WO2009076687A1 - Muffe zum verbinden von zumindest zwei rohren - Google Patents

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WO2009076687A1
WO2009076687A1 PCT/AT2008/000438 AT2008000438W WO2009076687A1 WO 2009076687 A1 WO2009076687 A1 WO 2009076687A1 AT 2008000438 W AT2008000438 W AT 2008000438W WO 2009076687 A1 WO2009076687 A1 WO 2009076687A1
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sleeve
female
male
sleeve part
reinforcing body
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PCT/AT2008/000438
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English (en)
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Armin Amann
Wilhelm Sonderegger
Original Assignee
A & S Umwelttechnologie Ag
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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
    • F16L37/00—Couplings of the quick-acting type
    • F16L37/08—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members
    • F16L37/084—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking
    • F16L37/098—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking by means of flexible hooks
    • F16L37/0985—Couplings of the quick-acting type in which the connection between abutting or axially overlapping ends is maintained by locking members combined with automatic locking by means of flexible hooks the flexible hook extending radially inwardly from an outer part and engaging a bead, recess or the like on an inner part
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/08—Tubular elements crimped or corrugated in longitudinal section
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy

Definitions

  • the present invention relates to a sleeve for connecting at least two tubes of a geothermal heat exchanger arrangement with at least one female socket part and at least one male socket part insertable thereinto, wherein at least one fluid seal for, in particular liquid-tight, sealing of the sleeve parts is provided between these sleeve parts.
  • Geothermal heat exchanger arrangements are systems which are brought into contact with the soil, at least in some areas, for interaction or for thermal exchange, preferably at least partly submerged in the ground.
  • Such geothermal heat exchanger assemblies may include geothermal heat exchangers, geothermal probes, geothermal collectors, and the like, as well as other tubular elements that are incorporated into the ground or that provide interconnections to buildings or facilities.
  • heat exchanger arrangements can be used in an analogous manner but also for cooling buildings or facilities or facilities.
  • plastic pipes are used in such arrangements because they do not corrode or rot on the one hand and on the other hand they are relatively inexpensive to produce and easy to process. Since these pipes can not be manufactured and installed in arbitrary lengths for transport reasons alone, one needs generic sleeves with which one can connect at least two of such pipes to the geothermal heat exchanger arrangement. These sleeves are conveniently made of plastic, since they should be as resistant to corrosion, rotting and cheap to produce.
  • the object of the invention is to further develop a sleeve of the type mentioned above, that this problem is eliminated or at least greatly reduced.
  • At least one, preferably annular or sleeve-shaped reinforcing body is provided, which supports at least one of the two sleeve parts, preferably at least the female sleeve part against radial deformation, preferably radial expansion of this sleeve part and made of a different material or a other material composition is formed as this sleeve part.
  • the invention thus provides for preventing the sleeve by means of the reinforcing body from deforming, in particular expanding, over time under the action of pressure. This is especially about the avoidance of plastic deformation. However, since elastic deformations of the sleeve can also lead to leaks, it is also necessary to restrict these at least so far that leaks are avoided.
  • the reinforcing body is desirably made of a material that does not corrode or rot.
  • the material or the material composition of the reinforcing body has a high fatigue strength and the slight elongation lies within the elastic range.
  • the reinforcing body forms a kind of reinforcement, by which the sleeve retains its shape and thus its functionality at least to a sufficient degree, even under permanent load.
  • pipe is to be understood as meaning, in particular, a hollow body through which liquids or gases can be passed.
  • the beginning Reef of the tube is therefore to be construed broadly and in particular means no limitation in shape and size of these hollow body.
  • geothermal heat exchanger arrangements in particular geothermal heat exchangers, geothermal probes and geothermal collectors, are thus composed to a large extent or substantially of tubes.
  • the invention also relates to a male sleeve part for a sleeve according to the invention and / or a female sleeve part for a sleeve according to the invention and / or a reinforcing body for a sleeve according to the invention.
  • the invention also relates to a geothermal heat exchanger arrangement with at least one sleeve according to the invention and in particular a geothermal heat exchanger arrangement, which in the assembled state has at least two pipes connected to one another by means of the sleeve.
  • the tubes at least in the region in which they are in direct contact with the sleeve parts in the assembled state, have the same material, preferably the same plastic, as the sleeve parts.
  • the fluid seal and preferably also an optional additional seal abuts (rest against) or is supported by and / or surrounded by the sleeve at least in the assembled state of the sleeve on the reinforcing body (are).
  • Fig. 7 to 10 different examples of modified embodiments of this first embodiment with various reinforcing bodies and Fig. 11 shows an embodiment of the invention in the form of a T-piece for connecting three tubes.
  • Fig. 1 shows the first embodiment of a geothermal heat exchanger assembly in the region of the two tubes 1 connecting sleeve.
  • Fig. 2 is a longitudinal section through this arrangement is shown.
  • the female sleeve part 2 and the male sleeve part 3 mounted therein are mounted or fastened to one another so as to be immovable.
  • a latchable connector In the illustrated variants form the female socket part 2 and the male sleeve part 3 in the assembled state, a latchable connector.
  • a locking sleeve 6 is provided in the embodiments shown in the figures, which in the assembled state of the sleeve encloses the connecting region between the female sleeve part 2 and the male sleeve part 3.
  • the locking sleeve 6 is held in the assembled state of the sleeve in the form of at least one latching and / or releasable connection on the female sleeve part 2 and / or on the male sleeve part 3.
  • the locking sleeve 6 is fixedly arranged on the female socket part 2. It engages there behind a preferably annular collar-shaped projection 11.
  • the locking sleeve 6 on expansion slots 9, whereby elastically deformable locking tongues 13 are formed.
  • the male socket part 3 is automatically locked when inserted into the female socket part 2, as soon as the arranged on him, preferably designed as a collar, projections 11 are pushed so far in the direction of the female socket part 2 that the spring tongues 13 arranged on the male socket part 3 projections 11, as shown in Fig. 2, engage behind. In this state, the two sleeve parts 2 and 3 are locked together.
  • the locking sleeve 6 prevents a pulling apart of the two sleeve parts in the direction of the longitudinal axis 14 of the sleeve.
  • brackets or the like in place of the locking sleeve 6 in order to fasten the two sleeve parts 2 and 3 together in the direction of the longitudinal axis 14.
  • the use of a substantially closed locking sleeve 6, which more or less completely surrounds the region in which the two sleeve parts 2, 3 are inserted, has the advantage that such a locking sleeve 6 at least partially prevents the ingress of dirt the connection area between male and female female part 2 and 3 is prevented.
  • the assembled state means the state in which the two sleeve parts 2 and 3 are pushed completely into one another in such a way that the fluid Seal 4, the two sleeve parts 2 and 3 seals against each other and the sleeve parts 2 and 3 are attached to each other.
  • the locking sleeve 6 is used in the first embodiment. 1-6 essentially to keep the two sleeve parts 2 and 3 in the axial direction 14 together.
  • the reinforcing body 5 is provided in the embodiments shown. This serves to support at least one of the two sleeve parts 2, 3, preferably the female sleeve part 2, against a radial extension orthogonal to the axial direction 14.
  • the reinforcing body 5 only supports the outer, ie female, sleeve part 2, whereby at the same time the male sleeve part 3 is supported against excessive radial expansion.
