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Die
Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung zum abdichtenden Durchführen mindestens
einer Leitung durch eine Öffnung
einer Wand oder dgl., mit einem elastischen Dichtungskörper zum
Abdichten der Leitung und zwei Spannkörpern, wobei der Dichtungskörper eine Öffnung zum
Durchführen
der Leitung in leitungsaxialer Richtung aufweist.
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Eine
solche Vorrichtung wird beispielsweise verwendet, wenn eine Leitung
im Erdbereich durch eine Außenmauer
oder Bodenplatte eines Gebäudes geführt wird
und die Durchführungsstelle
gegen Feuchtigkeitsfluss oder Gasdurchtritt abzudichten ist.
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Gängige Formen
solcher Dichtungsvorrichtungen bestehen im Wesentlichen aus einem
elastischen, beispielsweise aus Gummi bestehenden Dichtungskörper, der
in die Wandbohrung gesetzt wird, durch die die Leitung zu führen ist.
Zum Einspannen und Abdichten der Vorrichtung wird ein Spannkörper etwa
in Form von flachen Spannringen oder auch nach Art von Stopfbuchbrillen
von außen auf
die Dichtungsvorrichtung gesetzt und mittels Spannvorrichtungen
wie etwa Schraubelemente axial auf diese gepresst. Der Spannkörper besitzt,
wie die Dichtungsvorrichtung für
eine einzelne Leitung auch, im Wesentlichen einen runden Querschnitt
und eine Bohrung zum Durchführen
der Leitung.
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Zum
Erzielen der Dichtwirkung wird die Dichtungsvorrichtung in leitungsaxialer
Richtung mittels des Spannkörpers
bzw. der Spannkörper
in der Wandöffnung
verpresst, wodurch das Material des Dichtungselementes quer zur
Längsachse
ausweicht und sich gegen die Durchführungsöffnung und die Leitung presst.
Die Verspannung einer solchen Dichtungsvorrichtung erfordert eine
hohe axiale Kraft. Zum Verspannen werden die Spannkörper üblicherweise
mittels Bolzen verspannt.
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Bei
einer bekannten Vorrichtung weist das Dichtungselement welches im
Folgenden auch Dichtungskörper
genannt wird, eine gegenüber
der Größe des Dichtungskörpers sehr
kleine radiale Nut oder eine radiale, im Querschnitt beispielsweise
nasenförmige
Erhebung auf seiner Umfangsfläche
auf, welche als Wasserbarriere wirken.
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Ein
Nachteil vieler bekannter Dichtungsvorrichtungen besteht darin,
dass eine relativ große
Axialkraft zum Verpressen des Dichtungskörpers aufgebracht und entsprechend
bei der Montage eine große Arbeit
zum Verspannen geleistet werden muss. Darüber hinaus werden die Bauteile
aufgrund der hohen erforderlichen Kräfte mechanisch stark belastet
und müssen
entsprechend stark ausgelegt werden. Ferner sind entsprechend größere Werkzeuge
einzusetzen, und die Montagezeit ist relativ hoch.
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Die
deutlichsten Nachteile gängiger
Dichtungsvorrichtungen sind der hohe Kraftaufwand zum Verspannen,
die resultierende Notwendigkeit für größeres Werkzeug und der Zeitbedarf
beim Einbau.
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Der
Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsvorrichtung bereitzustellen,
die zumindest einen der oben genannten Nachteile verringert oder
vermeidet und insbesondere die einzuleitenden Kräfte zum Verspannen verringert.
Diese Aufgabe wird bei einer Dichtungsvorrichtung der eingangs genannten
Art dadurch gelöst,
dass ein Bereich des Dichtungskörpers
mit solch reduzierter Festigkeit ausgebildet ist, dass beim axialen
Verspannen des Dichtungskörpers
dessen Material radial zum Abdichten in Richtung der Dichtungsfläche gepresst wird.
