AT373052B - Rohrverbindung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Rohrverbindung, insbesondere Rohrkupplung, zum Verbinden der Enden von, insbesondere im Erdboden verlegten, Rohren, vorzugsweise Faserzement- bzw.   Asbestzementrohren, Kunststoffrohren od. dgl.,   welche Rohrverbindung sich über die zu verbin- denden, vorzugsweise im Abstand voneinander angeordneten Rohrenden erstreckt und wenigstens einen Kompensationsabschnitt zum Ausgleich der auftretenden Beanspruchungen umfasst und mit den
Rohren fest verbunden ist. 



   Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zum Herstellen dieser Rohrverbindung. 



   Die bei Rohrleitungen auftretenden Längskräfte können je nach verwendetem Rohrmaterial unterschiedlich kompensiert und in den Untergrund übertragen werden. Bei Rohrmaterialien aus zementgebundenen Werkstoffen (Asbestzement, Beton), aus faserverstärktem Kunststoff, aus Stein- zeug und aus Gusseisen sind gummigedichtete Verbindungselemente zwischen den einzelnen Rohr- schüssen üblich. In diesen können die   z. B.   infolge Temperaturänderung, Feuchtigkeitsänderung oder
Erdbewegungen auftretenden Längskräfte abgebaut werden, soferne die Rohrenden sich in den
Verbindungsstellen axial frei bewegen können. 



   Bei Rohrleitungen aus Stahl und zum Teil auch aus Kunststoff ist es üblich, die Stösse der einzelnen Rohrschüsse zu verschweissen. In diesen Fällen können die Längskräfte bei erdverlegten Leitungen bei geringen Temperaturen (Längenänderungen) über die Mantelreibung zwischen
Rohrwand und umgebendem Erdreich abgetragen werden. Bei höheren Temperaturen und Längen- änderungen müssen die Längskräfte über Kompensationsbauwerke abgefangen werden. Entlang der Rohrachse unterschiedliche Querkräfte können bei Rohrleitungen aus Einzelschüssen mit gummigedichteten Verbindungen ebenfalls in diesem aufgenommen werden. 



   Bei endlosen Rohrleitungen   z. B.   aus geschweissten Einzelschüssen müssen diese Kräfte vom Rohrmaterial aufgenommen oder durch schadlose Verformung desselben abgebaut werden. 



   Wegen der Einfachheit der Rohrverlegung und der vorteilhaften Ableitung der auftretenden   Längs- und   Querkräfte hat sich die Verwendung gummigedichteter Einzelrohre weitgehend durchgesetzt. Die Gummidichtungen werden je nach ihrem Verwendungszweck   z. B.   für Kanalisationsrohre, Lüftungsrohre, Trinkwasserrohre, Gasrohre dimensioniert und ausgelegt. Ebenfalls abhängig vom Verwendungszweck und den zu transportierenden Medien erfolgt die Auswahl geeigneter Gummimaterialien. 



   In manchen Fällen, insbesondere bei der Ableitung aggressiver Medien und Gase, ist es jedoch schwierig, auf Gebrauchsdauer der Rohrleitung die zu transportierenden Medien vorherzusehen und die entsprechende Gummiqualität auszuwählen. Dies trifft insbesondere beispielsweise für die Ableitung von Abwässern der Erdölraffinerie zu, die sowohl in unterschiedlicher Zusammensetzung als auch mit zum Teil hohen Temperaturen anfallen. Ausserdem kann es in diesen Kanälen bei der Anwendung des üblichen Schwerkraftsystems zur Bildung von zündbaren Gasgemischen kommen, die bereits verschiedentlich zu Verpuffungen und Unfällen geführt haben.

