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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen
einer Leitung durch eine Öffnung in einer Wand oder dergleichen,
mit einem Dichtelement, wobei die Vorrichtung eine Längsachse
aufweist.
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Vorrichtungen
dieser Art sind bekannt und werden beispielsweise zum Durchführungen
von Leitungen wie Kabeln, Rohren oder dergleichen durch Wände
oder Decken oder Bodenplatten eingesetzt, wobei die Öffnungen
regelmäßig flüssigkeits- und/oder gasdicht
sein müssen oder die Leitungen in den Öffnungen
gelagert werden sollen. Unter Öffnungen sollen im folgenden
sämtliche Arten von Durchbrüchen durch Wände
oder dergleichen verstanden werden, wie zum Beispiel Löcher
oder Bohrungen. Typische Einbausituationen ergeben sich beispielsweise
in Wasserversorgungseinrichtungen oder Schwimmbädern. Hierbei
sind Becken mit Wasser gefüllt, wobei häufig der
Fall auftritt, dass beispielsweise zur Behandlung des Wassers Rohre
durch eine Beckenwand von außen in die Becken geleitet oder
aufgrund von bautechnischen Situationen Leitungen durch die Becken
geführt werden müssen. Um ein Hindurchtreten von
Wasser durch die Durchführung zu verhindern, werden diese
mit Hilfe von Vorrichtungen der eingangs genannten Art abgedichtet.
Dabei werden die Durchführungsvorrich tungen auf die abzudichtenden
Kabel oder Rohre aufgesetzt und in den Hohlraum zwischen der Leitung
und der Öffnung der Durchführung geschoben, wodurch
ein äußerer Dichtbereich, der sich zwischen der
Vorrichtung und der Öffnung, und ein innerer Dichtbereich, der
sich zwischen der Vorrichtung und der Leitung befindet, entstehen.
Dabei ergibt sich das Problem, dass die Größe
und/oder die Form der Querschnitte der Öffnungen und der
Leitungen voneinander abweichen und daher die dadurch entstehende
Größendifferenz überbrückt werden
muss. Die maximal überbrückbare Größendifferenz
ist allerdings begrenzt, so dass nahezu für jede Größenkombination von
Leitung und Öffnung ein gesonderter Dichteinsatz verwendet
und gelagert werden muss.
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Nach
der
DE 699 11 383
T2 ist eine Vorrichtung der gattungsgemäßen
Art bekannt, wobei die Auflagen für Leitungsaufnahmen durch
flächige Aufnahmestege gebildet sind. Diese Stege werden
bei der Verspannung in X-Richtung, das heißt durch die zentrische
Beanspruchung, elastisch verformt, wobei lediglich eine geringfügige
Toleranz der eingesetzten Leitungen für eine ausreichende
Abdichtung ermöglicht wird. Es besteht somit der Mangel,
dass eine größerer Größendiferenz
mit einer erforderlichen Abdichtwirkung nicht überbrückbar
ist.
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Die
DE 10 2004 040 661
B4 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abdichtung von
Leitungsdurchführungen, wie Kabel, Rohre und dergleichen
in Durchbrüchen, insbesondere bei Schotten und Decks auf
Schiffen, bestehend aus in einen Rahmen baukastenartig durch über-
und/oder nebeneinanderliegenden, ganz oder teilweise elastischen
Passstücke als Dichtungsmodule und einer einstellbaren Klemmeinrichtung,
durch die ein in der Rahmenebene wirkender Druck einstellbar ist
und die einzelnen Module mit den aufgenommenen Leitungen dichtend in
dem Rahmen gehalten werden, wobei die Dichtungsmodule zur Leitungsaufnahme
an den Durchmesser anpassbare Durchführungsausnehmungen aufweisen.
Mit dieser Vorrichtung können zwar Kabel oder Rohre durch
Wände geführt werden, deren Durchmesser innerhalb
eines gewissen Bereichs liegen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass
diese Dichtungsmodule keine Toleranzen im Durchmesser der Leitungsdurchführung
in der Wand überbrücken kann. Folglich muss für
nahezu jede Leitungsdurchführung eine gesonderte Durchführungsvorrichtung verwendet
werden.
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In
der
DE 103 03 819
B3 ist eine Vorrichtung zum Durchführen mindestens
eines Kabels durch eine Gebäudewand beschrieben, mit der
unterschiedliche Kabel- oder Rohrdurchmesser überbrückt
werden können. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist allerdings,
dass zur Abdichtung eine Vielzahl von Dichtringen eingesetzt werden
muss, die zudem mit Hülsen gegeneinander verspannt werden
müssen. Der Einbau ist daher langwierig und kompliziert, weshalb
die Wahrscheinlichkeit von Fehlmontagen relativ hoch ist. Ferner
ergibt sich das Problem, dass die zur Verspannung der Dichtringe
und zur Erzeugung der Dichtwirkung erforderliche Kraft nur schwer genau
aufgebracht werden kann. Die meiste Kraft wird in Energie für
das plastische Verformen der Dichtringe zum Erzeugen der Dichtwirkung
benötigt. Wird dabei mehr Kraft aufgewendet als für
die Erzeugung der Dichtwirkung nötig, kann ein Zerstören
von Leitungen, insbesondere von dünnwandigen Kunststoffleitungen
die Folge sein.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Durchführungsvorrichtung
anzugeben, mit der eine weite Größen- und/oder
Formdifferenz im Querschnitt von Leitungen und Öffnungen
bei Leitungsdurchführungen überbrückt
werden kann, ohne dass für das Verformen eine große
Kraft aufgebracht werden muss. Weiterhin soll die Anzahl der Einzelteile
verringert und somit einen sicherer und einfacher Einbau ermöglicht
werden.
