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Die Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Muffenverbindung zwischen duktilen Gussrohren mit alternierenden Längsbewegungen, insbesondere für Fernwärmeleitungen, in deren innerem Muffenraum ein elastischer Dichtungsring zur Abdichtung des Ringraumes zwischen dem Spitzende des Einsteckrohres und der Muffe angeordnet ist, wobei das Spitzende des Einsteckrohres mit einem gegen das Transportmedium beständigen Überzug mit niedrigem Reibungskoeffizienten für die Werkstoff-Flächenpaarung Dichtungsring/Einsteckrohr versehen ist.
Erdverlegte Leitungen zum Transport vornehmlich flüssiger und gasförmiger Medien werden vielfach aus Gussrohren mit Muffenverbindungen hergestellt, die eine schnelle und einfache Montage am Verlegeort ermöglichen, insbesondere wenn eine Steckverbindung verwendet wird. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die einzelnen Rohre der Leitung gegeneinander abwinkelbar und in ihrer Längs- und Querrichtung beweglich sind und somit Lageveränderungen vollziehen können, die als Folge von Erdbewegungen, Verkehrsbelastungen und Temperaturänderungen auftreten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wie sie beispielsweise aus DE-PS Nr. 1153577, FR-PS Nr. 1. 168. 647 und aus DIN 28603-März 76 bekannt ist, stützt sich der elastische Dichtungsring gegen einen das Spitzende des Einsteckrohres mit Spiel umfassenden Haltebund an der Muffenstirnseite ab und greift in eine an den Haltebund angrenzende Ringnut ein.
Die genannten Muffenverbindungen sind abgestellt auf die Verwendung von Dichtungselementen mit sehr guten dauerelastischen Eigenschaften, vornehmlich mit einem angemessen geringen Druckverformungsrest und mit einer möglichst hohen Alterungsbeständigkeit. Zumeist besteht deshalb der Dichtungsring aus Naturkautschuk, der sich als Dichtungswerkstoff in dem weitaus grössten Anwendungsbereich der Gussrohre, nämlich Trinkwasserleitungen, uneingeschränkt bewährt und weltweit durchgesetzt hat.
Nach einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag gemäss DE-OS 2714870 sind Gussrohrleitungen mit beweglicher Muffenverbindung zwischen den Rohren auch für den Transport aggressiver Medien, insbesondere Heisswasser und Dampf, entwickelt worden, bei denen am Haltebund der Muffe auf die Toleranz der ineinandergesteckten Verbindungsteile abgestimmte Zentrierrippen angebracht sind und vorzugsweise an Stelle von Naturkautschuk als Dichtungswerkstoff synthetische Elastomeren, beispielsweise Äthylen-Propylen-Kautschuk, verwendet werden.
Besonders hohe Anforderungen hinsichtlich alternierender Längsbeweglichkeit infolge axialer Ausdehnung und Schrumpfung sind bei Fernwärmeleitungen gegeben. Diese werden bisher aus zusammengeschweissten Stahl-Rohrschüssen erstellt, was eine umständlichere Montage und einen aufwendigeren Aufbau der Leitung bedingt. Abgesehen von den im Rohrgraben erforderlichen Schweissungen sind unter anderem Rohrschleifen als Längenkompensatoren erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Muffenverbindung zwischen duktilen Gussrohren der eingangs genannten Gattung so auszubilden, dass auch bei alternierenden Längsbewegungen der Einzelrohre, insbesondere infolge axialer Ausdehnung und Schrumpfung durch häufigen Temperaturwechsel des Transportmediums, die hohe Zuverlässigkeit der Dichtung erhalten bleibt, mit dem Ziel, aufwendige Kompensatoren und die dafür erforderlichen Baumassnahmen einzusparen, ohne die Vorzüge der gummigedichteten Verbindung, wie schnelle Verlegbarkeit und Abwinkelbarkeit, aufzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Überzug aus Polytetra-Fluor- - Äthylen (Teflon) besteht, vorzugsweise mit einer Schichtdicke von etwa 40 11m.
