DE3122846C2 - Muffe - Google Patents

Abstract

Die Muffe besteht aus einer formsteifen oder formstabilelastischen Hülse (2), in der auf deren gesamter axialer Länge eine gummielastische Manschette (3) angeordnet ist, die im Kragenbereich ringförmige Dichtungselemente (4) einstückig angeformt enthält. Von axial nach axial einwärts gesehen ist auf jeder Seite der Muffe axial außen vor den Dichtungselementen (4) ein Stützring (8) und sind axial innen hinter den Dichtungselementen (4) Stützelemente (5) einstückig aus der gummielastischen Manschette ausgeformt. Diese elastischen Stützelemente dienen der Verbesserung der Scherlastfestigkeit und der Quersteifigkeit der Muffe bei gleichzeitiger Entlastung der Dichtungselemente (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Muffe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Eine- Muffe dieser Art ist aus der deutschen Patentschrift Nr. 9 25 743 bekannt. Bei dieser Muffe sind die drei inneren Manschettenringbereiche in ihrer axialen und radialen Erstreckung praktisch gleich ausgebildet und dienen insgesamt in gleicher Weise gleichermaßen sowohl einer Abdichtung als auch einer Abstützung der Rohrenden auf deren Außenwand. Durch diese Doppelfunktion der Manschettenringbereiche ist die bekannte Muffe weder besonders quersteif, noch besonders dicht. Die mangelnde Dichtheit ist auf die zylindrischen Dichtflächen zurückzuführen, die bei der bekannten Muffe vorgesehen sind und insbesondere bei Rohren mit rauher Oberfläche, beispielsweise bei Gußciscnrohren. nicht unter einem solchen Andruck auf der Außenwand des Spitzendes anliegen, daß eine Kanalbildung durch die Flächendichtung hindurch ausgeschlossen werden kann. Die mangelnde Querstreifigkeit der bekannten Muffe ist darauf zurückzuführen, daß die weitgehend außerhalb der äußeren Spannhülse freiliegenden äußeren Manschettenringbereiche relativ leicht verformbar sind und da£ eingeschobene Rohrende dadurch nur im Muffenzentrum querfixierf ist
Muffen aus einer formsteifen oder formstabil-elastisehen Hülse und einer als Innenauskleidung ausgebildeten gummielastischen Manschette, an deren beiden stirnseitigen Randbereichen ringförmige Dichtungselemente einstückig angeformt sind, sind auch aus den Druckschriften DE 25 01 273 Al, DE 21 09 566C3 und DE 70 37 139Ul bekannt Nachteil dieser bekannten Muffen ist daß die gesamte auf die Rohrverbindung einwirkende Scherlast von den Dichtungselementen selbst aufgefangen werden muß. Dies kann im Auflagebereich zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Dichtungselemente und im entlasteten Scheitelbereich zum Unclichtwerden der Rohrsteckverbindung führen. Diese Muffen weisen keine ausreichende Quersteifigkeit auf. Dabei wird hier unter »Quersteifigkeit« der Widerstand verstanden, den die aus den beiden miteinander verbundenen Rohrenden und der Muffe bestehende Rohrverbindung; speziell Rohrsteckverbindung, der Einwirkung von Knickkräften entgegensetzt also von Kräften, die die Achsen der beiden Rohrenden und die Achse der Muffe gegeneinander abzuwinkein trachten.

Weiterhin ist bekannt, zum Auffangen einwirkender Scherlastkräfte sogenannte Scherlaststützen in der Muffe vorzusehen. Aus der Druckschrift EP 2 118 Al ist eine solche Scherlaststütze in Form axialer Rippen bekannt, die in gleichem Winkelabstand voneinander nach radial einwärts vorspringend im axial inneren Bereich einer Muffe aus einem formstabil-elastischen Werkstoff, nämlich in einer Muffe aus Metall oder Kunststoff, ausgebildet sind. Diese Scherlaststützen vermögen zwar, wenn auch unter Inkaufnahme gewisser technischer Nachteile, das Problem der Scherlastfestigkeit zu mindern, sind aber nicht in der Lage, einen Beitrag zur Quersteifigkeit zu liefern. Beim Einwirken einer Knicklast auf diese Rohrsteckverbinung verformen sich die Scherlaststützen und muß der belastete Abschnitt des axial außen im stirnseitigen Randbereich der Muffe angeordneten Dichtungsringes fast die gesamte Knickkraft auffangen. Damit leistet also der Dichtungsring selbst den größten Beitrag zur Quersteifigkeit dieses Systems. Selbst bei solcher extremer Belastung des Dichtungsringes weist jedoch auch diese bekannte Rohrsteckverbindung keine ausreichende Quersteifigkeit auf, da das Rohrende im Bereich der größeren Hebelkräfte auf dem weicheren Widerlager, nämlich dem Dichtungsring selbst, abgestützt ist.

