Rohrverbindungen und Kupplungen
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Die Erfindung betrifft Rohrverbindungen und Kupplungen,
insbesondere Rohrverbindungen und Kupplungen des
Stemm-Muffentyps, wobei die Muffe an beiden Enden hülsenartig zur
Aufnahme der Schäfte der beiden zu verbindenden Rohre
ausgeformt ist.
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Die Erfindung kann zum Verbinden und Zusammenkuppeln von
Rohren aus unterschiedlichsten Materialien, wie Metall oder
Plastik, verwendet werden. Ein spezieller Anwendungsbereich
betrifft jedoch Tonröhren, wo aufgrund der größeren
Herstellungstoleranzen als bei Plastik- oder Metallrohren
beträchtliche Unterschiede im Durchmesser der zu
verbindenden oder anzukoppelnden Rohre durch die Kupplungen
ausgeglichen werden müssen.
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Unter dem Ausdruck Rohr, wie er in dieser Schrift benutzt
wird, ist im übrigen ein rohrartiges Stück zu verstehen,
d. h. also Rohre als solche und zusätzlich Rohrarmaturen,
wie z. B. T-Verbindungen, Winkelstücke, Bögen,
Reduzierstücke und Ventileinsätze.
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In der GB-A-1472693 von Peter E. V. Lloyd wird eine
Rohrkupplung zur Verbindung von u. a. Tonröhren beschrieben.
Die Kupplung ist mit einem Elastomer-Dichtring versehen,
welcher mittels eines Halteringes im Mundstück der Kupplung
gehalten wird.
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Die vorliegende Erfindung ist speziell verwendbar bei
Verbindungen und Kupplungen für Mantelrohre, welche
notwendigerweise bei unterirdischen Installationen verwendet
werden, bei denen, ausgehend von einem unter der
Erdoberfläche angelegten Raum, eine Bohrung im allgemeinen
parallel zur Erdoberfläche vorgetrieben wird und
üblicherweise unmittelbar hinter dem Bohrvortriebsgerät (und
oft an diesem befestigt) die Rohre in die Bohrung
eingeschoben werden, um so die Bohrung auszukleiden.
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Selbstverständlich ist die Erfindung auch für Verbindungen
und Kupplungen von nichtummantelten Rohren anwendbar, denn
die Erfindung bezweckt die Schaffung von vorteilhaften
Verbindungen und Kupplungen sowohl für Mantelrohre als auch
für nichtummantelte Rohre.
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Die demgemäße Erfindung ist eine, eine Rohrverbindung des
Stemm-Muffentyps bildende, in Eorm einer Doppelmuffe
ausgeführte Kupplung, bestehend aus
einer Hülse, welche an ihren beiden Enden den jeweiligen
Schaft des mit ihr zu verbindenden Rohres aufnimmt und
welche an oder nahe bei ihrem axialen Mittelpunkt einen
verengten Bereich (Abschnitt) mit einem reduzierten
Innenund Außendurchmesser aufweist,
zwei elastischen, röhrenförmigen Klemmelementen mit einem
Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des
Hauptabschnittes der Hülse mindestens gleicht, welche an
oder hin zu einem Ende elastische, radial nach innen
gekehrte Schultern haben und so angepaßt sind, daß je eines
von jedem Ende so auf die Hülse aufgeschoben werden kann,
daß die radial nach innen gekehrten Schultern in den
verengten Bereich der Hülse einrasten, wobei sich die
Klemmelemente jeweils axial über das zugehörige Ende der
Hülse hinaus erstrecken und an ihren axial äußeren Enden
einen radial nach innen gerichteten ringförmigen Plansch mit
größerer radialer Dicke als die Wanddicke der Hülse
aufweisen, welcher jeweils an seinem radialen inneren Ende
mit einem axial nach innen gerichteten ringförmigen
Wandabschnitt versehen ist, welcher gemeinsam mit dem
jeweiligen axial äußeren Ende der Hülse eine ringförmige
eingeschnürte Vertiefung (hinterschnittene Ringnut) bildet,
und einem an jedem Ende der Kupplung befindlichen
Dichtungselement mit einem der hinterschnittenen Ringnut
entsprechenden und in ihr angeordneten Paßabschnitt sowie
einem Dichtungsabschnitt, welcher mit seiner radialen
Außenseite die Innenfläche der Hülse abdichtet und mit
seiner radialen Innenseite den Schaft des anzuschließenden
Rohres abdichtet, dadurch gekennzeichnet,
daß der verengte Bereich der mittig der Länge der Hülse
angeordnet ist, daß die innere Oberfläche der Hülse, an
welcher die radiale äußere Weite des Dichtungselements
anliegt, keine innere Oberfläche des verengten Bereichs der
Hülse ist und daß das genannte Dichtungselement und der
genannte verengte Bereich axial voneinander beabstandet
angeordnet sind.
