AT373053B

AT373053B - Rohrverbindung und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: AT373053B
Application number: AT423281A
Authority: AT
Inventors: Konrad Kehrer
Original assignee: Eternit Werke Hatschek L
Priority date: 1981-10-02
Filing date: 1981-10-02
Publication date: 1983-12-12
Also published as: ATA423281A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung, insbesondere Rohrkupplung zum Verbinden der
Enden von mit Aussen- und gegebenenfalls auch Innendruck belasteten, insbesondere im Erdboden verlegten, Rohren, vorzugsweise Faserzement-bzw. Asbestzementrohren, Kunststoffrohren od. dgl., welche Rohrverbindung aus einem auf die zu verbindenden, vorzugsweise im Abstand voneinander angeordneten, Rohrenden aufgebrachten, ringförmigen, gegebenenfalls faserarmierten ein- oder mehr- teiligen Kunststoff teil besteht, der sich über die zu verbindenden Rohrenden erstreckt und wenigstens einen, vorzugsweise aus dem Kunststoffteil ausgeformten, einstückigen, Kompensations- abschnitt zum Ausgleich der auftretenden Beanspruchungen umfasst, sowie mit den Rohren fest ver- bunden ist.

Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zum Herstellen dieser Rohrverbindung.

Die bei Rohrleitungen auftretenden Längskräfte können je nach verwendetem Rohrmaterial unterschiedlich kompensiert und in den Untergrund übertragen werden. Bei Rohrmaterialien aus zementgebundenen Werkstoffen (Asbestzement, Beton), aus Kunststoff, aus Steinzeug und aus Gusseisen sind gummigedichtete Verbindungselemente zwischen den einzelnen Rohrschüssen üblich. In diesen können die z. B. infolge Temperaturänderung, Feuchtigkeitsänderung oder Erdbewegungen auftreten- den Längskräfte abgebaut werden. soferne die Rohrenden sich in den Verbindungsstellen axial frei bewegen können.

Bei Rohrleitungen aus Stahl und zum Teil auch aus Kunststoff ist es üblich, die Stösse der einzelnen Rohrschüsse zu verschweissen. In diesen Fällen können die Längskräfte bei erdverlegten
Leitungen über die Mantelreibung zwischen Rohrwand und umgebendem Erdreich abgetragen werden.

Bei freiverlegten Leitungen müssen die Längskräfte über Kompensationsbauwerke abgefangen werden.

Entlang der Rohrachse unterschiedliche Querkräfte können bei Rohrleitungen aus Einzelschüssen mit gummigedichteten Verbindungen ebenfalls in diesem aufgenommen werden.

Bei endlosen Rohrleitungen z. B, aus geschweissten Einzelschüssen müssen diese Kräfte vom Rohrmaterial aufgenommen oder durch schadlose Verformung desselben abgebaut werden.

Wegen der Einfachheit der Rohrverlegung und der vorteilhaften Ableitung der auftretenden Längs-und Querkräfte hat sich die Verwendung gummigedichteter Einzelrohre weitgehend durchgesetzt. Die Gummidichtungen werden je nach ihrem Verwendungszweck z. B. für Kanalisationsrohre, Lüftungsrohre, Trinkwasserrohre, Gasrohre dimensioniert und ausgelegt. Ebenfalls abhängig vom Verwendungszweck und den zu transportierenden Medien erfolgt die Auswahl geeigneter Gummimaterialien.

In manchen Fällen, insbesondere bei der Ableitung aggressiver Medien und Gase, ist es jedoch schwierig, auf Gebrauchsdauer der Rohrleitung die zu transportierenden Medien vorherzusehen und die entsprechende Gummiqualität auszuwählen. Dies trifft insbesondere beispielsweise für die Ableitung von Abwässern der Erdölraffinerie zu, die sowohl in unterschiedlicher Zusammensetzung als auch mit zum Teil hohen Temperaturen anfallen. Ausserdem kann es in diesen Kanälen bei der Anwendung des üblichen Schwerkraftsystems zur Bildung von zündbaren Gasgemischen kommen, die bereits verschiedentlich zu Verpuffungen geführt haben und damit eine Unfallgefährdung darstellen.

