WO1998012004A1 - Verfahren zum verbinden eines rohrendes mit einer rohrkupplung, verbindung zwischen einer rohrkupplung und einem rohrende sowie rohrkupplung hierfür - Google Patents

Verfahren zum verbinden eines rohrendes mit einer rohrkupplung, verbindung zwischen einer rohrkupplung und einem rohrende sowie rohrkupplung hierfür Download PDF

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WO1998012004A1
WO1998012004A1 PCT/EP1997/004538 EP9704538W WO9812004A1 WO 1998012004 A1 WO1998012004 A1 WO 1998012004A1 EP 9704538 W EP9704538 W EP 9704538W WO 9812004 A1 WO9812004 A1 WO 9812004A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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annular grooves
pipe
annular
grooves
pipe end
Prior art date
Application number
PCT/EP1997/004538
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English (en)
French (fr)
Inventor
Xuan Luong Nghiem
Stephan Krämer
Günther Odenthal
Original Assignee
Novopress Gmbh Pressen Und Presswerkzeuge & Co. Kg
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Filing date
Publication date
Application filed by Novopress Gmbh Pressen Und Presswerkzeuge & Co. Kg filed Critical Novopress Gmbh Pressen Und Presswerkzeuge & Co. Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L13/00—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints
    • F16L13/14—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints made by plastically deforming the material of the pipe, e.g. by flanging, rolling
    • F16L13/141—Non-disconnectible pipe-joints, e.g. soldered, adhesive or caulked joints made by plastically deforming the material of the pipe, e.g. by flanging, rolling by crimping or rolling from the outside
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L33/00—Arrangements for connecting hoses to rigid members; Rigid hose connectors, i.e. single members engaging both hoses
    • F16L33/20—Undivided rings, sleeves or like members contracted on the hose or expanded in the hose by means of tools; Arrangements using such members
    • F16L33/207—Undivided rings, sleeves or like members contracted on the hose or expanded in the hose by means of tools; Arrangements using such members only a sleeve being contracted on the hose
    • F16L33/2071—Undivided rings, sleeves or like members contracted on the hose or expanded in the hose by means of tools; Arrangements using such members only a sleeve being contracted on the hose the sleeve being a separate connecting member

Definitions

  • the invention relates to a method for connecting a pipe end, which at least on the inside of the pipe consists of a plastically deformable plastic, with a pipe coupling, which has a support sleeve and a compression sleeve surrounding it and in which annular grooves are formed in the support sleeve, wherein first support sleeve, compression sleeve and the pipe end are combined with one another in such a way that the pipe end comes to lie between the support sleeve and the press sleeve, and the press sleeve is then pressed radially inward and the material of the pipe end is thereby pressed into the ring grooves to form annular beads.
  • the invention further relates to a connection between a pipe coupling and a pipe end, which at least on the inside of the pipe consists of plastically deformable plastic, the pipe coupling having a support sleeve and a compression sleeve surrounding it, between which the pipe end is arranged, and wherein the support sleeve has annular grooves, is pressed into the material of the pipe end by radially pressing the compression sleeve inwards to form an annular bead.
  • the invention also relates to a pipe coupling for connection to a pipe end, the pipe coupling having a support sleeve and a compression sleeve surrounding it and the support sleeve having ring grooves.
  • the pipe coupling has a support sleeve which is provided on the outside with a plurality of ring grooves lying next to one another.
  • the support sleeve is surrounded by two compression sleeves, one tube end being inserted into each of the annular spaces between the support sleeve and compression sleeves.
  • the compression sleeves are pressed radially inward with a suitable pressing device, with the formation of groove-shaped depressions. Material of the pipe end is pressed into part of the ring grooves on the support sleeve to form ring beads.
  • O-rings are used as sealing rings in some ring grooves of the support sleeve.
  • the use of such sealing rings is not without problems. Damage to the sealing ring can occur as soon as the sealing rings are inserted, as well as when packing, transporting and unpacking the support sleeves. Furthermore, the sealing rings can be injured when the support sleeve is inserted into the pipe end. When making the connection, care must also be taken to ensure that the sealing rings have not been lost, that is to say they have been inserted in the intended number. In addition, the long-term stability of rubber, from which the sealing rings are made, is not guaranteed in water.
  • a support sleeve and a press sleeve are used, both of which have a plurality of ring grooves lying next to one another, namely the support sleeve on the outside and the press sleeve on the inside.
  • the annular grooves are arranged offset from one another in such a way that each annular groove of one sleeve has an annular web opposite the other sleeve.
  • Plastic pipes made of polyethylene (PE) or cross-linked polyethylene (PEX) are increasingly being used, especially for water pipes. They are characterized by corrosion resistance and biological compatibility. Depending on the requirements for resistance, other plastics can also be considered, for example polytetrafluoroethylene or polyurethane. Since they are flexible, they can be transported in a rolled state. It is also easy to lay.
  • PE polyethylene
  • PEX cross-linked polyethylene
  • connection of pipes made of such material with pipe couplings according to EP-A-0 582 543 is subject to significant changes in particular when the pipe connection is exposed to temperature changes, as is the case, for example, with hot water pipes.
  • the material of the pipe ends expands, whereby a volume expansion is only possible in the longitudinal direction due to the constraint by the press and support sleeve, ie the length of the pipe increases.
  • the connection is still tight, since the radial expansion in the pipe end area leads to a corresponding contact pressure on the support and compression sleeve.
  • the pipe material does not shrink completely, ie there is a residual stretch.