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Die folgenden speziellen Ausführungsformen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Danach ist ein radial nach innen gerichteter, ringförmiger
Elansch innerhalb des verengten Bereichs in der Hülse
vorgesehen.
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Der radial nach innen gerichtete Elansch kann in der Hülse
angebracht oder in sie integriert sein, wobei, sofern der
Elansch in die Hülse integriert ist, der Elansch an seiner
Nahtstelle mit der Hülse einen Bereich geringerer Dicke (als
Soll-Bruchstelle) aufweist, um den Elansch durch Abbrechen
zu entfernen, wenn er nicht benötigt wird.
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Alternativ kann der radial nach innen gerichtete Elansch
auch ein entfernbares, elastisches Elanschelement in Eorm
eines geschlitzten Rings sein, dessen schlitzseitige Enden
in der entspannten Ausgangslage des Rings einen Abstand
zueinander aufweisen, und der einen im wesentlichen Y-
förmigen Querschnitt aufweist, wobei die Zweige des Y den
verengten Bereich der Hülse umschließen, und der im
wesentlichen mittig davon angeordnete Steg sich radial nach
innen in der Kupplung erstreckt. Der Elansch kann, um den
Elanschdurchmesser zu verringern, mit seinen schlitzseitigen
Enden elastisch gegeneinander gedrückt werden, und kann auf
diese Weise aus dem verengten Bereich der Kupplung entfernt
und in axialer Richtung entnommen werden.
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Bei Verwendung eines elastischen, entfernbaren
Elanschelements kann dieses entlang seines inneren Umfangs
mit Einkerbungen od. dgl. versehen sein, um die Steifheit
herabzusetzen und Öffnungen zu bieten, in denen der Elansch
gegriffen werden kann um die schlitzseitigen Enden
zusammenzuziehen und den Durchmesser des Elansches zu
verringern, um so eine Entnahme aus der Kupplung zu
ermöglichen.
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Der verengte Bereich der erfindungsgemäßen Hülse hat den
Vorteil, daß trotz einer relativ geringen Wandstärke der
Einzelteile der Kupplung die Enden der durch die Kupplung zu
verbindenden Rohre umfaßt und dabei, aufgrund des verengten
Innendurchmessers, zu starke Winkelablenkungen des Rohrs
innerhalb der Kupplung verhindert werden. Dies ist besonders
dann wichtig, wenn die Kupplung in Verbindung mit
Mantelrohren verwandt wird, wo jegliche stärkere Winkelablenkung
verhindert werden muß.
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Weitere Vorteile der Kupplung ergeben sich bei Verwendung
des radial nach innen gerichteten Elansches. So kann bei der
Verbindung eines Paares von Mantelrohren mit Hilfe der
genannten Kupplung der Elansch zwischen den jeweiligen
verjüngten Schäften der zu verbindenden Mantelrohre
angeordnet sein und so einen Druckübertrag zwischen den
Rohren während des Ummantels gewährleisten, ohne daß das
Risiko einer Beschädigung der Schaftenden besteht.
