DE102013202002B4

DE102013202002B4 - Dichtungsvorrichtung mit Dichtungskörper und Dichtungsmasse und Verfahren zum Abdichten eines Rohres gegenüber einem Durchbruch in einem Wandabschnitt

Info

Publication number: DE102013202002B4
Application number: DE102013202002.3A
Authority: DE
Inventors: Rajesh Chikatimalla; Thomas Wagner; Andreas Wulfes
Original assignee: Doyma GmbH and Co
Current assignee: Doyma GmbH and Co
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: DE102013022326B3; DE102013202002A1; DE102013022528B4; DE202012001199U1

Abstract

Dichtungsvorrichtung (1, 101) zum Abdichten eines Rohres (30) gegenüber einem Durchbruch in einem Wandabschnitt, miteinem Dichtungskörper (2, 102), der eine Durchgangsöffnung (3, 103) zum Durchführen des Rohres (30) aufweist, undmindestens einer Dichtungsmasse (4, 104), die zwischen dem Dichtungskörper (2, 102) und dem Rohr (30) angeordnet ist, wobei die Dichtungsmasse (4, 104) im nicht fließfähigen Zustand an einer Ausnehmung (6, 106) des Dichtungskörpers (2, 102) anliegt und in einen fließfähigen Zustand versetzbar ist, wobei die Dichtungsmasse (4, 104) zwischen dem Dichtungskörper (2, 102) und dem Rohr (30) anliegt,einer Verspanneinrichtung (8, 108), mittels der der Dichtungskörper (2, 102) axial stauchbar ist, um die Dichtungsmasse (4, 104) in den fließfähigen Zustand zu versetzen, wobei der Dichtungskörper (2, 102) an mindestens einer seiner Stirnseiten (128, 130) sich in axialer Richtung erstreckende Materialaussparungen (120, 122, 124) aufweist und der Dichtungskörper (2, 102) einen in radialer Richtung umlaufenden Materialsteg (132) aufweist, der die Tiefe der Materialaussparungen (120, 122, 124) begrenzt, wobei entweder die Ausnehmung (106) für die Dichtungsmasse (104) etwa die Gesamtbreite des Dichtungskörpers (2, 102) aufweist oder eine Vielzahl von Ausnehmungen (6) vorgesehen ist.

Description

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, und mindestens einer Dichtungsmasse, die zwischen dem Dichtungskörper und dem Rohr angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abdichten eines Rohres gegenüber einem Durchbruch in einem Wandabschnitt mittels einer Dichtungsvorrichtung.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Aus GB 758 535 A und CH 545 921 A sind Rohrkupplungen bekannt, die mit der Außenseite einer Rohrleitung in Abdichtung bringbare Dichtmassen aufweisen.
DE 43 11 551 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Abdichten eines rohrförmigen Endes gegenüber einer Mauerdurchführung. Die Vorrichtung umfasst ein in die Mauerdurchführung einsetzbares Befestigungsteil mit einem radial aufspreizbaren Dichtungsabschnitt, auf dessen Außenseite eine Dichtungsmasse angeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Spreizhülse, welche in den aufspreizbaren Dichtungsabschnitt des Befestigungsteiles eintreibbar ist, sodass die außenseitig angeordnete Dichtmasse in abdichtende Anlage mit der Innenseite der Mauerdurchführung gelangt.
DE 296 01 204 U1 offenbart hingegen ein Wärmeschutzbauteil zur Verwendung an Mauerdurchführungen. Als Mauerdurchführung wird ein Schrumpfschlauch eingesetzt, der auf seiner Außenseite zum Wandbereich abgedichtet ist.
Aus DE 199 15 667 A1 ist weiterhin eine Abdichtung für eine Mauerdurchführung von einer durch die Mauerdurchführung geführten Rohrleitung bekannt. In die Durchführung ist ein Dichtelement mit einer Durchgangsöffnung für ein Rohr einsetzbar, wobei das Dichtelement eine dem Rohr zugewandte Ausnehmung aufweist, in der ein quellfähiges Polymer angeordnet ist, das bei Kontakt mit Wasser aufquellt,
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.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer eingangs genannten Dichtungsvorrichtung dadurch gelöst, dass die Dichtungsmasse im inaktiven Zustand an einer Ausnehmung des Dichtungskörpers anliegt und in einen aktiven fließfähigen Zustand versetzbar ist, um einen Zwischenraum zwischen dem Dichtungskörper und dem Rohr abdichtend auszufüllen. Weiterhin zeichnet sich die Erfindung durch eine Verspanneinrichtung aus, mittels welcher der Dichtungskörper axial stauchbar ist, um die Dichtungsmasse in den aktiven Zustand zu versetzen, wobei der Dichtungskörper an mindestens einer seiner Stirnseiten sich in axialer Richtung erstreckende Materialaussparungen aufweist und der Dichtungskörper einen in radialer Richtung umlaufenden Materialsteg aufweist, der die Tiefe der Materialaussparungen begrenzt, wobei entweder die Ausnehmung für die Dichtungsmasse etwa die Gesamtbreite des Dichtungskörpers aufweist oder eine Vielzahl von Ausnehmungen vorgesehen ist.
