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Patent Searching and Data


Title:
CUTTING RING FITTING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/206492
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cutting ring fitting for a thin-walled pipe, comprising: a connecting body having a tapered cone; a cutting ring; a union nut which can be screwed onto the connecting body; and a reinforcing sleeve for insertion into the pipe, the reinforcing sleeve (4) having an axial slot (43). The invention also relates to a pipe comprising such a cutting ring fitting, and to a method for mounting such a cutting ring fitting on a thin-walled pipe.

Inventors:
KÖNIG ULRICH STEFAN (DE)
AUL ALEXANDER (DE)
BERNIKOV SERGEJ (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/053963
Publication Date:
October 31, 2019
Filing Date:
February 18, 2019
Export Citation:
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Assignee:
WALTER STAUFFENBERG GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
F16L19/10
Foreign References:
EP2453156A22012-05-16
US2566769A1951-09-04
DE2833587A11980-02-21
JPH05180380A1993-07-20
DE9114824U11992-02-20
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE DÖRNER & KÖTTER PARTG MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Schneidringverschraubung für ein dünnwandiges Rohr, mit einem einen Klemmkonus aufweisenden Anschlusskörper, einem Schneidring, einer auf den Anschlusskörper aufschraubbaren Überwurfmutter sowie einer Verstär kungshülse zum Einbringen in das Rohr, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungshülse (4) einen axialen Schlitz (43) aufweist.

2. Schneidringverschraubung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Verstärkungshülse (4) größer ist, als der Innen durchmesser des Rohres (5), wobei eine Verringerung des Außendurch messers der Verstärkungshülse (4) auf einen Durchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des Rohres (5) ist, durch Aneinanderdrücken der Kanten des axialen Schlitzes (43) ermöglicht ist.

3. Schneidringverschraubung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Verstärkungshülse wenigstens das 1 ,02-fache, bevorzugt wenigstens das 1 ,03-fache, besonders bevorzugt wenigstens das 1.04-fache des Nenn-Innendurchmessers des Rohres beträgt.

4. Schneidringverschraubung nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Breite bschntz des axialen Schlitze sich er rechnet zu bschiitz = ÜHüise · 3 % . p (D Hülse = Außendurchmesser der Verstär kungshülse).

5. Schneidringverschraubung nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungshülse (4) endseitig mit ei nem zumindest bereichsweise umlaufenden Kragen (41 ) zur Anlage an dem Rohr (5) versehen ist.

6. Schneidringverschraubung nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Schlitz (43) über die gesamte Länge der Verstärkungshülse (4) verläuft.

7. Schneidringverschraubung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungshülse (4) an einem Ende ei nen konusförmigen Endabschnitt (42) aufweist.

8. Rohr mit einer Schneidringverschraubung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungshülse (4) unter Vorspannung an der Innenwand des Rohres (5) anliegt und einen axialen Schlitz (43) aufweist, wobei der Schneidring(3) an dem Klemmkonus (13) des Anschlusskörpers (1 ) anliegt und über die Verschraubung von An schlusskörper (1 ) und Überwurfmutter (2) derart auf das Rohr (5) gepresst ist, dass dessen Schneiden (31 ) in die Außenwand des Rohres (5) ein schneiden.

9. Rohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (5) einen Innendurchmesser aufweist, der im Bereich der Toleranz dessen Nenn- Innendurchmessers liegt, wobei die Breite bschutz des axialen Schlitzes (43) der Verstärkungshülse (4) sich errechnet zu bschutz = ÜHüise · 3 % . p ( ÜHüise = Außendurchmesser der Verstärkungshülse).

10. Verfahren zur Montage einer Schneidringverschraubung nach einem der vorgenannten Ansprüche an einem dünnwandigen Rohr (5), wobei zunächst stirnseitig eine einen zumindest bereichsweise umlaufenden Kragen (41 ) aufweisende, axial geschlitzte Verstärkungshülse (4), deren Außendurch messer größer als der Rohrinnendurchmesser ist, zusammengedrückt wird, nachfolgend die so vorgespannte außendurchmesserverminderte Verstär kungshülse (4) in das Rohr (5) eingesetzt wird, bis die Stirnseite des Rohres (5) an dem Kragen (41 ) der Verstärkungshülse (4) anliegt, wobei die Ver stärkungshülse (4) entspannt wird, bis deren Außenmantelfläche an der In nenwand des Rohres (5) anliegt, wonach Anschlussstück (1 ), Schneidring (3) und Überwurfmutter (2) auf das Rohr (5) aufgeschoben und sodann An schlussstück (1 ) und Überwurfmutter (2) miteinander verschraubt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite b Schutz des axialen Schlitzes der Verstärkungshülse (4) sich errechnet zu bschiitz = ÜHüise · 3 % . p (D Hülse = Außendurchmesser der Verstärkungshülse). 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die axial geschlitzte Verstärkungshülse (4) soweit zusammengedrückt wird, bis die Kanten des axialen Schlitzes (43) aneinanderliegen.

