DE10152812A1

DE10152812A1 - Selbstdichtendes System für flüssige Medien aufnehmende oder führende Rohrverbindungen

Info

Publication number: DE10152812A1
Application number: DE2001152812
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Berger; Ute Sigrid Buechner; Heiko Hoeft; Renate Luetzkendorf; Axel Nechwatal; Gerhard Preisendoerfer
Original assignee: FITR Gesellschaft fuer Innovation IM Tief und Rohrleitungsbau Weimar mbH
Current assignee: Pt-Poly-Tec Vertrieb und Herstellung Von De GmbH
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2003-05-15
Also published as: WO2003036139A1; WO2003036139A8

Abstract

Die Erfindung betrifft ein selbstdichtendes System für flüssige Medien aufnehmende oder führende Rohrverbindungen, insbesondere Rohrmuffen oder dergleichen Verbindungselemente, wobei die Dichtungen quellfähige Eigenschaften aufweisen. Konkret besteht das Dichtungsmaterial aus einer insgesamt quellfähigen, homogenen Elastomermischung, wobei der quellfähige Bestandteil in die Elastomermatrix eingebettet ist und der oder die quellfähigen Bestandteile zellulosische und/oder proteinische Fasern und/oder Feuchtigkeit sorbierende Polymere und/oder hochquellfähige Tonmineralien oder Tongranulate sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstdichtendes System für flüssige Medien aufnehmende oder führende Rohrverbindungen, insbesondere Rohrmuffen oder dergleichen Verbindungselemente, wobei die Dichtungen quellfähige Eigenschaften aufweisen, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Dichtungen oder Dichtungssysteme für Muffenrohre gehören zum bekannten Stand der Technik. Die Dichtungen sind hierbei in der Regel kreisrunde, der Rohrform angepaßte Elastomerkörper, ausgeführt als kombinierte Lippen- oder Anpreßdichtung mit unterschiedlichsten geometrischen Formen. Die Dichtungen können sowohl in der Rohrmuffe als auch am Spitzende des Rohres fest montiert werden. Beim Zusammenfügen wird das eigentliche Dichtungsteil, der sogenannte Ringkragen, gegen das einzuführende Bauteil gepreßt.
Beispielsweise aus den GB 2 273 537, US-PS 5,172,919 oder PCT/EP 98/07030 sind Dichtungssysteme bekannt, bei denen eine Kombination von konventionellen Dichtungen und quellfähigen Materialien vorliegt.
Unter Einsatz von quellfähigen Polymeren wird der konventionell eingesetzten Dichtung eine quellfähige Dichtung nachgeschaltet bzw. die quellfähige Dichtung wird in die konventionelle Dichtung integriert. Erst bei Entstehen einer Leckage - sowohl von innen nach außen als auch von außen nach innen - wird diese quellfähige Dichtung aktiviert und führt in kurzer Zeit zu einer dauerhaften Abdichtung des Systems.
Die Aufquellung der Dichtung erfolgt dabei jedoch nur punktuell an der jeweils entstandenen Schadstelle und setzt sich nicht umlaufend innerhalb des quellfähigen Bereichs fort, wodurch eine inhomogene Volumenvergrößerung stattfindet, die in ungünstigen Fällen das Rohr oder Dichtungsmaterial mechanisch stark belastet oder sprengt.
Die DE 196 01 652 A1 sieht im Leckagefall die Möglichkeit der Aufweitung der Gleitringdichtung durch ein spezielles Verpreßmaterial vor. Dieses Verpreßmaterial wird z. B. vom Rohrinnenraum in die Dichtung befördert und soll durch die Volumenvergrößerung der Dichtung die Dichtfunktion wieder herstellen. Reicht die Volumenvergrößerung der Dichtung nicht aus, wird durch weitere Druckerhöhung und Öffnen von entsprechend präparierten Bereichen mittels aus der Dichtung austretendem Verpreßmaterial die Dichtfunktion durch Umschließen des gesamten Muffenbereichs sichergestellt.
Nachteilig bei diesem System ist die Gefahr des Eindringens des Verpreßmaterials in mögliche, in der Rohrwandung befindliche Kanäle oder in den Rohrinnenraum.
Gemäß DE 197 48 631 A1 gehört eine Sicherheitsabdichtung für flüssige Systeme unter Einsatz von quellfähigen Polymeren zum bekannten Stand der Technik.
Die Herstellung der dortigen Polymer-/Geldichtung kann dabei als durch ein dehnbares, poröses Material, gekapseltes Pulver oder als an Fasern appliziertes Polymer erfolgen. Weiterhin sind die Rohrmuffen für die vorgeschlagene Applikation so zu modifizieren, daß der Gelring an der eingebauten Position fixiert wird, wofür z. B. auf Fixierringe oder entsprechende Erhöhungen an den Rohrmuffen zurückgegriffen werden kann.
Der Nachteil der Lösung nach DE 197 48 631 A1 besteht darin, daß eine zusätzliche, weitere Dichtung, als Sicherheitsdichtung bezeichnet, vorgesehen werden muß, was den Aufwand und damit die anstehenden Kosten insgesamt erhöht.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes selbstdichtendes System für flüssige Medien aufnehmende oder führende Rohrverbindungen, insbesondere Rohrmuffen oder dergleichen Verbindungselemente anzugeben, das auf Dichtungen zurückgreift, die quellfähige Eigenschaften besitzen, wobei allerdings nicht mit zusätzlichen Einrichtungen zu arbeiten ist, und das ein Verlegen in üblicher, bekannter und kostengünstiger Weise gestattet, gleichzeitig jedoch das Dichtverhalten auch über längere Zeiträume erhöht. Die Erfindung ist primär auf die Abdichtung von Kanalrohren gerichtet, jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Gegenstand nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht demgemäß darin, daß eine Dichtung auf Basis von Gummi-Elastomer in die Gummimatrix eingebettetes quellfähiges Material enthält, so daß bei Wasseraufnahme eine deutliche Volumenerhöhung eintritt. Bei dem quellfähigen Material handelt es sich um quellfähige Fasern, um Feuchtigkeit sorbierende organische Polymere oder um geeignete anorganische mineralische Agenzien.
Der Vorteil bei einer solchen Dichtungsausführung besteht darin, daß im Leckagefall eine homogene Aufquellung und gleichmäßige Volumenvergrößerung in der gesamten Dichtung eintritt, so daß punktuelle mechanische Belastungen der Rohre oder des Rohrsystems bzw. der Verbindungselemente vermieden werden können.
In Ausgestaltung der Erfindung kann ein gezieltes Ausrichten der in die Matrix einzubringenden Fasern vorgenommen werden, um Vorzugsquellrichtungen einzustellen. Ebenso ist es denkbar, die Oberfläche der Dichtung zu versiegeln, um ein unkontrolliertes Quellen, z. B. bei Transport- oder Lagerzwecken zu vermeiden. Auch wenn im Einsatzfall die Versiegelung nur in Teilbereichen entfernt wird, ist durch den Transporteffekt der Fasern ein starkes und gleichmäßiges Quellen der Dichtung gewährleistet.
Es besteht also das Dichtungsmaterial aus einer insgesamt quellfähigen, homogenen Elastomermischung, wobei der quellfähige Bestandteil in die Elastomermatrix eingebettet ist. Die quellfähigen Bestandteile können zellulosische und/oder proteinische Fasern und/oder Feuchtigkeit sorbierende Polymere und/oder hochquellfähige Tonmineralien oder Tongranulate sein.
Die cellulosischen Fasern können Natur- oder Regeneratfasern sein, wobei der Faseranteil im Bereich von 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% beträgt.
Im Falle des Einbindens von Feuchtigkeit sorbierenden Polymeren liegt der Anteil dieser im Bereich von 2 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 15 Gew.-%.
Werden hochqellfähige Tonmaterialien in die Elastomermatrix eingebunden, dann liegt der Mineralanteil im Bereich von 3 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 6 bis 12 Gew.-%. Bei einer Kombination mehrerer der vorgenannten quellfähigen Materialien reduziert sich der Einzelanteil derart, daß ein Gesamtanteil von maximal 25 Gew.-% nicht überschritten wird.
Die proteinischen Fasern können Wolle, Kämmling, aber auch synthetische Polyamidfasern sein.
Wie vorerwähnt besteht die Möglichkeit, die Fasern richtungsorientiert in die Fasern einzubinden, um hierdurch in bevorzugten Bereichen oder Abschnitten der Dichtung ein gezieltes Quellen zu bewirken.
Grundsätzlich kann das selbstdichtende System so ausgebildet werden, daß der Quellvorgang in der Dichtung nur im Leckagefall durch vorhandene Flüssigkeit provoziert wird. Andererseits besteht eine Möglichkeit darin, daß der Quellvorgang der Dichtung während oder nach der Herstellung der Rohrverbindung eingeleitet wird. Im letzteren Fall bleibt also eine gewisse Beweglichkeit der Verbindungen im Muffenbereich während des Verlegens erhalten und es wird erst mit dem Aufquellen ein fester und dichter Sitz der abzudichtenden Teile erreicht.