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 zwischen Dichtungskörper und dem Rohr eine Dichtmasse angeordnet ist, die in einem inaktiven Zustand vollständig oder teilweise in einer Ausnehmung des Dichtungskörpers angeordnet ist und in diesem inaktiven Zustand vorzugsweise fest ist. Dadurch wird sie bei der Montage einerseits nicht leicht beschädigt. Ferner ist die Montage auch vereinfacht dadurch, dass kein flüssiges oder klebriges Gel in dem Dichtungskörper angeordnet ist. 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 eine Verspanneinrichtung vorgesehen, mittels der der Dichtungskörper axial stauchbar ist und die Dichtungsmasse in den aktiven Zustand versetzbar ist. Mittels der Verspanneinrichtung wird der Dichtungskörper axial gestaucht wodurch er sich radial ausdehnt. Dadurch wird einerseits ein nach der Montage verbleibender Spalt zwischen der Laibung des Durchbruchs und der Dichtungsvorrichtung als auch zwischen der Dichtungsvorrichtung bzw. der Dichtmasse und dem Rohr verkleinert oder ausgefüllt. Dadurch wird auch die Dichtungsmasse näher an das Rohr herantransportiert, so dass die Dichtungsmasse einen kürzeren Weg fließen muss, um das Rohr abzudichten. Ferner wird durch das Verspannen des Dichtungskörpers mittels der Verspanneinrichtung die Ausnehmung, in der die Dichtungsmasse angeordnet ist, ebenfalls axial gestaucht, wodurch die Dichtungsmasse in den aktiven fließfähigen Zustand versetzt wird. Beispielsweise kann die Dichtungsmasse durch die Verkleinerung der Ausnehmung aus dieser herausgequetscht werden.
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.
Mit den Materialaussparungen, deren Mittenachsen parallel zur Mittelachse der Dichtungsvorrichtung verlaufen, wird beim Verspannen des Dichtungskörpers dessen Ausdehnung in radialer Richtung auf vorteilhafte Weise verringert bzw. begrenzt. Damit werden gleichzeitig die auf die Außenseite des mit der Dichtungsvorrichtung abzudichtenden Rohres einwirkenden Montagekräfte vorteilhaft begrenzt, wodurch an der Außenseite des beispielsweise abzudichtenden Wellrohres sich nachteilig auswirkende Verformungen vermieden sind. Die Materialaussparungen können sich beispielsweise von einer Stirnseite aus bis kurz vor die gegenüberliegende Stirnseite des Dichtungskörpers erstrecken, sodass jede Aussparung 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.
Bei einer einzelnen Ausnehmung über die Gesamtbreite des Dichtungskörpers ist eine 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 und eine wirksame Abdichtung zwischen dem Rohr und dem Dichtungskörper sichergestellt. Darüber hinaus ist über die relativ breit ausgebildete Dichtmasse eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Außenseite des Rohres bewirkt.
Die der alternativen Ausgestaltung mit mehreren Ausnehmungen sind diese vorzugsweise in axialer Richtung des Dichtungskörpers gleichmäßig beabstandet und parallel zueinander angeordnet. 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 effektiv abdichtet. Zudem wird eine gleichmäßigere Kraftverteilung und gleichmäßigere Anlage der Dichtungsvorrichtung am Rohr gewährleistet, wodurch auch die Belastung des Rohres verringert wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird die Dichtungsmasse mittels einer Schutzschicht im inaktiven Zustand gehalten und ist mittels Entfernen der Schutzschicht in den aktiven Zustand versetzbar.
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.
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.
Bevorzugt ist die Schutzhülle nach einer alternativen Ausführungsform aus einem für die Dichtungsmasse durchlässigen Material, insbesondere Flies ausgebildet. Die Schutzhülle ermöglicht somit ohne das vorherige Entfernen derselbigen 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. Flies 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
Vorzugsweise begrenzt der Materialsteg die Tiefe der Materialaussparungen von beiden Stirnseiten des Dichtungskörpers aus. 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 Aussparungen 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.