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Die
Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art, welche mindestens einen sich im Wesentlichen axial
bezogen auf die Längsachse erstreckenden Vorsprung umfasst.
Der sich in axialer Richtung erstreckende Vorsprung kann so verformt
werden, dass er sich entweder gegen die Wandung der Öffnung
oder gegen die Wandung der Leitung gepresst wird, wodurch dieser einen
Dichtbereich erzeugt. Je nach Anordnung des Vorsprungs kann gewählt
werden, ob sich dieser gegen die Öffnung oder die Leitung
legt. Je größer die Erstreckung des Vorsprungs
gewählt wird, umso größer ist die über brückbare
Größendifferenz zwischen dem Dichtelement und
der Leitung bzw. der Öffnung.
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Eine
vorteilhafte Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung zeichnet
sich dadurch aus, dass die Vorsprünge als verformbare Lamellen
ausgestaltet sind. Als Lamelle soll im folgenden ein Volumenkörper
verstanden werden, der im Vergleich zu seiner Längserstreckung
eine deutlich geringere Tiefenerstreckung aufweist, weshalb er um
Achsen, die in Ebenen entlang der Tiefenerstreckung verlaufen, ohne
großen Kraftaufwand verformbar ist, wobei die Verformung
elastisch oder plastisch sein kann. Bei einer entsprechenden Anordnung
der Lamellen verformen sich diese, sobald sie mit den Leitungen
oder der Wandung der Öffnungen in Kontakt treten. Da hierfür
kein großer Kraftaufwand erforderlich ist, kann die Vorrichtung
problemlos auf die Leitung aufgeschoben und in die Öffnung
eingebracht werden, ohne dass besonderes Werkzeug oder ein erhöhter Kraftaufwand
erforderlich wäre. Beim Anlegen der Lamellen an die Leitungen
oder an die Wandungen der Öffnungen passen sich die Lamellen
deren Querschnittsform an. So ist es möglich, Leitungen,
deren Querschnittsformen von denen der Wandungen der Öffnungen
abweicht, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
abzudichten und zu haltern.
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Weiterhin
ist es bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der das Dichtelement eine Innenfläche umfasst, vorteilhaft,
wenn eine erste Lamelle eine erste Oberfläche aufweist,
die mit der Innenfläche des Dichtelements fluchtet. Dadurch,
dass die Oberfläche der ersten Lamelle mit der Innenfläche
des Dichtelements fluchtet, wird erreicht, dass die Vorrichtung
keine Stufen beinhaltet, die sich negativ auf die Dichtwirkung der
Vorrichtung auswirken könnten. Ferner wird erreicht, dass
die Lamelle maximal nah an der Leitung angeordnet ist. Somit wird kein
Raum verschenkt, der durch die Verformung der Lamelle überbrückt
werden müsste. Folglich wird die überbrückbare
Größendifferenz zwischen dem Dichtelement und
der Leitung maximiert.
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Ferner
weist eine vorteilhafte Weiterentwicklung, bei der das Dichtelement
eine Außenfläche umfasst, eine zweite Lamelle
mit einer zweiten Oberfläche auf, die mit der Außenfläche
des Dichtelements fluchtet. Dadurch, dass die Oberfläche
der zweiten Lamelle mit der Innenfläche des Dichtelements
fluchtet, wird erreicht, dass die Vorrichtung keine Stufen beinhaltet,
die sich negativ auf die Dichtwirkung der Vorrichtung auswirken
könnten. Ferner wird erreicht, dass die Lamelle maximal
nah an der Leitung angeordnet ist. Somit wird kein Raum verschenkt,
der durch die Verformung der Lamelle überbrückt
werden müsste. Folglich wird die überbrückbare
Größendifferenz zwischen dem Dichtelement und
der Öffnung maximiert.
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Die
Erfindung wird vorteilhaft dadurch weiterentwickelt, dass die Lamellen
einen sich erweiternden Abschnitt aufweisen. Beispielsweise kann
nur die erste Lamelle diesen Abschnitt aufweisen, der sich nach
innen hin erweitert. Alternativ kann nur die zweite Lamelle mit
diesem Abschnitt ausgestattet sein, der nach außen weicht.
Eine Ausstattung beider Lamellen mit derartigen sich erweiternden
Abschnitten ist ebenfalls denkbar. Durch diesen sich erweiternden
Abschnitt wird bereits eine Vorzugsrichtung für die Verformung
dieser Lamelle vorgegeben. So wird in jedem Fall verhindert, dass
die Lamelle in die falsche Richtung verformt wird und somit ihre
Dichtwirkung nicht wahrnehmen kann.
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Eine
besonders vorteilhafte Version der vorliegenden Erfindung ist dadurch
charakterisiert, dass die erste Lamelle ein erstes Ende und die
zweite Lamelle ein zweites Ende aufweisen, die zusammen eine Ebene
bilden, welche im wesentlichen normal zur Längsachse verläuft.
Dadurch können zwei erfindungsgemäße
Vorrichtungen in eine Durchführung eingesetzt werden, wobei
diese jeweils an den ersten und zweiten Enden in Kontakt treten.
Somit können auch lange Durchführungen mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet werden,
ohne dass hierzu Sonderanfertigungen nötig wären.
