DD300043A7 - PIPE ELEMENT FOR CONSTRUCTION OF A CHANNEL - Google Patents
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Abstract
Description
Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings
Die Erfindung betrifft ein Rohrelement zum Aufbau eines Kanals aus mehreren dieser Elemente, wobei an der einen Elementstirnseite ein Muffenrand und an der anderen ein Spitzendenrand mit einer umlaufenden elastischen Dichtung angeordnet ist. Zumeist werden derartige Rohrelemente als Fertigteile aus Stahl- oder Spannbeton vorgesehen, wobei in den Kanälen Leitungen oder Kabel verlegt werden, oder wobei die Kanäle zum Transport von Flüssigkeiten, z. B. Wasser genutzt werden.The invention relates to a tubular element for the construction of a channel of a plurality of these elements, wherein at one end face of a sleeve edge and at the other a spigot edge is arranged with a circumferential elastic seal. In most cases, such pipe elements are provided as precast steel or prestressed concrete, in the ducts cables or cables are laid, or wherein the channels for the transport of liquids, eg. B. water can be used.
Es sind Rohrelemente bekannt, bei denen zum Ausbau eines Kanals die Enden der Rohrelemente mit Spitzende und Muffe ineinander geschoben werden. Sämtliche anfallende Belastungskräfte werden allein über eine Kunststoffdichtung übertragen. Zwischen den zu verlegenden Rohrelementen eines Kanals treten in Boden-Setzungsgebieten Knickwinkel von einigen Grad auf. Auftretende Scherkräfte führen dazu, daß die Dichtung auf einer Seite gestaucht wird und auf der anderen Seite der zu dichtende Spalt dadurch entsprechend größer wird. Zudem tritt durch den Knickwinkel eine Schrägstellung der Dichtung im Muffenspalt auf, wobei eine dadurch erforderliche größere Dichtungslänge durch El&stizität in der Dichtung kompensiert werden muß. Die genannten Effekte führen dazu, daß nur relativ kleine Knickwinkel zugelassen werden können und/oder daß eine Ausführung mit Doppeldichtungen erforderlich ist. Um beim Setzungsvorgang Zwängungen zwischen zwei Rohrelementon zu vermeiden, ist es erforderlich, einen ausreichenden Abstand zwischen jeweils zwei Elementen vorzusehen. Dadurch wird der Aufbau des Kanals erschwert. Auch bei Belassen eines Abstandes zwischen Jeweils zwei Rohrelementen ist es möglich, daß über die Kanallänge an einigen Fugen Zwängungen auftreten, die zu Abplatzungen im Dichtungsbereich und damit zu Undichtigkeiten führen. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rohrelement zu schaffen, das ohne eine wesentliche Beanspruchung der Dichtung die auftretenden Scherkräfte überträgt und auch bei größeren Abknickwinkeln einen gleichbleibenden Anpreßdruck der Dichtung gewährleistet.There are known pipe elements in which the ends of the pipe elements are pushed together with spigot and sleeve to remove a channel. All resulting load forces are transferred solely via a plastic seal. Between the pipe elements of a channel to be laid, buckling angles of a few degrees occur in soil settlement areas. Occurring shear forces cause the seal is compressed on one side and on the other hand, the gap to be sealed thereby becomes correspondingly larger. In addition, due to the bending angle, an oblique position of the seal in the sleeve gap occurs, whereby a greater sealing length required thereby has to be compensated for by elasticity in the seal. The effects mentioned lead to the fact that only relatively small bending angles can be permitted and / or that an embodiment with double seals is required. In order to avoid constraints between two Rohrelementon during settling, it is necessary to provide a sufficient distance between each two elements. This makes the construction of the channel difficult. Even when leaving a distance between each two pipe elements, it is possible that over the channel length at some joints constraints occur that lead to flaking in the sealing area and thus leaks. In contrast, the present invention seeks to provide a tubular element that transmits the shear forces occurring without significant stress on the seal and ensures a constant contact pressure of the seal even at larger Abknickwinkeln.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des eingangs genannten Rohrelementes dadurch gelöst, daß der Muffenrand und der Spitzendenrand derart mit Verzahnungselementen versehen sind, daß ein Verzahnungsgelenk mit einem definierten Kipp- oder Drehbereich für zwei aneinandergefügte Rohrelemente gebildet ist.This object is achieved in conjunction with the features of the above-mentioned tubular element in that the sleeve edge and the spigot edge are provided with such toothed elements that a splined joint is formed with a defined tilt or rotation range for two joined tubular elements.