Es wurde daher für diese und ähnliche Anwendungszwecke der Vorschlag gemacht, die Kanalnetze, bestehend aus Rohrleitungen und Schächten, im Abstand von 30 bis zirka 100 m einzustauen, um die Möglichkeit zur Gasentwicklung im Kanalsystem hintanzuhalten. Die Rohrleitungen zwischen den Schächten sollten wegen der bereits geschilderten schwierigen Auswahl des geeigneten Gummimaterials mit unlösbaren Verbindungen versehen werden. Nun sollten z. B. Rohrleitungen und Schächte aus Nirostastahl oder aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt werden. Im ersten Fall sollten die Rohrstösse geschweisst, im zweiten durch Überlaminieren oder Klebemuffen unlösbar verbunden werden.

In beiden Fällen müssen die auftretenden Längskräfte insbesondere durch Temperaturänderung in den an die Rohrstrecke anschliessenden Kanalschächten aufgefangen werden, d. h. dass diese so ausgebildet werden müssen, dass sie die auftretenden Längenänderungen der Kanalstrecke durch Verformung aufnehmen können. Ebenso müssen Setzungsunterschiede im Rohrmaterial bzw. im Anschlussbereich zwischen Schacht und Rohr aufgefangen werden. Diese Lösungen haben den Nachteil, dass die auftretenden Kräfte weder vorhergesagt noch auf Dauer mit Sicherheit schadlos von Rohren und Schächten aufgenommen werden können.

Es ist zwar allgemein bekannt, Längs- und Querbewegungen von Rohren durch Kompensatoren aufzunehmen. Diese Kompensatoren bestehen zumeist aus dünnwandigem Edelstahl und werden mit den Rohrleitungen durch Schweissen oder Flanschverbindung verbunden. Diese Kompensatoren sind jedoch zur Aufnahme von Aussendrücken nicht geeignet. Bei Verlegung im Erdreich verlangen sie das Vorhandensein eines entsprechenden, z. B. ausbetonierten oder gemauerten, Hohlraumes, andernfalls das Material die Wellentäler des Kompensators ausfüllen und dessen Funktion behindern würde. Aussersem müssen derartige Kompensatoren stets vorgefertigt und in bestimmten Grössen vor- rätig gehalten werden.

Aus der US-PS Nr. 4, 076, 283 ist eine Rohrverbindung der eingangs genannten Art aus Kunst- stoff für Betonrohre bekannt, die einen schlaufenförmigen Abschnitt zur Aufnahme von Längsbewe- gungen der Rohre aufweist. Wie in der US-PS Nr. 4, 076, 283 selbst zugegeben wird, gestattet dieser
Abschnitt nur den Ausgleich begrenzter Bewegungen. Bei der Rohrverbindung nach der
US-PS Nr. 4, 076, 283 ist ausserdem innerhalb des Kompensationsabschnittes kein Ring angeordnet, der eine Beweglichkeit der Rohrenden zueinander gewährleisten könnte. Ausserdem ist bei der Rohr- verbindung nach der US-PS Nr. 4, 076, 283 das elastische Band mittels Ankerbolzen mit den Rohren verbunden, wobei die Rohrwand geschwächt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Rohrverbindung zu schaffen, die der eingangs gestellten Forderung nach Unlösbarkeit entspricht und es trotzdem ge- stattet, den Aussendruck, z. B. Erddruck, und auftretende Längs- und Querkräfte, aufzunehmen.

Die Rohrverbindung soll ausserdem zum Verlegen im Erdboden und zum Anpassen an beliebige Rohr- durchmesser und Drücke geeignet sein.

