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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung aus einem elastischen Material,
die insbesondere zum Eingießen in ein flüssigkeitsführendes
Gussbauteil aus Polymerbeton oder einer anderen Gießmasse
geeignet ist.
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Eine
solche Dichtung ist aus
DE
199 07 748 A1 bekannt. Die dortige Dichtung weist einen
etwa zylindrischen Körper auf, von dem ein ausgeprägter Mittelsteg
radial nach außen abragt. Parallel versetzt zu diesem Mittelsteg
ist an die bekannte Dichtung an jedem Axialrand des Körpers
je ein Randabschnitt angeformt, der wiederum radial nach außen
von dem Körper absteht. An seinem Außenrand trägt
jeder dieser Randabschnitte einen wiederum nach innen, d. h. zum
Mittelsteg hin, abgebogenen Kragen. Zwischen dem Mittelsteg und
den Randabschnitten ist somit ein Hohlraum gebildet, in den die
Gießmasse, in die die Dichtung eingegossen werden soll,
hineinfließen kann. Hierdurch wird eine besonders stabile und
dichte Einbettung der Dichtung in die Gießmasse erzielt.
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Ähnliche
Dichtungsformen, bei denen ein Dichtungskörper mit einem
oder mehreren weit auskragenden, und teilweise mehrfach umgebogenen Randabschnitten
versehen ist, werden auch für andere Anwendungen eingesetzt,
beispielsweise zur Erzielung einer labyrinthischen Dichtwirkung.
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Dichtungen
werden heutzutage vorzugsweise im Spritzgussverfahren gefertigt.
Dichtungsformen der vorstehend beschriebenen Art sind mit diesem
Verfahren aber nicht oder nur mit großem Aufwand zu fertigen,
zumal aufgrund der abstehenden Randabschnitte und der hierdurch
gebildeten Hinterschnitte die zerstörungsfreie Entformung
einer solchen Dichtung schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung der vorstehend
beschriebenen Art dahingehend auszugestalten, dass sie einfach im Spritzgussverfahren
oder einer vergleichbaren Herstellungstechnik gefertigt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Danach umfasst die aus elastischem
Material, insbesondere Gummi oder einem thermoplastischem Elastomer (TPE)
gebildete Dichtung einen im Wesentlichen zylindrischen Körper
sowie einen ringförmig geschlossenen Randabschnitt, der
einstückig an einen Axialrand des Körpers angeformt
ist. Zwischen dem Körper und dem Randabschnitt ist hierbei
eine Sollbiegestelle vorgesehen, um die der Randabschnitt gegenüber
dem Körper zwischen einer Ausgangslage und einer Ausbiegelage
biegbar ist. In der Ausgangslage ist der Randabschnitt hierbei in
axialer Verlängerung des Körpers angeordnet, so
dass die Dichtung einfach im Spritzgussverfahren hergestellt werden
kann, ohne dass schwerwiegende Entformungsprobleme auftreten. In
der Ausbiegelage ist der Randabschnitt dagegen gegenüber
dem Körper in radialer Richtung abgebogen, insbesondere
abgewinkelt, so dass eine Dichtungsform der eingangs beschriebenen
Art realisiert ist.
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In
bevorzugter Ausführung ist die Dichtung derart konstruiert,
dass der Randabschnitt bistabil zwischen der Ausgangslage und der
Ausbiegelage biegbar ist. Hierunter wird verstanden, dass sich die Dichtung
auf Grund der Elastizität des Dichtungsmaterials ohne zusätzliche
Hilfsmittel sowohl in der Ausgangslage als auch in der Ausbiegelage
selbst stabilisiert, dass also der in die Ausbiegelage gebogene Randabschnitt
nicht schon auf Grund der Eigenelastizität in die Ausgangslage
zurückspringt. Grundsätzlich ist alternativ aber
auch vorstellbar, den Randabschnitt der Dichtung durch externe Hilfsmittel in
der Ausbiegelage zu halten. In einer zweckmäßigen
Variante der Erfindung ist so zur Stabilisierung des Randabschnitts
im Ausbiegezustand insbesondere eine Klammer, z. B. aus Kunststoff
oder Metall vorgesehen. Diese Klammer ist hierbei am Körper der
Dichtung oder – falls beide Axialenden des Körpers
mit je einem ausbiegbaren Randabschnitt versehen sind – an
dem jeweils gegenüberliegenden Randabschnitt widergelagert.
