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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung zum Abdichten eines Rohres gegenüber einem Durchbruch in einem Wandabschnitt, mit einem Dichtungskörper, der eine Durchgangsöffnung zum Durchführen des Rohres aufweist gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei Gebäuden, bspw. Wohnhäusern, wird eine Vielzahl von Medienleitungen verlegt, über die das Gebäude mit Verbrauchsmedien versorgt wird, wie zum Beispiel Wasser, Strom, Elektrizität, Telekommunikationsanschlüssen und Fern- und Nahwärme. Einige der Medienleitungen werden zudem separat mit einem Schutzrohr ummantelt, um es vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Schmutz, Stößen usw. abzuschirmen. Bei der Durchführung der Medienleitung durch einen Durchbruch bzw. eine Laibung in einer Wand wird dann das Schutzrohr oder die Medienleitung mittels einer Dichtungsvorrichtung gegenüber dem Durchbruch abgedichtet, um einen Durchtritt von Feuchtigkeit, Schmutz und dergleichen durch den Durchbruch zu verhindern.
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Maßnahmen zur Kostensenkung haben dazu geführt, dass die Wanddicke der Schutzrohre bzw. der Leitungen verringert wurde, um Materialkosten zu sparen. Nachteilig ist hierbei die geringere mechanische Belastbarkeit der Rohre, die beim axialen Verpressen bzw. Verspannen eines Dichtungskörpers der Dichtungsvorrichtungen auf das Rohr einwirkt. Bei einer Vielzahl von aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungsvorrichtungen wird der Dichtungskörper an den axialen Enden mittels entgegensetzt gerichteten axial wirkenden Kräften verpresst bzw. gestaucht. Der Dichtungskörper dehnt sich dabei in radialer Richtung aus, so dass er gegen das Rohr und den Durchbruch drückt und abdichtend daran anliegt.
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Die Belastungsgrenze bei den Rohren kann dabei bereits mit manuell aufbringbaren Kräften überschritten werden, so dass eine zu starke Verpressung des Dichtungskörpers zu einer ungewünschten Verformung oder gar Beschädigung des Rohres führt. Zu den ungewünschten Verformungen zählen z. B. Einschnürungen und Einknickungen des Rohres. Ersteres führt zu einer Verkleinerung des Durchmessers des Rohres und Letzteres zu einer meist plastischen Knickverformung eines Abschnittes des Rohres. Die Verformungen beeinträchtigen die zuverlässige Abdichtung des Rohres und können im schlimmsten Fall auch undichte Stellen an dem Rohr verursachen.
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Die geringe mechanische Stabilität wird teilweise durch die Formgebung des Rohrprofils kompensiert. Ein Beispiel hierfür ist das Wellrohr, das eine Wandstärke von einigen Millimetern aufweist, jedoch durch das Wellen- bzw. Rippenprofil der Rohrwand in Längsrichtung gegen Verformungen resistenter ist als ein Rohr mit vergleichbarer Wandstärke und ebenem Längsprofil.
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Durch die profilierte Außenfläche des Wellenrohrs entsteht insbesondere beim Abdichten eines Wellrohres jedoch der Nachteil, dass sich die Kontakt- bzw. Druckflächen zum Dichtungskörper hin verkleinern. Die verringerte Kontaktfläche zwischen dem Dichtungskörper führt zu einer schlechteren Druckverteilung beim Verpressen des Dichtungskörpers, so dass sich der Druck an den Kontaktflächen erhöht und die maximale Belastbarkeit des Wellrohrs schnell erreicht wird. Folglich kann das Wellrohr beim Einbau bzw. Montage der Dichtungsvorrichtung schon durch eine kleine Unachtsamkeit beschädigt werden.
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Aus
EP 1 961 798 A1 ist ein Kombinationswerkstoff für Hauseinführungen bekannt, der aus zwei Komponenten besteht. Die erste, äußere Komponente ist dabei aus einem Kautschuk-Material ausgebildet und die innere Komponente aus einem Gel. Zwischen dem Kautschuk-Material und dem Gel besteht eine innige Verbindung durch Ausbildung chemischer Bindungen oder adhäsiver Wirkprinzipien, derart, dass sie nur unter Einwirkung von Kräften, welche um ein vielfaches höher liegen als die Kräfte, die zum Aufdehnen des Kombinationswerkstoffs benötigt werden, getrennt werden können. Dies stellt insofern eine Verbesserung dar, als auch raue Rohre gasdicht abgedichtet werden können, jedoch ist das Fließverhalten des Gels für die Abdichtung von Wellrohren zu gering. Ferner besteht die Gefahr, dass beim Einführen von Wellrohren durch derartige Dichtmanschetten, welche einen Gelring an der Innenseite aufweisen, beschädigt werden.
