-
Dichtungsanordnung in Schlauchfassungen Die Erfindung betrifft eine
Dichtungsanordnung in Schlauchfassungen, insbesondere in Spülbohrschlauchfassungen
für hochbelastbare Druckschläuche, wie sie in Tiefbohranlagen, insbesondere für
Erdölbohrungen, für die Zuführung des Spülmittels Anwendung finden.
-
Es werden hierbei üblicherweise Schläuche aus Gummi oder Kunststoff
angewandt, die eine zwischen einer äußeren und einer inneren Gummi- bzw. Kunststoffschicht
eingebettete Drahtbewehrung enthalten.
-
Zum Anschließen der Schläuche an Pumpen. Druckleitungen, Spülköpfe
und Armaturen oder an andere Schläuche werden diese an den Enden mit Fassungen versehen,
die meist aus einer das Schlauchende umgebenden innen konischen Außenhülse bestehen,
mit der beispielsweise ein Anschlußstück verschraubbar ist.
-
Zur Aufnahme der in erster Linie durch den Leitungsdruck hervorgerufenen
axialen Zugkräfte zwischen Schlauch und Außenhülse wird die die Bewehrung umgebende
Gummischicht zusammen mit der äußeren Gummischicht und gegebenenfalls der Leineneinlage
entfernt, soweit sich das Schlauchende in den konischen Teil der Außenhülse erstreckt.
Hierbei lockern sich auf diesem Stück die Drähte der Bewehrung, springen unter ihrer
eigenen Vorspannung auseinander und kommen in den das Schlauchende umgebenden konischen
Ringraum der Außenhülse zu liegen. Wird dieser Ringraum dann mit einer erhärtenden
Masse ausgefüllt, so entsteht dadurch auf dem Schlauchende ein mit der Bewehrung
verankerter außen konischer Kopf, der den Schlauch auch in axialer Richtung an der
konischen Innenfläche der Außenhülse abstützt. Zur Erzielung einer besonders guten
axialen Abstützung wird die konische Innenfläche der Außenhülse meist mit ringsumlaufenden
Nuten oder Stufen versehen.
-
Zwecks Abstützung des Schlauchendes nach innen wird in dessen Inneres
eine starre Stützbuchse eingesetzt, die sich etwa über die Länge erstreckt, auf
der die Bewehrung gelockert ist. Bei einer bekannten Ausführung dieser Art soll
die Abdichtung des Schlauchendes gegenüber der Außenhülse bzw. dem damit verschraubten
Anschlußstück dadurch erzielt werden, daß die Stützbuchse, deren lichte Weite der
Schlauchweite entspricht, außen konisch ist und vom Schlauchende her unter starkem
Druck derartig in dieses hineingedrückt wird, daß dort die innere Gummischicht des
Schlauches an die diese umgebende erhärtete Masse gedrückt und dadurch eingeklemmt
wird. Zur Verbesserung der Klemmwirkung und zur Entlastung der erhärteten Masse
hat man auch zwischen diese und die innere Gummischicht, d. h. die Schlauchseele,
des Schlauchendes eine außen und innen konische zweite Buchse eingesetzt.
-
Es hat sich indessen gezeigt, daß eine solche Abdichtung durch Einklemmen
der inneren Gummischicht des Schlauchendes insbesondere bei hohen Drücken nicht
ausreicht, zumal da der eingeklemmte Teil der Schlauchseele allmählich seine Elastizität
verliert, so daß selbst dann, wenn die innere Stützbuchse durch den Leitungsdruck
selbsttätig nachgesetzt wird, das Leitungsmedium vom inneren Ende der Stützbuchse
her zwischen dieser und der Schlauchseele durchdringen und damit zwischen Außenhülse
und angeschraubtem Anschlußstück nach außen dringen kann. Die bei der vorbekannten
Ausführung vorgesehene Abdichtung des über das Schlauchende vorstehenden Endes der
Stützbuchse gegenüber dem Anschlußstück bleibt infolgedessen wirkungslos.
-
Das gleiche gilt für Schlauchfassungen, bei denen zwischen den Stirnflächen
des Schlauchendes und Anschlußstückes ein Gummidichtring durch eine Verschraubung
unter Druck gesetzt wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten
Schlauchfassungen zu vermeiden und zugleich eine besonders einfache Ausrüstung des
Schlauches mit seinen Fassungen zu ermöglichen.
