DE2251082A1 - Zugfeste verriegelung von kanalisationselementen - Google Patents

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Pat.-Anw. Herrmann-Trentapohl ΠϊηΙ . PhvQ Prlllfirri Bptzler Fernsprecher: WWiP 363011

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Zugfeste Verriegelung von Kanalisationselementen

Die Erfindung bezieht sich auf eine zugfeste Verriegelung an der Verbindungsstelle von zwei Kanalisationselementen insbesondere solchen großen Durchmessers.

Bei einer unter Druck stehenden Kanalisation können die von dem Schub des transportierten Mediums her rührenden Kräfte beträchtlich sein. Sie erreichen ca. 900 Tonnen bei einer Leitung von 160 mm, die unter einem Innendruck von 40 bar steht. Die Schubkräfte werden an jedem Ende der Rohrleitung, bei jeder Richtungsänderung oder Änderung des Durchmessers und an jeder Abzweigung erzeugt.

Die bekannten Dichtungen haben die Aufgabe, die Dichtheit zwischen den verschiedenen Elementen des Leitungssystems

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sicherzustellen, wirken jedoch nicht den auf den Flüssigkeitsdruck zurückgehenden Schubkräften entgegen. Aus diesem Grunde wird überall dort, wo dies möglich ist, an den oben genannten Stellen des Leitungssystems ein Auflager mittels massiver Betonteile vorgesehen, die so berechnet und bemessen sind, daß sie entweder infolge ihres eigenen Gewichtes oder infolge ihrer Abstützung an den Wänden des Kanalisationsgrabens, falls der Boden eine genügende Festigkeit aufweist, diesen Kräften wiederstehen können.

Es kommt jedoch vor, daß die Herstellung derartiger massiver Teile entweder unmöglich oder zu teuer ist. Es ist dann erforderlich, diese Maßnahmen durch Rückgriff auf die Verwendung von Verriegelungsdichtungen zu ersetzen, in denen jedesmal an zwei zu koppelnden Kanalisationselementen feste oder fest gemachte Stücke das Trennen dieser Elemente unmöglich machen.

Die Wahl von Umdrehungskörpern für diese Festlegung erlaubt bei bedeutendem Schub, die Anwendung von zu massiven Teilen an Punkten nur des Umfanges der Leitung.

Überdies müssen diese Umdrehungskörper ein" wirksames Widerlager auf den ganzen Umfang der Leitung finden. Diese Bedingung ist jedoch nicht mehr erfüllbar, sobald zwei aufeinanderfolgende Leitungselemente eine Winkelabweichung zeigen.

Die Erfindung hat die Aufgabe eine Verriegelungsvorrichtung zu schaffen, die einen Umdrehungskörper verwendet, bei der jedoch dieser Umdrehungskörper ein wirksames Widerlager auf

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dem ganzen Umfang der Leitung auoh für den Pail einer ^v Winkelabweichung zwischen den Kanalisationselementen findet. ■

Diese Vorrichtung zur Zugverriegelung der Verbindungsstelle von zwei Kanalisationselementen, die eine Winkelabweichung zwischen den Achsen derselben aufzunehmen vermag, enthält eine Anschlagschulter, die auf der Außenoberfläche des Endes des einen Kanalisationselementes fest ist und sich an einer Schulter abstützt, die durch die Innenfläche eines Umdrehungskörpers gebildet wird, der den Verbindungsbereich und die Anschlagschulter umgibt und selbst auf der Außenoberfläche des Endes des ■ zweiten Kanalisationselementes fest ist.

Die Erfindung besteht darin, daß einerseits ein Ring vorhanden ist, der sich gegen die Anschlagschulter auf der Seite der Schulter anlegt und andererseits eine aus härtbarem Material bestehende Masse im ganzen Raum untergebracht ist, der im Umdrehungskörper um die Anschlagschulter und den Ring freibleibt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 einen diametralen Längsschnitt durch die Verbindung zweier Kanalisationselemente mit Spitzende und Muffe unter Verriegelung durch eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die beiden Elemente eine 'bestimmte Winkelabweichung voneinander zeigen;

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Pig. 2 einen vergrößerten Teilausschnitt aus der Darstellung nach Fig. 1;

Pig. 3 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 2, wobei jedoch die beiden Kanalisationselemente ausgefluchtet sind;

Fig. 4 , 5 und 6 diametrale Teillängsschnitte durch drei abgeänderte Ausführungsformen gemäß der Erfindung mit einer Anschlagschulter auf dem Spitzende;

Fig. 7 eine den Fig. 2 und 3 ähnliche Darstellung zur Wiedergabe der Muffe und des Ringes bei der Montage;

Fig. 8 und 9 perspektivische Ansichten dee Ringes in zwei aufeinanderfolgenden Stellungen während seiner Montage unter leichter Vergrößerung der Abmessungen zur besseren Veranschaulichung des Montageschrittes.