Dies wird gemäss der Erfindung bei einer Rohrverbindung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass innerhalb des, vorzugsweise als Ringwulst mit beispielsweise wellenförmigem, trapezförmigem oder dreieckförmigem Querschnitt ausgebildeten Kompensationsabschnittes wenigstens ein aus elastischem Werkstoff, z. B. Gummi, elastischem Kunststoff, Schaumstoff, Kork od. dgl., bestehender an sich bekannter Ring, vorzugsweise mit kreisrundem, gewelltem oder trapezförmigem Querschnitt, angeordnet ist, wobei der Kompensationsabschnitt der Rohrverbindung diesen Ring zumindest teilweise formschlüssig umgibt, und die Rohrverbindung mit den Rohren insbesondere laminiert oder verklebt ist.

Bei dieser Ausbildung wird die gewünschte Beweglichkeit der Rohrenden gewährleistet. Der Ringwulst kann sich ähnlich einem Kompensator verformen und auf diese Weise Längs- und Querkräfte aufnehmen. Durch das Laminieren oder Kleben wird ausserdem eine Schwächung des Rohres vermieden.

Die erfindungsgemässe Rohrverbindung ist zur Aufnahme von Aussendrücken sowie den auftretenden Längs- und Querkräften geeignet, kann ohne besondere Vorkehrungen auch im Erdboden verlegt werden, und besitzt kein Dichtelement aus Gummi oder Kunststoff, das durch aggressive Medien zerstört werden könnte. Der Kompensationsabschnitt kann vorgefertigt und an der Verlegungsstelle selbst aufgebracht werden, wobei die Dicke und Elastizität des Kompensationsabschnittes den auftretenden Beanspruchungen optimal angepasst werden kann.

Die Anordnung eines Ringes ist aus der AT-PS Nr. 329935 an sich bekannt. Bei dieser bekannten Rohrkupplung ist jedoch kein Kompensationsabschnitt vorhanden. Der in der AT-PS Nr. 329935 erwähnte Anschlagring dient nur zum Abstandhalten und Zentrieren der Rohre.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ring als Abstandhalter für die Enden der zu verbindenden Rohre ausgebildet ist, und wenigstens einen radial nach innen abstehenden und zwischen die Enden der zu verbindenden Rohre einbringbaren, ein-oder mehrteiligen Vorsprung, vorzugsweise eine (n) umlaufende (n) Leiste bzw. Steg, aufweist.

Um die erforderliche Elastizität bzw. Beweglichkeit der Rohrverbindung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn der Elastizitätsmodul der Rohrverbindung 3000 bis 73000 Nimf", insbesondere 40000 N/mm2, beträgt. Der untere Bereich gilt dabei im wesentlichen für reines Harz, der obere Bereich für einen hohen Faseranteil.
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umlaufenden Leiste --18--, welche zwischen die in axialer Richtung im Abstand voneinander ange- ordneten Enden der Rohre --1, 2-- einbringbar ist.

An Stelle der umlaufenden Leiste --18-- könnten auch einzelne, in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Vorsprünge vorgesehen werden. Über den Ring --15-- ist eine Rohrverbindung --16-- aus Kunststoff gebildet, die einen den Ring --15-- umschliessenden Ringwulst --17-- besitzt. Die Rohrverbindung --16-- ist aus zwei
Teilen vorgefertigt, die an der Verlegungsstelle miteinander verbunden werden, und wird mit den
Rohrenden durch Klebung fest verbunden.

In Fig. 3 ist eine vorgefertigte einstückige Rohrverbindung --26-- aus Kunststoff dargestellt.

Diese Rohrverbindung --26-- besitzt einen wulstförmigen Kompensationsabschnitt --27, und wird an Ort und Stelle mit den Enden der Rohre --1, 2-- durch Kleben verbunden. Die einteilige Rohr- verbindung --26-- liegt dabei an den bei-23, 24-abgeschrägten Rohrenden satt auf.

