Selbstdichtende Rohrkupplung Die Erfindung betrifft eine selbstdichtende Rohr kupplung mit einer Muffe und mindestens einem elasti schen Dichtungsring, der in einer Aussparung in der Muffe angeordnet und am Innenumfang mit im Um fangssinn verlaufenden Rippen von zahnförmigem Quer schnitt versehen ist, wobei der Durchmesser des Grundes der zahnförmigen Rippen grösser und der lichte Durch messer der zahnförmigen Rippen kleiner ist als der Aussendurchmesser des zugehörigen Rohrendes, wenn der Dichtungsring bei nicht in die Muffe eingeführtem Rohrende in die Aussparung in der Muffe eingelegt ist.
Die bekannten Rohrkupplungen dieser Art, bei denen die Dichtungsringe also am Innenumfang mit ringsum verlaufenden Rippen von zahnförmigem Querschnitt ver sehen sind, weisen den Vorteil auf dass sie auch bei sehr hohen Drücken eine ausgezeichnete Dichtwirkung haben und dass die Rohre in einfacher Weise ohne Hilfswerk zeuge in die Kupplung eingeführt werden können.
Es handelt sich dabei um Kupplungen, bei denen, wie das ja allgemein üblich ist, der Dichtungsring zunächst in die für ihn vorgesehene Aussparung in der Muffe eingelegt und sodann die Muffe über das Rohrende geschoben bzw. das Rohrende in die Muffe eingeschoben wird.
Die erforderliche Relativbewegung zwischen Rohren de und Muffe nach Einbringen des Dichtungsringes in die Muffe kann, insbesondere bei Verbinden zweier Rohrenden durch eine Muffe mit zwei Dichtungsringen, schwierig bzw. unerwünscht sein. Nach dem überschie- ben der Muffe über das eine Rohrende müssen nämlich beide Rohrenden gegeneinander bewegt werden, was in manchen Fällen, z.B. durch gewisse Verlegebedingungen, undurchführbar ist.
Bei Verwendung dieser Kupplungen ist also die Bewegung der Rohre erforderlich, was bei vielen Gele genheiten unerwünscht sein kann und einen gewissen zusätzlichen Arbeitsaufwand verursacht.
Es besteht daher ein Bedürfnis, Kupplungen zu schaffen, bei denen die Muffe zunächst ohne Dichtungs ring auf einem Rohrende aufgebracht ist, so dass dann das entsprechende Ende des nächsten Rohres gleich in einem Arbeitsgang in die richtige Lage in bezug auf das anzuschliessende Rohrende gebracht werden kann, wor aufhin dann die Muffe über die beiden Rohrenden geschoben wird und schliesslich die vorher auf die Rohre aufgebrachten Dichtungsringe eingeschoben werden.
Dies kann bei der Rohrkupplung nach der Erfindung in einfacher Weise dadurch geschehen, dass der Dichtungs ring der Rohrkupplung mit seiner äusseren Stirnfläche gegen eine Schulter in der Muffe anliegt und der radiale Abstand zwischen dem Innendurchmesser der Schulter und dem Aussendurchmesser des eingeführten Rohren des so gross ist, dass der elastische Dichtungsring zwi schen Schulter und eingeführtem Rohr von aussen her einführbar ist.
Eine derartige Anordnung ermöglicht es auch, nach dem Aufschieben eines Dichtungsringes auf das muffen- lose Rohrende, zunächst dieses Rohrende in die Muffe einzuführen und den Dichtungsring dann nachträglich durch axiales Einschieben zwischen Rohraussenmantel und Schulterinnenfläche der Muffe einzuschieben.
Mit der Rohrkupplung nach der Erfindung ist also eine Rohrverbindung in sehr einfacher und Arbeit sparen der Weise hergestellt. Dabei ist es überraschend, dass die Rohrverbindung auch gegen hohen Innendruck des Roh res dicht ist, obgleich der Dichtungsring in Richtung des Innendruckes nur gegen eine Schulter anliegt und ob gleich die Zähne wegen des Einschiebvorganges des Ringes ebenfalls in Richtung des Innendruckes abgebo gen sind.