Gleichzeitig wird ein größerer Dichtbereich erzeugt,
wodurch die Dichtleitung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung erhöht wird. Diese Ausgestaltung der Vorrichtung
ermöglicht es, die Durchführung ohne zusätzliche
Vorrichtungsteile miteinander zu verspannen.
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Vorteile
ergeben sich für die vorliegende Erfindung durch mindestens
eine weitere Lamelle zum Erhöhen des Anpressdrucks der
ersten und/oder der zweiten Lamelle. Durch das Vorsehen einer weiteren Lamelle
kann der Anpressdruck erhöht werden, indem diese ebenfalls
in die Richtung der unmittelbar benachbarten ersten und zweiten
Lamelle verformt wird. Durch die Erhöhung des Anpressdrucks
wird die Dichtwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erhöht, ohne dass die zur Erzeugung des Anpressdrucks benötigte
Kraft gesteigert werden müsste. Auch diese weiteren Lamellen
können mit sich erweiternden Abschnitten versehen werden.
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Ferner
ist es für eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
bei der das Dichtelement eine erste und eine zweite Stirnfläche
aufweist, vorteilhaft, dass sich die weitere Lamelle im wesentlichen
parallel zur Längsachse erstreckt und an der ersten oder
zweiten Stirnfläche mit dem Dichtelement verbunden ist. Durch
die Anordnung der weiteren Lamelle auf der ersten oder zweiten Stirnfläche
des Dichtelements kann diese in unmittelbarer Nähe der
ersten oder zweiten Lamelle angeordnet werden, wodurch diese nur
in sehr geringem Umfang verformt werden muss, um in die jeweils
benachbarte erste oder zweite Lamelle einzugreifen und zur Erhöhung
des Anpressdrucks beizutragen.
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Von
Vorteil ist es, wenn die weitere Lamelle eine geringere Erstreckung
aufweist als die erste und zweite Lamelle. Je nach Länge
der weiteren Lamelle, greift diese früher oder später
in die jeweils benachbarte Lamelle ein, wodurch die Möglichkeit
eröffnet wird, die unterstützende Wirkung dieser
Lamelle abhängig vom Grad der Verformung der ersten oder zweiten
Lamelle zu machen.
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Die
vorliegende Erfindung wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass
die Lamellen eine andere Elastizität als das Dichtelement
aufweisen. Die Elastizität der Lamellen beeinflusst im
wesentlichen ihre Dichtwirkung und ihre Haftreibung. Ein elastisches Dichtelement
hat den Vorteil, dass es sich den geometrischen Gegebenheiten der
Einbausituation, wie etwa Querschnittsänderungen in der Öffnung,
besser anpassen und Spannungsspitzen besser ausgleichen kann. Somit
kann die Gefahr, dass insbesondere dünnwandige Rohre beim
Aufschieben und beim Einsetzen der Vorrichtung beispielsweise in
die Kernlochbohrung der Durchführung verformt und beschädigt
werden, verringert werden.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass zumindest
eine Lamelle in Bezug auf die übrigen Lamellen eine unterschiedliche
Elastizität aufweist. Hierdurch ist es möglich,
auf individuelle Besonderheiten der Einbausituation oder der Länge
der Lamellen einzugehen und/oder über den gesamten Dichtbereich
einen möglichst gleichmäßigen Anpressdruck
zu erzeugen.
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Zusätzlich
ist es vorteilhaft, dass zumindest eine Lamelle entlang ihrer Erstreckung
eine sich ändernde Elastizität aufweist. Durch
eine sich ändernde Elastizität kann das Verformungsverhalten
der jeweiligen Lamellen genau auf den jeweiligen Anwendungsfall
angepasst werden. Denkbar wäre hierbei z. B. die Lamellen
an ihren oberen Enden weniger elastisch auszuformen und in Richtung
des Dichtelements eine höhere Elastizität vorzusehen.
Dadurch wird erreicht, dass sich die Lamellen einfach verformen
können, dennoch an ihrer Auflagefläche, die sich
typischerweise hauptsächlich an ihren oberen Enden befindet,
nicht zu stark elastisch verformt werden, was sich erhöhend
auf den Anpressdruck auswirkt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung das Dichtelement aus thermoplastischen
Elastomeren aufgebaut ist. Diese Werkstoffe eignen sich besonders
dazu, die Materialeigenschaften wie Elastizität innerhalb
des Dichtelements zu verändern, da thermoplastische Elastomere
mit unterschiedlicher Zusammensetzung und unterschiedlichen Eigenschaften
im Spritzgussverfahren aneinandergespritzt werden können.
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Weiterhin
werden Vorteile dadurch erzielt, dass die Vorrichtung entlang der
Längsachse mittels Verspannelementen verspannbar ist. Durch
die Verspannung in Richtung der Längsachse wird das Dichtelement
gezwungen, in radiale Richtung auszuweichen. Folglich wird eine
radial gerichtete Kraft erzeugt, die den Anpressdruck auf die Öffnung
und die Leitungen erhöht. Auch durch diese Maßnahme
wird sowohl die Dichtwirkung der Vorrichtung erhöht, als auch
die Position der Vorrichtung in der Öffnung sicherer fixiert.
Dieser Anpressdruck wird umso höher, je stärker
das Dichtelement verformt wird. Insbesondere bei der Verwendung
von thermoplastischen Elastomeren für die Herstellung der
Dichtelemente ist es möglich, eine hohe elastische Verformung
und damit einen hohen Anpressdruck ohne hohen Kraftaufwand zu erzeugen.