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Aus
DE 20 2005 003 449 U1 ,
US 4,607,469 A oder
EP 1 643 604 A1 sind übliche Dichtungskörper mit jeweils den Dichtungskörper vollständig durchdringenden Durchgangsöffnungen für hindurchzuführende Leitungen oder Kabel bzw. für die Spannmittel einer Spanneinrichtung bekannt.
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EP 0 059 405 A2 offenbart eine Dichtungsbahn aus einer Dichtungs- und Klebstoffmasse zwischen zwei flexiblen Schichten.
DE 35 44 785 A1 zeigt eine Wanddurchführung mit einem Aufnahmekörper für Leitungen, wobei die Wanddurchführung vor einer Wand angeordnet wird und einen gegen die Wandoberfläche abdichtenden Dichtring aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung anzugeben, mittels der dünnwandige Leitungen, u. a. Wellrohrleitungen, gegenüber einer Ausnehmung in einem Wandabschnitt derart abdichtbar sind, dass eine möglichst geringe Belastung der Leitungen auftritt, insbesondere also geringe Anpressdrücke und Verspannungen erzielt werden bei gleichzeitiger hoher Dichtwirkung.
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Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bei einer eingangs genannten Dichtungsvorrichtung dadurch gelöst, dass der Dichtungskörper an wenigstens einer seiner Stirnseiten sich in axialer Richtung erstreckende Materialaussparungen aufweist, welche in einem Bereich des Dichtungskörpers angeordnet sind, der zwischen einem die Durchgangsöffnung definierenden Anlagebereich und einem Verspannbereich angeordnet ist, und wobei jede Materialaussparung einen Materialgrund für die Übertragung von Kräften in radialer Richtung aufweist.
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Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken eine zu starke Belastung, das heißt zu hohe Anpressdrücke oder eine zu hohe Verspannung des Rohres mittels einer Dichtungsvorrichtung zu vermeiden, indem der Dichtungskörper an wenigstens einer seiner Stirnseiten sich in axialer Richtung erstreckende Materialaussparungen aufweist. Damit betrifft die Erfindung eine Dichtungsvorrichtung zum Abdichten eines Rohres gegenüber einem Durchbruch in einem Wandabschnitt mit einem Dichtungskörper, der eine Durchgangsöffnung zum Durchführen des Rohres aufweist, und einer Verspanneinrichtung mittels welcher der Dichtungskörper axial stauchbar ist, um einen Zwischenraum zwischen dem Dichtungskörper und dem Rohr abdichtend auszufüllen, wobei der Dichtungskörper an wenigstens einer seiner Stirnseiten sich in axialer Richtung erstreckende Materialaussparungen aufweist. Mit einer Mehrzahl von sich in axialer Richtung im Dichtungskörper erstreckender Materialaussparungen lassen sich die in radialer Richtung auf die Außenseite eines mit der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung abzudichtenden Rohres einwirkenden Montagekräfte auf vorteilhafte Weise begrenzen. Verformungen oder plastische Deformationen, die eine Beschädigung der Rohrwand zur Folge haben, lassen sich dadurch mit Vorteil vermeiden. Beim Verspannen, insbesondere beim Zusammenziehen des Dichtungskörpers in axialer Richtung dehnt sich dieser in radialer Richtung aus und legt sich mit seinen die Durchgangsöffnung ausbildenden Materialbereichen an die Außenseite des Rohres an. Beim weiteren Verspannen ist durch die Materialaussparungen gewährleistet, dass die unmittelbar am Rohr anliegenden Bereiche des Dichtungskörpers radial nach außen ausfedern. Die Materialaussparungen erstrecken sich beispielsweise ausgehend von einer Stirnseite des Dichtungskörpers aus parallel zur Mittelachse der Dichtungsvorrichtung in das Materialinnere, wobei die gebildeten Hohlräume jeweils endseitig vorzugsweise eine sich radial erstreckende Wandung aufweisen. Die Materialaussparungen können sich in einer bevorzugten Ausführungsform von einer Stirnseite aus bis kurz vor die gegenüberliegende Stirnseite des Dichtungskörpers erstrecken, sodass jede Materialaussparung einen Materialgrund für die Übertragung von Kräften in radialer Richtung aufweist. Die Materialaussparungen im Dichtungskörper bilden vorzugsweise auf einem Teilkreisdurchmesser des Dichtungskörpers nebeneinander angeordnete Kammern bzw. Hohlräume aus.