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Die
notwendige axiale Verspannkraft wird durch Integration eines Querschnittsbereichs
mit reduzierter Festigkeit in den Dichtungskörper verringert. Durch diese
gezielte Schwächung
der Festigkeit eines Bereiches des Dichtungskörperquerschnitts wird beim
axialen Zusammenpressen bzw. Verspannen des Dichtungskörpers dessen
Material radial aus dem Querschnitt gepresst. Befindet sich ein
erfindungsgemäßer und
vorteilhaft ausgestalteter Dichtungskörper in einer Wandbohrung oder
in einer wandbefestigbaren Verankerungsvorrichtung und ist gleichzeitig
eine Leitung durch die zentrale Öffnung des
Dichtungskörpers
durchgeführt,
wird das Material gegen die Leitung gepresst. Dadurch wird eine Dichtwirkung
bei gleichzeitig im Vergleich zu herkömmlichen Dichtungskörpern verringerter
axialer Presskraft erzielt. Durch den erfindungsgemäß mit einer
reduzierten Festigkeit ausgebildeten Bereich des Dichtungskörpers lässt sich
im Ergebnis der Arbeitsaufwand und die Montagezeit verringern.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung erwirkt
die bereichsweise Reduzierung der Festigkeit des Dichtungskörperquerschnittes
durch einen Hohlraum. Dieser Hohlraum weist keine mechanische Festigkeit
auf. Der Hohlraum kann vollständig
innerhalb des Dichtungskörperquerschnitts
oder auch sich nach außen öffnend angeordnet
seien. Je nach Anordnung wird beim Verspannen des Dichtungskörpers eine
gezielte Verpressung des Dichtkörpers
in den Bereich der Dichtungsfläche
bewirkt. Dabei kann bei einem sich nach außen öffnenden Hohlraum während des
Verpressens der Dichtungskörper
gewissermaßen
zur Dichtfläche
hin umklappen oder ausklappen, um so die Flächenpressung in der Dichtungsfläche gezielt
zu erhöhen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der Hohlraum in Form einer radialen Nut
in den Dichtungskörper
integriert wird. Eine solche Nut lässt sich relativ einfach herstellen
und bewirkt eine gezielte Verformung des Dichtungskörpers während der
Verpressung hin zur Dichtfläche.
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In
einer vorzugsweisen Ausgestaltung weist die Nut einen sich zur Mittelachse
des Dichtungskörpers
hin verjüngenden
Querschnitt auf, wodurch die axial eingeleitete Verspannkraft besonders
gut in eine radiale Verpressung des Materials umgesetzt wird.
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Ein
besonders bevorzugter, sich verjüngender
Nutquerschnitt wird mit abschnittsweise zur Mittelachse des Dichtungskörpers senkrechten
Nutwänden
ausgeführt,
an die sich außerdem
ein dreiecks- oder keilförmiger
Nutquerschnitt anschließt.
Die abschließende
Dreiecksform des Nutquerschnittes zeigt auf die Stelle des Dichtungskörpers, an
der das Material radial verpresst werden soll.
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Der
Effekt des erleichterten Verpressens des Dichtungskörpermaterials
wird zudem durch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform verstärkt, bei der
sich der verjüngende
Nutquerschnitt radial über den
halben Dichtungskörperquerschnitt
oder weiter erstreckt.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Dichtungsvorrichtung
kann der Dichtungskörper
in eine Verankerungsvorrichtung eingesetzt werden, die in einem
zu durchführenden
Wanddurchbruch oder dgl. befestigt wird; die Dichtungsvorrichtung
kann so eine sogenannte Mehrspartenhauseinführung bilden. Dies erlaubt
eine gleichbleibende Dichtwirkung bei unterschiedlichen durchzuführenden
Materialien, welches je nach Anwendungszweck zusammengestellt werden
kann.
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Zur
vereinfachten Montage der Dichtungsvorrichtung kann in einer ebenso
bevorzugten Ausführung
der Erfindung einer der beiden Spannkörper als Steg in der wandbefestigbaren
Verankerungsvorrichtung vorgesehen werden. Dies reduziert den Herstellungs-
und den Verspannungsaufwand und damit den Zeitbedarf weiter.