Erfindungsgemäß ist konstruktiv eine Dreh- oder Kippbewegung um eine festliegende Gelenkachse erreicht, wobei die Schwenkbewegung in Setzungsrichtung erfolgt. Durch das Verzahnungsgelenk wird eine definierte Schwenkbewegung in dem Gelenkbereich zugelassen. So sind Abwinkelungen in Setzungsrichtung möglich. Eine gegenseitige Relativverschiebung der Rohrelemente ist jedoch vermieden. Die auftretenden Scherkräfte werden im Gelenk übertragen, so daß auf die elastische Dichtung keine wesentlichen Scherkräfte wirken. Dadurch, daß benachbarte Rohrelemente nur in Höhe des Verzahnungsgelenkes in Längsachsenrichtung direkt aneinander gefügt sind, wobei außerhalb des Gelenkbereichs ein ausreichender Spalt verbleibt, werden Zwängungen vermieden. Im ganzen ist ein Rohrelement erreicht, das im Unterschied zu dem bekannten Element einen schnellen und sicheren Kan&laufbau sowie zuverlässige Dichtung auch bei großen Abknickwinkeln sicherstellt.According to the invention, a rotational or tilting movement is achieved constructively about a fixed joint axis, wherein the pivoting movement takes place in the direction of settlement. By the Verzahnungsgelenk a defined pivoting movement is allowed in the joint area. Thus, bends in the direction of settlement are possible. However, a mutual relative displacement of the tubular elements is avoided. The shear forces occurring are transmitted in the joint, so that act on the elastic seal no significant shear forces. The fact that adjacent pipe elements are joined together directly in the longitudinal axis direction only at the level of the toothed joint, with a sufficient gap remains outside of the joint area, restraints are avoided. On the whole, a tube element is achieved, which, in contrast to the known element ensures a fast and safe Kan¬ running construction and reliable seal even at large Abknickwinkeln.
Eine besonders vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß außenseitig an dem Spitzendenrand ein Paar sich in der Drehachse gegenüberliegender Konsolen angeordnet ist, wobei der Spitzendenrand in Längsrichtung des Rohrelements über die Konsolen hervorsteht, und daß in dem Muffenrand em Paar Ausnehmungen ausgebildet ist, wobei die beiden Konsolen eines Rohrelements und die beiden Ausnehmungen des r igronzonden Rohrelements das Verzahnungsgelenk bilden. Eine Konsole greift als Zahn, Nase, Vorsprung od. dg!, in die zugeordnete Ausnehmung des Muffenrandes ein. Die Verbindungsachse von zwei derartigen Verzahnungsverbindungen bildet dieA particularly advantageous and expedient embodiment of the invention is that on the outside of the spigot edge a pair is arranged in the axis of rotation opposite brackets, the spigot edge protruding in the longitudinal direction of the tubular element on the brackets, and that in the sleeve edge em pair of recesses is formed, wherein the two consoles of a tubular element and the two recesses of the igronzonden tubular element form the Verzahnungsgelenk. A console engages as a tooth, nose, projection od. Dg !, In the associated recess of the socket edge. The connection axis of two such splines forms the
daß der Spitzendenrand über die Stirnseite der Konsolen hervorsteht, verbleibt zwischen Konsolenvorderkante undthat the spigot edge protrudes beyond the front side of the console, remains between the front edge of the console and
daß die Dichtungsflächen des Muffenrandes eine Krümmung mit einem Radius um die Drehachse aufweisen.in that the sealing surfaces of the sleeve edge have a curvature with a radius about the axis of rotation.
der Abknickung der Rohrenden gegeneinander zu vermeiden.avoid the kinking of the pipe ends against each other.
den im folgenden beschriebenen schematischen Zeichnungen hervor. Es zeigenthe schematic drawings described below. Show it
Fig. 1: in Längsansicht einen Kanalabschnitt mit drei aneinander gefügten orfindungsgemäßon Rohrelementen, Fig. 2: ein erfindungsgemäßes Rohrelement in perspektivischer Stirnseitenansicht und Fig. 3: im Längsquerschnitt zwei zusammengefügte Rohrelemente im Verbindungsbereich.1 shows a longitudinal section of a channel section with three tube elements connected to one another, FIG. 2 shows a tube element according to the invention in a perspective end view, and FIG. 3 shows two tube elements joined together in the longitudinal section in the connection area.