13. Verstärkungshülse zum Einsatz in einer Schneidringverschraubung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 sowie in einem Verfahren nach einem der An sprüche 10 bis 12, mit einem Hülsenkörper, der endseitig mit einem zumin dest bereichsweise umlaufenden Kragen (41 ) versehen ist und der über sei ne gesamte Länge durch einem axialen Schlitz (43) durchtrennt ist, wobei der Hülsenkörper derart elastisch ist, dass die Kanten des axialen Schlitzes (43) reversibel aneinanderdrückbar sind.

14. Verstärkungshülse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die die Breite bschiitz des axialen Schlitzes (43) sich errechnet zu

bschntz = ÜHüise · 3 % · p (ÜHüise = Außendurchmesser der Verstärkungshülse).

15. Verstärkungshülse nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus Messing oder Federstahl hergestellt ist.

Description:
Schneidringverschraubung

Die Erfindung betrifft eine Schneidringverschraubung für ein dünnwandiges Rohr nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft wei terhin ein Rohr mit einer solchen Schneidringverschraubung nach dem Pa tentanspruch 7 sowie ein Verfahren zur Montage einer Schneidringverschrau bung nach dem Patentanspruch 9.

Schneidringverschraubungen werden insbesondere im Bereich der Hydraulik eingesetzt und ermöglichen das Verschrauben von Rohren mit Anschlusskör pern. Hierzu wird eine insbesondere metallische Rohrleitung an einen eine Auf nahmeöffnung für die Rohrleitung aufweisenden Anschlusskörper angeschlos sen. Der Anschlusskörper weist ein Außengewinde zum Aufschrauben einer Überwurfmutter auf. Zwischen dem Anschlusskörper und der Überwurfmutter wird ein Schneidring angeordnet. Beim Anzug der Überwurfmutter wird der mit einer Schneidkante versehene Schneidring in den Innenkegel des Anschluss körpers gepresst. Hierbei verjüngt sich der Schneidring an seinem vorderen Teil und schneidet sich in den Mantel des Rohrendes ein. Das dabei aufgeworfene Material bildet vor der Schneidkante einen Bund, der bewirkt, dass das Rohren de fest und dicht in dem Anschlusskörper gehalten ist.

Problematisch für derartige Schneidring Verschraubungen sind insbesondere dünnwandige Metallrohre oder auch Kunststoffrohre, da diese sich bei der Ein wirkung der beim Aufschrauben der Überwurfmutter auf den Anschlusskörper auftretenden Kräfte verformen können. Um einer solchen Verformung entge genzuwirken, wird üblicherweise eine Verstärkungshülse zur Stabilisierung der Verbindungsstelle eingesetzt, wie dies beispielsweise in der DE 91 14 824 U1 angeführt ist. Diese Verfahrensweise hat sich seit Jahrzehnten bewährt.

Gleichwohl gestaltet sich besonders bei solchen Schneidringverschraubungen, bei denen dünnwandige Metallrohre unter Einsatz solcher Verstärkungshülsen angeordnet werden, die Erzielung der erforderlichen Verbindungsgüte proble matisch. Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine Schneidringverschraubung insbesondere für dünnwandige Metall rohre sowie auch Kunststoff roh re bereitzustellen, deren Zuverlässigkeit verbes sert ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Schneidringver schraubung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentan spruchs 1 gelöst.

Mit der Erfindung ist eine Schneidringverschraubung für dünnwandige Metall rohre sowie auch Rohre aus Kunststoff bereitgestellt, deren Zuverlässigkeit verbessert ist. Überraschend wurde gefunden, dass sich die Erzielung der er forderlichen Verbindungsgüte besonders bei solchen Schneidringverschrau bungen problematisch gestaltet, wo Rohre zum Einsatz kommen, bei denen die gegenüber dem Nenn-Innendurchmesser zulässigen Toleranzwerte größtenteils ausgenutzt wurden. Die Rohre werden nach DIN EN 10217-7 in der aktuellen Ausgabe 01 -2015 gefertigt. Vorliegend ist hier insbesondere die Toleranzklasse D3/T3 im Durchmesserbereich (Außendurchmesser) 6-42 mm beachtlich. Die Toleranzklasse referenziert hierbei auf EN ISO 2217. Daraus ergeben sich zu lässige Abweichungen des Außendurchmessers (D3) von +/- 0,3 mm oder +/- 0,75% sowie zulässige Abweichungen der Wandstärke (T3) von +/- 0,2 mm o- der +/- 10%, wobei jeweils der höhere Wert zulässig ist.

