DE10340477B3

DE10340477B3 - Zugfeste Rohrverbindung

Info

Publication number: DE10340477B3
Application number: DE10340477A
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: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2023-09-04

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist eine zugfeste Rohrverbindung zum Anschluss einer aus insbesondere weichem Kunststoff wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) o. dgl. bestehenden Rohrleitung an eine Muffe unter Vermittlung eines am Innendurchmesser mit zahnartigen Vorsprüngen als kraftschlusserhöhende Mittel versehenen, als an einer Umfangsstelle geschlitzter Spreizklemmring ausgebildeten Sicherungsrings, der in einer Innenumfangsnut der Muffe einliegt und mit seinem Innenumfang mindestens mittelbar am Mantel des Rohres angreift, wobei sich konische Umfangs-Kontaktflächen zwischen Sicherungsring und Muffennut zur Mündung der Muffe hin im Durchmesser verjüngen, so dass unter am Rohr angreifenden axialen Auszugskräften die Haltekraft des sich im Durchmesser verjüngten Sicherungsrings auf dem Rohr zunimmt. Erfindungsgemäß sind die zahnartigen Vorsprünge des Sicherungsrings als im Wesentlichen ringförmig umlaufende Rippen ausgebildet, und wenigstens eine dieser Rippen ist mit in Umfangsrichtung kurzen rippenartigen Nasen versehen, die gegenüber der Rippe radial erhöht sind. Der Kern der Erfindung besteht darin, zwischen dem Sicherungsring und dem darin einzuschiebenden Rohr anfangs nur möglichst geringen Kraftschluss zuzulassen, damit das Rohr mechanisch kaum belastet und somit nicht beschädigt wird. Der Kraftschluss soll gewährleisten, dass bei Zug am Rohr der Sicherungsring gerade mitgezogen werden kann, so dass er nunmehr in der Lage ist, sich unter Durchmesserverjüngung ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zugfeste Rohrverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer zugfesten Rohrverbindung beispielsweise der in DE 44 22 564 C1 beschriebenen Art, von der die Erfindung ausgeht, ist der Sicherungsring als Spreizklemmring mit an seiner Innenseite vorgesehenen zahnartigen Vorsprüngen als haftreibungsfördernde Mittel ausgebildet und gewährleistet in Verbindung mit einem Spreizwerkzeug und einem Montagehilfskörper, dass das Rohr bei der Montage der Rohrverbindung berührungslos durch den – aufgeweiteten – Sicherungsring hindurchgeschoben werden kann. Damit werden beim früheren Stand der Technik noch mögliche gravierende Beschädigungen des Rohres beim axialen Zusammenstecken von Rohr und Sicherungsring vermieden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rohrverbindung der bekannten Art so zu gestalten, dass ihre Montage auch unter Verzicht auf einen Montagehilfskörper ohne Beschädigung des Rohres vonstatten gehen kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass die zahnartigen Vorsprünge des Sicherungsrings als im wesentlichen ringförmig umlaufende Rippen ausgebildet sind, und dass wenigstens eine dieser Rippen mit in Umfangsrichtung kurzen rippenartigen Nasen versehen ist, die gegenüber der Rippe radial erhöht sind.

Bevorzugt ist die Anordnung in diesem Zusammenhang so getroffen, dass die Umfangserstreckung jeweils einer Nase etwa 2 bis 4% des Umfangs einer Rippe bzw. die Umfangserstreckung aller Nasen einer Rippe etwa 20 bis 40% des Umfangs der Rippe beträgt und dass – je nach Nenngröße des Rohres – die radiale Erhöhung der Nasen gegenüber der Rippe etwa 0,3 bis 1,5 mm beträgt.

Der wesentliche Kern der Erfindung besteht demnach darin, zwischen dem ursprünglich aufgeweitet in der Muffennut einliegenden und somit entspannten Sicherungsring und dem in den Sicherungsring einzuschiebenden Rohr nur einen möglichst geringen Kraftschluss zuzulassen, damit das Rohr bzw. seine Mantelfläche mechanisch kaum belastet wird und beschädigt werden kann. Der Kraftschluss soll gerade gewährleisten, dass bei am Rohr auftretenden Zugkräften der Sicherungsring mitgezogen werden kann, so dass er in der Lage ist, sich unter Durchmesserverjüngung enger an das Rohr anzulegen mit der Folge, dass nunmehr auch die Rippen insgesamt am Rohrmantel angreifen und dadurch den Kraftschluss im Sinne einer zugfesten Rohrverbindung erhöhen können.

