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Die Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Muffenver-
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bindung zwischen duktilen Cußrohren mit alternierenden Längsbewegungen,
insbesondere für Fernwärmeleitungen, in deren innerem Muffenraum ein elastischer
Dichtungsring angeordnet ist zur Abdichtung des Ringraumes zwischen dem Spitzende
des Einsteckrohres und der Muffe.
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Erdverlegte Leitungen zum Transport vornehmlich flüssiger und gasförmiger
Medien werden vielfach aus Gußrohren mit Muffenverbindungen hergestellt, die eine
schnelle und einfache Montage am Verlegeort ermöglichen, insbesondere wenn eine
Steckverbindung verwendet wird. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die
einzelnen Rohre der Leitung gegeneinander abwinkelbar und in ihrer Längs- und Querrichtung
beweglich sind und somit Lageveränderungen vollziehen können, die als Folge von
Erdbewegungen, Verkehrsbelastungen und Temperaturänderungen auftreten. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform wie sie beispielsweise aus DT-PS 1 153 577, FR-PS 1
168 647 und aus DIN 28603-März 76 bekannt ist, stützt sich der elastische Dichtungsring
gegen einen das Spitzende des Einsteckrohres mit Spiel umfassenden Haltebund an
der Muffenstirnseite ab und greift in eine an den Haltebund angrenzende Ringnut
ein.
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Die genannten Muffenverbindungen sind abgestellt auf die Verwendung
von Dichtungselementen mit sehr guten dauerelastischen Eigenschaften, vornehmlich
mit einem angemessen geringen Druckverformungsrest
und mit einet
niiigl i hst hohen Alt(rungst)eständlgkeit. Zumeist besteht deshalb der Dichtungsring
aus Naturkautschuk, der sich als Dlchtungswürkstoff in dem weitaus größten Anwendungsbeleich
der Gußrohre, nämlich Trinkwasserleitungen, uneingeschränkt bewährt und weltweit
durchgesetzt hat.
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Nach einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag gemäß DT-PS
(Patentanmeldung P 27 14 870.5) sind Gußrohrleitungen mit beweglicher Muffenverbindung
zwischen den Rohren auch für den Transport aggressiver Medien, insbesondere Heißwasser
und Dampf, entwickelt worden, bei denen am Haltebund der Muffe auf die Toleranz
der ineinandergesteckten Verbindungsteile abgestimmte Zentrierrippen angebracht
sind und vorzugsweise anstelle von Naturkautschuk als Dichtungswerkstoff synthetische
Elastomere, beispielsweise Äthylen-Propylen-Kautschuk, verwendet werden.
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Besonders hohe Anforderungen hinsichtlich alternierender Längsbeweglichkeit
infolge axialer Ausdehnung und Schrumpfung sind bei Fernwärmeleitungen gegeben.
Diese werden bisher aus zusammengeschweißten Stahl-Rohrsctlüssen erstellt, was eine
umständlichere Montage und einen aufwendigeren Aufbau der Leitung bedingt. Abgesehen
von den im Rohrgraben erforderlichen Schweißungen sind u.a. Rohrschleifen als Längenkompensatoren
erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Muffenverbindung zwischen
duktilen Cußrohren der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß auch bei alternierenden
Längsbewegungen der Einzelrohre, insbesondere infolge axialer Ausdehnung und Schrumpfung
durch häufigen Temperaturwechsel des Transportmediums, die hohe Zuverlässigkeit
der Dichtung
erhalten bleibt, mit dem Ziel, aufwendige Kompensatoren
und die dafür erforderlichen Baumaßnabmen einzusi>aren, ohne die Vorzüge der
gummigedichteten Verbindung, wle schnelle Verlesbarkeit und Abwinkelbarkelt, nufzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfinlungsgemäB dadurch gelöst, daß das Spitzende
des Einsteckrohres mit einem gegen das Transport medium beständigen Überzug mit
niedrigem Reibungskoeffizienten für die Werkstoff-Flächenpaarung Dichtring/Einsteckrohr
versehen ist.
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Beim Transport aggressiver Medien, insbesondere Heißwasser von Fernleitungen,
ist nicht nur die Verwendung eines gegen das Medium beständigen Dichtungswerkstoffes
erforderlich ; darüberhinaus kann die langzeitige Betriebssicherheit der Dichtung
noch dadurch wesentlich gefördert werden, drall an der Berührungsfläche zwischen
Eins teckrohr utld Di chtungsring ein verschleißarmes Gleiten ermöglicht wird Es
hat sich gezeigt, dall nicht nur die Gleitreibung, sondern auch die starke Flächenhaftung
des Dichtungsringes bei den auftretenden alternierenden Längsbewegungen der Rohre
zu Verschleißerscheinungen führt und die Abdichtung beeinträchtigt.