Probleme hinsichtlich der Scherlastfestigkeit, der Quersteifigkeit und der Dichtheit treten mit den bekannten Muffen insbesondere dann auf, wenn die mit diesen Muffen zu verbindenden Rohrenden größere Fertigungstoleranzen in ihren Außendurchmessern aufweisen, was wiederum insbesondere dann der Fall ist, wenn die miteinander zu verbindenden Rohre aus Metall oder mineralischen Werkstoffen bestehen und nach Gießverfahren oder Extrusionsverfahren mit oder ohne nachfolgenden Wärmebehandlungen, meist insbesondere ohne nachfolgende Behandlung der rauhen äußeren Oberfläche der Rohre, hergestellt worden sind.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfin-

dung die Aufgabe zugrunde, eine Muffe der eingangs genannten Art mit verbesserter Quersteifigkeit und Scherlastfestigkeit, sowie mit verbesserten Dichtungseigenschaften unter Entlastung der Dichtungselemente selbst zu schaffen, mit der diese Vorteile auch dann erzielbar sind, wenn die Außendurchmesser der miteinander zu verbindenden Rohrenden fertigungsbedingt innerhalb eines relativ großen Toleranzbereiches schwanken können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Muffe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art geschaffen, die erfindungsgemäß die tm kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist

Durch den axial außen, also unmittelbar an? Muffenkragen angeordneten und durch die Hülse radial abgestützten elastischen Stützring wird der Dichtungsbereich beim Einwirken von Querkräften entlastet Dadurch können die Dichtungselemente als reine Lippenringe ausgebildet werden, die keine Stützfunktion mehr zu übernehmen brauchen. Durch die elastische Ausbildung des Stützringes und die dadurch bewirkte federnde Halterung der Rohrenden werden Beschädigungen, insbesondere Bruch oder Rißbildung der Rohrenden, vermieden. Gleichzeitig dient der elastische Stützring in unmittelbarer Nähe des Muffenkragens als axial weit außenliegendes Widerlager, das auf Grund der Hebelverhältnisse in besonders wirkungsvoller Weise zur Verbesserung der Quersteifigkeit der Steckverbindung beiträgt

Die Muffe weist weiterhin axial innenliegend, also vom Muffenkragen her in die Muffe hineinsehend, axial innen hinter dem oder den Lippen-Dichtungsringen angeordnete elastische Stützelemente auf, die ebenso wie der axial äußere Stützring einstückig mit der die Hülse der Muffe innen auskleidenden gummielastischen Manschette ausgebildet sind. Durch die Ausbildung dieser axial inneren elastischen Stützelemente wird jedes in die Muffe eingesteckte Rohrende in zwei axial voneinander getrennt in der Muffe angeordneten Ringebenen unabhängig von den Dichlungselementen kräftig und bündig, jedoch elastisch gestützt und gehalten. Dadurch wird ein Maximum der Scherlastfestigkeit und der Quersteifigkeit bei gleichzeitig größtmöglicher Schonung der Lippen-Dichtungsringe und der eingesteckten Rohrenden gegen Überlastung, Bruch und Rißbildung erzielt.

Sowohl der axial außenliegende Stüuring als auch die axial innenliegenden Stützelemente können jeweils mit oder in Form von stegförniigen, rippenförmigen oder noppenförmigen Vorsprüngen ausgebildet sein. Der axial außenliegende Stützring kann darüber hinaus auch als glatter Ring mit zylindrischer oder kegelförmiger Innenmanteltläche ausgebildet sein. Solche nach radial einwärts vorspringenden Vorsprünge können entweder insgesamt die Stützelemente bilden oder auf massiven Basisringen angebracht sein, die den eigentlichen Teil der Stützelemente oder Stützringe bilden. Bei stegförmiger oder rippenförmiger Ausbildung können die Vorsprünge sowohl radial als auch axial verlaufen. Diese Vorsprünge dienen einerseits dem besseren Angriff des Stützringes und der Stützelemente an der Außenseite der in die Muffe eingebrachten Rohrenden und diennen bei Rohrstickverbindungen gleichzeitig einer Verminderung des Reibungswiederstandes beim Einstecken der Rohrenden, also einer Verminderung der Einschubkiäfte.

