DE102012202908A1

DE102012202908A1 - Sealing device for sealing annular space of e.g. cable, has push plates and/or press flanges for applying pressing forces on sealing rings so as to cause axial compressing and radial expanding of sealing rings

Info

Publication number: DE102012202908A1
Application number: DE102012202908A
Authority: DE
Inventors: Uli Lutz
Original assignee: DDL GmbH
Current assignee: DDL GmbH
Priority date: 2011-03-05
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2012-09-06
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: DE202012013675U1; DE202011102722U1; DE102012202908B4

Abstract

The device (1) has elastomeric sealing rings (4, 5) provided around a body (2) of a cable or a pipe (3). Push plates and/or press flanges (7) made from hard plastic apply pressing forces on the sealing rings so as to cause axial compressing and radial expanding of the sealing rings. The sealing rings are manufactured by an inner layer construction, a two-layer construction or a sandwich structure, where the sealing rings are made from materials having different degrees of hardness.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abdichten von Ringräumen, die im außenliegenden und innenliegenden Bereich durch zylindrische und/oder ovale Körper begrenzt sind, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a device for sealing annular spaces bounded in the outer and inner regions by cylindrical and / or oval bodies, according to the preamble of claim 1.

Bei derartigen Vorrichtungen zum Abdichten von Ringräumen, wie sie beispielsweise aus der DE 296 19 196 A1 , der EP 0 620 396 A1 , der DE 201 12 374 U1 , der DE 10 2006 047 066 A1 sowie der DE 202 00 374 U1 bekannt sind, ist das Ringsegment aus einem einkomponentigen Elastomer, vorzugsweise Gummi, gefertigt, das einen mittleren bis harten Härtegrad (Shore-Härte) aufweist. Im Einsatz bei medienführenden dünnwandigen Kunststoff-Wellrohren und/oder bei aus dem Fernheizwärme-Rohrleitungsbau bekannten, aus Isolationsgründen umschäumten Medienrohren mit dünnem Kunststoff-Außenmantel, wird bei der zur Verpressung des Elastomerelementes erforderlichen Druckbeaufschlagung das Kunststoff-Wellrohr bzw. die Kunststoff-Außenhülle deformiert, so dass der Ringraum gegen Flüssigkeiten und Gase nicht mehr dicht ist. Zudem unterliegen diese Kunststoffrohre bzw. -hüllen unter dem partiellen Anpressdruck der Ringraumdichtung einem molekularen Kaltfluss, der nach einiger Zeit zur Schrumpfung im Außendurchmesser führt und somit die Undichtigkeit des Dichtungssystems einleitet. In such devices for sealing of annular spaces, as for example from the DE 296 19 196 A1 , of the EP 0 620 396 A1 , of the DE 201 12 374 U1 , of the DE 10 2006 047 066 A1 as well as the DE 202 00 374 U1 are known, the ring segment is made of a one-component elastomer, preferably rubber, which has a medium to hard hardness (Shore hardness). In use with media-carrying thin-walled plastic corrugated pipes and / or in the Fernheizwärme pipeline construction, foamed for isolation media pipes with thin plastic outer jacket, the plastic corrugated pipe or the plastic outer shell is deformed in the required for pressing the elastomer element pressurization so that the annulus is no longer tight against liquids and gases. In addition, under the partial contact pressure of the annular space seal, these plastic pipes or casings are subject to a molecular cold flow, which after some time leads to shrinkage in the outer diameter and thus initiates the leakage of the sealing system.