  • the invention has for its object to design a method of the type mentioned so that despite the absence of additional sealing rings a reliable seal between a pipe end and a pipe coupling from the support and compression sleeve is guaranteed for a long time.
  • Another object of the invention is to provide a connection between the pipe coupling and the pipe end that is suitable for this purpose, and a pipe coupling for this purpose.
  • the solution according to the invention is that a support sleeve is used, into which ring grooves have previously been formed, the cross sections of which taper radially outwards, and that the pipe end is pressed inwards in such a way that its end ring beads pressed into the ring grooves lie sealingly on the side walls of the respective ring groove in the tapered area.
  • annular grooves are formed in the support sleeve, the cross section of which widens radially inward from the opening, and preferably in both axial directions. Undercuts should therefore be formed on both sides of the opening.
  • the pressing takes place in such a way that sufficient material volume of the pipe end is pressed into the ring grooves so that the pressed-in material volume within the ring grooves can expand like a plug and seal against the side walls.
  • the ring beads thus formed take on the function of separate sealing wrestle without having the disadvantages described above.
  • the pipe ends or pipes can consist of all-plastic or as composite pipes, i.e. be formed in multiple layers. It is essential that the pipe end consists of a plastic at least on the inside of the pipe. Its behavior should be characterized in that temperature changes lead to changes in dimensions that are not reversible, and that the mechanical load leads to changes in shape, the recovery time or stability time of which is relatively long.
  • the tube end is radially pressed uniformly over the circumference in such a way that an annular air volume is sealed in the annular grooves when the annular beads are formed and is compressed when the annular beads are pressed in further.
  • the compression should take place to the extent that the ring beads practically completely fill the ring grooves, that is, there are very high air pressures.
  • the air pressure built up in the ring grooves in this way ensures that the contact of the ring beads with a plug-like cross section at the tapered sections of the ring grooves is retained even if material shrinkage occurs due to an increase in temperature and subsequent cooling as a result of the effects described above.
  • a support sleeve with projections between the ring grooves is used to divide the material of the pipe end between the ring grooves and to press it in the direction of the ring grooves. This favors the formation and penetration of the ring beads in the ring grooves.
  • a support sleeve with annular grooves is used which are offset radially inwards with the formation of projections between the annular grooves.
  • the object is achieved in that the ring grooves have a radially outwardly tapering cross section and the pipe ends are pressed to such an extent that their ring beads lie sealingly against sections of the ring grooves in the tapering area.
  • This connection is tight even after frequent temperature changes, since the ring beads have the function of separate sealing rings.
  • the ring grooves preferably have a symmetrical cross section, so that side wall sections are formed on both sides of the opening of the ring grooves, which bring about a tapering of the cross section and against which the ring beads, which are plug-like in cross section, bear sealingly.
  • Trapezoidal, elliptical or circular cross sections for the ring grooves have proven to be expedient. However, other cross sections can also be useful, provided that they only allow the pressed-in ring beads to form a seal on the side walls of the ring grooves.
  • the annular grooves are rounded in the transitions from the groove bottom on * to the side walls.
  • the curves should have such a radius that the ring grooves can be filled as completely as possible by the ring beads in this area.
  • the ring grooves are delimited by sharp edges in the opening area.
  • Such sharpness can be achieved in that the angle between the side walls and the outside of the support sleeve is selected to be less than 90 ° and in addition an edge radius is selected which is less than or equal to 0.3 mm.
  • annular groove with a radially tapering cross section is sufficient. Functional However, at least three ring grooves with such a cross section are provided.
  • projections are arranged between the ring grooves. This can also be combined with a displacement of the ring grooves radially inwards, so that ring plateaus are formed on both sides next to the openings of the ring grooves.
  • the outside of the preferably annular web-shaped projections should drop radially inwards towards the ring grooves in order to promote the flow of the material of the pipe end towards the ring grooves.
  • annular volume of air under positive pressure is enclosed in the annular grooves. This can be achieved by radial compression as uniform as possible over the circumference. It is expedient if the ring grooves are filled as far as possible, but at most almost completely, since over-compression is harmful.
  • the object is achieved in that the annular grooves have a cross section which tapers radially outward.
  • the ring grooves and also the sections between them can have the features already mentioned above.
  • FIG. 1 shows an axial section through a connection between a pipe coupling and a pipe end at the beginning of the pressing process.
  • FIG. 2 shows the connection according to FIG. 1 in axial section in the middle of the pressing process.
  • Figure 3 shows the connection according to Figures 1 and 2 in
  • Figures 1 to 3 show a connection between the right part of a pipe coupling 1 and a pipe end 2. Only the upper half is shown. The lower half is omitted because the pipe coupling 1 - like almost all pipe couplings in this area - and the pipe end 2 are rotationally symmetrical.
  • the pipe coupling 1 has an inner support sleeve 3, which has a circular cross section. On the outside, the support sleeve 3 is concentrically surrounded by a circular press sleeve 4, which is smooth on the outside and inside and comparatively thin-walled with respect to the support sleeve 3.
  • the pipe end 2 is arranged between the support sleeve 3 and the press sleeve 4. It is made of plastic, for example PE or PEX material.
  • Carrier sleeve 3 and compression sleeve 4 are made of stainless steel or of another metal that is corrosion-resistant to water.
  • annular grooves 6, 7 are formed, which extend over the entire circumference of the support sleeve 3 with a constant cross section.