Fig. 4 zeigt eine Rohrverbindung-36-aus Kunststoff für die Enden der axial im Abstand vonein- ander angeordneten Rohre --1, 2--, die mehrere Kompensationsabschnitte --37-- zur Aufnahme grösserer Längs- und Querverschiebungen aufweist. Die Kompensationsabschnitte --37-- umschliessen einen Ring --35-- aus elastischem Werkstoff, wie den Ring --5-- gemäss Fig.1, der den Kompensa- tionsabschnitten --37-- entsprechende Rillen besitzt. Der Ring --35-- besitzt ausserdem eine nach innen abstehende umlaufende Leiste --38--, die als Abstandhalter für die Rohre --1, 2-- dient.

Die Rohrverbindung --36-- kann in geteilter Ausführung vorgefertigt werden, wobei sie dann an der Verbindungsstelle mit den Rohrenden verklebt wird.

Fig. 5 zeigt eine Rohrverbindung --46-- aus Kunststoff für die Enden der axial im Abstand voneinander angeordneten Rohre --1, 2--. Die Rohrverbindung --46-- besitzt einen Kompensations- abschnitt-47-, der im Querschnitt trapezförmig ausgebildet ist. In den Kompensationsabschnitt --47-- ist ein Ring --45-- eingesetzt, der eine nach innen abstehende Leiste --48-- aufweist, die als Abstandhalter für die Rohre --1, 2-- dient. Die Rohrverbindung --46-- kann vorgefertigt oder an Ort und Stelle durch Ausformen hergestellt werden.

In Fig. 1 bis 5. ist die Anwendung der Erfindung zur Verbindung von Rohren mit zueinander fluchtenden Achsen beschrieben worden. Die Erfindung ist jedoch auch zum Verbinden von Rohren, deren Achsen einen Winkel miteinander einschliessen, geeignet. Solche Rohrverbindungen sind in Fig. 6 und 7 dargestellt.

Fig. 6 zeigt eine Rohrverbindung --56-- aus Kunststoff, die einen wulstförmigen bzw. lyrabogenförmigen Kompensationsabschnitt --57-- aufweist. und die zwei axial im Abstand voneinander angeordnete und unter einem Winkel zueinander geneigte Rohre --1, 2-- miteinander verbindet.

Die Fig. 7 zeigt eine Rohrverbindung --66-- aus Kunststoff, die einen im Querschnitt dreieckförmigen Kompensationsabschnitt --67-- aufweist, und die zwei axial im Abstand voneinander angeordnete und unter einem Winkel zueinander geneigte Rohre --1, 2-- miteinander verbindet.

Die in Fig. 6 und 7 dargestellten Rohrverbindungen können vorgefertigt werden.

In Fig. 1 bis 7 ist die Anwendung der Erfindung bei in Axialrichtung im Abstand voneinander angeordneten Rohren dargestellt worden. Die Erfindung ist jedoch auch für radial im Abstand voneinander angeordnete Rohrenden anwendbar. Solche Rohrverbindungen sind in Fig. 8 bis 10 dargestellt.

Fig.8 zeigt eine Rohrverbindung --76 -- zum Verbinden eines Rohres-l-mit der Muffe --70-- eines Rohres --2--, wobei die Muffe --70-- das Rohr --1-- mit radialem Abstand umschliesst. Die vorgefertigte Rohrverbindung --76-- besteht aus Kunststoff und weist einen wulstförmigen Kompensationsabschnitt --77-- auf, und ist mit den Rohren --1, 2-- durch Kleben verbunden.

Fig. 9 zeigt eine Rohrverbindung -86-- zum Verbinden eines Rohres-l-mit einem Rohr --2--, das einen grösseren Durchmesser aufweist, und das Rohr-l-auf einem Längsabschnitt mit radialem Abstand umgibt. Die vorgefertigte Rohrverbindung --86-- besteht aus Kunststoff und besitzt einen Kompensationsabschnitt --87-, und ist mit den Rohren --1, 2-- durch Klebung verbunden.