Es muss auch als überraschend angesehen werden, dass die Dichtungsringe der hier in Frage kommenden Art sich überhaupt in einfacher Weise auf dem Rohrende verschieben lassen, obgleich ja bekannt ist, dass diese Dichtungsringe fest an dem Rohrende anliegen müssen, damit eine ausgezeichnete Dichtwirkung erreicht wird.
Der Dichtungsring kann an sich einen beliebigen Querschnitt haben. Entsprechendes gilt von der Ausspa rung in der Muffe, in die der Dichtungsring eingeführt wird. Vorteilhaft ist es, die Aussenfläche des Dichtungs ringes und die Innenumfangsfläche der Aussparung in der Muffe konisch auszubilden Dabei kann der Dich tungsring in eingebrachtem Zustand vorzugsweise mit seiner grösseren Stirnfläche gegen die Schulter der Muffe anliegen. Dies ist natürlich auch bei anderer als koni scher Ausbildung des Dichtringes vorteilhaft, weil dadurch gewährleistet ist, dass der Ring bei Innendruck fest gegen die Schulter eingedrückt wird, andererseits aber aus der Aussparung in der Muffe nicht hinausgedrückt werden kann.
Vorzugsweise kann der Dichtungsring am Aussenum fang ebenfalls zahnförmige Rippen aufweisen. Der Rohr aussenmantel und bzw. oder die Innenumfangsfläche der Aussparung in der Muffe können vorteilhafterweise mit im Umfangssinn verlaufenden Aussparungen, wie z.B. zahnförmigen Rillen oder Rippen, versehen sein, die etwa denen am Innen- bzw. Aussenumfang des Dich tungsringes entsprechend ausgebildet sind. Durch diese Aussparungen werden weitere Anlageflächen für den Dichtungsring gebildet, durch die gegebenenfalls die Dichtwirkung gegenüber hohen Drücken erhöht werden kann.
Es ist zu berücksichtigen, dass im Falle von Aussparungen im Rohrende die Abmessungen der Zähne am Innenumfang des Dichtungsringes entsprechend dem Rohr-Aussendurchmesser gewählt werden müssen, um ein Verschieben des Dichtungsringes auf dem Rohr zu ermöglichen.
Vorzugsweise kann der Dichtungsring im nicht einge führten Zustand einen grösseren äusseren Durchmesser haben als im eingeführten Zustand, wodurch bewirkt wird, dass der Dichtungsring ohne grossen Widerstand auf das Rohrende aufgeschoben werden kann. Damit wird der Ring beim Einführen in die Aussparung der Muffe erheblich zusammengedrückt und liegt dann mit Vorspannung gegen die Innenumfangsfläche der Ausspa rung und gegen die Schulter an.
Zur Erleichterung des Einführens des Dichtungsrin ges in die Aussparung der Muffe, wobei also der Dichtungsring zusammengedrückt wird, kann die Flan kenfläche der Schulter konisch ausgebildet sein. Auf diese Weise wird eine allmählich fortschreitende Zusam- mendrückung des Dichtungsringes beim Einführen des selben in die Aussparung erreicht.
Auf den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der Rohrkupplung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erste Ausführungs form der Rohrkupplung nach der Erfindung mit einer zwei Rohrenden verbindenden Muffe, wobei auf der rechten Seite der Zeichnung der Dichtungsring im nicht eingeführten Zustand und auf der linken Zeichnung der Dichtungsring im eingeführten Zustand bei nicht einge führtem Rohrende dargestellt ist.
Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine zweite Ausführungs form der Rohrkupplung nach der Erfindung, wobei der Dichtungsring auf der linken Hälfte der Zeichnung im nicht eingeführten und auf der rechten Hälfte der Zeichnung im eingeführten Zustand dargestellt ist.