Ein Rohrelement 2 gemäß Ausführungsbeispiel ist im Querschnitt quadratisch mit einer Kantenlänge von z.B. a = 2m (Fig.2). Die Wandstärke beträgt ζ B. b = 0,3m, und das Rohrelement weist z. B. eine Länge von c = 3 m auf (Fig. 1). Die Rohrelemente sind insbesondere als Betonfertigteile ausgeführt, die stirnseitig aneinander gefügt werden, um in dieser Aneinanderreihung einen Kanal 1 zu bilden. Ei:» solcher Kanal 1 ist im Erdreich verlegt und entlang seiner Bodenseite 11 ungleichmäßigen Bodensetzungen ausgesetzt (Setzungsgebiet).A tubular element 2 according to the embodiment is square in cross-section with an edge length of e.g. a = 2m (Fig.2). The wall thickness is ζ B. b = 0.3 m, and the pipe element has z. B. a length of c = 3 m (Fig. 1). The pipe elements are designed in particular as precast concrete elements, which are joined together at the ends to form a channel 1 in this juxtaposition. Egg: »such channel 1 is buried in the ground and exposed along its bottom side 11 uneven subsidence (settlement area).
Zwei benachbarte Rohrelemente 21,22 bzw. 22,23 sind stirnseitig mittels einer dichtenden Steckverbindung zusammengefügt. Zu diesem Zweck umfaßt das Rohrelement 21 an der einen Stirnseite eine durch einen umlaufenden hervorstehenden Muffenrand 30 gebildete Muffe 3. Die Muffe nimmt einen Steck- oder Spitzendenrand 4 auf, der umlaufend an der gegenüberliegenden Stirnseite des benachbarten Rohrelements 22 ausgebildet ist. Auf den Spitzendenrand 4 ist eine Dichtung8 in Form eines umlaufenden Ringes aufgebracht. Die Dichtung 8 besteht aus einem elastischen Kunststoff und schließt eine Umfangsfuge 9 zwischen dem Muffenrand 30 und dem Spitzendenrand 4, wobei die Fuge gegen Flüssigkeit oder auch Gase abgedichtet ist.Two adjacent tubular elements 21, 22 and 22, 23 are joined together on the face side by means of a sealing plug connection. For this purpose, the tubular element 21 comprises at one end face a sleeve 3 formed by a peripheral protruding sleeve edge 30. The sleeve receives a plug or tip end edge 4, which is formed circumferentially on the opposite end face of the adjacent tubular element 22. On the spigot edge 4, a seal 8 is applied in the form of a circumferential ring. The seal 8 consists of an elastic plastic and closes a circumferential joint 9 between the sleeve edge 30 and the tip end edge 4, wherein the joint is sealed against liquid or gases.
Erfindungsgemäß ist zwischen zwei benachbarten Rohrelementen 21,22 bzw. 22,23 eine Gelenkverbindung ausgebildet, mit der eine festgelegte und definierte Drehung oder Kippung benachbarter Rohrelemente erreicht ist. In der Höhe der Mittenebene 51 des Rohrelements 2 ist in dem Muffenrand 30 jeweils eine Ausnehmung 71,72 ausgebildet. Die Mittenebene 51 halbiert den Durchmesser der Rohrelemente in Richtung der Setzungsbewegung. 'According to the invention, a joint connection is formed between two adjacent tube elements 21, 22 or 22, 23 with which a defined and defined rotation or tilting of adjacent tube elements is achieved. In the height of the center plane 51 of the tubular element 2, a recess 71, 72 is formed in the sleeve edge 30. The center plane 51 halves the diameter of the tubular elements in the direction of settlement movement. '
An der anderen Stirnseite des Rohrelements 22, also an dem Spitzende 4, sind an der Außenseite Konsolen 61,62 in Form von Nasen oder hervorstehenden Teilen angeordnet. Die Konsolen 61,62 sind derart angeordnet und ausgebildet, daß sie jeweils in Form eines Zahnes in die zugeordnete Ausnehmung 71 bzw. 72 eingreifen. Die beiden Verzahnungsverbindungen 61 /71 und 62/72 bilden ein Verzahnungsgelenk 67 mit einer gedachten Hauptachse 5. In dem Bereich dieser Hauptachse 5 sind aneinandergefügte Rohrelemente 21,22 bzw. 22,23 drehbar oder kippbar gelagert. So ist gemäß Fig. 1 das Rohrelement 22 gegenüber den benachbarten Rohrelementen 21,23 um einen Winkel von z.B. w « 3° gekippt. Die im Erdreich in Richtungen S infolge ungleichmäßiger Setzungen auftretenden Scherkräfte werden dabei über die Auflagerflächen der Verzahnungsverbindungen 61/71 und 62/72 aufgenommen, wobei die Scherkräfte im wesentlichen von der Dichtung 8 ferngehalten sind.On the other end face of the tubular element 22, that is to say on the spigot end 4, consoles 61, 62 in the form of lugs or protruding parts are arranged on the outside. The consoles 61, 62 are arranged and designed in such a way that they respectively engage in the associated recess 71 or 72 in the form of a tooth. The two toothed connections 61/71 and 62/72 form a toothed joint 67 with an imaginary main axis 5. In the area of this main axis 5, joined tube elements 21, 22 and 22, 23 are mounted rotatably or tiltably. Thus, as shown in Fig. 1, the tube element 22 is opposite the adjacent tube elements 21, 23 at an angle of e.g. 3 ° tilted. The shear forces occurring in the ground in directions S due to uneven settlements are absorbed by the bearing surfaces of the splines 61/71 and 62/72, the shear forces being kept substantially away from the seal 8.
Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich, ist die Stecklänge e des Spitzendenrandes4 größer als die Stecklänge g der Konsolen 61 bzw. 62. Damit ist gewährleistet, daß auch im Bereich der Konsolen 61,62 zwischen dem Spitzendenrand 4 und der Konsolenstirnfläche ein Bereich verbleibt, durch den die Dichtung 8 durchgeführt werden kann. Zur Veranschaulichung ist in Fig. 2 ein (gedachter) umlaufender Dichtungsbereich 80 auf dem zu dem Spitzende zugehörigen Muffenrand dargestellt. Dieser Dichtungsbereich 80 entspricht der Anordnung der Dichtung 8 bei zusammengesetzten Rohrelementen im ungeknickten Zustand. Eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Gestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Muffenrand 30 im Bereich der Ausnehmungen 71,72 stirnseitig hervorsteht, wobei er zur Oberseite 24 und zur Unterseite 25 des Rohrelements 2 mit Schrägflächen 26 abfäiu. Durch den hervorstehenden Muffenrand 30 mit den Ausnehmungen 71,72 ist erreicht, daß die Breite g der Konsolenzähne 61,62 im wesentlichen gleich der Tiefe f der Ausnehmungen 71,72 ist. Die Rohrelemente liegen also im Bereich der Ausnehmung zusammen, während durch die Schrägflächen zu den Rändern hin ein wachsender Spalt ntsteht, der sich bei Abwinkelungen schließt. Auch kann die Schrägfläche 26 als definierte Anlage für eine unterhalb des Spitzendenrandes 4 ausgebildete Umfangskante 41 genutzt werden.As can be seen from FIGS. 1 and 3, the insertion length e of the tip end edge 4 is greater than the insertion length g of the brackets 61 and 62. This ensures that an area remains in the area of the brackets 61, 62 between the tip end edge 4 and the console end face through which the seal 8 can be performed. By way of illustration, FIG. 2 shows an imaginary circumferential sealing region 80 on the sleeve edge associated with the spigot end. This sealing region 80 corresponds to the arrangement of the seal 8 in composite pipe elements in the unbent state. A particularly expedient and advantageous embodiment of the invention is that the sleeve edge 30 protrudes in the region of the recesses 71,72 frontally, wherein he abfiuu to the top 24 and bottom 25 of the tubular element 2 with inclined surfaces 26. By the protruding sleeve edge 30 with the recesses 71,72 it is achieved that the width g of the console teeth 61,62 is substantially equal to the depth f of the recesses 71,72. The tubular elements are thus in the region of the recess together, while through the inclined surfaces towards the edges of a growing gap ntsteht, which closes at bends. Also, the inclined surface 26 can be used as a defined investment for a formed below the tip end edge 4 peripheral edge 41.
Wie aus Fig.3 ersichtlich, ist es besonders vorteilhaft, Dichtungsflächen 31 des Muffenrandes mit einer Krümmung zu versehen, die durch einen Radius R um eine mittlere Gelenkachse 5 der Verzahnungsgelenkverbindungen 61/71 und 62/72 bestimmt ist. So ist insbesondere bei relativ großen Abknickungen bzw. Abwinkelungen oben und unten in der Fuge 9 im wesentlichen ein konstanter Andruck für die Dichtung 8 erreicht.As can be seen from Figure 3, it is particularly advantageous to provide sealing surfaces 31 of the sleeve edge with a curvature which is determined by a radius R about a central hinge axis 5 of the Verzahnungsgelenkverbindungen 61/71 and 62/72. Thus, a constant pressure for the seal 8 is achieved in particular at relatively large bends or bends up and down in the joint 9 substantially.