Claims

1. Selbstdichtendes System für flüssige Medien aufnehmende oder führende Rohrverbindungen, insbesondere Rohrmuffen oder dergleichen Verbindungselemente, wobei die Dichtungen quellfähige Eigenschaften aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial aus einer insgesamt quellfähigen, homogenen Elastomermischung besteht, wobei der quellfähige Bestandteil in die Elastomermatrix eingebettet ist und der oder die quellfähigen Bestandteile zellulosische und/oder proteinische Fasern und/oder Feuchtigkeit sorbierende Polymere und/oder hochquellfähige Tonmineralien oder Tongranulate sind.

2. Selbstdichtendes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zellulosische Natur- und/oder Regeneratfasern eingesetzt werden.

3. Selbstdichtendes System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faseranteil im Bereich von 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% der Elastomermatrix zugemischt ist.

4. Selbstdichtendes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Feuchtigkeit sorbierenden Polymers in der Elastomermatrix im Bereich von 2 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 8 bis 15 Gew.-% liegt.

5. Selbstdichtendes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des hochquellfähigen Tonminerals in der Elastomermatrix im Bereich 3 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 6 bis 12 Gew.-% liegt.

6. Selbstdichtendes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als proteinische Fasern Wolle, Kämmling und/oder synthetische Polyamidfasern eingesetzt werden.

7. Selbstdichtendes System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern richtungsorientiert in die Matrix eingebunden werden, um hierdurch in bevorzugten Bereichen oder Abschnitten der Dichtung ein gezieltes Quellen zu bewirken.

8. Selbstdichtendes System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial mit einer temporären äußeren Versiegelung versehen ist.