Bei Einsatz von sehr weichen, die Rohraußenhülle nicht beschädigenden elastomeren Dichtelementen fehlt die erforderliche Formstabilität, das heißt, das Elastomermaterial quillt auf Grund des Pressdruckes durch die Druckplatten aus den Ringspalten zwischen den das Elastomer flankierenden Druckplatten beziehungsweise -flanschen und der Kernbohrung im Mauerwerk oder der Innenwandung von Schutzrohren/Hüllrohren und durch den Ringspalt zwischen Druckplatte/-flansch und Medienrohr, so dass das Dichtsystem undicht wird. Zudem sind in der Regel weiche Kautschuk-Einstellungen nicht UV-beständig und verspröden unter Sonnenlicht- beziehungsweise Tageslichteinwirkung. Die UV-Beständigkeit kann zwar bei der Fertigung durch zusätzlich beigemischte UV-Stabilisatoren verbessert werden, was aber auf Grund der Kostenintensität der erforderlichen Additive die Wirtschaftlichkeit der Dichteinsätze in der Herstellung wesentlich verschlechtert. Ohne die erforderliche Elastizität des elastomeren Dichtsegmentes tritt bei einer Herabsetzung des Anzugsmoments beziehungsweise bei Verringerung der Druckkraft der gegeneinander verschraubten seitlichen Druckplatten entlang den Gewindegängen der durch das Dichtelement durchgehenden Schrauben beziehungsweise Gewindebolzen auf Grund der Kapillarwirkung das Medium durch das Dichtsystem. When using very soft elastomeric sealing elements which do not damage the pipe outer casing, the required dimensional stability is lacking, that is, the elastomer material swells due to the pressing pressure through the pressure plates from the annular gaps between the pressure plates or flanges flanking the elastomer and the core bore in the masonry or the inner wall of protective tubes / sheaths and through the annular gap between the pressure plate / flange and the media tube, so that the sealing system is leaking. In addition, soft rubber settings are generally not UV-resistant and embrittle under sunlight or daylight. Although the UV resistance can be improved in the production by additionally admixed UV stabilizers, but due to the cost intensity of the required additives significantly reduces the economy of the sealing inserts in the production. Without the required elasticity of the elastomeric sealing segment occurs at a reduction of the tightening torque or reducing the pressure force of the mutually bolted side pressure plates along the threads of the continuous through the sealing element screws or threaded bolt due to the capillary action, the medium through the sealing system.

Aus der DE 196 01 288 C2 ist desweiteren eine Vorrichtung zum Abdichten von Ringräumen bekannt, bei der in axialer Richtung beispielsweise drei Ringsegmente aneinander liegen, von denen das mittige Ring- beziehungsweise Profilelement eine geringere Shore-Härte als die äußeren Profilelemente aufweist. Dies bedeutet, dass die Dichtwirkung gegenüber dem innenliegenden Körper lediglich über einen relativ schmalen axialen Bereich erfolgt, während bei den entsprechenden axialen Anfangs- beziehungsweise Endbereichen die Nachteile der vorgenannten bekannten Vorrichtungen auftreten. From the DE 196 01 288 C2 Furthermore, a device for sealing annular spaces is known in which in the axial direction, for example, three ring segments abut each other, of which the central ring or profile element has a lower Shore hardness than the outer profile elements. This means that the sealing effect with respect to the internal body takes place only over a relatively narrow axial region, while the disadvantages of the aforementioned known devices occur in the corresponding axial initial or end regions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Abdichten von Ringräumen der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die genannten Nachteile vermieden sind und bei der insbesondere im Innenbereich der Ringraumdichtung, die zum innenliegenden Körper hinweist, eine Abdichtung auch bei geringeren axialen Druckkräften auch dann erreicht ist, wenn der innenliegende Körper eine relativ dünnen Außenhülle und/oder eine gewellte Außenhülle aufweist. Object of the present invention is therefore to provide a device for sealing of annular spaces of the type mentioned, in which the disadvantages mentioned are avoided and in particular in the interior of the annulus seal, which points to the inner body, a seal even at lower axial compressive forces is reached even if the internal body has a relatively thin outer shell and / or a corrugated outer shell.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Vorrichtung zum Abdichten von Ringräumen der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen. To solve this problem, the features specified in claim 1 are provided in a device for sealing annular spaces of the type mentioned.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreicht, dass der Bereich der Ringraumdichtung, der zum innenliegenden Körper weist, gegen diesen innenliegenden Körper, beispielsweise hier gegen das medienführende Rohr dichtend verspannt wird, ohne dass allzu große axiale Druckkräfte aufgewendet werden müssen. By the measures according to the invention it is achieved that the region of the annular space seal, which points to the inner body, is tightly clamped against this inner body, for example here against the media-carrying tube, without too great axial compressive forces must be expended.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 2 bis 6. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of one or more of claims 2 to 6.