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Weitere
Vorteile ergeben sich daraus, dass das Dichtelement mindestens eine
Bohrung zum Durchstecken der Verspannungselemente aufweist. Eine
der gebräuchlichsten Verspannelemente sind Schrauben, die
durch die Bohrungen durchgeführt und mittels eines Schraubenschlüssels
angezogen werden können, wodurch die Verspannung der Vorrichtung
in der Öffnung erreicht wird.
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Eine
besonders vorteilhafte Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste der weiteren Lamellen
von den Bohrungen nach innen hin beabstandet angeordnet ist. Durch
diese Anordnung ist es möglich, den von der Stirnfläche
zur Verfügung gestellten Raum optimal auszunutzen. Je nach
Ausgestaltung und Dimensionierung ist es ebenfalls möglich,
nicht nur eine der weiteren Lamellen vorzusehen, sondern beliebig viele,
die alle von den Bohrungen aus gesehen nach innen beabstandet angeordnet
sind. Mit steigender Anzahl der Lamellen steigt ebenfalls der erzeugbare Anpressdruck,
so dass auch hierdurch eine Erhöhung der Dichtwirkung des
inneren Dichtbereichs erzielt werden kann.
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Ferner
ist es von Vorteil, wenn eine zweite der weiteren Lamellen von den
Bohrungen zum Außenbereich hin beabstandet angeordnet ist.
Durch diese Anordnung ist es möglich, den von der Stirnfläche
zur Verfügung gestellten Raum optimal auszunutzen. Je nach
Ausgestaltung und Dimensionierung ist es ebenfalls möglich,
nicht nur eine der weiteren Lamellen vorzusehen, sondern beliebig
viele, die von den Bohrungen aus gesehen nach außen beabstandet
angeordnet sind. Mit steigender Anzahl der Lamellen steigt ebenfalls
der erzeugbare Anpressdruck, so dass auch hierdurch eine Erhöhung
der Dichtwirkung des äußeren Dichtbereichs erzielt
werden kann.
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Eine
vorteilhafte Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung zeichnet
sich dadurch aus, dass sich an der zweiten Stirnfläche
ein Abschnitt mit erhöhter Elastizität zum Verspannen
der Verspannungselemente anschließt. Hintergrund dieser
vorteilhaften Ausgestaltung ist es, dass es zum großflächigen
und gleichmäßigen Aufbringen der Verspannkraft
verhindert werden soll, dass sich der Werkstoff punktuell zu stark
elastisch oder plastisch verformt. Die beispielsweise durch Schrauben
aufgebrachte Verspannkraft würde sehr punktuell und damit
mit sehr hohem Druck unmittelbar an den Schraubenköpfen
und Muttern in das Dichtelement eingeleitet. Je höher die
Elastizität des verwendeten Materials ist, desto stärker
wäre die Verformung, wodurch ein Teil der durch das Verspannen
aufgebrachte Energie in Verformungsenergie umgewandelt würde.
Durch das Vorsehen eines Abschnitts mit einer verminderten Elastizität
wird dieser Effekt zumindest reduziert und die Kraft von den Verspannelementen
gleichmäßiger in das Dichtelement eingeleitet,
was in einer besseren Verspannung mündet. Wie bereits oben
erwähnt, führt eine erhöhte Verspannung
der Vorrichtung zu einer verbesserten Dichtwirkung und einer besseren
Fixierung der Vorrichtung in der Öffnung. Ein Grund dafür,
nicht das gesamte Dichtelement mit derselben (geringeren) Elastizität
wie die Abschnitte auszuführen, ist der, dass beim Verspannen
axiale Bewegungen zumindest teilweise in radiale umgewandelt werden.
Bei der Verwendung von weniger elastischen Materialien müsste
hierzu eine höhere Kraft aufgewendet werden als elastischeren
Materialien. Ferner bestünde die Gefahr, dass die dabei
entstehenden radial gerichteten Kräfte zu groß werden und
die Leitungen beschädigen. Bei Verwendung von Materialien
mit erhöhter Elastizität müssen zum einen
geringere Kräfte aufgebracht werden, zum anderen ist der
Bereich der aufbringbaren Kraft, die benötigt wird, um
die geforderte Dichtwirkung zu erzielen, die aber nicht zu einer
Beschädigung der Leitungen führt, größer
als bei der Verwendung von weniger elastischem Material.
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Auf
vorteilhafte Weise wird die Erfindung dadurch fortgebildet, dass
sich mindestens ein Abschnitt radial nach außen über
das Dichtelement hinaus erstreckt. Bei dieser Ausführung
wird die Vorrichtung so eingebaut, dass sich der Abschnitt mit einer Unterseite
z. B. gegen die Wand eines abzudichtenden Bereichs, etwa ein Becken,
anlegt, wodurch die Position der Vorrichtung innerhalb der Öffnung
bereits sicher durch einen Formschluss festgelegt ist. Folglich
müssen die Lamellen die Fixierung der Vorrichtung nicht
mehr durch Reibschluss übernehmen, sondern dienen nur der
Abdichtung. Je nach vorliegendem Reibkoeffizient zwi schen der Leitung
bzw. der Wandung der Öffnung und den Lamellen kann der
Druck, der zu einem Verrutschen der Vorrichtung innerhalb der Öffnung
führt, geringer sein als der Druck, der zum Aufheben der
Dichtwirkung führt. Folglich muss zum Abdichten eines Mediums
die Vorrichtung zur Erzeugung des benötigten Reibschlusses
mit einer höheren Kraft mit der Öffnung und der Leitung
verspannt werden als es zur Gewährleistung der Dichtfunktion
eigentlich erforderlich wäre, um sicherzustellen, dass
sich die Vorrichtung nicht verschiebt. Dies ist insbesondere dann
kritisch, wenn dünnwandige Rohre verwendet werden sollen,
die leicht beschädigt werden. Mit dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann durch die Entkopplung von Fixier-
und Dichtwirkung die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung
schon bei geringeren Kräften erfolgen.
