DE9412445U1

DE9412445U1 - Unlösbare Rohrverbindung

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Publication number: DE9412445U1
Application number: DE9412445U
Authority: DE
Original assignee: Pumpenboese & Co KG GmbH
Current assignee: Pumpenboese & Co KG GmbH
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2004-08-03

Description

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Pumpenboese GmbH & Co. KG 595/4

Unlösbare Rohrverbindung

Die Erfindung betrifft eine unlösbare Rohrverbindung für Kunststoffrohre, vorzugsweise für Kunststoffrohre aus Polyethylen .

Eine solche Verbindung kann Schwierigkeiten bereiten, da manche Kunststoffe, insbesondere Polyethylen, nicht ohne weiteres verklebt werden können.

Eine Verschweißung der Rohrenden miteinander setzt voraus, daß der gesamte Umfang des Rohres zugänglich ist, was beim Einbau des Rohrs vor Ort, z.B. auf einer Brunnenbaustelle oder in einer Baugrube, etwa bei Kanalisationsarbeiten, nicht immer der Fall ist.

Es sind daher viele Arten von mechanischen Rohrverbindun-

gen entwickelt worden, bei denen das Rohrende zwischen einem in das Rohr eingeführten Dorn und einer das Rohr umgreifenden Überwurfmutter aufgeweitet und gequetscht wird. Die hierdurch bedingte dauerhafte Verformung des Materials kann dazu führen, daß die mechanische Belastbarkeit der Verbindung kleiner als die des Rohrs ist.
Auch diese Art von Verbindung ist bei beengten Einbauverhältnissen oft ungeeignet, da der Durchmesser der Verbindung zwangsläufig größer ist als der der Rohre und es
gelegentlich sogar am Platz zum Ansetzen des Werkzeugs zum Spannen der Überwurfmutter fehlen kann. Es besteht daher Bedarf nach Rohrverbindungen, die ohne Anbringen eines Drehmoments geschlossen werden können.

Störend ist bei derartigen Verbindungen auch, daß der
Innendurchmesser des Dorns kleiner sein muß als der des Rohrs, so daß am Ort der Rohrverbindung eine Verringerung des Rohrquerschnitts entsteht. Ein solcher Engpaß kann insbesondere bei Rohren für inhomogene Medien wie etwa Abwässer leicht Verstopfungen bewirken.

Eine Rohrverbindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs ist aus der DE 33 16 503 Al bekannt. Diese vorbekannte Rohrverbindung umfaßt eine zylindrische Muffe, an deren Innenfläche ein oder mehrere ringförmige Segmente ausge-

bildet sind, deren Längsschnittprofil eine nach innen gerichtete vorstehende Spitze umfaßt. In diese Muffe wird ein Rohr mit zylindrischer Außenfläche eingeschoben, dessen Außendurchmesser geringfügig größer als der minimale Innendurchmesser der Muffe ist. Beim Einschieben des Rohrs in die Muffe schneiden die Spitzen der Muffe in die Außenfläche des Rohrs, wodurch eine dichte, unlösbare Verbindung zwischen Muffe und Rohr entsteht.

Bei dieser Rohrverbindung ist zwar die starke Materialverformung verringert, die den Quetschverbindungen eigen ist, doch ist auch bei ihr der Außendurchmesser im Bereich der Muffe größer als der des Rohrs, was das Einschieben einer auf diese Weise zusammengesetzten Rohrleitung in eine vorhandene zu deren Reparatur unmöglich machen kann. Diese Art von Verbindung ist außerdem nur für Rohre aus relativ weichem Material geeignet, und die Muffe muß erheblich härter als die Rohre sein, damit die Spitzen sich ausreichend weit in die Rohre einschneiden können.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Rohrverbindung anzugeben, mit denen Rohre gleicher oder ähnlicher Härte weitestgehend ohne dauerhafte Materialverformung und ohne Anbringen eines Drehmoments verbunden werden können.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung gerichtet.

