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"Abdichtende und zugleich elektrisch trennende
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Zug- und Schubsicherung an Rohrverbindungen" Die Erfindung betrifft
eine abdichtende und zugleich elektrisch trennende Zug- und Schubsicherung an Rohrverbindungen,
insb.
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für Versorgungsleitungsnetzte aus duktilem Gußeisen, mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Eine solche Zug- und Schubsicherung ist aus der DE-OS 27 54 984 bekannt.
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Zug- und Schubsicherungen haben sich an Rohrverbindungen, die insb.
für Versorgungsleitungsnetze in Städten oder dgl. eingesetzt sind, inzwischen außerordentlich
bewährt, insb. dann, wenn Dichtungsring und Klemmelemente einen einheitlichen verformbaren
Ringkörper bilden, der leicht an der Baustelle gehandhabt und eingelegt werden kann
und zuverlässig sowohl die Dichtung als auch die Zug- und Schubsicherung übernimmt.
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Insbesondere die bekannten Tyton-Dichtungen mit darin eingebetteten
mehrzahnigen Klemmelementen haben eine zuverlässige Sicherung der Dichtung auch
bei in relativ weitem Umfange variierenden Abmessungstoleranzen von Einsteckende
und Rohrmuffenende ergeben. Da die Klemmelemente aus Stahl einerseits an dem glatten
Einsteckende über ihre Zähne angreifen und andererseits sich über ihre Auskehlung
an der nach innen weisenden Ringwulst des Rohrmuffenendes abstützen wird an den
Rohrverbindungsstellen der elektrische Leitungsweg nicht unterbrochen. Dies ist
in vielen Anwendungsfällen wünschenswert.
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Es gibt jedoch auch Anwendungsfälle, in denen eine solche durchgehende
elektrische Leitfähigkeit der aus mehreren Rohrlängen bestehenden Leitung nicht
erwünscht ist. Um im Bereich der Rohrverbindung eine elektrische Trennverbindung
zu erhalten, ist es aus der eingangs benannten Druckschrift bekannt, wenigstens
eine der zusammenwirkenden Flächen an dem Klemmelement bzw. an dem Rohrmuffenende
mit einer druckfesten Schicht aus elektrisch isolierendem Material abzudecken. Zu
diesem Zweck hat man die betreffende Abstützfläche mit einer Emailleschicht überzogen.
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Die Praxis hat gezeigt, daß hiermit eine ausreichend zuverlässige
elektrische Trennung im Bereich der Rohrverbindung nicht gewährleistet werden kann.
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Es ist Aufgabe der Erfindung den Gegenstand gemäß Oberbegrif# des
Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß neben der zuverlässigerl Abdichtung und Sicherung
gegen Zug- und Schubkräfte im Bereich
der Verbindungsstelle auch
eine unter allen Verhältnissen zuverlässige elektrische Trennwirkung sichergestelle
wird, wobei nach Möglichkeit lediglich durch einfachen Austausch des eingentlichen
Dichtungselementes der Fachmann an Ort und Stelle entscheiden kann, ob er die gewünschte
elektrische Trennwirkung erzielen oder eine über die Verbindungsstelle durchgehende
elektrische Leitfähigkeit sicherstellen will, Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch die Herstellung jedes Klemmelementes aus zwei gesonderten Teilen
hat man es in der Hand, die beiden Teile jeweils den unterschiedlichen Anfordernungen
entsprechend optimal auszubilden. So ist der Teil, der sicherstellen soll, daß sich
das Klemmelement an der glatten Außenfläche des Einsteckendes festkrallen soll und
zu diesem Zweck Zähne aufweist, aus Stahl hergestellt werden kann. Der zweite Teil,
der dagegen dafür sorgen muß, daß die auftretenden Zug- oder Schubkräfte zuverlässig
auf das Rohrmuffenende übertragen werden und der gleichzeitig gewährleisten mußl
daß sich jedes Klemmelement durch eine Kippbewegung in die optimale Wirkstellung
verschwenken kann, kann als relativ kompakter Teil aus Keramik oder anderem elektrisch
isolierenden Sintermaterial hergestellt werden. Dabei ist zu bedenken, daß dieser
Teil nicht nur die kippbare Abstützung des Klemmelementes am Rohrmuffenteil gewährleisten
muß, sondern zugleich durch seine Ausbildung die Sicherheit geben muß, daß die Schwenkmöglichkeit
des Klemmelementes im Rohrmuffenteil auf einen maximal zulässigen
Schwenkwinkel
begrenzt wird. Das bedeutet, daß das Klemmelement in der maximalen Schwenkstellung
auch noch mit anderen Teilen des Rohrmuffenendes in direkten Kontakt treten kann.
Diese Kontaktmöglichkeit ebenso wie die Abstützung übernimmt der kompakte Teil aus
Keramik des Klemmelementes.
