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Die Erfindung betrifft eine fluiddichte Verbindungsvorrichtung für zwei gegenüberliegend angeordnete Rohrenden mit gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.
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Derartige Verbindungsvorrichtungen für Rohre sind aus dem Abwasser- und Sanitärbereich in vielfacher Weise bekannt. Die Verbindung von Rohren mit unterschiedlichen Außendurchmessern kommt in der Praxis häufig bei der Erweiterung oder Sanierung von Rohrleitungssystemen vor, wobei die zu verbindenden Rohre häufig aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die unterschiedliche Oberflächen und Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dabei können die unterschiedlichen Eigenschaften der Rohrenden die Dichtheit der Verbindungen beeinträchtigen.
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Die deutsche Patentschrift
DE 10 2007 061 288 B4 beschreibt beispielsweise eine Rohrverbindung mit einer elastischen Dichtmanschette zur Verbindung von zwei Rohrenden unterschiedlichen Durchmessers, die eine die Stoßstelle zwischen den einander zugewandten Endbereichen der Rohre überspannenden Fixiermanschette aufweist, auf der den beiden Rohrenden zugordnete umlaufende Spannschellen aufnehmbar sind. Dabei wird durch die Ausgestaltung dieser Fixiermanschette als einstückiger Federkorb eine Anpassung an die Durchmesserunterschiede der beiden Rohrenden erreicht, indem dieser einstückige Federkorb mit einem konisch verformbaren Mittelbereich versehen ist. Um die Ausgleichs- und Federeigenschaften dieses geschlossenen, aufwendig herzustellenden und jeweils aus verschweißten Stanzförmlingen bestehenden Federkorbes zu ermöglichen, sind jeweilige quer verlaufende und endseitig offene Schlitze vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Verbindungsvorrichtung für zwei Rohrenden gleichen oder unterschiedlichen Durchmessers zu schaffen, die mit vergleichsweise einfachen und kostengünstigen Mitteln herstellbar ist und für einen großen Durchmesserbereich anwendbar ist sowie optimal an die Rohreigenschaften anpassbare Dichtmanschette aufweist, die einen geringen Aufwand für die Montage benötigt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei die weiteren Patentansprüche in vorteilhafter Weise ergänzende Lösungen zeigen.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung zum Verbinden von zwei Rohrenden gleichen oder unterschiedlichen Durchmessers weist eine die Stoßstelle der Rohrenden übergreifende Dichtmanschette mit eingebetteten elastisch verformbaren Längsstäben auf. Die eingebetteten Längsstäbe sind in unverpresster Vormontagestellung parallel und beabstandet zueinander in axialer Richtung im Mantel der Dichtmanschette angeordnet. An den Enden weist die Dichtmanschette mindestens einen ringförmig umlaufenden Bund auf. Für die Verbindung von Rohren mit gleichem Durchmesser oder geringen Durchmesserunterschied kann der umlaufende Bund entfallen, so dass der Mantel der Dichtmanschette eine gleichbleibende Stärke aufweist.
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Zur Verbesserung der radial angreifenden Spannkräfte und zur Verbindung von Rohrenden mit einem großen Unterschied im Rohrdurchmesser weist die Dichtmanschette mindestens eine ringförmige umlaufende Nut zur Aufnahme eines Spannverbinders auf. Dabei verhindern der ringförmig umlaufende Bund, aber auch die ringförmig umlaufende Nut ein axiales Verschieben des Spannverbinders. Ein weiterer Vorteil der ringförmig umlaufenden Nut wird darin gesehen, dass die Verbindungsvorrichtung montagefertig aus der Dichtmanschette und den nicht verlierbaren Spannverbinden besteht.
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Eine weitere vorteilhafte Verbesserung der Fluiddichtheit zwischen Rohr und Verbindungsvorrichtung wird danach durch erhöhte radial angreifende Spannkräfte erreicht, indem das Band vom Spannverbinder beim Spannen im Bereich der ringförmig umlaufenden Nut mit den Längsstäben im Kontakt tritt. Durch diese Anordnung gleitet das Band des Spannverbinders während des Spannvorganges mit einer geringen Reibung über die Längsstäbe. Dagegen besteht zwischen dem gummiartigen Material der Dichtmanschette und dem Bund des Spannverbinders kein oder nur ein geringer Reibkontakt. Diese in unverpresster Vormontagestellung parallele oder nahezu parallele beabstandete Anordnung der Längsstäbe im Mantel der Dichtmanschette und der reibschlüssige Kontakt zwischen Längsstab und Band vom Spannverbinder bewirken beim Verpressen in vorteilhafter Weise die Anpassung an den Durchmesserunterschied und die gleichmäßige Verteilung der Spannkräfte sowie im Bereich zwischen den Spannverbindern die konische Verformung der Dichtmanschette.