   Es wurde daher für diese und ähnliche Anwendungszwecke der Vorschlag gemacht, die Kanalnetze, bestehend aus Rohrleitungen und Schächten, im Abstand von 15 bis zirka 100 m einzustauen, um die Möglichkeit zur Gasentwicklung im Kanalsystem hintanzuhalten. Die Rohrleitungen zwischen den Schächten sollten wegen der bereits geschilderten schwierigen Auswahl des geeigneten Gummimaterials mit unlösbaren Verbindungen versehen werden. Nun sollten z. B. Rohrleitungen und Schächte aus Nirostastahl oder aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt werden. Im ersten Fall sollten die Rohrstösse geschweisst, im zweiten durch   Überlaminieren   oder Klebemuffen unlösbar verbunden werden. 



   In beiden Fällen müssen die auftretenden Längskräfte insbesondere durch Temperaturänderung in den an die Rohrstrecke anschliessenden Kanalschächten aufgefangen werden, d. h. dass diese so ausgebildet werden müssen, dass sie die auftretenden Längenänderungen der Kanalstrecke durch Verformung aufnehmen können. Ebenso müssen Setzungsunterschiede im Rohrmaterial bzw. im Anschlussbereich zwischen Schacht und Rohr aufgefangen werden. Diese Lösungen haben den Nachteil, dass die auftretenden Kräfte weder vorhergesagt noch auf Dauer mit Sicherheit schadlos von Rohren und Schächten aufgenommen werden können. 



   Es ist zwar allgemein bekannt,   Längs- und   Querbewegungen von Rohren durch Kompensatoren aufzunehmen. Diese Kompensatoren bestehen zumeist aus dünnwandigem Edelstahl und werden mit 

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   Die vorstehend angegebenen Grenzwerte gelten auch für bewehrte Duroplaste, z. B. Poly- propylen mit Glas- oder Kunststoffasern, spritzgussverarbeitet. Die Werte sind jeweils vom Innen- und Aussendruck und Kompensationslänge abhängig. 



   Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemässen Rohrverbindung besteht darin, dass die Rohre zuerst in ihre vorbestimmte Lage verlegt werden, wobei die Rohrenden vorzugs- weise in radialem oder axialem Abstand voneinander angeordnet werden, und dass danach die einander benachbarten Rohrenden durch Laminieren, d. h. Aufbringen von zwei oder mehreren ringförmigen Kunstharz- und Faserschichten, miteinander verbunden werden, wobei während des
Laminierens im Bereich der Rohrenden wenigstens ein Kompensationsabschnitt von wulst- oder wellenförmiger Gestalt mit ausgeformt wird, und anschliessend die so gebildete Laminatverbindung ausgehärtet bzw. aushärten gelassen wird. 



   Es ist hiebei vorteilhaft, wenn vor dem Laminieren auf die benachbarten Rohrenden ein Ring aus elastischem Werkstoff aufgebracht wird, welcher den Abstand zwischen den Rohrenden umschliesst, und über welchen Ring sodann der Kompensationsabschnitt geformt wird. 



   Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt sind, näher beschrieben. 



   Es zeigen : Fig. 1 eine erfindungsgemässe Rohrverbindung mit in die Welle eingelegtem Ring aus elastischem Werkstoff, Fig. 2 eine erfindungsgemässe Rohrverbindung mit einem als Abstandhalter für die Rohrenden ausgebildeten Ring, Fig. 3 eine erfindungsgemässe Rohrverbindung ohne eingelegten Ring, Fig. 4 eine erfindungsgemässe Rohrverbindung mit drei Ringwülsten, Fig. 5 eine erfindungsgemässe Rohrverbindung mit einem Ringwulst von im wesentlichen trapezförmigem Querschnitt, Fig. 6 eine erfindungsgemässe Rohrverbindung zum Verbinden der Enden von zwei Rohren, deren Achsen einen Winkel miteinander einschliessen, Fig. 7 eine erfindungsgemässe Rohrverbindung mit einem Ringwulst von im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt, Fig. 8 eine erfindungsgemässe Rohrverbindung für ein Muffenrohr, Fig.

   9 eine erfindungsgemässe Rohrverbindung für zwei Rohre mit unterschiedlichem Durchmesser, und Fig. 10 eine erfindungsgemässe Rohrverbindung als Abschluss eines Mantelrohres. 