  • the ring grooves 6, 7 are offset inwards relative to the outside 5 of the support sleeve 3, so that the openings of the ring grooves 6, 7 are flanked on both sides by ring plateaus 8, 9 and 10, 11 offset inwards relative to the outside 5. This has the consequence that between the ring grooves 6, 7 or their adjacent ring plateaus 9, 10 an annular web 12 is formed.
  • the annular grooves 6, 7 have essentially a trapezoidal cross-section with flat groove bottoms 13, 14 and in each case a pair of straight side walls 15, 16 and 17, 18 tapering the cross-section to the openings of the annular grooves 6, 7. 14 and the respectively adjoining side walls 15, 16 and 17, 18, curves 19, 20 and 21, 22 are provided.
  • the pressing can take place by means of a pressing device, as is known for example from EP-AB-0 582 543 or EP-A-0 451 806. It is essential that the radial compression is distributed as evenly as possible over the circumference.
  • the pressing device is placed on the outside of the pressing sleeve 4, and the pressing jaws of the pressing tool are moved in the closing direction with a radial constriction of the pressing sleeve 4.
  • a plastic deformation of the pipe end 2 occurs, in which material volumes 24, 25 are deformed in accordance with the arrows shown in FIG. 1 and moved in the axial direction.
  • the ring web 12 causes the material volume 24 to be divided and displaced in the direction of the two ring grooves 6, 7 displaced itself. In the area of the right-hand side of the annular groove 7 there is also a material displacement in the axial direction, ie a certain lengthening of the tube.
  • annular beads 26, 27 are formed, which gradually fill the annular grooves 6, 7 almost completely, as can be seen in FIG. 3.
  • the annular beads 26, 27 take on a plug-like shape in cross section, so they adapt to the shape of the annular grooves 6, 7.
  • the ring beads 6, 7 are tied, that is to say before the state shown in FIG. 2 is reached, the openings of the ring grooves 6, 7 are sealed airtight. As the annular beads 26, 27 penetrate further, this leads to compression of the air in the free volumes of the annular grooves 6, 7, depending on the degree of filling, up to very high pressures.
  • the inclination of the side walls 15, 16 and 17, 18 with respect to a perpendicular to the longitudinal axis of the pipe coupling 1 can be adapted to the respective requirements. Angles between 5 and 45 ° have proven to be favorable.
  • FIGS. 4 and 5 show the areas of the support sleeve 3 between the two ring grooves 6, 7.
  • the ring web 12 does not have a rectangular cross section here.
  • Its outer side 28 has a gable roof shape in FIG. 4, while the outer side 29 5 is rounded, in each case decreasing to the ring grooves 6, 7.
  • This design favors the division of the material volume of the pipe end 2 lying over it and thus the design of the annular beads 26, 27.
  • FIG. 6 Another supporting sleeve 30 is shown in FIG. 6, which differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 in that circular annular grooves 31, 32, 33 are formed in cross section. Between the ring grooves 31, 32, 33 ring webs 35, 36 are arranged with a profile, as shown in FIG. 6,
  • the circular ring grooves 31, 32, 33 form like the trapezoidal ring grooves 6, 7 according to FIGS. 1 to
  • the support sleeve 37 according to FIG. 7 It has elliptical ring grooves 38, 39, 40, which form even more pronounced than the circular ring grooves 31, 32, 33 undercuts, which are suitable for the sealing contact of ring beads pressed in from pipe material.
  • the cross section of the ring grooves 38, 39, 40 as well as the ring grooves 31, 32, 33 in the support sleeve 30 according to FIG. 6 tapers towards the openings thereof, that is to say radially outwards.

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Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zum Verbinden eines Rohrendes, das zumindest an der Rohrinnenseite aus einem plastisch verformbaren Kunststoff besteht mit einer Rohrkupplung, die eine Traghülse (3) und eine diese umgebende Preßhülse (4) aufweist und bei der in der Traghülse Ringnuten (6) eingeformt sind, wobei zunächst Traghülse (3), Preßhülse (4) und Rohrende derart miteinander kombiniert werden, daß das Rohrende zwischen Traghülse und Preßhülse zu liegen kommt, wobei dann die Preßhülse radial nach innen verpreßt und hierdurch Material des Rohrendes unter Bildung von Ringwulsten (26, 27) in die Ringnuten eingepreßt wird. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Traghülse (3) verwendet wird, in die zuvor Ringnuten (6) eingeformt worden sind, deren Querschnitte sich radial nach außen verjüngen, und daß das Rohrende derart radial nach innen verpreßt wird, daß dessen in die Ringnuten eingepreßten Ringwulste an den Seitenwandungen der jeweiligen Ringnut im Verjüngungsbereich abdichtend anliegen.

Description

Beschreibung:
Verfahren zum Verbinden eines Rohrendes mit einer Rohrkupplung, Verbindung zwischen einer Rohrkupplung und einem Rohrende sowie Rohrkupplung hierfür
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Rohrendes, das zumindest an der Rohrinnenseite aus einem plastisch verformbaren Kunststoff besteht, mit einer Rohrkupplung, die eine Traghülse und eine diese umgebende Preßhülse aufweist und bei der in der Traghülse Ringnuten eingeformt sind, wobei zunächst Traghülse, Preßhülse und Rohrende derart miteinander kombiniert werden, daß das Rohrende zwischen Traghülse und Preßhülse zu liegen kommt, und wobei dann die Preßhülεe radial nach innen verpreßt und hierdurch Material des Rohrendes unter Bildung von Ringwülsten in die Ringnuten eingepreßt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Verbindung zwischen einer Rohrkupplung und einem Rohrende, das zumindest an der Rohrinnseite aus plastisch verformbarem Kunststoff besteht, wobei die Rohrkupplung eine Traghülse und eine diese umgebende Preßhülse aufweist, zwischen denen das Rohrende angeordnet ist, und wobei die Traghülse Ringnuten aufweist, in die Material des Rohrendes durch radiales Verpressen der Preßhülse nach innen unter Bildung von jeweils einem Ringwulst eingepreßt ist. Die Erfindung bezieht sich schließlich auch auf eine Rohrkupplung für die Verbindung mit einem Rohrende, wobei die Rohrkupplung eine Traghülse und eine diese umgebende Preßhülse und die Traghülse Ringnuten aufweist.