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Zweckmäßigerweise
weist die Öffnung
des Dichtungskörpers
zum Durchführen
der Leitung an beiden Seiten eine Fase auf. Durch eine solche Fase lassen
sich einerseits während
der Verspannung die Reibungskräfte
zwischen Dichtungskörper
und Leitung reduzieren und lässt
sich auch der Dichtungskörper
selbst einfacher verformen, so dass geringere axiale Verspannungskräfte und
eine geringere Verspannungsarbeit aufgebracht werden müssen.
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Bei
einer ebenso vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der Dichtungskörper aus
Elastomer gefertigt. Durch die vorteilhafte einfachere Verpressbarkeit
können
Kunststoffe mit gegenüber
Stahl geringerer Festigkeit zum Einsatz kommen, ohne dass die Anpresskräfte im Bereich
der Dichtungsfläche
reduziert wären.
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Die
Spannkörper
weisen in einer vorzugsweisen Ausführungsform eine flanschartige
Form auf, die eine zum Dichtungskörper hin gerichtete, ringförmige Erhebung
besitzt. Dadurch wird der Dichtungskörper gleichmäßig in die Öffnung der
Wand, der Verankerungsvorrichtung oder dergleichen gepresst.
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Gemäß eines
weiteren Aspektes der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sich die zwischen
dem Spannkörper
und dem Dichtungskörper
liegende Anpressfläche
nicht nur in radialer Richtung, sondern auch axial in Bezug auf
die Mittelachse des Dichtungskörpers
erstreckt. Die Anpressfläche ist
also geneigt oder schräggestellt
gegenüber
einem zuvor bekannten radialen Verlauf der Anpressfläche zwischen
Spannkörper
und Dichtungskörper.
Dadurch wird erreicht, dass sich der Dichtungskörper gezielt radial an die
abzudichtende Leitung bzw. an die innere Oberfläche einer Wandöffnung anpresst.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung wird die geneigte Anordnung der
Anpressfläche
zwischen Dichtungskörper
und Spannkörper
dadurch realisiert, dass der Dichtungskörper eine Erhebung aufweist. Die
Erhebung verjüngt
sich vorzugsweise mit zunehmender Entfernung vom Dichtungskörper.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht kegelstumpfförmige Erhebungen
vor.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführung vergrößert sich
außerdem
der Durchmesser der Leitungsöffnung
der Erhebung zum Dichtungskörper hin.
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In
einer ebenso vorteilhaften Weiterbildung nimmt der Querschnitt der
Erhebung zum Dichtungskörper
hin zu, der Mantel beispielsweise einer hohlkegelförmigen Erhebung
wird mit kleiner werdendem Abstand zum Dichtungskörper dicker.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung weist eine zylindrische Innenfläche in einem
Bereich der Erhebung auf. Die Innenfläche ist in diesem Abschnitt
daher parallel zur durchgeführten
Leitung und verbessert die Dichtwirkung in angepresstem Zustand.
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Wie
vorab beschrieben, kann auch dieser Dichtungskörper in einer vorteilhaften
Weiterbildung wegen genannter Vorteile in eine wandbefestigbare Verankerungsvorrichtung
eingesetzt werden, die in einem Wanddurchbruch oder dgl. verankert
wird.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, den Dichtungskörper aus einem Elastomer herzustellen.
Dies senkt die Herstellungs- und Materialkosten.
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Zum
Verspannen des Dichtungskörpers
mit einem Spannkörper
ist es zudem bevorzugt, dass die Oberfläche des Spannkörpers eine
mit den Erhebungen des Dichtungskörpers korrespondierende Form aufweist.
An Stelle einer kegelstumpfförmigen
Erhebung befindet sich beispielsweise eine kegelförmige Senkbohrung
im Spannkörper
mit den gleichen geometrischen Größen wie die Erhebung.