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Beim Verpressen der Dichtmanschette werden die Längsstäbe zur Bildung des konischen Übergangs zwischen den im Durchmesser unterschiedlichen Rohrenden elastisch verformt. Der Abstand zwischen den einzelnen Längsstäben ändert sich dabei gleichmäßig. Im Bereich der Spannverbinder bleiben die Längsstäbe parallel oder nahezu parallel angeordnet. Je nach Durchmesserdifferenz der Rohrenden ändert sich der Abstand der in der Dichtmanschette eingebetteten Längsstäbe. Im konisch verformten Bereich zwischen den Spannverbindern bilden die Längsstäbe zueinander ein unten offenes V.
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Die Form der in der Dichtmanschette eingebetteten Längsstäbe ist je nach Anforderung an die Verbindungsvorrichtung unterschiedlich. In der einfachen Ausführung besteht der Längsstab aus einem elastisch verformbaren Material mit einem runden Querschnitt. Für höhere Anforderungen kann der Längsstab auf der gesamten Länge unterschiedliche Querschnitte aufweisen, sowie unterschiedliche Formen. So kann der Längsstab z. B. im Mittelbereich wellenförmig ausgebildet sein und/oder an den Enden radial nach innen gerichtete Krallen aufweisen. Eine weitere Möglichkeit der Formgestaltung besteht darin, dass der Längsstab im Bereich der anliegenden Spannverbinder U-förmig ausgebildet ist. Durch die Vielzahl der Gestaltungsmöglichkeiten kann die Form und die Anzahl der Längsstäbe im Mantel der Dichtmanschette kostengünstig und schnell verändert werden.
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Für eine fluiddichte, druckbeaufschlagte Verbindungsvorrichtung für zwei Rohre unterschiedlichen Durchmessers ist es vorstellbar, dass zusätzlich zu den Längsstäben ein flexibles Gewebe im Mantel der Dichtmanschette angeordnet ist. Dabei kann es vorteilhaft sein, dass die Längsstäbe am Gewebe anliegen oder mit dem Gewebe verbunden sind.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. In der nachstehenden Zeichnung zeigen:
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1 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung im vormontierten Zustand.
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2 eine Schnittdarstellung der Stirnansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung.
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3 eine Teildarstellung ähnlich 1 einer vormontierten Verbindungsvorrichtung.
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4 ein Teilschnittdarstellung ähnlich 1 mit einer weiteren vormontierten Verbindungsvorrichtung.
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5 eine Teilschnittdarstellung der montierten Verbindungsvorrichtung gemäß 4.
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6 eine Teilschnittdarstellung ähnlich 4 mit einer weiteren vormontierten Verbindungsvorrichtung.
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7 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung.
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8 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung.
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9 eine teilgeschnittene-Seitenansicht einer erfindungsgemäßen gekrümmten Verbindungsvorrichtung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 mit einer Dichtmanschette 4 und eingebetteten Längsstäben 5 dargestellt. Aus zeichnerischen Gründen ist nur ein gerader Längsstab sichtbar dargestellt. Die schlauchförmige Dichtmanschette 4 ist dabei bis zur halben Länge über das Rohr 2 mit dem großen Außendurchmesser D geschoben. Das Rohr 3 mit dem kleinen Außendurchmesser D' ist koaxial beabstandet zum Rohr 2 angeordnet. Bei der Montage wird das Rohr 3 in die Verbindungsvorrichtung 1 bis vor die Stirnfläche 7 vom Rohr 2 geschoben, so dass zum Dehnungsausgleich noch eine geringe Beabstandung bleibt. Anschließend werden die Spannverbinder 8, 8' gespannt.
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Die in 2 im stirnseitigen Schnitt dargestellte Verbindungsvorrichtung 1 veranschaulicht die Anordnung der Längsstäbe 5, die sowohl ohne feste Verbindung zum Mantel 16 eingebettet sein können, als auch eine feste Verbindung mit dem elastischen Material aufweisen können. Ein Längsstab ist beispielsweise zur Vereinfachung der Darstellung als Längsstreifen 5' dargestellt. Je nach Anwendungsfall und Durchmesser kann die Anzahl der Längsstäbe 5 im Mantel 16 der Dichtmanschette variieren. Variabel ist auch der Querschnitt der Längsstäbe. So weist der Längsstreifen 5' einen rechteckigen Querschnitt auf. Es sind auch andere Querschnittsformen für die Längsstäbe denkbar.