  • the reinforcing body 5 may also be made for the reinforcing body 5 to support the male sleeve part 3 and the female sleeve part 2 or directly the male sleeve part 3 and preferably indirectly for the female sleeve part 2 against radial expansion ,
  • the reinforcing body 5 is made of a different material or a different material composition than at least one of the sleeve parts 2, 3.
  • the reinforcing body 5 is formed of a different material or a different material composition than the male sleeve part 3 and as the female sleeve part 2. In principle, it would be possible to achieve the required stability of the reinforcing body by means of corresponding wall thicknesses.
  • the material or the material composition of the reinforcing body 5 reaches its elastic limit only at substantially higher tensile stresses than the material or the material composition of the male sleeve part 3 and / or the female sleeve part 2. It is particularly preferred if the elastic limit of the material or the material composition of the reinforcing body 5 is reached at the earliest at at least a factor 4 or even better by at least a factor 10 or at least a factor 40 higher tensile stresses than the elastic limit of the material or the material composition of the male sleeve part 3 and / or the female sleeve part 2.
  • the elastic limit refers to that value of the mechanical tensile stress beyond which plastic deformation takes place.
  • plastics such as polyethylene, in particular PEHD, polypropylene, polybutylene or PVC for producing the male socket part 3 and / or the female socket part 2, the tensile stresses at which these materials reach their elastic limit, at room temperature and normal atmospheric pressure in the order of 10 N / mm 2 .
  • a material or a material composition is then favorably used for the production of the reinforcing body 5, which at room temperature and normal atmospheric pressure at tensile stresses of at least 40 N / mm 2 , preferably of at least 100 N / mm 2 , is still purely elastically deformed, without leaving plastic deformation in relief.
  • a material or a material composition is used for the reinforcing body, which at room temperature and normal atmospheric pressure at tensile stresses of at least 300 N / mm 2 , preferably of at least 400 N / mm 2 , is deformed purely elastically.
  • the reinforcing body 5 surrounds or supports at least the female sleeve part 2, preferably both sleeve parts 2, 3, in an annular or sleeve-like manner.
  • the reinforcing body 5 is formed in the form of a double-walled sleeve, which is pushed onto the male coupling part 3 facing the end 12 of the female socket part 2 and pressed tightly.
  • the reinforcing body 5 is formed in this embodiment so that the male sleeve part 3 is inserted into the sleeve-shaped reinforcing body 5.
  • the reinforcing body 5 is in this variant also carrier of the fluid seal 4.
  • the fluid seal 4 advantageously has a sealing lip which, in the assembled state of the sleeve, is closed over its entire surface and closed in a ring at the outer end of the sleeve. Unlesskontur the male sleeve part 3 rests and so permanently ensures a sufficient seal. Other forms of seals such as O-rings are conceivable and possible here.
  • the configuration of the fluid seal 4 in detail is determined by which fluids are to be transported in the geothermal probe or the pipeline system and which pressure stage is to be covered. These are usually liquids such. As water or brine, so that a corresponding material such. B. rubber should be used for the fluid seal 4.
  • FIGS. 5 and 6 show the reinforcing body 5 of the first embodiment.
  • FIG. 6 shows a side view
  • FIG. 5 shows the section along the section line AA from FIG. 6.
  • FIGS. 3 and 4 show the female socket part 2 and the male socket part 3 in the disassembled state.
  • these two sleeve parts are not connected to the tubes 1 in the selected illustration.
  • the sleeve parts 2 and 3 each have an annular groove 8 into which the tubes 1 can be inserted or, for example, welded. It is possible to use various types of pipes 1.
  • the first exemplary embodiment is, as can be seen in FIGS. 1 and 2, in the so-called corrugated tubes 1. Instead of this, however, it is of course also possible to use smooth tubes, dimpled tubes, etc.
  • the tubes 1 as well as the sleeves are each hollow inside in the sense that in them liquids or gases can be transported.
  • the tubes 1 can be attached to the two sleeve parts 2 and 3 in a sealing and pressure-resistant manner by welding, gluing, screwing, riveting or other measures known from the prior art.
  • the tubes 1 and the sleeve parts 2 and 3 are welded together, preferably friction-welded.
  • the tubes 1 and the respective sleeve part to be fastened thereto are manufactured from the same material. Conveniently, therefore, the plastics already mentioned above for the sleeves are used for the tubes 1, even if this does not necessarily have to be so.
  • the sleeves and the tubes 1 should have internal diameters of at least 25 mm, preferably in the range between 25 mm and 250 mm.
  • the wall thicknesses of the tubes 1 for example, between 1 and 10 mm.
  • the minimum tensile strength of the sleeve should be at a pipe diameter of, for example, 63 mm. velvet in the axial direction at least 4000 N amount.
  • a particularly favorable embodiment of the geothermal heat exchanger arrangement provides that both the female sleeve part 2 and the male sleeve part 3 and the locking sleeve 6 and the tubes 1 to at least 50 percent by volume, preferably completely, from the same mate- rial, preferably from the same plastic, are made. It is of course also possible to manufacture only the two sleeve parts 2 and 3 and possibly the tubes 1 of the same material, just as it is possible to manufacture only one of the two sleeve parts 2 or 3 together with the locking sleeve 6 of the same material and make the other sleeve part and possibly the tubes of other materials.
  • the reinforcing body 5 can be an initially separately manufactured component, which can preferably be attached, pressed on, glued on, screwed on or wound up with the female sleeve part 2 and / or the male sleeve part 3.
  • the reinforcing body 5 can be made of different materials.
  • the first embodiment acc. Fig. 1 to 6 sees z. Example, that the reinforcing body made of metal, preferably steel or stainless steel, is made. In the case of the internal pressures occurring in geothermal heat exchanger arrangements in the sleeve, such materials react purely elastically. There is no plastic deformation, since the elastic limit of these materials is not reached. Conveniently, a safety factor is included.
  • the sleeve can be permanently secured by the reinforcing body 5 against unwanted widening.
  • it is favorable, in particular when using the sleeve for geothermal heat exchanger arrangements, when the material of the reinforcing body 5 is correspondingly permanently resistant to corrosion.
  • the use of stainless steel to produce the reinforcing body 5 is recommended.
  • the sleeve When used for geothermal probes, the sleeve is surrounded in the operating state outside of soil, backfill or concrete or the like.
  • the tubes 1 of the geothermal heat exchanger arrangement are usually buried, concreted in, introduced into predrilled holes and backfilled and / or driven into the ground by means of known ramming or vibration devices. This can be z. B., with a guided inside in the tubes 1 and in the sleeves Rammstange, which bottom of a Rammlust. Probe foot is completed.
  • the lowest part of the pipeline is surrounded by a jacket of the probe foot. Otherwise, the rest of the pipeline, including the sleeves, will stand both during ramming and during later operation. was in direct contact with the soil, backfill material or concrete.
  • This additional seal 7 thus essentially has the function of a dirt deflector and prevents the penetration of externally introduced liquids, Schu Strukturllma- materials or other dirt particles to the fluid seal 4.
  • this additional seal 7 between the male sleeve part 3 and the reinforcing body 5 is arranged in any case as a separate component. But this does not necessarily have to be the case.
  • the additional seal 7 in the assembled state between the male sleeve part 3 and the female Muffentei! 2 acts.
