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Verbindungsmuffe und Verfahren zur Verbindung zweier Rohrenden Die
Erfindung betrifft eine Verbindungsmuffe und ein Verfahren zur Verbindung zweier
Rohrenden. Sie befaßt sich insbesondere mit dem Problem der Verbindung von Rohren,
ohne daß die verlegten und sich an Ort und Stelle befindenden Rohrenden besonderer
Vorbereitung bedürfen.
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Die Erfindung besteht bei der Verbindungsmuffe zur Verbindung zweier
Rohrenden darin, daß die Muffe an einem Ende oder an beiden Enden nach innen abgeschrägte
Abschnitte aufweist, denen eine Ausnehmung zur Fassung eines Dichtringes folgt,
de.ß der abgeschrägte Abschnitt so bemessen ist, daß dann, w-gnn der Dichtring auf
einem Rohrende angebracht und die Muffe auf dieses Rohr oder das Rohr in die Muffe
geschoben ist, der Dichtring zusammengedrückt wird und auf dem Rohr rollt, und
daß
die Ausnehmung so ausgebildet ist, daß dann, wenn der Dichtring in die Ausnehmung
eintritt, dieser teilweise, jedoch nicht vollständig, zurückfedert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verbindung eines Rohrendes mit
einer Verbindungsmuffe besteht darin, daß ein Dichtring über das Ende des Rohrendes
geschoben wird, daß das Rohrene in die Verbindungsmuffe (oder die Verbindungsmuffe
in das Rohrende) geschoben wird, so daß der Dichtring zwischen dem Rohr und dem
nach innen abgeschrägten Abschnitt zusammengedrückt wird und auf dem Rohr rollt,
bis der Dichtring in die Ausnehmung eintritt, wobei der Dichtring etwas zurückfedert,
jedoch weiter unter Spannung eingeklemmt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Verbindungsmuffe
symmetrisch ausgebildet und mit einem nach innen abgeschrägten Abschnitt versehen,
dem eine Ausnehmung an jedem Ende folgt, Eine solche Verbindungsmuffe kann zur Verbindung
zweier unvorbereiteter Rohrenden dienen, die in bezug zueinander in Richtung entlang
ihrer Längsachsen beweglich sind.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist
der abgeschrägte Abschnitt im Inneren der Verbindungsmuffe so gestuft, daß im Ergebnis
zwei getrennte Stufen gebildet sind. Dadurch ist es möglich, die- Verbindungsmuffe
in Verbindung mit zwei Dichtringen zu verwenden, von denen jeweils einer auf den
Enden der beiden zu verbindenden Rohre angeordnet ist, so daß die Ringe in die Ausnehmung
und die
d
Stufe gelangen, Weih die Verbindungsmuffe in ihre
endgültige Trage geschoben wird. f@.l.s erforderlich, können auch mehrere Stufen
in dem abgeschrägten Abschnitt vorgesehen sein, so daß eine entsprechende Anzahl
von Dichtringen benutzt werden kann. Eine solche Verbindungsmuffe kann zur Verbindung
zweier Rohre dienen, die nicht in Richtung ihrer Längsachsen aufeinander zu oder
voneinander weg bewegbar sind.
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Die Verbindungsmuffe kann einen festen Teil eines der zu verbindenden
Rohre bilden oder damit luftdicht verbunden sein. Durch passende Dimensionierung
der Teile kann die so hergestellte Verbindung ein gewisses Maß von Fehlausrichtung
der Achsen der Rohre aufnehmen, und außerdem kann die Verbindung auch gewisse axiale
Bewegungen der Rohre relativ zueinander aufnehmen.
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Die Erfindung kann bei Rohren aus allen möglichen Materialien, wie
beispielsweise Metall, phaser-verstärkten Stoffen oder Kunststoffen (beispielsweise
:°o?Vpropylen) us«. angewendet werden.
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Ein wesentlicher Vorteil neben anderen besteht darin, daß die Verbindung
ohne Bearbeitung an Ort und Stelle herge-Etellt werden kann, es können auch beträchtliche
Toleranzen im Außendurchmesser der Rohre aufgenommen werden.
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Die Erfindung soll nun abhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden.
Fig. 1 zeigt zwei gleiche unvorbereitete Rohre, vnn denen
eines bereits mit einer Verbindungsmuffe verbunden ist und von denen das andere
gerade mit der Verbindungsmuffe verbunden werden soll, Fig. 2 zeigt eine unsymmetrische
Verbindungsmuffe zur Verbindung zweier Rohre, Fig. 3 zeigt zwei gleiche Rohre, die
gerade durch eine weitere Verbindungsmuffe verbunden werden sollen, und Fig. 4 und
5 zeigen eine Zwischenstufe und die endgältige Lage der Verbindung mit der Verbindungsmuffe
gemäß Fig. 3.
