DE2726331A1 - Bewegliche muffenverbindung fuer gussrohre - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Muffenver-
• bindung zwischen duktilen Cußrohren mit alternierenden Längsbewegungen, insbesondere für Fernwärmeleitungen, in deren innerem Muffenraum ein elastischer Dichtungsring angeordnet ist zur Abdichtung des Ringraumes zwischen dem Spitzende des Einsteckrohres und der Muffe.
• Erdverlegte Leitungen zum Transport vornehmlich flüssiger und gasförmiger Medien werden vielfach aus Gußrohren mit Muffenverbindungen hergestellt, die eine schnelle und einfache Montage am Verlegeort ermöglichen, insbesondere wenn eine Steckverbindung verwendet wird. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die einzelnen Rohre der Leitung gegeneinander abwinkelbar und in ihrer Längs- und Querrichtung beweglich sind und somit Lageveränderungen vollziehen können, die als Folge von Erdbewegungen, Verkehrsbelastungen und Temperaturänderungen auftreten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wie sie beispielsweise aus DT-PS 1 153 577, FR-PS 1 168 647 und aus DIN 28603-März 76 bekannt ist, stützt sich der elastische Dichtungsring gegen einen das Spitzende des Einsteckrohres mit Spiel umfassenden Haltebund an der Muffenstirnseite ab und greift in eine an den Haltebund angrenzende Ringnut ein.
• Die genannten Muffenverbindungen sind abgestellt auf die Verwendung von Dichtungselementen mit sehr guten dauerelastischen Eigenschaften, vornehmlich mit einem angemessen geringen Druckverformungsrest und mit einet niiigl i hst hohen Alt(rungst)eständlgkeit. Zumeist besteht deshalb der Dichtungsring aus Naturkautschuk, der sich als Dlchtungswürkstoff in dem weitaus größten Anwendungsbeleich der Gußrohre, nämlich Trinkwasserleitungen, uneingeschränkt bewährt und weltweit durchgesetzt hat.
• Nach einem älteren, nicht vorveröffentlichten Vorschlag gemäß DT-PS (Patentanmeldung P 27 14 870.5) sind Gußrohrleitungen mit beweglicher Muffenverbindung zwischen den Rohren auch für den Transport aggressiver Medien, insbesondere Heißwasser und Dampf, entwickelt worden, bei denen am Haltebund der Muffe auf die Toleranz der ineinandergesteckten Verbindungsteile abgestimmte Zentrierrippen angebracht sind und vorzugsweise anstelle von Naturkautschuk als Dichtungswerkstoff synthetische Elastomere, beispielsweise Äthylen-Propylen-Kautschuk, verwendet werden.
• Besonders hohe Anforderungen hinsichtlich alternierender Längsbeweglichkeit infolge axialer Ausdehnung und Schrumpfung sind bei Fernwärmeleitungen gegeben. Diese werden bisher aus zusammengeschweißten Stahl-Rohrsctlüssen erstellt, was eine umständlichere Montage und einen aufwendigeren Aufbau der Leitung bedingt. Abgesehen von den im Rohrgraben erforderlichen Schweißungen sind u.a. Rohrschleifen als Längenkompensatoren erforderlich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Muffenverbindung zwischen duktilen Cußrohren der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß auch bei alternierenden Längsbewegungen der Einzelrohre, insbesondere infolge axialer Ausdehnung und Schrumpfung durch häufigen Temperaturwechsel des Transportmediums, die hohe Zuverlässigkeit der Dichtung erhalten bleibt, mit dem Ziel, aufwendige Kompensatoren und die dafür erforderlichen Baumaßnabmen einzusi>aren, ohne die Vorzüge der gummigedichteten Verbindung, wle schnelle Verlesbarkeit und Abwinkelbarkelt, nufzugeben.
• Diese Aufgabe wird erfinlungsgemäB dadurch gelöst, daß das Spitzende des Einsteckrohres mit einem gegen das Transport medium beständigen Überzug mit niedrigem Reibungskoeffizienten für die Werkstoff-Flächenpaarung Dichtring/Einsteckrohr versehen ist.