Eine noch weitere Effektsteigerung des erfindungsgemäßen Prinzips kann entsprechend einer Ausgestaltung des Sicherungsringes dadurch erreicht werden, dass wenigstens eine der Rippen gegenüber wenigstens einer anderen Rippe selbst zumindest teilumfänglich radial erhöht ist. Auch hier soll die radiale Erhöhung der wenigstens einen Rippe gegenüber anderen Rippen etwa 0,3 bis 1,5 mm betragen.

Bei dieser Ausgestaltung gelangen anfangs nur die Nasen und also äußerst kleine Angriffsflächen mit dem Rohr in Kontakt, welches daher beim Einschieben in die Muffe mechanisch noch weniger belastet wird. Erst bei Zugbelastung greift/greifen später auch die erhöhte(n) Rippe(n) kraftschlüssig am Rohr an, wodurch der Kraftschluss sukzessive mit Zunahme der am Rohr angreifenden Auszugskräfte erhöht werden kann.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform können die Rippen in Umfangsabständen Unterbrechungen bzw. Einschnitte aufweisen. Damit ist der Vorteil verbunden, dass die Kontaktflächen zwischen Rohr und Sicherungsring noch weiter verringert werden.

Die Unterbrechungen bzw. Einschnitte können als axial verlaufende Nuten ausgebildet sein, die sich jeweils durch alle ringförmig umlaufenden Rippen hindurch erstrecken. Aufgrund dieser Ausbildung lässt sich der Sicherungsring besonders einfach im Spritzgießverfahren herstellen.