Die Rohkupplung besteht aus einer Muffe 1 und zwei elastischen Einrichtungsringen 2, z.B. aus Gummi oder dgl. Zur Aufnahme der Dichtungsringe sind in der Muffe zwei, den Aussenflächen der Dichtungsringe im wesentli chen entsprechend ausgebildete Aussparungen 3 vorgese hen. Die Muffe 1 verbindet zwei Rohrenden B. Die Rohrenden sind in der Zeichnung gestrichelt dargestellt, um die Verhältnisse bei nicht eingeführten Rohrenden zu zeigen.
Die Dichtungsringe sind an ihrer Innenseite mit umlaufenden Rippen 4 von zahnförmigem Querschnitt versehen, die bei der vorliegenden Ausführungsform gegen die Muffenenden hin geneigt sind. Wie bereits erwähnt, werden die Durchmesser des Grundes der zahnförmigen Rippen grösser und der lichte Durchmes ser der zahnförmigen Rippen kleiner als der Aussen durchmesser des zugehörigen Rohrendes sein. Dies gilt für den in Fig. 1 auf der linken Seite dargestellten Zustand des Dichtungsringes, bei dem also dieser Ring bei nicht eingeführtem Rohrende in der Muffe liegt.
Obgleich dieser Zustand bei der selbstdichtenden Rohrkupplung praktisch nicht erreicht wird, weil der Dichtungsring normalerweise erst eingeschoben wird, wenn das Rohren de bereits in die Muffe eingeführt ist, müssen die Abmessungen des Ringes auf diesen Zustand abgestimmt sein. Es ist selbstverständlich, dass bei eingeführtem Rohrende der lichte Durchmesser der zahnförmigen Rippen nicht mehr kleiner ist als der Aussendurchmesser des zugehörigen Rohres, weil die Rippen dann umgelegt sind und der lichte Durchmesser dem Aussendurchmes ser der Rohrenden entspricht.
Wie aus dem auf der rechten Seite der Zeichnung dargestellten Dichtungsring ersichtlich, kann der lichte Durchmesser der zahnförmigen Rippen beim noch nicht in die Muffe eingeführten Dichtungsring im übrigen auch dem Aussendurchmesser des Rohrendes gleich oder sogar grösser sein, wobei man aber im allgemeinen auch hier den lichten Durchmesser gleich dem Aussendurch messer des Rohres wählen wird, weil anderen Falles der auf das Rohr aufgeschobene Dichtungsring frei beweg= lich wäre, was natürlich nachteilig wäre.
Im übrigen hängen die Masse des nicht eingeführten Dichtungsringes ausschliesslich davon ab, welche Vorspannung beim eingeführten Dichtungsring erreicht werden sollen, wobei zu berücksichtigen ist, dass eine Vorspannung in zweier lei Richtungen erreicht werden kann. Der Dichtungsring kann in seiner endgültigen Stellung einmal in Richtung auf das Rohrende, und zum anderen in bezug auf den Querschnitt bzw. in Richtung der Innenfläche der Muffe verformt sein, wobei in diesem Falle auch die auftreten den Spannungen beim Umlegen der Zähne zu berück sichtigen wären.
Beide Verformungen treten vorüberge hend, bis zu einem stärkeren Masse kontinuierlich anstei gend, beim Hindurchführen eines Lichtungsringes zwi schen dem Rohraussenmantel und der Muffenschulter auf.
Die Aussenfläche des Dichtungsringes kann, dem Verwendungszweck und den gestellten Anforderungen entsprechend, zylindrisch, konisch oder stufenweise abge setzt, und glatt ausgebildet oder, wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel, mit umlaufenden Aussparungen 5 von zahnförmiger, welliger oder beliebiger anderer Quer- schnittsform ausgestattet sein, wobei jedoch ein Teil 6 der Aussenfläche des Dichtungsringes anschliessend an die der Rohrmitte zugewendeten Stirnfläche desselben von solchen Aussparungen freibleiben sollte,
umandiesem äusseren Teil ein Anliegen an der Muffeninnenwand zu gewährleisten und den Querschnitt nicht zu schwächen.
