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Patent Searching and Data


Title:
LOCKED SOCKET JOINT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/003171
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a socket joint for two pipe elements (1, 2) one of which has a spigot end (21) and the other an end with a sleeve (11), whereby the spigot end (21) of the one pipe element (2) is inserted into the sleeve (11) of the other pipe element (1). A sealing ring (3) and a retaining ring (4) embodied separately from the sealing ring are arranged in the sleeve (11). The retaining ring (4) has a plurality of retaining elements (42) which are positioned in the direction of circumference at a distance from each other and are arranged such that they are able to rotate in the sleeve (11). The retaining ring (4) further has a substantially compressed elastic ring (41) which exerts a torque force onto the retaining elements (42) which force permanently presses the side of the retaining elements (42) facing the spigot end (21) against said spigot end (21). Because the retaining elements (42) are rotationally arranged and are permanently pressed against the spigot end (21), said spigot end (21) is prevented at all times from carrying out a reverse movement.

Inventors:
SCHMASSMANN CHRISTIAN (CH)
HOLZHERR PIERRE (CH)
Application Number:
PCT/CH1999/000279
Publication Date:
January 20, 2000
Filing Date:
June 29, 1999
Export Citation:
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Assignee:
VON ROLL HOLDING AG (CH)
SCHMASSMANN CHRISTIAN (CH)
HOLZHERR PIERRE (CH)
International Classes:
F16L37/092; (IPC1-7): F16L37/092
Foreign References:
DE29622772U11997-08-14
DE2754984A11979-06-13
EP0541472A11993-05-12
US5197768A1993-03-30
EP0526373A11993-02-03
EP0235818A11987-09-09
Attorney, Agent or Firm:
A. BRAUN BRAUN HERITIER ESCHMANN AG (Holbeinstrasse 36 - 38 Basel, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Steckmuffenverbindung für zwei Rohrleitungsele mente (1, 2), von denen das eine ein Spitzende (21) und das andere ein Ende mit einer Muffe (11) aufweist und das Spit zende (21) des einen Rohrleitungselements (2) in die Muffe (11) des anderen Rohrleitungselements (1) eingesteckt ist, wobei in der Muffe (11) ein Dichtring (3) und ein von die sem getrennt ausgebildeter Haltering (4 ; 4') angeordnet sind, der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung mit gegen seitigem Abstand angeordneten Halteelementen (42 ; 42') auf weist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (42 ; 42') in der Muffe (11) drehbar angeordnet sind und der Hal <BR> <BR> <BR> tering (4 ; 4') im weiteren einen wesentlich komprimierten elastischen Ring (41 ; 41') aufweist, der auf die Halteele <BR> <BR> <BR> mente (42 ; 42') eine Drehkraft ausübt, die die dem Spitzen<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> de (21) zugewandte Seite der Halteelemente (42 ; 42') perma nent gegen das Spitzende (21) drückt.
2. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Ring (41 ; 41') und die Halteelemente (42 ; 42') so ausgelegt und angeordnet sind, dass der elastische Ring (41 ; 41') auf die Halteelemente (42 ; 42') eine Drehkraft von jeweils mindestens 250 N, ins besondere mehr als 400 N, ausübt.
3. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Spitzende (21) zuge wandte Seite der Halteelemente (42) jeweils ein Festkrallen am Aussenumfang des Spitzendes (21) ermöglichende Mittel, insbesondere Zähne (421), Vorsprünge, Spitzen oder Rauhig keiten, aufweist.
4. Steckmuffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Spitzende (21) eine Schweissraupe (5) angebracht ist, die den Kraftschluss vom Spitzende (21) auf den Haltering (4') ermöglicht.
5. Steckmuffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Haltering (4) ein Dichtungslippenring (43) angeordnet ist, der den Spalt zwi schen dem Spitzende (21) und der Muffe (11) schliesst.
6. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Dichtungslippenring (43) von den Halteelementen (42) aus über die Muffenstirnwand (113) hinaus erstreckt.
7. Steckmuffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Ring (41 ; 41') und die Halteelemente (42 ; 42') des Halterings <BR> <BR> <BR> (4 ; 4') in einer Halteringinnennut (111) in der Muffe (11) angeordnet sind, wobei die Halteringinnennut (111) zwischen dem elastischen Ring (41 ; 41') und den Halteelementen (42 ; 42') durch eine Ringwulst (112) unterteilt sein kann.
8. Steckmuffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Muffe (11) zu gewandte Seite der Halteelemente (42 ; 42') ungefähr halbzy linderförmig ausgebildet ist und vorzugsweise in einem kom plementären Teil der Muffe (11) gelagert ist.
9. Steckmuffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Ring (41 ; 41') und/oder der Dichtungslippenring (43) aus Gummi <BR> <BR> <BR> und/oder die Halteelemente (42 ; 42') aus Metall, insbeson dere rostfreiem Stahl, sind.
10. Steckmuffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (42 ; 42') aus einem nichtleitenden Material, insbesondere formstabilem Kunststoff oder Keramik, sind.
11. Steckmuffenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering kein geschlossener Ring ist, sondern an einer Stelle unterbro chen ist.
12. Steckmuffenverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Ring aus einem Längs profil gebildet ist.
13. Haltering (4 ; 4') für eine Steckmuffenverbin dung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung mit gegenseitigem Abstand angeordne ten Halteelementen (42 ; 42') und einem elastischen Ring (41 ; 41') zum Ausüben einer Drehkraft auf die Halteelemente (42 ; 42').
Description:
Schubgesicherte Steckmuffenverbindung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steckmuf- fenverbindung für zwei Rohrleitungselemente, wie sie im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 definiert ist.