Eine weitere zweckmäßige Detailgestaltung besteht darin, daß innerhalb der Muffe 3 ein umlaufender Muffenbodenrand 32 ausgebilde ist. Dieser Bodenrand 32 ist im Bereich der mittleren Gelenkachse 5 bzw. im Bereich der Ausnehmungen 71,72 erhaben ausgebildet, während er mit Schrägflächen 33 zu der Oberseite 24 und der Unterseite 25 des Rohrelements 2 zurücktritt. Die Erhebung 34 kann vorgesehen sein, um eine definierte Anlage für die Stirnfläche des Spitzen^cnrjndes 4 des benachbarten Rohrelements zu bilden und zwar insbesondere als Anschlag der Rohrelemente während der Montage. Auch kann die Schrägfläche 33 anstelle der Schrägfläche 26 genutzt wurden, um eine Stirnflächenanlage bei maximaler Abwinkelung bzw. Verkippung zwischen zwei Rohrelementen vorzusehen.Another expedient detail design is that within the sleeve 3, a circumferential sleeve bottom edge 32 is fancy. This bottom edge 32 is formed raised in the region of the central hinge axis 5 or in the region of the recesses 71,72, while he recedes with inclined surfaces 33 to the top 24 and the bottom 25 of the tubular element 2. The elevation 34 may be provided to form a defined abutment for the end face of the tip section 4 of the adjacent tubular element, in particular as a stop of the tubular elements during assembly. Also, the inclined surface 33 may have been used instead of the inclined surface 26 to provide an end face system at maximum bending or tilting between two tubular elements.
Es Ist ersichtlich, daß zur Ausbildung der Gelenkverbindung zwischen Konsolenzahn β und Ausnehmung 7 diese Verzahnungselemen'e so geformt sind, daß eine Kipp- odei Drehbewegung In gewünschtem Maß möglich ist. Hierzu Ist ein ausreichendes Spiel des Konsolenzahnes in der Ausnehmung vorzusehen, oder-was zweckmäßiger ist-die Auflagerflächen 63 an den Konsolen 61,62 abzurunden. Auch können die Auflagerflächen 73 der Ausnehmung 71,72 mit entsprechend konkav geformten Buchungen oder Krümmungen versehen sein. Drrch das für die Montage erforderliche Spiel zwischen Konsolen 61/ 62 uno Ausnehmungen 71/72 legt sich die Konsole je nach Richtung der Scherkräfte an die obere oder untere Auflagerung. Die Drehachse fällt dann mit dor Verbindungslinie zwischen den belasteten Auflagerflächen zusammen. Da aber untere und obere Auflagerflächen 73/63 bzw. 74/64 in der Nähe der mittleren Drehachse S liegen, schwenken die Rohrelemente in beiden Fällen praktisch um die mittlere Drehachse 5.It can be seen that in order to form the articulated connection between console tooth β and recess 7, these toothing elements are shaped in such a way that a tilting or rotary movement is possible to the desired extent. For this purpose, a sufficient clearance of the console tooth in the recess is to be provided, or-which is more expedient-the bearing surfaces 63 on the consoles 61, 62 should be rounded off. Also, the bearing surfaces 73 of the recess 71,72 may be provided with corresponding concave shaped bookings or bends. Drrch the required for mounting game between consoles 61/62 uno recesses 71/72 sets the console depending on the direction of the shear forces on the upper or lower Auflagerung. The axis of rotation then coincides with the connecting line between the loaded bearing surfaces. However, since lower and upper bearing surfaces 73/63 and 74/64 lie in the vicinity of the central axis of rotation S, pivot the tubular elements in both cases practically around the central axis of rotation. 5
Statt eines rechteckigen Querschnittes können die Rohrelemente auch andere Querschnitte, insbesondere Kreisquerschnitte aufweisen. Selbstverständlich können die Rohrelemente als Kanalsegmente auch gekrümmt oder als solche abgeknickt ausgeführt sein.Instead of a rectangular cross section, the pipe elements can also have other cross sections, in particular circular cross sections. Of course, the pipe elements can also be designed as channel segments curved or bent as such.
In Betracht gezogene Druckschriften: US-PS 440 648 2 DE-PS 362 296 5 US-PS 448 085 9Documents contemplated: US-PS 440 648 2 DE-PS 362 296 5 US-PS 448 085 9th
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