• Beim Transport aggressiver Medien, insbesondere Heißwasser von Fernleitungen, ist nicht nur die Verwendung eines gegen das Medium beständigen Dichtungswerkstoffes erforderlich ; darüberhinaus kann die langzeitige Betriebssicherheit der Dichtung noch dadurch wesentlich gefördert werden, drall an der Berührungsfläche zwischen Eins teckrohr utld Di chtungsring ein verschleißarmes Gleiten ermöglicht wird Es hat sich gezeigt, dall nicht nur die Gleitreibung, sondern auch die starke Flächenhaftung des Dichtungsringes bei den auftretenden alternierenden Längsbewegungen der Rohre zu Verschleißerscheinungen führt und die Abdichtung beeinträchtigt.
• Als besonders wirksam hat sich ein Uberzug aus Polytetra-Fluor-Äthylen (Teflon) gezeigt, vorzugsweise mit einer tScilictltdicke von etwa 40 Mikrometer, insbesondere wenn der elastische Dichtungsring aus Äthylen-Propylen-Kautschtik besteht. Bei dieser Werkstoff-Flächenpaarung des Einsteckrohr-Spitzendes und des Dichtungsringes werden nicht nur unerwartet günstige Voraussetzungen bezüglich verschleißfreier ilaft- und Gleitreibung, sondern auch hinsichtlich der Beständigkeit des Dichtringes selbst gegen das aggressive tieißwasser insbesondere von Fernwärmeleitungen erreicht.
• Aber auch eine Emaillierung mit einer Schichtdicke von ca.
• 1 mm, eine Verchromung mit ca. 200 um Schichtdicke, sowie ein Hartlack -Überzug mit ca. 80 um Schichtdicke haben beim Einsatz mit anderen elastomeren Dichtringen, wie z.B.
• Naturkautschuk, gute Ergebnisse erbracht.
• Wie eingangs bereits erwähnt, haben sich bei Druckrchren f<ir Trinkwasserleitungen solche Muffenverbindungen besonders bewährt, bei denen der Dichtungsriiig sich gegen einen <las Spitzende des Einsteckrohres mit Spiel umfassenden Haltebund abstützt und in eine an dem Bund angrenzen<ie Ringnut eingreift.
• Die Erfindung ermöglicht es, diese bewährte Ausführungsart für Gußrohr-Leitungen zum Transport aggressiver heißer Medien, insbesondere Fernwärmeleitungen anzuwenden, insbesondere wenn nach DT-PS .............. (Patentanmeldung P 27 14 870. 5) der Haltebund an der Muffe über seinen Innenumfang verteilte, axial verlaufende Zentrierrippen aufweist, deren radiale Höhe auf die das Spiel beeinflussende roleranz der ineinandergesteckten Verbindungsteile abgestimmt ist. Diese Maßahme ermöglicht es, solche Werkstoffpaarungen fiir den Dicht ring und den Überzug des Einsteckrohr-Spitzendes auszuwählen, die die Anforderungen hinsichtlich dauerelastischer Eigenschaften des Dichtringes, elessen Beständigkeit gegen tlas zu t ransportierende Medium und hinsichtlich der Gleiteigensciiaftei optimal erftlllen. len.
• Dabei wird zweckmäßig die radiale Höhe der Zentrierrippen auf das zulässige Kleinstmaß der lichten Haltebund-Weite und/o<ler das zulässige Größtmaß des Außendurchmessers des Einsteckrohres abgestimint. Dadurch bleibt die Querbeweglichkeit benachbarter Rohre (Abwinkelung; Dezentrierung infolge Er<lbewegungen) so weitgehend erhalten, als es der im Einzelfall günstigste Dichtring-Werkstoff unter Berücksichtigung seiner jeweiligen dauerelastischen Eigenschaften (Druckverformungsrest; Druckrelaxation) zuläßt, ohne die Abdichtung zu beeinträchtigen.