Eine solche Klammer kann natürlich auch bei einem bistabil
ausbiegbaren Randabschnitt zum Einsatz kommen, um diesen in der
Ausbiegelage zusätzlich zu stabilisieren.
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In
der Ausbiegelage ist der Randabschnitt vorzugsweise in radial auswärtiger
Richtung von dem Körper abgebogen. Dies ist insbesondere
bei einer für den in
DE 199 07 748 A1 beschriebenen Verwendungszweck
vorteilhaft. Für andere Anwendungen kann dagegen auch vorgesehen
sein, dass der Randabschnitt in der Ausbiegelage in radial inwärtiger
Richtung von dem Körper abgebogen, insbesondere in den
Körper eingestülpt ist.
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Im
Sinne einer einfachen Entformung ist der Randabschnitt bevorzugt
derart gestaltet, dass er in seiner Ausgangslage etwa fluchtend
mit dem Körper verläuft. Hiervon abweichend kann
aber auch am Übergang zwischen dem Körper und
dem Randabschnitt außenseitig und/oder innenseitig der Dichtung
eine Stufe vorgesehen sein.
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In
zweckmäßiger Ausführung ist der Randabschnitt
in der Ausbiegelage gegenüber dem Körper um einen
Winkel von mehr als 90°, bevorzugt mehr als 120° abgebogen.
90° deutlich übersteigende Biegewinkel sind hierbei
insbesondere im Zusammenhang mit einer bistabil biegbaren Ausführung
der Dichtung vorteilhaft, um ein versehentliches Rückschnappen
des Randabschnitts in die Ausgangslage, z. B. unter Belastung oder
Verbiegung der Dichtung, zu verhindern.
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In
einer vorteilhaften Ausführung weist der Randabschnitt
mit Abstand zum Körper, insbesondere an seinem vom Körper
abgewandten axialen Außenrand einen radial abstehenden
Kragen auf. Ein solcher Kragen ist insbesondere für eine
bistabil verbiegbare Ausführung des Randabschnitts vorteilhaft, zumal
die durch diesen Kragen gebildete Materialverbreiterung die elastische
Rückhaltekraft, die den Randabschnitt in der Ausbiegelage
hält, vergrößert. Ein solcher Kragen
ist unabhängig hiervon aber auch als Abstandshalter sinnvoll,
um den Randabschnitt in der Ausbiegelage auf definiertem Abstand
zum Körper der Dichtung zu halten. Hierdurch wird insbesondere
bei dem Einsatzzweck gemäß
DE 199 07 748 A1 das Einfließen
von Gießmasse unter den Randabschnitt begünstigt.
Der Kragen steht hierbei vorzugsweise in Ausbiegerichtung von dem Randabschnitt
ab, so dass er dem Dichtungskörper in der Ausbiegelage
zugewandt ist.
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Alternativ
oder zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Kragen
umfasst die Dichtung zweckmäßigerweise mindestens
ein, bevorzugt mehrere Radialvorsprünge, die an den Körper
der Dichtung angeformt sind, und an denen der Randabschnitt im Ausbiegezustand
anschlägt. Der Radialvorsprung bzw. die Radialvorsprünge
dienen wiederum dazu, den Randabschnitt in seiner Ausbiegelage auf
Abstand zu der angrenzenden Umfangsfläche des Körpers
zu halten und somit z. B. das Einfließen von Gießmasse
zu begünstigen. Der Radialvorsprung bzw. die Radialvorsprünge
erhöhen zudem vorteilhaft die Biegesteifigkeit des Dichtungskörpers.
Der oder jeder Radialvorsprung hat hierzu zweckmäßigerweise
die Form einer axial verlaufenden länglichen Rippe.
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Der
Körper ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er sich
bei der Ausbiegung des Randabschnitts nicht, oder zumindest kaum
verformt. Um dies zu begünstigen, weist der Körper
eine (insbesondere deutlich) höhere Biegesteifigkeit auf als
der Randabschnitt. Der Körper hat hierzu zweckmäßigerweise
eine größere Wandstärke als der Randabschnitt.