Die komplementäre Bemaßung der ringförmigen Segmente von Muffe und Dorn der erfindungsgemäßen Rohrverbindung ermöglicht, daß Muffe und/oder Dorn nur im Moment des Aufschiebens verformt werden und anschließend unter Rückkehr in ihre ursprüngliche Form eine form- und kraftschlüssige Verbindung der Rohrstücke herstellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung gleicht der Querschnitt eines jeden ringförmigen Segments einem zum Ende der Muffe hin offenen Kegelstumpf und das Segment weist an der Schrägseite des Kegelstumpfes eine Gleitfläche und an der Kegelstumpföffnung eine zur Längsachse des Rohrstücks im wesentlichen senkrecht ausgerichtete Haltefläche auf, die an der Spitze aneinanderstoßen. Die Haltefläche muß nicht unbedingt eben sein. Sie kann auch kegelstumpf förmig mit einem Öffnungswinkel nahe 90° sein, wobei die Kegelöffnung in dieselbe Richtung längs der
Achse der Muffe weisen kann wie die der Gleitfläche, so daß eine Widerhakenkontur entsteht. Wenn die Kegelöffnungen von Haltefläche und Gleitfläche in entgegengesetzte

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Richtungen weisen, muß der Öffnungswinkel der Haltefläche deutlich größer als der der Gleitfläche sein, um sicherzustellen, daß, wenn überhaupt, Dorn und Muffe nur mit einer wesentlich größeren Kraft auseinandergezogen werden können, als zum Zusammenstecken erforderlich.

Vorteilhafterweise sind die Innendurchmesser des Doms und der Rohrstücke gleich, so daß der freie Rohrdurchmesser konstant ist und das Rohr gegen Verstopfung unempfindlich ist. Ferner ist es günstig, den Außendurchmesser der Muffe gleich dem Außendurchmesser der Rohrstücke zu wählen, um so eine Rohrleitung ohne Kanten und Vorsprünge an ihrer Außenfläche zu schaffen, die ohne Schwierigkeiten in einen vorhandenen Kanal, wie etwa eine auszubessernde Leitung oder einen Steigleitungsschacht, eingeschoben oder -gezogen werden kann.

Die aneinander anliegenden Halteflächen von Muffe und Dorn bewirken für die meisten Anwendungen ausreichende Dichtigkeit. Bei höheren Anforderungen an die Dichtigkeit kann ein Dichtring in einer umlaufenden radialen Nut des Doms vorgesehen werden, der nach Einführung in die Muffe an deren Innenfläche anliegt.

Die Dichtigkeit kann auch oder zusätzlich dadurch verbes-

sert werden, daß zwischen einer Schulter an der Basis des Doms und einer Schulter am Ende der aufgeschobenen Muffe und/oder einer Schulter am Ende des Dorns und einer Schulter an der Basis der aufgeschobenen Muffe ein elastischer Ring axial belastet eingespannt ist. Dieser Ring übt auf Dorn und Muffe eine axiale Kraft aus, die die Halteflächen fester aneinanderdrückt und so die Dichtigkeit zwischen ihnen verbessert. Dieser Ring kann z.B. ebenfalls ein elastischer Dichtring sein, es kann sich auch um einen gewellten elastischen Ring, etwa aus Federstahl, handeln.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das Verhältnis der Wandstärkendicke im Bereich der Verbindung so zu wählen, daß die Wandstärke der Segmente des Dorns größer, vorzugsweise zweimal so groß wie die der Segmente der Muffe ist.

Die Rohrstücke der erfindungsgemäßen Rohrverbindung können gerade Rohre, Rohrkrümmer, T-Stücken und andere Formteile sein.