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Vorteilhaft
ist es zudem, wenn mindestens eine Lamelle einen sich zum Ende hin
verjüngenden Abschnitt aufweist, in den ein Körper
mit einer komplementär zu dem Abschnitt geformten Fläche
zum Erzeugen einer radial gerichteten Kraft einführbar
ist. Dieser Körper kann sehr kompakt geformt sein, so dass
in dieser Version die Vorrichtung kurz und raumsparend gebaut werden
kann. Diese Version eignet sich insbesondere für Durchführungen,
die in kurze Öffnungen eingesetzt werden müssen.
Ferner kann mit dieser Ausführungsform, die dem Prinzip
eines Kegelsitzes entspricht, ein sehr hoher Anpressdruck erzeugt
werden, weshalb diese vorteilhaft bei Durchführungen eingesetzt
werden, die sehr hohen Drücken ausgesetzt sind.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet
durch mindestens eine Rippe zum Erhöhen des Anpressdrucks
beim Verspannen der Vorrichtung. Die Rippen dienen primär
dazu, die bei der Verspannung erzeugte axiale Bewegung in eine Bewegung
umzusetzen, die radial gerichtet ist. Hierdurch unterstützen
sie die in Eingriff stehenden Lamellen, womit der aufbringbare Anpressdruck
der Vorrichtung erhöht wird.
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Vorteile
ergeben sich auch daraus, dass die Rippe an der ersten Stirnfläche
mit dem Dichtelement verbunden ist. Durch diese Anordnung der Rippen kann
der zur Verfügung stehende Raum innerhalb des Dichtelements
gut genutzt werden und die Rippen dürfen sich nicht störend
auf den Dicht- und Verspannungsvorgang auswirken. Ferner hat diese
Anordnung den Vorteil, dass sie fertigungstechnisch einfach ist
und sich das Dichtelement und die Rippe in einem zusammenhängenden
Bauteil realisieren lassen und keine zusätzlichen Bauteile
benötigt werden.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass die Rippe eine andere Elastizität
als das Dichtelement aufweist. Durch die Wahl der Elastizität
der Rippen kann ihre Wirkung auf den Anpressdruck gesteuert werden. Wenn
vorteilhafterweise die Rippe direkt benachbart zur ersten oder zweiten
Lamelle angeordnet ist, wird das individuelle Verformungsverhalten
der Rippen auf diese Lamellen übertragen, womit hierdurch
eine Möglichkeit geschaffen wird, zielgerichtet Teile der Lamellen
mit einem anderen Anpressdruck zu beaufschlagen. Weist die Rippe
eine geringere Elastizität als das Dichtelement auf, wird
diese insbesondere während des Verspannungsvorgangs weniger
stark gestaucht werden als das Dichtelement. Als Folge davon wird
sich die Rippe weniger stark in radiale Richtung ausdehnen und der
Anpressdruck reduziert werden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung aus intumeszierendem Material aufgebaut ist.
Intumeszierende Materialien schäumen im Brandfall auf und
dichten die Öffnung der Durchführung gasdicht
ab, um so eine Ausbreitung des Feuers zu verhindern. Mit dieser
Ausführungsform kann zusätzlich zur Abdichtung
der Öffnung gegen Wasser auch noch dem Brandschutz Rechnung
getragen werden. Anwendungsbereiche sind dort zu sehen, wo die Medien,
gegen welche die Durchführung abgedichtet werden soll,
brennbar sind, wie z. B. in Benzintanks o. ä.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von graphisch darstellten
Ausführungsbeispielen exemplarisch erklärt. Es
zeigen
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1a eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen
Dichtelements einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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1b eine Draufsicht auf das in 1a dargestellte Dichtelement,
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2a eine Querschnittsdarstellung durch eine
montagefertige erfindungsgemäße Vorrichtung,
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2b eine Draufsicht auf die in 2a dargestellte Vorrichtung,
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3a eine Querschnittsdarstellung einer auf
einer Leitung montierten Vorrichtung,
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3b eine Draufsicht auf die in 3a dargestellte montierte Vorrichtung,
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4a eine Draufsicht auf ein weiteres erfindungsgemäßes
Dichtelement,
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4b eine Querschnittsdarstellung durch das
in 4a dargestellte Dichtelement entlang
der Ebene A-A,
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4c eine Querschnittsdarstellung durch das
in 4a dargestellte Dichtelement entlang
der Ebene B-B.
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Das
in 1 dargestellte Dichtelement 12 der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist um eine Längsachse A rotationssymmetrisch
aufgebaut und weist eine erste Stirnfläche 14 und
zweite Stirnfläche 16 sowie eine Innenfläche 18 und
eine Außenfläche 20 auf. Ferner umfasst
das Dichtelement 12 Vorsprünge 22, die
unter anderem in Form einer erste Lamelle 24 und eine zweite
Lamelle 26 ausgebildet und an der ersten Stirnfläche 14 des
Dichtelements 12 angeordnet und in sich geschlossen sind.