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.
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 Aussparungen versehenen Dichtungskörper vorzugsweise ausreichend hohe Montagekräfte erzeugen lassen, die eine sichere Abdichtung gewährleisten. Jedoch bieten die Aussparrungen 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mittels einer Dichtungsvorrichtung nach einer der vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen gelöst mit den Schritten: Positionieren der Dichtungsvorrichtung innerhalb des Durchbruchs, wobei das Rohr durch die Durchgangsöffnung verläuft, konzentrisches Ausrichten des Rohres zu der Durchgangsöffnung des Dichtungskörpers und Versetzen der Dichtungsmasse in einen aktiven fließfähigen Zustand, um einen Zwischenraum zwischen dem Dichtungskörper und dem Rohr abdichtend auszufüllen, indem der Dichtungskörper mittels einer Verspanneinrichtung verspannt wird. Durch ein derartiges Verfahren ist die Montage einer Dichtungsvorrichtung wesentlich vereinfacht. Es wird eine schonende Abdichtung ohne oder nur mit geringen Anpressdrücken, Verspannungen und ohne Spezialwerkzeug erreicht. Die Abdichtung ist zudem sicher und vollständig.
In bevorzugten Weiterbildungen weist das Verfahren ferner wenigstens einen der folgenden Schritte auf: Versetzen der Dichtungsmasse in den aktiven Zustand mittels Entfernen einer Schutzschicht von der Dichtungsmasse; Alternativ zum Entfernen der Schutzschicht kann das Versetzen der Dichtungsmasse in den aktiven Zustand mit dem Durchdringen einer für die Dichtungsmasse durchlässigen Schutzschicht umgesetzt werden; Versetzen der Dichtungsmasse in den aktiven Zustand, wobei das Verspannen des Dichtungskörpers mittels der Verspanneinrichtung vorzugsweise die Schritte aufweist: Anlegen der Spannplatten an den axialen Stirnflächen des Dichtungskörpers, Durchführen der Spannschrauben durch die Spannplatten und den Dichtungskörper, und Anziehend der Spannschrauben mittels Schraubenmuttern. Vorzugsweise weist das Verfahren ferner den Schritt auf: Aushärten der Dichtungsmasse, wobei die Dichtungsmasse ein reaktives Material aufweist. Insgesamt wird durch die Schritte der Vorteil erreicht, dass eine Montage der Dichtungsvorrichtung wesentlich vereinfacht ist, wobei eine effektive Abdichtung der Wanddurchführung mit dem Rohr erreicht wird bei gleichzeitiger schonender Behandlung des Rohres, sodass ein Einschnüren oder Knicken des Rohres vermieden wird. Die Montage kann auch von ungeübtem Personal durchgeführt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben. Es zeigen:

1 einen Vollschnitt einer Dichtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 die Dichtungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit montiertem Wellrohr;
3 die Dichtungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Schutzschicht;
4 eine Schnittdarstellung der Dichtungsvorrichtung aus 3;
5 eine Seitenansicht einer Dichtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 einen Vollschnitt der Dichtungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
7 eine perspektivische Ansicht einer Dichtungsvorrichtung gemäß einem nicht die Erfindung betreffenden Ausführungsbeispiel;
7a eine Vergrößerung des Details C aus 7;
8 einen Vollschnitt der Dichtungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 7;
9 die Dichtungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 7 mit einer Schutzschicht;
10 eine Schnittdarstellung der Dichtungsvorrichtung aus 9;
11 eine perspektivische Ansicht einer Dichtungsvorrichtung gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
12a ein Vollschnitt der Dichtungsvorrichtung nach 11 und
12b eine Vergrößerung des Details K aus 12.

In einem ersten Ausführungsbeispiel (1 und 2) weist die Dichtungsvorrichtung 1 zum Abdichten eines Rohres 30 gegenüber einem Durchbruch in einem Wandabschnitt einen Dichtungskörper 2, der eine Durchgangsöffnung 3 zum Durchführen eines Rohres 30 aufweist, auf. Ferner weist die Dichtungsvorrichtung 1 mehrere Dichtungsmassen 4 auf (im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei, beide mit 4 bezeichnet). Die Dichtungsmassen 4 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet und weisen einen runden Querschnitt auf. Sie sind in Ausnehmungen 6 angeordnet, die an dem Dichtungskörper 2 ausgebildet sind.