Insgesamt führt dabei das axiale Zusammendrücken zu einem radialen Ausdehnen insbesondere des Mantelelementes gegen die Umgebung, das heißt auf jeden Fall zum innenliegenden Körper hin und je nach Ausgestaltung des Mantelelements auch zum außenliegenden Körper hin. Zur Aufnahme der Schraubendruckkraft und zur Formstabilität besteht das Dicht- beziehungsweise Ringsegment aus einer härteren bis harten Kernkomponente aus thermoplastischem, duroplastischem oder Kautschuk-Element oder aus Metall und zur Druckkraftverteilung auf das Medienrohr/Kabel, insbesondere bei dünnwandigen druckempfindlichen Rohrwandungen und Wellrohren, die in nur niedrige Druckkräfte bei niedrigen Anzugsmomenten der Schraubenverbindung aufnehmen können, aus einem weicheren Mantelelement aus einem thermoplastischen, duroplastischen oder Kautschuk-Element, vorzugsweise aus einem UV-beständigen Duroplast-Elastomer mit weicher Härtegradeinstellung. Insbesondere bei vollständiger Einbettung des härteren Träger- beziehungsweise Kernelementes in der weicheren Mantelumhüllung beziehungsweise Mantelelement wird folgerichtig das weichere Elastomermaterial bereits bei geringen Anzugsmomenten in die Schraubengänge der Pressschrauben gedrückt, was verhindert, dass flüssige und gasförmige Umgebungsmedien auf Grund von Kapillarwirkung entlang den Gewindegängen den Dichteinsatz beziehungsweise das Segment durchdringen können. Des Weiteren ist von Vorteil, dass das weichere Elastomermaterial auf Grund seines höheren Reibungskoeffizienten bereits bei geringen Anzugsmomenten rutschsicher gegen die Innenwandung der Kernbohrung oder des Schutzrohres, also gegenüber dem äußeren Körper gepresst wird. Auf Grund der geringen Druckkräfte gegen das Medienrohr beziehungsweise Kabel, also dem innenliegenden Körper, wird auch der Kaltfluss der Molekularketten der polymeren Rohr-/Kabelwandungen unter Druck verringert, was wiederum zu einer höheren Dichtleistung der Vorrichtung führt. Overall, the axial compression leads to a radial expansion in particular of the jacket element against the environment, that is in any case to the inner body and depending on the design of the shell element also to the outer body. To record the helical compression force and the dimensional stability of the sealing or ring segment consists of a harder to hard core component of thermoplastic, thermosetting or rubber element or metal and pressure distribution on the media tube / cable, especially in thin-walled pressure-sensitive pipe walls and corrugated pipes, in only low compressive forces at low tightening torques of the screw connection, from a softer shell element of a thermoplastic, thermosetting or rubber element, preferably of a UV-resistant thermoset elastomer with soft hardness adjustment. In particular, with complete embedding of the harder carrier or core element in the softer sheath casing or shell element is consistently pressed the softer elastomer material even at low torques in the screw threads of the press screws, which prevents liquid and gaseous ambient media due to capillary action along the threads of the sealing insert or can penetrate the segment. Furthermore, it is advantageous that, due to its higher coefficient of friction, the softer elastomer material is pressed against the inner wall of the core bore or of the protective tube, ie, with respect to the outer body, even at low tightening torques. Due to the low pressure forces against the media tube or cable, so the internal body, and the cold flow of the molecular chains of the polymeric pipe / cable walls is reduced under pressure, which in turn leads to a higher sealing performance of the device.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen: Further details of the invention can be found in the following description in which the invention with reference to the embodiment shown in the drawing is described and explained in more detail. Show it:

1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Abdichten eines Ringraumes, der von einem außenliegenden und einem innenliegenden sich axial erstreckenden Umfangsbereich eines zylindrischen und/oder ovalen Körpers begrenzt ist, und 1 schematically a cross-section through an apparatus for sealing an annular space bounded by an outer and an inner axially extending peripheral portion of a cylindrical and / or oval body, and

2 einen Schnitt längs der Linie A-A der 1. 2 a section along the line AA of 1 ,

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung 1 besteht aus mindestens einem (oder mehreren) den Querschnitt eines Ringraumes 9 ausfüllenden kreisförmigen oder ovalen Ringsegments 8, das zumindest anteilig aus elastomerem Material hergestellt ist. An dem elastomeren Ringsegment 8 ist axial beidendig, das heißt an den Stirnseiten 10 und 11 mindestens je ein Druckelement beziehungsweise eine Druckplatte 7 aus Kompaktmaterial, beispielsweise Metall oder Hartkunststoff flanschförmig angebracht. Die beidseitig angebrachten, ringförmigen Druckplatten 7 sind mittels mehrerer über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordneter Schraubenverbindungen 6, die das Ringsegment 8 axial durchdringen, positioniert und verteilen die durch sie beim Anziehen aufgebrachten Druckkräfte flächig auf das Ringsegment 8. The device shown in the drawing 1 consists of at least one (or more) the cross-section of an annulus 9 filling circular or oval ring segment 8th which is at least partially made of elastomeric material. At the elastomeric ring segment 8th is axial at both ends, that is at the end faces 10 and 11 at least one respective pressure element or a pressure plate 7 made of compact material, such as metal or hard plastic flange mounted. The double-sided, annular pressure plates 7 are by means of several evenly distributed over the circumference arranged screw connections 6 that the ring segment 8th penetrate axially, positioned and distribute the applied by tightening pressure forces flat on the ring segment 8th ,