   In   Fig. 1   sind zwei   Rohre --1, 2-- aus   Faserzement angedeutet, deren Enden axial im Abstand voneinander angeordnet sind, und deren Achsen zueinander fluchten. Die Rohrenden sind aussenseitig   bei --3, 4-- abgeschrägt.   Auf den Abschrägungen liegt ein Ring --5-- mit kreisrundem Querschnitt satt an, der die   Rohre --1, 2-- aussen   umschliesst. Der Ring --5-- besteht aus elastischem Werkstoff, z. B. Moosgummi, Polystyrolschaum, Polyurethanschaum, Kork, Weichfaserholz usw. Über den Ring --5-- ist eine Rohrverbindung --6-- in Form einer unlösbaren Rohrkupplung aus Laminat ausgeformt, die mit den Rohrenden der Rohre --1, 2-- durch Laminieren fest und dicht verbunden ist.

   Der den   Ring --5 aussen   umschliessende Teil des Laminates besitzt die Form eines Ringwulstes --7-- und dient als Kompensationsabschnitt zur Aufnahme der auftretenden   Längs- und   Querkräfte. 
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 einer Spachtel oder durch Aufsprühen aufgetragen. Dieser Kunstharzfilm wurde mit einem Faservlies bzw. einer Matte von Glasfasern umwickelt, und dieses Faservlies bzw. die Matte mit Kunstharz getränkt. Dieser Vorgang wurde mehrere Male wiederholt, bis das Laminat die gewünschte Dicke, die den auftretenden Beanspruchungen optimal angepasst war, erreicht hatte. 



   Der   Ring --5- hat   keine Dichtfunktion und kann von dem durch die Rohre --1, 2-strömenden Medium auch beschädigt oder zerstört werden, ohne dass dadurch die Fuktion der Rohrverbindung beeinträchtigt würde. In manchen Fällen,   z. B.   beim Verlegen der Rohre im Erdboden, erfüllt der Ring allerdings eine gewisse Stützfunktion bei auftretenden Aussendrücken. 



   In Fig. 2 ist auf die abgeschrägten Enden der Rohre 2-ein 2-- ein Ring --15-- aufgeschoben, der gleichzeitig als Abstandshalter für die im Abstand voneinander angeordneten Rohrenden dient. 



  Der Ring der aus elastischem Werkstoff wie der   Ring --5-- gemäss Fig.l   besteht, besitzt hiefür an seinem inneren Umfang einen radial nach innen gerichteten Vorsprung in Form einer umlaufenden Leiste --18--, welche zwischen die in axialer Richtung im Abstand voneinander angeordneten Enden der   Rohre--1, 2--einbringbar   ist.

   An Stelle der umlaufenden   Leiste --18-- könnten   

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 auch einzelne, in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete Vorsprünge vorgesehen werden. Über den Ring --15-- ist eine Rohrverbindung --16-- aus Laminat ausgeformt, die einen den   Ring --15-- umschliessenden Ringwulst --17-- besitzt.   Die Rohrverbindung --16-- aus Laminat ist wie die   Rohrverbindung --6-- gemäss Fig.1   hergestellt und mit den Rohrenden fest verbunden. 



   In Fig, 3 ist eine vorgefertigte Rohrverbindung --26-- aus Laminat dargestellt. Diese Rohr- verbindung --26-- besitzt einen wulstförmigen Kompensationsabschnitt --27--, und wird an Ort und
Stelle mit den Enden der Rohre --1, 2-- durch Kleben verbunden. Die Rohrverbindung --26-- liegt dabei an den   bei --23, 24-- abgeschrägten   Rohrenden satt auf. 