Zum Verspannen der Dichtungsvorrichtung 1 ist an dieser eine Verspanneinrichtung 8 angeordnet. Die Verspanneinrichtung 8 besteht aus zwei Spannplatten 10, 12, die an den gegenüberliegenden Stirnenden des Dichtungskörpers 2 angeordnet sind. Die Spannplatten 10, 12 sind mittels mehrerer Schrauben 14 (nur eine mit Bezugszeichen versehen) miteinander verbunden. Die Schrauben 14 sind durch Bohrungen 16 (nur eine mit Bezugszeichen versehen) des Dichtungskörpers 2 angeordnet. Die Spannplatte 12 ist mittels Muttern 18 (nur eine mit Bezugszeichen versehen) über die Schrauben 14 gegen die Vorrichtung 1 befestigt. Wie leicht ersichtlich können die beiden Spannplatten 10, 12 durch Drehen der Muttern 18 aufeinander zu bewegt werden, wodurch der Dichtungskörper 2 axial verspannt wird und sich in radialer Richtung ausdehnt. Dabei werden auch die Ausnehmungen 6 axial verengt, wodurch die Dichtungsmassen 4 radial nach innen gedrückt oder gequetscht werden.
Zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen 6 ist ein Steg oder eine Trennwand 20 ausgebildet. Die Ausnehmungen 6 sind umlaufend und konzentrisch zu der Mittelachse A der Dichtungsvorrichtung 1 angeordnet und parallel zueinander. An den Stirnenden endet der Dichtungskörper 2 nicht mit einer halben Ausnehmung, sondern jeweils mit einem Steg 22, 24. Durch diese Konfiguration wird verhindert, dass die Dichtungsmasse 4 im aktiven fließfähigen Zustand aus der Dichtungsvorrichtung 1 hinaus läuft. Vielmehr wird die Dichtungsmasse 4 so im Inneren gehalten und kann effektiv abdichten.
Die Ausnehmungen 6 sind im Wesentlichen V-förmig im Querschnitt ausgebildet. Sie sind so ausgebildet, dass ihr Querschnitt eine zur Mittelachse A hin größer werdende Breite in axialer Richtung aufweist. In einem ersten Wandabschnitt 26 weist die Ausnehmung 6 eine erste Steigung auf und in einem zweiten Wandabschnitt 28, der näher zur Mittelachse A ist als Wandabschnitt 26, eine zweite Steigung, die geringer ist als die des Wandabschnitts 26. Dadurch wird ein sanfterer Übergang für die Dichtungsmasse 4 geschaffen, sodass diese besser fließen und abdichten kann.
Der Dichtungskörper 2 weist vorzugsweise ein elastisches aber festeres Material als die Dichtungsmasse 4 auf. Der Dichtungskörper 2 weist beispielsweise auf: Elastomer- oder Kautschukmaterial, wie etwa Ethylen-Propylen-Dien-Mischung, Nitril-Butadien-Kautschuk, Fluorkautschuk, Silikonkautschuk. Die Dichtungsmasse 4 weist vorzugsweise ein ein- oder mehrkomponentiges Material mit dauerplastischen und/oder aushärtendem Verhalten auf. Vorzugsweise weist die Dichtungsmasse 4 Butyl-Kautschuk auf.
Gemäß 2 ist die Dichtungsvorrichtung 1 auf einem Wellrohr 30 montiert dargestellt. Das Wellrohr 30 weist an einer Außenseite Wellenberge 32 und Wellentäler 34 auf. Wie aus 2 ersichtlich, ist der Spalt zwischen den Dichtungsmassen 4 und dem Wellrohr 30 klein bzw. liegen diese an dem Wellrohr 30 an. Wird nun mittels der Verspanneinrichtung 8 der Dichtungskörper 2 verspannt, werden die Dichtungsmassen 4 in einen aktiven fließfähigen Zustand versetzt und fließen in die Ausnehmungen, insbesondere auch Wellentäler 34 zwischen dem Dichtungskörper 2 und dem Wellrohr 30 hinein und dichten so gegen das Wellrohr 30 ab.
Die Dichtungsmassen 4 ist in einer Variante mittels einer Schutzschicht 50 (siehe 3 und 4) im inaktiven Zustand gehalten. Eine derartige Schutzschicht 50 ist vorzugsweise schlauchförmig ausgebildet und ist auf der Innenseite der Dichtungsvorrichtung 1 im Wesentlichen konzentrisch zur Mittelachse A angeordnet. Die Schutzschicht 50 liegt an den Stegen 20, 22 und 24 an und hält so die Dichtungsmassen 4 in den Ausnehmungen 6. Nach einer Montage der Dichtungsvorrichtung 1 auf einem Rohr 30 (wie in 2 gezeigt) wird eine derartige Schutzschicht 50 dann herausgezogen, wodurch die Dichtungsmassen 4 in einen aktiven fließfähigen Zustand versetzt würden, sodass diese die Zwischenräume zwischen dem Rohr 30 und dem Dichtungskörper 2 ausfüllen. Dazu weist die Schutzschicht 50 an einem axialen Ende eine Lasche 52 zum Ergreifen auf.