Im übrigen versteht sich die Erfindung anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine Rohrverbindung, wobei in der rechten Hälfte der Zeichnung eine Vormontageposition eines vollständig in eine Muffe eingeschobenen Rohres und in der linken Hälfte die vollzogene Rohrverbindung gezeigt ist,
2 die in 1 bezeichnete Einzelheit A in vergrößertem Maßstab,
3 eine schaubildliche Darstellung eines Ausschnitts des Sicherungsringes mit Blick auf dessen Innenseite,
4 eine gegenüber 3 vergrößerte Detailansicht, und
5 eine 4 ähnliche Darstellung zur Beschreibung geometrischer Verhältnisse.
Das Ausführungsbeispiel zeigt entsprechend 1 ein Rohrstück 10 aus einem relativ weichen Kunststoff, wie insbesondere Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), od. dgl., eine Rohrmuffe 11 aus Kunststoff oder Metall sowie einen zwischen Rohr 10 und Muffe 11 befindlichen Sicherungsring 12. Bei dem Rohrstück 10 kann es sich um einen Endabschnitt eines längeren Rohres oder auch nur um ein Rohrübergangsstück handeln, welches etwa mittels Schweißen mit einem längeren Rohr verbunden ist bzw. wird.
Zur Aufnahme des vorzugsweise aus einem zähelastischen Werkstoff, wie z.B. POM (einem Polyacetalharz), Polyamid od. dgl., bestehenden Sicherungsrings 12 in der Muffe 11 weist diese eine Innenumfangsnut 13 auf, die ersichtlich einen konischen bzw. keilförmigen Querschnitt aufweist, dadurch, dass die Kontaktfläche 14a für den Sicherungsring zur Muffenmündung hin gegen das Rohr konvergiert. Eine mit 15 bezeichnete weitere Nutanordnung dient der Aufnahme eines Dichtrings 16.
Der elastisch verformbare Sicherungsring 12 weist an einer Umfangsstelle einen nicht dargestellten durchgehenden Schlitz auf, woraus seine Eigenschaft als Spreizklemmring resultiert. Bezüglich der Schlitzanordnung sei z.B. auf 4 und zugehörige Beschreibung der DE 44 22 564 C1 verwiesen. Die Schlitzweite ist mindestens so groß, dass der infolge Eigenfederspannung leicht aufgeweitete Sicherungsring 12 unter Verringerung seines Durchmessers soweit zusammengedrückt werden kann, dass er von der Mündungsseite der Muffe 11 her in die dortige Aufnahmenut 13 eingeführt werden kann.
Der Sicherungsring 12 weist, wie dies am deutlichsten die 3 und 4 veranschaulichen, an seiner Innenseite beim Ausführungsbeispiel drei ringförmig umlaufende Rippen 17, 18 und 19 auf, die der Kraft- oder Formschlusserhöhung beim Angriff auf den Mantel des Rohres 10 dienen. Die Rippen 17, 18 und 19 sind mit vorzugsweise in gleichen Umfangsabständen vorgesehenen Einschnitten 20 oder Unterbrechungen versehen, so dass relativ kurze Rippen-Ringsegmente 21 entstehen, die sich flexibler und leichter an die Mantelfläche des Rohres 10 anpassen können als eine jeweils unterbrechungsfrei umlaufende Rippe. Die Einschnitte 20 oder Unterbrechungen ziehen sich, wie insbesondere aus 4 erkennbar ist, längs jeweils einer Linie durch jeweils alle Rippen 17, 18 und 19 hindurch.
Des weiteren ist eine, hier die mittlere, Rippe 18 gegenüber den beiden anderen, äußeren Rippen radial erhöht, d.h. sie ragt weiter nach innen vor. Das Ausmaß dieser in 5 gezeigten Überhöhung 22 beträgt etwa 0,3 bis 1,5 mm und ist an die jeweiligen Verhältnisse durch Versuch anzupassen. Jedenfalls sollte die Überhöhung 22 umso geringer sein, je kleiner die Nennweite des Rohres 10 ist. Ferner weist die mittlere Rippe 18 in Umfangsrichtung kurze, wiederum rippenartige Nasen 23 auf. Deren Umfangserstreckung beträgt nur einen geringen Bruchteil – z.B. ein Viertel bis Drittel – der Umfangserstreckung eines Rippen-Ringsegments 21 oder etwa 20–40% des Gesamtumfangs aller Segmente der Rippe 18. Diese Nasen 23 sind gegenüber der Rippe 18 nochmals erhöht. Das Ausmaß dieser ebenfalls in 5 veranschaulichten Überhöhung 24 kann, wiederum in Abhängigkeit von der Dimension der Rohrverbindung auch hier etwa 0,3 bis 1,5 mm betragen. In 2 ist die 'zweistufige' Gesamtüberhöhung mit 25 bezeichnet.
Die Rohrverbindung wird durch Einstecken des Rohres 10 in die mit einem Sicherungsring 12 bestückte Muffe 11 hergestellt. Die Position, die das Rohr 10 in der Muffe 11 einnimmt, wenn es vollständig eingesteckt ist, zeigt 1 in ihrer rechten Hälfte. Diese, und noch deutlicher die vergrößerte Darstellung der 2 zeigt, dass der Sicherungsring 12 dabei im wesentlichen nur mit den auf der mittleren Rippe 18 erhöht angeordneten Nasen 23 den Mantel des Rohres 10 kontaktiert. Dadurch können die einander nur über sehr kleine Berührungsflächen kontaktierenden Rohrverbindungselemente – das Rohr 10 und der Sicherungsring 12 – äußerst materialschonend aneinander vorbeigleiten.
Ausgehend von der in der rechten Zeichnungshälfte dargestellten Situation ergibt sich bei Zugbelastung am Rohr in Richtung des Pfeils Z die in der linken Hälfte dargestellte Situation. Bei dem Versuch, Rohr 10 und Muffe 11 axial auseinanderzuziehen, bewirken nämlich die konischen, aneinander angepassten Kontaktflächenpaare 14a/14b von Ringnut 13 und Sicherungsring 12 eine mit zunehmendem Axialzug ansteigende Erhöhung der Klemmkraft des Sicherungsrings 12, der nun durchmesserverjüngend beansprucht wird, auf den Mantel des Rohres 10. Dabei gelangen nach den Nasen 23 zunächst die erhöhten Rippen-Ringsegmente 21 der mittleren Ringrippe 18 und erst bei weiterer Zugbeanspruchung auch die Rippen-Ringsegmente 21 der beiden äußeren Ringrippen 17 und 19 in Kontakt mit der Mantelfläche des Rohres 10.
Vergegenwärtigt man sich, dass erst mit ansteigenden Zugkräften eine größere Anzahl von Rippen-Abschnitten den Rohrmantel kontaktiert und dadurch hohe Klemmkräfte aufgebracht werden; so wird ebenso deutlich, dass das ursprüngliche Einführen des Rohres 10 in den aufgrund seiner inneren Federspannung aufgeweiteten Sicherungsring fast kraftlos erfolgt, so dass die mechanische Beanspruchung des Rohrmantels äußerst gering ist, obwohl die erfindungsgemäße Rohrverbindung bezüglich des Sicherungsrings ohne Montagehilfswerkzeuge auskommt.
Die rippenförmigen Nasen 23 haben insbesondere die Aufgabe, einen ersten, noch recht geringen Kraftschluss zwischen dem Mantel des Rohres 10 und dem Sicherungsring 12 herzustellen, so dass letzterer vom Rohr 10 gerade mitgezogen werden kann, wenn an diesem eine Zugkraft angreift. Dabei wird nun zwangsläufig der Innendurchmesser des Sicherungsrings 12 verkleinert, so dass nunmehr auch die Rippen-Ringsegmente 21 der radial erhöhten Rippe 18 am Rohrmantel angreifen können, wodurch sich der Kraftschluss deutlich erhöht. Bei noch weitergehender Zugbelastung geraten dann auch die Rippen-Ringsegmente 21 der anderen Rippen 17 und 19 in kraft- und ggf. formschlüssigen Kontakt mit dem Rohr 10, womit nun aufgrund nochmals deutlich gesteigerten Kraftschlusses die Rohrverbindung in jeder Beziehung zugfest ist.