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des zuvor beschriebenen Erfindungsgedanken weist der Dichtungskörper eine Ausnehmung auf, in der eine zwischen Dichtungskörper und Rohr anordbare Dichtungsmasse anliegt, die durch das axiale Stauchen des Dichtungskörpers von einem inaktiven in einen aktiven, fließfähigen Zustand versetzbar ist. Ein mit Materialaussparungen versehener Dichtungskörper ist mit einer Ausnehmung ausgerüstet, in der eine Dichtungsmasse im inaktiven Zustand anliegt. Nach Montage der Dichtungsvorrichtung auf dem Rohr und in dem Wanddurchbruch lässt sich dann die Dichtungsmasse aktivieren und so in einen fließfähigen Zustand versetzen, wobei die Dichtungsmasse dann in die Zwischenräume des Wellrohres oder in Oberflächenunebenheiten eines anderen Rohres fließen kann, um dieses abzudichten. So wird bei Vermeidung von hohen Anpressdrücken eine gute Abdichtung erzielt. Inaktiver Zustand bedeutet demnach hier, dass die Dichtungsmasse nicht fließfähig ist. Sie ist in dem inaktiven Zustand vorzugsweise elastisch und weich, vorzugsweise auch elastischer und weicher als der Dichtungskörper, jedoch nicht fließfähig. Der aktive Zustand zeichnet sich dann dadurch aus, dass die Dichtungsmasse fließfähig ist und in Zwischenräume hineinfließen kann. Beispielsweise verformt sich die Dichtungsmasse im aktiven Zustand nicht nur elastisch, etwa aufgrund von Montagekräften, sondern ohne wesentlich größere aufzubringende Kräfte plastisch. Unter einer wesentlich größeren Kraft soll hier eine Kraft verstanden werden, die um ein Vielfaches eine übliche Montagekraft übersteigt. Zum Erzeugen der Montagekräfte ist vorzugsweise ferner die Verspanneinrichtung vorgesehen, mittels der der Dichtungskörper axial stauchbar ist und die Dichtungsmasse in den aktiven Zustand versetz wird. Durch das Verspannen des Dichtungskörpers mittels der Verspanneinrichtung wird die Ausnehmung, in der die Dichtungsmasse angeordnet ist, radial gestaucht, wodurch die Dichtungsmasse in den aktiven fließfähigen Zustand versetzt wird. Beispielsweise kann die Dichtungsmasse durch die Verkleinerung der Ausnehmung aus dieser herausgequetscht werden. Erst mit dem Stauchen des Dichtungskörpers erfährt die Dichtungsmasse eine Aktivierung, wodurch die Dichtungsmasse fließfähig wird, und legt sich abdichtend an die Außenseite des zuvor eingesetzten Rohres an. Mit der Verwendung einer aktivierbaren Dichtungsmasse lassen sich die auf den Dichtungskörper und damit zwangsläufig auf die Außenseites des abzudichtenden Rohres zu erzeugenden Montagekräfte nochmals deutliche reduzieren. Verformungen und daraus resultierende Beschädigungen des Rohres lassen sich bei sachgemäßer Handhabung damit nahezu vollständig ausschließen.
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Fließfähig bedeutet nicht, dass die Dichtmasse so flüssig wie Wasser sein muss, jedoch weist sie vorzugsweise Kriecheigenschaften auf, so dass sie auch in enge Spalte eindringt. Der aktive Zustand muss nicht dauerhaft anhaltend sein, die Dichtungsmasse kann auch nach einer gewissen Zeit wieder in den inaktiven Zustand oder einen anderen Zustand übergehen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung oder einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Dichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, indem die Dichtungsmasse mittels einer Schutzschicht im inaktiven Zustand haltbar ist und mittels Entfernen der Schutzschicht in den aktiven Zustand versetzbar ist.
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Die Dichtungsmasse wird gemäß dieser Ausführungsform durch die Schutzschicht im inaktiven Zustand gehalten und so in der Ausnehmung an dem Dichtungskörper gehalten. Die Schutzschicht sorgt dafür, dass die Dichtungsmasse nicht fließt, sondern im Wesentlichen formstabil aber elastisch ist. Durch Entfernen der Schutzschicht wird dann die Dichtungsmasse freigegeben und somit in den aktiven Zustand versetzt. Das Entfernen der Schutzschicht kann auch ein Zerstören der Schutzschicht umfassen. Die Dichtungsmasse fließt dann in die Zwischenräume beispielsweise des Wellrohres oder andere auszufüllende Zwischenräume. So wird eine gute Abdichtung mit nur sehr geringen Anpressdrücken und ohne Verspannung erreicht. Die Montage ist insgesamt wesentlich vereinfacht.