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Gleichzeitig können die Außendurchmesser der Hülse und der
darüberliegenden Klemmelemente so gewählt sein, daß der
Außendurchmesser der Klemmelemente mindestens ungefähr dem
Außendurchmesser der Mantelrohre entspricht, um beim
Ummanteln eine gleichmäßig glatte Oberfläche für die
Innenwände der Bohrung zu erhalten, durch welche die Rohre
bewegt werden müssen.
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Die Einzelteile der Kupplung können aus Plastikmaterial, wie
z. B. Polypropylen, hergestellt werden; die Dichtelemente
aus Gummi oder synthetischem Gummi.
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Die Erfindung beinhaltet eine Verbindung zwischen zwei
Rohren einschließlich der hier beschriebenen Kupplung.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung werden im folgenden
als Beispiel zwei Ausführungen der Erfindung unter Hinweis
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:
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Fig. 1 einen Schnitt durch eine Seite einer eine erste
Form der erfindungsgemäßen Kupplung beinhaltende
Verbindung zwischen zwei Mantelrohren,
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Fig. 2 eine endseitige Ansicht des entfernbaren Flansch
aus der Verbindung in Fig. 1,
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Fig. 3 eine Seitenansicht, halbseitig als Schnitt des
entfernbaren Flanschs in Fig. 2 und
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Fig. 4 einen Schnitt durch eine Seite einer eine zweite
Form der erfindungsgemäßen Kupplung enthaltende
Teilverbindung zwischen zwei Mantelrohren.
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Aus den Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnungen, speziell Fig. 1,
ist nun ersichtlich, daß jeweils zwei Tonmantelröhren (1, 2)
mit verjüngten Schaftbereichen (3, 4) End-vor-End zueinander
angeordnet sind. Um die Schaftbereiche (3, 4) ist eine
Kupplung angeordnet, welche eine Hülse (5) enthält, die die
Bereiche (3, 4) umschließt. Wie zu sehen ist, weist die
Hülse (5) mittig entlang ihrer Längsausdehnung einen
verengten Bereich (6) mit reduziertem inneren und äußeren
Durchmesser und scharfkantigen inneren (7, 13) und äußeren
(8, 14) Schultern auf.
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Über der Hülse (5) sind zwei rohrförmige Klemmelemente (9,
10) angeordnet, welche einen dem Außendurchmesser der Rohre
(1, 2) entsprechenden Außendurchmesser aufweisen. Die
Klemmelemente (9, 10) werden auf der Hülse (5) plaziert,
indem sie über die Außenoberfläche von den Enden her
aufgeschoben werden bis die radial nach innen abgewinkelten
Schultern (11, 12) hinter den entsprechenden Schultern (7,
13) an den Ecken des verengten Bereichs der Hülse (5)
einrasten. Um dies zu ermöglichen, sind die Klemmelemente
(9, 10 ) aus einem geeigneten elastischen Material
gefertigt.
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An ihren axialen äußeren Enden sind die Klemmelemente (9,
10) mit radial nach innen gerichteten, ringförmigen
Flanschen (15, 16) und daran anschließenden axial nach innen
gerichteten Abschnitten (17, 18) versehen, welche mit den
äußeren Enden der Hülse (5) ringförmig eingeschnürte
Vertiefungen (hinterschnittene Ringnuten) an jedem Ende der
Kupplung bilden, welche entsprechend ausgeformte Teile (19,
20) einer ringförmigen Dichtungsmanschette (z. B. aus
synthetischem Gummi oder Plastik) (21, 22) festhalten, von
denen jede außerdem einen wulstigen Dichtungsteil (23, 24)
aufweist, welcher im Gebrauchszustand zwischen der inneren
Oberfläche der Hülse (5) und der äußeren Oberfläche der
Schaftabschnitte (3, 4) der Röhren (1, 2) zusammengepreßt
wird um eine ausreichende Dichtung an der Kupplung für die
beiden zu verbindenden Röhren zu gewährleisten.