Der Ringraum 9 ist durch einen außenliegenden Körper 2 sowie durch einen innenliegenden Körper 3 begrenzt. Der Außenkörper 2 ist beispielsweise das Mauerwerk eines Gebäudes, in dem eine Kernbohrung 12 eingebracht ist, die die äußere Wandung des Ringraumes 9 darstellt. Es versteht sich, dass statt einer Kernbohrung als äußere Begrenzung eines Ringraumes 9 auch eine Mauerhülse oder ein Schutzrohr oder dergleichen vorgesehen sein kann. Der Innenkörper 3 ist beispielsweise ein Kabel oder ein Rohr oder ein Kanal, wobei das Rohr oder der Kanal mit einer dünnen Außenhülle unter Zwischenfügen eines Isolationsbelages versehen oder eine gewellte Außenhülle sein kann, wobei deren bzw. dessen Außenumfang die Innenbegrenzung des Ringraumes 9 bildet. Die Außen- und/oder Innenbegrenzung des Ringraumes 9 kann zylindrisch, das heißt kreisrund oder auch oval sein. The annulus 9 is through an external body 2 as well as through an internal body 3 limited. The outer body 2 is, for example, the masonry of a building in which a core hole 12 is introduced, which is the outer wall of the annulus 9 represents. It is understood that instead of a core hole as the outer boundary of an annulus 9 Also, a wall sleeve or a protective tube or the like may be provided. The inner body 3 For example, a cable or a pipe or a channel, wherein the pipe or the channel can be provided with a thin outer shell with the interposition of an insulation covering or a corrugated outer shell, wherein the outer circumference of the inner boundary of the annular space 9 forms. The outer and / or inner boundary of the annulus 9 can be cylindrical, that is circular or oval.

Das Ringsegment 8 ist beim Ausführungsbeispiel aus zwei Elementen zusammengesetzt, nämlich einem Kernelement 5 und einem das Kernelement 5 ganz oder teilweise um- bzw. einhüllenden Mantelelement 4. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das hier im Querschnitt rechteckförmige Kernelement 5 vom Mantelelement 4 vollständig umhüllt, das heißt, über alle vier Seitenflächen des Kernelements 5. Das Mantelelement 4 und das Kernelement 5 bestehen jeweils aus einem Elastomer, jedoch aus jeweils einem Elastomer beziehungsweise Material unterschiedlicher Shore-Härte. Dabei hat das Material des Kernelements 5 eine größere Shore-Härte als das des Mantelelements 4. Das härtere Kernelement 5 befindet sich beim Ausführungsbeispiel innerhalb des weicheren Mantelelements 4. Dabei können die Wandungen des Mantelelements 4 über den Umfang gleiche Dicke aufweisen; es ist aber auch gemäß 2 möglich, die Wandung des Mantelelements 4 gegenüber dem Kernelement 5 in dem Bereich zu vergrößern, der dem Innenkörper 3 zugewandt ist. Wie erwähnt, ist das Ringsegment 8 ringförmig ausgebildet und besitzt einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser der Kernbohrung 12 entspricht, und einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Innenkörpers 3 entspricht. The ring segment 8th is composed in the embodiment of two elements, namely a core element 5 and one the core element 5 completely or partially wrapping or enveloping shell element 4 , In the illustrated embodiment, the cross-sectionally rectangular core element is here 5 from the jacket element 4 completely enveloped, that is, over all four side surfaces of the core element 5 , The jacket element 4 and the core element 5 each consist of an elastomer, but in each case an elastomer or material of different Shore hardness. It has the material of the core element 5 a greater Shore hardness than that of the shell element 4 , The harder core element 5 is in the embodiment within the softer shell element 4 , In this case, the walls of the jacket element 4 have the same thickness over the circumference; but it is also according to 2 possible, the wall of the jacket element 4 opposite the core element 5 in the area to enlarge the inner body 3 is facing. As mentioned, the ring segment 8th annular and has an outer diameter, the inner diameter of the core hole 12 corresponds, and an inner diameter, the outer diameter of the inner body 3 equivalent.

Das in der Zeichnung dargestellte Ringsegment 8 wird beispielsweise in der Weise hergestellt, dass das härtere Kernelement 5 in eine Spritzgießform eingelegt wird und von einem für das Mantelelement 4 verwendeten weicheren Elastomer umspritzt wird. The ring segment shown in the drawing 8th is for example made in such a way that the harder core element 5 is placed in an injection mold and one for the jacket element 4 used softer elastomer is overmoulded.