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Bevorzugt weist die Schutzschicht einen Griffbereich auf. Ein derartiger Griffbereich dient dazu, die Schutzschicht einfach erfassen und entfernen zu können. Beispielsweise kann ein Monteur den Griffbereich mit der Hand ergreifen und die Schutzschicht so herausziehen. Dabei ist der Griffbereich der Schutzschicht vorzugsweise außerhalb des Dichtungskörpers angeordnet. So ist das Entfernen der Schutzschicht auch nach der Montage der Dichtungsvorrichtung einfach möglich und es sind keine Spezialwerkzeuge erforderlich. Alternativ kann das Entfernen der Schutzschicht auch ein Auflösen, Zerstechen, Schmelzen oder dergleichen umfassen.
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Bevorzugt ist die Schutzhülle nach einer alternativen Ausführungsform aus einem für die Dichtungsmasse durchlässigen Material, insbesondere Vlies ausgebildet. Die Schutzhülle ermöglicht somit, ohne das vorherige Entfernen der selbigen, eine Zustandsänderung der Dichtmasse vom inaktiven in den aktiven Zustand. Auslöser für den Zustandswechsel ist vorliegend das Verspannen des Dichtungskörpers und damit das Ausdehnen in radialer Richtung. Als Material für die Schutzschicht kommt vorzugsweise ein für die Dichtungsmasse durchlässiges Material zum Einsatz, wobei bevorzugt Fasermaterialien wie z.B. Vlies oder textile Gewebe verwendet werden. Beim Ausdehnen des Dichtungskörpers in radialer Richtung tritt dann die fließfähige Dichtmasse durch die Fasern des eingesetzten Materials hindurch und gelangt somit mit der Außenseite bzw. äußeren Oberfläche des abzudichtenden Rohres in Kontakt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausnehmung an einer die Durchgangsöffnung radial begrenzenden Fläche des Dichtungskörpers angeordnet. Dies ist besonders zweckmäßig, um die Dichtungsmasse wirksam zu positionieren. Ferner ist die Dichtungsmasse so bei der Montage geschützt und, sofern sie mittels einer Schutzschicht im inaktiven Zustand gehalten wird, wird diese Schutzschicht bei der Montage ebenfalls geschützt.
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Die den Dichtungskörper verspannende Verspanneinrichtung weist vorzugsweise zwei Spannplatten und eine Mehrzahl von Spannschrauben auf. Durch das Anziehen der Spannschrauben erfolgt eine Verkleinerung der Ausnehmung, so dass die Dichtungsmasse aus dieser herausgequetscht wird oder durch das Herausquetschen wird eine Schutzschicht, die über der Dichtungsmasse angeordnet ist, wenn diese für die Dichtungsmasse durchlässig ist, durchflossen oder, im Falle einer undurchlässigen Dichtungsmasse, zumindest teilweise zerstört, wodurch die Dichtungsmasse dann in den aktiven fließfähigen Zustand versetzt wird. Die zwei Spannplatten sind vorzugsweise an axialen Stirnenden des Dichtungskörpers angeordnet und ringförmig ausgebildet, wobei der Außendurchmesser vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des Durchbruchs ist und der Innendurchmesser der Spannplatten größer als der Außendurchmesser des Rohres. Die Spannschrauben sind vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang verteilt und möglichst parallel zu einer Längsachse der Dichtungsvorrichtung ausgerichtet. Die Spannschrauben sind dabei vorzugsweise durch axiale Öffnungen in den Dichtungskörper hindurchgeführt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Querschnitt der Ausnehmung einen zur Mittelachse des Dichtungskörpers hin größer werdende Breite in axialer Richtung aufweist. Die Ausnehmung kann demnach beispielsweise V-förmig ausgebildet sein. Durch diese Ausbildung der Ausnehmung lässt sich bei einem axialen Verspannen des Dichtungskörpers die Dichtungsmasse, welche in der breiter werdenden Ausnehmung angeordnet ist effektiv herausdrücken beziehungsweise herausquetschen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Vielzahl von Ausnehmungen vorgesehen, die vorzugsweise in axialer Richtung des Dichtungskörpers gleichmäßig beabstandet und parallel zueinander angeordnet sind. Es ist häufig erforderlich, ein Rohr über eine gewisse Länge abzudichten. Indem eine Vielzahl von Ausnehmungen parallel zueinander angeordnet sind kann auch eine Vielzahl von Dichtungsmassen in diesen Ausnehmungen aufgenommen werden, wodurch die Dichtungsvorrichtung noch effektiver abdichtet. Zudem wird eine gleichmäßigere Kraftverteilung und gleichmäßigere Anlage der Dichtungsvorrichtung am Rohr gewährleistet, wodurch auch die Belastung des Rohres verringert wird.
