DE10340476B3

DE10340476B3 - Zugfeste Rohrverbindung

Info

Publication number: DE10340476B3
Application number: DE2003140476
Authority: DE
Inventors: Karl-Albert Reinert
Original assignee: Reinert Ritz GmbH
Current assignee: Reinert Ritz GmbH
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2023-09-04

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine zugfeste Rohrverbindung, insbesondere Übergangs-Rohrverbindung zum Verbinden einer Metall- oder Kunststoffrohrleitung mit einer Muffe aus Kunststoff und einem darin in einer Ringkammer beim Spritzgießen der Muffe mit eingegossenen Haltering, der mit einem Halteabschnitt des anzuschließenden Rohrstücks kuppelbar ist. Um eine solche Rohrverbindung durch einfaches Zusammenstecken von Rohr und Muffe zu gewährleisten, ohne damit einhergehende schädigende plastische Verformungen der Muffe herbeizuführen, sieht die Erfindung vor, dass der Haltering zwischen zwei endseitigen, umlaufend geschlossenen Ringabschnitten mit in Umfangsrichtung einander abwechselnden, sich zwischen den Ringabschnitten in Axialrichtung erstreckenden Stegen und vom Material der Muffe durchdrungenen Schlitzen versehen ist und dass sowohl die Stege an ihren Innenseiten als auch das zwischen ihnen befindliche Material der Muffe mit einer ringförmig umlaufenden, zahnartigen Profilierung versehen sind zum Zusammenwirken mit einer auf dem Mantel des Rohres angebrachten formkomplementären Profilierung. Aufgrund dieser Ausgestaltung verteilen sich die radialen Aufweitkräfte sehr gleichmäßig und dadurch mit relativ geringer Flächenpressung über den Umfang der Muffe, deren Material somit weitestgehend geschont wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auf eine zugfeste Rohrverbindung, insbesondere Übergangs-Rohrverbindung zum Verbinden einer Metall- oder Kunststoffrohrleitung mit einer Muffe aus Kunststoff und einem darin in einer Ringkammer beim Spritzgießen der Muffe mit eingegossenen Haltering, der mit einem Halteabschnitt des anzuschließenden Rohrstücks kuppelbar ist.

Bei einer bekannten Rohrverbindung dieser Art nach der DE-AS 10 08 967, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, besteht der Haltering aus einem in die Muffe undrehbar eingespritzten Gewindering und der Halteabschnitt des anzuschließenden Rohrstücks aus einem damit zu kuppelnden, am Rohrstück angebrachten Außengewindeabschnitt. Diese Anordnung hat unter anderem den Nachteil, dass sich dieses Rohrverbindungsstück praktisch nur zur Kupplung mit einem Metallrohr eignet, denn ein auf dem Mantel eines Kunststoffrohres angebrachter Gewindeabschnitt dürfte für die meisten Fälle nicht hinreichend haltbar sein. Vor allem aber ist das Aufschrauben der mit dem drehfest gehaltenen Innengewindering versehenen Übergangsmuffe auf das anzuschließende Rohrstück umständlich und macht hohe Betätigungs kräfte erforderlich. Meist kann eine derartige Verbindung nur auf einer Drehbank od. dgl. vorgenommen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung so zu gestalten, dass ein Rohrstück aus Metall oder Kunststoff und eine Muffe aus Kunststoff auf einfache Weise axial zusammengesteckt werden können und allein dadurch eine zugfeste Rohrverbindung entsteht. Zudem soll das Ineinanderfügen von Rohr und Muffe möglichst materialschonend erfolgen können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist dem entsprechend dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering zwischen zwei endseitigen, umlaufend geschlossenen Ringabschnitten mit in Umfangsrichtung einander abwechselnden, sich zwischen den Ringabschnitten in Axialrichtung erstreckenden Stegen und vom Material der Muffe durchdrungenen Schlitzen versehen ist und dass sowohl die Stege an ihren Innenseiten als auch das zwischen ihnen befindliche Material der Muffe mit einer ringförmig umlaufenden, zahnartigen Profilierung versehen sind zum Zusammenwirken mit einer auf dem Mantel des Rohres angebrachten formkomplementären Profilierung.

Bevorzugt ist dabei die Anordnung so getroffen, dass die Profilierungen jeweils sägezahnartig ausgebildet sind.

Der wesentliche Kern der Erfindung besteht demnach darin, durch besonders geschickte Ausgestaltung und Anordnung des Halterings dafür zu sorgen, dass beim Einstecken des Rohrstücks in die Muffe und also in den in ihr verankerten Haltering dieser und die Muffenwandung vorübergehend in Umfangsrichtung sehr gleichmäßig aufgeweitet werden können. Dadurch verteilen sich die Kräfte wesentlich gleichmäßiger über den Umfang als es beispielsweise bei Verwendung eines an einer Umfangsstelle axial durchgehend geschlitzten Halterings möglich wäre. Infolge der günstigen Kräfteverteilung lässt sich während des Steckkupp lungsvorgangs die Muffe vorübergehend aufweiten, bis die Profilierungen in der Endphase des Einsteckvorgangs ihre korrekte Zuordnung eingenommen haben, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Kunststoffmaterial der Muffe gestresst wird oder gar ins Fließen gerät.

Gemäß weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der zur Muffenmündung weisende Ringabschnitt des Halterings eine seinen Außendurchmesser erweiternde Verstärkung aufweist, die vorzugsweise eine zur Muffenmündung gerichtete konische Ringfläche aufweist, die einen spitzen Winkel bildet, dessen freier Schenkel zur Muffenmündung hin geneigt ist. Damit wird auch unter ungünstigen Betriebsverhältnissen, d.h. bei erheblichen am Rohr angreifenden Auszugskräften gewährleistet, dass der Kunststoff nicht über den muffenmündungsseitigen Ringabschnitt fließen bzw. der Haltering mit dem Rohr nicht gewaltsam aus der Muffe heraus gezogen werden kann.

Der Haltering besteht vorzugsweise aus einem zähen Material wie beispielsweise POM, Polyamid od. dgl. und die Muffe üblicherweise aus einem relativ weichen Material wie beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) od. dgl.

Im übrigen versteht sich die Erfindung anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Rohrverbindung, halb im Längsschnitt und halb in Ansicht,
2 eine 1 entsprechende Darstellung während des Zusammenfügens von Rohr und Muffe,
3 eine Stirnansicht des von der Erfindung verwendeten Halterings, und
4 einen Längsschnitt durch den Haltering entsprechend der Schnittangabe A-A in 3.
Eine insgesamt mit 10 bezeichnete Rohrverbindung umfasst eine Muffe 11 mit einer daran befindlichen oder anzuschließenden Rohrleitung 12 sowie einem mit der Muffe zu verbindenden Rohr 13. Zur Rohrverbindung 10 gehören ferner ein Haltering 14 sowie in der Muffe 11 platzierte Dichtringe 15 und 16.
Die Muffe 10 sowie die daran angrenzende Rohrleitung 12 bestehen aus einem relativ weichen Kunststoff, z.B. Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) od. dgl. Die anzuschließende Rohrleitung 13 kann – wie dargestellt – aus Metall, insbesondere Stahl bestehen, jedoch auch aus Kunststoff, etwa aus Polyvinylchlorid (PVC). Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die in den 1 und 2 gezeigte Rohrverbindung als Bestandteil einer Gasleitung gedacht ist, weshalb das Metallrohr 13 an seinem Außenmantel mit seiner PE-Ummantelung oder -Beschichtung 17 versehen ist.
Wie 1 weiterhin zeigt, weist die Muffe 11 im Innern eine Aufnahmekammer 18 zur Aufnahme des Halterings 14 auf. Entsprechend 1 hat der Haltering 14 im wesentlichen die Gestalt einer länglichen Hülse mit einer an der Innenseite vorgesehenen Profilierung 19 in Form sägezahnartiger Kreisringe 20. Desgleichen weist das Rohr 13 im Kupplungsbereich an seinem Außenmantel 13a eine komplementäre Profilierung 21 auf, die also ebenfalls umlaufende sägezahnartige Kreisringe 21 umfasst. Die bestmöglich geeigneten Zahnhöhen hängen vom Nenndurchmesser der Rohrverbindung ab und betragen ca. 1,8 mm oder auch mehr.
Wenn, wie 2 dies zeigt, das Rohr 13 und die Muffe 11 ineinander gesteckt werden, tritt ein Zustand auf, bei der die Köpfe der Zähne 20 und 22 einander passieren müssen. Da der Haltering 14 wie auch die Muffe 11 im Unterschied zu dem metallischen Rohr 13 aus nachgiebigem Material bestehen, können diese, wie in 2 schematisch dargestellt ist, nach außen ausweichen. Dieses Ausweichen geschieht vorübergehend und im Bereich elastischer Verformung, bis die Zahnköpfe einander passiert und die endgültige, in 1 dargestellte Position eingenommen haben.
Wie desweiteren aus 2 erkennbar ist, erstreckt sich der Bereich 23 der radial aufweitenden Verformung über einen relativ großen axialen Abschnitt sowohl des Halterings 14 als auch der Muffe 11. Im übrigen erzielt die Erfindung eine nahezu vollständig gleichmäßige Verteilung der Verformung über den gesamten Umfang von Muffe 11 und Haltering 14. Um dies zu erreichen, ist der Haltering 14 in besonderer Art und Weise gestaltet, wie dies die 3 und 4 besonders deutlich zeigen.
An seinen beiden axialen Enden besitzt der Haltering jeweils einen in sich geschlossen umlaufenden Ringabschnitt 24 und 25, die beide relativ kurz sind. In dem gesamten, in 4 mit 26 bezeichneten Abschnitt wechseln – in Umfangsrichtung betrachtet – Stege 27 und Schlitze 28 einander in jeweils gleichen Umfangsabständen ab. Dadurch besitzt der Haltering 14 insgesamt etwa eine käfigartige Konfiguration. Die eingangs erwähnte sägezahnartige, ringförmige Profilierung 19 ist an der Innenseite der Stege 27 vorhanden, wohingegen die Schlitze 28 vom Werkstoff der Muffe 11 durchdrungen sind.
Im Zuge der Fertigung der Rohrverbindung bzw. der Muffe 11 wird im Spritzgießverfahren ein sowohl außen- als auch innenwandig glatter (d.h. nicht mit der Profilierung 19 versehener) innerhalb des Bereichs 26 mit Schlitzen 28 versehener Ringkörper erzeugt.
Dieser Rohling wird beim Spritzgießen der Muffe 11 in das Werkzeug eingelegt und vom Kunststoffmaterial der Muffe 11 umspritzt. Der Innendurchmesser dieses Rohlings und auch der Innendurchmesser der Muffe sind dabei noch kleiner als in den 1 und 2 dargestellt.
Sodann wird im Wege spanender Bearbeitung die Muffe und der in ihr eingebettete Haltering 14 auf Nennmaß ausgedreht, wobei bei diesem Drehvorgang oder in einem separaten Arbeitsgang die Profilierung 19 erzeugt wird. Diese erstreckt sich voll umfänglich über die Stege 27 des Halterings 14 und auch über das durch die Schlitze 28 geflossene Werkstoffmaterial der Muffe 11. Die Profilierung 21 am Rohrmantel 13a wird ebenfalls durch spanende Formgebung auf der Drehbank erzeugt.
Die käfigartige Gestalt des Halterings 14 ermöglicht es, dass er bei Einwirkung von radialen Kräften, die beim Einstecken der Verbindung (vgl. 2) wirken, nach außen hin nachgeben kann, und zwar im wesentlichen gleichmäßig über seinen vollen Umfang. Diese Kräfte teilen sich der Wand der Muffe 11 mit, so dass auch diese nach außen ausweichen kann. Dies geht in Form reversibler elastischer Verformung vor sich.
Von einer zugfesten Rohrverbindung wird verlangt, dass sie ganz erheblichen Auszugskräften des Rohres 13 aus der Muffe 11 standhalten kann. Um in diesem Zusammenhang insbesondere der Gefahr vorzubeugen, dass das Rohr 13 den Haltering 14 über die ineinandergreifenden Profilierungen 19 und 21 hinweg aus der Muffe 11 herausziehen könnte, sind noch besondere Maßnahmen getroffen:
Wie aus allen Figuren ersichtlich ist, weist der zur Mündung der Muffe 11 weisende Ringabschnitt 24 gegenüber dem Ringabschnitt 25 einen vergrößerten Durchmesser auf. Dadurch entsteht eine in Richtung zur Muffenmündung hin weisende vergrößerte Stirnfläche 29 des Halterings 14. Daraus resultiert, dass sich der Haltering 14 über diese relativ große Stirnfläche 29 entgegen der Einwirkung von Zugkräften gegenüber der Muffe 11 abstützen kann.
Außerdem ist, wie ebenfalls aus allen Figuren ersichtlich, die Stirnfläche 29 vorzugsweise in der Art und Weise geneigt, dass sie zur Längsachse der Rohrverbindung einen spitzen Winkel 30 einschließt, dessen freier Schenkel 31 zur Mündung der Muffe 11 hin gerichtet ist – vgl. insbes. 4. Durch diese Neigung der Stirnfläche 29 wird eventuell ins Fließen geratene Material der Muffe 11 in Richtung auf das Rohr 13 zu gezwungen, kann jedoch nicht über die freie Außenkante des Ringabschnitts 24 gelangen.