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Eine Verbindungsvorrichtung mit einer zusätzlichen Dichtung 12 im Innenbereich des Mantels der Dichtmanschette 4 ist beispielsweise im 3 ersichtlich. Die Dichtung ist dabei in einer Nut unterhalb vom Spannverbinder 8' angeordnet und fixiert oder fester Bestandteil der Dichtmanschette. Das dargestellte Beispiel weist nur eine Dichtung auf. Es besteht jedoch die Möglichkeit zur fluiddichten Verbindung von zwei Rohren mehrere Dichtungen 12 gleicher oder unterschiedlicher Bauart in der Dichtmanschette anzuordnen. Der umlaufende oder unterbrochene radial nach außen weisende Bund 17 an den Enden der Dichtmanschette erleichtert die Montage und das Verspannen der Spannverbinder. Vor und während der Montage und des Verspannens der Verbindungsvorrichtung 1 können die ungespannten Spannverbinder 8, 8' nicht von der Dichtmanschette herunterfallen und beim Spannen der Spannverbinder 8, 8' verhindert der Bund das Abgleiten des Spannverbinders 8, 8' von der Dichtmanschette.
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Eine weitere Verbesserung der Verbindungsvorrichtung 1 weist das in 4 ersichtliche Beispiel auf. Die Spannverbinder 8, 8' sind in der Aufnahmenut 11 von der Dichtmanschette fixiert, wobei das Spannband 18 vom Spannverbinder 8, 8' im Klemmbereich K aus radialer Richtung direkten Kontakt zu den Längsstäben 5 hat. Der Klemmbereich K entspricht der Breite der Aufnahmenut 11 und hat dabei mindestens die Breite des Spannbandes 18. In der unverpressten Vormontagestellung liegen die umlaufenden Spannverbinder lose aber unverlierbar in der Aufnahmenut.
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Eine Verbindungsvorrichtung 1 für Rohre 2, 3 mit unterschiedlichen Außendurchmessern in montierter Stellung ist in 5 dargestellt. Die von den Spannverbindern 8, 8' radial eingeleiteten Spannkräfte wirken auf die Dichtmanschette 4 so ein, dass diese an den Enden gezielt zylindrisch verformt wird, damit die Innenwand der Dichtmanschette 4 gleichmäßig und fluiddichtend gegen den Rohrmantel 10, 10' des Rohres 2, 3 gepresst wird. Im Bereich zwischen den Spannverbindern 8, 8' wirken die Spannkräfte auf die Dichtmanschette mit den eingelagerten Längsstäben 5 derart, dass eine konische Kontur entsteht. Die beabstandeten Längsstäbe 5 bilden in diesem Bereich zueinander ein unten offenes V und im Bereich der Spannbänder 8, 8' bleibt die parallele Anordnung der Längsstäbe bestehen oder nahezu bestehen.
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Zur Verbesserung der Fixierung der Spannverbinder 8, 8' hat der Längsstab 5 in 6 an beiden Enden eine U-förmige Kontur. Die U-förmigen Abkantungen stützen den Spannverbinder 8, 8' sowohl endseitig als auch zur Mitte hin in der Aufnahmenut 11 der Dichtmanschette 4 ab. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass der Längsstab 5 an beiden Enden mit dieser U-förmigen abgekanteten Kontur versehen ist. Die Längsstäbe 5 mit einer U-förmigen Kontur können abwechselnd angeordnet sein, so dass die U-förmige Kontur bei einem Längsstab 5 auf der Seite von Rohr 2 angeordnet ist und bei dem darauffolgenden Längsstab 5 auf der Seite von Rohr 3 angeordnet ist. Die weiteren darauf folgenden Längsstäbe 5 sind dann abwechselnd angeordnet.
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Eine Verbesserung der elastischen Verformung zur Bildung der konischen Kontur zwischen den Spannverbindern 8, 8' wird durch wellenförmig ausgebildete Längsstäbe 5 oder Längsstreifen 5' erreicht. Der wellenförmig ausgebildete Bereich kann sich über die gesamte Länge des Längsstabes 5 erstrecken oder wie aus dem 7 ersichtlich nur in einem Teilbereich T ausgebildet sein. Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Wellen des Längsstabes gleichförmig ausgebildet sind. Je nach Anwendungsfall können die Wellen unterschiedlich ausgebildet sein. Endseitig besteht die Möglichkeit, dass der Längsstab sowohl stabförmig oder abgewinkelt ausgebildet ist.