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Alternativ weist der Dichtungsköper zu einer Vielzahl von Ausnehmungen vorzugsweise eine einzige Ausnehmung für die Dichtungsmasse auf, welche etwa die gesamte Breite des Dichtungskörpers hat. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung über die Gesamtbreite des Dichtungskörpers ist eine vorteilhafte Abdichtung entlang eines entsprechenden Abschnittes der Außenseite des Rohres ermöglicht, ohne die Form bzw. das Profil der Wandung des Rohres berücksichtigen zu müssen. Speziell bei Wellrohren mit ihrem Rippenprofil ist durch die vorteilhaft breite Ausgestaltung der Ausnehmung und der darin angeordneten Dichtungsmasse damit der Kontakt mit mehreren nach außen vorstehenden Erhebungen des Wandungsprofils verbunden und eine wirksame Abdichtung zwischen dem Rohr und dem Dichtungskörper sichergestellt. Darüberhinaus ist über die relativ breit ausgebildete Dichtmasse eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Außenseite des Rohres bewirkt.
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Bevorzugt sind die Ausnehmungen umlaufend um die Mittelachse des Dichtungskörpers ausgebildet. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise ringförmig. Alternativ kann auch nur eine Ausnehmung vorgesehen sein, die spiralförmig um die Mittelachse des Dichtungskörpers ausgebildet ist. Bei umlaufenden Ausnehmungen und somit auch umlaufenden Dichtungsmassen wird ein Zwischenraum zwischen Dichtungskörper und Rohr effektiv abgedichtet.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Ausnehmungen breiter als ein Wellental eines abzudichtenden Wellrohres ausgebildet oder Trennwände zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen sind als Lippen ausgebildet, die im montierten und/oder verspannten Zustand bis auf den Grund eines Wellentals erreichen. Vorzugsweise weisen die Ausnehmungen etwa das 1,5 fache der Breite eines Wellentals auf. Dadurch lässt sich eine besonders effektive Abdichtung erreichen und die Dichtungsmasse kann in dem aktiven fließfähigen Zustand besonders gut die Zwischenräume ausfüllen.
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Vorzugsweise weist der Dichtungskörper an beiden Stirnseiten sich jeweils axial in das Körperinnere erstreckende Materialaussparungen auf. Die Materialaussparungen oder Materialausnehmungen können sich beispielsweise alternierend von der einen und der anderen Stirnseite aus des Dichtungskörpers in das Körperinnere erstrecken, wobei die mittels der Materialaussparungen gebildeten Hohlräume eine Tiefe aufweisen, die nahezu der Gesamtbreite des Dichtungskörpers entspricht. Am Ende jeder Materialaussparung bleibt jeweils ein sich radial erstreckender Materialsteg vorhanden.
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Damit ist eine wechselnde Kraftlinie über den Umfang des Dichtungskörpers ausgebildet, die eine vorteilhafte Nachgiebigkeit bzw. Flexibilität des mit den Materialaussparungen ausgerüsteten Bereiches des Dichtungskörpers ermöglicht. Bevorzugt sind die Materialaussparungen auf einem Teilkreisdurchmesser des Dichtungskörpers angeordnet, wobei zwischen zwei einander benachbarten Materialaussparungen, Materialstege mit relativ geringen Materialdicken vorgesehen sind. Damit ist auch bei einem versehentlich übermäßigen Verspannen des Dichtungskörpers bewirkt, dass die Montagekräfte mit Vorteil nicht unzulässig hohe Werte erreichen.
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Vorzugsweise weist der Dichtungskörper gemäß einer alternativen Ausführungsform einen in radialer Richtung umlaufenden Materialsteg auf, der die Tiefe der Materialaussparungen von beiden Stirnseiten des Dichtungskörpers aus begrenzt. Der Materialsteg ist insbesondere auf halber Breite des Dichtungskörpers ausgebildet und die Materialaussparungen erstrecken sich jeweils deckungsgleich von beiden Stirnseiten aus parallel zur Mittelachse des Dichtungskörpers in Richtung des Körperinneren. Die von beiden Stirnseiten aus am Dichtungskörper vorgesehenen Materialaussparungen bzw. Hohlräume bilden einen Ringabschnitt aus, der zwischen einem Verspannbereich des Dichtungskörpers unterhalb der Verspanneinrichtung und einem nahezu unmittelbar an dem die Ausnehmung aufweisenden und mit der Außenseite des Rohres in Kontakt bringbaren Anlagebereich angrenzend angeordnet ist.