-
Dies wird mit einer besonderen Dichtungsanordnung in einer Schlauchfassung
der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß je eine Dichtringfläche
der sich unter dem Leitungsdruck selbsttätig anlegenden Dichtungsringe auf der
Außenseite
des Endes der in axialer Richtung über die erhärtende Masse hinausragenden Schlauchseele
und an der dem Schlauch zugewandten Innenfläche des Anschlußstückes anliegt und
daß je eine weitere Dichtringfläche gegenüber der erhärteten Masse sowie gegenüber
der Außenhülse abdichtet.
-
Es ist zweckmäßig, die auf der Außenfläche des Endes der Gummischlauchseele
aufliegende Dichtringfläche und/oder die an der Innenfläche des Anschlußstückes
anliegende Dichtringfläche in an sich bekannter Weise` lippenartig auszubilden.
Besonders zweckmäßig ist es, die Dichtungsringe einstückig in Form einer bei Rohrverbindungen
an sich bekannten, den Querschnitt eines offenen Hohlprofils aufweisenden Lippendichtung
auszubilden, deren eine Lippe auf der Außenseite des axial überstehenden Endes der
Schlauchseele und deren andere Lippe an der dem Schlauch zugewandten Innenfläche
des Anschlußstückes anliegt. Gegenüber der Anwendung zweier getrennter Dichtungen
wird dadurch der Einbau der Dichtung und das Zusammensetzen der Schlauchfassung
wesentlich erleichtert.
-
Da zum Vermeiden des Nachaußendringens von Leitungsmedium die die
erhärtete Masse umgebende Ringfläche zwischen Außenhülse und Anschlußstück abgedichtet
ist, lastet der Leitungsdruck in voller Größe auch auf der ringförmigen Stirnfläche
des Kopfes, so daß sowohl die durch den außen konischen Kopf erstrebte axiale Zugsicherung
zwischen Außenhülse und Schlauchende als auch die Außenhülse selbst in axialer und
vor allem in radialer Richtung erheblich stärker belastet wird, als wenn der Leitungsdruck
lediglich auf dem Querschnitt des Schlauchinneren zuzüglich des Querschnitts der
inneren Gummischicht wirken würde. Die Außenhülse muß daher bei den bekannten Ausführungen
besonders kräftig ausgeführt werden, und es ist auch kaum möglich, die Außenhülse
in beispielsweise zwei Halbschalen aufzuteilen, die auch auf einen an seinen beiden
Enden mit Köpfen versehenen Schlauch nachträglich aufgesetzt und miteinander verbunden,
beispielsweise verschraubt, werden können. Es ist demnach bei Verwendung der bekannten
Schlauchfassungen meist erforderlich, jeden Schlauch zusammen mit seinen beiden
Außenhülsen auf Lager zu halten.
-
Um die ringförmige Stirnfläche des außen konischen Kopfes aus der
erhärteten Masse vom Leitungsdruck völlig zu entlasten, wird in weiterer Ausbildung
der Erfindung an der dem Anschlußstück zugewandten Stirnfläche der erhärteten Masse
ein auf die Außenfläche des axial überstehenden Endes der Gummischlauchseele aufgesetzter,
an sich bekannter, im Querschnitt winkelförmiger Stützring vorgesehen, der in axialer
Richtung mit seiner einen Stirnfläche unmittelbar gegen eine Anschlagfläche der
Außenhülse und mit seiner anderen Stirnfläche gegen eine vorzugsweise hinter deren
Innenfläche axial zurückspringende Stirnfläche des Anschlußstücks spaltfrei abgestützt
ist, wobei der von den Schenkeln des Stützringes eingeschlossene Ringraum dem Ende
der Schlauchseele sowie der Innenfläche des Anschlußstückes zugekehrt ist und zur
Aufnahme des Dichtringes dient.
-
Da der Kopf durch den Stützring von axialen Kräften, die über die
Kraft hinausgehen, die auf der gesamten Querschnittsfläche der Schlauchöffnung einschließlich
der inneren Gummischicht durch den Leitungsdruck unvermeidbar hervorgerufen wird,
entlastet ist, ist es auch möglich, eine geteilte Außenhülse anzuwenden, deren Teile
z. B. durch Schrauben zusammengehalten werden.
-
Infolge der Geringhaltung der axialen und der durch diese infolge
der Konizität der Außenhülse erzeugten radialen Kräfte kann auch die Stützbuchse
im Schlauchende in der Wandstärke erheblich geringer gehalten werden als bei den
bekannten Ausführungen.
-
Infolge der nunmehr zulässigen Teilung der Außenhülse ergibt sich
als weiterer Vorteil der Erfindung die Möglichkeit, nicht nur Schläuche mit Köpfen,
jedoch ohne Außenhülsen, auf Lager zu halten, sondern auch alle Köpfe mit nur einer
kleinen Anzahl von Außenhülsen im Bedarfsfalle auch am Verwendungsort herzustellen.