Fig. 10 zeigt eine Rohrverbindung --96-- zum Verbinden eines Rohres-l-mit dem Ende eines dasselbe aussen umschliessenden Mantelrohres --2--, welches das Rohr-l-mit radialem Abstand umschliesst. Die vorgefertigte Rohrverbindung --96-- besteht aus Kunststoff und besitzt einen

Kompensationsabschnitt --97--, und ist mit den Rohren --1, 2-- durch Klebung verbunden.

Mittels der erfindungsgemässen Rohrverbindung können Rohre von beliebiger Form und Dimension, und von verschiedensten Werkstoffen, z. B. Faserzement bzw. Asbestzement, Beton, Kunstharzbeton, Kunststoff, Steinzeug, Gusseisen und Stahl, miteinander verbunden werden.
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Glasfasern, verstärkt sind. Die Fasern können als Faservlies, Matte, Gewebe usw. eingesetzt werden. Der aus Elastomeren bestehende Ring besitzt vorteilhaft eine Härte von 50 bis 65 Shore.

Bei der Herstellung der Rohrverbindung beträgt der Axialabstand der Stirnflächen der Rohrenden zumeist 5 bis 7 mm bei Rohrschüssen von einer Länge von 5 m. Der elastische Ring kann auf die Stossstelle mit Vorspannung aufgebracht werden.

Wenn eine vorgefertigte Rohrkupplung angewendet wird, wird zu deren Herstellung auf Innenformen ein Verbindungselement hergestellt, das ebenfalls ein oder mehrere Ringwülste aufweist.

Diese Wülste können durch Vorsprünge der Innenform entstehen oder durch auf diese aufgezogene Elemente geschaffen werden. An der Baustelle wird diese Hülse über die beiden Rohrenden geschoben und mit diesen in geeigneter Weise verklebt. Zur Vereinfachung der Montage können die Einschubteile dieser Hülse konisch ausgebildet sein, um das Einstecken der Rohrenden zu erleichtern. Der auftretende Spalt zwischen Hülse und Rohraussenfläche ist durch einen geeigneten Kleber aufzufüllen.

Um bei der Anwendung dieser vorgefertigten Kupplungsmuffe die Distanzringe der Rohrenden sicherzustellen, können vor der Montage in diesem Ringwulst Elemente z. B. aus Gummi eingelegt werden.

Diese Elemente können sowohl umlaufend sein als auch aus mehreren Einzelstücken bestehen.

Auf diese Weise werden die zu verbindenden Rohrenden bei der Montage mit Sicherheit distanziert. so dass eine spätere Längendehnung ermöglicht wird.

Für die bauliche Gestaltung ist es günstig, wenn das Verhältnis der Wanddicke S 2 der Rohrverbindung bzw. des Kompensationsabschnittes derselben zur Wanddicke S, der Rohre 1 : 2,5 bis 1 : 35, insbesondere 1 : 6 beträgt. Bei einem Kompensationsabschnitt mit etwa kreisbogenförmigem Querschnitt beträgt das Verhältnis des Durchmessers D des Kompensationsabschnittes zum Aussen-
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:D sind in Fig. 1 eingetragen.

Die Rohrkupplung kann auch aus einem Laminat gebildet werden. Unter Laminat wird hiebei ein aus zwei oder mehreren Lagen bzw. Schichten Kunstharzfilm und Fasern bestehender Schichtstoff bzw. Verbundwerkstoff verstanden, der eine gewisse Elastizität hat.

Die Vorteile der erfindungsgemässen Rohrverbindung sind insbesondere, dass sie unlösbar ist, keine Dichtelemente aus Gummi usw. benötigt, und dass sie flexibel ist. Die Längsbewegungen werden jeweils innerhalb der Kupplungen kompensiert. Die Längsbewegungen werden so kompensiert, wie sie entstehen, d. h. über den ganzen Rohrstrang verteilt. Keine Fixpunkte und somit keine teuren Kompensatoren herkömmlicher Bauart sind erforderlich. Der Strang kann auch in setzungsgefährdeten Böden ohne besondere Massnahmen verlegt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Rohrverbindung, insbesondere Rohrkupplung zum Verbinden der Enden von mit Aussenund gegebenenfalls auch Innendruck belasteten, insbesondere im Erdboden verlegten, Rohren, vorzugsweise Faserzement-bzw. Asbestzementrohren, Kunststoffrohren od.