Der Dichtungskörper kann aber auch durch zusätzliche
Stabilisierungselemente verstärkt sein, insbesondere durch
die schon genannten Radialvorsprünge, einen entlang des
Axialrandes zwischen dem Körper und dem Randabschnitt einrollierten
Draht und/oder eine mit dem Dichtungsmaterial umspritzte Einlage
aus Metall oder einem harten Kunststoff.
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Eine
Verformung des Körpers bei der Ausbiegung des Randabschnitts
wird in zweckmäßiger Ausgestaltung zusätzlich
oder alternativ zu einer der vorstehend genannten Maßnahmen
dadurch vermieden, dass die Stärke des Dichtungsmaterials
im Bereich der Sollbiegestelle sowohl gegenüber dem Körper
als auch gegenüber dem angrenzenden Randabschnitt verringert
ist.
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In
einer Variante der erfindungsgemäßen Dichtung
weist der Körper einen radialen, insbesondere radial nach
außen abstehenden Steg auf, der mit axialem Abstand zu
dem Axialrand, an den der Randabschnitt anschließt, angeordnet
ist.
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Dieser
Abstand zwischen Steg und Axialrand ist bevorzugt derart dimensioniert,
dass im Ausbiegezustand zwischen dem Randabschnitt und dem Steg ein
Freiraum gebildet ist, durch den z. B. beim Eingießen der
Dichtung Gießmasse unter den ausgebogenen Randabschnitt
fließen kann. Der Abstand zwischen Steg und Axialrand kann
hierzu insbesondere größer gewählt sein
als die axiale Länge des angrenzenden Randabschnitts.
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Für
die Konstruktion eines bistabil ausbiegbaren Randabschnittes hat
es sich als vorteilhaft erwiesen, die axiale Länge des
Randabschnitts in der Ausgangslage derart zu dimensionieren, dass
das Verhältnis des Durchmessers des Randabschnitts, gemessen
an dem dem Körper zugewandten Axialrand, zu der axialen
Länge des Randabschnitts in der Ausgangslage weniger als
12, bevorzugt weniger als 8 beträgt.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Dichtung ist der Randabschnitt
mit einer Anzahl von Radialvorsprüngen versehen, die zur
Verdrehsicherung der Dichtung gegenüber dem die Dichtung
umgebenden Material dienen. Diese Radialvorsprünge stehen daher
zweckmäßigerweise von derjenigen Umfangsfläche
des Randabschnitts ab, die in der Ausbiegelage von dem Körper
der Dichtung abgewandt ist. Auch diese Axialvorsprünge
haben die vorteilhafte Nebenwirkung, dass sie den Randabschnitt
zusätzlich stabilisieren und somit dafür sorgen,
dass die Durchbiegung des Randabschnitts in der Ausbiegelage gering bleibt.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in
Draufsicht entlang einer Dichtungsachse eine Dichtung aus elastischem
Material mit einem Körper und einem von diesem abbiegbaren Randabschnitt,
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2 in
einem Querschnitt II-II gemäß 1 die
dortige Dichtung in einem Ausgangszustand,
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3 in
einem Querschnitt III-III gemäß 1 die
dortige Dichtung in dem Ausgangszustand,
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4 eine
vergrößerte Detailansicht IV aus Fig. II,
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5 und 6 in
Darstellung gemäß 2 bzw. 3 die
dortige Dichtung in einem Ausbiegezustand,
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7 eine
vergrößerte Detailansicht VII aus 5,
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8 eine
alternative Ausführungsform der Dichtung gemäß 1 mit
zwei, jeweils an einem Axialende des Körpers angeformten
Randabschnitten in dem Ausbiegezustand und einer die Randabschnitte
aneinander in dem Ausbiegezustand stabilisierenden Klammer, und
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9 in
Darstellung gemäß 2 eine weitere
Ausführungsform der Dichtung.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Die 1 bis 3 zeigen
eine ringförmige Dichtung 1, die insbesondere
zum Abdichten eines flüssigkeitsführenden Gussteils,
z. B. aus Polymerbeton, dient, und die zu diesem Zweck mit dem Gießmaterial
des Gussteils umgossen wird.