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Die Schultern (11, 12) der Klemmelemente (9, 10) sind mit
Abschrägungen (40, 41) versehen um das Aufschieben auf die
äußeren Hülsenenden während des Zusammenbaues zu
erleichtern. Ebenso sind die radialen äußeren Enden der
Hülse (5) mit ähnlichen Abschrägungen (42, 43) für den
gleichen Zweck versehen. Zusätzlich bieten die Abschrägungen
(42, 43) einen Raum innerhalb der hinterschnittenen
Ringnuten, in welchen das Material der Abschnitte (19, 20)
beim Zusammenpressen der Dichtungsmanschetten (21, 22)
ausweichen kann.
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Mittig innerhalb der Hülse (5) ist ein entnehmbarer Flansch
(25) angeordnet, dessen Aufbau am deutlichsten in den Fig. 2
und 3 gezeigt wird. Der Schnitt entlang des Umfangs des
entfernbaren Flanschs (25) ist ungefähr Y-förmig mit einem
sich radial nach innen erstreckenden Steg (26) und zwei
Zweigen (27, 28), welche sich jeweils axial von dem radial
äußeren Ende des Stegs (26) axial entlang der Hülse (5)
erstrecken und schließlich radial nach außen abknicken,
wobei sie gemeinsam die Innenwand sowie die scharfkantig
abgewinkelten, inneren Schultern (8, 14) des verengten
Bereiches der Hülse (5) umfassen.
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Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, ist der entfernbare Flansch
geschlitzt, wobei die schlitzseitigen Enden (29, 30) durch
einen deutlichen Spalt voneinander getrennt sind. Außerdem
ist der radial sich nach innen erstreckende Steg (26) an
einer Vielzahl von Punkten entlang seines inneren Umfangs
von der radial inneren Seite aus mit halbkreisförmigen
Auskehlungen (31) versehen, um die Elastizität zu erhöhen
und die Steifheit des entfernbaren Flansches zu reduzieren
und um gleichzeitig auch den Flansch, durch die beiden den
Schlitzenden benachbarten Aussparungen, mit Flächen zu
versehen, welche mit einem geeigneten Werkzeug erfaßt werden
können, um die schlitzseitigen Enden zusammenzuziehen und so
den Durchmesser des Flanschs zu reduzieren um ihn anfangs in
die Kupplung einzusetzen und korrekt zu positionieren und,
sofern erforderlich, auch zu entfernen.
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Wie zu sehen ist, bildet die Kupplung bei einer Verwendung
von einem Paar Mantelröhren mit verjüngten Schäften eine
Kupplung, deren Durchmesser mit dem Außendurchmesser der
Mantelröhren übereinstimmt. Hierbei entsteht beim Ummanteln
eine allgemein glatte Oberfläche, welche die Bewegung durch
die vorgeformten Bohrungen erleichtert und welche außerdem
durch den entfernbaren Flansch mit dem radial einwärts
erstreckenden Steg ein geeignetes Mittel bietet, um während
des Ummantelns Druck zwischen den beiden Röhren zu
übertragen, ohne daß die Schaftenden beschädigt werden.
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Es ist hervorzuheben, daß bei einer Verwendung der Kupplung
mit nichtummantelten Rohren, welche einen Durchmesser haben,
der dem Außendurchmesser der verjüngten Endschäfte (3, 4)
der Röhren in Fig. 1 entspricht, eine radial außenliegende
Kupplung gebildet wird, in welcher der radial nach innen
ausgedehnte, zentrale Steg (26) des entfernbaren Flanschs
einen Mittelanschlag bildet, welcher entfernt werden kann,
um die Kupplung entlang einer oder mehrerer Röhren zu
verschieben, so daß bei entsprechender Entfernung der
entfernbaren Flansche aus einer Anzahl von Kupplungen und
einer folgenden axialen Verschiebung der Kupplungen auf den
Röhren eine transversale Entnahme einer oder mehrerer Röhren
möglich ist, wenn diese beschädigt sind oder aus einem
anderen Grund der Wartung bedürfen.