Beim Transport aggressiver Medien, insbesondere Heisswasser von Fernleitungen, ist nicht nur die Verwendung eines gegen das Medium beständigen Dichtungswerkstoffes erforderlich ; darüber hinaus kann die langzeitige Betriebssicherheit der Dichtung noch dadurch wesentlich gefördert werden, dass an der Berührungsfläche zwischen Einsteckrohr und Dichtungsring ein verschleissarmes Gleiten ermöglicht wird. Es hat sich gezeigt, dass nicht nur die Gleitreibung, sondern auch die starke Flächenhaftung des Dichtungsringes bei den auftretenden alternierenden Längsbewegungen der Rohre zu Verschleisserscheinungen führt und die Abdichtung beeinträchtigt.
Als besonders wirksam hat sich der erfindungsgemässe Überzug aus Polytetra-Fluor-Äthylen (Teflon) gezeigt, wenn der elastische Dichtungsring aus Äthylen-Propylen-Kautschuk besteht. Bei dieser Werkstoff-Flächenpaarung des Einsteckrohr-Spitzendes und des Dichtungsringes werden nicht nur unerwartet günstige Voraussetzungen bezüglich verschleissfreier Haft- und Gleitreibung, sondern
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auch hinsichtlich der Beständigkeit des Dichtungsringes selbst gegen das aggressive Heisswasser, insbesondere von Fernwärmeleitungen erreicht.
Wie eingangs bereits erwähnt, haben sich bei Druckrohren für Trinkwasserleitungen solche Muffenverbindungen besonders bewährt, bei denen der Dichtungsring sich gegen einen das Spitzende des Einsteckrohres mit Spiel umfassenden Haltebund abstützt und in eine an dem Bund angrenzende Ringnut eingreift. Die Erfindung ermöglicht es, diese bewährte Ausführungsart für Gussrohrleitungen zum Transport aggressiver heisser Medien, insbesondere Fernwärmeleitungen anzuwenden, insbesondere wenn nach DE-OS 2714870 der Haltebund an der Muffe über seinen Innenumfang verteilte, axial verlaufende Zentrierrippen aufweist, deren radiale Höhe auf die das Spiel beeinflussende Toleranz der ineinandergesteckten Verbindungsteile abgestimmt ist.
Diese Massnahme ermöglicht es, solche Werkstoffpaarungen für den Dichtungsring und den Überzug des Einsteckrohr-Spitzendes auszuwählen, die die Anforderungen hinsichtlich dauerelastischer Eigenschaften des Dichtungsringes, dessen Beständigkeit gegen das zu transportierende Medium und hinsichtlich der Gleiteigenschaften optimal erfüllen. Dabei wird zweckmässig die radiale Höhe der Zentrierrippen auf das zulässige Kleinstmass der lichten Haltebund-Weite und/oder das zulässige Grösstmass des Aussendurchmessers des Einsteckrohres abgestimmt.
Dadurch bleibt die Querbeweglichkeit benachbarter Rohre (Abwinkelung ; Dezentrierung infolge Erdbewegungen) so weitgehend erhalten, als es der im Einzelfall günstigste Dichtungsring-Werkstoff unter Berücksichtigung seiner jeweiligen dauerelastischen Eigenschaften (Druckverformungsrest ; Druckrelaxation) zulässt, ohne die Abdichtung zu beeinträchtigen.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen mit Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Steck-Muffenverbindung mit beschichtetem Spitzende im Querschnitt oberhalb ihrer Mittelachse, Fig. 2 eine entsprechende Schraub-Muffenverbindung, Fig. 3 die Muffenverbindung nach Fig. l mit Zentrierrippen am Muffeneingangsinnendurchmesser und Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 3.
Fig. 1 zeigt eine Muffe --1--, deren Hohlraum --2-- einen elastischen Dichtungsring --3-aus zwei Elastomeren aufnimmt, der stirnseitig durch einen Haltebund --4-- begrenzt ist. Das Einsteckrohr --5-- ist aussen über eine der Muffentiefe entsprechenden Länge mit einem gegen das Transportmedium beständigen Überzug --6-- mit niedrigem Reibungskoeffizienten für die Flächenpaarung Dichtungsring --3--/Einsteckrohr --5-- versehen.
Der Überzug --6-- besteht aus Polytetra-Fluor-Äthylen (Teflon) mit einer Schichtdicke von etwa 40 11m. Dieser hitzebeständige Überzug wird auf die Rohroberfläche in der Weise aufgebracht, dass auf die feingeschliffene, feinstsandgestrahlte, entfettete und mit einem Primer vorbehandelte Fläche die Teflonschicht in zwei Arbeitsgängen aufgespritzt und bei 350 C gesintert wird.
