DE4331367C2 - Innenmuffe zur Dichtung von Rohrstößen in Rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenmuffe zur Dichtung von Rohrstößen in Rohrleitungen mit einer die Stoßfuge beidseitig übergreifenden Manschette aus festem elastischem Material, insbesondere Edelstahl, und einem Dichtelement aus weichem elastischem Material, insbesondere Gummi, auf beiden Seiten der Stoßfuge, wobei das Dichtelement mit verdickten seitlichen Kanten einstückig ausgebildet und zwischen Manschette und Rohrinnenwand angeordnet ist, die verdickten Seitenkanten auf jeweils einer Seite der Stoßfuge angeordnet sind und die Manschette ein selbstverriegelnder offener, sich an seinen Enden in Umfangsrichtung überlappender Spannring ist.

Die Betreiber von Abwasserkanälen sind gehalten, den Nachweis zu erbringen, daß die Dichtheit von Abwasserleitungen auf Dauer sichergestellt ist. Der Zustand vieler Abwasserkanäle wird dieser Forderung in weiten Teilen jedoch nicht gerecht. Die Schätzungen, wieviel Kanäle und in welchem Ausmaß undicht sind, schwanken, da insbesondere in kleineren und ländlichen Gemeinden eine vollständige Inspektion noch nicht stattgefunden hat. Auch das Ausmaß der Schäden ist nicht ausreichend bekannt. Bei Untersuchungen wurde erkannt, daß die Rohrschäfte selbst noch vielfach in Ordnung sind, während die Muffen die Schwachstellen darstellen.

Für die Bundesrepublik Deutschland beispielsweise wird der Anteil der sanierungsbedürftigen Kanalleitungen in den alten deutschen Bundes­ ländern auf ca. 25% bei einer Rohrnetzlänge von 250 000 km geschätzt. Hinzu kommen noch ca. 600 000 km Hausanschlußleitungen mit meist unbekanntem Sanierungsbedarf. Der Sanierungsbedarf des ca. 36 000 km langen Netzes in den neuen deutschen Bundesländern wird nicht geringer eingeschätzt.

Von besonderer Bedeutung ist die Dichtheit der Abwasserkanäle in Trinkwasserschutzgebieten, da hier eine unmittelbare Gefährdung für die Trinkwasserversorgung besteht. Große Flächen von Trinkwasserschutz­ gebieten im Nahbereich von Städten sind bebaut und weisen eine nicht unerhebliche Kanalnetzlänge auf. In den letzten Jahren sind erhebliche Anstrengungen unternommen worden, geeignete Verfahren zur Schadens­ behebung zu entwickeln.

Für die Instandsetzung von Muffen oder zur Reparatur von überwiegend Radialrissen ist eine Vielzahl von Lösungen auf dem Markt, die die Schadstellen mit Gelen oder Kleber auf 2-Komponenten-Basis dichten wollen. Ihre Brauchbarkeit wird unterschiedlich bewertet, ihre Zuver­ lässigkeit ist nicht immer zufriedenstellend. Von besonderer Bedeutung ist jedoch, daß die Materialien negativen Einfluß auf das Grundwasser ausüben können, was nach den gesetzlichen Bestimmungen, in Deutsch­ land beispielsweise nach dem Wasserhaushaltsgesetz, den Tatbestand einer Gewässerverunreinigung erfüllen kann. Zwar können viele Stoffe in ausgehärtetem Zustand als nicht wassergefährdend, entsprechend der Wassergefährdungsklasse 0, eingestuft werden und haben teilweise ent­ sprechende Zertifikate. Problematisch ist jedoch die Aushärtungsphase zu bewerten, in der die Stoffe Grundwasser kontaminieren können oder in der nicht vollständig ausgehärtete vermischte oder polimerisierte Einzel­ stoffe ins Grundwasser abwandern können.

Diese Kontaminationsgefahr des Grundwassers ist besonders in Trink­ wasserschutzgebieten von Bedeutung, so daß hier der Einsatz von In­ standsetzungsmaßnahmen besonders kontrolliert angegangen werden muß, obwohl der Handlungsbedarf besonders hier sehr groß wäre, da durch undichte Muffen fortlaufende Kontamination durch Abwasser zu befürch­ ten bzw. zu erwarten ist.