In den 5 und 6 ist eine Dichtungsvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Gleiche und ähnliche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insofern wird auf das Obige vollumfänglich Bezug genommen. Im Folgenden wird insbesondere auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel (1 und 2) eingegangen. Selbstverständlich können und sollen verschiedene Elemente der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden.
Die Dichtungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (5 und 6) weist ebenfalls einen Dichtungskörper 2 sowie mehrere (hier zwei) Dichtungsmassen 4 auf, die in Ausnehmungen 6 an dem Dichtungskörper 2 angeordnet sind. Auch diese Dichtungsvorrichtung 1 weist eine Verspanneinrichtung 8 auf, die aus zwei Spannplatten 10, 12, mehreren Schrauben 14 sowie mehreren Muttern 18 besteht.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel (1 und 2) weist die Dichtungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (5 und 6) eine Mehrzahl an Passagen 36 auf, mittels denen eine Fließverbindung zwischen den Ausnehmungen 6 des Dichtungskörpers 2 und der Umfangsfläche 38 des Dichtungskörpers 2 herstellbar ist, um den Zwischenraum zwischen dem Durchbruch bzw. der Laibung des Durchbruchs und dem Dichtungskörper 2 abdichtend auszufüllen. Die Passagen 36 sind als Bohrungen ausgeführt. Sie sind so dimensioniert, dass sie auch nach einem Verspannen des Dichtungskörpers 2 nicht vollständig zusammengedrückt sind, sodass nach dem Verspannen Dichtungsmasse 4 durch die hindurch nach außen dringen kann. Um hier eine gute Verteilung an der Außenfläche 38 des Dichtungskörpers 2 zu ermöglichen, ist die Außenfläche 38 in dem mittleren Bereich des Dichtungskörpers 2 zurückgesetzt, sodass sich eine Ausnehmung 40 ergibt. Wird die Dichtungsmasse 4 in den aktiven fließfähigen Zustand versetzt, fließt diese nicht nur in den Zwischenraum zwischen Dichtungskörper 2 und Rohr 30, sondern auch durch die Passagen 36 hindurch in die Ausnehmung 40 hinein 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 4 an diesen Stellen besonders effektiv abdichten kann. In einem solchen Ausführungsbeispiel (5 und 6) ist die Dichtungsmasse 4 vorteilhaft etwas größer dimensioniert als im ersten Ausführungsbeispiel (1 und 2), da diese auch mehr Volumen ausfüllen muss. Besonders vorteilhaft ist die Dichtungsmasse 4 hier als reaktives Material ausgebildet oder weist ein solches auf, wobei das Volumen der Dichtungsmasse 4 nach dem Aktivieren bzw. nach einem Aushärten größer ist als im inaktiven Zustand.
Gemäß den 7, 7a und 8 ist eine Dichtungsvorrichtung 1 gemäß einem nicht die Erfindung betreffenden Ausführungsbeispiel dargestellt. Gleiche und ähnliche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insofern wird vollumfänglich auf die obigen beiden Ausführungsbeispiele Bezug genommen. Auch dieses Ausführungsbeispiel kann und soll mit den ersten beiden kombiniert werden.