Die Steckmuffenverbindung, bei der das Spitzende des einen Rohrleitungselements in die Muffe des anderen Rohrleitungs- elements eingesteckt wird, ist eine bekannte und weit ver- breitete Verbindungsart für Rohrleitungselemente, die vor allem bei gegossenen Druckrohren, Formstücken und Armaturen verwendet wird und sich auch bei schwierigen Betriebsbedin- gungen bewährt hat. Die Abdichtung zwischen Muffe und Spitzende erfolgt normalerweise mittels eines dazwischen angeordneten Dichtrings. Um in axialer Richtung wirkende Kräfte zwischen Muffe und Spitzende aufnehmen zu können, müssen zusätzliche Verriegelungsmittel vorgesehen sein.

Beispielsweise aus der EP-B-0 526 373 ist es bekannt, in- nerhalb des grundsätzlich elastischen Dichtrings der Steck- muffenverbindung eine Vielzahl von in Umfangsrichtung mit gegenseitigem Abstand angeordneten, starren Halteelementen mit nach innen gerichteten Zähnen vorzusehen, die beim Ein- stecken des Spitzendes in die Muffe durch die Aussenfläche des Spitzendes unter Komprimierung des elastischen Dicht- ringkörpers nach aussen gedreht werden. Der komprimierte elastische Dichtringkörper sorgt dafür, dass die Zähne ständig an der Aussenfläche des Spitzendes anliegen. Nach- dem das Spitzende vollständig in die Muffe eingeführt ist und die Rohrleitungselemente unter Druck gesetzt werden, können axiale Kräfte auftreten, die die Tendenz haben, das Spitzende aus der Muffe zu bewegen. Diese Bewegung wird

durch die starren Halteelemente verhindert, die einerseits an der Muffe und anderseits am Spitzende anliegen.

