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Dichtungsring für Muffen-Rohrverbindungen.
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Bei der Konstruktion einer herkömmlichen Muffen-Rohrverbindung, insbesondere
im Hinblick auf möglichst geringe Herstellungskosten, und zwar speziell im Hinblick
auf den hierbei verwendeten Dichtungsring oder die Packung, werden vielfach Probleme
überstehen, die sich bei derartigen Dichtungsringen ergeben.
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Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß das flüssige Fördergut
wie Brauchwasser oder dgl. an derartigen Muffen-Rohrverbindungen durchsickert, obwohl
die Rohrleitungen im Ganzen mit größter Sorgfalt verlegt wurden und auch die Rohrverbindungen
einwandfrei hergestellt wurden. Dabei sind diese Muffen-Rohrverbindungen nicht etwa
von Anfang an undicht, sondern es zeigen sich erst nach einiger Betriebsdauer Undichtheiten.
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Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen Dichtungsring
für Muffen-Rohrverbindungen in der Weise auszubilden, daß derartige Undichtheiten
selbst nach langer Betriebsdauer nicht mehr auftreten können und eine unbedingt
dichte Rohrverbindung mit derartigen Dichtungsringen erzielbar ist.
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Die Gründe für ein Undichtwerden von aus einzelnen Rohrlängen bestehenden
Rohrleitungen an den Muffen-Rohrverbindungen sind einmal Verschiebungen der beiden
Rohrenden gegeneinander durch Druck von außen auf die verlegten Rohre in senkrechter
Richtung oder durch Värmeeinwirkungen, die ein Zusammenziehen oder Ausdehnen der
Rohrleitungen und dadurch eine gegenseitige Verschiebung zur Folge haben können.
Diese Ursachen für während der Benutzung derartiger Rohrleitungen entstehende Undichtheiten
an den Verbindungsstellen lassen sich allerdings kaum Jemals vollkommen beseitigen.
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Anders verhält es sich mit anderen#Ursachen, die allerdings erst nach
langen eingehenden Untersuchungen zutage tragen. Es hat sich herausgestellt, daß
derartige, während des Betriebes an den
Verbindungsstellen auftretende
Undichtheiten weitgehend durch in die Verbindungsstelle, d.h. zwischen Dichtungsring
und Rohrwandung eindringende Sand- oder Staubteilchen verursacht werden, welche
bei den unvermeidbaren gegenseitigen Verschiebungen der Rohrenden wie Schmirgel
wirken und im Laufe der Zeit die anfänglich sehr gute Abdichtung zerstören. Derartige
Sand-und Staubteilchen können sich bereits bei der Lagerung oder beim Transport
an den Wandungen der Rohrenden festsetzen, und dadurch die ursprUnglich völlig glatten
Rohrwandungen aufrauhen. Diese Ursachen lassen sich selbstverständlich durch große
Sorgfalt bei der Lagerung, beim Transport und beim Verlegen derartiger Rohrleitungen
beseitigen. Anders liegen Jedoch die Dinge bei Sandteilchen, welche in derartigen
Rohrleitungen durch das Abwasser mitgerissen werden und im Laufe der Zeit zwischen
den Dichtungsring und die Rohrwandungen eindringen, wenn diese sich aus den eingangs
genannten Gründen gegeneinander verschieben.
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Dieses Eindringen von Sandteilchen in die Rohrverbindung läßt sich
mit den bisher üblichen Dichtungsringen nicht verhindern, da die bisher üblichen
Dichtungsringe ganz allgemein in der Weise ausgebildet wurde, daß sie nach der Verlegung,
d.h. nach Herstellung der Rohrverbindung, fest liegen bleiben, wobei das Hauptaugenmerk
darauf gelegt wurde, daß ein derartiger Dichtungsring beim Einschieben des einen
Rohrendes in das Muffenende der anderen Rohrlänge nicht verschoben oder herausgerollt
werden kann. Nicht genügend beachtet wurde Jedoch bisher das Erf ordernis, daß ein
derartiger Dichtungsring auch dann eine einwandfreie Abdichtung ergeben muß, d.h.
unbedingt abdichtend an den Rohrwandungen liegen bleiben muß, wenn die beiden Rohrlängen
sich durch irgendwelche Einwirkungen gegeneinander verschieben.
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Die Erfindung geht in der Erkenntnis dieser Nachteile der bisher üblichen
Dichtungsringe einen völlig anderen Weg, indem sie einen derartigen Dichtungsring
in der Weise ausbildet, daß er sich bei einer gegenseitigen Verschiebung der beiden
Rohrlängen an der Verbindungsstelle selbst verformt und teilweise verschiebt, ohne
dabei seine abdichtende Anlage an den Rohrwandungen aufzugeben.