Im eingebauten Zustand des Dichtungsringes liegt dieser mit der einen Stirnfläche, bei konischer oder abgestufter Ausbildung der Dichtungsringaussenfläche vorzugweise, wie auf der Zeichnung dargestellt, mit der grösseren Stirnfläche, an einer Schulter 7 an. Der radiale Abstand zwischen der Schulterinnenfläche und dem Aussenmantel des eingeführten Rohres 8 ist so gross, dass der elastische Dichtungsring zwischen Schulterfläche und eingeführtem Rohr leicht eingeführt werden kann.
Die Schulterinnenfläche ist im allgemeinen konisch ausgebildet, um ein gleichmässiges Zusammendrücken des Dichtunsringes zu gewährleisten. Der radiale Ab- stand zwischen Schulterinnenfläche und Aussenmantel des Rohres sowie auch die Neigung der Schulterinnenflä- che hängen natürlich davon ab, welche Vorspannung gewählt wird und wie die Elastizitätseigenschaften des Materials des Dichtungsringes sind.
Der Zusammenbau kann in folgender Weise erfolgen: Zunächst werden ein Dichtungsring auf das eine Rohren de und nacheinander der andere Dichtungsring und die Muffe auf das andere Rohrende aufgeschoben. Sodann werden die beiden Rohrenden in die endgültige, gegen seitige Lage gebracht, die Muffe über den Rohrstoss geschoben und die Dichtungsringe durch eine Verschie bung in axialer Richtung entlang der Rohre in die Aussparungen 3 der Muffe 2 eingebracht, wobei eine Anwendung von Hilfswerkzeugen nicht erforderlich ist.
Beim Einbringen der Dichtungsringe 2 in die Muffe 1 werden die Rippen 4 von der Muffenmitte fort umgebo gen und kommen dabei zur dichtenden Anlage am Rohraussenmantel, wobei die Aussenflächen der Dich tungsringe gegen die Innenflächen der Aussparungen 3 drücken. Gleichzeitig liegt das Ende 6 der Dichtungsringe 2 an der Schulter 7 an.
Durch die enge Anlage der Aussenflächen der Dich tungsringe an den Innenflächen der Aussparungen 3 wird eine verlässliche Dichtung gegen Aussendruck erreicht, während die Abdichtung gegen Innendruck durch die Anlage der dem Muffenende zugewendeten Stirnfläche des Dichtungsringes an der Schulter 7 gewährleistet ist. Durch die elastische Ausbildung der Dichtungsringe und insbesondere durch die Nachgiebigkeit der elastischen Rippen 4 wird die Dichtungsfähigkeit der Kupplung auch nicht durch gelegentliche Abweichungen einer Leitungs achse von der Geraden beeinträchtigt, da die Muffen derartige Abweichungen aufzunehmen vermögen.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Rohr kupplung nach der Erfindung ist ebenfalls zum Verbin den zweier muffenloser Rohrenden bestimmt. Von der vorher beschriebenen Ausführungsform unterscheidet sie sich dadurch, dass sowohl in der Innenfläche der Ausspa rung 9 der Muffe 10 zahnförmige Rillen 11 als auch in der Aussenfläche der Rohrenden 12 zahnförmige Rippen 13 vorgesehen sind, denen gleichartige Rippen oder Konturen 14 an der Aussenfläche bzw. 15 an der Innenfläche jedes Dichtungsringes 16 entsprechen.
Vor zugsweise ist die Stirnfläche 17 durch eine V-förmig oder ähnlich ausgebildete, umlaufende Rille 18 in zwei Lap pen geteilt, wobei der äussere Lappen 21 zum Einrasten in eine dem Muffenende zunächst gelegene, grössere Zahnlücke 19 und zur Anlage an der diese Lücke gegen das Muffenende hin begrenzenden Schulter 20 bestimmt ist. Dieser Lappen 21 ist im Vergleich zu den zahnförmi gen Rippen 14 kräftiger ausgebildet und an seiner Stirnseite 22 in solcher \Weise abgeschrägt, dass diese infolge Verformung des Lappens 21 im eingeführten Zustand des Dichtungsringes 16 eine der Schulter 20 entsprechende Stellung einnimmt.