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Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung anwenden bei bekannten
zug- und schubgesicherten Tyton-Dichtungen, bei denen die Klemmelemente dem Umriß
des Dichtungsringes angepaßt und in diesen direkt eingebettet sind. Hierbei weist
das Rohrmuffenende einerseits eine nach innen weisende Ringwuulst als Abstützung
und Widerlager für das Klemmelement und den Dichtungsring auf, sowie im Abstand
davon eine Innenschulter, während der Dichtungsring ebenso wie die Klemmelemente
umrißmäßig etwa gleiche Fußabschnitte aufweisen, die in den Bereich zwischen Ringwulst
und Innenschulter eingreifen. Bei diesem Ring sieht die Erfindung vor, daß der aus
dem elektrisch isolierenden Material bestehende Teil des Klemmelementes die mit
dem Ringwulst zusammenwirkende Auskehlung und den zwischen diesen und die Innenschulter
eingreifenden Fußabschnitt umfaßt.
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In ihren äußeren Abmessungen und ihrer Wirkung sind hierbei Dichtungsringe
mit nur aus Stahl bestehenden Klemmelementen und Dichtungsringe mit zweiteiligen
Klemmelementen nach der Erfindung von außen her im wesentlichen völlig gleich, ebenso
wie in der Handhabung, so daß die Ringe leicht gegeneinander ausgetauscht werden
können. Damit hat es der Eactlmanrl jederzeit und auf einfache Weise in der Hand
sich Für eine durchgeherl(J
elektrisch leitende Rohrleitung oder
eine solche mit elektrischen Trennstellen im Bereich der Verbindungen zu entscheiden.
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Die beiden Teile der Klemmelemente können durch Kleben fest miteinander
verbunden sein. In jedem Fall ist es zweckmäßig, wenn die Grenzfläche zwischen den
beiden Teilen möglichst großflächig ist und so in den Querschnitt des Klemmelementes
gelegt ist, daß die Grenzfläche in jeder Kippstellung des Klemmelementes Bereiche
aufweist, die etwa senkrecht zu der von dem in Eingriff befindlichen Zahn ausgehenden
Kraftwirkungslinie verläuft. Dadurch wird sichergestellt, daß die Klebeverbindung
zwischen den Teilen durch die zu übertragenden Kräfte weitgehend unbelastet bleibt
und der aus Keramik bestehende Teil in seinen jeweils hoch beanspruchten Bereichen
im wesentlichen nur auf Druck beansprucht wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischen Zeichnungen an
einem Auführunsbeispiel näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 im Ausschnitt und in Innenansicht bzw. teilweise
geschnitten einen kombinierten Zug- und Schubsicherungsring, der zugleich als Dichtring
ausgebildet und unter der Bezeichnung "Tyton-Dichtung" bekannt ist.
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Figur 2 im größeren Maßstabe und im radialen Schnitt ein Klemmelement
gemäß der Erfindung.
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Figur 3 das Klemmelement in Ansicht von innen und Figur 4 im radialen
Schnitt eine Rohrverbindung mit einer abdichtenden und zugleich elektrisch trennenden
Zug-und Schubsicherung gemäß der Erfindung.
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Figur 1 zeigt einen vielfach bewährten kombinierten Sicherungs- und
Dichtungsring 1. Dieser besteht aus elastomeren Material und weist einen wulstartigen
Kopfabschnitt 2 auf, der als eigentlicher Dichtungsabschnitt wirksam ist sowie einen
Fußabschnitt, der von dem Kopfabschnitt durch eine radial nach außen weisende ringförmige
Auskehlung getrennt ist. In den elastomeren Dichtungsring sind in vorbestimmten
Abständen Klemmelemente 3 aus Stahl fest eingebettet. Diese sind im wesentlichen
dem Umriß des Dichtungsringes angepaßt mit Ausnahme des Kopfabschnittes 2. Jedes
Klemmelement weist auf seiner nach innen weisenden Fläche wenigstens zwei scharfkantige
Zähne 4a, 4b, auf seiner radial nach außen weisenden Seite eine entsprechende Auskehlung
und jenseits der Auskehlung einen Fußabschnitt 5 auf.
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Während in bekannten Dichtungs- und Sicherungsringen dieser Art die
Klemmelemente 3 insgesamt aus Stahl bestehen, ist das neue Klemmelement gemäß Fig.
2 und 3 aus zwei voneinander unabhängigen Teilen 10 und 11 hergestellt. Der Teil
11 umfaßt
im wesentlichen die beiden Zähne 4a, 4b und nur dieser
Teil 11 ist aus Stahl hergestellt. Der Teil 10 umfaßt die Auskehlung 17 und den
durch die Grenzflächen 18 und 19 bestimmten Fußabschnitt. Dieser Teil besteht aus
einem elektrisch isolierenden Keramikmaterial, aus Aluminiumoxyd oder anderen elektrisch
isolierenden Sintermaterialien von entsprechend hoher Temperaturbeständigkeit und
Festigkeit. Die Auskehlung 17 wird durch einen Radius 16 bestimmt, der um den Punkt
15 in figur 2 geschwenkt werden kann.