   Fig. 4 zeigt eine Rohrverbindung --36-- aus Laminat für die Enden der axial im Abstand von- einander angeordneten Rohre --1, 2--, die mehrere Kompensationsabschnitte --37-- zur Aufnahme grösserer   Längs- und   Querverschiebungen aufweist. Die   Kompensationsabschnitte --37-- umschliessen   einen Ring --35-- aus elastischem Werkstoff, wie den   Ring --5-- gemäss Fig.1,   der den Kompen- sationsabschnitten --37-- entsprechende Rillen besitzt. Der Ring --35-- besitzt ausserdem eine nach innen abstehende umlaufende Leiste-38-, die als Abstandshalter für die Rohre --1, 2-- dient. 



   Die Rohrverbindung --36-- kann wie die Rohrverbindung gemäss Fig. 1 oder 2 an Ort und Stelle durch Laminieren hergestellt werden, oder gemäss Fig. 3 vorgefertigt werden, wobei sie dann an der Verbindungsstelle mit den Rohrenden verklebt wird. 



   Fig. 5 zeigt eine Rohrverbindung --46-- aus Laminat für die Enden der axial im Abstand von- einander angeordneten Rohre --1, 2--. Die Rohrverbindung --46- besitzt einen Kompensationsab- schnitt --47--, der im Querschnitt trapezförmig ausgebildet ist. In den Kompensationsabschnitt   - -47-- ist ein Ring --45-- eingesetzt,   der eine nach innen abstehende   Leiste --48-- aufweist,   die als Abstandshalter für die Rohre --1, 2-- dient. Die Rohrverbindung --46-- kann vorgefertigt oder an Ort und Stelle durch Laminieren hergestellt werden. 



   In Fig. 1 bis 5 ist die Anwendung der Erfindung zur Verbindung von Rohren mit zueinander fluchtenden Achsen beschrieben worden. Die Erfindung ist jedoch auch zum Verbinden von
Rohren, deren Achsen einen Winkel miteinander einschliessen, geeignet. Solche Rohrverbindungen sind in Fig. 6 und 7 dargestellt. 



   Fig. 6 zeigt eine Rohrverbindung --56-- aus Laminat, die einen wulstförmigen bzw. lyrabogenförmigen Kompensationsabschnitt --57-- aufweist, und die zwei axial im Abstand voneinander angeordnete und unter einem Winkel zueinander geneigte Rohre --1, 2-- miteinander verbindet. 



   Fig. 7 zeigt eine Rohrverbindung --66-- aus Laminat, die einen im Querschnitt dreieckförmigen Kompensationsabschnitt --67-- aufweist, und die zwei axial im Abstand voneinander angeordnete und unter einem Winkel zueinander geneigte Rohre --1, 2-- miteinander verbindet. 



   Die in Fig. 6 und 7 dargestellten Rohrverbindungen können entweder vorgefertigt oder an Ort und Stelle hergestellt werden. 



   In Fig. 1 bis 7 ist die Anwendung der Erfindung bei in Axialrichtung im Abstand voneinander angeordneten Rohren dargestellt worden. Die Erfindung ist jedoch auch für radial im Abstand voneinander angeordnete Rohrenden anwendbar. Solche Rohrverbindungen sind in Fig. 8 bis 10 dargestellt. 



   Fig. 8 zeigt eine Rohrverbindung --76-- zum Verbinden eines Rohres-l-mit der Muffe -   eines Rohres   wobei die Muffe --70-- das Rohr --1-- mit radialem Abstand umschliesst. 



  Die Rohrverbindung --76-- besteht aus Laminat und weist einen wulstförmigen Kompensationsabschnitt --77-- auf. 



   Fig. 9 zeigt eine Rohrverbindung --86-- zum Verbinden eines Rohres-l-mit einem Rohr   - -2--,   das einen grösseren Durchmesser aufweist, und das   Rohr-l-auf   einem Längsabschnitt mit radialem Abstand umgibt. Die Rohrverbindung --86-- besteht aus Laminat und besitzt einen Kompensationsabschnitt --87--. 