Die in der Zeichnung wiedergegebene Verbindung erfolgt

1 2 zwischen zwei Rohrelementen T und T aus Gußeisen mit sphäroidischem Graphit, von denen das Spitzende des einen und die Muffe 1 des zweiten Rohres wiedergegeben sind, in die das Spitzende eingeführt ist.

Das Spitzende T weist einen ringförmigen Anschlagvorsprung 2 von quadratischem Querschnitt auf, dessen Seitenlänge in der Größenordnung der Dicke der Kanalisationselemente liegt. Dieser Anschlagvorsprung besteht aus Stahl oder aus Gußelsen mit sphäroidischem Graphit und ist auf das Rohrelement T in einer Ebene senkrecht zur Achse X-X dieses Elementes ange-

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passt und fabrikmässig aufgeschweißt.

ρ
Die Muffe 1 des Rohrelementes T weist innen zwei rotationssymmetrische Muffenkammem auf.

Eine erste Muffenkammer 3 (Abdichtmuffenteil), besitzt ein an sich bekanntes inneres Profil und istvon einer inneren ringförmigen Schulter 4 an ihrem an sich bekannt ausgebildeten Ende begrenzt und enthält eine radiale Druckdichtung aus elastomerem Material.

Eine zweite Muffenkammer 5 (Verriegelungsmuffenteil) be-

steht aus dem Material des Elementes T und ist einstückig mit diesem hergestellt und erstreckt sich über die Schulter 4 hinaus. Diese zweite Muffenkammer 5 wird ihrerseits von einer der Schulter 4 gegenüberliegenden anderen, inneren ringförmigen Schulter 6 begrenzt. Zwischen diesen beiden Schultern 4 und β befindet sich ein kegelstumpfförmiger Wandungsabschnitt 5a im Anschluß an die Schulter 4 sowie ein zylindrischer Wandungsabschnitt 5b, der in die Schulter 6 übergeht. Die axialen und radialen inneren Abmessungen dieser Muffenkammer 5 sind beträchtlich größer als diejenigen der Muffenkammer 3. Der Eingangsdurchmesser, der von dem Innendurchmesser D der Schulter 6 bestimmt wird, ist so groß, daß alle zulässigen Winkelabweichungen der beiden Rohrelemente in einem das Abdichten sicherstellenden Variationsintervall möglich sind, wie dies durch die 1 und 2 angedeutet ist.

Der Vorsprung 2 ist in der Nähe des Endes des einzuführenden Teiles T angeordnet, weist jedoch vom Ende einen so großen Abstand auf, daß er die Schulter 4 des

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Rohrelementes T nicht berührt, wenn sich die Verbindung nach dem Einsetzen der Dichtungspackung G in ihrer endgültigen lage befindet.

Die Verriegelung der beiden Rohrelemente erfolgt mit Hilfe eines Stahlringes 7 von quadratischem, Querschnitt, dessen Seitenlänge im Vergleich zum Durchmesser gering ist, jedoch größer als diejenige des Vorsprunges 2 und annähernd gleich der radialen Abmessung der Schulter 6 des Verriegelungsmuffenteiles.Es ist wesentlich, daß der Außendurchmesser dieses Ringes größer ist als der Durchmesser D des Muffenteiles 5, wie später noch näher erläutert werden soll. Dieser Ring ist vergleichsweise elastisch und längs eines zu seiner Umdrehungsachse parallelen Schlitzes 8 geschlitzt. Sein Querschnitt braucht nicht unbedingt quadratisch zu sein, wenn nur seine Innenoberfläche zylindrisch ist.