Aus der EP-PS 0 192 597 ist eine Muffeninnendichtung für Rohrstöße in Rohrleitungen bekannt, die aus einer die Stoßfugen übergreifenden Manschette aus nachgiebigem Material besteht, die beiderseits der Stoßfu­ gen durch ringförmige Spannelemente unter Druck an der Innenwandung der Rohrleitung in Anlage gehalten ist. Im Bereich der Spannelemente ist je eine in ihre Außenfläche eingebrachte ringförmige, in ihrer Breite der Spannringbreite angenäherte Ausnehmung, in der ein im unkom­ primierten Zustand die Rohrinnenwand berührendes und Abstand von den Seitenwänden der Ausnehmung wahrendes Ringkissen aus einem Material hoher Rückstellkraft aufgenommen ist, das auch im komprimier­ ten Zustand einen Abstand von den Seitenwänden der Ausnehmung aufweist. Dabei ragen die an die Seitenwände der Ausnehmung beidersei­ tig anschließenden Umfangsflächen in radialer Richtung soweit vor, daß sie nach Erreichen einer sicheren Abdichtung durch das komprimierte Ringkissen fest an der Innenwand der Rohrleitung anliegen. Diese Muf­ fendichtung kommt ohne Stoffe mit Kontaminationsgefahr aus, sondern dichtet auf rein mechanischer Basis. Dieses System hat jedoch den Nachteil, daß die Dichtung aus weichem flexiblem Material nicht in sich abschließend dichtet, die Manschetten und ggf. die Spannelemente auf die jeweiligen Rohrleitungsinnendurchmesser abgestellt sein müssen und die Spannelemente nur von Hand bedienbar sind, wodurch sie nur zur Abdichtung begehbarer Leitungen von mehr als etwa 500 mm ⌀ geeignet sind.

Aus der EP 0 413 495 ist eine gattungsgemäße Innenmuffe zur Dichtung von Rohrstößen bekannt. Nachteilig ist bei dieser Innenmuffe, daß zu ihrer Anordnung eine Ausnehmung beidseitig der Stoßfuge hergestellt wird, die die Innenmuffe aufnimmt, und die Selbstverriegelung in großen Schritten vorgegeben wird.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, die bekannte Innenmuffe so weiterzuentwickeln, daß sie ohne vorbereitende Bearbeitung der Kanalinnenflächen einfach und automatisch gesetzt werden kann, in kleiner Rasterung verriegelbar und gegen axiale Verschiebung gesichert ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine gattungsgemäße Innenmuffe so ausgebildet wird, daß die Außenkanten der Manschette so ausgebildet sind, daß sie unter einem Winkel von weniger als 90° an der Rohrinnenwand anliegen, und das eine Ende des Spannrings eine nach außen abgebogene scharfe Kante aufweist, im Abstand vom anderen Ende des Rings in der Innenfläche ein geriffelter Bereich ausgebildet ist und diese Riffel in engem Abstand parallel zueinander und quer zur Umfangsrichtung des Rings verlaufen und so ausgebildet sind, daß die nach außen abgebogene scharfe Kante des Rings in jeweils einer dieser Riffel einrastbar ist.

Die erfindungsgemäße Muffe hat den Vorteil, daß durch die in sich den Rohrstoß dicht abschließende Dichtung die Dichtheit auch bei undichter oder beschädigter Manschette sichergestellt ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Manschette selbst als Spannelement ausgebildet, insbesondere als offener, sich an seinen Enden in Umfangsrichtung überlappender, selbstverriegelnder Ring, der über gewisse Abmessungsbereiche auf unterschiedliche Rohrinnendurchmesser einstellbar ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Spannring an seinen Enden eine Ratschfeststellung bzw. einen Keil-Klemmverschluß auf, wodurch er selbstverriegelnd spannbar ist. Vorteilhaft wird das Manschettenprofil so gestaltet, daß die Manschette in gespanntem Zustand flach auf der Rohrinnenwand aufliegt, wodurch der Rohrinnendurchmesser wenig eingeengt und die Strömung kaum behindert wird und federnd ist und eine seitliche Festlegung des Dichtelements gewährleistet. Durch die Ausgestaltung der einstückigen Gummidichtung aus Materialsorten unterschiedlicher Weichheit läßt sich das Dichtelement vorteilhaft in seiner Wirkung optimieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß durch einen im Inneren der als Spannring ausgebildeten Manschette anzuordnenden Ballon ein Spannen automatisch erfolgen kann, wenn dieser Ballon aufgeblasen wird, so daß die Abdichtung auch relativ kleiner Leitungen, z. B. von etwa 200 mm Durchmesser möglich ist. Bei bekannter örtlicher Lage der zu dichtenden Rohrstöße kann die zu montierende Dichtman­ schette entsprechend der Entfernung von der Zugangsstelle "blind" pla­ ziert werden. In einer Ausgestaltung mit einem Bildübertragungssystem ist es möglich, sowohl die Plazierung als auch die Montage ferngesteuert durchzuführen.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Schnitt entlang der Rohrachse mit einem Schnitt der Dichtmuffe im ungespannten Zustand und einer Ansicht auf den Keil-Klemmverschluß der ringförmigen Manschette;

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß A-A in Fig. 1;

Fig. 3 einen Teilausschnitt von Fig. 1 mit der Dichtmuffe in gespann­ tem Zustand.

