DE3831611C2 - Verfahren zur Herstellung einer Übergangskupplung aus einem Metallrohr und einem Kunststoffrohr mit einer Muffe - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspru­ ches 1 angegebenen Art, wonach eine Übergangskupplung für die Verbindung zwischen einem Metallrohr und einem Kunststoffrohr hergestellt wird.

Solche Übergangskupplungen werden bei sogenannten Hauseinführungen eingesetzt, wo aus Kunststoff bestehende Versorgungsleitungen, wie Gaslei­ tungen, an ein zur Hausinstallation gehörendes Stahlrohr angeschlossen werden sollen. Die im Muffeninneren befindliche Ringkammer nimmt zwischen zwei profilierten metallischen Ringteilen einen Sprengring auf. Diese Ringteile mit dem Sprengring dienen als Kupplungsmittel für das Metallrohr, welches eine umlaufende Außennut besitzt. In der Außennut schnappt beim Kupplungsvorgang der Sprengring ein. Das Kunststoffrohr mit seinem muffenseitigen Kupplungsmittel erlaubt eine fabrikmäßige Herstellung.

Bei dem bekannten Verfahren dieser Art (DE 30 07 509 C2) wird zunächst eine mit einer Innenschulter versehene Muffe erzeugt und in die fertige Muffe nacheinander zunächst ein erster metallischer Ringteil, dann ein Sicherungsring mit Kreisquerschnitt und schließlich ein zweiter metallischer Ringteil eingebracht werden. Dann wird ein Aufnahmerohr in die Muffe eingeschoben, dessen Stirnfläche der vorerwähnten Innenschulter gegenüber­ liegt. Nachdem das Außenrohr mit der Muffe verschweißt worden ist, sind die dazwischen liegenden Kupplungsmittel axial fixiert. Zur Aufnahme des Sprengrings besitzt der eine Ringteil eine Ausnehmung und der andere Ringteil eine Schrägfläche. Letztere ist für die Auszugssicherung des einge­ kuppelten Metallrohres entscheidend. Das bekannte Verfahren ist umständlich und kostenaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges, besonders preiswertes Verfahren zur Herstellung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angeführten Übergangskupplungen zu entwickeln. Dies wird erfindungsge­ mäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Verfahrens­ schritte erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.

Durch die Profilierung der Hülse und des Hülsendeckels erhält man ein Ringgehäuse, das für das spätere Spritzgießen gegenüber den in die Gieß­ form gelangenden Kunststoffmassen in sich dicht ist. Während des Zusam­ menbaus des Ringgehäuses aus der Hülse und dem Hülsendeckel wird der Sprengring im Gehäuseinneren integriert. Diese drei Bauteile werden vormon­ tiert und dieses vormontierte Gebilde wird als Kern für die Gießherstellung des Kunststoffrohres benutzt. Das läßt eine sehr präzise, schnelle und preiswerte Herstellung der Übergangskupplung zu. Durch das Eingießen des im Ringgehäuse integrierten Sprengrings in der Muffe gibt es weder Betriebsstörungen noch Abdichtungsprobleme.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1, im Axialschnitt, eine fertig montierte Übergangskupplung mit einem sie verlängernden Kunststoffrohr,

Fig. 2, im Axialschnitt, die beiden vorbereiteten Kupplungsglieder vor ihrer erfindungsgemäßen Schnappverbindung, und

Fig. 3, in Vergrößerung, perspektivisch und im Ausbruch einen Bestandteil des erfindungsgemäßen Kupplungsglieds.

Die Übergangskupplung 10 umfaßt ein Stahlrohr 11, das zu Isolierzwecken mit einer Kunststoffschicht 12 ummantelt ist. Der Mantel dient vornehmlich als Korrosionsschutz und zur ggf. elektrischen Isolation des Metallrohres 11 nach außen.

Ferner zählt zur Übergangskupplung 10 ein hier als Rohr­ stück ausgebildetes Kunststoffrohr 20, das mit einer Rohr­ verlängerung 21 ausgerüstet werden kann. Alternativ könnte natürlich dieses Kunststoffrohr 20 einstückig mit der Rohrverlängerung 21 von vorneherein ausgebildet sein.