Andere Ausgestaltungen der Vorsprünge 22 sind
denkbar. Die erste Lamelle 24 weist eine erste Oberfläche 28 auf,
die mit der Innenfläche 18 des Dichtelements 12 fluchtet.
Die zweite Lamelle 26 weist eine zweite Oberfläche 30 auf,
die mit der Außenfläche 20 des Dichtelements 12 fluchtet,
wodurch ein stetiger und stufenloser Übergang zwischen
dem Dichtelement 12 und den Lamellen 24 und 26 erreicht
wird. Im dargestellten Beispiel weist die zweite Lamelle 26 einen sich
erweiternden Abschnitt 32 auf, der dazu dient, die Richtung
der Verformung vorzugeben. Es ist aber auch denkbar, andere Lamellen
mit einem derartigen sich erweiternden Abschnitt auszustatten.
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Zum
Hindurchführen von Verspannungselementen 34 in
Form von Bolzen weist das Dichtelement 12 Bohrungen 36 auf.
Auf der ersten Stirnfläche 14 des Dicht elements 12 sind
eine erste weitere Lamelle 38 und eine zweite weitere Lamelle 40 angeordnet.
Die erste weitere Lamelle 38 ist dabei von den Bohrungen 36 aus
gesehen nach innen zur Längsachse A hin, die zweite weitere
Lamelle 40 nach außen hin angeordnet. Die erste
und zweite Lamelle weisen ein erstes und ein zweites Ende 42 und 44 auf,
die zusammen eine Ebene E bilden, die im wesentlichen normal zur
Längsachse A verläuft.
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Die
erste und zweite weitere Lamelle 38 und 40 erstrecken
sich entlang der Längsachse A nicht so weit wie die erste
und zweite Lamelle 24 und 26. Es ist allerdings
auch denkbar, eine Vielzahl von weiteren Lamellen 38 und 40 vorzusehen,
welche dieselbe Erstreckung entlang der Längsachse A wie
die erste und zweite Lamelle aufweisen können oder über
diese hinausragen können. Die Anordnung und Anzahl der
weiteren Lamellen 38, 40 kann frei gewählt
werden. Die dargestellte Vorrichtung 10 weist jeweils eine
der ersten und eine der zweiten Lamelle 24 und 26 zugeordnete
Rippe 46 auf. Unter Rippen soll in diesem Zusammenhang
ein zusätzlicher Bereich der Vorrichtung verstanden werden,
um gezielt das Verformungsverhalten des Dichtelements 12 und
der Lamellen zu verändern und damit den Anpressdruck zu beeinflussen.
Wesentliche Einflussgrößen hierzu sind unter anderem
die geometrische Gestaltung und die Elastizität der Rippen 46.
Die Rippen 46 sind auf der ersten Stirnfläche 14 des
Dichtelements 12 angeordnet und integraler Bestandteil
der ersten und zweiten Lamellen 24 und 26. Es
ist aber auch denkbar, die Rippen 46 als separate Bauteile,
etwa als Ringe, in die Vorrichtung 10 einzubringen und/oder sie
auch den weiteren Lamellen 38 und 40 zuzuordnen.
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In 2 ist
die Vorrichtung 10 in einer möglichen montagefertigen
Anordnung dargestellt. Hierzu sind zwei baugleiche Dichtelemente 121 und 122 so
angeordnet, dass das erste und das zweite Ende 42, 44 der
ersten und zweiten Lamellen 24, 26 des ersten
Dichtelements 121 mit denen des
zweiten 122 in Kontakt stehen.
Weiterhin sind die Verspannungselemente 34, im dargestellten
Beispiel Schrauben, durch die Bohrungen 36 (vgl. 1a und 1b)
durchgeführt und mit dazugehörigen Muttern versehen. Andere
Verspannungselemente sind ebenfalls denkbar. Zur besseren Einleitung
der durch Betätigung der Schrauben aufge brachten Energie
in die Dichtelemente 12 sind diese mit Abschnitten 48 versehen, die
eine andere, zweckmäßigerweise geringere Elastizität
als das übrige Dichtelement aufweisen. Im dargestellten
Beispiel sind diese Abschnitte integraler Bestandteil der Dichtelemente 12 und
schließen sich den zweiten Stirnflächen 16 an.
Alternativ können hierzu separate Ringe oder Scheiben vorgesehen sein.
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In 3 ist
die Vorrichtung 10 im auf einer Leitung 50 montieren
Zustand dargestellt. Im hier dargestellten Beispiel ist die Vorrichtung 10 zum
Abdichten einer im wesentlichen zylindrischen Leitung 50 ausgestaltet,
jedoch kann sie auch so modifiziert werden, dass andere Leitungs-Querschnittsformen abgedichtet
werden können. Zur Montage werden zwei Dichtelemente 121 und 122 so
positioniert, dass die ersten und zweiten Enden 42, 44 der
ersten und zweiten Lamellen 24, 26 miteinander
Kontakt stehen. Anschließend werden die Verspannungselemente 34,
in diesem Fall Schrauben, durch die Bohrungen 36 der beiden
Dichtelemente 121 und 122 durchgeführt. Dann werden
die Muttern auf das Gewinde der Schrauben aufgesetzt, ohne dass
es allerdings zu einer Verspannung der beiden Dichtelemente 121 und 122 gegeneinander
kommt. Die vormontierte Vorrichtung 10 wird nun auf die
abzudichtende Leitung 50 aufgeschoben und in der nicht
dargestellten Öffnung der Durchführung positioniert.