  • FIGS. 7 to 11 are sectional views, in each of which only the upper half of the sleeve in the region of the locking sleeve ⁇ is shown.
  • a preferably multi-ply wrapping of the female sleeve part 2, preferably continuous fibers, is provided as reinforcing body 5.
  • the reinforcing body 5 extends substantially over the area in which the male sleeve part 3 can be inserted. This wrapping can be made as a separate component which is plugged, pressed or glued onto the female socket part 2.
  • the reinforcing body 5 formed from fiber-reinforced plastic tapes is particularly preferably still in the range of tensile stresses of at least 300 or 400 N / mm 2 purely elastically deformable.
  • Fig. 8 shows a further variant.
  • the outside of the female sleeve part 2 a metallic or non-metallic sleeve applied form-, kraft or cohesive, the material and the execution of the sleeve is such that the required dimensional stability and dimensional accuracy of the diameter is given for the desired long-term behavior.
  • the reinforcing body 5 forming sleeve is particularly preferably in the range of tensile stresses of at least 300 or 400 N / mm 2 purely elastically deformable.
  • a region of a sleeve part, here of the female sleeve part 2 is produced in the two-component method.
  • suitable admixtures such as reinforcing fibers are added to the material of the sleeve part, which increase the tensile strength and adjust the elasticity properties as desired.
  • FIG. 9 shows by way of example that the reinforcing body 5 can also be integrally formed on the female sleeve part 2.
  • the resulting reinforcing body 5 is changed by the said admixtures in its material properties relative to the remaining material of the respective sleeve part so that its elastic limit is significantly higher than the elastic limit of the remaining material or plastic of the sleeve part and thus the required safety for the desired long-term behavior is given.
  • a male socket part 3 as already described for the female socket part 2, can be provided in the two-component method with an integrally molded reinforcing body 5.
  • Fig. 10 shows a further embodiment.
  • a metallic or non-metallic insert is introduced into the female socket part 2 as a reinforcing body 5.
  • This insert can then serve in addition to its support function as a sealing surface and / or for receiving seals.
  • Via a suitable choice of material for the insert Part is provided for the desired dimensional stability.
  • the elastic limit of the insert is in turn, preferably clearly, above the elastic limit of the remaining sleeve.
  • the reinforcing body 5 can also be integrated into the arresting sleeve 6 or the arresting sleeve 6 forms the reinforcing body 5 directly by an appropriate choice of material.
  • the locking sleeve 6 holds in this case, the two sleeve parts 2 and 3 not only together in the axial direction, but also prevents the unwanted expansion of the female sleeve part 2 in the radial direction.
  • sleeves described so far serve to connect only two tubes 1 with each other
  • the embodiment according to. Fig. 11 by way of example, that sleeves according to the invention can also be designed so that they connect more than two pipes together.
  • 11 shows a T-piece, to which three tubes 1 can be connected.
  • the tee has two male sleeve parts 3 and a female sleeve part 2.
  • this is just one example, the number and design of the sleeve parts can be selected as needed.
  • the illustrated embodiment acc. Fig. 11 are the sleeve parts, in any case of their operation, as explained in the first embodiment, formed.
  • All of the sleeves shown in the embodiments can also be carried out so that the seals are supported by the female sleeve part 2 and the associated sealing surfaces are located on the male sleeve parts 3 or on the reinforcing bodies 5.
  • the reverse arrangement is also possible, just to give a few examples.
  • the seals 4 and 7 can also be held on different components of the sleeves.
  • sleeves according to the invention can serve to connect pipes 1 of various parts of geothermal heat exchanger arrangements, such as geothermal probes, earth absorbers, earth collectors, or all types of geothermal heat exchangers and / or other heat exchangers.
  • the sleeves according to the invention can also be provided to connect geothermal probes, earth absorbers, ground collectors, or all types of geothermal heat exchangers and / or other heat exchangers to one another in terms of installation, or to make domestic connections and connections to collectors and distributors.
  • the above descriptions are based on the fact that the reinforcing body 5 has a radial extent Sleeve prevents. At this point, however, it should be noted that the reinforcing body 5 can serve in the same way to prevent a radial compression of the sleeve by forces from the outside or any other radial deformation of the sleeve.

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Abstract

Muffe zum Verbinden von zumindest zwei Rohren (1) einer Erdwärmetauscheranordnung mit zumindest einem weiblichen Muffenteil (2) und zumindest einem in diesen einführbaren männlichen Muffenteil (3), wobei zwischen diesen Muffenteilen (2, 3) zumindest eine Fluiddichtung (4) zur, insbesondere flüssigkeitsdichten, Abdichtung der Muffenteile (2, 3) vorgesehen ist, wobei zumindest ein, vorzugsweise ringförmiger oder hülsenförmiger, Verstärkungskörper (5) vorgesehen ist, welcher zumindest einen der beiden Muffenteile (2, 3), vorzugsweise zumindest den weiblichen Muffenteil (2), gegen eine radiale Verformung, vorzugsweise radiale Ausdehnung, dieses Muffenteiles (2, 3) abstützt und aus einem anderen Material oder einer anderen Materialzusammensetzung als dieser Muffenteil (2, 3) ausgebildet ist.

Description

Muffe zum Verbinden von zumindest zwei Rohren
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Muffe zum Verbinden von zumindest zwei Rohren einer Erdwärmetauscheranordnung mit zumindest einem weiblichen Muffenteil und zu- mindest einem in diesen einführbaren männlichen Muffenteil, wobei zwischen diesen Muffenteilen zumindest eine Fluiddichtung zur, insbesondere flüssigkeitsdichten, Abdichtung der Muffenteile vorgesehen ist.
Erdwärmetauscheranordnungen sind Anlagen die zur Interaktion bzw. zum thermischen Austausch zumindest bereichsweise mit dem Erdreich in Kontakt gebracht, vorzugsweise zumindest zum Teil im Erdreich versenkt, werden. Solche Erdwärmetauscheranordnungen können Erdwärmetauscher, Erdwärmesonden, Erdwärmekollektoren und dergleichen sowie sonstige rohrförmige Elemente, die in das Erdreich eingebracht werden oder die Verbindungsleitungen zu Gebäuden oder Anlagen oder Einrichtungen darstellen, umfassen. Durch Wärmeaustausch mit dem Erdreich oder dem Grundwasser wird Wärme auf die in den Rohren der Erdwärmetauscheranordnung geführten Fluide übertragen um die so gewonnene Wärme zur Heizung von Gebäuden oder Anlagen oder Einrichtungen zu verwenden. Erdwärmetauscheranordnungen können in analoger Weise aber auch zum Kühlen von Gebäuden oder Anlagen oder Einrichtungen eingesetzt werden. In der Regel kom- men bei solchen Anordnungen Kunststoffrohre zum Einsatz, da diese zum einen nicht korrodieren oder verrotten und zum anderen vergleichsweise günstig herstellbar und gut zu verarbeiten sind. Da diese Rohre schon allein aus Transportgründen nicht in beliebigen Längen hergestellt und verbaut werden können, benötigt man gattungsgemäße Muffen, mit denen man jeweils zumindest zwei von solchen Rohren der Erdwärmetauscheranord- nung verbinden kann. Auch diese Muffen sind günstigerweise aus Kunststoff gefertigt, da auch sie möglichst korrosionsresistent, unverrottbar und günstig herstellbar sein sollen.