Dorn und Muffe können mit beliebigen bekannten Verfahren der Kunststoffbearbeitung wie etwa Drehen, Spritzen oder Heißumformen, wie Quetschen oder Pressen hergestellt

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werden. Bei langen Rohren jedoch, die vorzugsweise gezogen werden, sowie bei der Maßanfertigung am Einsatzort hat es sich als günstig erwiesen, diese Teile aus dem Rohrstück zu drehen, um sie anschließend zusammenzustecken.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von speziellen Ausgestaltungen, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrverbindung,

Fig. 2 eine schematische Teil-Darstellung einer erfindungsgemäßen Rohrverbindung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform einer Rohrverbindung.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohrverbindung zweier Rohrstücke 10 und 12. Die Rohrstücke 10 und 12, für die als Werkstoff vorzugsweise HDPE eingesetzt wird, werden zunächst mit kon-

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stanter Wandstärke hergestellt und dann an den Enden jeweils durch Abdrehen von Material nachbearbeitet. Dabei wird an einem Ende eine Muffe 16 und am anderen Ende ein Dorn 14 erzeugt.

Die Muffe 16 und der Dorn 14 weisen an ihren Berührungsflächen, d.h. an der Außenwand des Doms und an der Innenwand der Muffe, ringförmige Segmente 40 und 50 auf,
die so bemessen sind, daß sie nach der Einführung des
Dorns 14 in die Muffe 16 formschlüssig ineinandergreifen. Eine solche Bemaßung der ringförmigen Segmente 40 und 50 von Muffe und Dorn bewirkt, daß die Enden der Rohrstücke nur während des AufSchiebens verformt werden müssen, um danach, d.h. nach der Rückkehr in ihre ursprüngliche
Form, eine form- und kraftschlüssige Verbindung einzugehen.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der ringförmigen Segmente 40 und 50 wird anhand von Fig. 2 näher erläutert. Fig. 2 ist eine schematische Teil-Darstellung gemäß Fig. 1. Sie zeigt die Segmente 40 und 50 im Längsschnitt. Das Muffensegment 50 und das Dornsegment 40, die die Form
kongruenter Kegelstumpfe haben, weisen jeweils eine
Gleitfläche 60 und eine senkrecht zur Längsachse des
Rohrstücks verlaufende Haltefläche 70 auf, die an der

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Spitze 80 aneinanderstoßen. Der in Fig. 2 angedeutete
Spalt zwischen den Segmenten von Muffe und Dorn dient nur zur Veranschaulichung der zwei Oberflächen, bei der praktischen Anwendung ist kein Spalt vorhanden. Zur Verbindung der Rohrstücke 10 und 12 durch Ineinanderschieben
von Dorn und Muffe greifen die Ringsegmente wie Sägezähne ineinander, so daß sich die jeweiligen Halteflächen 70
und Gleitflächen 60 berühren.

Der Innendurchmesser des Doms 14 entspricht dem der
Rohrstücke 10 und 12, so daß der freie Rohrdurchmesser
konstant ist und das Rohr gegen Verstopfung unempfindlich ist. Ist, wie hier dargestellt, der Außendurchmesser der
Muffe 16 gleich dem Außendurchmesser der Rohrstücke gewählt, weist die Rohrleitung keine Kanten und Vorsprünge
an ihrer Außenfläche auf, so daß sie ohne Schwierigkeiten in einen vorhandenen Kanal, z.B. eine auszubessernde Leitung eingeführt werden kann.

Die aneinander anliegenden Halteflächen 70 von Muffe 16
und Dorn 14 bewirken für die meisten Anwendungen ausreichende Dichtigkeit.

Um die Dichtigkeit noch weiter zu steigern, ist in Fig. 1 ein Dichtring 26 in einer zusätzlichen umlaufenden Nut 24

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des Dorns 14 vorgesehen, der nach Einführung in die Muffe 16 an deren Innenfläche anliegt.

In Fig. 1 und 3 ist an der Stelle, an der die Außenflächen der Rohrstücke 10 und 12 beim Verbinden aneinanderstoßen, ein elastischer Dichtring 32 zwischen einer Schulter 28 des Dorns 14 und einer Schulter 30 der Muffe 16 vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Dichtring 38 zwischen einer Schulter 34 des Dorns 14 und einer Schulter 36 der Muffe 16 angeordnet sein. Die Dichtigkeit kann durch diesen oder diese Dichtring 32, 38 noch weiter verbessert werden, da auf Dorn und Muffe eine axiale Kraft ausübt wird, die die Halteflächen 70 fester aneinanderdrückt und so die Dichtigkeit zwischen ihnen verbessert.