Nun werden die Schrauben angezogen, wodurch die beiden Dichtelemente 121 und 122 gegeneinander
verspannt werden. Aufgrund ihrer Gestaltung weichen die ersten und zweiten
Lamellen 24, 26 als Reaktion auf die Verspannung
erzeugte axiale Bewegung nach außen aus; in diesem Fall
weicht die erste Lamelle 24 nach innen und die zweite Lamelle 26 nach
außen aus. Ab einem bestimmten Verspannungsgrad ist die
ausweichende Bewegung der Lamellen 24 und 26 so
groß, dass sie mit der Leitung 50 oder der Öffnung
in Kontakt stehen. In diesem Kontaktbereich passen sich die Lamellen 24, 26 deren
Form an und bilden einen inneren bzw. äußeren
Dichtbereich (in den 3a und 3b wird nur ein innerer Dichtbereich gebildet).
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Allerdings
ist es zur Erzielung einer Dichtwirkung nicht ausreichend, nur einen
Dichtbereich zu erzeugen, sondern es muss in diesem Bereich ein
bestimmter Anpressdruck wirken. Dieser kann dadurch erzeugt bzw.
erhöht werden, dass die beiden Dichtelemente 121 und 122 stärker
gegeneinander verspannt werden. Allerdings könnte eine
stärkere Verspannung dazu führen, dass der Dichtbereich
vergrößert wird, ohne dass der Anpressdruck steigt.
Dies kann dadurch verhindert werden, dass die Elastizität innerhalb
der Lamellen verändert wird. Wenn beispielsweise die Elastizität
von den Enden der Lamellen 42, 44 in Richtung
der ersten Stirnfläche 14 des Dichtelements 12 steigt,
weichen die Lamellen in diesen Bereichen nicht mehr so weit nach
außen aus, erzeugen aber eine stärkere nach außen
gerichtete Kraft, was zu einer Erhöhung des Anpressdrucks
innerhalb des Dichtbereichs führt. Die Elastizität
der Lamellen kann beispielsweise durch die Materialeigenschaften,
z. B. den Vernetzungsgrad des eingesetzten Thermoplasten, durch
die Materialwahl, also das Vorsehen von Abschnitten innerhalb der
Lamelle, die aus einem anderen Material mit anderer Elastizität
aufgebaut sind, oder durch die Geometrie der Lamellen, etwa durch
eine Querschnitts veränderung, verändert werden.
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Der
Anpressdruck kann auch durch das Vorsehen der weiteren, in 1a dargestellten Lamellen 38, 40 erhöht
werden. Ihre Anpressdruck-erhöhende Wirkung beginnt, sobald
die beiden Dichtelemente 121 und 122 soweit gegeneinander verspannt worden sind,
dass die Erstreckungsunterschiede zwischen der ersten bzw. der zweiten
Lamelle 24, 26 und den weiteren Lamellen 38, 40 überwunden
sind. Ab diesem Punkt treten die weiteren Lamellen 38, 40 des ersten
Dichtelements 121 mit denen des
zweiten Dichtelements 122 in Kontakt.
Werden die beiden Dichtelemente 121 und 122 weiter axial aufeinander zu bewegt,
weichen die weiteren Lamellen 38, 40 ebenfalls
in radiale Richtung aus. Bei einer entsprechenden Ausgestaltung
der weiteren Lamellen 38, 40 folgen diese dann
den ausweichenden Bewegungen der jeweils benachbarten ersten bzw.
zweiten Lamellen 24, 26, so dass es ab einem gewissen
Punkt zu einer Berührung mit diesen kommt. Diese Berührung bewirkt
eine Erhöhung der radial gerichteten Kraft, die zu einem
erhöhten Anpressdruck führt. Durch Wahl der Länge,
Elastizität und Anzahl der weiteren Lamellen 38, 40 kann
bestimmt werden, ab welchem Verspannungsgrad die unterstützende
Wirkung der weiteren Lamellen eintreten und wie hoch diese ausfallen
soll.
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Bei
Erhöhen des Anpressdrucks muss darauf geachtet werden,
dass dieser nicht so stark erhöht wird, dass es zu einer
Beschädigung der Leitung 50 kommt. Der Vorteil
der Verwendung der axialen Lamellen liegt darin, dass der Anpressdruck
als Reaktion auf die Verspannung im Vergleich zum Stand der Technik
langsamer steigt und es zu keiner wesentlichen plastischen Verformung
des Dichtelements 12 kommt. Bei den bekannten Dichtelementen muss
ein wesentlicher Teil der beispielsweise durch das Drehen der Schrauben
eingebrachten Energie für die plastische Verformung verwendet
werden. Hierbei ist es schwierig zu erkennen, ob der notwendige
Anpressdruck zur Erzeugung der Dichtwirkung bereits vorliegt oder
nicht. Problematisch hierbei ist, dass nur ein geringer zusätzlicher
Energieeintrag den Anpressdruck so stark erhöhen kann,
dass er die Leitung beschädigt. Das Verspannen der Vorrichtung 10 sollte
daher stets mit einem Drehmomentenschlüssel ausgeführt
werden, um den benötigten Anpressdruck sicher einstellen
zu können, ohne das die Leitungen beschädigt werden.