Eine weitere Anforderung an eine solche Muffe ist, dass der Durchmesser nicht wesentlich größer ist, als jener der zu verbindenden Rohre. Damit sind der Material- bzw. Wandstärke der Muffenteile Grenzen gesetzt. Durch Befüllen der einmal zusammengesetzten Erdwärmetauscheranordnung entsteht durch die in den Rohren geführten Fluide, insbesondere Flüssigkeiten wie z.B. Wasser o- der Sole, ein erheblicher Rohrinnendruck, der permanent auf die Rohre und die Muffe(n) wirkt. Die Erfahrung zeigt, dass wegen der Plastizität des verwendeten Materials, insbe- sondere Kunststoffmaterials, diese dauerhafte Druckbelastung mit der Zeit zu einer unerwünschten Aufweitung der Muffe führen kann. Daraus können dann entweder Undichtigkeiten entstehen oder es kann nach gewissen Zeiträumen zum vollständigen Bruch der Muffe kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Muffe der oben genannten Art dahingehend weiter zu bilden, dass dieses Problem beseitigt oder zumindest stark reduziert ist.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem zumindest ein, vorzugsweise ringförmiger oder hülsenförmiger, Verstärkungskörper vorgesehen ist, welcher zumindest einen der beiden Muffenteile, vorzugsweise zumindest den weiblichen Muffenteil, gegen eine radiale Verformung, vorzugsweise radiale Ausdehnung, dieses Muffenteiles abstützt und aus einem anderen Material oder einer anderen Materialzusammensetzung als dieser Muffenteil ausgebildet ist.
Die Erfindung sieht somit vor, die Muffe mittels des Verstärkungskörpers daran zu hindern, sich mit der Zeit unter Druckeinwirkung zu verformen, insbesondere auszudehnen. Dabei geht es insbesondere um die Vermeidung von plastischen Verformungen. Da es aber auch durch elastische Verformungen der Muffe zu Undichtigkeiten kommen kann, gilt es auch diese zumindest so weit einzuschränken, dass Leckagen vermieden sind. Durch den Ver- Stärkungskörper behält die Muffe zumindest im ausreichenden Maße ihre ursprüngliche Form, womit die oben genannten Probleme beseitigt sind. Der Verstärkungskörper ist hierfür günstigerweise au» einem Material gefertigt, das nicht korrodiert und auch nicht verrottet. Um seine Funktion wahrzunehmen ist es günstig, wenn das Material bzw. die Materialzusammensetzung des Verstärkungskörpers eine hohe Dauerfestigkeit aufweist und die geringfügige Dehnung innerhalb des elastischen Bereichs liegt. Hierdurch bildet der Verstärkungskörper eine Art Armierung, durch die die Muffe auch bei dauerhafter Belastung zumindest in ausreichendem Maße ihre Form und damit ihre Funktionsfähigkeit behält.
Unter dem Begriff eines Rohres ist im Sinne der Erfindung insbesondere ein Hohlkörper zu verstehen, durch den Flüssigkeiten oder Gase hindurchgeleitet werden können. Der Beg- riff des Rohres ist somit weit aufzufassen und bedeutet insbesondere keine Einschränkung in Form und Größe dieser Hohlkörper. Praktisch gesehen sind Erdwärmetauscheranordnungen, insbesondere auch Erdwärmetauscher, Erdwärmesonden und Erdwärmekollektoren, somit zu einem Großteil bzw. im Wesentlichen aus Rohren zusammengesetzt.
Neben der Muffe an sich betrifft die Erfindung auch einen männlichen Muffenteil für eine erfindungsgemäße Muffe und/oder einen weiblichen Muffenteil für eine erfindungsgemäße Muffe und/oder einen Verstärkungskörper für eine erfindungsgemäße Muffe. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Erdwärmetauscheranordnung mit zumindest einer erfindungsgemäßen Muffe und insbesondere eine Erdwärmetauscheranordnung, welche im zusammengebauten Zustand zumindest zwei mittels der Muffe miteinander verbundene Rohre aufweist. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Rohre zumindest in dem Bereich, in dem sie im zusammengebauten Zustand mit den Muffenteilen in direktem Kontakt stehen, dasselbe Material, vorzugsweise den selben Kunststoff, wie die Muffenteile aufweisen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Fluiddichtung und vorzugsweise auch eine gegebenenfalls vorhandene Zusatzdichtung zumindest im zusammengebauten Zustand der Muffe am Verstärkungskörper anliegt (anliegen) oder von diesem getragen und/oder von diesem umgeben ist (sind).
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
Fig. 1 bis 6 Darstellungen zu einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 bis 10 verschiedene Beispiele von abgewandelten Ausführungsmöglichkeiten dieses ersten Ausführungsbeispiels mit verschiedenartigen Verstärkungskörpern und Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines T-Stücks zum Verbinden von drei Rohren.
Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel einer Erdwärmetauscheranordnung im Bereich der die beiden Rohre 1 verbindenden Muffe. In Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch diese Anordnung dargestellt. Im zusammengebauten Zustand, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass der weibliche Muffen- teil 2 und der darin gelagerte männliche Muffenteil 3 aneinander unverschiebbar gelagert bzw. befestigt sind. In den dargestellten Varianten bilden der weibliche Muffenteil 2 und der männliche Muffenteil 3 im zusammengebauten Zustand eine verrastbare Steckverbindung. Dies muss aber nicht zwingend so sein, es sind auch andere formschlüssige Verbindungen, wie zum Beispiel Steckverbindungen, Schraubverbindungen, Verbindungen mit Bajonettverschlüssen und dergleichen, in erfindungsgemäßen Ausprägungsformen mög- lieh. Günstig ist bei all diesen Ausführungsformen, wenn die Verbindung, sei es nun von Hand oder unter Zuhilfenahme von Werkzeug, auch wieder gelöst werden kann, ohne die Muffe dabei zu zerstören oder zu beschädigen. Um ein Verrasten der beiden Muffenteile 2 und 3 miteinander zu ermöglichen, ist in den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen eine Arretierhülse 6 vorgesehen, welche im zusammengebauten Zustand der Muf- fe den Verbindungsbereich zwischen dem weiblichen Muffenteil 2 und dem männlichen Muffenteil 3 umschließt. Günstigerweise ist dabei vorgesehen, dass die Arretierhülse 6 im zusammengebauten Zustand der Muffe in Form zumindest einer einrastenden und/oder lösbaren Verbindung auf dem weiblichen Muffenteil 2 und/oder auf dem männlichen Muffenteil 3 gehalten ist. In den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Arre- tierhülse 6 fix am weiblichen Muffenteil 2 angeordnet. Sie hintergreift dort einen vorzugsweise ringbundförmig ausgebildeten Vorsprung 11. Wie besonders gut in den Fig. 1 und 3 zu sehen, weist die Arretierhülse 6 Dehnungsschlitze 9 auf, wodurch elastisch deformierbare Rastzungen 13 ausgebildet werden. Der männliche Muffenteil 3 wird beim Einschieben in den weiblichen Muffenteil 2 automatisch verrastet, sobald die an ihm angeordneten, vorzugsweise als Ringbund ausgeführten, Vorsprünge 11 so weit in Richtung des weiblichen Muffenteils 2 geschoben sind, dass die Federzungen 13 die am männlichen Muffenteil 3 angeordneten Vorsprünge 11, wie in Fig. 2 dargestellt, hintergreifen. In diesem Zustand sind die beiden Muffenteile 2 und 3 miteinander verrastet. Die Arretierhülse 6 verhindert ein Auseinanderziehen der beiden Muffenteile in Richtung der Längsachse 14 der Muffe.