Derartige Steckmuffenverbindungen mit einem Dichtring mit integrierten Halteelementen weisen den Nachteil auf, dass die Verriegelungsmittel und die Dichtmittel nicht separat montierbar und ersetzbar sind. Ausserdem ist der die Halte- elemente gegen das Spitzende drückende elastische Dicht- ringkörper ständig in Kontakt mit dem Spitzende, was auch geringe Auslenkungen des Spitzendes gegenüber der Muffe problematisch macht, da die Reibung relativ gross ist und das elastische, Material während des Auslenkens gleichzeitig teilweise auseinandergezogen und teilweise komprimiert wird und die Gefahr besteht, dass die Zähne der Halteelemente den elastischen Dichtringkörper beeinträchtigen oder zer- stören. Dies hat unter anderem eine Erschwerung der Montage der Rohrleitungselemente zur Folge. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass beim Einstecken des Spitzendes in die Muffe die Zähne der Halteelemente in das Spitzende Schlitze ritzen, durch die bei einer kleinen Rückverschiebung des Spitzendes, z. B. durch Dilatation, Wasser austreten kann.

Eine vollständige Dichtigkeit ist daher nicht mehr gewähr- leistet.

Ein Beispiel einer Steckmuffenverbindung mit vom Dichtring getrennt ausgebildetem Haltering mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung mit gegenseitigem Abstand angeordneten, starren Halteelementen mit nach innen gerichteten Zähnen ist in der EP-B-0 235 818 beschrieben. Die Halteelemente weisen eine ballig ausgebildete äussere Mantelfläche auf, die bei Auftreten von axialen Kräften mit einer sich ko- nisch zum Ende verjüngenden Innenfläche der Muffe zusammen- wirken und die Zähne gegen das Spitzende drücken. Durch ein am Haltering angeformtes, am Muffenstirnende festlegbares Halteteil aus Elastomer soll verhindert werden, dass der

Haltering beim Einstecken des Spitzendes in die Muffe mit- gezogen wird und beim Auftreten von axialen Kräften zusam- men mit dem Spitzende zuerst wieder bis zur konischen In- nenfläche zurückbewegt werden muss, ehe diese die Zähne der Halteelemente in das Spitzende drückt und dieses verrie- gelt. Da aber eine gewisse axiale Verschiebung der Halte- elemente in der Muffe zur Ermöglichung des Einsteckens des Spitzendes notwendig ist und die Zähne erst nach dem Auf- treten von axialen Kräften in das Spitzende gedrückt wer- den, wirkt die Verriegelung auch hier erst verzögert.

Ein anderes Beispiel eines separaten Halterings ist der Schubsicherungsring TKF-Z der Firma Thyssen Guss AG, Gel- senkirchen/DE, dessen Halteelemente einerseits an der koni- schen Innenfläche der Muffe anliegen und anderseits zwi- schen Muffe und Spitzende durch einen dünnen Lippenring in der gewünschten Position gehalten werden. Auch bei einer Steckmuffenverbindung mit einem solchen Haltering werden die Zähne erst nach dem Auftreten von axialen Kräften in das Spitzende gedrückt, wodurch die Verriegelung verzögert wirkt.

Angesichts der Nachteile der bisher bekannten, oben be- schriebenen Steckmuffenverbindungen liegt der Erfindung die folgende Aufgabe zugrunde. Zu schaffen ist eine Steckmuf- fenverbindung der eingangs erwähnten Art, die eine einfache Montage der Rohrleitungselemente ermöglicht und bei der die Verriegelung des Spitzendes in der Muffe möglichst unmit- telbar wirkt, ohne dass dabei die Gefahr der Zerstörung der Dichtung und des Dichtigkeitsverlustes besteht.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Steckmuffen- verbindung gelöst, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Patentanspruch 13 bezieht sich auf einen Haltering für eine solche Steckmuffenverbindung. Bevorzugte

Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Pa- tentansprüchen.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass bei einer Steckmuffenverbindung für zwei Rohrleitungselemente, von denen das eine ein Spitzende und das andere ein Ende mit einer Muffe aufweist und das Spitzende des einen Rohrlei- tungselements in die Muffe des anderen Rohrleitungselements eingesteckt ist, wobei in der Muffe ein Dichtring und ein von diesem getrennt ausgebildeter Haltering angeordnet sind, der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung mit gegen- seitigem Abstand angeordneten Halteelementen aufweist, die Halteelemente in der Muffe drehbar angeordnet sind und der Haltering im weiteren einen wesentlich komprimierten ela- stischen Ring aufweist, der auf die Halteelemente eine Drehkraft ausübt, die die dem Spitzende zugewandte Seite der Halteelemente permanent gegen das Spitzende drückt.