Verbindungen der vorbeschriebenen Art sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. So ist beispielsweise in der PCT-WO 92/09840 eine Rohrverbindung offenbart, mit der zwei Rohrenden miteinander gekuppelt werden können. Hierzu weist die Rohrkupplung eine Traghülse auf, die außenseitig mit einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden Ringnuten versehen ist. Die Traghülse ist von zwei Preßhülsen umgeben, wobei in die Ringräume zwischen Traghülse und Preßhülsen jeweils ein Rohrende eingeschoben ist. Zur Herstellung der Verbindung zwischen den Rohrenden und der Rohrkupplung werden die Preßhülsen mit einem geeigneten Preßgerät radial nach innen verpreßt, und zwar unter Bildung von rillenförmigen Vertiefungen. Dabei wird Material des Rohrendes unter Bildung von Ringwülsten in einen Teil der Ringnuten auf der Traghülse eingepreßt.
Um sicher zu sein, daß eine Abdichtung zwischen Traghülse und Rohrende auch nach langer Zeit noch gegeben ist, sind in einige Ringnuten der Traghülse O-Ringe als Dichtringe eingesetzt. Die Verwendung solcher Dichtringe ist nicht unproblematisch. So können schon beim Einlegen der Dichtringe wie auch beim Verpacken, Transport und Entpacken der Traghülsen Beschädigungen des Dichtringε auftreten. Des weiteren können die Dichtringe beim Einschieben der Traghülεe in das Rohrende verletzt werden. Auch muß bei der Herstellung der Verbindung darauf geachtet werden, daß die Dichtringe nicht verloren gegangen, also in der vorgesehenen Anzahl eingelegt sind. Hinzu kommt, daß die Langzeitstabilität von Gummi, aus dem die Dichtringe bestehen, in Wasser nicht gewährleistet ist.
Es ist deshalb versucht worden, bei Verbindungen zwischen einer Rohrkupplung und einem Rohrende ohne Dichtringe auszukommen. Bei der Rohrkupplung gemäß der EP-AB-0 582 543 werden eine Traghülse und eine Preßhülse verwendet, die beide mehrere, nebeneinander liegende Ringnuten aufweisen, und zwar die Traghülse außenliegend und die Preßhülse innenliegend. Dabei sind die Ringnuten derart zueinander versetzt angeordnet, daß jeder Ringnut der einen Hülse ein Ringsteg der anderen Hülse gegenüberliegt. Hierdurch soll bewirkt werden, daß die zwischen den Ringnuten vorstehenden Ringstege der Preßhülse bei deren radialer Verpreßung das Material der Rohrenden in die jeweils gegenüberliegenden Ringnuten der Traghülse einpressen. Die Rohrenden bekommen hierdurch in dem Bereich zwischen Trag- und Preßhülse einen wellenförmigen Verlauf. Dies soll zum einen helfen, Axialkräfte aufnehmen zu können, und zum anderen eine Abdichtung gewährleisten.
Insbesondere für Wasserleitungen werden in zunehmendem Maße Kunststoffröhre aus Polyethylen (PE) bzw. vernetzte m Polyethylen (PEX) verwendet. Sie zeichnen sich durch Korrosionsbeständigkeit und biologische Verträglichkeit aus. Je nach Anforderungen an die Beständigkeit kommen auch andere Kunststoffe in Frage, beispielsweise Polytetrafluoräthylen oder Polyurethan. Da sie biegsam sind, können sie in gerolltem Zustand transportiert werden. Außerdem ist ihre Verlegung einfach.
Die Verbindung von Rohren aus solchem Material mit Rohrkupplungen gemäß der EP-A-0 582 543 unterliegt insbesondere dann wesentlichen Veränderungen, wenn die Rohrverbindung Temperaturwechseln ausgesetzt ist, wie dies beispielsweise bei Warmwasserleitungen geschieht. Bei Erwärmung dehnt sich das Material der Rohrenden aus, wobei eine Volumenausdehnung wegen der Einzwängung durch Preß- und Traghülse nur in Längsrichtung möglich ist, d.h. die Länge des Rohres wird größer. In diesem Zustand ist die Verbindung noch dicht, da die radiale Ausdehnung im Rohrendbereich zu einem entsprechenden Anpreßdruck an Trag- und Preßhülse führt. Bei nachfolgender Abkühlung schrumpft das Rohrmaterial nicht vollständig zurück, d.h. es verbleibt eine Restdehnung. Das Rohr ist nun länger als vor der Aufheizung der Rohrverbindung mit der Folge, daß das ursprüngliche Volumen in der Preßzone zwischen der Trag- und Preßhülse geringer geworden ist. Entsprechend kleiner ist der Anpreßdruck zwischen Rohrende einerseits sowie Preß- und Traghülse andererseits. Außerdem treten Verlagerungen zwischen Rohrende und Ringstegen auf. Kommt es zu mehrmaligen oder vielfachen Aufhei- zen oder Abkühlen, führt dies letztendlich zu einem Verlust der Abdichtung. Dies ist der Grund dafür, daß bei der Verbindung einer Rohrkupplung mit einem Rohrende aus thermoplastischem Material sicherheitshalber zusätzliche Dichtringe vorgesehen werden, wie sie sich aus der PCT-WO 92/09840 ergeben. Dabei müssen die oben erwähnten Nachteile in Kauf genommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß trotz Abwesenheit zusätzlicher Dichtungsringe eine zuverlässige Abdichtung zwischen einem Rohrende und einer Rohrkupplung aus Trag- und Preßhülse auf lange Zeit gewährleistet ist. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine hierzu geeignete Verbindung zwischen Rohrkupplung und Rohrende und eine Rohrkupplung hierfür bereitzustellen .