Der Stützring wird dabei ohne die Dichtung in die Außenhülse eingesetzt und durch
das angeschraubte Anschlußstück gehalten. Nach dem Erhärten der Masse können die
Außenhülse, der Stützring und das Anschlußstück wieder vom Kopf abgenommen werden.
-
Es ist weiterhin zweckmäßig, das vordere Ende der Schlauchseele sowie
die Stützbuchse in an sich bekannter Weise ein gewisses Stück über die Vorderkante
der Lippe des Dichtringes vorstehen zu lassen, damit auch dann, wenn das vordere
Ende der Schlauchseele unter dem Einfluß des Leitungsdruckes, insbesondere bei abwechselnder
Belastung und Entlastung, zurückwandern sollte, d. h. sich vom Anschlußstück entfernen
sollte, stets ein Anliegen der lippenartigen Dichtringfläche am axial überstehenden
Ende der Schlauchseele gewährleistet ist.
-
Um auch dann, wenn das Ende der Schlauchseele und die Stützbuchse
bis an die Innenfläche des Anschlußstückes heranreichen, dem Leitungsdruck sofortigen
Zutritt zum Hohlraum des Dichtringes zu geben, sind in an sich bekannter Weise an
der Vorderkante der Stützbuchse und am axial überstehenden Ende der Schlauchseele
Ausnehmungen vorgesehen.
-
Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung erläutert.
Die Zeichnung stellt eine auf ein Schlauchende montierte Fassung, im rechten Teil
geschnitten, dar.
-
Der Schlauch 1 besteht in bekannter Weise aus einer Gummi- oder Kunststoffschlauchseele
4, einer aus Stahldrähten gebildeten in Gummi bzw. Kunststoff eingebetteten Bewehrung
2 und einem äußeren Gummi- bzw. Kunststoffmantel 3 sowie gegebenenfalls aus einer
oder mehreren Gewebeeinlagen. Wenn in folgendem von Gummi gesprochen ist, so ist
darunter auch jeder geeignete Kunststoff zu verstehen.
-
Zwecks Herstellung des Kopfes am Schlauchende wird der äußere Gummimantel
3 sowie der die Drahtbewehrung 6 umgebende Gummi entfernt, wodurch die Bewehrung
aufspringt und sich von der Schlauchseele 4 löst. Sodann werden die beiden Hälften
der Außenhülse 5 auf das Schlauchende aufgesetzt und durch die tangential gerichteten
Schrauben 24 oder durch andere geeignete Mittel miteinander verbunden. Es ist selbstverständlich
möglich, auch eine ungeteilte Außenhülse anzuwenden, die vorher auf den Schlauch
aufgeschoben ist; doch müssen dann die zu jedem Schlauch gehörenden Außenhülsen
nach Herstellung der beiden Köpfe an den Schlauchenden auf dem
Schlauch
verbleiben. In die Schlauchseele ist eine verhältnismäßig dünnwandige, außen zweckmäßig
leicht konische, starre Stützbuchse 15 eingeschoben, die so weit reicht, wie die
Bewehrung 6 gelockert ist. Da kein besonderer radialer Druck auf die Schlauchseele
4 ausgeübt zu werden braucht, kann die Stützbuchse 15 mit verhältnismäßig geringem
Kraftaufwand in die Lichtung der Schlauchseele eingeschoben werden.
-
Nach dem Aufbringen der Außenhülse 5 wird die erhärtende Masse 26
für die Bildung des Kopfes eingefüllt.
-
Zur Zentrierung der Außenhülse 5 bis zum Erhärten der Masse dienen
das den nicht mehr abgemantelten Teil des Schlauchendes - wie auch bei der vorbekannten
Ausführung - umschließende Ende der Außenhülse und der auf das vordere Ende 4' der
Schlauchseele 4 aufgesetzte Stützring 7, der in das weite Ende der Außenhülse 5
hineinpaßt und sich in axialer Richtung gegen eine Anschlagfläche 11 der Außenhülse
abstützt. Der Stützring 7 ist mit Bohrungen 10 versehen, durch die
überschüssige Masse und vor allem auch Luftblasen entweichen können.
-
Das vordere Ende 4' der Schlauchseele 4 wird vor dem Aufschieben
des Stützringes 7, falls erforderlich, auf der Außenseite geglättet, damit der Innenumfang
des Stützringes 7 möglichst spaltfrei an der Schlauchseele 4 anliegt. Es kann außerdem
zweckmäßig sein, dem Innendurchmesser des Stützringes 7 ein gewisses Untermaß zu
geben. Um trotzdem ein störungsfreies Aufschieben zu ermöglichen, wird die Innenkante
des Stützringes 7 in Aufschieberichtung angeschrägt, wie aus der Zeichnung ersichtlich.