Der Dichtungskörper 2 der Dichtungsvorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel (7 bis 8) ist zwischen zwei Spannplatten 10, 12 einer Verspanneinrichtung 8 angeordnet. Der Dichtungskörper 2 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel etwas anders als die Dichtungskörper 2 der oben genannten Ausführungsbeispiele (1 bis 6) ausgebildet. Der Dichtungskörper 2 weist auf der Innenseite nur eine Ausnehmung 6 auf, die V-förmig ausgebildet ist. Ferner weist der Dichtungskörper 2 auch auf der Außenseite eine Ausnehmung 7 auf, die identisch zu der Ausnehmung 6 ausgebildet ist, jedoch spiegelverkehrt. Die Breite der Ausnehmung 7 nimmt demnach mit Abstand von der Mittelachse A zu. Die der Ausnehmungen 6, 7 begrenzenden Seitenwände 44 (nur eine mit Bezugszeichen versehen) des Dichtungskörpers 2 sind flächig mit konstanten Dicken ausgebildet. Demnach spiegelt auch eine Außenkontur des Dichtungskörpers 2 die V-förmigen Ausnehmungen 6, 7 wider. Auch die Spannplatten 10, 12 weisen abgeschrägte Seiten 46, 48 (je Spannplatte 10, 12 nur eine mit Bezugszeichen versehen), auf die mit den schrägen Wänden 44 des Dichtungskörpers 2 zusammenwirken. Je nach Ausführung kann es beim Verspannen zu verschiedenen Effekten kommen: Beim Verspannen der beiden Spannplatten 10, 12 gegeneinander rutschen somit die schrägen Flächen 46, 48 der Spannplatten 10, 12 auf der Außenkontur der Seitenwände 44 des Dichtungskörpers 2 ab. Ist zwischen den V-förmigen Ausnehmungen 6, 7 kein Steg (in den Figuren nicht gezeigt) oder ein elastischer Steg (8) angeordnet, entfernen sich die beiden Ausnehmungen 6, 7 voneinander, wobei die Ausnehmung 6 auf die Mittelachse A zubewegt wird und die Ausnehmung 7 von der Mittelachse A weg, also in Richtung einer Laibung bewegt wird. Ist der Steg nicht elastische, bzw. weniger elastisch als die Seitenwände 42, 44 46, 48, werden die V-förmigen Ausnehmungen 6, 7 zusammengedrückt.
In jeder Ausnehmung 6, 7 ist eine entsprechende Dichtungsmasse 4, 5 angeordnet. Die Dichtungsmassen 4, 5 sind wie oben beschrieben ausgebildet und können in einen aktiven fließfähigen Zustand versetzt werden.
Ist eine derartig ausgebildete Dichtungsvorrichtung 1 (7-8) in einen Durchbruch eingesetzt zum Abdichten eines durchgeführten Rohres und wird die Verspanneinrichtung 8 verspannt, kommt die Dichtungsmasse 4 in Kontakt mit dem Rohr (in 7 und 8 nicht gezeigt) und die Dichtungsmasse 5 in Kontakt mit der Laibung des Durchbruchs. Da die Seitenwände 44 des Dichtungskörpers 2 relativ dünn sind, werden die Ausnehmungen 6, 7 aufgespreizt, ohne dass ein zu großer Druck auf das durchgeführte Rohr ausgeübt wird. Durch das Aufspreizen wird vorzugsweise die Dichtungsmasse 4, 5 in den aktiven fließfähigen Zustand versetzt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, das eine Schutzschicht, die auf einer Außenseite der Dichtungsmassen 4, 5 angeordnet ist, zerreißt und so die Dichtungsmassen 4, 5 freigegeben werden. Alternativ können die Dichtungsmassen 4, 5 durch Zusammendrücken der Seitenwände 42, 44, 46, 48 aus den Ausnehmungen 6, 7 herausgedrückt werden und so in den aktiven Zustand versetzt werden.
Wie insbesondere aus den 7 und 7a ersichtlich sind an einem Umfang des Dichtungskörpers 2 Vorsprünge 42 angeordnet. Diese Vorsprünge 42 sind krallenartig geformt und dienen zur axialen Fixierung der Dichtungsvorrichtung 1 in dem Durchbruch.
Die 9 und 10 illustrieren eine Variante des nicht die Erfindung betreffenden Ausführungsbeispiels (7 bis 8) bei dem sowohl an der innenliegenden Dichtungsmasse 4 als auch an der außenliegenden Dichtungsmasse 5 eine Schutzschicht 50, 51 angeordnet ist mittels der die Dichtungsmassen 4, 5 in dem inaktiven Zustand gehalten werden. Beide Schutzschichten 50, 51 weisen eine Lasche 52, 53 auf, mittels der diese nach Montage abgezogen werden können, um die Dichtungsmassen in den aktiven Zustand zu versetzen. Die Schutzschichten 50, 51 liegen vorzugsweise an den Seitenwänden 42, 44, 46, 48 an und schließen so die Dichtungsmassen 4, 5 ein.
In 11 ist ein weiteres die Erfindung betreffendes Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung 101 zum Abdichten eines Rohres 30 gegenüber einem Durchbruch in einem Wandabschnitt gezeigt. Die Dichtungsvorrichtung 101 weist einen Dichtungskörper 102 auf, der mit einer Durchgangsöffnung 103 zum Durchführen eines in 2 dargestellten Rohres 30 ausgerüstet ist. Die Dichtungsvorrichtung weist des Weiteren eine Dichtungsmasse 104 (12a) 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 auf vorteilhafte Weise mit der Außenseite bzw. der Außenwandung des Rohres 30 in Kontakt gebracht werden kann.