Was den ersten Teil der Aufgabe angeht, besteht die Lösung er- findungεgemäß darin, daß eine Traghülse verwendet wird, in die zuvor Ringnuten eingeformt worden sind, deren Querschnitte sich radial nach außen verjüngen, und daß das Rohrende derart nach innen verpreßt wird, daß dessen in die Ringnuten eingepreßten Ringwülste an den Seitenwandungen der jeweiligen Ringnut im Verjüngungsbereich abdichtend anliegen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht in zweierlei Maßnahmen. Zum einen werden in die Traghülse Ringnuten eingeformt, deren Querschnitt sich von der Öffnung her radial nach innen verbreitert, und zwar vorzugsweise in beide axiale Richtungen. Es sollen also zu beiden Seiten der Öffnung Hinterschneidungen gebildet werden. Zum anderen geschieht die Verpressung derart, daß genügend Materialvolumen des Rohrendes in die Ringnuten eingepreßt wird, damit sich das eingepreßte Materialvolumen innerhalb der Ringnuten pfropfenartig ausdehnen und an die Seitenwandungen abdichtend anlegen kann. Die so gebildeten Ringwulste übernehmen auf diese Art die Funktion von separaten Dicht- ringen, ohne deren eingangs geschilderten Nachteile zu haben.
Die Rohrenden bzw. Rohre können aus Vollkunststoff bestehen oder aber auch als Verbundrohre, d.h. mehrschichtig ausgebildet sein. Wesentlich ist, daß das Rohrende zumindest an der Rohrinnenseite aus einem Kunststoff besteht. Dessen Verhalten sollte dadurch gekennzeichnet sein, daß Temperaturänderungen zu Änderungen der Abmessungen führen, die nicht reversibel sind, und daß die mechanische Belastung zu Formänderungen führt, deren Erholzeit bzw. Stabilitätszeit relativ lang ist.
In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Rohrende derart gleichmäßig über den Umfang radial verpreßt wird, daß in den Ringnuten schon beim Ausbilden der Ringwulste jeweils ein ringförmiges Luftvolumen abgedichtet eingeschlossen und beim weiteren Einpressen der Ringwulste komprimiert wird. Dabei sollte die Verpressung maximal soweit erfolgen, daß die Ringwulste die Ringnuten praktisch vollständig ausfüllen, es also zu sehr hohen Luftdrücken kommt. Der in den Ringnuten auf diese Weise aufgebaute Luftdruck sorgt dafür, daß die Anlage der im Querschnitt pfropfenartige ausgebildeten Ringwulste an den sich verjüngenden Abschnitten der Ringnuten auch dann erhalten bleibt, wenn eine Materialschrumpfung aufgrund einer Temperaturerhöhung und nachfolgender Abkühlung infolge der oben beschriebenen Effekte auftritt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Traghülse mit Vorsprüngen zwischen den Ringnuten verwendet wird, um das Material des Rohrendes zwischen den Ringnuten aufzuteilen und in Richtung auf die Ringnuten zu pressen. Dies begünstigt das Ausbilden und das Eindringen der Ringwulste in die Ringnuten. Der gleiche Effekt kann dadurch erreicht werden, daß eine Traghülse mit Ringnuten verwendet wird, die radial nach innen unter Ausbildung von Vorsprüngen zwischen den Ringnuten versetzt sind. π
Was die Verbindung zwischen der Rohrkupplung und dem Rohrende angeht, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ringnuten einen sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt aufweisen und die Rohrenden soweit verpreßt sind, daß deren Ringwulste an Abschnitten der Ringnuten im Verjüngungsbereich abdichtend anliegen. Diese Verbindung ist auch nach häufigen Temperaturwechseln dicht, da die Ringwulste die Funktion von separaten Dichtringen ausüben.
Die Ringnuten haben vorzugsweise symmetrischen Querschnitt, so daß zu beiden Seiten der Öffnung der Ringnuten Seitenwandabsch- nitte gebildet werden, die eine Verjüngung des Querschnitts bewirken und an denen dann die im Querschnitt pfropfenartigen Ringwulste abdichtend anliegen. Als zweckmäßig haben sich trapezförmige, elliptische oder kreisförmige Querschnitte für die Ringnuten erwiesen. Aber auch andere Querschnitte können zweckmäßig sein, sofern sie nur erlauben, daß sich die eingepreßten Ringwulste an den Seitenwänden der Ringnuten abdichtend anlegen können.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ringnuten in den über*gängen vom Nutboden zu den Seitenwandungen gerundet sind. Die Rundungen sollen einen solchen Radius haben, daß auch in diesem Bereich eine möglichst vollständige Ausfüllung der Ringnuten durch die Ringwulste möglich ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die Ringnuten im Öffnungsbereich von scharfen Kanten begrenzt werden. Eine solche Scharfkantigkeit kann dadurch erzielt werden, daß der Winkel zwischen den Seitenwandungen und der Außenseite der Traghülse kleiner als 90° gewählt wird und zusätzlich ein Kantenradius gewählt wird, der kleiner oder gleich 0,3 mm ist.