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Die Anordnung in Fig. 4 hat mehrere gemeinsame Merkmale mit
der aus Fig. 1. Jedoch ist in diesem Fall die Kupplung nicht
mit einem entfernbaren Flansch versehen. So hat, wie zu
sehen, die Hülse (40), wie in Fig. 1, in der Mitte entlang
ihrer Längsausrichtung einen verengten Bereich (41) mit
reduziertem Innen- und Außendurchmesser. In diesem Fall sind
die radialen inneren Schultern (42, 43 und 44, 45) des
verengten Bereichs (41) jedoch nicht scharf abgewinkelt,
sondern gekrümmt.
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Mittig des verengten Bereichs (41) der Hülse (40) ist ein
ringförmiger, integrierter Flansch (46), welcher sich radial
nach innen erstreckt, angeordnet. Dieser weist an seiner
äußeren Begrenzung einen Bereich geringerer Dicke (47) auf,
um den Flansch (46) bei Bedarf abzubrechen und zu entfernen.
Dieser integrierte Flansch dient dazu, beim Gebrauch mit
Mantelröhren (48) (es ist nur eine gezeigt) den Druck
zwischen den beiden Röhren beim Ummanteln zu übertragen ohne
die Schaftenden zu beschädigen. Der verengte Bereich (41)
der Hülse (40) weist im Vergleich zu dem entsprechenden
Bereich (6) in der Anordnung von Fig. 1 eine größere axiale
Länge auf und die Klemmelemente (entsprechend den
Klemmelementen (9, 10) der Fig. 1) sind nicht nur mit radial
nach innen abgewinkelten Schultern (50, 51) versehen, welche
hinter den entsprechenden Schultern (52, 53) an den
scharfkantig radialen äußeren Kanten des verengten Bereichs
(41) der Hülse (40) einrasten, sondern setzen sich über
diese Einrastschultern (50, 51) mit parallelwandigen
Verlängerungsstücken (56, 57), deren Enden nahe
aneinanderliegen, fort. Vorteilhafterweise liegen die Enden
dieser Verlängerungsabschnitte so nahe wie möglich
voreinander, um das Eindringen von Geröll zu verhindern. Der
Zweck solcher parallelen Verlängerungen (56, 57) besteht
darin, das Zusammenstecken der Klemmelemente auf die Hülse
zu erleichtern, indem eine Ausgangsposition auf dem
Außendurchmesser der Hülse zur Verfügung gestellt wird.
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Die radial nach innen gekrümmten Schultern (44, 45) des
verengten Bereichs (40) bilden wieder eine Führung bzw.
Einführung für die in die Kupplung einzusetzenden, eventuell
unausgerichteten Röhren, wodurch eine Beschädigung der
äußeren Ecken der Schaftenden der Mantelröhren verhindert
wird.
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Der Abschnitt mit dem reduzierten Durchmesser der Hülse hat
insgesamt den nützlichen Vorteil daß, mit einem
Kupplungselement mit einem relativ geringen
Gesamtdurchmesser der Wände der Einzelkomponenten, die
Schäfte (58) der Mantelröhren relativ eng umfaßt werden und
dadurch eine starke Winkelablenkung innerhalb der Kupplung
verhindert wird, welche ansonsten zu einer Beschädigung der
Schaftenden während des Ummantelns führen könnte sowie die
Sicherheit der Dichtung der Kupplung zwischen den Röhren
reduzieren könnte.
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Selbstverständlich handelt es sich bei dem Vorstehenden
lediglich nur um Beispiele der erfindugnsgemäßen
Rohrkupplungen und Rohrverbindungen.