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Die Materialaussparungen sind insbesondere an den jeweiligen Stirnseiten des Dichtungskörpers gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei zwischen zwei einander benachbarten, sich von einer Stirnseite aus ins Körperinnere erstreckenden Materialaussparungen jeweils ein axial verlaufender Materialsteg angeordnet ist. Mit den axial verlaufenden Materialstäben ist ebenfalls eine Dämpfungsfunktion bzw. eine Kraftbegrenzung der Montagekräfte erzielt, welche ermöglichen, dass bei einer zu hohen Kraftaufbringung sich die Materialstege entlang des Ringabschnittes vorteilhaft elastisch verformen, also oberhalb einer bestimmten Kraft seitlich ausweichen. Zu diesem Zweck weisen die Materialstege zwischen den Materialaussparungen, womit auch der radial verlaufende, umlaufende Materialsteg auf der Hälfte des Dichtungskörpers umfasst ist, eine Materialstärke in einem Bereich zwischen zwei und acht Millimetern auf. Materialstege mit einer Materialstärke im angegebenen Materialstärkenbereich weisen eine ausreichende Steifigkeit auf, um die notwendigen Montagekräfte vom Dichtungskörper auf die Außenseite des Rohres zu übertragen und sind gleichzeitig elastisch genug, um eine Deformation der Rohrwandung zu vermeiden. Der mit Materialaussparungen versehene Ringabschnitt ist wie der Dichtungskörper ebenfalls aus einem elastischer Eigenschaften aufweisenden Werkstoff wie z.B. einem Gummiwerkstoff oder einem weichelastischen Kunststoff ausgebildet. Ein mit Materialaussparungen versehener Dichtungskörper lässt sich optimal in Verbindung mit einer in einer Ausnehmung am Dichtungskörper aufgenommenen Dichtungsmasse zum Einsatz bringen, da trotz relativ geringer Montagekräfte die Dichtungsmasse nach ihrer Aktivierung eine sicher abdichtende Verbindung mit der Außenseite des Rohres eingeht.
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Alternativ ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Dichtungskörper an seiner die Durchgangsöffnung radial begrenzenden Wandlfäche wenigstens eine in Richtung zur Mittelachse vorstehende Dichtlippe aufweist. Die Dichtlippe wird bevorzugt als üblicher Ersatz für die Dichtungsmasse eingesetzt, wobei an einem sich mit Materialaussparungen versehenen Dichtungskörper vorzugsweise ausreichend hohe Montagekräfte erzeugen lassen, die eine sichere Abdichtung gewährleisten. Jedoch bieten die Materialaussparungen einen relativ großen Spielraum, ein Überspannen des Dichtungskörpers auszugleichen, ohne dass Verformungen an z.B. einem als Wellrohr ausgebildetem Rohr auftreten. Daher lässt sich mit einer im Bereich der Durchgangsöffnung ausgebildeten Dichtlippe ohne den Einsatz einer Dichtungsmasse ebenfalls eine ausreichende Dichtwirkung der erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsvorrichtung erzielen.
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Bevorzugt ist die Dichtungsmasse im inaktiven Zustand wulstförmig ausgebildet. Dadurch ist sie einerseits gut in Ausnehmungen an dem Dichtungskörper einlegbar und an diesem formschlüssig angeordnet. Andererseits weist sie so eine geringere Oberfläche auf, die mittels einer Schutzschicht bedeckt ist. Zudem können die wulstartigen Dichtungsmassen dazu genutzt werden, die Dichtungsvorrichtung auf einem Wellrohr entsprechend zu positionieren. Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dichtmasse bei einer sich über die Gesamtbreite des Dichtungskörpers erstreckenden Ausnehmung einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Dichtungsmasse weist damit parallel zur Mittelachse der Dichtungsvorrichtung eine gleichbleibende Dicke bzw. Materialstärke auf.
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Gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung ist die Dichtungsmasse in inaktivem Zustand entlang der gesamten Länge der Ausnehmung angeordnet. Dadurch wird auch schon im inaktiven Zustand der Dichtungsmasse eine Abdichtung erreicht, allein durch Kontakt der inaktiven Dichtungsmasse mit dem Rohr. Ferner kann die Dichtungsmasse so in einem aktiven fließfähigen Zustand leichter in Zwischenräume fließen. Dadurch ist die Abdichtung weiter verbessert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Dichtungsmasse in inaktivem Zustand über einen Teilabschnittt der Ausnehmung, wobei mehrere solcher Dichtungsmassen beabstandet zueinander entlang der Ausnehmung angeordnet sind. Eine derartige Ausführungsform ist besonders bevorzugt, wenn der mittels der Dichtungsmasse abzudichtende Spalt gering ist. Ferner kann so die Anzahl der Dichtungsmassen leicht variiert werden, indem vor Montage entsprechenden Anzahlen an Dichtungsmassenabschnitten in den Ausnehmungen angeordnet werden.