Bei einer gemäß Fig. 1 aufgebauten Rohrverbindung mit einem Rohrdurchmesser von 20 cm und einer Wandstärke von ca. 2,5 cm wurde eine Einsteckkraft von 1.800 N und eine Zugbelastbarkeit von 30.000 N ermittelt.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Rohrverbindung. Hier ist die Wandstärke der Segmente des Dorns zweimal so groß wie die der Muffensegmente. Gegenüber Fig. 1 ist bei diesem Ausführungsbei-

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spiel die zum Verbinden nötige Kraft geringer und die zum Lösen der Verbindung aufzubringende Kraft größer. So hält die Verbindung Kräften Stand, die ein Auseinanderreißen der Verbindung begünstigen können, z.B. Druckkräfte der Flüssigkeit im Inneren. Als Beispiel für die Belastbarkeit der Rohrverbindung eines Rohres mit einem Durchmesser von 20 cm und einer Wandstärke von 2,5 cm (entspricht der Bemaßung im Beispiel aus Fig. 1) wurde eine Einsteckkraft von nur 200 N und eine Zugbelastbarkeit von 40.000 N ermittelt. Die geringeren Einsteckkräfte sind auf die geringe Wandstärke der Muffe 16 zurückzuführen. Die größere Zugbelastbarkeit stellt hingegen einen überraschenden Effekt dar.

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Bezugszeichenliste

10 Rohrstück

12 Rohrstück

14 Dorn

16 Muffe

24 radiale Nut

26 Dichtring

28 Schulter des Dorns

30 Schulter der Muffe

32 elastischer Ring

34 Schulter des Dorns

36 Schulter der Muffe

38 elastischer Ring

40 ringförmiges Segment

50 ringförmiges Segment

60 Gleitfläche

70 senkrechte Haltefläche

80 Spitze

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Claims

Pumpenboese GmbH & Co. KG 595/4 Schutzansprüche

1. Unlösbare Rohrverbindung für Kunststoffrohre, vorzugsweise aus Polyethylen, bestehend aus einer Muffe und einem Dorn zum Einführen in die Muffe, die jeweils einteilig an den Enden zweier Rohrstücke ausgebildet sind, wobei die Innenfläche der Muffe ein oder mehrere ringförmige Segmente aufweist, deren Längsschnittprofil mit einer nach innen gerichteten vorstehenden Spitze versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (14) ein oder mehrere ringförmige Segmente (40) aufweist, die zu den ringförmigen Segmenten (50) der Muffe (16) komplementär bemessen sind, um nach Einführung in die Muffe (16) formschlüssig an den Segmenten (50) der Muffe (16) anzuliegen.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

net, daß jedes Segment (50) eine Gleitfläche (60) in Form des Mantels eines zum Ende der Muffe (16) hin offenen Kegelstumpfes und eine zur Längsachse der Muffe (16) im wesentlichen senkrecht ausgerichtete Haltefläche (70) aufweist, die an der Spitze (80) aneinanderstoßen.

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Innendurchmesser des Doms (14) und der Außendurchmesser der Muffe (16) jeweils gleich dem Innendurchmesser beziehungsweise Außendurchmesser der Rohrstücke (10, 12) ist.

4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (14) in einer umlaufenden radialen Nut (24) einen Dichtring (26) trägt, der nach Einführung in die Muffe (16) an deren Innenfläche anliegt.

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Schulter (28) an der Basis des Doms (14) und einer Schulter (30) am Ende der aufgeschobenen Muffe (16) und/oder zwischen einer Schulter (34) am Ende des Doms (14) und einer Schulter (36) an der Basis der Muffe (16) ein elastischer Ring (32, 38) axial belastet eingespannt ist.

6. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Wandstärke der
Segmente (50) des Dorns (14) größer als die Segmente (40) der Muffe (16) ist.

7. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis &bgr;, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Enden der Rohrstücke (10, 12) Teil eines Formkörpers, wie z. B.
eines T-Stücks ist.