Grundsätzlich wäre es dabei auch möglich, an Stelle der Arretierhülse 6 auch Klammern oder dergleichen zu verwenden, um die beiden Muffenteile 2 und 3 in Richtung der Längsachse 14 aneinander zu befestigen. Die Verwendung einer im Wesentlichen ge- schlossenen Arretierhülse 6, welche den Bereich, in dem die beiden Muffenteile 2, 3 ineinander gesteckt sind, mehr oder weniger vollständig umgreift, hat aber den Vorteil, dass eine solche Arretierhülse 6 zumindest teilweise das Eindringen von Schmutz in den Verbindungsbereich zwischen männlichem und weiblichem Muffenteil 2 und 3 unterbindet.
Unter dem zusammengebauten Zustand wird jedenfalls der Zustand verstanden, bei dem die beiden Muffenteile 2 und 3 so vollständig ineinander geschoben sind, dass die Fluid- dichtung 4 die beiden Muffenteile 2 und 3 gegeneinander abdichtet und die Muffenteile 2 und 3 aneinander befestigt sind.
Wie bereits dargelegt, dient die Arretierhülse 6 im ersten Ausführungsbeispiel gem. der Fig. 1-6 im Wesentlichen dazu, die beiden Muffenteile 2 und 3 in axialer Richtung 14 zusammen zu halten. Um hingegen eine die Dichtwirkung gefährdende Aufweitung der Muffenteile 2 und 3 in radialer Richtung, also senkrecht zur Längsrichtung 14 zu verhindern, ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen der Verstärkungskörper 5 vorgesehen. Dieser dient dazu, zumindest einen der beiden Muffenteile 2, 3, vorzugsweise den weiblichen Muffenteil 2, gegen eine radiale Ausdehnung orthogonal zur axialen Richtung 14 abzustützen. Es kann also beispielsweise bereits ausreichen, wenn der Verstärkungskörper 5 lediglich den äußeren, also weiblichen Muffenteil 2 abstützt, womit gleichzeitig der männliche Muffenteil 3 gegen übermäßige radiale Ausdehnung abgestützt ist. Je nach konkreter Ausformung der Muffenteile 2 und 3 kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Verstär- kungskörper 5 den männlichen Muffenteil 3 und den weiblichen Muffenteil 2 oder direkt den männlichen Muffenteil 3 und vorzugsweise damit indirekt damit den weiblichen Muffenteil 2 gegen eine radiale Ausdehnung abstützt. Hierzu ist der Verstärkungskörper 5 aus einem anderen Material oder einer anderen Materialzusammensetzung, als zumindest eines der Muffenteile 2, 3 ausgebildet. Entsprechend ist es dabei dann aber ebenfalls günstig, wenn der Verstärkungskörper 5 aus einem anderen Material oder einer anderen Materialzusammensetzung als der männliche Muffenteil 3 und als der weibliche Muffenteil 2 ausgebildet ist. Grundsätzlich wäre es möglich, die benötigte Stabilität des Verstärkungskörpers durch entsprechende Wanddicken zu erreichen.
Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass das Material oder die Materialzusammensetzung des Verstärkungskörpers 5 seine Elastizitätsgrenze erst bei wesentlich höheren Zugspannungen als das Material oder die Materialzusammensetzung des männlichen Muffenteils 3 und/oder des weiblichen Muffenteils 2 erreicht. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn die Elastizitätsgrenze des Materials oder der Materialzusammensetzung des Verstärkungskör- pers 5 frühestens bei um zumindest einen Faktor 4 oder noch besser um zumindest einen Faktor 10 oder um zumindest einen Faktor 40 höheren Zugspannungen erreicht wird, als die Elastizitätsgrenze des Materials oder der Materialzusammensetzung des männlichen Muffenteils 3 und/oder des weiblichen Muffenteils 2. Die Elastizitätsgrenze bezeichnet dabei denjenigen Wert der mechanischen Zugspannung, ab dessen Überschreitung plasti- sehe Deformation stattfindet. Im Spannungs- Dehnungsdiagramm ist dies der Punkt, in dem die Spannungs-Dehnungskurve vom linearen Verlauf des elastischen Bereichs ab- weicht. Die Materialeigenschaften, wie die zulässige Zug- und Druckfestigkeit bei Dauerbeanspruchung sind für die in Frage kommenden Materialien bzw. Materialzusammensetzungen zur Herstellung des Verstärkungskörpers, wie zum Beispiel Metalle, faserverstärkte Kunststoffe und dergleichen allgemein bekannt. Zum Erreichen einer zuverlässigen Dauer- festigkeit sind bei der Dimensionierung des Materialquerschnitts des Verstärkungskörpers 5 ausreichende Sicherheiten zu berücksichtigen. Letztlich ist günstigerweise vorgesehen, dass der Verstärkungskörper 5 bei den beim Betrieb an der Muffe durch Gewicht und Druck auftretenden Zugspannungen immer nur rein elastisch deformiert wird.
Verwendet man Kunststoffe wie z. B. Polyethylen, insbesondere PEHD, Polypropylen, Po- lybutylen oder PVC zur Herstellung des männlichen Muffenteils 3 und/oder des weiblichen Muffenteils 2, so liegen die Zugspannungen, bei denen diese Materialien ihre Elastizitätsgrenze erreichen, bei Raumtemperatur und normalem Atmosphärendruck in der Größenordnung von 10 N/mm2. Im Sinne des oben genannten Faktors 4 bzw. 10 wird dann für die Herstellung des Verstärkungskörpers 5 günstigerweise ein Material bzw. eine Materialzusammensetzung verwendet, das (die) bei Raumtemperatur und normalem Atmosphärendruck bei Zugspannungen von zumindest 40 N/mm2, vorzugsweise von zumindest 100 N/mm2, noch rein elastisch deformiert wird, ohne dass plastische Verformungen bei Entlastung zurückbleiben. Bei den bevorzugten Faktoren 30 bzw. 40 wird für den Verstärkungs- körper ein Material bzw. eine Materialzusammensetzung verwendet, das (die) bei Raumtemperatur und normalem Atmosphärendruck bei Zugspannungen von zumindest 300 N/mm2, vorzugsweise von zumindest 400 N/mm2, noch rein elastisch deformiert wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Verstärkungskörper 5 zumindest den weiblichen Muf- fenteil 2, vorzugsweise beide Muffenteile 2, 3, ringförmig oder hülsenförmig umgibt bzw. abstützt. Im ersten Ausführungsbeispiel gem. der Fig. 1 bis 6 ist der Verstärkungskörper 5 in Form einer doppelwandigen Hülse ausgebildet, die auf das zum männlichen Muffenteil 3 weisende Ende 12 des weiblichen Muffenteils 2 aufgeschoben und dicht verpresst ist. Die Verstärkungskörper 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel so ausgeformt, dass der männliche Muffenteil 3 in den hülsenförmigen Verstärkungskörper 5 eingeschoben wird. Der Verstärkungskörper 5 ist bei dieser Variante zusätzlich auch Träger der Fluiddichtung 4. Diese dient der vollständigen Abdichtung der Muffe, so dass im zusammengebauten Zustand der Muffe keine Fluide von außen in die Muffe eindringen können und anders herum auch keine Fluide von innen die Muffe nach außen verlassen können. Die Fluiddich- tung 4 weist, wie in den Figuren gezeigt, hierzu günstigerweise eine Dichtlippe auf, die im zusammengebauten Zustand der Muffe vollflächig und ringförmig geschlossen an der Au- ßenkontur des männlichen Muffenteils 3 anliegt und so dauerhaft für eine ausreichende Dichtung sorgt. Auch andere Formen von Dichtungen wie beispielsweise O-Ringe sind hier denkbar und möglich. Die Ausgestaltung der Fluiddichtung 4 im Detail wird daran festgemacht, welche Fluide in der Erdwärmesonde bzw. dem Rohrleitungssystem trans- portiert werden sollen und welche Druckstufe abgedeckt werden soll. Üblicherweise sind dies Flüssigkeiten wie z. B. Wasser oder Sole, so dass ein entsprechendes Material wie z. B. Gummi für die Fluiddichtung 4 verwendet werden sollte.