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Weiterhin
bevorzugt ist eine flanschartige Form des Spannkörpers mit einer zum Dichtungskörper hin
gerichteten ringförmigen
Erhebung. Auch hier verbessert dies das Anpressverhalten des Spannkörpers auf
den Dichtungskörper.
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Besonders
bevorzugt ist die Ausführungsform,
bei der der Dichtungskörper
mehrere Erhebungen mit Leitungsöffnungen
aufweist, um mehrere Leitungen durch einen Wanddurchbruch oder dgl. durchzuführen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Dichtungskörpers im
entspannten Zustand;
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2 eine
geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung im
entspannten Zustand;
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3 eine
geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung im
gespannten Zustand;
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4 eine
geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung mit
mehreren durchgeführten
Leitungen im entspannten Zustand;
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5 eine
geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung mit
mehreren durchgeführten
Leitungen im gespannten Zustand;
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6 eine
Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Dichtungskörper zum
Durchführen
mehrerer Leitungen;
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7 eine
geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Dichtungskörpers zum
Durchführen
mehrerer Leitungen.
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Der
in 1 dargestellte Dichtungskörper 2 weist im Wesentlichen
eine zylindrische Form auf. Auf seiner Umfangsfläche befindet sich eine Nut 4, die
im Querschnitt in einem radial äußeren Bereich zur
Mittelachse des Dichtungskörpers
senkrechte Innenkanten besitzt, in einem radial weiter innen liegenden
Bereich verjüngt
sich die Nut dreiecksförmig, wobei
die Spitze des Dreiecks in Richtung der Mittelachse des Dichtungskörpers 2 zeigt.
Die Festigkeit des die Nut 4 aufweisenden Querschnittsbereiches des
Dichtungskörpers 2 ist
stark reduziert aufgrund des durch die Nut 4 gebildeten
Hohlraums in dem Dichtungskörper 2.
Wird der Dichtungskörper 2 nun ausgehend
von den axialen Begrenzungsflächen 6 axial
zusammengepresst, wie unten anhand der 2 und 3 näher erläutert ist,
weicht das Material des Dichtungskörpers in radialer Richtung
aus. Der Formänderungswiderstand
des Dichtungskörpers
ist dort am geringsten, wo sich das Material radial an die Nut nach
innen anschließt.
Dort weicht bei axialer Belastung das Material balgartig in Richtung einer
in dem Dichtungskörper 2 gebildeten
Durchführungsbohrung 8 aus.
Befindet sich in der Durchführungsbohrung 8 eine
Leitung, wird das Material gegen diese Leitung gepresst und bildet
dort eine Anpress- oder Dichtungsfläche, die zum Abdichten der Leitung
gegenüber
der zu durchführenden
Wand und dgl. dient. In nicht dargestellter Weise kann der Bereich
reduzierter Festigkeit anstatt als Hohlraum alternativ aus einem
Material bestehen, welches eine geringere Festigkeit und somit einen
geringeren Widerstand gegen elastische Verformung aufweist als die
anderen Bereiche des Dichtungskörpers.
Beispielsweise könnte
auch in einem Hohlraum ein Einsatz aus einem leicht verformbaren
Material, z. B. Schaumstoff eingelegt sein.
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Da
sich der Dichtungskörper 2 durch
die axiale Belastung zusammendrückt,
erfolgt beim Zusammenpressen der Dichtungsvorrichtung eine Bewegung
des Materials von den Kanten und der Innenfläche der Durchführungsbohrung 8 in
Richtung der Leitung. Es ist vorteilhaft, dass an der Leitung die Öffnung 8 an
beiden Enden angefast ist (in Figur nicht dargestellt). Dadurch
verringert sich die Neigung des Festklemmens der Kanten von Öffnung 8 an
die durchgeführte
Leitung beim Zusammenpressen des Dichtkörpers 2, erwirkt dadurch
eine größere Anpressfläche und
folglich eine verbesserte Dichtwirkung.
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2 zeigt
die zusammengesetzte Dichtungsvorrichtung. Der Dichtungskörper 2 befindet sich
in einer Öffnung 15 einer
Verankerungsvorrichtung 14 und liegt mit einer axialen
Begrenzungsfläche
an einem Steg 16 der Verankerungsvorrichtung 14 anliegt.