Die Einzelkomponenten (Mantelelement 4 und Kernelement 5) können aber auch statt in zwei Arbeitsgängen in einem einzigen Arbeitsgang gefertigt werden. Die Verbindung der Einzelkomponenten 4 und 5 kann durch Vulkanisation, Verklebung, vorzugsweise Kaltvernetzung erzeugt werden. The individual components (jacket element 4 and core element 5 ) can also be manufactured in one operation instead of two. The connection of the individual components 4 and 5 can be produced by vulcanization, bonding, preferably cold crosslinking.

Wird das Ringsegment 8 in den Ringraum 9 eingebracht, so erfolgt dies ohne wesentliches Spiel. Die Schraubverbindungen 6 werden nacheinander gleichmäßig bis zu einem bestimmten Drehmoment angezogen, was sich beim Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung in der Weise auswirkt, dass das Mantelelement 4 sich in Umfangsrichtung nach außen und nach innen deshalb ausdehnt, weil es axial zusammengedrückt wird. Auf Grund der relativ geringen Shore-Härte ist es möglich, auch Innenkörper 3 mit welliger Außenfläche mit Hilfe des Mantelelementes 4 abzudichten, ohne dass allzu hohe Anzugsmomente auf die Schraubenverbindung 6 aufgebracht werden müssen. Will the ring segment 8th in the annulus 9 introduced, this is done without significant play. The screw connections 6 be tightened one after the other evenly up to a certain torque, which in the embodiment according to the drawing in such a way that the jacket element 4 expands in the circumferential direction outwards and inwards because it is axially compressed. Due to the relatively low Shore hardness, it is also possible inner body 3 with wavy outer surface by means of the jacket element 4 seal without too high tightening torques on the screw connection 6 must be applied.

Gemäß anderen Ausführungsformen ist das Kernelement 5 nur teilweise vom Mantelelement 4 überdeckt. In jedem Falle ist das Kernelement 5 an seiner dem Innenkörper 3 zugewandten Innenumfangsfläche vom Mantelelement 4 überdeckt. Des Weiteren ist es möglich, das Kernelement 5 nicht nur an seiner Innenumfangsfläche zum Innenkörper 3 sondern auch an einer oder beiden dem oder den Druckplatten 7 zugewandten Ringflächen mit dem Mantelelement 4 zu überdecken. According to other embodiments, the core element is 5 only partially from the jacket element 4 covered. In any case, this is the core element 5 at its the inner body 3 facing inner peripheral surface of the jacket element 4 covered. Furthermore, it is possible the core element 5 not only on its inner circumferential surface to the inner body 3 but also on one or both of the or the printing plates 7 facing annular surfaces with the jacket element 4 to cover.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 29619196 A1 [0002]
EP 0620396 A1 [0002]
DE 20112374 U1 [0002]
DE 102006047066 A1 [0002]
DE 20200374 U1 [0002]
DE 19601288 C2 [0004]

Claims

Contraption ( 1 ) for sealing annular spaces ( 9 ), which at the outer and inner area by cylindrical and / or oval body ( 2 . 3 ), in particular for sealing cables, pipes ( 3 ), Channels or the like, which are guided through core bores, wall sleeves or protective tubes, with a cross section of the annular space ( 9 ) filling ring segment ( 8th ) which is at least partially made of elastomeric material and at both axial end faces of one-piece or multi-part pressure plates or flanges ( 7 ) is flanked by hard plastic or metal, which by means of screw connections ( 6 ) are positioned and by the screw ( 6 ) applied pressure forces flat on the ring segment ( 8th ) and thus to axial compression and radial expansion of the thereby sealingly strained ring segment ( 8th ), characterized in that the ring segment ( 8th ) a core element ( 5 ), which at least on its inner body ( 3 ) facing inner surface of a jacket element ( 4 ) is covered, wherein the material of the core element ( 5 ) a greater Shore hardness than that of the jacket element ( 4 ) having.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the jacket element ( 4 ) except at the inner body facing the inner surface of the core element on one or both of the pressure plates or flanges ( 7 ) facing axial end faces of the core element.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the core element is covered or enveloped on all sides by the jacket element.

Device according to claim 3, characterized in that the core element ( 5 ) of the jacket element ( 4 ) is molded in one or more parts.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the core element ( 5 ) with the jacket element ( 4 ) is in frictional connection by vulcanization, cold welding, potting, gluing.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the core element ( 5 ) with the jacket element ( 4 ) stands as an insert in loose composite.