Das Kunststoffrohr 20 ist im vorliegenden Fall mit einem Innenbund 22 versehen, der aber nicht unbedingt erforder­ lich ist und daher in manchen Ausführungsfällen auch fehlen könnte. Das vor dem Innenbund 22 befindliche Rohr­ stück dient als Muffe 23 zur Aufnahme eines Endbereiches 13 des Stahlrohres 11. Man wird in der Regel bestrebt sein, die lichte Rohrweite 15 des Stahlrohres 11 etwa so groß zu bemessen, wie die lichte Rohrweite 25 der maßgeblichen Rohrverlängerung 21, die im vorliegenden Fall in das Kunststoffrohr 20 eingeführt ist, wobei durch Klebemittel oder Heizspiralen die aneinander liegenden Mantelflächen 26 dieser Rohrteile 20, 21 miteinander flächig verbunden sind. Dadurch ist der Innendurchmesser 27 des Kunststoffrohres 20 um die Rohrwandstärke der Rohrverlängerung 21 größer als die gewünschte lichte Rohrweite 25. Hier ist auch das hintere Ende des Abschnitts vom Kunststoffrohr 20 mit einem verstärkenden Endbund 28 versehen. Eine alternative Ver­ bindung für ein solches Kunststoffrohr 20 besteht natürlich darin, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel ungenutzt bleibende Stirnfläche 29 des Kunststoffrohres 20 zum Ansetzen einer entsprechend dimensionierten Rohrver­ längerung zu nutzen, die dann dort im Stumpfstoß verklebt oder verschweißt ist. Während im vorliegenden Fall der Innendurchmesser 27 des Kunststoffrohres 20 etwa vergleich­ bar mit dem Innendurchmesser 24 der erfindungsgemäßen Muffe 23 gestaltet ist, wird man bei der vorgenannten Alternative das einstückig mit der Muffe 23 verbundene hintere Rohrstück 39 schlanker gestalten, wodurch der bisher große Innendurchmesser 27 die benötigte lichte Weite 25 der Rohrverlängerung einnimmt.

Die Besonderheit der Erfindung liegt in der Gestaltung und Funktion der Muffe 23. Sie hat einen dem abgemantelten Endstück 13 des Stahlrohres 11 angepaßten Innendurchmesser 24 und ein zum Muffeninneren 34 hin offenes Ringgehäuse 31, 32, das in die Muffe mit eingegossen ist und dort, wie aus Fig. 2 ersichtlich, eine Ringkammer 30 mit metallischen Kammerwänden bildet. Das Ringgehäuse ist zweiteilig ge­ staltet , was insbesondere aus der vergrößerten perspek­ tivischen Darstellung von Fig. 3 zu entnehmen ist. Es umfaßt zunächst eine L-Profil-Hülse 31, welche die eine Radialwand 33 und die Umfangswand 35 des Ringgehäuses erzeugt. Der andere Teil des Ringgehäuses besteht aus einem Hülsendeckel 32 in Form eines ebenen Rings, der die Gegen-Radialwand 36 im Ringgehäuse zu bilden hat. Im Inneren 37 des Ringgehäuses befindet sich ein Sprengring 40 aus Federstahl, der in an sich bekannter Weise einen Radialschlitz trägt. Der Sprengring 40 ragt mit einer definierten Ringzone 41 aus der radial nach innen weisenden Kammeröffnung 38 heraus, wenn das Ringgehäuse 31, 32 fertig montiert ist. Dies geschieht, indem man in die geöffnete L-Profil-Hülse 31 zunächst den Sprengring 40 einfügt und dann darüber den Hülsendeckel 32 schließt. Dazu besitzt die Umfangswand 35 der Hülse die aus Fig. 3 ersichtliche Ringstufe 42, in welche sich der Hülsendeckel 32 im Montagefall einfügt.

Dieses aus den Teilen von Fig. 3 vormontierte Gebilde wird nun als Kern in die Gießform gebracht, in welcher das Kunststoffrohr 20 mit seiner Muffe 23 gegossen wird. Das Ringgehäuse 31, 32 verhindert, daß die Gußmasse auch in den Ringinnenraum 37 hineingelangt. Die axiale Stärke dieses Ringraums 37 ist gegenüber dem Sprengring 40 so bemessen, daß letzterer mit Gleitspiel darin radial beweg­ lich und radial auffedernd im Sinne des in Fig. 3 ange­ deuteten Radialpfeils 43 beweglich ist. Dies ist für die später noch genauer zu beschreibende druckknopfartige Schnappbewegung bedeutsam. Die Bestandteile 31, 32 des Ringgehäuses bestehen aus Messing, das gute Gleitführungs­ eigenschaften gegenüber dem aus Federstahl bestehenden Sprengring 40 besitzt. Der Sprengring 40 "schwimmt" im Kammerinneren 37.

Beiderseits der aus Fig. 2 erkennbaren Ringkammer 30 sind im Muffeninneren 34 Innennuten 46 vorgesehen, die jeweils einen aus elastomerem Werkstoff bestehenden O-Ring 45 aufnehmen. Das Anfangsstück der Muffe 23 besitzt eine gegenüber dem vorerwähnten Innendurchmesser 24 etwas größere lichte Weite 44, die dem Außendurch­ messer des mit dem Mantel 12 ausgerüsteten Stahlrohrs 11 angepaßt ist. Im Bereich der Ringkammer 30 kann die Muffe 23 mit einer Wandverstärkung versehen sein, die dort einen Außenbund 47 entstehen läßt.