Die Fig. 2 und 3 zeigen die beiden Rohrelemente T und

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T in ihrer miteinander verbundenen Lage, nach^dem die Verriegelungsvorrichtung eingesetzt ist. Der verfügbare Zwischenraum in der Verriegelungsmuffe 5, das heißt der Raum, der nicht von dem geschlitzten Ring 7 und dem mit dem Rohrelement T eine Einheit bildenden Schultervorsprung eingenommen wird, ist mit einem ausgehärteten Dichtungsmaterial 9 ausgefüllt. Dieses Material, das beim Einfüllen plastisch oder flüssig ist, ist entsprechend seinem Aushärteverhalten und entsprechend den zu erzielenden ausreichenden mechanischen Pestigkeitseigenschaften hinsichtlich Zusammenrl rückung, Scherverhalten und Nichtverformbarkeit derart gewählt, daß es jeder trennenden Kraft zu widerstehen vermag.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Verriegelungsvorrichtung besteht dieses Material aus einem Gemisch aus Sand und Epoxyharz in entsprechenden Anteilen und entsprechender Qualität, um bei Umgebungstemperatur und in annehmbarer Zeit Druckwiderstandswerke, Scherwiderstandswerte, Elastitätsmodule, Wärmeausdehnungskoeffizienten und Absorbtionskoeffizienten für Wasser zu erhalten, daß der axiale Schub während der gesamten Lebensdauer des Leitungsnetzes aufgefangen wird, indem die Kanalisationselemente angeordnet sind, ohne daß sich dieses Material ändert. Die Mengenanteile betragen beispielsweise auf einen Anteil Expoxyharz. zwei Anteile Sand.

Übrigens ist es erforderlich, daß die dem Ring 7 und der äußeren Schulter 6 des Verriegelungsmuffenteiles gegenüberliegenden Wandungen ein ausreichend starkes Widerlager für das ausgehärtete Dichtungsmaterial bilden. Pur

C: Kompressionswiderstand des Dichtungsmaterials; s: gemeinsamer Querschnitt der Flächen von Schulter und Ring

S: Querschnitt entsprechend dem Außendurchmesser des

Einsteckendes T¹ (=7TD²/4) und P: Versuchsdruck

ergibt sich C . s^-P S.

Es zeigt sich somit, daß der äußere Durchmesser des Ringes größer als der Durchmesser D am Eingang zur Muffe entsprechend diesem Zustand sein muß.

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Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform kann der Vorsprung einen Querschnitt aufweisen, wie er in Fig. 4 wiedergegeben ist, wo man einen Teil 2^a von quadratischem Querschnitt erkennt, der aus Material am Ende einer Manschette 10 von rechteckigem Querschnitt ausgebildet ist, deren Dicke im Vergleich zur Seitenlänge des Vorsprunges und der Länge gemessen in Richtung der Achse von T klein ist, die ein vielfaches dieser Seitenlänge beträgt. Der echulterförmige Vorsprung ist zur Erleichterung der Montage ebenfalls geschlitzt und fabrikmässig angebaut sowie durch Kleben fixiert. Bei zwei weiteren abgewandelten Ausführungsformen ist ein Vorsprung 2b (Fig. 5) vorgesehen, der aus dem Material des Einsteckendes des Rohrabschnittes T einstückig mit diesem hergestellt ist. Es kann auch ein schulterförmiger Vorsprung 2c entsprechend dem Vorsprung 2 vorgesehen sein, der Jedoch in einer Auskehlung verankert ist, die sich bis in die mittlere Dicke des Rohrelementes T erstreckt (Fig. 6). Der Vorsprung kann einen beliebigen Querschnitt aufweisen, vorausgesetzt, daß die innere Seite parallel zur Achse des Rohrabschnittes T verläuft und die andere Seite, die gegenüber dem Einsteckende des Rohrabschnittes T liegt, senkrecht zu dieser Achse steht.

Das Verriegeln der Verbindung erfolgt, wie nachstehend näher erläutert wird.

Im freien Zustand sind die beiden durch den Schlitz 8 gebildeten Schenkel des Ringes 7 miteinander in Kontakt.

Vor dem Ineinanderfügen der Rohrelemente wird zuerst der Ring in den Verriegelungsmuffenteil eingeführt, indem man

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ihn nach. Pig. 8 derart zusammendrückt, daß die beiden dem Schlitz benachbarten sbhenkel über eine bestimmte Mnge in axialer Richtung übereinandergreifen. Anschließend wird er gegen die Wandung 5b dieses Muffenteiles gespreizt, indem in seinen Schlitz ein Spreizkeil 11 eingeführt wird, der diesen Ring auf, wie Pig. 7 und 9 zeigen, gespreizt hält. In dieser Lage kann der Ring über den Vorsprung 2 beim Einschieben des Spitzendes des Rohrabschnittes T in den Rohr-

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abschnitt T gleiten. Um ein Einführen zu ermöglichen muß erkennbar der innere Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 5b der Muffe 5 größer sein als der äußere Durchmesser des Vorsprunges 2 und zwar wenigstens um das Zweifache der Stärke des Ringes 7.