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Die Verbindungsmuffe 10 in Fig.-1 dient zur Verbindung zweier Rohre
12 und 14, deren Enden nicht in irgendeiner besonderen Weise vorbereitet oder zubereitet
worden sind, es brauchen lediglich ihre Enden ungefähr im rechten Winkel zu den
Achsen der Rohre abgeschnitten zu sein.
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Die Verbindungsmuffe 10 ist in bezug zu ihren Enden symmetrisch, und
die Öffnung der Verbindungsmuffe ist mit einer Schräge 16 versehen, der ein nach
innen abgeschrägter Abschnitt 18 folgt, dessen Neigungswinkel sehr gering ist, z.
B. zwischen 1 bis 40 liegt. Dem abgeschrägten Abschnitt 18 folgt eine Ringnut 20,
deren innere Schultern rechtwinklig sind.
Die linke Seite der fig.
1 zeigt den Montagezustand kurz vor der Herstellung der Verbindung, und das rechte
Ende zeigt den Montagezustand nach Tierstellung der Verbindung.
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Zu Beginn der Montage wird ein Dichtring 22, der hier als fester Ring
dargestellt ist, über das Ende des Rohres 14 geschoben. Der Dichtring kann z. D.
ein D-Ring sein, der eine flache Fläche längs seinem Umfang aufweist.
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Dann wird die Verbindungämuffe gegen das Ende des Rohres (oder umgekehrt)
gehalten und das eine Teil zu dem anderen axial verschoben. Der Dichtring wird dadurch
durch die Schräge 16 zusammengedrüdt, wenn die relative Bewegung zwischen Rohr und
Verbindungsmuffe weitergeht, und der Dichtring wird solange gerollt, bis er in die
Ringnut 2® einrastet, wie das in der rechten Seite der Fig. 1 dargestellt ist. Die
Ringnut ist verhältnismäßig flach, so daß der Dichtring in einem gewissen Maße zusammengepreßt
bleibt. Die Kontaktbezirke zwischen dem Dichtring und der Verbindungsmuffe und dem
Rohr.sind relativ groß und gewährleisten eine gute Abdichtung. Die rechtwinkligen
Schultern der Ringnut stellen sicher, do,B die Verbindung sich nCht wieder lösen
kann, ausgenommen durch Anwendung verhältnismäßig großer Zugkräfte.
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Die Verbindungsmuffe kann mit einem zentral angeordneten Ring 24 versehen
sein, der für eine gleichmäßige Überlappung auf beiden Seiten zwischen der Huffe
und den Rohren sorgt.
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Rohre, insbesondere Rohre mit verhältnismäßig großem Durchmesser,
weisen häufig ungleiche Durchmesser auf. Im
Fall von Rohren mit
einem Nennaußendurchmesser von 4 Zoll kann die Toleranz durchaus in der Größenordnung
von ±3/16 Zoll liegen. Solche Toleranzen können mit einer Verbindung gemäß der Erfindung
ohne Schwierigkeiten aufgefangen werden, und es ist keine besondere Vorbereitung
oder Bearbeitung der Rohrenden erforderlich. Wo große Abweichungen im Außendurchmesser
auftreten können, können ohne weiteres einfach Dichtringe etwas unterschiedlicher
Abmessungen verwendet werden, wie das die Verhältnisse gerade erfordern.
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Der in Fig. 1 dargestellte Dichtring hat einen D-förmigen Querschnitt.
Das ist jedoch nicht wesentlich. Es kann auch ein 0-Ring oder ein Ring mit nicht
kreisförmigem Querschnitt, beispielsweise viereckigem Querschnitt, verwendet werden,
die Seitenzahl möge beispielsweise vier oder sechs betragen. D-Ringe und Ringe mit
viereckigem Querschnitt haben den Vorteil, daß sie nicht so leicht verdreht werden,
wenn sie über das Rohr bewegt werden. Die Dichtringe bestehen vorzugsweise aus natürlichem
oder synthetischem Gummi.
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Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß zwischen dem Rohr und der' Innenwandung
der Verbindungsmuffe ein Spiel vorhanden ist.
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Das führt zu dem Vorteil, dafl die Rohre nicht axial ausgerichtet
sein müssen, ohne daß dadurch die Dichtigkeit der Verbindung beeinträchtigt wird.