   Fig. 10 zeigt eine Rohrverbindung --96-- zum Verbinden eines Rohres-l-mit dem Ende eines dasselbe aussen umschliessenden   Mantelrohres --2--,   welches das   Rohr-l-mit   radialem Abstand umschliesst. Die Rohrverbindung --96-- besteht aus Laminat und besitzt einen Kompensationsabschnitt   - -97--.    



   Die in Fig. 8 bis 10 dargestellten Rohrverbindungen können entweder vorgefertigt oder an Ort und Stelle hergestellt werden. 



   Mittels der erfindungsgemässen Rohrverbindung können Rohre von beliebiger Form und Dimen- 

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 sion, und von verschiedensten Werkstoffen, z. B. Faserzement, bzw. Asbestzement, Beton, Kunstharzbeton, Kunststoff, Steinzeug, Gusseisen und Stahl, miteinander verbunden werden. 
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 als Faservlies, Matte, Gewebe usw. eingesetzt werden. 



   Der aus Elastomeren bestehende Ring besitzt vorteilhaft eine Härte von 50 bis   65  Shore.   



   Bei der Herstellung der Rohrverbindung an Ort und Stelle beträgt der Axialabstand der Stirn- flächen der Rohrenden zumeist 5 bis 7 mm bei Rohrschüssen von einer Länge von 5 m. Der elastische Ring kann auf die Stossstelle mit Vorspannung aufgebracht werden. 



   Wenn eine vorgefertigte Rohrkupplung angewendet wird, wird zu deren Herstellung auf
Innenformen ein Verbindungselement hergestellt, das ebenfalls ein oder mehrere Ringwülste aufweist. Diese Wülste können durch Vorsprünge der Innenform entstehen oder durch auf diese aufgezogene Elemente geschaffen werden. An der Baustelle wird diese Hülse über die beiden Rohr- enden geschoben und mit diesen in geeigneter Weise verklebt. Zur Vereinfachung der Montage können die Einschubteile dieser Hülse konisch ausgebildet sein, um das Einstecken der Rohrenden zu erleichtern. Der auftretende Spalt zwischen Hülse und Rohraussenfläche ist durch einen ge- eigneten Kleber aufzufüllen. 



   Um bei der Anwendung dieser vorgefertigten Kupplungsmuffe die Distanzringe der Rohrenden sicherzustellen, können vor der Montage in diesem Ringwulst Elemente   z. B.   aus Gummi eingelegt werden. Diese Elemente können sowohl umlaufend sein als auch aus mehreren Einzelstücken bestehen. 



   Auf diese Weise werden die zu verbindenden Rohrenden bei der Montage mit Sicherheit distanziert, so dass eine spätere Längendehnung ermöglicht wird. 



   Für die bauliche Gestaltung ist'es günstig, wenn das Verhältnis der Wanddicke   S2   der Rohr- verbindung bzw. des Kompensationsabschnittes derselben zur Wanddicke Si der Rohre 1 : 2, 5 bis
1 : 35, insbesondere 1 : 6 beträgt. Bei einem Kompensationsabschnitt mit etwa kreisbogenförmigem Querschnitt   beträgt das   Verhältnis des Durchmessers   D,   des Kompensationsabschnittes zum Aussen- durchmesser der Rohre 1 : 10 bis 1 : 40, insbesondere 1 : 25. Die   Bezeichnungen-S., S., D., D -sind   in Fig. 1 eingetragen. 



   Die Vorteile der erfindungsgemässen Rohrverbindung sind insbesondere, dass sie unlösbar ist, keine Dichtelemente aus Gummi usw. benötigt, und dass sie flexibel ist. Die Längsbewegungen werden jeweils innerhalb der Kupplungen kompensiert. Die Längsbewegungen werden so kompensiert, wie sie entstehen, d. h. über den ganzen Rohrstrang verteilt. Keine Fixpunkte und somit keine teuren Kompensatoren herkömmlicher Bauart sind erforderlich. Der Strang kann auch in setzungsgefährdeten Böden ohne besondere Massnahmen verlegt werden. 

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Rohrverbindung, insbesondere Rohrkupplung, zum Verbinden der Enden von, insbesondere im Erdboden verlegten, Rohren, vorzugsweise Faserzement- bzw. Asbestzementrohren, Kunststoffrohren od. dgl., welche Rohrverbindung sich über die zu verbindenden, vorzugsweise im Abstand voneinander angeordneten Rohrenden erstreckt und wenigstens einen Kompensationsabschnitt zum Ausgleich der auftretenden Beanspruchungen umfasst und mit den Rohren fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrverbindung (6,16, 26,36, 46,56, 66, 76,86, 96) aus einem auf die zu verbindenden Rohrenden aufgebrachten, ringförmigen, faserarmierten Laminat besteht, das mit den Rohren laminiert oder verklebt ist, wobei vorzugsweise die Rohrverbindung (6,16, 26,36, 46,56, 66,76, 86,96) mit dem aus dem Laminat ausgeformten,

   insbesondere als Ringwulst mit beispielsweise wellenförmigem, trapezförmigem oder dreieckförmigem Querschnitt ausgebildeten Kompensationsabschnitt (7,17, 27,37, 47,57, 67,77, 87,97) einstückig ausgebildet ist, und vorzugsweise innerhalb des Kompensationsabschnittes (7,17, 37,47) wenigstens ein aus elastischem Werkstoff, z. B. Gummi, elastischem Kunststoff, Schaumstoff, Kork od. dgl., bestehender, an sich bekannter Ring (5,15, 35,45), insbesondere mit kreisrundem, gewelltem <Desc/Clms Page number 6> oder trapezförmigem Querschnitt, angeordnet ist, wobei der Kompensationsabschnitt der Rohrverbindung diesen Ring zumindest teilweise formschlüssig umgibt.

   2. Rohrverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (5,15, 35,45) als Abstandhalter für die Enden der zu verbindenden Rohre ausgebildet ist, und wenigstens einen radial nach innen abstehenden und zwischen die Enden der zu verbindenden Rohre einbringbaren Vorsprung (18,38, 48), vorzugsweise eine (n) umlaufende (n) Leiste bzw. Steg, aufweist (Fig. 2, 4, 5).

   3. Rohrverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (5,15, 35) auf den abgeschrägten Rohrenden (3,4) aufliegt (Fig. 1, 2, 4).

   4. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastizitätsmodul der Rohrverbindung (6,16, 26,36, 46,56, 66, 76,86, 96) 3000 bis 73000 N/mm', insbesondere 40000 N/mm', beträgt.

   5. Rohrverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Wanddicke (S2) der Rohrverbindung (6,16, 26,36, 46,56, 66,76, 86,96) bzw. des Kompensationsabschnittes derselben (7,17, 27,37, 47,57, 67, 77, 87, 97) zur Wand- EMI6.1 dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre zuerst in ihre vorbestimmte Lage verlegt werden, wobei die Rohrenden vorzugsweise im radialen oder axialen Abstand voneinander angeordnet werden, und dass danach die einander benachbarten Rohrenden durch Laminieren, d. h. Aufbringen von zwei oder mehreren ringförmigen Kunstharz- und Faserschichten, miteinander verbunden werden, wobei während des Laminierens im Bereich der Rohrenden wenigstens ein Kompensationsabschnitt von wulst-oder wellenförmiger Gestalt mit ausgeformt wird, und anschliessend die so gebildete Laminatverbindung ausgehärtet bzw.

   aushärten gelassen wird.

   8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Laminieren auf die benachbarten Rohrenden ein Ring aus elastischem Werkstoff aufgebracht wird, welcher den Abstand zwischen den Rohrenden umschliesst, und über welchen Ring sodann der Kompensationsabschnitt geformt wird.

   9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserschicht, vorzugsweise ein Vlies, eine Matte oder ein Gewebe aus Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, durch Wickeln auf die zu verbindenden Rohrenden aufgebracht wird.