Bis zum Erhärten der den Kopf bildenden Masse 26 wird der Stützring 7 zweckmäßig
durch ein aufgeschraubtes Anschlußstück 16 in seiner Lage gehalten. Zur Aufnahme
des Dichtringes 12 schließt der Stützring 7 einen ringförmigen Raum 20 ein, der
dem vorderen Ende 4' der Schlauchseele 4 und der dem Schlauch 1 zugewandten Innenfläche
28 des Anschlußstückes 16 zugekehrt ist. Der Stützring 7 hat daher einen winkelförmigen
Querschnitt, dessen einer Schenkel 9 der Schlauchseele 4 und dessen anderer Schenkel
8 dem Anschlußstück 16 zugekehrt ist. Der Schenkel 8 liegt bei aufgeschraubtem Anschlußstück
16 an dessen Stirnfläche 22 an. Das Anschlußstück 16 weist ein Innengewinde 18 nach
Art einer überwurfmutter auf, das auf ein zugeordnetes Außengewinde der Außenhülse
5 aufschraubbar und durch Sicherungsschrauben 25 festlegbar ist. Selbstverständlich
kann auch eine Flanschverbindung zwischen Anschlußstück 16 und Außenhülse 5 angewandt
werden.
-
Die Lippe 14 des Dichtringes 12 liegt an der Innenfläche
28 des Anschlußstückes 16 an. Um der Gefahr der Bildung eines Spaltes zwischen dem
Anschlußstück 16 und dem Schenkel 8 des Stützringes 7 zu begegnen, ist es zweckmäßig,
die radial außenliegende Stirnfläche 22 des Anschlußstückes 16 gegenüber der als
Anlagefläche für die Lippe 14 dienenden Stirnfläche 28 zurückspringen zu lassen.
Der Innendurchmesser des Schenkels 8 des Stützringes 7 soll genau zum Außendurchmesser
der Innenfläche 28 passen. Durch diese Anordnung wird auch bei nicht genau zentrisch
sitzendem Gewinde 18 des Anschlußstückes 16 bzw. der Außenhülse 5 ein i Spalt, in
den das Material des Dichtringes 12 hineingedrückt und zerstört werden könnte, vermieden.
Das Anschlußstück 16 ist zur Aufnahme des über der Vorderkante der Lippe 13 des
Dichtringes 12 in axialer Richtung ein gewisses Stück überstehendem Ende des Stützringes
15 und gegebenenfalls auch i der Schlauchseele 4 mit einer an seine Durchflußbohrung
angrenzenden Ausdrehung 30 versehen, in die das vordere Ende- 4' der Schlauchseele
4 und die Stützbuchse 15 hineinragen.
-
Für den Durchtritt des Leitungsdruckes zum Hohlraum 20' des Dichtringes
12 sind Durchtrittsöffnungen 19 an der Vorderkante der Stützbuchse 15 und des axial
überstehenden Endes 4' der Schlauchseele 4 vorgesehen.
-
Durch den Dichtring 12 wird die Außenfläche der Schlauchseele 4 unmittelbar
gegenüber der Innenfläche 28 des Anschlußstückes 16 abgedichtet, so daß selbst dann,
wenn das Leitungsmedium zwischen Stützbuchse 15 und Schlauchseele 4 gelangen sollte,
dieses nicht nach außen entweichen kann. Das über den Stützring 7 nach vorn
hinausragende Stück der Stützbuchse 15 bleibt von Kräften frei, da auf der Innen-
und Außenseite der gleiche Druck herrscht.
-
Da der in axialer Richtung wirkende Druck, soweit er an der Anlagefläche
21 des Schenkels 9 zwischen Dichtring 12 und Stützring 7 zur Auswirkung kommt, infolge
der Abstützung des Stützringes 7 an der Anschlagfläche 11 der Außenhülse 5 nicht
auf die Stirnfläche 27 der Masse 26 übertragen wird, bleibt diese von axialen Kräften
frei, die über die Kraft hinausgehen, die vom Leitungsdruck auf einer Querschnittsfläche
mit dem Außendurchmesser der Schlauchseele 4 hervorgerufen wird.
-
Soweit die Beschreibung Einzelheiten enthält, die nicht Gegenstand
der Patentansprüche sind, gehören sie nicht zur Erfindung, sondern sind nur zum
Verständnis der Gesamtanordung näher erläutert.