Dank der drehbaren Anordnung der Halteelemente und deren permanentem Andrücken an das Spitzende mittels des kompri- mierten elastischen Rings wird ein Rückwärtsbewegen des Spitzendes zu jedem Zeitpunkt verhindert. Ausserdem ist für Spitzenden verschiedenen Durchmessers derselbe Haltering verwendbar. Da der Haltering vom Dichtring getrennt ausge- bildet ist, können beide separat montiert oder ersetzt wer- den. Im weiteren besteht nicht die Gefahr, dass der Dicht- ring durch die Halteelemente beeinträchtigt oder zerstört wird, und ein Auslenken des Spitzendes in der Muffe ist einfacher möglich, da keine elastischen Teile mit Doppel- funktionen benötigt werden. Durch allfällige Zähne der Hal- teelemente in das Spitzende geritzte Schlitze führen bei einer kleinen Rückverschiebung des Spitzendes nicht zu Was- seraustritt, da der Dichtring in der Muffe räumlich depla- ziert angeordnet ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungs- gemässen Steckmuffenverbindung besteht darin, dass die Muf-

fe nicht mit einer sich konisch zum Ende verjüngenden In- nenfläche versehen sein muss. Dadurch kann die Steckmuffen- verbindung kurz gehalten werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsvariante der erfindungs- gemässen Steckmuffenverbindung ist der Haltering kein ge- schlossener Ring, sondern an einer Stelle unterbrochen, wobei der elastische Ring aus einem Längsprofil gebildet sein kann. Ein derartiger, offener Haltering kann einfacher in der Muffe plaziert werden.

Im folgenden wird die erfindungsgemässe Steckmuffenverbin- dung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen an- hand von zwei Ausführungsbeispielen detaillierter beschrie- ben. Es zeigen : Fig. 1 - einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungs- beispiel einer erfindungsgemässen Steckmuffenver- bindung mit Halteelementen mit Zähnen ; Fig. 2 - eine Ansicht von vorne des Halterings der Steck- muffenverbindung von Fig. l ; Fig. 3 - einen Schnitt durch den Haltering von Fig. 2 ge- mäss der Linie A-A ; Fig. 4 - die Steckmuffenverbindung von Fig. 1 während des Einsteckens des Spitzendes in die Muffe ; Fig. 5 - einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungs- beispiel einer erfindungsgemässen Steckmuffenver- bindung mit einem Spitzende mit einer Schweissrau- pe ;

Fig. 6 - eine Ansicht von vorne des Halterings der Steck- muffenverbindung von Fig. 5 ; und Fig. 7 - einen Schnitt durch den Haltering von Fig. 6.

Erstes Ausführungsbeispiel - Figuren 1 bis 4 Bei der dargestellten Steckmuffenverbindung weist ein Rohr- leitungselement 1 eine Muffe 11 und ein Rohrleitungselement 2 ein Spitzende 21 auf. Das Spitzende 21 ist in die Muffe 11 eingesteckt, wobei dazwischen ein Dichtring 3 und ein Haltering 4 in Innennuten der Muffe 11 angeordnet sind. Die Innenseite der-Muffe 11 ist im Hinblick auf eine zuverläs- sige Lagerung des Dichtrings 3, der den Spalt zwischen Spitzende 21 und Muffe 11 abdichtet, mit einem Profil ver- sehen. Der Haltering 4 umfasst einen elastischen Ring 41, zwölf über den Umfang verteilt im elastischen Ring 41 ange- ordnete, starre Halteelemente 42 mit je zwei Zähnen 421 und einen Dichtungslippenring 43. Der elastische Ring 41, der Dichtungslippenring 43 und der Dichtring 3 sind beispiels- weise aus Gummi, während die Halteelemente 42 z. B. aus Me- tall, insbesondere rostfreiem Stahl, sind.