Im entspannten Zustand der Manschette ist der durch die radial innenliegenden Kanten oder Flächen des axial äußeren Stützringes und/oder der axial innenliegenden Stutzelemente jeweils definierte lichte oder freie Innendurchmesser kleiner, und zwar vorzugsweise deutlich kleiner, etwa um mindestens 10% kleiner, als der innerhalb eines Fertigungstoleranzbereiches kleinste Außendurchmesser des in die Muffe einzusteckenden Rohrendes. Dadurch wird erreicht, daß jedes bestimmungsgemäß in die Muffe eingesteckte Rohrende von der Muffe elastisch fest umgriffen wird, wodurch einerseits eine Zentrierung des Rohrendes, andererseits aber gleichzeitig auch ohne die Einwirkung äußerer Spannelemente eine relativ zugfeste Steckverbindung zwischen dem Rohrende und der Muffe erhalten wird. Dies ist insbesondere für das Verlegen von Falieitungen von Vorteil. Bei dieser Bemessung des Stützringes und der Stützelemente ist der durch die Lippen-Dichtungsringe im entspannten Zustand der Manschette freigelassene kleinste lichte Innendurchmesser kleiuer als der lichte Innendurchmesser des Stützringes und der Stützelemente. Bei dieser Bemessung ist eine ausreichende Verformung und/oder Verpressung der Kchtelemente zu Dichlzwecken auch dann gewährleistet, 'venn die gesamten auf die Rohrverbindung bzw. auf die Verbindung zwischen der Muffe und dem Rohrende einwirkenden Querkräfte von den Stützelementen und dem Siützring der Muffe aufgefangen werden.

Der axial äußere Stützring ist möglichst nahe am Muffenkragen angeordnet, während die axial inneren Stützelemente so nahe wie möglich am Muffengrund, also meist in unmittelbarer Nähe des in beidseitig offenen Muffen üblichen mittleren Anschlagringes, angeordnet sind. Durch diese Ausnutzung eines im Rahmen der zur Verfügung stehenden axialen Muffenlänge maximalen Abstandes der das Rohrende stützenden Widerlager kann einerseits ein Maximum der Quersteifigkeit erzielt werden und wird andererseits zwischen den beiden Widerlagerringen ein relativ großer, nutartiger Ringraum gebildet, in den hinein sich die Lippen-Dichtungsringe verformen können.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläLiert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur, nämlich die

F i g. 1 in Seitenansicht und teilweise im Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel der Muffe.

Die in der Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigte Muffe 1 besteht aus einer formstabilen Hülse 2 aus korrosionsbeständigem Stahlblech und in dieser aus einer sich über die gesamte axiale Länge der Hülse 2 erstreckenden gummielastischen Manschette 3.

so an der in beiden Kragenbereichen der Muffe 1 gummielastisch verformbare Dichtungselemente 4 einstückig angeformt sind. Von den beiden Muffenkragen aus gesehen ^;·;·,ι Bereich des Muffenspiegels, also axial zumindest im wesentlichen zentral in der in F i g. 1 gezeigten Muffe 1, sind axial vei-laufende, radial mit gleichem Winkelabstand voneinander angeordnete elastisch verformbare Rippen 5 einstückig aus der Manschette 3 ausgeformt. Die Rippen 5 können statt der in F i g. 1 gezeigten axialen Ausrichtung auch als eine oder eine axiale Folge radialer Ringrippen oder als Noppen oder Stege ausgebildet sein. Sowohl die Manschette 2 als auch dementsprechend die Rippen 5 bestehen aus einem gummielastischen Werkstoff, insbesondere einem Elastomer mit einer Härte im Bereich von 40 bis 80 Shore A, beispielsweise aus einem EPDfvi mit einer Härte von 60 Shore A. Die als Scherlaststütze dienenden Rippen 5 weisen im Radialschnitt ein dreieckiges, im Ausführungsbeispiel ein gleichseitig dreieckiges Profil auf und weisen an ih-

ren axial zum Muffenkragen weisenden Flächen entweder jeweils für sich im wesentlichen Kegelform auf oder sind mit Schrägflächen ausgestaltet, die insgesamt einen konischen Verlauf bilden. Die solcherart ausgebildeten, zum Muffenkragen weisenden Stirnflächen der Rippen 5 dienen der leichteren Einführung des einzuschiebenden Rohrendes auf die radial innenliegenden Kanten 6 der Rippen 5.

Auf die Muffenkragen ist von außen jeweils ein Klemmring oder Haltering 7 aus Stahl aufgepreßt, der die Manschette 3 axial in der Hülse 2 fixiert. Die axiale Fixierung der Manschette 3 in der Hülse 2 kann dabei weiterhin durch einen in der Manschette 3 ausgebildeten Rücksprung 9 und einen komplementär in diesen Rücksprung eingreifenden Vorsprung 10 bewirkt werden, der in der Hülse 2 ausgebildet ist. Die Manschette 3 und die Hülse 2 können alternativ auch mit streng zylindrischer Außenwand bzw. Innenwand ausgebildet und in anderer Weise, beispielsweise durch Verkleben. Fixieren am Hülsenrand oder radiales Spannen gegen ReIativverschiebungen gegeneinander gesichert sein. Auch können statt der hier gezeigten formstabilen Stahlhülse 2 als Muffenhülse ein oder mehrerer formstabil-elastische Spannbänder und/oder Versteifungsbänder an sich bekannter und gebräuchlicher Art verwendet werden.