Wie aus der linken Hälfte von Fig. 2 ersichtlich ist, bildet das Kunststoffrohr 20 mit der in seiner Muffe 23 integrierten, den Sprengring 40 lagernden Ringkammer 30 eine vorgefertigte, feste Baueinheit, die bereitsteht, um mit dem Stahlrohr 11 sehr schnell gekuppelt zu werden.

Dazu braucht das Stahlrohr 11 lediglich axial im Sinne des Pfeils 16 in diese Baueinheit 50 eingesteckt zu werden, weil diese dann wie eine Druckknopfmatrize wirkt. Beim Einstecken fährt das mit einer Zuschärfung 17 ausge­ rüstete Stirnende gegen den in seiner entlasteten Feder­ stellung befindlichen Innendurchmesser 48 des Spreng­ rings 40 und weitet diesen unter Ausübung einer Feder­ kraft radial nach außen im Sinne dem bereits erwähnten Pfeiler 43 von Fig. 3. Der Sprengring 40 ist also unver­ lierbarer, aber federnd nachgiebiger Bestandteil der Muffe 23. Das mit dem Sprengring 40 ausgerüstete Muffeninnere 34 wirkt wie ein sogenanntes "Federteil" einer Druckknopf­ matrize, während das Endstück 13 des Stahlrohres 11 aus folgenden Gründen den "Schließkopf" einer Druckknopfpatrize erzeugt. In einem definierten Abstand vom zugeschärften Stirnende 17 befindet sich am Umfang des Stahlrohres eine Außennut 18, in welcher bei der erwähnten Steckbewegung der Sprengring 40 aufgrund der ihm innewohnenden Feder­ kraft wieder einfährt. Das Rohrendstück 13 besitzt nämlich einen den Sprengring-Innenraum 48 übersteigenden Außen­ messer 14 gemäß Fig. 2, der den Sprengring 40 aufweitet, bis dieser schließlich in den Bereich der Außennut 18 gelangt und dort einschnappt. Das vor der Außennut 18 liegende Endstück 19 des Stahlrohres 11 wirkt somit wie ein "Schließkopf" und die Außennut 18 wie ein "Schließ­ hals" einer Druckknopfpatrize, weshalb insoweit der End­ bereich 13 des Stahlrohres 11 als ein Patrizenteil 51 dieser Schnappverbindung wirkt.

Sind der Matrizenteil 50 und der Patrizenteil 51 im Sinne der Fig. 1 miteinander im Eingriff, so lassen sie sich wegen der scharf hinterschnittenen kopfseitigen Kante der Außennut 18 nicht mehr durch dem Pfeil 16 entgegenwirkende Ausziehbewegungen wieder trennen. Die Eingriffssicherheit ist damit gewahrt und dennoch das Ineinanderfügen der beiden Teile 11, 20 in sehr einfacher Weise mit verhält­ nismäßig geringem Kraftaufwand zu bewerkstelligen. In der Schließposition von Fig. 1 deformieren sich natürlich auch die O-Ringe 45 in ihrem Querschnitt und sorgen für eine gute Dichtigkeit beidseitig der Kammer 30. Es können hier auch mehrfache Innennuten mit O-Ringen vorgesehen sein. Damit die Eingriffssicherheit zwischen dem Sprengring 40 und der Außennut 18 stets gewahrt ist, wird man aus Toleranzgründen die Länge des Endstücks 19 von Fig. 2 kürzer wählen als es der verfügbaren Tiefe der Muffenaufnahme 34 entspricht. Damit wird sichergestellt, daß, wie aus Fig. 1 erkennbar, das zugeschärfte Stirnende 17 noch vor dem bereits eingangs erwähnten Innenbund 22 zu liegen kommt. Der Innenbund 22 dient nämlich mit seiner gegen­ überliegenden Seite als Stoßfläche zur Anlage vom Stirn­ ende 49 der eingefügten Rohrverlängerung 21.

Die Zuschärfung 17 ist mit einem Anstiegswinkel 52, gemäß Fig. 2, versehen, der bei ca. 25° liegt. Das ist für das Einkuppeln des Patrizenteils 51 in den Matrizenteil 50 günstig, weil dazu nur geringe axiale Kupplungskräfte ausgeübt zu werden brauchen. Die Eingriffssicherheit der Druckknopfverbindung 50, 51 ist, ausweislich der Fig. 1, hiervon nicht berührt. Das Kunststoffrohr 20 mit seiner Muffe 23 besteht aus Polyäthylen.