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Die
aus Gummi bestehende Dichtung 1 umfasst einen im Wesentlichen
zylinderförmigen Körper 2. Der Körper 2 weist
einen ausgeprägten Mittelsteg 3 auf, der auf Höhe
einer Mittelradialebene 4 des Körpers 2 von
dem Außenumfang 5 des Körpers 2 radial absteht.
Zwischen dem Mittelsteg 3 und einem Axialrand 6 des
Körpers 2 sind zudem acht Radialvorsprünge 7 an
den Außenumfang 5 des Körpers 2 angeformt.
Die Radialvorsprünge 7 sind gleich verteilt über
den Außenumfang 5 angeordnet und verlaufen ausgehend
von dem Mittelsteg 3 parallel zu einer Achse 8 des
Körpers 2 auf den Radialrand 6 zu.
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An
einem Axialrand 6 des Körpers 2 schließt an
diesen ein Randabschnitt 9 an. Dieser Randabschnitt 9 ist
ringförmig geschlossen ausgebildet und entlang des gesamten
Axialrandes 6 einstückig an den Körper 2 angeformt.
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Die 2 und 3 zeigen
die Dichtung 1 in einem Ausgangszustand, in dem der Randabschnitt 9 ebenfalls
etwa zylinderförmig ausgebildet ist. In seiner Ausgangs lage 10 gemäß 2 und 3 ist
der Randabschnitt 9 etwa fluchtend mit dem Körper 2 angeordnet,
so dass der Randabschnitt 9 den Körper 2 in
Richtung der Achse 8 über den Axialrand 6 hinaus verlängert.
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An
einem von dem Körper 2 abgewandten axialen Außenrand 12 trägt
der Randabschnitt 9 einen Kragen 13, der von dem
Außenumfang 14 des Randabschnitts 9 radial
nach außen absteht.
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Innenseitig
trägt der Randabschnitt 9 acht rippenförmige
Radialvorsprünge 15, die ausgehend vom Innenumfang 16 des
Randabschnitts 9 radial nach innen abstehen.
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Entlang
der am Axialrand 6 gebildeten Verbindungslinie des Körpers 2 mit
dem Randabschnitt 9 ist eine Sollbiegestelle 18 geschaffen,
um die der Randabschnitt 9 nach außen hin umgebogen
und dabei auf den Körper 2 aufgestülpt
werden kann. Diese Sollbiegestelle 18 ist durch einen – in 4 näher dargestellten – Materialbereich
gebildet, dessen Wandstärke sowohl gegenüber dem
Körper 2 als auch gegenüber dem Randabschnitt 9 verringert
ist, und der deshalb nach Art eines Filmscharniers wirkt.
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Beim
Ausbiegen schnappt der Randabschnitt 9 aus seiner Ausgangslage 10 in
eine Ausbiegelage 19, in dem der Randabschnitt 9 einen angrenzenden
Bereich des Körpers 2 außenseitig umgibt.
Dieser Ausbiegezustand der Dichtung 1 ist in den 5 und 6,
sowie vergrößert in 7 dargestellt.
Wie insbesondere aus 6 zu erkennen ist, schlägt
in der Ausbiegelage 19 das Freiende des Kragens 13 an
den Radialvorsprüngen 7 an. Die Radialvorsprünge 7 und
der Kragen 13 halten hierdurch den Randabschnitt 9 in
einem definierten Abstand zum Außenumfang 5 des
Körpers 2.
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Der
Mittelsteg 3 ist in axialer Richtung hinreichend zu dem
Axialrand 6 beabstandet, dass der Randabschnitt 9 in
der Ausbiegelage 19 nicht an dem Mittelsteg 3 anschlägt.
Vielmehr ist – wie insbesondere aus 7 erkennbar
ist – zwischen dem Mittelsteg 3 und dem ausgebogenen
Randabschnitt 9 ein axialer Freiraum 20 gebildet.