Claims

Zugfeste Rohrverbindung zum Anschluss einer aus insbesondere weichem Kunststoff wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) od. dgl. bestehenden Rohrleitung (10) an eine Muffe (11) unter Vermittlung eines am Innendurchmesser mit zahnartigen Vorsprüngen als kraftschlusserhöhende Mittel versehenen, als an einer Umfangsstelle geschlitzter Spreizklemmring ausgebildeten Sicherungsrings (12), der in einer Innenumfangsnut (13) der Muffe (11) einliegt und mit seinem Innenumfang mindestens mittelbar am Mantel des Rohres (10) angreift, wobei sich konische Umfangs-Kontaktflächen (14a, 14b) zwischen Sicherungsring (12) und Muffennut (13) zur Mündung der Muffe (11) hin im Durchmesser verjüngen, so dass unter am Rohr (10) angreifenden axialen Auszugskräften die Haltekraft des sich im Durchmesser verjüngten Sicherungsrings (12) auf dem Rohr (10) zunimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die zahnartigen Vorsprünge des Sicherungsrings (12) als im wesentlichen ringförmig umlaufende Rippen ausgebildet sind, und dass wenigstens eine (18) dieser Rippen (17, 18, 19) mit in Umfangsrichtung kurzen rippenartigen Nasen (23) versehen ist, die gegenüber der Rippe (18) radial erhöht sind.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangserstreckung jeweils einer Nase etwa 2 bis 4% des Umfangs einer Rippe (18) beträgt.
Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangserstreckung aller Nasen einer Rippe (18) etwa 20 bis 40% des Umfangs der Rippe (18) beträgt.
Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erhöhung (24) der Nasen (23) gegenüber der Rippe (18) etwa 0,3 bis 1,5 mm beträgt.
Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine (18) der Rippen (17, 18, 19) gegenüber wenigstens einer anderen Rippe (17 bzw. 19) zumindest teilumfänglich radial erhöht ist.
Rohrverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Erhöhung (22) der wenigstens einen Rippe (18) _ gegenüber anderen Rippen (17, 19) etwa 0,3 bis 1,5 mm beträgt.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine der Mehrzahl von Rippen (17, 18, 19) des Sicherungsrings (12) mit radial erhöhten Nasen (23) versehen ist.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die radial erhöhten Nasen (24) aufweisende Rippe (18) zugleich diejenige ist, die gegenüber anderen Rippen (17, 19) die radiale Erhöhung (22) aufweist.
Rohrverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (17, 18, 19) in Umfangsabständen Unterbrechungen bzw. Einschnitte (20) aufweisen.
Rohrverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungen bzw. Einschnitte (20) als axial verlaufende Nuten ausgebildet sind, die sich jeweils durch alle ringförmig umlaufenden Rippen (17, 18, 19) hindurch erstrecken.