Auch bei dieser Ausführungsform kann der Zusam menbau der Rohrkupplung vorteilhafterweise dadurch erfolgen, dass zunächst auf jedes der zu verbindenden Rohrenden 12 ein Dichtungsring 16 und anschliessend auf das eine Rohrende 12 die Muffe 10 aufgeschoben wird. Die Rohre werden dann so gelegt, dass ihre Enden 12 einander gegenüberstehen; die Muffe 10 wird über die Verbindungsstelle der Rohrenden 12 verschoben, und die Dichtungsringe 16 werden nachträglich durch axiales Verschieben derselben von aussen zwischen dem Rohr- aussenmantel und der Schulter 20 in die Aussparung 9 der Muffe 12 eingebracht.
Der in Fig.2 links dargestellte Dichtungsring 16 befindet sich im entspannten Zustand. Die Durchmesser des Grundes der Spitzen der zahnförmigen Rippen 15 können im Verhältnis zum Aussendurchmesser der Rohr enden 12 so gewählt werden, wie dies aus der Darstel lung ersichtlich ist, jedoch wird die Wahl der Beziehun gen zwischen diesen Durchmessern in erster Linie von den elastischen Eigenschaften des Materials der Dich tungsringe 16, vom Verwendungszweck und z.B. auch vom Nenndurchmesser der zu verbindenden Rohre ab hängen.
Wesentlich ist jedoch, wie bereits in Zusammen hang mit Fig. 1 erwähnt, die Forderung, dass im einge brachten Zustand des Dichtungsringes 16 in die Ausspa rung 9 bei nicht eingeführtem Rohrende 12 der Durch messer des Grundes der zahnförmigen Rippen 15 grösser und der lichte Durchmesser dieser Rippen kleiner ist als der Aussendurchmesser der zu verbindenden Rohren den.
Zwar eignet sich diese Ausführungsform der Rohr kupplung nach der Erfindung durch die besondere Ausführung des Lappens 21 sowie insbesondere auch durch das Vorhandensein mehrerer radialer Anlageflä chen innerhalb der Aussparung 9 in der Muffe 10 als auch an den Rippen 13 an der Aussenfläche des Rohrendes 12 für entsprechende Flächen des Dichtungs ringes in besonderem Mass zum Abdichten gegen Innen druck, jedoch besteht im Vergleich zu bekannten Aus führungen von Rohrkupplungen auch eine verlässliche Dichtungswirkung gegen Aussendruck, da durch die Anordnung der einander zugeordneten schrägen Flächen der Rippen 11 und 14 bzw. 13 und 15 eine Keilwirkung erzielt wird, durch die bei Auftreten eines Aussendruckes eine weitere Zusammendrückung und Verformung des Dichtungsringes und der Rippe erfolgt.
Auch bei dieser Ausführungsform kann vorteilhafter weise die Innenfläche der Schulter 20 an der Muffe nach innen zu verjüngt ausgebildet sein, so dass die Zusam- mendrückung des Dichtungsringes beim Einbringen des selben in die Aussparung 9 der Muffe 10 allmählich gesteigert wird. Die Rohrkupplung nach der Erfindung ist in gleicher Weise geeignet zum Verbinden eines mit einem Muffenende versehenen Rohres mit einem muffen- losen Rohrende. Die Kupplung kann an sich aus beliebi gem Material bestehen und auch für Rohre aus beliebi gem Material verwendet werden.
Besondere Vorteile ergeben sich jedoch, wenn Muffe und Rohre aus nicht metallischen Werkstoffen, wie z.B. Faserzement und insbesondere Asbestzement, bestehen.