In Fig. 1 ist ein Schnitt entlang der Rohrachse dargestellt, wobei die Dichtmuffe in ungespanntem Zustand gezeigt wird. Die Rohrenden 1, 2 bilden den Rohrstoß 3, der abgedichtet werden soll. Die Erfindung würde in gleicher Form eingesetzt, wenn es um die Dichtung eines im wesentlichen radial verlaufenden Risses in einer Rohrleitung ginge. Das Dichtelement 4 ist mit seinen beidseitig verdickten Enden 5 so angeord­ net, daß die verdickten Enden 5 auf beiden Seiten des Rohrstoßes 3 oder des Risses liegen. Die Manschette 6 ist als Ring vormontiert und z. B. mittels eines Molches oder Packers an die zu dichtende Stelle plaziert worden. Das eine Ende 7 des Manschettenrings ist laschenartig verjüngt und mit seinem verjüngten Abschnitt in einer Riffel einer Ratsch-Feststellungseinrichtung 8 festgelegt. Der dargestellte Zustand ist gegenüber dem bei der Plazierung schon etwas aufgeweitet, so daß die verdickten Enden 5 des Dichtelementes 4 an der Rohrinnenwand anlie­ gen, was bei der Bewegung der Dichtmuffe durch den Rohrinnenraum nicht der Fall ist.

Das Querprofil der Manschette 6 ist so ausgebildet, daß der überwiegen­ de Teil parallel zur Rohrinnenwand verläuft. Auf beiden Seiten weist die Manschette in Umfangsrichtung eine relativ flache, rippenartige Auf­ wölbung auf, die in beiden seitlichen Richtungen eine Festlegung der verdickten Enden 5 des Dichtelementes 4 ermöglichen. Auf diese Weise wird das Dichtelement in Bezug auf die Manschette festgelegt, so daß es auch bei Einwirkung eines unter Druck stehenden transportierten Medi­ ums nicht aus seiner Lage verschoben werden kann.

Die beiden Seitenkanten der Manschette sind so ausgebildet, daß sie in einem relativ flachen Winkel in Bezug auf die Rohrinnenfläche verlaufen. Wird die Manschette aufgeweitet, beispielsweise durch einen in der Manschette angeordneten und aufgeblasenen Ballon, dehnt sich die Manschette über den Umfang aus, wobei das laschenartig verjüngte eine Ende der Manschette mit seiner nach außen abgebogenen, scharfen Kante 10 über die quer verlaufenden Riffel 8 hinwegratscht, was in Fig. 2 dargestellt ist. In den Fig. 1 und 2 ist zu erkennen, daß diese Rifflung im Abstand vom anderen Ende 11 des Manschettenrings mittig angeordnet ist. Die Abmessungen des geriffelten Bereiches sind je nach Rohr- und Manschettengröße etwa 70-120 mm in Umfangs- und 40-70 mm in Querrichtung.

Bei fortschreitender Ausdehnung des Manschettenrings wird das Dicht­ element 4 besonders an seinen verdickten Enden 5 zusammengedrückt, bis die Seitenkanten der Manschette an der Rohrinnenwand anliegen. Das Querprofil der Manschette ist so ausgebildet, daß sich diese Seiten­ kanten beim Anpressen spreizen und auf diese Weise eine relativ gute Abdichtung gegen die Rohrinnenwand bilden.

Dieses Profil sowie die die Außenaufwölbung nach innen abschließenden umlaufenden Sicken führen zu einer Versteifung des Manschettenprofils, wobei die Sicken das Biegen der Seitenkanten bei der Verformung der Manschette gelenkartig unterstützen. Das Dichtelement 4 ist so ausgebil­ det, daß es in sich, d. h. lediglich durch Zusammen- und Andrücken mit Hilfe der sich ausdehnenden Manschette, den Rohrstoß beidseitig ab­ dichtet. Dies hat den Vorteil, daß die Dichtmuffe auch dann abdichtet, wenn aus irgendeinem Grund in der Manschette eine Undichtigkeit, beispielsweise durch Beschädigung, vorliegen würde.

Die seitliche rippenartige Aufwölbung der Manschette wirkt im Bereich der sich überlappenden Enden auch als Führung bei der Aufweitung der Manschette. In den Fig. 2 und 4 ist erkennbar, daß das eine Ende 7 des Manschettenrings durch ein zusätzliches Element 9 verstärkt wor­ den ist. Als vorteilhaftes Material für die Manschette hat sich ein etwa 1 mm starkes Edelstahlblech, beispielsweise der Qualität V₂A 1.4301 erwiesen. Dieses Material bringt einerseits die genügende Flexibilität, so daß die Manschette mittels eines aufblasbaren Ballons aufgeweitet werden kann und die Seitenkanten sich beim Andruck der Manschette auf die Rohrinnenwand dichtend spreizen, und andererseits, in Verbindung mit der Profilierung der Manschette, genügend Festigkeit und Steifigkeit, um das Dichtelement wirkungsvoll zusammenzupressen und eine dauerhaft feste Verbindung zu gewährleisten.