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Zur Erhöhung der axialen Zugfestigkeit der Verbindungsvorrichtung 1 zwischen den Rohren 2, 3 weist die Dichtmanschette, wie in 8 dargestellt mindestens einen endseitig nach innen radial abgewinkelten Längsstab 5 auf. Die abgewinkelten Endbereiche des Längsstabes 5 sind zweckmäßigerweise als Widerhaken 6 ausgebildet, wobei die Widerhaken 6 in die Oberfläche 15 des zugeordneten Rohres 2, 3 eingreifen. Die Widerhaken 6 des Längsstabes können je nach Ausführung endseitig von der Dichtmanschette 4 oder radial unterhalb vom Spannband 18 des Spannverbinders 8 angeordnet sein. Wie das Beispiel in 8 andeutet, drückt das Spannband 18 den Widerhaken 6 auf die Oberfläche 15 vom Rohr 2. Am gegenüberliegenden Ende der Dichtmanschette 4 ist ein weiteres Beispiel einer Anordnung des Widerhaken 6 dargestellt. Hierbei ist der Widerhaken 6 neben dem Spannband 18 vom Spannverbinder 8' angeordnet, so dass der Widerhaken 6 federnd auf die Oberfläche 15 des Rohres 3 wirkt. Durch die federnde Anordnung des Widerhakens wird die Fluiddichtheit der Dichtmanschette 4 nicht beeinträchtigt und der Widerhaken kann mit einer kontrollierten Kraft auf die Oberfläche 15 des Rohres 3 wirken. Eine derartige Verbindungsvorrichtung weist mindestens einen Längsstab 5 mit gleichartig angeordneten Widerhaken 6 auf. Zur besseren Übertragung eventueller Zugkräfte zwischen dem Rohrmantel 10, 10' und der Dichtmanschette 4 werden mehrere Längsstäbe im Mantel 16 der Dichtmanschette 4 beabstandet angeordnet.
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Zur Erhöhung der inneren Zugfestigkeit weist die Dichtmanschette 4 im Mantel 16 eine Gewebeverstärkung 14 auf. Diese Gewebeverstärkung 14 kann auch mit allen vorgenannten Varianten an Längsstäben 5 in Kombination zur Anwendung gebracht werden. Durch die Einbindung der Längsstäbe 5 in die Gewebeverstärkung besteht die Möglichkeit einer Vereinfachung des Produktionsablaufes.
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Für die Verbindung von winkel- oder axialversetzten Rohren mit gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern ist eine gekrümmte Verbindungsvorrichtung 1 mit dem Winkel α vorgesehen. Aus der Darstellung gemäß 9 geht hervor, dass die gekrümmte Dichtmanschette 13 an den Enden im Einsteckbereich E der Rohre 2, 3 eine zylindrische Form aufweist. Die Stirnfläche 7, 7' ist rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zum Einsteckbereich E angeordnet. Dabei weisen die Längsstäbe 5 unterschiedliche Längen auf. Nur im Bereich der neutralen Biegelinie 9 sind die Längsstäbe 5 gleich lang. Im Bereich der inneren Krümmung sind die Längsstäbe kürzer ausgebildet und im Bereich der äußeren Krümmung sind die Längsstäbe länger ausgebildet, wobei die Längsstäbe derart ausgebildet sind, dass diese bei einer Verformung der Dichtmanschette 13 während der Montageverpressung nicht oder nur in einem geringen Maße in Richtung neutrale Biegelinie verformt werden. Die als Krümmer ausgebildete Verbindungsvorrichtung mit der Dichtmanschette 13 kann unterschiedliche Krümmungsbereiche aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsvorrichtung
- 2
- Rohr
- 3
- Rohr
- 4
- Dichtmanschette
- 5
- Längsstab
- 5'
- Längsstreifen
- 6
- Widerhaken
- 7
- Stirnfläche
- 7'
- Stirnfläche
- 8
- Spannverbinder
- 8'
- Spannverbinder
- 9
- neutrale Biegelinie
- 10
- Rohrmantel
- 10'
- Rohrmantel
- 11
- Aufnahmenut
- 12
- Dichtung
- 13
- Dichtmanschette
- 14
- Gewebeverstärkung
- 15
- Oberfläche
- 16
- Mantel
- 17
- Bund
- 18
- Spannband
- α
- Winkel
- D
- Außendurchmesser
- D'
- Außendurchmesser
- K
- Einsteckbereich
- K
- Klemmbereich
- T
- Teilbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007061288 B4 [0003]