Mit den erfindungsgemäss beschichteten Einsteckrohren --5-- können auch bei andern Muffenverbindungen, beispielsweise bei einer Schraubverbindung nach Fig. 2 alternierende Längsbewegungen aufgenommen werden. Fig. 2 zeigt eine Muffe --7-- mit Innengewinde, deren Hohlraum --8-- einen elastischen Dichtungsring --9-- aufnimmt, der sich stirnseitig gegen einen Schraubring --10-- abstützt.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Muffenverbindung wie in Fig. l, bei der jedoch am Innenumfang des Haltebundes --4-- vier Zentrierrippen --11-- angeordnet sind, die sich über die Bundbreite rohraxial erstrecken.
Die lichte Weite "D" des Haltebundes --4-- (einschliesslich der radialen Höhe der Zentrierrippen --11--) und der Aussendurchmesser "d" des Einsteckrohres --5-- ergeben die Begrenzung für die mögliche radiale Dezentrierung zweier Rohre einer Verbindung, z. B. infolge von Erdbewegungen. Die Weite "D" und der Aussendurchmesser "d" werden dementsprechend aufeinander abgestimmt, zweckmässig unter Berücksichtigung der für die geforderte Beweglichkeit zulässigen To- leranzwerte.
Die Muffe-l-lässt sich in einfacher Weise dadurch herstellen, dass die aufgeschweissten oder an den Haltebund angegossenen Zentrierrippen --11-- mit einem radialen Übermass hergestellt und auf ihre erforderliche radiale Höhe abgearbeitet werden.
Bei einer dementsprechenden Ausführungsform der Muffenverbindung für besonders hohe Anforderungen ist die radiale Höhe der Zentrierrippen --11-- auf das zulässige Grösstmass d-max des
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The invention relates to a movable sleeve connection between ductile iron pipes with alternating longitudinal movements, in particular for district heating pipes, in the inner sleeve space an elastic sealing ring for sealing the annular space between the tip end of the insert tube and the sleeve is arranged, the tip end of the insert tube with one against Transport medium-resistant coating with a low coefficient of friction is provided for the material surface pairing of the sealing ring / insert tube.
Underground pipes for the transport of primarily liquid and gaseous media are often made of cast iron pipes with socket connections, which enable quick and easy installation at the installation site, especially if a plug connection is used. A major advantage is that the individual pipes of the line can be angled relative to one another and are movable in their longitudinal and transverse directions, and can therefore undergo changes in position that occur as a result of earth movements, traffic loads and temperature changes.
In a preferred embodiment, as is known, for example, from DE-PS No. 1153577, FR-PS No. 1. 168. 647 and from DIN 28603-March 76, the elastic sealing ring is supported against a retaining collar comprising the tip end of the insert tube with play on the face of the sleeve and engages in an annular groove adjacent to the retaining collar.
The sleeve connections mentioned are based on the use of sealing elements with very good permanently elastic properties, primarily with an appropriately low compression set and with the highest possible aging resistance. Most of the time, therefore, the sealing ring is made of natural rubber, which has proven itself as a sealing material in the by far largest area of application for cast iron pipes, namely drinking water pipes, and has become established worldwide.
According to an older, not previously published proposal according to DE-OS 2714870, cast iron pipelines with a movable sleeve connection between the pipes have also been developed for the transport of aggressive media, in particular hot water and steam, in which centering ribs matched to the tolerance of the inserted connecting parts are attached to the retaining collar of the sleeve are and are preferably used instead of natural rubber as a sealing material synthetic elastomers, for example ethylene-propylene rubber.
District heating pipes have particularly high requirements with regard to alternating longitudinal mobility due to axial expansion and shrinkage. So far, these have been created from welded steel pipe sections, which requires more complicated assembly and a more complex construction of the line. Apart from the welds required in the pipe trench, pipe loops are also required as length compensators.
The invention has for its object to form a socket connection between ductile iron pipes of the type mentioned in such a way that even with alternating longitudinal movements of the individual pipes, in particular as a result of axial expansion and shrinkage due to frequent temperature changes in the transport medium, the high reliability of the seal is maintained with the aim to save complex expansion joints and the necessary construction measures without giving up the advantages of the rubber-sealed connection, such as quick installation and bending.