Ein Spannkörper 10 befindet
sich auf der anderen Seite des Dichtungskörpers 2 und liegt
an der zweiten axialen Begrenzungsfläche an. Die Leitung 12 ist
durch den Dichtungskörper 2,
den Spannkörper 10 und
die Verankerungsvorrichtung 14 hindurch geführt.
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Der
in 2 gezeigte Spannkörper 10 besitzt eine
flanschartige Form und weist außerdem eine
ringförmige
Erhebung in Richtung des Dichtungskörpers 2 auf. Der Spannkörper 10 wird
mit der ringförmigen
Erhebung in die Bohrung 15 der Verankerungsvorrichtung 14 gesetzt
und stößt sodann
mit seiner axialen Begrenzungsfläche
auf eine der axialen Begrenzungsflächen des Dichtungskörpers 2. Durch
Drücken
des Spannkörpers 10 in
die Verankerungsvorrichtung 14 hinein wird der Dichtungskörper 2 zusammengepresst
und das Material des Dichtungskörpers 2 weicht
radial aus, wie auch 3 entnehmbar ist. Da sich die
dargestellte Nut 4 des Dichtungskörpers 2 auf seiner äußeren Umfangsfläche befindet,
ist in diesem Bereich der Querschnitt in seiner Festigkeit reduziert
und somit strukturmechanisch besonders schwach, was dazu führt, dass
das Material des Dichtungskörpers 2 in
Richtung der Mittelachse des Dichtungskörpers 2 ausweicht.
Da sich in der Bohrung 8 des Dichtungskörpers 2 eine Leitung 12 befindet,
presst sich das Material des Dichtungskörpers 2 an diese Leitung 12.
Durch das Anpressen des Materials entsteht eine Anpressfläche, die
eine dichtende Wirkung zur Folge hat.
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Spannelement 10 kann
beispielsweise durch Schraubelemente in die Verankerungsvorrichtung 14 bzw.
auf den Dichtungskörper 2 gepresst
werden.
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In 3 ist
die Dichtungsvorrichtung im gespannten Zustand zu sehen. Der Spannkörper 10 sitzt
bündig
auf der Verankerungsvorrichtung 14 und der Dichtungskörper 2 wird
zwischen dem Steg 16 und dem Spannkörper 10 eingeklemmt.
Da der Dichtungskörper 2 im
entspannten Zustand eine besonders ausgeprägte Nut 4 aufweist,
kann der Dichtungskörper 2 beim
Verpressen stark verkleinert werden. Durch das Zusammendrücken des
Dichtungskörpers 2 und
die Verkleinerung der Nut 4 weicht Material in Richtung
der Mittelachse des Dichtungskörpers 2 aus
und presst sich an die Leitung 12. Hierdurch entsteht eine
Anpressfläche 18.
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Die Öffnung 8 des
Dichtungskörpers 2 weist an
ihren beiden Seiten innen Fasen auf (ist nicht dargestellt). Die
Neigung des Dichtungskörpers 2,
die Kanten der Öffnung 8 an
der Leitung 12 beim Zusammenpressen festzuklemmen, wird
mit den Fasen verringert.
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4 zeigt
eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zum Durchführen mehrerer
Leitungen durch eine Wandöffnung
oder dergleichen. Die dargestellte Dichtungsvorrichtung weist einen
elastisch verformbaren Dichtungskörper 20 auf, durch
den vier Leitungen 22 hindurchgeführt werden können, einen
Spannkörper 26 und
eine Verankerungsvorrichtung 32. In der vorliegenden Form
weist der Dichtungskörper 20 für jede Leitung
eine kegelstumpfförmige
Erhebung 24 auf, die mit einer Öffnung für die durchzuführende Leitung 22 versehen ist.