Bei nicht so hohen Ansprüchen reicht schon eine Ringnut mit radial sich nach außen verjüngendem Querschnitt aus. Zweckraäßi- ger sind jedoch wenigstens drei Ringnuten mit einem solchen Querschnitt vorgesehen.
Für das Anpressen der Ringwulste ist es günstig, wenn zwischen den Ringnuten VorsprUnge angeordnet sind. Dies kann auch kombiniert werden mit einer Versetzung der Ringnuten radial nach innen, so daß neben den Öffnungen der Ringnuten beidseits Ringplateaus gebildet werden. Die Außenseite der vorzugsweise ring- stegförmigen Vorsprünge sollten zu den Ringnuten hin radial nach innen abfallen, um das Fließen des Materials des Rohrendes zu den Ringnuten hin zu begünstigen.
Nach der Erfindung ist des weiteren vorgeschlagen, daß in den Ringnuten ein ringförmiges Luftvolumen unter Überdruck eingeschlossen ist. Dies kann durch über den Umfang möglichst gleichmäßiges radials Verpressen bewirkt werden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Ringnuten möglichst weitgehend ausgefüllt sind, maximal jedoch nahezu vollständig, da eine überverpres- sung schädlich ist.
Was die Rohrkupplung selbst angeht, wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ringnuten einen sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt aufweisen. Dabei können die Ringnuten und auch die Abschnitte zwischen diesen die schon oben erwähnten Merkmale aufweisen.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:
Figur 1 einen Axialschnitt durch eine Verbindung zwischen einer Rohrkupplung und einem Rohrende zu Beginn des Preßvorgangs -
Figur 2 die Verbindung gemäß Figur 1 im Axialschnitt in der Mitte des Preßvorgangs- Figur 3 die Verbindung gemäß den Figuren 1 und 2 im
Axialβchnitt nach Beendigung des Preßvorgangs -
Figuren 4 und 5 Axialschnitte durch weitere Traghülsen von
Rohrverbindungen und
Figuren 6 und 7 Axialschnitte durch abgewandelte Traghülsen von Rohrkupplungen.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine Verbindung zwischen dem rechten Teil einer Rohrkupplung 1 und einem Rohrende 2. Dabei ist jeweils nur die obere Hälfte dargestellt. Die untere Hälfte ist weggelassen, weil die Rohrkupplung 1 - wie nahezu alle Rohrkupplungen auf diesem Gebiet - wie auch das Rohrende 2 rotationssymmetrisch sind.
Die Rohrkupplung 1 weist eine innenseitige Traghülse 3 auf, die kreisrunden Querschnitt hat. Außenseitig ist die Traghülse 3 konzentrisch von einer kreisrunden Preßhülse 4 umgeben, die außen- und innenseitig glatt und gegenüber der Traghülse 3 vergleichsweise dünnwandig ausgebildet ist. Zwischen Traghülse 3 und Preßhülse 4 ist das Rohrende 2 angeordnet. Es besteht aus Kunststoff, beispielsweise aus PE bzw. PEX-Material. Traghülse 3 und Preßhülse 4 bestehen aus rostfreiem Stahl oder aus einem anderen, gegenüber Wasser korrosionsbeständigem Metall.
An der Außenseite 5 der Traghülse 3 sind Ringnuten 6, 7 eingeformt, die sich über den gesamten Umfang der Traghülse 3 unter gleichbleibendem Querschnitt erstrecken. Die Ringnuten 6, 7 sind gegenüber der Außenseite 5 der Traghülse 3 nach innen versetzt, so daß die Öffnungen der Ringnuten 6, 7 beidseitig von gegenüber der Außenseite 5 nach innen versetzten Ringplateaus 8, 9 bzw. 10, 11 flankiert sind. Dies hat zur Folge, daß zwischen den Ringnuten 6, 7 bzw. deren benachbarten Ringplateaus 9, 10 ein Ringsteg 12 gebildet wird.
Die Ringnuten 6, 7 haben im wesentlichen einen trapezförmigen Querschnitt mit ebenen Nutböden 13, 14 und jeweils einem Paar gerader, jedoch den Querschnitt zu den Öffnungen der Ringnuten 6, 7 verjüngenden Seitenwandungen 15, 16 bzw. 17, 18. Zwischen den Nutböden 13, 14 und den sich jeweils anschließenden Seitenwandungen 15, 16 bzw. 17, 18 sind Rundungen 19, 20 bzw. 21, 22 vorgesehen.
Die Verpressung kann mittels eines Preßgerätes erfolgen, wie es beispielsweise aus der EP-AB-0 582 543 oder der EP-A-0 451 806 bekannt ist. Dabei ist es wesentlich, daß die radiale Verpressung nach innen über den Umfang verteilt möglichst gleichmäßig erfolgt.