Es wurde hierbei gefunden, dass es durch vorhandene Toleranzen zu ungewoll ten Abständen zwischen der Außenmantelfläche der Verstärkungshülse und der Innenmantelfläche des Rohres kommt, wodurch die Verbindungsgüte zwischen Schneidring und Rohr negativ beeinträchtigt ist. Erfindungsgemäß wird nun eine Verstärkungshülse eingesetzt, die mit einem axialen Schlitz versehen ist. Dabei hat die Verstärkungshülse bevorzugt einen größeren Außendurchmesser, als der Rohrinnendurchmesser. Durch den Schlitz ist die Verstärkungshülse in der Lage, Toleranzen innerhalb des Rohrinnendurchmessers auszugleichen. Durch den Schlitz kann die Hülse in ihrem Außendurchmesser soweit reduziert wer den, dass sie unter Vorspannung in das Rohr eingebracht werden kann, wo nach sich die Hülse bedingt durch diese Vorspannung an die Innenmantelfläche des Rohres anlegt. Eine optimale, gleichmäßige Vorspannung über die Außen- mantelfläche der Verstärkungshülse wird erzielt, wenn der axiale Schlitz über die gesamte Länge der Verstärkungshülse verläuft. Der axiale Schlitz kann so wohl gerade Begrenzungskanten, als auch wellige, gezackte, gebogene, tra pezförmige oder sonstige geeignete Begrenzungskanten aufweisen. Vorzugs weise weisen die Begrenzungskanten einen im Wesentlichen konstanten Ab stand zueinander auf, sodass eine gleichmäßige Schlitzbreite erzielt ist.

Es hat sich gezeigt, dass eine Vorspannung der Verstärkungshülse von drei Prozent ausreicht, um Innendurchmesser-Toleranzen eines eingesetzten dünnwandigen Rohres auszugleichen. Daher beträgt der Außendurchmesser D ise der Verstärkungshülse bevorzugt 1 ,03 · di, Nenn, mit di, Nenn = Nenn- Rohrinnendurchmesser. Die Breite des axialen Schlitzes bschiitz der Verstär kungshülse errechnet sich besonders bevorzugt zu bschiitz = D ise · 3 % · p. Hierdurch ist eine hinreichende Vorspannung zum Ausgleich von Rohrinnen durchmessertoleranzen bei gleichzeitig maximaler Stabilität erzielt. Unter der maximalen Toleranz des Nenn-Innendurchmesser des Rohres wird an dieser Stelle der Abstand zwischen einem Nenn-Innendurchmesser mit maximaler Plus-Toleranz und mit maximaler Minustoleranz verstanden.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Verstärkungshülse endseitig mit einem zumindest bereichsweise umlaufenden Kragen zur Anlage an einer Stirnseite des Rohres versehen. Hierdurch ist eine gleichmäßige axiale Positionierung der Verstärkungshülse in dem Rohr erzielt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Verstärkungshülse an einem Ende einen konusförmigen Endabschnitt auf. Hierdurch ist das Einführen der Verstärkungshülse in das Rohrende erleichtert. Bevorzugt ist die Verstärkungs hülse aus Messing oder Federstahl hergestellt. Bei einer Ausführung aus Fe derstahl sollte dieser wärmebehandelt sein, um die Vorspannkraft zu erhöhen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Rohr mit einer

Schneidringverschraubung der vorgenannten Art mit den Merkmalen des Pa tentanspruchs 8. In das Rohr ist eine einen axialen Schlitz aufweisende Ver- stärkungshülse eingebracht, die unter Vorspannung an der Innenwand des Rohres anliegt. Hierdurch sind Toleranzen innerhalb des Innendurchmessers des Rohres ausgeglichen, wodurch auf das Rohr im Bereich der Verbindungs stelle einwirkende Kräfte gleichmäßig von der Verstärkungshülse aufgenommen werden. Bevorzugt errechnet sich die Breite des axialen Schlitzes zu bschntz = D ise · 3 % · 7G, mit D Hülse = Außendurchmesser der Verstärkungshülse.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Montage einer Schneidringverschraubung an einem dünnwandigen Rohr bereitzustellen, das eine zuverlässige Verbindung des Rohres mit einem Anschlusskörper er möglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Erfindungswesentlich hierbei ist, dass zunächst stirnseitig eine einen zumindest bereichsweise umlaufenden Kragen aufweisende, axial geschlitzte Verstärkungshülse, deren Außendurch messer größer als der Rohrinnendurchmesser ist, zusammengedrückt wird und nachfolgend die so vorgespannte außendurchmesserverminderte Verstär kungshülse in das Rohr eingesetzt wird, bis die Stirnseite des Rohres an dem Kragen der Verstärkungshülse anliegt, wonach die Verstärkungshülse ent spannt wird, bis deren Außenmantelfläche an der Innenwand des Rohres an liegt. Hierdurch werden Toleranzen innerhalb des Innendurchmessers des Roh res durch die Verstärkungshülse ausgeglichen. Eine gleichmäßige Verstärkung des Rohres im gesamten Verbindungsbereich ist so ermöglicht.