Im Gegensatz dazu ist dies bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung 10 nicht notwendig. Das Dichtelement 12 und
die Lamellen 24, 26, 38, 40 werden
im wesentlichen nur elastisch verformt und die in das Dichtelement 12 eingebrachte Energie
wird zum großen Teil zur Erhöhung des Anpressdrucks
verwendet. Man hat somit einen größeren Verspannbereich
zur Verfügung, innerhalb dem der Anpressdruck zur Erzeugung
der Dichtwirkung ausreicht. Die Gefahr der Beschädigung
der Leitung 50 wird verringert.
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Neben
der Erzeugung der Dichtwirkung hat die Größe der
radial gerichteten Kraft auch einen Einfluss auf die Reibkraft zwischen
der Leitung 50 und den in Eingriff stehenden Lamellen.
Wird die normal auf die Leitung 50 wirkende Kraft erhöht,
erhöht sich auch die Reibkraft, also die Kraft, die aufgewendet werden
muss, die Vorrichtung 10 auf der Leitung zu verschieben.
Je nach vorliegendem Reibkoeffizienten zwischen der Leitung 50 und
den Lamellen bis kann es vorkommen, dass der Druck, der zum Erzeugen
einer Kraft zum Verschieben der Vorrichtung 10 in der Durchführung
benötigt wird, geringer ist als der Druck, der zum Aufheben
der Dichtwirkung führt. In diesem Fall muss der Anpressdruck
höher sein als es für die Erzeugung der Dichtwirkung
notwendig wäre. Allerdings würde dann die Gefahr
steigen, dass die Leitung 50 durch den hohen Anpressdruck
beschädigt wird, was insbesondere bei dünnen Leitungen
relevant ist. Diesem Nachteil kann man durch eine nicht dargestellten
Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 begegnen,
bei der sich mindestens ein Abschnitt, beispielsweise der Abschnitt 48,
radial nach außen über die Außenfläche 20 des
Dichtelement 12 hinaus erstreckt. Bei dieser Ausführung
wird die Vorrichtung 10 so eingebaut, dass sich der Abschnitt
mit einer Unterseite z. B. gegen die Wand eines abzudichtenden Bereichs,
z. B. ein Becken, anlegt, wodurch die Position der Vorrichtung 10 innerhalb
der Öffnung bereits sicher durch einen Formschluss festgelegt
ist, die Lamellen müssen die Fixierung der Vorrichtung 10 nicht
mehr durch Reibschluss übernehmen, sondern dienen nur der
Abdichtung.
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In 4 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Dichtelements 12 dargestellt. Hierbei weisen die erste
und zweite Lamelle 24, 26 jeweils einen sich verjüngenden
Abschnitt 52 auf, mit denen sie eine sich zum Ende der
Lamellen hin erweiternde Ausnehmung 54 umschließen.
Die Ausnehmung 54 ist dabei so gestaltet, dass in sie ein Körper 56 mit
komplementär zu dieser Ausnehmung 54 gestalteten
Flächen 58 einbringbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel
tritt dieser Körper 56 an die Stelle des zweiten
Dichtelements 12 und weist selbst keine Lamellen auf. Dieser
Körper 56 weist ebenfalls die Bohrungen 36 auf
und wird in bekannter Weise mit den Verspannungselementen 34 mit
dem Dichtelement 12 verspannt. Dabei wird der Körper 56 zumindest
teilweise im Bereich der Flächen 58 in die Ausnehmung 54 eingebracht
und es kommt zu einer Berührung zwischen den Flächen 58 und
den Lamellen 24 und 26. Aufgrund der im Vergleich
zum Körper 56 höheren Verformbarkeit
der Lamellen 24, 26 werden diese umso weiter nach
außen verschoben, desto weiter der Körper 56 in
die Ausnehmung 54 eingebracht wird. Mit dieser Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 können
in Analogie zum Kegelsitz hohe Anpressdrücke in den Dichtbereichen erzeugt
werden, so dass sich diese Version insbesondere für Einbausituationen
eignet, in denen das Medium, gegen welches die Durchführung
abgedichtet werden soll, einen hohen Druck auf die Vorrichtung 10 ausübt.
Dies kann beispielsweise in Druckreaktoren oder in tiefen Becken
der Fall sein, in denen die Durchführung in Bodennähe
vorzusehen ist. Ferner kann diese Vorrichtung 10 kompakt
gebaut werden, so dass sie sich dort anbietet, wo nur kurze Dichtbereiche
realisierbar sind, beispielsweise in dünnen Wänden.
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Die
Funktion der Vorrichtung 10 ist in den 1 bis 3 exemplarisch
für den Dichtbereich zwischen der Leitung und der sich
nach innen ausweichenden erste Lamelle beschrieben worden. Dasselbe
gilt sinngemäß für den Dichtbereich zwischen der
sich nach außen ausweichenden zweiten Lamelle und der Öffnung.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele und die
genannten Anwendungsbereiche beschränkt. Anwendungsbereiche
für die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 lassen
sich beispielsweise auch auf Schiffen, in verfahrenstechnischen
Anlagen oder in der Förder- und Antriebstechnik finden.
Weiterhin ist jede Kombination aus Anzahl, Anordnung, Länge
und Form der verwendeten Lamellen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 69911383
T2 [0003]
- - DE 102004040661 B4 [0004]
- - DE 10303819 B3 [0005]