Die Fig. 5 und 6 zeigen den Verstärkungskörper 5 des ersten Ausführungsbeispieis. In Fig. 6 ist dabei eine Seitenansicht dargestellt, Fig. 5 zeigt den Schnitt entlang der Schnittlinie AA aus Fig. 6.
Die Fig. 3 und 4 zeigen den weiblichen Muffenteil 2 und den männlichen Muffenteil 3 im auseinander gebauten Zustand. Im Gegensatz zu den Fig. 1 und 2 sind diese beiden Muf- fenteile in der gewählten Darstellung nicht mit den Rohren 1 verbunden. Zur Aufnahme der Rohre 1 weisen die Muffenteile 2 und 3 jeweils eine ringförmige Nut 8 auf, in die die Rohre 1 eingeschoben oder beispielsweise eingeschweißt werden können. Dabei ist es möglich, verschiedenste Arten von Rohren 1 zu verwenden. \m ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich, wie in Fig. 1 und 2 zu sehen, dabei um sogenannte Wellrohre 1. An Stelle dessen können aber natürlich auch glatte Rohre, Noppenrohre usw. eingesetzt werden. Die Rohre 1 wie auch die Muffen sind jeweils innen in dem Sinne hohl auszubilden, dass in ihnen Flüssigkeiten oder Gase transportiert werden können. Die Rohre 1 können an den beiden Muffenteilen 2 und 3 durch Schweißen, Kleben, Verschrauben, Vernieten oder andere beim Stand der Technik bekannte Maßnahmen dichtend und druckfest befestigt wer- den. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, wenn die Rohre 1 und die Muffenteile 2 und 3 miteinander verschweißt, vorzugsweise reibverschweißt, werden. Hierzu ist es günstig, wenn die Rohre 1 und das jeweils daran zu befestigende Muffenteil aus demselben Material gefertigt sind. Günstigerweise werden daher für die Rohre 1 auch die oben bereits für die Muffen genannten Kunststoffe verwendet, auch wenn dies nicht zwingend so sein muss.
Für Erdwärmetauscheranordnungen sollten die Muffen und die Rohre 1 Innendurchmesser von mindestens 25 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 25 mm und 250 mm, aufweisen. Um einerseits einen möglichst guten Wärmeaustausch mit dem Boden oder dem Grundwasser zu ermöglichen und andererseits aber auch die benötigte Stabilität zu erreichen, können die Wandstärken der Rohre 1 z.B. zwischen 1 und 10 mm liegen. Die Mindestzugfestigkeit der Muffe sollte bei einem Rohrdurchmesser von beispielsweise 63 mm insge- samt in axialer Richtung zumindest 4000 N betragen. Eine besonders günstige Ausführungsform der Erdwärmetauscheranordnung sieht vor, dass sowohl der weibliche Muffenteil 2 als auch der männliche Muffenteil 3 als auch die Arretierhülse 6 als auch die Rohre 1 zu zumindest jeweils 50 Volumenprozent, vorzugsweise vollständig, aus dem selben Mate- rial, vorzugsweise aus dem selben Kunststoff, gefertigt sind. Es ist natürlich auch möglich, nur die beiden Muffenteile 2 und 3 und ggf. die Rohre 1 aus demselben Material zu fertigen, genauso wie es möglich ist, nur einen der beiden Muffenteile 2 oder 3 zusammen mit der Arretierhülse 6 aus demselben Material zu fertigen und den anderen Muffenteil und ggf. die Rohre aus anderen Materialien herzustellen.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, kann es sich beim Verstärkungskörper 5 um ein zunächst separat gefertigten Bauteil handeln, welcher vorzugsweise durch aufstecken, aufpressen, aufkleben, aufschrauben oder aufwickeln mit dem weiblichen Muffenteil 2 und/oder dem männlichen Muffenteil 3 verbindbar ist. Der Verstärkungskörper 5 kann da- bei aus unterschiedlichsten Materialien hergestellt sein. Das erste Ausführungsbeispiel gem. der Fig. 1 bis 6 sieht z. B. vor, dass der Verstärkungskörper aus Metall, vorzugsweise Stahl oder Edelstahl, gefertigt ist. Bei den, bei Erdwärmetauscheranordnungen in der Muffe auftretenden Innendrücken reagieren solche Materialien rein elastisch. Es kommt zu keiner plastischen Verformung, da die Elastizitätsgrenze dieser Materialien nicht erreicht wird. Günstigerweise ist dabei ein Sicherheitsfaktor eingerechnet. Dadurch kann die Muffe durch den Verstärkungskörper 5 gegen ein unerwünschtes Aufweiten dauerhaft gesichert werden. Um die Langzeitstabilität zu gewährleisten, ist es, insbesondere bei der Verwendung der Muffe für Erdwärmetauscheranordnungen, günstig, wenn das Material des Verstärkungskörpers 5 entsprechend dauerhaft korrosionsbeständig ist. In diesem Zusam- menhang ist die Verwendung von Edelstahl zur Herstellung des Verstärkungskörpers 5 zu empfehlen.