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 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 30 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.
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 weisende Fläche der Dichtungsmasse und Abschnitte des Anlagebereiches 116 (12b) abdeckt. Mit der Schutzschicht 118 ist eine sichere Montage der Dichtungsvorrichtung 101 auf einem Rohr gewährleistet, ohne einen vorzeitigen Kontakt der Dichtungsmasse mit der Außenseite des Rohres zu riskieren. Die Schutzschicht 118 ist bevorzugt aus einem für die Dichtungsmasse durchlässigen Material ausgebildet, wie z.B. einem Vlies oder einem textilen Gewebe. Damit ist es nicht notwendig, die Schutzschicht zu entfernen. Diese wird beim Verspannen des Dichtungskörpers einfach von der Dichtmasse durchflossen und so der Kontakt zwischen Dichtmasse 104 und dem Rohr hergestellt.
Wie den 12a und 12b zu entnehmen, erstreckt sich die Dichtungsmasse 104 nahezu über die gesamte Breite des Dichtungskörpers in der dafür vorgesehenen Ausnehmung 106. Wie den 11 und 12 ferner zu entnehmen, weist der Dichtungskörper eine Vielzahl von Materialaussparungen 120, 122, 124 auf, die in einem Bereich des Dichtungskörpers angeordnet sind, der zwischen dem Anlagebereich 116 und dem Verspannbereich 126 angeordnet ist. Die Materialaussparrungen bzw. - ausnehmungen bilden Hohlräume in dem Dichtungskörper 102 aus, die insbesondere gleichmäßig entlang eines Teilkreisdurchmessers des Dichtungskörpers angeordnet sind. Die Materialaussparungen erstrecken sich von beiden Stirnseiten 128, 130 des Dichtungskörpers 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 begrenzt. Gleichzeitig sind zwischen einander benachbarten Materialaussparungen 120, 122 124 auf einer Seite des Dichtungskörpers ebenfalls Materialstege 134, 136, 138 vorgesehen, welche eine Materialstärke in einem Bereich zwischen zwei und acht Millimetern aufweisen. Die Materialstege 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 Materialstege134, 136, 138 lassen Verformungen des Anlagebereiches 116 zu, sodass trotz einer überhöhten Verspannkraft nur eine bestimmte Montagekraft auf die Außenseite des Rohres 30 (2) 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.

Claims

Dichtungsvorrichtung (1, 101) zum Abdichten eines Rohres (30) gegenüber einem Durchbruch in einem Wandabschnitt, mit einem Dichtungskörper (2, 102), der eine Durchgangsöffnung (3, 103) zum Durchführen des Rohres (30) aufweist, und mindestens einer Dichtungsmasse (4, 104), die zwischen dem Dichtungskörper (2, 102) und dem Rohr (30) angeordnet ist, wobei die Dichtungsmasse (4, 104) im nicht fließfähigen Zustand an einer Ausnehmung (6, 106) des Dichtungskörpers (2, 102) anliegt und in einen fließfähigen Zustand versetzbar ist, wobei die Dichtungsmasse (4, 104) zwischen dem Dichtungskörper (2, 102) und dem Rohr (30) anliegt, einer Verspanneinrichtung (8, 108), mittels der der Dichtungskörper (2, 102) axial stauchbar ist, um die Dichtungsmasse (4, 104) in den fließfähigen Zustand zu versetzen, wobei der Dichtungskörper (2, 102) an mindestens einer seiner Stirnseiten (128, 130) sich in axialer Richtung erstreckende Materialaussparungen (120, 122, 124) aufweist und der Dichtungskörper (2, 102) einen in radialer Richtung umlaufenden Materialsteg (132) aufweist, der die Tiefe der Materialaussparungen (120, 122, 124) begrenzt, wobei entweder die Ausnehmung (106) für die Dichtungsmasse (104) etwa die Gesamtbreite des Dichtungskörpers (2, 102) aufweist oder eine Vielzahl von Ausnehmungen (6) vorgesehen ist.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmasse (4, 104) mittels einer Schutzschicht (50, 51, 118) in der Ausnehmung (6, 106) gehalten wird.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels Entfernen der Schutzschicht (50, 51) die Dichtungsmasse (4, 5, 104) in den fließfähigen Zustand versetzt wird.
Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (50, 51) einen Griffbereich (52, 53) aufweist, welcher außerhalb des Dichtungskörpers (2, 102) angeordnet ist.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (118) aus einem für die Dichtungsmasse (4, 104) durchlässigen Material, insbesondere Vlies ausgebildet ist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspanneinrichtung (8, 108) zwei Spannplatten (10, 12, 110, 112) und eine Mehrzahl von Spannschrauben (14, 114) aufweist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (6) breiter als ein Wellental (34) eines abzudichtenden Wellrohres (30) ist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (102) an beiden Stirnseiten (128, 130) sich axial in das Körperinnere erstreckende Materialaussparungen (120, 122, 124) aufweist.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einer der Stirnseiten (128, 130) des Dichtungskörpers (102) eine Vielzahl von Materialaussparungen (120, 122, 124) gleichmäßig verteilt angeordnet ist, wobei zwischen zwei einander benachbarten Materialaussparungen (120, 122, 124) jeweils ein axial verlaufender Materialsteg (134, 136, 138) ausgebildet ist.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruche 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstege (132, 134, 136, 138) zwischen den Materialaussparungen (120, 122, 124) eine Materialstärke in einem Bereich zwischen 2 und 8 mm aufweisen.
Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (102) an seiner die Durchgangsöffnung (103) radial begrenzenden Wandfläche wenigstens eine in Richtung zur Mittelachse (A) vorstehende Dichtlippe aufweist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmasse (4, 104) im nicht fließfähigen Zustand wulstförmig ausgebildet ist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmasse (4, 104) im nicht fließfähigen Zustand entlang der gesamten Länge der Ausnehmung (6, 106) angeordnet ist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtungsmasse (4) im nicht fließfähigen Zustand über einen Teilabschnitt der Ausnehmung (6) erstreckt, wobei mehrere solcher Dichtungsmassen (4) beabstandet zueinander entlang der Ausnehmung (6) angeordnet sind.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmasse (4, 104) mit dem Dichtungskörper (2, 102) und/oder dem Rohr (30) verklebt ist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmasse (4) als reaktives Material ausgebildet ist oder solches aufweist, sodass die Dichtungsmasse (4) aushärtbar ist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmasse (4, 104) ein- oder mehrkomponentige Materialien mit dauerplastischem und/oder aushärtendem Verhalten aufweist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungskörper (2) mindestens eine Passage (36) aufweist, mittels der eine Fließverbindung zwischen den Ausnehmungen (6) des Dichtungskörpers (2) und der Umfangsfläche (38) des Dichtungskörpers (2) herstellbar ist, um den Zwischenraum zwischen dem Durchbruch in dem Wandabschnitt und dem Dichtungskörper (2) abdichtend auszufüllen.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtvolumen der in der Ausnehmung (6,106) angeordneten Dichtungsmassen (4, 104) gleich oder größer ist als das Volumen der auszufüllenden Zwischenräume.
Verfahren zum Abdichten eines Rohres (30) gegenüber einem Durchbruch in einem Wandabschnitt mittels einer Dichtungsvorrichtung (1, 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, aufweisend die Schritte: Positionieren der Dichtungsvorrichtung (1, 101) innerhalb des Durchbruchs, wobei das Rohr (30) durch die Durchgangsöffnung (3, 103) verläuft, konzentrisches Ausrichten des Rohres (30) zu der Durchgangsöffnung (3, 103) des Dichtungskörpers (2, 102), und Versetzen der Dichtungsmasse (4, 104) in einen fließfähigen Zustand, um einen Zwischenraum zwischen dem Dichtungskörper (2, 102) und dem Rohr (30) abdichtend auszufüllen, so dass sich die Dichtungsmasse (4, 104) abdichtend an die Außenseite des Rohres (30) anlegt, indem der Dichtungskörper (2, 102) mittels einer Verspanneinrichtung (8, 108) verspannt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Versetzens der Dichtungsmasse (4) in den fließfähigen Zustand das Entfernen einer Schutzschicht (50, 51) von der Dichtungsmasse (4) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Versetzens der Dichtungsmasse (104) in den fließfähigen Zustand das Durchdringen einer für die Dichtungsmasse (104) durchlässigen Schutzschicht (118) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Verspannen des Dichtungskörpers (2, 102) mittels der Verspanneinrichtung (8, 108) die Schritte aufweist: Anlegen der Spannplatten (10, 12, 110, 112) an axialen Stirnflächen (128, 130) des Dichtungskörpers (2, 102), Durchführen der Spannschrauben (14, 114) durch die Spannplatten (10, 12, 110, 112) und den Dichtungskörper (2, 102), und Anziehen der Spannschrauben (14, 114) mittels Schraubenmuttern (18).