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Vorzugsweise ist die Dichtungsmasse mit dem Dichtungskörper und dem Rohr verklebbar. Dadurch ist die Vorrichtung vormontierbar oder wenigstens teilweise vormontierbar. Beispielsweise sind die ein oder mehreren Dichtungsmassen mit dem Dichtungskörper verklebbar, wodurch die Montage vereinfacht ist. Auch kann die gesamte Vorrichtung schon mit einem Wellrohr vormontiert sein, wodurch die Montage insgesamt vereinfacht ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist die Dichtungsmasse als reaktives Material ausgebildet oder weist ein solches auf, sodass die Dichtungsmasse in dem aktiven Zustand aushärtet. Die Dichtungsmasse weist vorzugsweise ein- oder mehrkomponentige Materialien mit dauerplastischen und/oder aushärtendem Verhalten auf. Beispielsweise weist die Dichtungsmasse Butyl-Kautschuk auf, der zusammen mit reaktiven Komponenten genutzt werden kann. Beispielsweise härtet die Dichtungsmasse unter Sauerstoffzufuhr aus. So ist die Dichtungsmasse vorzugsweise durch Entfernen einer Schutzschicht in den aktiven fließfähigen Zustand versetzbar wonach sie zunächst in Spalte hineinfließt. Anschließend setzt die reaktive Aushärtung ein, die etwa durch Sauerstoffzufuhr oder durch die Vermischung von mehreren Komponenten erfolgen kann. So ist eine Abdichtung des Rohres besonders effektiv und einfach möglich. Bevorzugt behält die auf Basis von Butyl-Kautschuk bestehende Dichtungsmasse ihre dauerplastischen Eigenschaften bei. Es sind keine großen Anpresskräfte für das Rohr notwendig, es muss lediglich ein ausreichend schmaler Spalt erzeugt werden, der durch die Dichtungsmasse ausfüllbar ist. Komplizierte Montageschritte wie das Vorspannen von Kautschuk Blöcken mittels Drehmomentschrauben entfallen vollständig.
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In einer bevorzugten Weiterbildung oder einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der bzw. ein Dichtungskörper eine Passage auf, mittels der eine Fließverbindung zwischen den Ausnehmungen des Dichtungskörpers und der Umfangsfläche des Dichtungskörpers herstellbar ist, um den Zwischenraum zwischen dem Durchbruch und dem Dichtungskörper abdichtend auszufüllen. Die Passagen sind vorzugsweise als Bohrungen ausgeführt. Sie sind bevorzugt so dimensioniert, dass sie auch nach einem Verspannen des Dichtungskörpers nicht vollständig zusammengedrückt sind, sodass nach dem Verspannen Dichtungsmasse durch diese hindurch nach außen an die Umfangsfläche dringen kann. Wird die Dichtungsmasse in den aktiven fließfähigen Zustand versetzt, fließt diese nicht nur in den Zwischenraum zwischen Dichtungskörper und Rohr, sondern auch durch die Passagen hindurch an die Umfangsfläche und dichtet so auch an der Laibung des Durchbruchs ab. Dies ist sehr vorteilhaft, da Laibungen von Kernbohrungen häufig sehr uneben und rau sind und die fließfähige Dichtungsmasse an diesen Stellen besonders effektiv abdichten kann. Auch hierdurch wird eine Abdichtung weiter verbessert bei gleichzeitiger Reduzierung der Belastung des Rohres.
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Vorzugsweise ist das gesamte Volumen der in der Ausnehmung angeordneten Dichtungsmassen im aktiven Zustand im Wesentlichen gleich oder größer als das Volumen der auszufüllenden Zwischenräume. So lässt sich der Durchbruch mit dem Rohr vollständig und sicher abdichten.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Dichtungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2a ein Vollschnitt der Dichtungsvorrichtung nach 1 und
- 2b eine Vergrößerung des Details K aus 2a.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung 101 zum Abdichten eines Rohres gegenüber einem Durchbruch in einem Wandabschnitt gezeigt. Die Dichtungsvorrichtung 101 weist einen Dichtungskörper 102 auf, der mit einer Durchgangsöffnung 103 zum Durchführen eines nicht näher dargestellten Rohres ausgerüstet ist. Die Dichtungsvorrichtung 101 weist des Weiteren eine Dichtungsmasse 104 (2a) auf, welche in einer Ausnehmung 106 aufgenommen ist. Die Dichtungsmasse 104 ist vorzugsweise ringförmig ausgebildet und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Ausnehmung 106 ist insbesondere an der die Durchgangsöffnung 103 begrenzenden Wandfläche ausgebildet, wodurch die Dichtungsmasse 104 auf vorteilhafte Weise mit der Außenseite bzw. der Außenwandung des Rohres in Kontakt gebracht werden kann.
