DE3005790C2

DE3005790C2 - Rohrkupplung

Info

Publication number: DE3005790C2
Application number: DE3005790A
Authority: DE
Inventors: Ernesto Schaffhausen Lehmann
Original assignee: Georg Fischer AG
Current assignee: Georg Fischer AG
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1983-02-03
Also published as: IT1130003B; DE3005790A1; DE8004129U1; IT8019686A0; NL185582B; JPS55149480A; NL8000817A; JPS6021277B2; NL185582C; US4326737A; GB2046859B; CH635180A5; GB2046859A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Rohrkupplung for Kunststoffrohre, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 gekennzeichnet ist

Es sind ähnliche Rohrkupplungen beispielsweise gemäß dem CH-Patent 4 29 331 hergestellt worden. Sie bestehen aus zwei Bundbuchsen mit zylindrischen Flanken und zwei Halbringen mit halbtorusförmigem Mittelteil und halbrohrförmigem Bund, weiche mittels Keilringen zusammengehalten werden. Bei sonst guter so Bewährung bereitet die richtige Dimensionierung gewisse Schwierigkeiten. Bei groben Toleranzen werden über die Keilringe beachtliche Kräfte übertragen. Ohne Schnappnut können stark abweichende Reibungskoeffizienten die Sicherheit der Verkeilung beeinfiussen.

Eine weitere Ausführungsart einer Rohrkupplung zeigt CH-Patent 5 38 626. Hier weist die Stirnfläche der Flansche ringförmige Rillen auf, die einen zwischen ihnen liegenden Dichtungsring teilweise umgeben und go unmittelbar benachbart der Innenwand des jeweiligen Rohres angeordnet sind, wobei zwischen den Rohrenden ein enger Spalt liegt und die Rückseiten der Flansche von einem Klemmring umgeben sind. Die Rohrverbindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseiten der Flansche und die entspechenden Berührungsflächen de$ Klemmringes mit der Rohrlängsachse einen annähernd rechten Winkel bilden und daß der Klemmring federnd ist und durch Verschlußvorrichtungen, die durch Aussparungen im selben Klemmring gebildet sind, zusammengehalten wird. Diese Bauart bedingt eine Begrenzung in der Auswahl der Form der Dichtungsringe.

Auch ist eine genaue Abstimmung der Dichtungsring-Dimension erforderlich. Während für das eigentliche Verspannen der Klemmringe über den Flanschen ein Kunststoff mit möglichst hohem Ε-Modul ervirünscht wäre — zumal diese Rohrverbindung für Stahlrohre vorgesehen ist —, müßte für das Ausklinken aus der Sicherungsnut gleichzeitig eher ein Kunststoff mit niedrigem Ε-Modul vorgesehen werden. Durch die in den Rillen der Flansche angeordnete Dichtung kann diese nicht in radialer Richtung montiert oder demontiert werden, ohne daß die Rohre mit den Flanschen auseinander bewegt werden.

Ausgehend vom letztgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rohrkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, weiche bei einer kunststoffgerechten und raumsparenden Ausbildung eine radiale Demontierbarkeit einer sich selbst zentrierenden Dichtung, deren Funktion von den Toleranzen unabhängig ist, ermöglicht

Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale für die Erfindung vorgesehen.

Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich nach den weiteren Ansprüchen.

Durch die Zentrierung der Dichtungsanordnung an der Innenkontur der Schalen wird ein radialer Ein- und Ausbau der Dichtung ermöglicht ohne daß ein axiales Verschieben der Rohrleitungen bzw. der Bundbüchsen erforderlich ist Gleichzeitig kann aufgrund der ebenen Stirnflächen der Bundbüchsen die für den jeweiligen Verwendungszweck günstigste Dichtungsart gewählt werden.

Durch die feste Verbindung von Stützring und Dichtungsring ist eine einfache .Montage und eine einwandfreie Zentrierung der Dichtung gewährleistet

Durch die im Außendurchmesser mit dem Bund gleich große Ausbildung der Dichtungsanordnung kann diese nach dem radialen Einschieben zwischen die Bundbüchsen von Hand durch umfangmäßiges Abtasten bereits zentrisch ausgerichtet werden, so daß beim nachträglichen Aufsetzen der beiden Schalen und deren Verspannung die Dichtungsanordnung nicht mehr radial belastet bzw. verschoben werden muß. Die Dichtung ist somit immer frei von radialen Verspannungen, und durch die Anordnung des Zentrierringes sind auch die axialen Verformungen der Dichtung eindeutig festgelegt Überbeanspruchungen der elastischen Dichtung werden somit vermieden und deren Lebensdauer erhöht Durch die gleichzeitige Zentrierung an der tnnenkontur der Schalen sind nachträgliche Verschiebungen der Dichtung im Betrieb ausgeschlossen.