In Weiterbildung der Erfindung errechnet sich die Breite bschntz des axialen Schlitzes der Verstärkungshülse zu bschntz = DHüise - 3 % · 7r, mit D ise = Außen durchmesser der Verstärkungshülse. Hierdurch ist eine maximale Stabilität der vorgespannt an der Innenwand des Rohres anliegenden Verstärkungshülse erzielt. Vorteilhaft wird dabei die axial geschlitzte Verstärkungshülse vor dem Einsetzen in das Rohr soweit zusammengedrückt, bis die Kanten des axialen Schlitzes aneinanderliegen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Verstärkungshülse zum Einsatz in einer Schneidringverschraubung der vorgenannten Art sowie in einem Verfahren der vorgenannten Art mit den Merkmalen des Patentan spruchs 13. Dabei weist die Verstärkungshülse einen Hülsenkörper auf, der endseitig mit einem zumindest bereichsweise umlaufenden Kragen versehen ist und der über seine gesamte Länge durch einen axialen Schlitz durchtrennt ist. Dabei ist der Hülsenkörper derart elastisch ausgebildet, dass die Kanten des axialen Schlitzes reversibel aneinanderdrückbar sind. Bevorzugt errechnet sich die Breite des axialen Schlitzes zu bschntz = ÜHüise · 3 % · 7r, mit D ise = Außen durchmesser der Verstärkungshülse. Dabei ist die Verstärkungshülse vorteilhaft aus Messing oder Federstahl hergestellt.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zei gen:

Figur 1 die schematische Darstellung eines mit einer Schneidringver schraubung versehenen dünnwandigen Rohres

a) im Teilschnitt;

b) im Längsschnitt;

Figur 2 die Darstellung des Rohres mit Schneidmutter und Verstär

kungshülse aus Figur 1 in Explosionsdarstellung;

Figur 3 die Darstellung der Anordnung aus Figur 2 im Teilschnitt;

Figur 4 die Darstellung des Rohrabschnitts mit Schneidring und Verstär kungshülse der Schneidringverschraubung aus Figur 1 (montiert) a) in der Seitenansicht;

b) im Teilschnitt;

c) im Längsschnitt;

Figur 5 die Detaildarstellung der Verschraubungshülse der Schneidring verschraubung gemäß Figur 1

a) in einer ersten räumlichen Ansicht;

b) in einer zweiten räumlichen Ansicht;

c) in einer dritten räumlichen Ansicht. Figur 6 die schematische Darstellung des Anschlusskörpers der

Schneidringverschraubung aus Figur 1 und

Figur 7 die schematische Darstellung der Überwurfmutter der

Schneidringverschraubung aus Figur 1.

Die als Ausführungsbeispiel gewählte Schneidringverschraubung für ein dünn wandiges Rohr 5 umfasst einen Anschlusskörper 1 , eine auf diesen auf- schraubbare Überwurfmutter 2 und einen zwischen Anschlusskörper 1 und Überwurfmutter 2 angeordneten Schneidring 3, sowie eine Verstärkungshülse 4 zur Verstärkung des Rohres 5 im Verbindungsbereich. Das Rohr 5 ist im Aus führungsbeispiel ein geschweißtes Edelstahlrohr mit einem Nenn-Innendurch- messer von 32 mm und einer Wandstärke von 1 ,5 mm.