Zur Lagerung des Halterings 4 ist die Muffe 11 mit einer Halteringinnennut 111 versehen, die durch eine Ringwulst 112 unterteilt ist. Die Ringwulst 112 und die Muffenstirn- wand 113 begrenzen eine Ringnut mit ungefähr halbkreisför- migem Querschnitt, in der die Halteelemente 42, deren der Muffe 11 zugewandte Seite ungefähr halbzylinderförmig aus- gebildet ist, drehbar gelagert sind. Die Halteelemente 42 sind auf diese Weise während der Drehung geführt. Der Hal- tering 4 ist derart ausgebildet und gelagert, dass der ela- stische Ring 41 mit dem Spitzende 21 nicht in Kontakt kommt. Dadurch kann das Spitzende 21 in der Muffe 11 pro- blemlos um 4° oder mehr gedreht werden, was die Montage der

Rohrleitungselemente 1, 2 erleichtert.

Der Dichtungslippenring 43 ist mit dem elastischen Ring 41 einstückig ausgebildet und verhindert, dass Schmutz in den Spalt zwischen Spitzende 21 und Muffe 11 gelangt. Gleich- zeitig zeigt er auch an, dass die Steckmuffenverbindung mit einem Haltering 4 versehen ist.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass beim Einführen des Spitz- endes 21 in die Muffe 11 die Aussenfläche des Spitzendes 21 die Zähne 421 der Halteelemente 42 nach aussen drückt und so die Halteelemente 42 dreht. Der elastische Ring 41 wird dadurch komprimiert und übt in der Folge auf die Halteele- mente 42 eine Drehkraft aus, die die Zähne 421 der Halte- elemente 42 permanent gegen das Spitzende 21 drückt. Die auf jedes Halteelement 42 ausgeübte Drehkraft beträgt vor- zugsweise mehr als 400 N, wobei diese natürlich unter ande- rem vom Material des elastischen Rings 41 und den geometri- schen Verhältnissen abhängt. Die drehbare Anordnung der Halteelemente 42 ermöglicht es, denselben Haltering 4 für Spitzenden 21 verschiedenen Durchmessers zu verwenden.

Zweites Ausführungsbeispiel - Figuren 5 bis 7 Diese Steckmuffenverbindung unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, dass auf dem Spitzende 21 des Rohrleitungselements 2 um den ganzen Um- fang herum eine Schweissraupe 5 angebracht ist. Dadurch kann bei den Halteelementen 42'des Halterings 4'auf Zähne verzichtet werden. Der elastische Ring 41'entspricht prin- zipiell dem elastischen Ring 41 des ersten Ausführungsbei- spiels, in ihm sind aber vierundzwanzig und nicht nur zwölf Halteelemente 42'angeordnet. Auf einen Dichtungslippenring ist hier verzichtet worden. Der Rest ist analog zum ersten Ausführungsbeispiel.

Zu den vorbeschriebenen erfindungsgemässen Steckmuffenver- bindungen sind weitere konstruktive Variationen realisier- bar. Hier ausdrücklich erwähnt seien noch : - Der erfindungsgemässe Haltering 4 kann auch mit Dichtrin- gen anderer, hier nicht dargestellter Art problemlos kom- biniert werden.

- Der Haltering muss nicht unbedingt ein geschlossener Ring sein, sondern kann auch an einer Stelle unterbrochen sein. Dies ermöglicht ein einfacheres Einsetzen des Rin- ges in die Muffe.