Das Dichtelement 4 kann als aus einer Bahn gebildetem Ring oder auch über den Umfang einstückig als Schlauch ausgebildet sein. Die Ausbild­ ung als Schlauch hat den Vorteil, daß das Dichtelement auch über den Umfang betrachtet keine Nahtstelle und somit keine mögliche Undichtig­ keit aufweist; außerdem kann ein solcher Schlauch dazu benutzt werden, die zu einem Ring vormontierte Manschette so zusammenzudrücken, daß der zum Einbringen der Muffe in das Rohr erforderliche, im Vergleich zum Rohrinnendurchmesser kleinere Außendurchmesser sicher darstellbar ist. Das weiche und flexible Material, z. B. Gummi, läßt eine entspre­ chende Ausdehnung beim Spannen der Manschette zu. Mittelsteg und verdickte Enden des Dichtelementes 4 können aus einem einheitlichen Material, aber auch aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Beispielsweise ist es vorteilhaft, den Steg aus einem weniger weichen und die verdickten Enden 5 aus einem weicheren Gummi herzustellen. Als sehr vorteilhaft hat sich die im Handel erhältliche Qualität PERBUNAN SH30-40 bzw. SH50-60 erwiesen, die auch abwasserfest ist.

Die Plazierung der Dichtmuffe an der abzudichtenden Stelle des Rohrs ist mit bekannten Rohrmolchen oder Packern durchführbar. Die exakte örtliche Plazierung ist bei bekannter Lage der Rohrstöße oder der abzudichtenden Risse entsprechend der Entfernung dieser abzudichtenden Stelle von der Zugangsstelle in der Rohrleitung möglich. Wird der Molch bzw. der Packer mit einem bekannten Bildübertragungssystem ausgestattet, kann die Dichtmuffe unter laufender Beobachtung plaziert werden. Das Aufblasen des Ballons und damit das Spannen der Manschette kann in jedem Fall ferngesteuert erfolgen, so daß das Verfahren auch bei Rohr­ durchmessern anwendbar ist, bei denen eine Zugangsmöglichkeit für Personen nicht mehr gegeben ist.

Claims (8)

1. Innenmuffe zur Dichtung von Rohrstößen in Rohrleitungen mit einer die Stoßfuge beidseitig übergreifenden Manschette (6) aus festem elastischem Material, insbesondere Edelstahl, und einem Dichtelement (4) aus weichem elastischem Material, insbesondere Gummi, auf beiden Seiten der Stoßfuge, wobei das Dichtelement (4) mit verdickten seitlichen Kanten (5) einstückig ausgebildet und zwischen Manschette und Rohrinnenwand angeordnet ist, die verdickten Seitenkanten (5) auf jeweils einer Seite der Stoßfuge (3) angeordnet sind und die Manschette (6) ein selbstverriegelnder offener, sich an seinen Enden in Umfangsrichtung überlappender Spannring ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Manschette so ausgebildet sind, daß sie unter einem Winkel von weniger als 90° an der Rohrinnenwand anliegen und das eine Ende (7) des Spannrings (6) eine nach außen abgebogene scharfe Kante (10) aufweist, im Abstand vom anderen Ende (11) des Rings in der Innenfläche ein geriffelter Bereich ausgebildet ist und diese Riffel (8) in engem Abstand parallel zueinander und quer zur Umfangsrichtung des Rings (6) verlaufen und so ausgebildet sind, daß die nach außen abgebogene scharfe Kante (10) des Rings in jeweils einer dieser Riffel (8) einrastbar ist.

2. Dichtmuffe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (6) ein Querprofil aufweist, das sich überwiegend parallel zur Rohrinnenwand erstreckt und an beiden Seiten eine nach innen gerichtete rippenförmige Aufwölbung aufweist, in denen die verdickten Seiten (5) des Dichtelements (4) seitlich festlegbar sind.

3. Dichtmuffe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (6) aus einem flexiblen Material besteht, das sehr viel härter als das Material des Dichtelements (4) ist.

4. Dichtmuffe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (6) aus Edelstahl besteht.

5. Dichtmuffe gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (6) eine Materialstärke von 0,5 bis 2,5, insbesondere etwa 1 mm hat.

6. Dichtmuffe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nach außen abgebogene Ende der Manschette (6) laschenartig verjüngt und verstärkt ist.

7. Dichtmuffe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (4) als Schlauch ausgebildet ist.

8. Dichtmuffe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (4) aus unterschiedlich weichen Gummisorten einstückig hergestellt ist, wobei das Material in den verdickten Seitenkanten (5) weicher ist als der Steg zwischen den Seitenkanten.