• Nachfolgend wird die Eriintfuria snhillld d<r Zeicllnung mit Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Steck-Muffenverbindung mit beschichtetem Spitzende im Querschnitt oberhalb ihrer Mittelachse, Fig. 2 eine entsprechende Schraub-Muffenverbindung, Fig. 3 dic Muffenverbindung nach Fig. 1 mit Zentrierrippen am Muffeneingangsinnendurcinnesser und Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 3 Die Fig. 1 zeigt eine Muffe 1, deren Hohlraum 2 einen elastischen Dichtungsring 3 aus zwei Elastomeren aufnimmt, der stirnseitig durch einen Haltebund 4 begrenzt ist. Das Einsteckrohr 5 ist außen über eine der Muffentiefe entsprechenden Länge mit einem gegen das Transportmedium beständigen Überzug 6 mit niedrigem Reibungskoeffizienten für die Flächenpaarung Dichtungsring 3/Einsteckrohr 5 versehen. Der Uberzug 6 besteht aus Polytetra-Fluor-Athylen (Teflon) mit einer Schichtdicke von etwa 40 Mm. Dieser hitzebeständige Überzug wird auf die Rohroberfläche in der Weise aufgebracht, da auf die feingeschliffene, feinstgesandstrahlte, entfettete und mit einem Primer vorbehandelte Fläche die Teflonschicht in zwei Arbeitsgängen aufgespritzt und bei 350ob gesintert wird.
• Der Überzug 6 kann beispielsweise auch aus einer ca. 1 mm dicken Emaillierschicht bestehen, die auf die gesandstrahlte Oberfläche durch Aufspritzen des Crund- und des Deckemailles und Einbrennen bei ca. 8500C aufgebracht wird. Bei manchen Anwenaungsfällen haben sich auch Überzüge 6 aus Hartlack oder aus metallischem Material, insbesondere aus Chrom, bewährt um bei einem niedrigen Reibungskoeffizienten der Flächenpaarung Dichtungsring 3/Einsteckrohr 5 mit bestimmten, gegen das Transportmedium beständigen Elastomeren für 3, z.B.
• Naturkautschuk, eine langlebige, zuverlässige Muffenverbindung herzustellen.
• Mittels der erfindungsgemä beschichteten Einsteckrohre 5 können auch bei anderen Muffenverbindungen, beispielsweise bei einer Schraubverbindung nach Fig. 2, alternierende Längsbewegungen aufgenommen werden. Fig. 2 zeigt eine Muffe 7 mit Innengewinde, deren Hohlraum 8 einen elastischen Dichtungsring 9 aufnimmt, der sich stirnseitig gegen innen Schraubring 10 abstützt.
• Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Muffenverbindung wie in Fig. 1, bei der jedoch am Innenumfang des Haltebundes 4 vier Zentrierrippen 11 angeordnet sind, die sich über die Bundbreite rohraxial erstrecken.
• Die lichte Weite D des Haltebundes 4 (einschließlich der radialen Höhe der Zentrierrippen 11) und der Außendurchmesser "d" des Einsteckrohres 5 ergeben die Begrenzung für die mögliche radiale Dezentrierung zweier Rohre einer Verbindung, z.B. infolge von Erdbewegungen. Die Weite "D" und der Außendurchmesser "d" werden dementsprechend aufeinander abgestimmt, zweckmäßig unter Berücksichtigung der für die geforderte Beweglichkeit zulässigen Toleranzwerte.
• Die Muffe 1 läßt sich in einfacher Weise dadurch herstellen, daß die aufgeschweißten oder an den Haltebund angegossenen Zentrierrippen 11 mit einem radialen Übermaß hergestellt und auf ihre erforderliche radiale Höhe abgearbeitet werden.