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Die Grenzfläche oder Kontaktfläche zwischen den beiden Teilen 10 und
11 jedes Klemmelementes ist, wie Figur 2 zeigt, relativ großflächig ausgebildet.
An dieser Grenzfläche können die beiden Teile'z. B. durch Kleben' miteinander fest
verbunden sein.
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Bevorzugt ist diese Grenzfläche keine ebene Fläche, sondern eine Raumfläche,
die so um die Auskehlung 17 herumgeführt ist, daß in jeder Kipplage des Klemmelementes
die Grenzfläche wenigstens einen Bereich aufweist, durch den die von dem Klemmelement
übertragenen Kräfte im wesentlichen in senkrechter Richtung verlaufen. Im Beispiel
nach Fig. 2 weist die Grenzfläche 2 im wesentlichen etwa senkrecht zur längsten
Ausdehnung des klemmelementes verlaufende Bereiche 12 und 14 auf, während der dazwischenliegende
Bereich 13 um die Auskehlung 17 im wesentlichen herumgeführt ist.
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Figur 4 zeigt die Einbaulage des kombinierten Ringes. Mit 20 ist ein
glattes Einsteckende eines ersten Rohrabschnittes oder ohrforteiles bezeichnet,
während mit 21 das Rohrmuffenende
eines zweiten Rohrabschnittes
bzw. Rohrformteiles bezeichnet ist. Das Rohrmuffenende weist eine innere Erweiterung
22 zur Aufnahme des Kopfteils 2 der Dichtung auf. Diese wird begrenzt durch eine
radial nach innen weisende Ringwulst 23, die mit einer im Abstand davon angeordneten
Innenschulter 25 eine nach innen weisende Ringnut 24 begrenzt.
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Bei dem eingelegten Ring handelt es sich um einen Ring ähnlich dem
Ring 1 nach Figur 1 mit dem Unterschied, daß die Klemmelemente prinzipiell ähnlich
ausgebildet sind, wie dies in Figur 2 und 3 gezeigt ist. Man erkennt, daß der aus
elektrisch isolierendem Material bestehende Teil 10 des Klemmelementes den Fußabschnitt
des Klemmelementes ebenso wie den gesamten, die Auskehlung bestimmenden Bereich
umfaßt. Der Teil 11 steht mit seinem äußersten Zahn in festem Eingriff mit dem Einsteckende
20. Dadurch ergibt sich eine Kraftwirklinie 26, über die das Klemmelemente die zur
Schubsicherung dienenden Kräfte zwischen Einsteckende 20 und Rohrmuffenende 21 überträgt.
Man erkennt, daß die Grenzfläche zwischen den beiden Teilen 10 und 11 des Klemmelementes
in dieser Kippstellung einen Bereich aufweist, der etwa senkrecht zu der Wirklinie
26 verläuft.
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Zur Begrenzung der maximal zulässigen Kippstellung des Klemmelementes
wirkt das Fußende des Klemmelementes mit den die Nut 24 begrenzenden Flächen, insb.
der Innenschulter 25 des Rohrmuffenendes 21,zusammen. Jeder Kontakt zwischen Klemmeloment
und diesen Teilen des Rohrmuffenendes kation nur über den Teil 10 des Klemmelementes
erfolgen. Damit ist sichergestellt, daß in
keiner Schwenkstellung
oder Kippstellung des Klemmelementes ein elektrischer Kontakt zwischen dem aus Stahl
bestehenden Teil 11 des Klemmelementes und dem Rohrmuffenende 21 auftreten kann.
Durch die relativ kompakte Ausbildung des Teils 10 kann dieser Teil, auch wenn er
aus Keramik oder dgl. Material besteht, hohe Druckkräfte übertragen und auch die
bei Schwenkbewegungen unter Last auftretenden Kräfte sicher aufnehmen.
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Die Lage der Grenzfläche zwischen den beiden Teilen 10 und 11 sorgt
dafür, daß die von dem Teil 11 aus Stahl aufgenommenen Kräfte sicher auf den Teil
10 übertragen werden, der diese wiederum sicher auf den Rohrmuffenteil 21 bzw. dessen
Bereiche 23 und 25 übertragen kann.
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Da sich an dem äußeren Umriß uhd der Handhabung des kombinierten Ringes
gegenüber dem Ring nach Fig. 1 nichts ändert, kann der neue Ring genauso leicht
und zuverlässig gehandhabt und leicht bei Bedarf gegen den Ring nach Fig. 1 ausgetauscht
werden.
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Die neue Ausbildung der Klemmelemente ist nicht nur zur Verwendung
in den sogenannten Tyton-Dichtungsringen geeignet.
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Die zweiteilige Ausbildung der Klemmelemente läßt sich vielmehr in
der gleichen Weise auch bei andersartigen Schubsicherungen verwenden, wie sie in
verschiedenen Ausführungsformen in der eingangs genannten DE-OS 27 54 984 gezeigt
sind.