Beim Vereinigen der Rohrelemente geht man nach dem klassischen Montageverfahren bei der Herstellung von solchen Verbindungen einschließlich eines notwendig werdenden Ausrichtens vor. Man führt das Spitzende des Rohrabschnittes T mit dem Vorsprung 2 in die Doppelmuffe des Rohrelementes

T ein, die die Dichtungspackung G- und den Verriegelungsring 7 enthält, (Pig. 7).

Der eigentliche Verriegelungsvorgang besteht in einem ersten Schritt darin, den Spreizteil 11 zu entfernen, der den Ring gespreizt hält, und diesen Ring in seine endgültige Lage an dem Vorsprung 2 auf der dem Spitzende abgewendeten Seite des Rohrabschnittes T festzulegen.Dann wird das plastische oder flüssige Dichtungsmaterial in den gesamten frei bleibenden Raum innerhalb des Verriegelungsmuffenteiles 5 um den Vorsprung 2 und den Ring 7 eingeführt.

Die Pig. 1 und 2 sowie Pig. 3 zeigen die montierte und ver-

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riegelte Verbindung in einer geknickten bzw. ausge-

i ρ fluchteten Lage der Rohrelemente T und T .

Die erfindungsgemäße Art der Verriegelung besitzt den Vorteil, daß mit Sicherheit der gesamte innerhalb des Verriegelungsmuffenteiles vorhandene freie Raum vollständig ausgefüllt wird. Dies garantiert eine absolut vollständige Verteilung des Axialschubs auf den ganzen äußeren Umfang und die Vorrichtung selbst erfordert nur sehr geringe Sicherheitskoeffizienten hinsichtlich der Abmessungen des unter Zug stehenden Verriegelungsstückes, im vorliegenden Falle des zusätzlichen mit der Abdichtung einstückigen Teiles, der die eigentliche Verriegelung bildet, weil keinerlei Gefahr einer Konzentration axialer Schubkräfte nur an einem Punkte im gesamten leitungsnetz besteht, selbst wenn es zu Winkelabweichungen kommt.

- Patentansprüche -11 -

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Claims (6)

- 4Ί - Patentansprüche

1.) Vorrichtung zur zugfesten Verriegelung der Verbindung von zwei Kanalisationselementen, deren Achsen einer Winkelabweichung unterworfen sein können mit einem Anschlagvorsprung auf der Außenoberfläche des Endes des einen Kanalisationselementes der sich gegen eine Schulter an der Innenfläche eines hohlen rotationssymmetrischen Teiles abstützt, welcher den Verbindungsbereich und den Vorsprung umgibt und selbst einstückig mit der Außenoberfläche des Endes des zweiten Kahalisationselementes ist, gekennzeich net durch einerseits einen Ring (7)_f der sich gegen den Vorsprung (2, 2^a, 2^b, 2^C) auf der Seite der Schulter ' (6) abstützt, und andererseits durch eine Masse (9) aus aushärtbarem Material im gesamten Raum, der in dem Umdrehungskorper (5) um den Vorsprung (2) und den Ring (7) freibleibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ring (7) aus einem elastischen Material besteht und einen Schlitz (8) parallel zu seiner Symmetrieachse und über seine ganze Länge aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (7) aus einem druckfesten Material besteht.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß- der rotationssymmetrische Umdrehungsgußteil aus einer Muffe (5) aus dem Material am Ende des zweiten Kanalisations-

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elementes (T ) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß das eine Kanalisationselement (T ) ein Spitzende aufweist, während das andere (T ) mit einer Muffe (1) versehen ist, das Spitzelement in der Muffe unter Zwischenschaltung einer Dichtungspackung (G) eingesetzt ist und die Muffe (5) den Umdrehungsgußkörper bildet und in Achsrichtung axial oberhalb der anderen Muffe (V) auf der Seite des Elementes mit dem Spitzende (T ) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und/oder 5t dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Ringes (7) größer als der Eingangsdurchmesser (D) der Muffe (1) ist, die den hohlen Rotationskörper bildet.

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