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Als besonders wirksam hat sich ein Uberzug aus Polytetra-Fluor-Äthylen
(Teflon) gezeigt, vorzugsweise mit einer tScilictltdicke von etwa 40 Mikrometer,
insbesondere wenn der elastische Dichtungsring aus Äthylen-Propylen-Kautschtik besteht.
Bei dieser Werkstoff-Flächenpaarung des Einsteckrohr-Spitzendes und des Dichtungsringes
werden nicht nur unerwartet günstige Voraussetzungen bezüglich verschleißfreier
ilaft- und Gleitreibung, sondern auch hinsichtlich der Beständigkeit des Dichtringes
selbst gegen das aggressive tieißwasser insbesondere von Fernwärmeleitungen erreicht.
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Aber auch eine Emaillierung mit einer Schichtdicke von ca.
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1 mm, eine Verchromung mit ca. 200 um Schichtdicke, sowie ein Hartlack
-Überzug mit ca. 80 um Schichtdicke haben beim Einsatz mit anderen elastomeren Dichtringen,
wie z.B.
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Naturkautschuk, gute Ergebnisse erbracht.
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Wie eingangs bereits erwähnt, haben sich bei Druckrchren f<ir Trinkwasserleitungen
solche Muffenverbindungen besonders bewährt, bei denen der Dichtungsriiig sich gegen
einen <las Spitzende des Einsteckrohres mit Spiel umfassenden Haltebund abstützt
und in eine an dem Bund angrenzen<ie Ringnut eingreift.
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Die Erfindung ermöglicht es, diese bewährte Ausführungsart für Gußrohr-Leitungen
zum Transport aggressiver heißer Medien, insbesondere Fernwärmeleitungen anzuwenden,
insbesondere wenn nach DT-PS .............. (Patentanmeldung P 27 14 870. 5) der
Haltebund an der Muffe über seinen Innenumfang verteilte, axial verlaufende Zentrierrippen
aufweist, deren radiale Höhe auf die das Spiel beeinflussende roleranz der ineinandergesteckten
Verbindungsteile abgestimmt ist. Diese Maßahme ermöglicht es, solche Werkstoffpaarungen
fiir den Dicht ring und den Überzug des Einsteckrohr-Spitzendes auszuwählen, die
die Anforderungen hinsichtlich dauerelastischer Eigenschaften des Dichtringes, elessen
Beständigkeit gegen tlas zu t ransportierende Medium und hinsichtlich der Gleiteigensciiaftei
optimal erftlllen. len.
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Dabei wird zweckmäßig die radiale Höhe der Zentrierrippen auf das
zulässige Kleinstmaß der lichten Haltebund-Weite und/o<ler das zulässige Größtmaß
des Außendurchmessers des Einsteckrohres abgestimint. Dadurch bleibt die Querbeweglichkeit
benachbarter Rohre (Abwinkelung; Dezentrierung infolge Er<lbewegungen) so weitgehend
erhalten, als es der im Einzelfall günstigste Dichtring-Werkstoff unter Berücksichtigung
seiner jeweiligen dauerelastischen Eigenschaften (Druckverformungsrest; Druckrelaxation)
zuläßt, ohne die Abdichtung zu beeinträchtigen.
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Nachfolgend wird die Eriintfuria snhillld d<r Zeicllnung mit Ausführungsbeispiel
näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Steck-Muffenverbindung mit beschichtetem
Spitzende im Querschnitt oberhalb ihrer Mittelachse, Fig. 2 eine entsprechende Schraub-Muffenverbindung,
Fig. 3 dic Muffenverbindung nach Fig. 1 mit Zentrierrippen am Muffeneingangsinnendurcinnesser
und Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 3 Die Fig. 1 zeigt eine
Muffe 1, deren Hohlraum 2 einen elastischen Dichtungsring 3 aus zwei Elastomeren
aufnimmt, der stirnseitig durch einen Haltebund 4 begrenzt ist. Das Einsteckrohr
5 ist außen über eine der Muffentiefe entsprechenden Länge mit einem gegen das Transportmedium
beständigen Überzug 6 mit niedrigem Reibungskoeffizienten für die Flächenpaarung
Dichtungsring 3/Einsteckrohr 5 versehen. Der Uberzug 6 besteht aus Polytetra-Fluor-Athylen
(Teflon) mit einer Schichtdicke von etwa 40 Mm. Dieser hitzebeständige Überzug wird
auf die Rohroberfläche in der Weise aufgebracht, da auf die feingeschliffene, feinstgesandstrahlte,
entfettete und mit einem Primer vorbehandelte Fläche die Teflonschicht in zwei Arbeitsgängen
aufgespritzt und bei 350ob gesintert wird.
