse des Rohres darstellt. Diese Muffe
3 besitzt einen verengten: Eingang, der gemäß der Erfindung durch zwei einander
anschließende Flächen gebildet wird, deren äußere 4 konvex und deren andere innere
5 konkav ist. Die konkave Fläche 5 ist allmählich an ,den zylindrischen Boden 6
der Muffe herangeführt. Durch das Zusammentreffen der Flächen q. und 5 wird ein
Wulst 8 gebildet. Der Krümmungsradius der konkaven Fläche nimmt in Richtung auf_
diesen Wulst fortlaufend ab. Er ist im Bereich des unktes io sehr klein, so.,daß
der konkave Teil im Bereich des Wulstes im wesentlichen tangential zu einer rechtwinklig
zu der Längssachse der Muffe 3 verlaufenden Ebene verläuft.
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Die Verbindung wird durch einen Ring 7 aus Kautschuk oder anderem
elastischem Werkstoff vervollständigt. Der Querschnitt dieses Ringes ist in unbelastetem
Zustand -in bekannter Weise kreisförmig. Sein Innendurchmesser d ist kleiner als
der Außendurchmesser d des Rohres, so daß der Ring, wenn er," wie dies an dem Rohr
i in strichpunktierten Linien: bei 7a dargestellt ist, auf das Rohr aufgezogen wird,
in der Umfangsrichtung unter Verkleinerung seines: Querschnitts ausgedehnt wird.
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Die Montage der Verbindung erfolgt in bekannter Weise. Zuerst wird
der Ring 7 auf -das Ende des Rohres i aufgezogen und befindet sich dann in der mit
7a bezeichneten Lage unter Spannung. Nun:-mehr wird dieses Rohr in koaxiale Lage
gegenüber der Muffe 3,des. Rohres 2 gebracht und in diese eingesteckt. Hierbei trifft
der Ring 7 auf die konvexe Außenfläche q. -der Muffe und rollt infolge seiner Spannung,
die ihn auf das Rohr i aufpreßt, ohne zu gleiten gleichzeitig auf diesem Rohr und
auf der Fläche q. ab. Infolge der konvexen Form dieser Fläche verformt sich der
Ring fortlaufend elastisch und kann derart den verengten Teil 8 zwischen dem Rohr
i und dem Wulst oder Hals der Muffe 3 passieren. Praktisch beträgt bei einem etwa
zwischen 5aundi5omm liegenden Außendurchmesser .des Rohres D' die radiale Breite
.dieses Zwischenraumes im Falle von Ringen aus Kautschuk mit etwa 18 mm Durchmesser
und einer Shorehärte von q.o bis 55 im Falle'von Ringen, .deren Durchmesser in radialer
Richtung nach ihrer Anbringung auf ,dem Rohr z. B.. in der Größenordnung von etwa
12 mm liegt, etwa 5 mm. Die konvexe Ausbildung des Muffeneingangs bei ¢ gemäß der
Erfindung ist von besonderem Vorteil, :denn die in der Längsrichtung wirkenden Komponente
der den Ring zusammendrückenden Beanspruchung ist proportional um so kleiner,
je größer bei Weiterbewegung des Ringes in .den Engpaß.$'hinein die Druckbeanspruchung
wird, so,daßdiese Komponente hinsichtlich ihres absoluten Wertes. immer kleiner
ist als die Beanspruchung,,die erforderlich wäre, um ein Gleiten des Ringes 7 auf
dem Rohr i zu bewirken. Der Ring verbleibt infolgedessen dauernd und. zuverlässig
fest in einer zu der Achse X-X senkrechten Ebene.
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Nachdem die Einschnürung 8 überschritten ist, dehnt sich der nunmehr
bis zu dem Punkt 7b gelangte Ring 7 etwas: aus. Jedoch bleibt trotzdem eine Verformung
seines Querschnitts bestehen, die ausreicht, um einen genügenden Druck auf die Muffe
3 und .das Rohr i auszuüben und dadurch die Abdichtung sicherzustellen: (Abb. 2)
. Da der Ring eben . geblieben ist, ist in Relation zu seinen ursprünglichen Abmessungen
und seiner Anfangsverformung seine Umfangslänge die kleinstmögliche und infolgedessen
sein Querschnitt der größtmögliche, was sein Halten erleichtert. Ferner verschiebt
sich, falls die Merbindung als Folge eines nicht geradlinigen Verlaufs der Rohrleitung
oder späterer Erdbewegungen einer Beanspruchung unterworfen wird, die im Sinne einer
gegenseitigen Abwinkelung der Rohre wirkt, das Rohr i, gleichgültig welches die
Winkelrichtung der Bewegung ist, leicht im Inneren des Ringes 7, welcher in der
Muffe und auf dem Rohr i abrollt, jedoch eben bleibt, und dessen Querschnitt auch
nicht verringert wird, so daß alle Vorteile der Dichtung erhalten bleiben.
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Im Falle von in der Längsrichtung, in die Rohre auseinanderziehendem
oder zusammendrückendem Sinne, auf die Verbindung wirkenden Beanspru- i chungen
rollt der Ring 7 lediglich in seiner Lagerung, ohne .daß sich an der durch ihn bewirkten
Abdichtung etwas ändert.. Wenn .die Längsverschiebung sehr groß wird, so wird der
Ring als Folge der Einschnürung der Muffe mehr und mehr verformt, und gleichzeitig
steigt infolge der konkaven
Form 5 der Muffeneinschnürung und der
Verringerung,des Krümmungsgrades derselben mit zunehmender Annäherung an den Muffeninnenwulst
die nach dem Boden der Muffe gerichtete Komponente der Druckbeanspruchung sehr schnell
an, wodurch es unmöglich gemacht wird, daß der Ring zur Unzeit aus der Muffe austritt.
Der rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zu der Achse X-X liegende eingeschnürte
Teil bildet hierbei eine besonders wirksame Arretierung. Die ebene Ausbildung des
Ringes ist in diesem Zusammenhang ebenfalls von Bedeutung.
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Der Ring verbleibt tatsächlich während seiner ganzen Verformung auf
der Fläche 5. Es ist deshalb nicht möglich, daß verschiedene Teile seines Umfangs
nacheinander ausweichen, wie dies. bei den bekannten Dichtungen als Folge einer
relativen seitlichen Verschiebung der beiden Rohre erfolgen kann.