dgl., welche Rohrverbindung aus einem auf die zu verbindenden, vorzugsweise im Abstand voneinander angeordneten, Rohrenden aufgebrachten, ringförmigen, gegebenenfalls faserarmierten ein-oder mehrteiligen Kunststoff teil besteht, der sich über die zu verbindenden Rohrenden erstreckt und wenigstens einen, vorzugsweise aus dem Kunststoffteil ausgeformten, einstückigen, Kompensationsabschnitt zum Ausgleich der auftretenden Beanspruchungen umfasst, sowie mit den Rohren fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des, vorzugsweise als Ringwulst mit beispielsweise wellenförmigem, trapezförmigem oder dreieckförmigem Querschnitt ausgebildeten Kompensationsabschnittes (7, 17,37, 47) <Desc/Clms Page number 6> wenigstens ein aus elastischem Werkstoff, z. B.

Gummi, elastischem Kunststoff, Schaumstoff, Kork od. dgl.. bestehender an sich bekannter Ring (5,15, 35,45), vorzugsweise mit kreisrundem, gewelltem oder trapezförmigem Querschnitt, angeordnet ist, wobei der Kompensationsabschnitt der Rohrverbindung diesen Ring zumindest teilweise formschlüssig umgibt, und die Rohrverbindung mit den Rohren insbesondere laminiert oder verklebt ist.

2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (5,15, 35,45) als Abstandhalter für die Enden der zu verbindenden Rohre ausgebildet ist, und wenigstens einen radial nach innen abstehenden und zwischen die Enden der zu verbindenden Rohre einbringbaren, ein-oder mehrteiligen Vorsprung (18,38, 48), vorzugsweise eine (n) umlaufende (n) Leiste bzw.

Steg, auf weist (Fig. 2. 4, 5).

3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (5, 15, 35) auf den abgeschrägten Rohrenden (3, 4) aufliegt (Fig. l, 2,4).

4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der EMI6.1 insbesondere 40000 N/mm2, beträgt.

5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Wanddicke (S2) der Rohrverbindung (6,16, 26, 36, 46, 56, 66,76, 86,96) bzw. des Kompensationsabschnittes derselben (7,17, 27,37, 47, 57,67, 77, 87, 97) zur Wanddicke (S, der Rohre (1, 2) 1 : 2, 5 bis 1 : 35, insbesondere 1 : 6, beträgt.

6. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kompensationsabschnitt mit etwa kreisbogenförmigem Querschnitt das Verhältnis des Durchmessers (Da') des Kompensationsabschnittes (7, 17,27, 37,47, 57,67, 77, 87, 97) zum Durchmesser (D ;) der Rohre (1, 2) 1 : 10 bis 1 : 40, insbesondere 1 : 25, beträgt.

7. Verfahren zum Herstellen der Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre zuerst in ihre vorbestimmte Lage verlegt werden, wobei die Rohrenden im radialen Abstand voneinander angeordnet werden, und dass danach die einander benachbarten Rohrenden durch Aufbringen eines ringförmigen, ein-oder mehrteiligen Kunststoffteiles mit wenigstens einem Kompensationsabschnitt von wulst- oder wellenförmiger Gestalt miteinander verbunden werden, wobei der Kunststoffteil mit den Rohrenden vorzugsweise durch Kleben, fest verbunden wird und bei zwei oder mehrteiliger Ausbildung des Kunststoffteiles dessen Teile miteinander dicht verbunden werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf die benachbarten, und im Abstand voneinander angeordneten Rohrenden ein Ring aus elastischem Werkstoff aufgebracht wird, welcher den Abstand zwischen den Rohrenden umschliesst, und über welchen Ring sich der Kompensationsabschnitt des Kunststoff teiles erstreckt.