• Bei einer dementsprechenden Ausführungsform der Muffenverbindung für besonders hohe Anforderungen ist die radiale Höhe der Zentrierrippen 11 auf das zulässige Größtmaß d des Außendurchmessers des Einsteckrohres 5 derart max abgestimmt, daß sie sich aus dem zulässigen Kleinstmaß der lichten Haltebundweite und einem vorbestimmten Anteil der d-Toleranzbreite des Einsteckrohr 5- Außendurchmessers ergibt. Der jeweils zweckmäßige Betrag dieses Anteils ist von der benutzten Fertigungsanlage abhängig; er liegt erfahrungsgemäß in der Regel bei einem Sechstel bis einem Viertel. Mit dem Anteilswert 1/4 x d-Toleranzbreite beträgt bei der Nennweite 300 die Zentrierrippenhöhe maximal 2,5 mm und bei Nennweite 600 maximal 2,9 mm; die maximale Rippenhöhe ist jeweils dann verwirklicht, wenn die lichte Ist-Weite des glatten Teils des Haltebundes 4 dessen zulässiges Größtmaß hat. Hierbei ist ein elastischer Dichtungswerkstoff mit einem Druckverformungsrest von rd. 55% verwendbar. Das erlaubt die Anwendung von Dichtungsringen 3 aus gegen aggressive Medien und hohe Temperaturen überaus resistenten synthetischen Elastomeren insbesondere von Äthylen-Propylen-Kautschuk (EPDM) für Heii3wasser- und Dampf-Fernleitungen. Letzterer Dichtungsring 3-Werkstoff gewährleistet zusammen mit einem Uberzug 6 aus Polytetra-Fluor-Athylen (Teflon), der eine Schichtdicke von etwa 40 Mm haben kann, ein besonders verschleißarmes Gleiten bei geringer Haftneigung der aufeinander liegenden Dichtungsteile 3, 6 und ergibt fur diesen Anwendungszweck eine hervorragend geeignete Muffenverbindung.
• Ansprüche:

Claims (9)

1. Patentansprüche: Bewegliche Muffenverbindung zwischen duktilen Gußrohren mit alternierenden Längsbewegungen, insbesondere für Fernwärmeleitungen, in deren innerem Muffenraum ein elastischer Dichtungsring angeordnet ist zur Abdichtung des Ringraumes zwischen dem Spitzende des Einsteckrohres und der Muffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Spitzende des Einsteckrohres (5) mit einem gegen das Transportmedium beständigen Überzug (6) mit niedrigem Keibungskoeffizienten für die Werkstoff-Flächenpaarung Dichtungsring (3) / Einsteckrohr (5) versehen ist.
2. 2. Muffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Uberzug (6) aus Polytetra-Fluor-Athylen (Teflon) besteht, vorzugsweise mit einer Schichtdicke von etwa 40 Mikrometer.
3. 3. Muffenverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dalv aer elastische Dichtungsring (3) aus Athylen-Propylen-Kautschuk besteht.
4. 4. Muffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Uberzug (6) aus einer Emaillierung besteht, vorzugsweise mit einer Schichtdicke von ca. 1 mm.
5. 5. MUL fenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzug (6) ein Hartlack ist mit einer Schichtdicke im Bereich von 30 Mikrometer.
6. 6. Muffenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Uberzug (6) aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise aus Chrom, mit ca. 200 Mikrometer Schichtdicke 6 besteht.
7. 7. Muffenverbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Dichtungsring (3) sich gegen einen das Spitzende des Einsteckrohres (5) mit Spiel umfassenden Haltebund (4) abstützt und in eine an dem Bund (4) angrenzende Ringnut eingreift.
8. 8. Muffenverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltebund (4) über seinen Innenumfang verteilte, axial verlaufende Zentrierrippen (5) aufweist, deren radiale Höhe auf die das Spiel beeinflussende Toleranz der ineinandergesteckten Verbindungsteile (1,5) abgestimmt ist.
9. 9. Muffenverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Höhe der Zentrierrippen (5) auf das zulässige Kleinstmaß (D- i ) der lichten Haltebund (4)-Weite min und/oder das zulässige Größtmaß (d-max) des Außendurchmessers des Einsteckrohres (5) abgestimmt ist.