Die Dichtungsanordnung kann leicht ohne axiales Verschieben der zu verbindenden Rohre ein- und ausgebaut werden, wobei auch die beiden Schalen nur in radialer Richtung aufsetzbar sind. Die gesamte Rohrkupplung benötigt in axialer Richtung wenig Platz.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt in axialer Richtung einer ersten Ausführungsform der kompletten Rohrkupplung,

Fig. 2 einen Querschnitt der beiden U-förmigen Schalen im eingeklinkten Zustand von Fig. 1,

Fig,3 eine Ausführungsform einer U-förmigen Schale, teilweise im Schnitt, teilweise in Ansicht,

F i g. 4 einen Längsschnitt einer Ausführungsvariante von F ig, 1,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der U-förmigen Schalen, teilweise im Schnitt, teilweise in Ansicht, und

Fig.6 einen Querschnitt der in Fig.5 gezeigten Ausführung durch eine Schale.

Gemäß F i g. 1 sind die beiden Rohrenden 1 und 2 der Kunststoffrohre bis zum Anschlag 3 bzw. 4 in den beiden Bundbuchsen 5 bzw. 6 eingeschweißt oder eingeklebt Für Polyvinylchlorid (PVC) ist der Klebung der Vorzug zu geben.

Die beiden Bundbuchsen 5, 6 weisen ebene Stirnflächen 7 und 8 auf, zwischen denen eine Dichtungsanordnung 9 gezeichnet ist, wie sie für höhere Aliforderungen zu empfehlen ist Dieselbe besteht aus einem äußeren Zentrier-Ring 10 mit T-Profil und einem inneren Dichtungsring 11 mit nach innen gerichteten Lippendichtungen 12, welche im Profil U-förmig ausgebildet sind Am äußeren Durchmesser weist der Dichtungsring 11 eine ümfangsnut 13 auf. Ein radialer Steg 14 des Zentrierringes 10 greift in die Umfang&aut 13 des Dichtungsringes 11 ein.

Der Dichtungsring 11 besteht aus einem Elastomer. Der Zentrierring 10 kann je nach Anwendungsgebiet aus einem härteren Elastomer, einem Thermoplast, einem Duroplast mit oder ohne Faser-Armierung oder auch aus Metall hergestellt sein, wobei er den Dichtungsring 11 gegen Ausweichen unter Innendruck sichert und sein Außendurchmesser 15 einen Teil der Zentrierung für die Dichtungsanordnung 9 bildet Dadurch erübrigt sich das »Heften« des Dichtungsringes 11 mit Kleber während der Montage, wodurch auch die Gefahren von Erweichung oder Versprödung von PVC durch Kleber-Reste vermieden werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Dichtungsanordnung 9 sind im radialen Steg 14 des Zentrierringes 10 Durchbräche 16 bzw. Bohrungen angeordnet Der Steg 14 wird dann mit einem, den Dichtungsring 11 bildenden Elastomer umspritzt bzw. umpreßt, wobei die Durchbrüche 16 mit dem Elastomer ausgefüllt werden, was eine nicht lösbare Verbindung zwischen dem Zentrierring 10 und dem Dichtungsring 11 sowie eine gute Armierung des letzteren ergibt

Selbstverständlich sind noch weitere Ausführungen der Dichtungsanordnung möglich, z. B. »O«-Ring mit entsprechendem Zentrierring, konzentrische Mehrringdichtung mit entsprechendem Zentrierring, »Quad-Ring« mit Zentrierring.

Zur Verbindung der beiden Rohrenden 1,2 weist die Rohrkupplung die beiden halbkreisförmigen Schalen 20 und 21 mit einem U-förmigen Profil auf.

Die Innenkontur des U-förmigen Profils besteht aus den beiden vertikal zur Rohrlängsachse angeordneten Flanken 22, den beiden äußeren seitlichen Umfangsflächen 23 und der dazwischenliegenden Umfangsfläche 24.

Die Übergänge zwischen den Flanken 22 und den Umfangsflächen 23 und 24 werden durch Radien 25 und 26 gebildet, welche absichtlich groß ausgebildet sind Ein bevorzugtes Maß für diese Radien 25 und 26 ist etwa 0,02 · Nenndurchmesser 27 der Rohrverbindung, welcher dem Außendurchmesser der zu verbindenden Rohre der Rohrverbindung entspricht. Im Minimum sollen die Radien 25 und 26 0,015 · Nenndurchmesser 27 betragen. Einen sehr großen Einfluß hat auch das äußere Profil der beiden U-förmigen Schalen 20 und 21. Am

Rand muß je eine Überhöhung 29 vorgesehen werden, was automatisch zur Folge hat, daß in der Mitte eine gut abgerundete Nute bzw. Vertiefung 28 entsteht

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ragt die Dichtungsanordnung 9 über den Außendurchmesser 17 der Bundbuchsen S und 6 hinaus und wird durch die Innenkontur der Schalen 20 und 21, in diesem Fall durch die innere Umfangsfläche 24, zentriert Hierbei ist der Außendurchmesser 15 des Zentrierringes 10 gleich oder geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Umfangsfläche 24.