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Der Überzug 6 kann beispielsweise auch aus einer ca. 1 mm dicken Emaillierschicht
bestehen, die auf die gesandstrahlte Oberfläche durch Aufspritzen des Crund- und
des Deckemailles und Einbrennen bei ca. 8500C aufgebracht wird. Bei manchen Anwenaungsfällen
haben sich auch Überzüge 6 aus Hartlack oder aus metallischem Material, insbesondere
aus Chrom, bewährt
um bei einem niedrigen Reibungskoeffizienten
der Flächenpaarung Dichtungsring 3/Einsteckrohr 5 mit bestimmten, gegen das Transportmedium
beständigen Elastomeren für 3, z.B.
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Naturkautschuk, eine langlebige, zuverlässige Muffenverbindung herzustellen.
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Mittels der erfindungsgemä beschichteten Einsteckrohre 5 können auch
bei anderen Muffenverbindungen, beispielsweise bei einer Schraubverbindung nach
Fig. 2, alternierende Längsbewegungen aufgenommen werden. Fig. 2 zeigt eine Muffe
7 mit Innengewinde, deren Hohlraum 8 einen elastischen Dichtungsring 9 aufnimmt,
der sich stirnseitig gegen innen Schraubring 10 abstützt.
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Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Muffenverbindung wie in Fig. 1, bei der
jedoch am Innenumfang des Haltebundes 4 vier Zentrierrippen 11 angeordnet sind,
die sich über die Bundbreite rohraxial erstrecken.
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Die lichte Weite D des Haltebundes 4 (einschließlich der radialen
Höhe der Zentrierrippen 11) und der Außendurchmesser "d" des Einsteckrohres 5 ergeben
die Begrenzung für die mögliche radiale Dezentrierung zweier Rohre einer Verbindung,
z.B. infolge von Erdbewegungen. Die Weite "D" und der Außendurchmesser "d" werden
dementsprechend aufeinander abgestimmt, zweckmäßig unter Berücksichtigung der für
die geforderte Beweglichkeit zulässigen Toleranzwerte.
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Die Muffe 1 läßt sich in einfacher Weise dadurch herstellen, daß die
aufgeschweißten oder an den Haltebund angegossenen Zentrierrippen 11 mit einem radialen
Übermaß hergestellt und auf ihre erforderliche radiale Höhe abgearbeitet werden.
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Bei einer dementsprechenden Ausführungsform der Muffenverbindung für
besonders hohe Anforderungen ist die radiale Höhe der Zentrierrippen 11 auf das
zulässige Größtmaß d des Außendurchmessers des Einsteckrohres 5 derart max abgestimmt,
daß sie sich aus dem zulässigen Kleinstmaß der lichten Haltebundweite und einem
vorbestimmten Anteil der d-Toleranzbreite des Einsteckrohr 5- Außendurchmessers
ergibt. Der jeweils zweckmäßige Betrag dieses Anteils ist von der benutzten Fertigungsanlage
abhängig; er liegt erfahrungsgemäß in der Regel bei einem Sechstel bis einem Viertel.
Mit dem Anteilswert 1/4 x d-Toleranzbreite beträgt bei der Nennweite 300 die Zentrierrippenhöhe
maximal 2,5 mm und bei Nennweite 600 maximal 2,9 mm; die maximale Rippenhöhe ist
jeweils dann verwirklicht, wenn die lichte Ist-Weite des glatten Teils des Haltebundes
4 dessen zulässiges Größtmaß hat. Hierbei ist ein elastischer Dichtungswerkstoff
mit einem Druckverformungsrest von rd. 55% verwendbar. Das erlaubt die Anwendung
von Dichtungsringen 3 aus gegen aggressive Medien und hohe Temperaturen überaus
resistenten synthetischen Elastomeren insbesondere von Äthylen-Propylen-Kautschuk
(EPDM) für Heii3wasser- und Dampf-Fernleitungen. Letzterer Dichtungsring 3-Werkstoff
gewährleistet zusammen mit einem Uberzug 6 aus Polytetra-Fluor-Athylen (Teflon),
der eine Schichtdicke von etwa 40 Mm haben kann, ein besonders verschleißarmes Gleiten
bei geringer Haftneigung der aufeinander liegenden Dichtungsteile 3, 6 und ergibt
fur diesen Anwendungszweck eine hervorragend geeignete Muffenverbindung.
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Ansprüche: