DE19637217A1 - Dämpfungselement, insbesondere für Rohrleitungen, Rohrverbindungen, Rohrabzweigungen oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dämpfungselement insbesondere für Rohrleitungen, Rohrverbindungen, Rohrabzweigungen oder der­ gleichen mit einer Muffe und einem koaxial in der Muffe verschiebbaren Rohrendstück.

Bekanntlich sind Versorgungsleitungen für Wasser, Gas oder dergleichen besonders durch den Wechsel zwischen Frosttagen und frostfreier Zeit erheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt.

Um die Auswirkungen der Temperaturschwankungen zu mindern, werden z. B. Wasserleitungen im Boden möglichst weit unterhalb der Frostgrenze verlegt. Hydranten oder ähnliche Einrichtungen führen jedoch zwangsläufig durch frostgefährdete Bodenab­ schnitte hindurch. Gerade diese Anschlüsse sind durch die Frosteinwirkung besonders belastet und die Bruchrate ist hoch. Ursache hierfür ist die durch die Leitungsverlegung gestörte Bodenstruktur, z. B. Grabenfüllung, die sich beim Gefrieren mehrere Zentimeter über das normale Niveau des ursprünglich gewachsenen Bodens herausheben kann und damit Zug- und Druckspannungen auf die Anschlüsse einwirken läßt. Am Ende der Frostperiode oder in frostfreier Zeit setzt sich das Erdreich wieder und es wirkt eine Kraft entgegengesetzter Richtung auf die Rohrleitung. Dieses geschilderte Wechselspiel der Kräfte führt zu Materialermüdungen und letztendlich zu Brüchen mit der Folge umfangreicher Reparaturarbeiten mit nicht unerheblichem Aufwand durch notwendige Erdbewegungen respektive dem Freilegen der erdverlegten Leitungen.

Aus der DE 24 55 065 C2 ist ein Rohrausgleicher bekannt, der durch Temperaturunterschiede bedingte Längenausdehnungen von Einzelrohren auffängt. Hierfür ist ein Zwischenrohr vorge­ sehen, in das die zu verbindenden Rohre mit einem kleineren Durchmesser koaxial längsverschieblich hineinragen. Winkel­ abweichungen der Rohrachsen können durch vorgegebenes Spiel zwischen dem Innendurchmesser des Zwischenrohres und dem Außendurchmesser der zu verbindenden Rohre in gewissen Grenzen ausgeglichen werden.

Abgedichtet wird die Rohrverbindung durch Profilringdich­ tungen, die mittels verschraubbarer Flanschringe an die Rohrwand angequetscht bzw. angepreßt werden. Nachteilig ist bei vertikaler Montage, daß das obere Rohr durch das Eigenge­ wicht und den Druck des Erdreichs so weit in das Zwischenrohr hineingeschoben werden kann, daß die jeweiligen Rohrenden aneinander stoßen, was zu Rohrschäden führt.

Die DE 39 05 720 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Sicherung von Gas- oder Wasserversorgungsleitungen gegen Undichtwerden. Hierfür ist eine Ringkammer vorgesehen, die die beiden Rohr­ enden verbindet, indem sie diese umschließt. Dazu ist die Ringkammer mittels Wellrohr oder federbelasteten Flanschen mit den Rohrenden verbunden. In dieser Rohrkammer können sich die Rohrenden, z. B. durch Temperatureinwirkung, axial verschieben.

Weiterhin ist eine Verschlußklappe am Ende der Anschlußleitung vorgesehen, die sich selbsttätig durch Einwirkung der Schwer­ kraft bei Überschreiten einer Bewegungsgrenze schließt, so daß unerwünschtes Austreten von Gas oder Flüssigkeit weitgehend verhindert wird.

Aber auch bei der in der DE 39 05 720 A1 beschriebenen Lösung treten die oben erwähnten Nachteile auf. Darüber hinaus weisen Wellrohrverbindungen für Spannungsausgleichsvorgänge eine nur begrenzte Zuverlässigkeit bedingt durch Bruch- und Rißgefahr auf.

Letztendlich ist wegen der schwerkraftabhängigen Wirkungsweise der Verschlußklappe eine vertikale Verlegung der bekannten Vorrichtung nicht möglich.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung der vorerwähnten Nachteile ein Dämpfungselement für Rohrleitungen oder dergleichen zu schaffen, welches einfach herzustellen, zu montieren und auszuwechseln ist und das nur einen geringen Wartungsaufwand erfordert.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Dämpfungselement für Rohrleitungen, Rohrverbindungen oder Rohrabzweigungen oder dergleichen gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Gemäß einem wesentlichen Grundgedanken der Erfindung, besteht das Dämpfungselement aus einer Muffe und einem in an sich bekannter Weise koaxial in der Muffe verschiebbaren Rohrend­ stück, das federnd in der Muffe gelagert ist. Dadurch kann einerseits Druck- oder Zugspannung aufgenommen und anderer­ seits das Rohrendstück immer in einer definierten mittleren Position gehalten werden, so daß sich jeweils ein maximaler Ausgleichsweg in beiden relevanten Bewegungsrichtungen ergibt.

Die federnde Lagerung besteht erfindungsgemäß aus einem ersten und einem zweiten elastischen Element, z. B. Gummipuffer, Schraubenfeder, pneumatischer Feder, einem pneumatisch­ hydraulischen Verdrängungskörper oder dergleichen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die federnde Lagerung aus zwei Schraubenfedern, wovon die erste einerseits an einem Flanschring der Muffe anliegt und andererseits von einem Flanschring des Rohrendstückes gehalten ist. Hierbei bildet der Flanschring ein Widerlager, d. h. die erste Feder wird zwischen den Flanschringen eingespannt und ist von der Muffenwandung umfangsseitig umschlossen.

Die zweite Feder sitzt zwischen dem Widerlager- oder Flansch­ ring des Rohrendstücks und einem unteren Ende der sich ver­ jüngenden Muffe oder einem dort vorgesehenen Anschlag. Im nahezu entspannten Zustand wird das Rohrendstück durch Federkraft, die auf den Flanschring des Rohrendstückes einwirkt, in eine mittlere Position bewegt und dort gehalten.

In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht die federnde Lagerung aus einem einzigen elastischen Element, z. B. einer Schraubenfeder, die sowohl mit Zug- als auch mit Druck­ kräften beaufschlagbar ist. Dieses elastische Element befindet sich im Bereich zwischen Muffe und Rohrendstück und ist sowohl mit dem Flanschring der Muffe als auch mit dem Flanschring des Rohrendstückes lösbar verbunden.

In einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein einziges elastisches Element, z. B. eine Schraubenfeder, am Flanschring des Rohrendstückes und am unteren Ende der Muffe lösbar fixiert und zwischen diesen Befestigungsstellen eingespannt.

Bei den Ausführungsformen mit einem einzigen lösbar angeord­ neten elastischen Element ist dieses auf Druck und Zug beanspruchbar. Das elastische Element ist dabei so gewählt, daß es im spannungsfreien Zustand eine sogenannte Null-Lage einnimmt, so daß von dieser Position aus ein maximaler Ausgleichsbewegungsweg in beide Richtungen gewährleistet ist.

Der Flanschring der Muffe oder der obere Bereich der Muffe kann mit einer Bohrung oder einem Entlüftungsventil oder dergleichen versehen sein, so daß bei Anschluß und Montage des Dämpfungselements in bzw. an einer Versorgungsleitung in der von der Muffe, den Flanschringen und dem Rohrendstück gebildeten Kammer vorhandene Luft entweichen kann, wodurch einer beschleunigten Korrosion entgegengewirkt wird und eine sichere Betriebsweise gewährleistet ist.

Zur Sicherung einer störungsfreien Funktion ist der aus der Muffe herausragende Teil des Rohrendstücks derart von einer flexiblen Manschette, z. B. einer Balgenmanschette umgeben, daß weder Schmutz noch Gesteine oder dergleichen zwischen Muffe und den betreffenden Flansch des Rohrendstücks gelangen können. Der Flanschring des Rohrendstücks gleitet an der Innenwandung der Muffe entlang und führt hierdurch das Rohr­ endstück in der Muffe. Zum Druckausgleich sind im Flanschring des Rohrendstücks Aussparungen oder Bohrungen ausgebildet.

Der Flanschring der Muffe nimmt eine umlaufende Dichtung auf, so daß das Austreten von Flüssigkeit oder Gas im Bereich zwischen Muffen-Flanschring und Außenmantel des Rohrendstücks wirksam verhindert wird.

Zur leichteren Montage sowie zur einfachen Reparatur oder Wartung sind beide Flanschringe lösbar, z. B. durch Ver­ schrauben am jeweiligen Ende des Rohrendstücks bzw. der Muffe befestigt.

Weitere Ausführungsformen können als Einheiten mit genormten Rohrteilen, z. B. mit einem entsprechenden Endstück ausgebildet sein. Dies ist bei Neuverlegungen von Rohrleitungen von Vor­ teil, da hier einmal der Montage- und Materialaufwand gesenkt werden kann und zum anderen das Dämpfungselement tiefer in den frostfreien Bereich hineingelegt werden kann, so daß sich der Frostschutz bzw. die Frostschutzsicherheit erhöht.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Schnittdarstellung des Dämpfungs­ elements einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine prinzipielle Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des Dämpfungselements;

Fig. 3 eine prinzipielle Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform des Dämpfungselements; und

Fig. 4 ein mögliches Anwendungsbeispiel des Dämpfungselements bei erdverlegten Rohrleitungen.

In Fig. 1 ist eine prinzipielle Schnittdarstellung eines Dämpfungselements einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt. Ein Rohrendstück 1 mit Befestigungsflansch 7 ist koaxial verschiebbar in einer Muffe 2 federnd gelagert.

Die federnde Lagerung besteht aus einem ersten und einem zweiten elastischen Element 5, 6. Diese elastischen Elemente sind im gezeigten Beispiel Schraubenfedern. Die erste Feder 5 befindet sich in der vom Rohrendstück 1, Muffe 2 sowie den Flanschen 3 und 4 gebildeten Kammer K und wird von den Flanschen 3, 4 eingespannt.

Die zweite Feder 6 liegt auf der den Querschnitt verengenden Wandung, d. h. dem unteren Ende 21 der Muffe 2 auf. Gegen diese Feder 6 stützt sich das Rohrendstück 1 mit seinem Flanschring 3 ab, welcher am unteren Rand des Rohrendstücks 1 lösbar, z. B. mittels Schrauben 13 befestigt ist, wobei der Flanschaußenrand über den Außenrand des Rohrendstücks 1 hervorragt und an der Innenwandung der Muffe 2 entlang gleiten kann. Zum Druckaus­ gleich zu Kammer K hin sind Aussparungen 31 im Flansch 3 vorgesehen.

Wird das Rohrendstück 1 mit einer Last beaufschlagt, wird die Feder 6 zusammengedrückt und die Feder 5 kann sich entspannen. Zwischen dem Flanschring 3 und dem Flanschring 4, wobei letzterer die Muffe 2 nach oben zum Rohrendstück 1 hin abschließt und der ebenfalls lösbar, z. B. mit Schrauben 12, am oberen Muffenrand befestigt ist, befindet sich die erste Schraubenfeder 5. Diese wird zusammengedrückt und gespannt, wenn auf das Rohrstück 1 eine Zugkraft einwirkt, wie das z. B. bei Frosteinwirkung der Fall ist, wenn sich das Erdreich um die auf dem Rohrendstück 1 montierte Anschlußleitung hebt.

Der Flanschring 4 ist mit einer umlaufenden Dichtung 9, z. B. einem Nullring oder einem anderen Profildichtring, versehen, mit welchem ein Gas- oder Wasseraustritt verhindert wird, ohne daß das Gleiten des Rohrendstücks 1 in der Muffe 2 maßgeblich beeinträchtigt ist. Der Dichtring 9 kann auch eine Quetsch­ dichtung mit einem keilförmigen oder ähnlichen Profil sein.

Der Flanschring 4 kann auch ein Befestigungsgewinde aufweisen (nicht gezeigt), welches mit einem entsprechenden Gegengewinde auf der Muffe 2 zur Befestigung zusammenwirkt.

Da die beiden Flanschringe 3 und 4 mit den Wandungen von Muffe 2 und Rohrendstück 1 eine Kammer K bilden, ist es zweckmäßig, am oberen Flanschring 4 ein Ventil 11 anzubringen, um eine Entlüftung nach Montage des Dämpfungselements zu gewähr­ leisten, so daß die Korrosionsgefahr im Kammerbereich reduziert ist.

Der untere Flanschring 3 des Rohrendstücks 1 reicht mit seinem Außenrand nur abschnittsweise bis an die Wandung der Muffe 2 heran, so daß Kanäle 31 zwischen der Kammer K und dem Innen­ raum des Dämpfungselements gebildet werden, die eine Medien­ zirkulation gewährleisten.

Zwischen einem Befestigungsflansch 7 des Rohrendstücks 1 und dem oberen Ende der Muffe 2 ist eine flexible Manschette angeordnet, die den freien Bereich des Rohrendstücks 1, zwischen dem Flanschring 4 und dem Befestigungsflansch 7 vor Verschmutzungen und dem Eindringen von Fremdkörpern schützt.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel in schematischer Schnittansicht dargestellt, bei dem eine geeignete einzige Feder 5, die sowohl auf Zug als auch auf Druck belastbar ist, das Rohrendstück 1 in einer zentralen Position hält. Diese Feder 5 ist sowohl am oberen als auch am unteren Flanschring 3, 4 mit einer lösbaren Befestigung 15, 16 montiert. Die Funktionsweise des derart ausgebildeten Dämpfungselements ist im wesentlichen gleich wie beim voranstehend geschilderten Ausführungsbeispiel.

Eine weitere Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 ist in der Fig. 3 gezeigt, wobei eine gleichermaßen auf Zug und Druck beaufschlagbare einzige Feder 6 zwischen Flanschring 3 und unterem Ende der Querschnittsverjüngung der Muffe 2 mit lösbaren Befestigungen 13, 14 und 15 montiert ist.

Fig. 4 stellt ein Anwendungsbeispiel für das Dämpfungselement dar. Das hier gezeigte Dämpfungselement 17 ist mit seinem Befestigungsflansch 8 (Fig. 1 bis 3) auf dem Flansch eines T-Stücks einer Erdversorgungsleitung 18 montiert. Der Befestigungsflansch 7 des Rohrendstücks 1 ist mit einem Hydranten 30 verbunden.

Die Erdversorgungsleitung 18 und das Dämpfungselement 17 befinden sich im frostfreien Bereich eines Leitungsgrabens.

Bei Frost gefriert das Erdreich innerhalb des Frostbereichs. Da dieses Erdreich als Grabenfüllung 19 eine andere Struktur hat und gegebenenfalls mehr Feuchtigkeit speichert als der gewachsene Boden 20 außerhalb des Grabens, dehnt sich die Grabenfüllung 19 beim Gefrieren aus und wird nach oben gedrückt, wobei auf den Hydranten 30 und damit auch auf das Dämpfungselement eine unerwünschte Zugspannung ausgeübt wird.

Die Schraubenfeder 5 bzw. 6 nimmt diese auftretende Zugspan­ nung auf, so daß die Leitung 18 und der Hydrant 30 selbst weitgehend spannungsfrei bleiben. Bei frostfreien Temperaturen entspannt sich die Feder 5, 6 zunächst. Das sich setzende Erdreich wie auch die Verkehrslast drücken den Hydranten nach unten, wobei die entsprechende Feder diesen Druck aufnimmt. Auch hierbei bleiben Leitung und Anschluß weitgehend spannungsfrei.

Mittels des Dämpfungselements 17 werden auch wechselnde Verkehrslasten ausgeglichen und Schwingungen aufgenommen. Bei auf herkömmlicher Weise verlegten Rohrleitungen führt die Summe dieser Belastungen in Abhängigkeit vom verwendeten Rohrmaterial früher oder später infolge Materialermüdung zum Bruch. Diese Bruchgefahr wird mit Hilfe des Dämpfungselements weitgehend reduziert.

Die Verwendung des Dämpfungselements ist naturgemäß nicht auf das Beispiel gemäß Fig. 4 beschränkt. Das Dämpfungselement kann bei allen Anschlußleitungen auch innerhalb von Gebäuden anstelle der dort bisher üblichen Montagebuchsen vorteilhaft eingesetzt werden. Die Installation des Dämpfungselements ist relativ einfach, da nur eine geringfügige Kraft zum Zusammen­ drücken notwendig ist, um das Element zwischen vorhandene Rohrleitungsflansche der jeweiligen Leitungsenden zu schieben, um es dann festzuschrauben.

Eine weitere vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit ergibt sich bei der Verlegung von Rohrleitungen in schwingungsbelasteten Bereichen, z. B. Brücken oder dergleichen.

Der Einbau des Dämpfungselements ist nicht auf eine vertikale Montage beschränkt, sondern kann ebenso horizontal erfolgen, wenn dies die hauptsächliche Belastungsrichtung ist.

Bezugszeichenliste

1 Rohrendstück
2 Muffe
3 Flanschring für das Rohrendstück
4 Flanschring für die Muffe
5 erste Feder
6 zweite Feder
7 Flansch
8 Flansch
9 Dichtungsring
10 flexible Manschette
11 Entlüftungsventil
12 Befestigungsschraube für einen Widerlagerring
13 Befestigungsschraube für einen Widerlagerring
14 Befestigung für ein elastisches Element
15 Befestigung für ein elastisches Element
16 Befestigung für ein elastisches Element
17 Dämpfungselement
18 Rohrleitung
19 Erdreich im Leitungsgraben
20 gewachsenes Erdreich
21 unteres Ende der Muffe 2
30 Hydrant
31 Aussparung oder Bohrung
K Kammer

Claims (13)

1. Dämpfungselement, insbesondere für Rohrleitungen, Rohr­ verbindungen, Rohrabzweigungen oder dergleichen mit einer Muffe und einem koaxial darin verschiebbaren Rohrendstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrendstück (1) federnd beweglich in der Muffe (2) gelagert ist, wodurch Zug- und Druckspannungen aufgenommen werden und das Rohrendstück (1) nahezu kräftefrei in einer mittleren Position zum maximalen Bewegungsausgleich gehalten ist.

2. Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Lagerung aus einem ersten und einem zweiten elastischen Element (5, 6) besteht, wobei das erste elastische Element (5) sich zwischen einem Muffenflanschring (4) und einem Rohrendstückflanschring (3) abstützt und in einer durch das Rohrendstück (1) und einen Abschnitt der Muffe (2) sowie den Flanschringen (3, 4) gebildeten Kammer (K) aufgenommen ist und das zweite elastische Element (6) zwischen dem Rohrend­ stückflanschring und einem unteren Bereich der Muffe 2 sowie umgeben von dieser angeordnet ist.

3. Dämpfungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (5, 6) aus Schraubenfedern bestehen.

4. Dämpfungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (5, 6) aus Gummipuffern oder Gummiblöcken bestehen.

5. Dämpfungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (5, 6) aus pneumatischen Feder­ elementen bestehen.

6. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Lagerung aus einer Kombination verschiedener elastischer Elemente besteht.

7. Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Lagerung aus einem einzigen elastischen Element besteht, das auf Druck und Zug gleichermaßen belastbar ist.

8. Dämpfungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das einzige elastische Element (5) jeweils mit einem Ende am unteren Bereich der Muffe (2) und am Rohrendstückflansch­ ring (3) lösbar befestigt ist.

9. Dämpfungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (6) jeweils mit einem Ende an dem Flanschring (3, 4) von Muffe (2) und Rohrendstück (1) lösbar befestigt ist.

10. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Flanschring (4) der Muffe (2) oder in einem oberen Muffenbereich eine Bohrung mit einem Entlüftungsventil (11) angeordnet ist.

11. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine flexible Manschette oder Balg (10) den äußeren Bereich zwischen einem Befestigungsflansch (7) und Flanschring (4) der Muffe (2) abschließt.

12. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dieses als eine Baueinheit mit einem genormten Rohran­ schluß oder Rohrverbindungselement ausgebildet ist.

13. Verwendung eines Dämpfungselements nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Spannungsausgleichsvorrichtung in mindestens teilweise in frostgefährdeten Bodenabschnitte verlegten Rohrsystemen oder als Dehnungsbuchse in Rohr­ systemen, die thermischen Ausdehnungen unterworfen sind oder zur Erleichterung der Montage von Elementen oder Teilen der Rohrleitungen.