Der Anschlusskörper 1 weist in bekannter Art und Weise eine erste zylindrische Bohrung 1 1 auf, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des aufzu nehmenden Rohres 5 entspricht. An die erste Bohrung 1 1 schließt sich eine zweite Bohrung 12 mit kleinerem Durchmesser an, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Rohres 5 entspricht. Im Übergang zwischen der ersten Bohrung 1 1 und der zweiten Bohrung 12 ist ein Absatz zur Anlage der Stirnflä che des Rohres 5 gebildet. An ihrer der zweiten Bohrung 12 entgegengesetzten Seite geht die erste Bohrung 1 1 in eine kegelige Bohrung über, die einen Klemmkonus 13 ausbildet. Der ersten Bohrung 1 1 gegenüberliegend weist der Anschlusskörper 1 außen weiterhin ein Außengewinde 14 zum Aufschrauben der Überwurfmutter 2 auf.

Die Überwurfmutter 2 weist im Anschluss an ihr Innengewinde 21 einen radial nach innen gerichteten Kragen 22 auf, dessen Innendurchmesser im Wesentli chen dem Außendurchmesser des Rohres 5 entspricht. Dabei weist der Kragen

22 im Übergangsbereich zum Innengewinde 21 einen konusförmigen Abschnitt

23 auf.

Der Schneidring 3 weist zwei radial umlaufende Schneiden 31 auf, die jeweils radial in Richtung der Außenfläche eines aufgenommenen Rohres 5 gerichtet sind. Der Schneidring 3 weist an einem Ende außen einen ersten Konus 32 zur Anlage an den konusförmigen Abschnitt 23 der Überwurfmutter 2 auf. An seiner dem ersten Konus 32 gegenüberliegenden Seite weist der Schneidring 3 einen zweiten Konus 33 zur Anlage an den Klemmkonus 13 des Anschlusskörpers 1 auf, der sich in der zum ersten Konus 32 entgegengesetzten Richtung wiede rum nach außen verjüngt.

Die Verstärkungshülse 4 ist zylindrisch ausgebildet und weist einen Außen durchmesser von 33,9 mm auf. An einem Ende ist an die Verstärkungshülse 4 umlaufend ein radial nach außen kragender Kragen angeformt, dessen Breite im Wesentlichen der Wandstärke des Rohres 5 von 1 ,5 mm entspricht. An ihrer dem Kragen 41 gegenüberliegenden Seite weist die Verstärkungshülse 4 einen konusförmigen Endabschnitt 42 auf. Über ihre gesamte Länge ist die Verstär kungshülse 4 weiterhin mit einem axialen Schlitz 43 versehen. Im Ausführungs beispiel weist der axiale Schlitz 43 eine Breite von 3 mm auf.

Zur Montage der Schneidringverschraubung wird zunächst die axial geschlitzte Verstärkungshülse 4 zusammengedrückt, bis die Kanten des axialen Schlitzes 43 aneinanderliegen und derart vorgespannt in das Rohr 5 eingesteckt, bis die ses an dem Kragen 41 der Verstärkungshülse 4 anliegt, welche sich innerhalb des Rohres 5 entspannt, so dass sie umlaufend durch die Vorspannkraft an der Innenwand des Rohres 5 anliegt. Vorhandene Innendurchmesser-Toleranzen des Rohres werden hierdurch ausgeglichen. Nachfolgend werden Überwurfmut ter, Schneidring und Anschlusskörper auf das Rohr 5 aufgesteckt, bis der Kra gen 41 der in dem Rohr 5 endseitig angeordneten Verstärkungshülse 4 an dem zwischen der ersten Bohrung 1 1 und der zweiten Bohrung 12 des Anschluss körpers 1 gebildeten Absatz anliegt. Nachfolgend wird die Überwurfmutter 2 mit Ihrem Innengewinde 31 auf das Außengewinde 14 des Anschlusskörpers 1 aufgeschraubt, wodurch der zwischen Anschlusskörper 1 und Überwurfmutter 2 angeordnete Schneidring 3 in den Klemmkonus 13 des Anschlusskörpers 1 ge presst wird. Hierdurch wird der Schneidring 3 in seinem vorderen Teil verjüngt, wodurch er sich mit seinen Schneiden 31 in den Außenmantel des Rohres 5 einschneidet. Durch die im Verbindungsbereich in dem Rohr 5 angeordnete Verstärkungshülse 4 werden die hierdurch radial auf das Rohr 5 einwirkenden Kräfte zusätzlich aufgenommen, wodurch einer Verformung des dünnwandigen Rohres 5 wirksam entgegengewirkt ist. Dabei erhält die Verstärkungshülse zum einen Stabilität dadurch, dass sich die Seiten des Schlitzes 43 aufeinander- pressen; alternativ wird - bei Vorliegen größerer Toleranzen - die erforderliche Gegenhaltekraft durch die Reibungskräfte zwischen der Außenmantelfläche der Verstärkungshülse 4 und der Innenmantelfläche des Rohres 5 erzeugt.