Fig,2 zeigt die beiden Schalen 20 und 21 im Querschnitt, wobei auch hier die Nut bzw. Vertiefung 28 sichtbar wird.

is Aus der Fig.2 wird auch die Funktionsweise der Rohr-Verbindung bzw. der beiden U-förmigen Schalen 20 und 21 sichtbar.

An den beiden Enden der Schalen 20 und 21 sind

durchbrochene Platten 30, 31 bzw. 32, 33 angeordnet

Μ Seitlich sind sie je mit einer Rippe 34, 35, 36, 37

versehen. Dazwischen sind länglich Öffnungen 38,39, 40, 41 angeordnet, in welche je eine formschlüssige, federnde Klinke 42 bzw. 43 eingreih und damit die beiden Schalen 20 und 21 und somit die ganze

Rohrverbindung sichert

Auch an dieser Stelle ist der Ausbildung der als Wurzel 44 bzw. 45 bezeichnete Übergang der Klinke 42 bzw. 43 zur Schale 20 bzw. 21 besondere Beachtung geschenkt worden. Der Übergang an der Wurzel 44 bzw. 45 muß mit einem großen Radius 46 bzw. 47 ausgebildet werden. Ein vorzugsweises Maß für diesen Radius ist 0,0125 · Nenndurchmesser 27 (Fig. 1). Als Minimum gilt 0,01 · Nenndurchmesser 27 (F ig.1).

Es hat sich als günstig herausgestellt, die Wurzel 44 und 45 der Klinke 42 bzw. 43 vertieft anzuordnen.

In der Fig.3 entspricht der obere Teil, im Schnitt dargestellt dem Schnittbild von Fig. 1, mit einer Ausführungsvariante der Innenkontur. Der untere Teil zeigt die Platte 30, die Rippen 34 und difi Klinke 42 in Ansicht Auch hier ist die Wurzel 44 der Klinke 42 in einer Vertiefung mit ausgeprägten Radien 50 angeordnet.

Zur Optimierung der Dauerstandzeit und der Wechselbiege-Festigkeit ist im Grunde der U-förmigen Nut eine Verfeinerung der Profilgebung dargestellt

worden. Die U-förmige Nut besitzt auf beiden Seiten

einen hyperbelförmigen, schleifenden Übergang von der Umfangsfläche 24 zur Flanke 22. Dieses Ideal-Profil kann auch behelfsmäßig durch je 2 Radien 51 und 52 im

so Grund erzeugt werden.

Die an die Flanken 22 sich anschließenden Radien 52 entsprechen dabei den in F i g. 1 gezeigten Radien 26 mit einer vorzugsweisen Abmessung von 0,02 · Nenndurdimesser27.

Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsvariante der Rohrkupplung weisen die beiden Schalen ?0 und 21 an deren inneren Umfang eine in Umfangsrichtung verlaufende Rippe 60 auf. Breite und Innendurchmesser der Rippe 60 weisen dabei solche Abmessungen auf,dz3 sich die beiden Schalen 20,21 auf dem Außendurchmesser i? dir Bundbuchsen 5 und 6 zentrieren. Der Zentrierring 10 der Dichtungsanordnung 9 hat bei dieser Ausführungsvariante einen AuEendurchmesser 15, der dem Außendurchmesser 17 der Bundbuchsen 5,6 entspricht wodurch die Rippe 60 gleichzeitig auch die Zentrierung für die Dichtungsanordnung 9 bildet. Gleichzeitig sind die beiden Schalen 20, 21 außen mit einem Wulst 61 verstärkt, wodurch sie biegesteif

ausgestaltet sind. Dies gewährleistet auch bei hohen Drücken eine einwandfreie Dichtung der Rohrverbindung.

Je nach Formgebung des Profils der Zentrierrippe 60 kann auch nur die Dichtungsanordnung 9 geführt werden. Die Rippe 60 gibt zugleich eine höhere statische Festigkeit der Schalen 20 und 21.