Außerdem besteht ein gewisses Maß an Freiheit in bezug auf axiale Bewegungen der
beiden Rohre zueinander, so daß die Verbindung teleskopförmig ist.
Die
günstigsten Abmessungen werden am besten durch Versuche oder Erfahrungen gefunden.
Gute Ergebnisse wurden mit Rohren von 4 3/4 Zoll Durchmesser erzielt, bei denen
eine Verbindungsmuffe mit einer Innenweite von 5 Zoll und ein Dichtring von 1/4
Zoll Querschnitt und einem ungestreckten Außendurchmesser von 4 1/2 Zoll verwendet
wurde. Die Ringnut in der Innenwandung der Verbindungsmuffe war ungefähr 1/16 Zoll
tief.
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Eine in Fig. 2 dargestellte Verbindungsmuffe 25 ist unsymmetrisch.
Ihr linkes Ende stimmt im wesentlichen mit dem linken Ende der Verbindungsmuffe
gemäß Fig. 1 überein. Ihr rechtes Ende jedoch ist verschieden, so daß die Verbindung
die Form einer T4uffenrohrverbindung erhält.
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Die äußere Wandung des Endes des Rohres 12a ist mit einer Schräge
von ungefähr 1 bis 3 0 versehen. Das rechte Ende der Verbindungsmuffe ist
entsprechend geformt. Das rechte Endt ist mit einem Wulst 26 vesehen, der in einer
Nut 28 in dem Rohr liegt. Jede Konstruktionsform ist verwendbar, wenn die Verbindungsmuffe
aus einem Material besteht, das ein gewisses Maß von nachgiebiger, elastischer Flexibilität
hat, wie das beispielsweise bei Polypropylen der Fall ist. Es kann auch ein anderes
thermoplastisches Material verwendet sein, das eine solche Eigenschaft hat, daß
der Wulst 26 nach Zuführung von Wärme in seine richtige Lage in die Nut 28 gedrückt
werden kann. Dem folgt dann eine Abkühlung, Der Wulst 26 ist jedoch nicht von ausschlaggebender
Bedeutung.
Die Verbindungsmuffe muß nicht unbedingt mit dem Rohr
12a verbunden sein, vielmehr kann die Verbindungsmuffe damit auch aus einem Stück
bestehen, so daß insgesamt eine Muffenrohrverbindung gebildet ist.
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In den Fig. 3 bis 5 ist eine Verbindungsmuffe 30 dargestellt, die
an ihrem einen Ende mit einer Schräge 32 versehen ist, der nach innen zwei abgeschrägte
Abschnitte 34 und 36 folgen, deren Neigungswinkel klein ist und beispielsweise 1
bis 40 betragen mag. Das größere Ende des abgeschrägten Abschnitts 36 liegt teben
dem kleineren Ende des abgeschrägten Abschnitts 34 und ist im Durchmesser größer
als der letztere, so daß zwischen den beiden abgeschrägten Abschnitten eine Stufe
38 gebildet ist. Auf die abgeschrägten Abschnitte folgt eine Ausnehmung 40 mit rechtwinkligen
Schultern, in der nach Herstellung der Verbindung ein Dichtring 42 ruht.
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Die Fig. 3 zeigt zwei Rohre 44 und 46, die gerade durch eine Verbindungsmuffe
30 miteinander verbunden werden sollen. Zur Herstellung der Verbindung ist die Verbindungsmuffe
auf das Rohr 44 aufgeschoben, und Dichtringe 42 und 48 sind auf das Ende jedes der
Rohre 44 und 46 aufgezogen, wie das durch die Bezugsziffern 42a und 48a angegeben
ist. Der Dichtring 42 wird dann über das Rohr 44 gerollt, wobei er sich beispielsweise
fünfmal dreht, und er nimmt dann die durch die Bezugsziffer 42b angedeutete nage
ein. Der Dichtring 48 bleibt in einer Lage 48a in der Nähe des Endes des Rohres
46.
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Die Verbindungsmuffe wird dann in Richtung auf den Dichtring 42 geschoben,
an den dann die Schräge 32 angreift
und der dadurch in den durch
die Außenwandung des Rohres 44 und den abgeschrägten Abschnitt 34 gebildeten Raum
gedrückt wird. Wird die Muffe in Richtung auf das Ende des Rohres 44 geschoben,
so wandert der Dichtring 42 von dem abgeschrägten Abschnitt 34 zu dem abgeschrägten
Abschnitt 36. Bei weitergehender Bewegung wird die in Fig. 4 dargestellte Lage erreicht,
in der die Schräge 32 an den Dichtring 48 auf diem Rohr 46 angreift.
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Nach weiterer Bewegung wird der Dichtring 48 in den Raum gedrückt,
der zwischen der Außenwandung des Rohres 46 und dem abgeschrägten Abschnitt 34 gebildet
ist. Im günstigsten Fall erreicht der Dichtring 42 die Ausnehmung 40, wenn der zweite
Dichtring 48 an der Stufe 38 zwischen den beiden abgeschrägten Abschnitten 34 und
36 vorbeiwandsrt. Die Dichtringe 42 und 48 und die Verbindungsmuffe 30 befinden
sich jetzt in der endgültigen, in Fig. 5 dargestellten Lage. Obwohl der Druck auf
beide Dichtringe etwas nachgelassen hat, bleiben doch die Dichtringe im wesentlichen
zusammengedrückt, und sie können nicht einfach aus ihren Lagen herauswandern, da
sie an den Seiten der Ausnehmung 40 im einen Fall und an der Stufe 38 im anderen
Fall anliegen.
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Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß keine
Längsbewegung der Rohre für die Herstellung der Verbindung erforderlich ist, so
daß die Erfindung gleich vorteilhaft ist, sei das eine Frage der anfänglichen Verlegung
und Verbindung zweier Längen von Rohren oder sei das eine Frage des
Auswechselns
eines Rohres in einer vorhandenen Rohrleitung. Darüber hinaus sind keine besonderen
Vorbereitungen an den Enden der Rohre erforderlich.
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Die Verbindungsmuffe 30 kann zur Verbindung von Rohren relativ unterschiedlichen
Außendurchmessers verwendet werden, ebenso wie das bei der Verbindungsmuffe 10 gemäß
Fig. 1 der Fall ist.
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Der Dichtring 42 und der Dichtring 48 haben einen runden Querschnitt.
Das ist jedoch nicht unbedingt wesentlich. Es kann auch ein D-förmiger Querschnitt
für die Dichtringe verwendet werden, und der Querschnitt kann auch viereckig sein,
wie das bereits im Zusammenhang mit den in Fig. 1 und 2 erläuterten Ausführungsformen
erwähnt worden ist.
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Aus den Fig. 3 bis 5 der Zeichnung ergibt sich, daß zwischen den Rohren
44 und 46 und der Innenwandung der Verbindungsmuffe 30 ein beträchtliches Spiel
vorhanden ist. Das hat den Vorteil, daß die Rohre etwas aus ihrer axialen Ausrichtung
herauskommen können, ohne daß dadurch die Dichtigkeit der Verbindung beeinträchtigt
wird. Außerdem besteht ein gewisses Maß von Freiheit in bezug auf axiale Bewegungen
zwischen den beiden Rohren, die sich so teleskopisch zueinander bewegen können.
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Optimale Bemessungen müssen am besten durch Versuche und Erfahrungen
bestimmt werden. Gute Ergebnisse wurden mit Rohren von 4 3/4 Zoll Durchmesser bei
Verwendung einer Verbindungsmuffe mit einer lichten Weite von 5 Zoll erzielt, wobei
e
ein Dichtring von 1/&r Zoll Querschnittadurchmesser und einem ungestreckten
Außendav2cesser von 4 1/2 Zoll verwendet wurde. Die Rille in der Innenwandung der
Verbindungsmuffe und die Schulter auf dem abgeschrägten Abschnitt waren dabei ungefähr
1/16 Zoll tief.
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Wenn auch die Verbindungsmuffe 30 .bei der Verbindung zweier gleicher
Rohre beschrieben worden ist, so kann doch die Erfindung in gleicher Weise auch
zur Verbindung zweier Rohre unterschiedlichen Durchmessers mittels einer Verbindungsmuffe
verwendet werden. In diesem Fall wird die Verbindungsmuffe, die eine entsprechende
Stufe zur Anpassung an die unterschiedlichen Durchmesser der Rohre hat, über das@dünnere
der beiden Rohre geschoben, und die Dichtringe werden an die entsprechenden Stellen
gebracht, so daß nach Bewegung der Verbindungsmuffe in Richtung auf das Ende des
dünneren Rohres die Dichtringe auf den beiden Rohren in ihre entsprecheuden Rillen
oder Schlitze wandern und so die Verbindung herstellen. Die Stufe auf der Verbindungsmuffe
zwischen den beiden Durchmessern kann in irgendeinem gewünschten Winkel geneigt
sein, so daß ein glatter Strömungsübergang zwischen den beiden Rohren gegeben ist.