Bei der Verwendung für Erdwärmesonden ist die Muffe im Betriebszustand außen von Erdreich, Hinterfüllmaterial oder Beton oder dergleichen umgeben. Die Rohre 1 der Erdwär- metauscheranordnung werden üblicherweise vergraben, einbetoniert, in vorgebohrte Löcher eingebracht und hinterfüllt und/oder mittels an sich bekannter Ramm- oder Vibriereinrichtungen in den Untergrund eingerammt. Dies kann z. B., mit einer innen in den Rohren 1 und in den Muffen geführten Rammstange erfolgen, welche unten von einem Rammbzw. Sondenfuß abgeschlossen ist. Dabei ist meist nur der unterste Bereich der Rohrlei- tung von einem Mantel des Sondenfußes umgeben. Die restliche Rohrleitung, also auch die Muffen stehen ansonsten sowohl beim Einrammen als auch im späteren Betriebszu- stand in direktem Kontakt mit dem Erdreich, Hinterfüllmaterial oder Beton. Hierdurch ist es beim Stand der Technik immer wieder zu Problemen mit in die Muffe eindringenden Verschmutzungen gekommen. Insbesondere beim Einrammen kann Erdreich, Stützflüssigkeit oder Hinterfüllmaterial oft direkt in die Muffe gedrückt werden. Dies kann zu Proble- men der Abdichtung mittels der Fluiddichtung 4 führen. Um dies zu verhindern kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu der zur, insbesondere flüssigkeitsdichten, Abdichtung vorgesehenen Fluiddichtung 4 eine Zusatzdichtung 7 vorgesehen ist, welche zumindest im zusammengebauten Zustand der Muffe weiter von dem in den weiblichen Muffenteil 2 hineinreichenden Ende 10 des männlichen Muffenteils 3 entfernt angeordnet ist, als die Fluiddichtung 4.
Diese Zusatzdichtung 7 hat also im Wesentlichen die Funktion eines Schmutzabweisers und verhindert das Vordringen von von außen eingetragenen Flüssigkeiten, Hinterfüllma- terialien oder anderen Schmutzpartikeln bis zur Fluiddichtung 4. Diese Zusatzdichtung 7 kann, wie in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen als Dichtring, vorzugsweise als Gummiring, ausgeführt sein. Dabei ist es günstig, wenn diese Zusatzdichtung 7 in einer ringförmigen Nut am männlichen Muffenteil 3, wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt, oder am weiblichen Muffenteil 2 oder auch am Verstärkungskörper 5 oder an der Arretierhülse 6 gelagert ist. Im ersten Ausführungsbeispiel gem. der Fig. 1 bis 4 ist diese Zusatz- dichtung 7 zwischen dem männlichen Muffenteil 3 und dem Verstärkungskörper 5 jedenfalls als separater Bauteil angeordnet. Dies muss aber nicht zwingend so sein. Wie die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, ist es z.B. durchaus auch möglich, dass die Zusatzdichtung 7 im zusammengebauten Zustand zwischen dem männlichen Muffenteil 3 und dem weiblichen Muffentei! 2 wirkt.
Alternative Ausgestaltungsformen sind in den Fig. 7 bis 11 gezeigt. Die Fig. 7 bis 10 sind dabei Schnittdarstellungen, in denen jeweils nur die obere Hälfte der Muffe im Bereich der Arretierhülse ό gezeigt ist. In dem Ausführungsbeispie! gem. Fig. 7 ist als Verstärkungskör- per 5 eine vorzugsweise mehrlagige Umwicklung des weiblichen Muffenteils 2 aus, vor- zugsweise durchgehenden, Fasern vorgesehen. Der Verstärkungskörper 5 erstreckt sich dabei im Wesentlichen über den Bereich, in den der männliche Muffenteil 3 eingeschoben werden kann. Diese Umwicklung kann als separater Bauteil, der auf den weiblichen Muffenteil 2 aufgesteckt, aufgepresst oder aufgeklebt wird, gefertigt werden. Es ist aber auch möglich, die den Verstärkungskörper bildenden Kunststoffbänder bzw. Fasern direkt auf den weiblichen Muffenteil 2 aufzuwickeln oder aufzulaminieren, so dass daraus, gegebenenfalls durch Wärmebehandlung, eine einstückige Verbindung zwischen weiblichem Muf- fenteil 2 und Verstärkungskörper 5 entsteht. Für die faserverstärkten Kunststoffbänder können beispielsweise glasfaser- oder kohlenfaserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz kommen. Durch die Materialwahl und die Anzahl der Lagen bzw. Umwicklungen wird die geforderte Formstabilität und Maßhaltigkeit für das gewünschte Langzeitverhalten er- reicht. Der aus faserverstärkten Kunststoffbändern gebildete Verstärkungskörper 5 ist besonders bevorzugt noch im Bereich von Zugspannungen von mindestens 300 oder 400 N/mm2 rein elastisch deformierbar.
Fig. 8 zeigt eine weitere Variante. Hier wird außen auf den weiblichen Muffenteil 2 eine metallische oder nichtmetallische Hülse form-, kraft- oder stoffschlüssig aufgebracht, wobei das Material und die Ausführung der Hülse so beschaffen ist, dass die geforderte Formstabilität und Maßhaltigkeit des Durchmessers für das gewünschte Langzeitverhalten gegeben ist. Auch diese, den Verstärkungskörper 5 bildende Hülse ist besonders bevorzugt noch im Bereich von Zugspannungen von mindestens 300 oder 400 N/mm2 rein elas- tisch deformierbar.
In dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 9 wird ein Bereich eines Muffenteils, hier des weiblichen Muffenteils 2, im Zwei-Komponenten-Verfahren hergestellt. Hierzu werden dem Material des Muffenteils geeignete Beimischungen wie zum Beispiel Verstärkungsfasern zu- gegeben, die die Zugfestigkeit erhöhen und die Elastizitätseigenschaften wie gewünscht einstellen, Fig. 9 zeigt beispielhaft, dass der Verstärkungskörper 5 auch an den weiblichen Muffenteil 2 einstückig angeformt sein kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der sich daraus ergebende Verstärkungskörper 5 durch die genannten Beimischungen in seinen Materialeigenschaften gegenüber dem restlichen Material des jeweiligen Muffenteiles so verändert, dass seine Elastizitätsgrenze deutlich höher als die Elastizitätsgrenze des restlichen Materials bzw. Kunststoffes des Muffenteils liegt und damit die geforderte Sicherheit für das gewünschte Langzeitverhalten gegeben ist. Wie bereits angedeutet kann auch ein männlicher Muffenteil 3, wie bereits für den weiblichen Muffenteil 2 beschrieben, im Zwei- Komponenten-Verfahren mit einem einstückig angeformten Verstärkungskörper 5 verse- hen werden.
Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsvariante. Hier ist in den weiblichen Muffenteil 2 als Verstärkungskörper 5 ein metallisches oder nichtmetallisches Einlegeteil eingebracht. Dieses Einlegeteil kann dann zusätzlich zu seiner Stützfunktion als Dichtfläche und/oder zur Aufnahme von Dichtungen dienen. Über eine entsprechende Materialwahl für das Einlege- teil wird für die gewünschte Formstabilität gesorgt. Die Elastizitätsgrenze des Einlegeteils liegt wiederum, vorzugsweise deutlich, über der Elastizitätsgrenze der restlichen Muffe.
Auch wenn dies hier nicht explizit dargestellt ist, so sei noch darauf hingewiesen, dass der Verstärkungskörper 5 auch in die Arretierhülse 6 integriert sein kann oder die Arretierhülse 6 direkt durch eine entsprechende Materialwahl den Verstärkungskörper 5 bildet. Die Arretierhülse 6 hält in diesem Fall die beiden Muffenteile 2 und 3 nicht nur in axialer Richtung zusammen, sondern verhindert auch die unerwünschte Aufweitung des weiblichen Muffenteils 2 in radialer Richtung.