This object is achieved according to the invention in that the coating consists of polytetrafluoroethylene (Teflon), preferably with a layer thickness of approximately 40 11 m.
When transporting aggressive media, especially hot water from long-distance pipelines, it is not only necessary to use a sealing material that is resistant to the medium; In addition, the long-term operational reliability of the seal can be significantly promoted by allowing low-wear sliding on the contact surface between the insert tube and the sealing ring. It has been shown that not only the sliding friction, but also the strong surface adhesion of the sealing ring leads to signs of wear during the alternating longitudinal movements of the pipes and impair the sealing.
The coating according to the invention made of polytetrafluoroethylene (Teflon) has proven to be particularly effective if the elastic sealing ring consists of ethylene-propylene rubber. With this material surface pairing of the insert tube tip end and the sealing ring, not only unexpectedly favorable conditions with regard to wear-free static and sliding friction, but also
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also achieved with regard to the resistance of the sealing ring itself against the aggressive hot water, in particular from district heating pipes.
As already mentioned at the beginning, such connections have proven particularly useful in pressure pipes for drinking water pipes, in which the sealing ring is supported against a retaining collar which includes the tip end of the insertion tube with play and engages in an annular groove adjacent to the collar. The invention makes it possible to use this proven design for cast iron pipes for the transport of aggressive hot media, in particular district heating pipes, in particular if, according to DE-OS 2714870, the retaining collar on the sleeve has axially extending centering ribs distributed over its inner circumference, the radial height of which influences the play Tolerance of the nested connecting parts is coordinated.
This measure makes it possible to select such material pairings for the sealing ring and the covering of the insert tube tip end that optimally meet the requirements with regard to the permanently elastic properties of the sealing ring, its resistance to the medium to be transported and with regard to the sliding properties. The radial height of the centering ribs is expediently matched to the minimum permissible dimension of the inside holding collar width and / or the maximum permissible dimension of the outside diameter of the insert tube.
As a result, the transverse mobility of adjacent pipes (angulation; decentration due to earth movements) is largely preserved as the sealing ring material, which is the cheapest in individual cases, taking into account its respective permanently elastic properties (compression set; pressure relaxation), without impairing the seal.
The invention is described in more detail below with reference to the drawings with an exemplary embodiment. 1 shows a push-in socket connection with a coated tip end in cross section above its central axis, FIG. 2 shows a corresponding screw and socket connection, FIG. 3 shows the socket connection according to FIG. 1 with centering ribs on the inside diameter of the socket inlet, and FIG. 4 shows a cross section along line II -II in Fig. 3.
Fig. 1 shows a sleeve --1--, the cavity --2-- receives an elastic sealing ring --3- made of two elastomers, which is delimited on the front by a retaining collar --4--. The insertion tube --5-- is provided on the outside over a length corresponding to the socket depth with a coating --6-- resistant to the transport medium with a low coefficient of friction for the surface pairing of the sealing ring --3 - / insertion tube --5--.
The coating --6-- consists of polytetra-fluoro-ethylene (Teflon) with a layer thickness of about 40 11m. This heat-resistant coating is applied to the pipe surface in such a way that the Teflon layer is sprayed onto the finely ground, finely sandblasted, degreased and primed surface in two work steps and sintered at 350 ° C.
Alternating longitudinal movements can also be recorded with other socket connections, for example with a screw connection according to FIG. Fig. 2 shows a sleeve --7-- with an internal thread, the cavity --8-- of which receives an elastic sealing ring --9--, which is supported at the end against a screw ring --10--.
3 and 4 show a socket connection as in Fig. 1, but in which --4-- four centering ribs --11-- are arranged on the inner circumference of the retaining collar, which extend pipe-axially across the width of the collar.
The clear width "D" of the retaining collar --4-- (including the radial height of the centering ribs --11--) and the outside diameter "d" of the insert tube --5-- result in the limitation for the possible radial decentering of two tubes one Connection, e.g. B. due to earth movements. The width "D" and the outside diameter "d" are matched to one another accordingly, expediently taking into account the tolerance values permissible for the required mobility.
The sleeve-l-can be produced in a simple manner by producing the welded-on centering ribs --11-- with a radial oversize and machining them to their required radial height.
In a corresponding embodiment of the socket connection for particularly high requirements, the radial height of the centering ribs is --11-- to the permissible maximum dimension d-max of
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