Claims

Zugfeste Rohrverbindung (10), insbesondere Übergangs-Rohrverbindung zum Verbinden einer Metall- oder Kunststoffrohrleitung (13) mit einer Muffe (11) aus Kunststoff und einem darin in einer Ringkammer (18) bei der Herstellung der Muffe (11) mit eingegossenen Haltering (14), der mit einem Halteabschnitt (Profilierung 21) des anzuschließenden Rohrstücks (13) kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (14) zwischen zwei endseitigen, umlaufend geschlossenen Ringabschnitten (24, 25) mit in Umfangsrichtung einander abwechselnden, sich zwischen den Ringabschnitten (24, 25) in Axialrichtung erstreckenden Stegen (27) und vom Material der Muffe (11) durchdrungenen Schlitzen (28) versehen ist und dass sowohl die Stege (17) an ihren Innenseiten als auch das zwischen ihnen befindliche Material der Muffe (11) mit einer ringförmig umlaufenden, zahnartigen Profilierung (19) versehen sind zum Zusammenwirken mit einer auf dem Mantel (13a) des Rohres (13) angebrachten formkomplementären Profilierung (21).
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (19, 21) jeweils sägezahnartig ausgebildet sind.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Muffenmündung weisende Ringabschnitt (14) des Halterings (14) eine seinen Außendurchmesser erweiternde Verstärkung aufweist.
Rohrverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung eine zur Muffenmündung gerichtete konische Ringfläche (29) aufweist, die einen spitzen Winkel (30) bildet, dessen freier Schenkel (31) zur Mündung der Muffe (11) hin geneigt ist.
Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (14) aus einem zähen Material wie beispielsweise POM, Polyamid od. dgl. besteht.
Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (11) aus einem relativ weichen Material wie beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) od. dgl. besteht.