Die Erhebung 24 ist ebenfalls aus einem elastisch verformbaren
Material gebildet und wird im verspannten Zustand an die Leitung
angepresst. Der Dichtungskörper 20 ist
auch hier in einer Verankerungsvorrichtung 32 eingesetzt.
Die Vorteile einer Verankerungsvorrichtung wurden bereits in der
Beschreibung von 2 erläutert.
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Die – in 4 rechte – Oberfläche des
Dichtungskörpers 20 verläuft radial,
d. h. senkrecht zur Mittelachse der Dichtungsvorrichtung angeordnet und
liegt an dem Steg 30 der Verankerungsvorrichtung 32 an.
Die kegelstumpfförmigen
und sich nach innen im Querschnitt verjüngenden Erhebungen 20 weisen
gegenüberliegend
von den Leitungen 22 eine zylindrische Innenfläche auf,
welche im verpressten Zustand in Kontakt mit der Leitung 22 kommt.
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Wie 4 zeigt,
werden die Querschnittsflächen
der Erhebungen 24 mit größer werdendem Durchmesser breiter.
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Der
Spannkörper 26 ist
vorzugsweise aus Kunststoff, alternativ aus Metall ausgebildet und weist
eine flanschartige Gestaltung auf. Er besitzt mehrere, an die Zahl
der durchzuführenden
Leitungen angepasste ringförmige
Erhebungen 33 auf, welche mit den Erhebungen 24 des
elastischen Dichtungskörpers 20 zusammenwirken.
Der Spannkörper 26 wird
zum Verpressen des Dichtungskörpers 20 in die
Verankerungsvorrichtung 32 eingesetzt, so dass sich mit
den Erhebungen 24 des Dichtungskörpers 20 Anpressflächen 28 zwischen
Spannkörper 26 und Dichtungskörper 20 bilden.
Die Anpressflächen 28 sind
schräg
zur Mittelachse 1 der durchführten Leitung angeordnet. Anders
ausgedrückt
verlaufen die Anpressflächen 28 in
radialer und axialer Richtung.
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Zum
Abdichten wird der Dichtungskörper 20 durch
den Spannkörper 26 axial
zusammengepresst. In der gezeigten Ausführungsform weist der Spannkörper 26 für jede anzupressende
Erhebung 24 eine kegelförmige
Senkbohrung auf, die geometrisch an die Erhebungen 24 des
Dichtungskörpers 20 angepasst
ist. Zur Verspannung wird der Spannkörper 26 beispielsweise
durch Schraubelemente an die Verankerungsvorrichtung 32 gepresst,
wodurch die Erhebungen 24 aufgrund der Keilwirkung an den
Anpressflächen 28 radial
an die durchgeführten
Leitungen gepresst werden.
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5 zeigt
die Dichtungsvorrichtung zum Durchführen mehrerer Leitungen durch
eine Wandöffnung
in gespanntem Zustand. Der Spannkörper 26 ist in Richtung
des Dichtungskörpers 20 verschoben und
liegt auf der Verankerungsvorrichtung 32 auf. Der Dichtungskörper 20 ist
nun zwischen dem Steg 30 der Verankerungsvorrichtung 32 und
den Erhebungen des Spannkörpers 26 eingepresst,
dadurch hat sich das Material des Dichtungskörpers 20 in Richtung
der Leitungen 22 verschoben und bildet mit den Leitungen
nun Anpressflächen 34,
welche eine dichtende Wirkung hervorrufen.
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6 zeigt
eine Draufsicht auf einen Dichtungskörper 20 zum abdichtenden
Durchführen
von insgesamt vier Leitungen, die in diesem Falle unterschiedliche
Leitungsdurchmesser aufweisen. Es ist vorteilhaft, mit einer einzigen
erfindungsgemäßen Durchführung mehrere
verschiedenartige Leitungen durch eine Wand oder dgl. durchzuführen, wie
bspw. Telekommunikationskabel zusammen mit Wasserrohren und Gasleitungen.
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In 7 ist
ein Schnitt des in 6 dargestellten Dichtungskörpers mit
den Leitungsöffnungen 36 gezeigt.