Am Kragenbereich der Manschette 3 ist auf jeder der beiden Seiten ein Stützring 8 mit zylindrischer Innenfläche und abgefaster Außenkante ausgeformt, der also aus demselben gummielastischen Material wie die gesamte Manschette besteht.

Ein in die solcherart ausgebildete Muffe 1 der F i g. 1 eingestecktes Rohrende ist also zwischen zwei axial getrennt voneinander angeordneten radialen Widerlagern, also auf zwei Radialflächenbereichen, die axial voneinander getrennt sind, gegen Querkräfte abgestützt, näm-Hch einmal durch die gummielastisch verformbaren axial inneren Stützeiemente 5 und zum anderen durch den axial äußeren, unmittelbar am Muffenkragen liegenden, ebenfalls gummielastisch verformbaren und durch die Hülse 2 radial abgestützten Stützring 8. Durch -to diese Abstützung werden eine hohe Scherlastfestigkeit und eine hohe Quersteifigkeit der Rohrverbindung gegenüber Scherlasten und Knickkräften erzielt, ohne daß die auf die Verbindung zwischen Muffe und Rohrende einwirkenden Querkräfte von Lippen-Dichtungsringen 4 aufgefangen zu werden brauchen, die bei eingestecktem Rohrende unbehindert in eine nutartige Ringkammer 11 hinein verformt werden, die zwischen dem Stützring 8 und den inneren Stützelementen 5 ausgebildet ist. Der Innendurchmesser in der Radialebene sowohl des Stützringes 8 als auch der inneren Stützelemente 5 ist jeweils so bemessen, daß die Manschette in diesen Ebenen beim Einstecken des Rohrendes um gut 10% aufgeweitet wird. Das in die Muffe der F i g. 1 eingesteckte Rohrende ist dadurch gerade so gehalten, daß es nicht unbeabsichtigt, auch bei senkrechter Aufhängung, aus der Steckverbindung herausfallen kann, daß es aber andererseits beispielsweise zu Reparaturzwecken durchaus auch wieder aus der Steckverbindung herausgezogen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Muffe zur Herstellung einer dichten Verbindung zwischen zwei koaxialen glatten Rohrenden, wobei die Muffe aus einer formsteifen oder formstabil-elastischen Hülse und einer sich in dieser erstrekkenden gummieiastischen Manschette besteht, die vom jeweiligen Muffenkragen zum Muffenzentrum gesehen mindestens drei einstückig mit der Manschette ausgebildete innere Manschettenringbereiche aufweist, die der Abdichtung und der Abstützung der Rohrenden auf deren Außenwand dienen, dadurch gekennzeichnet,

daß der axial mittlere Manschettenringbereich als ein oder eine Folge von Lippendichtungsringen (4) ausgebildet ist,

daß der axial innere Manschettenringbereich elastische Stützeles-ente (5) aufweist,
daß der axial süßen im stirnseitigen Randbereich der Manschette 'Vorgesehene Manschettenringbereich als elastischer Stützring (8) ausgebildet ist der radial außen durch die Hülse (4,7) abgestützt ist,
daß der axial außenliegende elastische Stützring (8) und/oder die axial innenliegenden elastischen Stützelemente (5) mit oder in Form von steg-, rippen- oder noppenförmigen Vorsprüngen (5, 6) ausgebildet sind, wobei der axial außenliegende elastische Stützring (8) auch eine zylindrische Innenfläche aufweisen kann, u^d

daß im entspannten Zustand der Manschette (3) der durch die radial innenli&gendei-. Kanten oder Flächen des axial äußeren Stötzringes (8) und der axial innenliegenden Stützelemente (5) jeweils definierte lichte Innendurchmesser kleiner als der innerhalb eines Fertigungstoleranzbereiches kleinste Außendurchmesser des in die Muffe (1) einzusteckenden Rohrendes, gleichzeitig aber größer als der kleinste lichte Durchmesser des bzw. der Lippen-Dichtungsringe (4) ist.

2. Muffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axial äußere Stützring (8) und die axial inneren Stützelemente (5) axial mit einem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, daß sich der bzw. die Lippen-Dichtungsringe (4) beim Einstecken des Rohrendes unbehindert in die zwischen Stützring und Stützelementen gebildete Ringkammer (11) hinein verformen können.