Die dem Stirnende der Muffe 23 benachbarte Dichtung, be­ stehend aus dem erwähnten elastomeren O-Ring 45 in der Nut 46, hat im Kupplungsfall die Aufgabe, keine Feuchtigkeit aus der Umgebung der verlegten Rohrverbindung durch den Berührungsspalt zwischen der Muffe 23 und dem Stahlrohr ins Muffeninnere 34 hineingelangen zu lassen. Die Feuchtigkeit kann nämlich eine Korrosion im dortigen Bereich bewirken, und zwar insbesondere an dem Sprengring 40 aus Federstahl. Die dem hinteren Kunststoffrohr 20 bzw. 21 zugekehrte innere Dichtung aus dem O-Ring 45 in der Nut 46 sorgt dagegen für eine Mediendichtigkeit zwischen den artverschiedenen beiden Rohren 20, 21 und 11. Bedeutsam ist es, um hier einen be­ ständigen Andruck zu gewährleisten, wie aus den Figuren ersichtlich, einen Armierungsring 53 aus Edelstahl als Verstärkungsreifen anzuordnen und ihn dabei am einfachsten auf dem Außenumfang der Muffe 23 verlaufen zu lassen. Er könnte natürlich auch ins Werkstoffinnere der Muffe 23 integriert sein. Dadurch ist für eine dauerhafte Medien­ dichtigkeit an dieser Dichtung 45, 46 gesorgt.

Bezugszeichenliste

10 Übergangskupplung
11 Stahlrohr
12 Mantel von 11
13 Endbereich von 11
14 Außenmesser von 11
15 lichte Rohrweite
16 Einsteck-Pfeil
17 zugeschärftes Stirnende von 11
18 Außennut in 11
19 Endstück von 11
20 Kunststoffrohr, Rohrabschnitt
21 Kunststoffrohr-Verlängerung
22 Innenbund
23 Muffe von 20
24 Innendurchmesser von 23
25 lichte Rohrweite
26 verbundene Mantelflächen
27 Innendurchmesser von 20
28 Endbund von 20
29 Stirnendfläche von 20
30 Ringkammer
31 Ringgehäuse, L-Profil-Hülse
32 Ringgehäuse, Hülsendeckel
33 Radialwand
34 Muffeninneres, Muffenaufnahme
35 Umfangswand von 31
36 Gegen-Radialwand von 31
37 Kammerinneres von 31, 32
38 Kammeröffnung
39 hinteres Rohrstück von 20
40 Sprengring
41 herausragende Ringzone von 40
42 Ringstufe von 35
43 Radialbewegungs-Pfeil
44 vergrößerte lichte Anfangsweite von 23
45 O-Ring
46 Innennut
47 Außenbund
48 Ringinnendurchmesser von 40
49 Stirnende von 21
50 Baueinheit, Matrizenteil
51 Patrizenteil
52 Anstiegswinkel von 17
53 Armierungsring

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer Übergangskupplung (10) zwischen einem Metallrohr (11) einerseits und einem mit einer Muffe (23) versehenen Kunststoffrohr (20) andererseits,
indem das Kunststoffrohr (20) bzw. dessen Muffe (23) in einer Gieß­ form hergestellt werden und
zwischen zwei profilierten metallischen Ringteilen eine radial ins Muffeninnere (34) sich öffnende (38) Ringkammer ausgebildet wird, in welcher ein Sprengring angeordnet wird,
und das Metallrohr (11) im Endbereich (13) mit einer umlaufenden Außennut (18) versehen wird, in welche dann beim Kupplungsvorgang der Sprengring (40) einschnappt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der eine metallische Ringteil als eine L-Profil-Hülse (31) mit einem radialen L-Schenkel (33) und einem durch eine Ringstufe (42) in sich profilierten axialen L-Schenkel (35) ausgebildet wird,
daß ins Hülseninnere (37) zunächst der Sprengring (40) eingelegt und dann in die Ringstufe (42) der Hülse (31) ein Hülsendeckel (36) eingeführt wird,
so daß dann ein vormontiertes Gebilde aus der Hülse (31) und dem Sprengring (40) und dem Hülsendeckel (36) erzeugt wird,
und daß danach das vormontierte Gebilde als Kern in die Gießform eingelegt wird und schließlich die Kunststoffmassen in den außerhalb des Kerns liegenden Bereich der Gießform eingefüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einfüllen der Kunststoffmassen auch noch ein Armierungsring (53) zur Versteifung der Muffe (23) in die Gießform eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Armie­ rungsring (53) im Umfangsbereich der Muffe (23) in jener axialen Zone angeordnet wird, wo, nach dem Einfüllen der Kunststoffmassen, im Muffeninneren (34) eine Innennut (46) eines zur Rohrabdichtung dienenden O-Rings (45) entsteht.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außennut (18) im Endbereich (19) des Metall­ rohres (11) ein hinterschnittenes Profil erhält und daß der Sprengring (40) mit einem Rechteckquerschnitt versehen wird.