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Ferner ist die Dichtungsvorrichtung 101 mit einer Verspanneinrichtung 108 ausgerüstet, welche zwei Spannplatten 110, 112 umfasst, die an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Dichtungskörpers 102 angeordnet sind. Die Spannplatten 110, 112 sind über mehrere Spannschrauben 114 miteinander gekoppelt. Die Spannschrauben 114 sind durch nicht näher dargestellte Bohrungen im Dichtungskörper 102 geführt, wobei jede Spannschraube 114 einen Gewindebolzen und eine mit dem Gewindebolzen korrespondierende Mutter aufweist. Durch Anziehen der Spannschrauben 114 werden die Spannplatten 110, 112 aufeinander zu bewegt, sodass der Dichtungskörper 102 axial zusammengedrückt wird und in radialer Richtung ausweicht bzw. sich ausdehnt. Gleichzeitig wird auch die im Anlagebereich 116 mit dem Rohr korrespondierende Ausnehmung 106 verengt, wodurch die darin befindliche Dichtungsmasse 104 in Richtung der Außenwand des Rohres gedrückt und damit von ihrem inaktiven in den aktiven Zustand überführt wird.
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Um die Dichtungsmasse 104 im inaktiven Zustand zu halten, ist der Anlagebereich 116 des Dichtungskörpers 102 mit einer Schutzschicht 118 ausgerüstet, welcher die in Richtung der Durchgangsöffnung 103 weisende Fläche der Dichtungsmasse 104 und Abschnitte des Anlagebereiches 116 (2b) abdeckt. Mit der Schutzschicht 118 ist eine sichere Montage der Dichtungsvorrichtung 101 auf einem Rohr gewährleistet, ohne einen vorzeitigen Kontakt der Dichtungsmasse 104 mit der Außenseite des Rohres zu riskieren. Die Schutzschicht 118 ist bevorzugt aus einem für die Dichtungsmasse 104 durchlässigen Material ausgebildet, wie z.B. einem Vlies oder einem textilen Gewebe. Damit ist es nicht notwendig, die Schutzschicht 118 zu entfernen. Diese wird beim Verspannen des Dichtungskörpers 102 einfach von der Dichtmasse 104 durchflossen und so der Kontakt zwischen Dichtmasse 104 und dem Rohr hergestellt.
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Wie den 2a und 2b zu entnehmen, erstreckt sich die Dichtungsmasse 104 nahezu über die gesamte Breite des Dichtungskörpers in der dafür vorgesehenen Ausnehmung 106. Wie den 1 und 2a ferner zu entnehmen, weist der Dichtungskörper eine Vielzahl von Materialaussparungen 120, 122, 124 auf, die in einem Bereich des Dichtungskörpers 102 angeordnet sind, der zwischen dem Anlagebereich 116 und dem Verspannbereich 126 angeordnet ist. Die Materialaussparungen 120, 122, 124 bilden Hohlräume in dem Dichtungskörper 102 aus, die insbesondere gleichmäßig entlang eines Teilkreisdurchmessers des Dichtungskörpers 102 angeordnet sind. Die Materialaussparungen 120, 122, 124 erstrecken sich von beiden Stirnseiten 128, 130 des Dichtungskörpers 102 aus parallel zu dessen Mittelachse A ins Körperinnere, wobei die Materialaussparung jeweils deckungsgleich zueinander angeordnet sind. Zwischen den einander gegenüber liegenden Materialausnehmungen ist ein auf der Hälfte des Dichtungskörpers 102 radial umlaufender Materialsteg 132 vorgesehen, der die Tiefe der Materialaussparungen 120, 122, 124 begrenzt. Gleichzeitig sind zwischen einander benachbarten Materialaussparungen 120, 122, 124 auf einer Seite des Dichtungskörpers 102 ebenfalls Materialstege 134, 136, 138 vorgesehen, welche eine Materialstärke in einem Bereich zwischen zwei und acht Millimetern aufweisen. Die Materialstege 134, 136, 138 übertragen zum einen die notwendigen Montagekräfte vom Verpannbereich 126 auf den Anlagebereich 116, dienen jedoch auch gleichzeitig zur vorteilhaften Kraftbegrenzung. Der radial verlaufende Materialsteg 132 und die Materialstege 134, 136, 138 lassen Verformungen des Anlagebereiches 116 zu, sodass trotz einer überhöhten Verspannkraft nur eine bestimmte Montagekraft auf die Außenseite des nicht dargestellten Rohres einwirken kann. Um die Verformbarkeit des Dichtungskörpers 102 zu gewährleisten basiert das Material auf einem Elastomer- oder Kautschuk-Material, wie etwa einer Ethylen-Propylen-Dien-Mischung, Nitril-Butadien-Kautschuk, Fluorkautschuk oder Silikonkautschuk. Die Dichtungsmasse 104 weist vorzugsweise ein ein- oder mehrkomponentiges Material mit einem dauerverformbarem Verhalten auf. Vorzugsweise findet zur Ausbildung der Dichtungsmasse 104 Butyl-Kautschuk Anwendung.