Das Preßgerät wird hierzu auf die Außenseite der Preßhülse 4 aufgesetzt, und die Preßbacken des Preßwerkzeugs werden in Schließrichtung unter radialer Einschnürung der Preßhülse 4 bewegt. Dabei tritt eine plastische Verformung des Rohrendes 2 ein, bei dem Materialvolumina 24, 25 entsprechend den in Figur 1 dargestellten Pfeilen verformt und in Axialrichtung bewegt werden. Dabei bewirkt der Ringsteg 12 eine Aufteilung und Verdrängung des Materialvolumens 24 in Richtung auf die beiden Ringnuten 6, 7. Mit zunehmender Verpreßung wird Material des Rohrendes 2 zunächst bis auf die Ringplateaus 8, 9, 10, 11 und dann in die Ringnuten 6, 7 selbst verdrängt. Dabei kommt es im Bereich der rechten Seite der Ringnut 7 auch zu einer Materialverdrängung in axialer Richtung, d.h. einer gewissen Verlängerung des Rohrs. Infolge der Verpressung bilden sich beim Eindringen des Materials des Rohrendes 2 in die Ringnuten 6, 7 Ringwulste 26, 27, die nach und nach die Ringnuten 6, 7 nahezu vollständig ausfüllen, wie Figur 3 erkennen läßt. Dabei nehmen die Ringwulste 26, 27 eine im Querschnitt pfropfenartige Gestalt ein, passen sich also an die Formgebung der Ringnuten 6, 7 an. Beim Bindringen der Ringwulste 6, 7, also schon vor Erreichung des in Figur 2 gezeigten Zustandeε, werden die Öffnungen der Ringnuten 6, 7 luftdicht verschlossen. Dies führt beim weiteren Eindringen der Ringwulste 26, 27 zu einer Komprimierung der Luft in den freien Volumina der Ringnuten 6, 7 je nach Füllgrad bis zu sehr hohen Drücken. Dabei ist es für die Dichtwirkung günstig, wenn die die Öffnungen der Ringnuten 6, 7 begrenzenden Kanten möglichst scharf ausgebildet sind. Der Luftdruck hat zur Folge, daß die Ringwulste 26, 27 unter hohem Druck und damit abdichtend an den Seitenwandungen 15, 16 bzw. 17, 18 anliegen.
Diese Abdichtwirkung bleibt auch bei einer Schrumpfung des Materials des Rohrendes 2 beispielsweise infolge einer Abkühlung nach zuvoriger Temperaturerhöhung erhalten. Die Schrumpfung führt zu einer Kraftkomponente radial nach außen, symbolisiert durch die entsprechenden Pfeile, was wiederum gegen die Seitenwandungen 15, 16 bzw. 17, 18 gerichtete Kraftkomponenten bewirkt, ebenfalls symbolisiert durch die darauf gerichteten Pfeile. Hierdurch entstehen als Reaktion radial nach innen auf die Ringplateaus 8, 9 bzw. 10, 11 gerichtete Gegenkräfte, was ebenfalls die Dichtwirkung begünstigt. Dabei bleibt die Unterstützung durch den Luftdruck in den Ringnuten 6, 7 weitgehend erhalten.
Die Schrägstellung der Seitenwandungen 15, 16 bzw. 17, 18 gegenüber einer Senkrechten auf die Längsachse der Rohrkupplung 1 kann den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden. Als günstig haben sich Winkel zwischen 5 und 45° erwiesen.
In den Figuren 4 und 5 sind die Bereiche der Traghülse 3 zwischen den beiden Ringnuten 6, 7 dargestellt. Gegenüber der Ausbildung gemäß den Figuren 1 bis 3 hat der Ringsteg 12 hier nicht rechteckigen Querschnitt. Seine Außenseite 28 ist in Figur 4 satteldachförmig ausgebildet, während die Außenseite 29 in Figur 5 gerundet ist, und zwar jeweils zu den Ringnuten 6, 7 abfallend. Diese Ausbildung begünstigt die Aufteilung des dartiberliegenden Materialvolumens des Rohrendes 2 und damit die Ausbildung der Ringwulste 26, 27.
In Figur 6 ist eine andere Traghülse 30 dargestellt, die sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 dadurch unterscheidet, daß im Querschnitt kreisförmige Ringnuten 31, 32, 33 eingeformt sind. Zwischen den Ringnuten 31, 32, 33 sind Ringstege 35, 36 mit einem Profil angeordnet, wie es in Figur
4 zu sehen ist. Die kreisförmigen Ringnuten 31, 32, 33 bilden wie die trapezförmigen Ringnuten 6, 7 gemäß den Figuren 1 bis