Während die bisher beschriebenen Muffen dazu dienen, immer nur zwei Rohre 1 miteinander zu verbinden, zeigt das Ausführungsbeispiel gem. Fig. 11 beispielhaft, dass erfindungsgemäße Muffen auch so ausgebildet sein können, dass sie mehr als zwei Rohrleitungen miteinander verbinden. Fig. 11 zeigt ein T-Stück, an das drei Rohre 1 angeschlos- sen werden können. Das T-Stück weist zwei männliche Muffenteile 3 und ein weibliches Muffenteil 2 auf. Auch dies ist jedoch nur ein Beispiel, die Anzahl und die Ausgestaltung der Muffenteile kann je nach Bedarf gewählt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gem. Fig. 11 sind die Muffenteile, jedenfalls von ihrer Funktionsweise her, so wie beim ersten Ausführungsbeispiel erläutert, ausgebildet.
Alle in den Ausführungsbeispielen gezeigten Muffen können auch so ausgeführt werden, dass die Dichtungen vom weiblichen Muffenteil 2 getragen sind und sich die zugeordneten Dichtflächen an den männlichen Muffenteilen 3 oder an den Verstärkungskörpern 5 befinden. Auch die umgekehrte Anordnungsweise ist möglich, nur um einige Beispiele zu nennen. Die Dichtungen 4 und 7 können natürlich auch an unterschiedlichen Bauteilen der Muffen gehalten sein.
Grundsätzlich sei noch darauf hingewiesen, dass erfindungsgemäße Muffen dazu dienen können, Rohre 1 von verschiedensten Teilen von Erdwärmetauscheranordnungen, wie zum Beispiel von Erdwärmesonden, Erdabsorbern, Erdkollektoren, bzw. allen Arten von Erdwärmetauschern und/oder sonstigen Wärmetauschern miteinander zu verbinden. Auch können die erfindungsgemäßen Muffen dazu vorgesehen werden, Erdwärmesonden, Erdabsorber, Erdkollektoren, bzw. alle Arten von Erdwärmetauschern und/oder sonstigen Wärmetauschern untereinander installationsmäßig zu verbinden, bzw. Hausanschlüsse und Verbindungen zu Sammlern und Verteilern herzustellen. Die obigen Schilderungen zielen im Wesentlichen darauf ab, dass der Verstärkungskörper 5 eine radiale Ausdehnung der Muffe verhindert. An dieser Stelle wird jedoch darauf hingewiesen, dass der Verstärkungskörper 5 in gleicher weise dazu dienen kann, ein radiales Zusammendrücken der Muffe durch Kräfte von außen oder eine sonstige radiale Verformung der Muffe zu verhindern.
L e g e n d e zu den Hinweisziffern
1 Rohr
2 weiblicher Muffenteil
3 männlicher Muffenteil
4 Fluiddichtung
5 Verstärkungskörper
6 Arretierhülse
7 Zusatzdichtung
8 Nut
9 Dehnungsschlitz
10 Ende des männlichen Muffenteils
11 Vorsprung
12 Ende des weiblichen Muffenteils
13 Federzunge
14 Längsachse

Claims

Patentansprüche
1. Muffe zum Verbinden von zumindest zwei Rohren (1) einer Erdwärmetauscheranordnung mit zumindest einem weiblichen Muffenteil (2) und zumindest einem in diesen einführbaren männlichen Muffenteil (3), wobei zwischen diesen Muffenteilen (2, 3) zumindest eine Fluiddichtung (4) zur, insbesondere flüssigkeitsdichten, Abdichtung der Muffenteile (2, 3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein, vorzugsweise ringförmiger oder hülsenförmiger, Verstärkungskörper (5) vorgesehen ist, welcher zumindest einen der beiden Muffenteile (2, 3), vorzugsweise zumindest den weiblichen Muffenteil (2), gegen eine radiale Verformung, vorzugsweise radiale Ausdehnung, dieses Muffenteiles (2, 3) abstützt und aus einem anderen Material oder einer anderen Materialzusammensetzung als dieser Muffenteil (2, 3) ausgebildet ist.
2. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungskörper (5) den weiblichen Muffenteil (2) und den männlichen Muffenteil (3) gegen eine radiale Verformung, vorzugsweise radiale Ausdehnung, dieser beiden Muffenteile (2, 3) abstützt.
3. Muffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungskörper (5) aus einem anderen Material oder einer anderen Materialzusammensetzung als der weibliche Muffenteil (2) und der männliche Muffenteil (3) ausgebildet ist.
4. Muffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material oder die Materialzusammensetzung des Verstärkungskörpers (5) bei einer Zugspannung von zumindest 40 N/mm2, vorzugsweise von zumindest 100 N/mm2, rein elastisch deformierbar ist. '
5. Muffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungskörper zumindest den weiblichen Muffenteil (2), vorzugsweise beide Muffenteile (2, 3), ringförmig oder hülsenförmig umgibt.
6. Muffe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der weibliche Muffenteil (2) und der männliche Muffenteil (3) im zusammengebauten Zustand eine, vorzugsweise verrastbare und/oder lösbare, Steckverbindung bilden.
7. Muffe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Arretierhülse (6) aufweist, welche im zusammengebauten Zustand der Muffe den Verbindungsbereich zwischen dem weiblichen Muffenteil (2) und dem männlichen Muffenteil (3) umschließt.
8. Muffe nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierhülse (6) im zusammengebauten Zustand der Muffe mittels einer formschlüssigen, vorzugsweise einrastenden und/oder lösbaren, Verbindung auf dem weiblichen Muffenteil (2) und/oder auf dem männlichen Muffenteil (3) gehalten ist.
9. Muffe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der weibliche Muffenteil (2) und/oder der männliche Muffenteil (3) aus Kunststoff, vorzugsweise aus PoSyethylen, besteht (bestehen) oder Kunststoff, vorzugsweise Polyethylen, aufweist (aufweisen).
10. Muffe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierhülse (6) aus Metall oder aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyamid, oder aus faserverstärktem Kunststoff besteht oder zumindest eines dieser Materialien aufweist.
11. Muffe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der weibliche Muffenteil (2) und/oder der männliche Muffenteil (3) und/oder die gegebenenfalls vorhandene Arretierhülse (6), jeweils zu zumindest 50 Vol%, aus demselben Material bestehen.
12. Muffe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstär- kungskörper (5) Metall, vorzugsweise Stahl oder Edelstahl, oder einen keramischen
Werkstoff oder faserverstärkten Kunststoff oder einen Mehrkomponentenkunststoff aufweist oder daraus besteht.
13. Muffe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstär- kungskörper (5) ein zunächst separater Bauteil ist, der, vorzugsweise durch Aufstecken oder Aufpressen oder Aufkleben oder Aufschrauben, mit dem weiblichen Muffenteil (2) und/oder dem männlichen Muffenteil (3) verbindbar ist.
14. Muffe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstär- kungskörper (5) an den weiblichen Muffenteil (2) oder den männlichen Muffenteil (3) einstückig angeformt ist.
15. Muffe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der zur, insbesondere flüssigkeitsdichten, Abdichtung vorgesehenen Fluiddichtung (4) eine Zusatzdichtung (7) vorgesehen ist, welche zumindest im zusammengebauten Zustand der Muffe weiter von dem in den weiblichen Muffenteil (2) hineinreichenden Ende (10) des männlichen Muffenteiles (3) entfernt angeordnet ist als die Fluiddichtung (4).
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