Durch diesen Freiraum 20 sowie durch die zwischen den Radialvorsprüngen 7 gebildeten
Lücken 21 kann daher beim Eingießen der Dichtung 1 Gießmasse
in einen Hohlraum 22 einfließen, der im Ausbiegezustand
der Dichtung 1 zwischen dem Außenumfang 5 des
Körpers 2 und dem umgebogenen Randabschnitt 9 gebildet
ist.
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Infolge
der Eigenelastizität des Randabschnitts 9, insbesondere
des Kragens 13, stabilisiert sich der Randabschnitt 9 selbsttätig
in der Ausbiegelage 19. Die Dichtung 1 kann somit
bistabil zwischen dem Ausgangszustand gemäß 2 und 3 in
den Ausbiegezustand gemäß 5 und 6 umgebogen
werden.
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Im
Ausbiegezustand sind, wie insbesondere in den 5 und 7 erkennbar
ist, die Radialvorsprünge 15 nach außen
gerichtet. Beim Eingießen der Dichtung 1 bilden
diese Radialvorsprünge 15 einen Formschluss mit
der umgebenden Gießmasse und bewirken somit nach dem Erstarren
der Gießmasse eine Verdrehsicherung der Dichtung 1 in
dem resultierenden Gussteil.
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Die
Dichtung 1 ist vorzugsweise spiegelsymmetrisch bezüglich
der Mittelradialebene 4 ausgebildet und umfasst somit zwei
Randabschnitte 9, von denen jeweils einer an den beiden
Axialrändern 6 des Körpers 2 angeformt
ist (siehe 8). 8 zeigt zusätzlich
eine (optional vorgesehene) Klammer 23 aus Kunststoff,
mittels der die umgebogenen Randabschnitte 9 zusätzlich
in ihrer Ausbiegestellung gehalten werden können. Bevorzugt
sind mehrere, insbesondere vier Klammern 23 vorgesehen, die über
den Umfang der Dichtung 1 gleich verteilt angeordnet sind.
Die Randabschnitte 9 sind zur Durchführung der
Klammerschenkel mit korrespondierenden Öffnungen versehen,
die beispielsweise – wie in 8 gezeigt – an
den Stellen der Radialvorsprünge 15 eingebracht
sind.
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9 zeigt
eine Variante der Dichtung 1. Diese unterscheidet sich
von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der
Dichtung 1 lediglich darin, dass anstelle des einen Kragens 13 am Außenrand 12 des
Randabschnitts 9 zwei beabstandete und jeweils dünner
als der Kragen 13 ausgeführte Kragen 24 vorgesehen
sind.
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Bei
jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist
die Dichtung 1 an dem Innenumfang des Körpers 2 optional
mit einer oder mehreren Dichtlippen versehen.
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In
bevorzugter Dimensionierung hat die Dichtung 1 im Bereich
des bzw. jedes Axialrandes 6 einen Durchmesser von etwa
120 mm. Der axiale Abstand des Mittelsteges 3 zu dem oder
jedem Axialrand 6 beträgt, gemessen vom Rand des
Steges 3, etwa 12 mm. Die axiale Länge des bzw.
jedes Randabschnitts 9 beträgt etwa 13 mm. Die
Wandstärke der Dichtung 1 beträgt vorzugsweise
im Bereich des Körpers 2 (ohne Berücksichtigung
der radialen Breite des Mittelsteges 3) etwa 3 mm, im Bereich
des oder jedes Randabschnitts 9 etwa 1,25 mm und im engsten
Bereich der Sollbiegestelle 18 etwa 0,5 mm.
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- 1
- Dichtung
- 2
- Körper
- 3
- Mittelsteg
- 4
- Mittel-Radialebene
- 5
- Außenumfang
- 6
- Axialrand
- 7
- Radialvorsprung
- 8
- Achse
- 9
- Randabschnitt
- 10
- Ausgangslage
- 12
- Außenrand
- 13
- Kragen
- 14
- Außenumfang
- 15
- Radialvorsprung
- 16
- Innenumfang
- 18
- Sollbiegestelle
- 19
- Ausbiegelage
- 20
- Freiraum
- 21
- Lücke
- 22
- Hohlraum
- 23
- Klammer
- 24
- Kragen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19907748
A1 [0002, 0008, 0011]