5 Hinterschneidungen, an denen sich das aus dem Rohrmaterial geformten Ringwulste abdichtend anlegen können.
Entsprechendes gilt für die Traghülse 37 gemäß Figur 7. Sie hat ellipsenförmige Ringnuten 38, 39, 40, welche noch ausgeprägter als die kreisförmigen Ringnuten 31, 32, 33 Hinterschneidungen ausbilden, die für die abdichtende Anlage von aus Rohrmaterial eingepreßten Ringwulsten geeignet sind. Der Querschnitt der Ringnuten 38, 39, 40 wie auch der Ringnuten 31, 32, 33 bei der Traghülse 30 gemäß Figur 6 verjüngt sich zu deren Öffnungen hin, also radial nach außen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Verbinden eines Rohrendes (2), das zumindest an der Rohrinnenseite aus einem plastisch verformbaren Kunststoff besteht mit einer Rohrkupplung (1), die eine Traghülse (3, 30, 37) und eine diese umgebende Preßhülse (4) aufweist und bei der in der Traghülse (3, 30, 37) Ringnuten (5, 6, 31, 32, 33, 38, 39, 40) eingeformt sind, wobei zunächst Traghülse (3, 30, 37), Preßhülse (4) und Rohrende (2) derart miteinander kombiniert werden, daß das Rohrende (2) zwischen Traghülse (3, 30, 37) und Preßhülse (4) zu liegen kommt, wobei dann die Preßhülse (4) radial nach innen verpreßt und hierdurch Material des Rohrendes (2) unter Bildung von Ringwulsten (26, 27) in die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) eingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Traghülse (3, 30, 37) verwendet wird, in die zuvor Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) eingeformt worden sind, deren Querschnitte sich radial nach außen verjüngen, und daß das Rohrende (2) derart radial nach innen verpreßt wird, daß dessen in die Ringnuten (6, 7) eingepreßten Ringwulste (26, 27) an den Seitenwandungen (15, 16, 17, 18) der jeweiligen Ringnut (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40} im Verjüngungsbereich abdichtend anliegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrende (2) derart gleich- mäßig über den Umfang radial verpreSt wird, daß in den Ringnuten (6, 7, 31, 32, 3?, 38, 39, 40) schon beim Ausbilden der Ringwulste (26, 27) jeweils ein ringförmiges Luftvolumen abgedichtet eingeschlossen und beim weiteren Einpressen der Ringwulste (26, 27) komprimiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpressung maximal soweit erfolgt, daß die Ringwulste (26, 27) die Ringnuten (6, 7,
31, 31, 32, 33, 38, 39, 40) nahezu vollständig ausfüllen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Traghülse (3, 30, 37) mit Vorsprüngen (12, 35, 36) zwischen den Ringnuten (6, 7, 31,
32, 33, 38, 39, 40) verwendet wird, um das Material des Rohrendes (2) zwischen den Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33,
38, 39, 40) aufzuteilen und in Richtung auf die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) zu pressen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Traghülse (3, 30, 37) mit Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) verwendet wird, die radial nach innen unter Ausbildung von Vorsprüngen (12, 35, 36) zwischen den Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38,
39, 40) versetzt sind, um das Material des Rohrendes (2) zwischen den Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) aufzuteilen und in Richtung auf diese zu pressen.
6. Verbindung zwischen einer Rohrkupplung (1) und einem Rohrende (2), das zumindest an der Rohrinnenseite aus plastisch verformbarem Kunststoff besteht, wobei die Rohrkupplung (1) eine Traghülse (3, 30, 37) und eine diese umgebende Preßhülse (4) aufweist, zwischen denen das Rohrende (2) angeordnet ist, und wobei zumindest die Traghülse (3, 30, 37) Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) aufweist, in die Material des Rohrendes (2) durch radiales Verpressen der Preßhülse (4) nach innen unter Bildung von jeweils einem Ringwulst (26, 27) eingepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) einen sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt aufweisen und das Rohrende soweit verpreßt ist, daß dessen Ringwulste (26, 27) an den Seitenwandungen (15, 16, 17, 18) der Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) im Verjüngsbereich abdichtend anliegen.
7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) symmetrischen Querschnitt haben.
8. Verbindung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) trapezförmigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
9. Verbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) in den Übergängen vom Nutboden (13, 14) zu den Seitenwandungen (15, 16, 17, 18) gerundet sind.
10. Verbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) im Öffnungsbereich von scharfen Kanten begrenzt werden.
11. Verbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Traghülse (3, 30, 37) wenigstens drei Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) mit einem sich radial nach außen verjüngenden Qurschnitt aufweist.
12. Verbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) Vorsprünge (12, 35, 36) angeordnet sind.
13. Verbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) radial nach innen unter Ausbildung von Vorsprüngen (12, 35, 36) zwischen den Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) versetzt sind.
14. Verbindung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten (28, 29) der Vorsprünge (35, 36) zu den Ringnuten (31, 32, 33, 38, 39, 40) hin radial nach innen abfallen.
15. Verbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringnuten (6, 7, 31,
32, 33, 38, 39, 40) ein ringförmiges Luftvolumen unter Überdruck eingeschlossen ist.
16. Verbindung nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32,
33, 38, 39, 40) maximal nahezu vollständig von den Ringwulsten (26, 27) ausgefüllt sind.
17. Rohrkupplung (1) für die Verbindung mit einem Rohrende
(2), das zumindest an der Rohrinnenseite aus plastisch verformbarem Kunststoff besteht, wobei die Rohrkupplung (1) eine Traghülse (3, 30, 37) und eine diese umgebende Preßhülse (4) und die Traghülse Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) einen sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt aufweisen.
18. Rohrkupplung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) symmetrischen Querschnitt haben.
19. Rohkupplung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) trapezförmigen, elliptischen oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
20. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) in den Übergängen von Nutboden (13, 40) zu den Seitenwandungen (15, 16, 17, 18) gerundet sind.
21. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) im Öffnungsbereich von scharfen Kanten begrenzt sind.
22. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Traghülse (3, 30, 37) wenigstens drei Ringnuten (6,7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) mit einem sich radial nach außen verjüngenden Querschnitt aufweist.
23. Rohkupplung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ringnuten (6, 7,
31, 32, 33, 38, 39, 40) VorsprUnge (12, 35, 36) angeordnet sind.
24. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6, 7, 31, 32, 33, 38, 39, 40) radial nach innen unter Ausbildung von Vorsprüngen (12, 35, 36) zwischen den Ringnuten (6, 7, 31,
32, 33, 38, 39, 40) versetzt sind.
25. Rohrkupplung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten (28, 29) der Vorsprünge (35, 36) zu den Ringnuten (31, 32, 33, 38, 39, 40) hin radial nach innen abfallen.
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