Eine unterschiedliche Ausführungsform der Zentrierrippen ist aus den F i g. 5 und 6 ersichtlich. Hierbei sind in der U-förmigen Innenkontur der Schalen 20 bzw. 21 axial verlaufende Rippen 70, 70a, 70b, 70c, 7Od angeordnet. Diese Rippen 70 geben sowohl der Dichtungsanordnung 9 als auch den Bundbuchsen 5, 6 eine eindeutige Zentrierung, und sie wirken gleichzeitig als Verstärkungsrippen für die Schalen. Aus Gründen der Entformung sind die Flanken 71 und 72 der Rippen 706 und 70d parallel ausgebildet.

Es lsi aüCii iViügiiCn, die in r i g. 4 gcZcigtc Rippe SC sis

unterbrochene Umfangsrippe auszubilden, so daß eine weitere Ausführungsvariante durch die Kombination der Ausführung gemäß Fig.4 und der gemäß den Fig. 5 und 6 entsteht.

Durch die beschriebene Zentrierung der Dichtungsanordnung an der Innenkontur der Schalen können spezielle Nuten für die Dichtungen an den Bundbuchsen entfallen und eine je nach Verwendungszweck günstigere Dichtungsart gewählt werden.

Die zu den Fig. 1 und 3 beschriebenen Feinheiten in der Formgebung sind das Ergebnis von langwierigen Zeitstands-Versuchen. Durch sorgfältige Ausbildung der Radien soll eine kunststoffgerechte Formgebung vermittelt, durch richtige Verteilung der Wandstärken ferner eine wirtschaftliche, der Spritzgußtechnik angepaßte Herstellmethode ermöglicht werden Die schlanke Bauweise soll auch unter Baustellen-Bedingungen raumsparende und schnell zu bedienende Elemente ermöglichen.

Die wichtigsten Elemente wie Bundbuchsen und Schalen sind paarweise identisch und können unter sich ausgetauscht werden. Sie ergeben einheitliche Spritzgußteile.

ίο Die vorstehende Rohrkupplung eignet sich auch ganz besonders gut zinn Umwickeln mit Fasern, z. B. mit Glas, Kohlenstoff, gereckten Thermoplasten, vorfabrizierten armierten Klebe-Bändern, etc.. um die Festigkeit der Verbindung zu erhöhen, wobei zum öffnen der

Kupplung die Fasern wieder aufgeschnitten werden. Zusammenfassung

Rchrkuppliiis** für K'jnsistoffrohrc, be?t?h?nd ?'.^)ς zwei Bundbuchsen (5, 6) einer Dichtungsanordnung (9) mit Zentrierung und zwei identischen halbkreisförmigen Schalen (20, 21) mit U-förmigem Profil, welche mit je einer federnden Klinke versehen sind. Die Dichtungsanordnung (9) besteht aus einem Zentrierring (10) und einem inneren Dichtungsring (II). Der Außendurchmesser (15) des Zentrierringes (10) bildet zusammen mit der Innenkontur bzw. der inneren Umfangsfläche (24) die Zentric.jng für die Dichtungsanordnung (9). Diese Zentrierung verunmöglicht ein Verrutschen der Dichtungsanordnung (9) bei Montage und im Betrieb und erlaubt die Verwendung unterschiedlicher Dichtungsformen und glatte Stirnflächen dir Bundbuchsen (5 und 6).

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrkupplung für Kunststoffrohre, aufweisend zwei Bundbüchsen mit einem Flankenwinkel von annähernd 90⁰C, eine Dichtungsanordnung mit Zentrierung und zwei identische, halbkreisförmige und im Profil U-f5rmige Schalen mit je einer federnden Klinke, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung der Dichtungsanordnung (9) durch deren Außendurchmesser (15) und durch |₀ die Innenkonturen mindestens je einer am inneren Umfang der Schalen angeordneten Rippe (60, 70) gebildet ist, wobei der AuBendurchmesser der Dichtungsanordnung dem Außendurchmesser (17) der Bundbüchsen (5, 6) entspricht, ferner die Dichtungsanordnung aus einem äußeren Zentrierring (10) und einem mit diesem verbundenen inneren Dichtungsring (11) besteht und in radialer Richtung zwischen die beiden Bundbüchsen einschiebbar ist

2. Rohrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (60,70) in Umfangsrichtung unterbrochen ist

3. Rohrkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Zentrierring (10) T-förmig ausgebildet einen radialen Steg (14) und der Dichtungsring (11) eine nach innen gerichtete Lippendichtung (12) und eine äußere Umfangsnute (13) aufweisen, wobei der radiale Steg des Zentrierringes in die äußere Umfangsnute des Dichtungsringes eingreift

4. Rohrkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (14) des aus Metall, Duroplasten oder Thermoplasten bestehenden Zentrierringes (Ib) mit Durchbrüchen (16) versehen ist und daß der Dichtungsring (11) aus einem den Steg umgossenen bzw. umspritzten und die Durchbrüche ausfüllenden Elastomer besteht