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Ein erfindungsgemäßer Dichtungsring für Muffen-Rohrverbindungen, bestehend
aus einem elastisch verformbaren, in eine an der Innenseite des Muffenendes der
einen Rohrlänge ausgebildete Hohlkehle mit vom Einschubende her allmählich schräg
nach außen verlauSender Vorderwandung eingesetzten und beim Einschieben des glatten
Endes der anderen Rohrlänge sich abdichtend gegen die einander gegenüberliegenden
Rohrwandungen beider Rohrlängen im Bereich der Hohlkehle pressenden Dichtungsring
ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der zum Einschubende hinweisende
Teil des Dichtungsringes eine der schräglaufenden Vorderwandung der Hohlkehle entsprechend
schräg auswärts verlaufende Außenfläche aufweist und am rückwärtigen Teil des Dichtungsringes
eine am entsprechenden Teil der Hohlkehlenwandung bezw. deren Fortsetzung anliegende,
umlaufende Drucklippe ausgebildet ist und daß die Wurzel dieser Drucklippe an der
dem Innendruck der Rohrleitung ausgesetzten Seite eine Einschnürung aufweist.
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Weitere Besonderheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen; es zeigen:
Figur
la einen Schnitt durch eine herkömmliche Muffen-Rohrverbindung, bei welcher die
Abdichtung durch zwischen Dichtring und Rohrwandung eindringende Staubteilchen zerstört
wird; Figur Ib und lc Schnitte durch eine herkömmliche Muffen-Rohrverbindung zur
Darstellung der gegenseitigen Verschiebungen der beiden Rohrlängen mit der sich
dadurch ergebenden Verlagerung des Dichtungsringes; Figur 2a - 2d Teilschnitte durch
herkömmliche Muffen-Rohrverbindungen mit verschiedenartig ausgebildeten herkömmlichen
Dichtungsringen; Figur 2e Teilansichten im Schnitt durch den in Fig. 2d verwendeten
Dichtungsring; Figur 3a und 3b Ausschnitte aus einer Rohrverbindung mit einem erfindungsgemäßen
Dichtungsring; Figur 4 einen Teilschnitt durch eine mittels eines erfindungsgemäßen
Dichtungsringes hergestellte Rohrverbindung; Figur 4a und 4b Teilschnitte durch
eine Rohrmuffe mit eingesetztem, nur ungenügend abdichtendem Dichtungsring; Figur
4c - 4e den Figuren 4a und 5b entsprechende Darstellungen eines einwandfrei abdichtenden
erfindungsgemäßen Dichtungsringes;
Figur 5 einen Schnitt durch eine
Rohrverbindung mit einem anderen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtungsringes;
Figur 5a und 5b Darstellungen von Dichtungsringen, welche sich als unzureichend
erwiesen haben; und Figur 5c einen Ausschnitt aus Fig. 5 in stark vergrößertem Maßstabe
bei nur teilweise in eine Rohrmuffe eingesohobenem Rohrende.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren
dargestellten und nachstehend im einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispielen beschränkt,
sondern ein erfindungsgemäßer Dichtungsring kann den Jeweiligen Erfordernissen entsprechend
auf mannigfaltige Weise abgewandelt werden, so lange die aufgeführten Bedingungen
in vollem Umfange erfüllt werden.
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Der in Figur la dargestellte Zustand des Fressens des durch das Fördermedium
mitgeführten Sandes im Bereich der Rohrverbindungen und insbesondere im Bereich
des Dichtungsringes wiederholt sich ständig bei den bisher üblichen Dichtungsringen
während des Betriebes der Rohrleitungen durch die von außen einwirkenden Kräfte.
So ergibt sich beispielsweise durch Temperatureinwirkungen eine Ausdehnung oder
ein Zusammenziehen der beiden Rohrlängen, sodaß diese sich. gegenseitig verschieben,
während gleichzeitig die Rohrleitung sich durch Bodendruck durchbiegen kann und
ebenfalls eine gegenseitige Verschiebung der Rohrenden an
den Verbindungsstellen
erfolgen kann. Figur lb zeigt beispielsweise den Fall, in welchem die beiden Rohrlängen
1 und 2 derart gegeneinander verschoben sind, daß sie sich etwas voneinander lösen,
wodurch der Dichtring 4' sich in der Hohlkehle 3 des Muffenendes nach links verschiebt,
bis er sich dem Muffenende 3' nähert. Bei-einer gegenseitigen Bewegung der beiden
Rohrenden in entgegengesetzter Richtung, bei welchem die Rohrenden näher aneinander
herankommen, verschiebt sich der Dichtring 4, wie Figur lc zeigt, nach rechts in
der Hohlkehle 3, d.h. vom Muffenende 3' forte Da der Dichtring 4 unter Reibung an
den entsprechendefi Rohrwandungen anliegt, verschiebt er sich in der Hohlkehle 3
unter Verformung während der gegenseitigen Verschiebung der beiden Rohrenden. Sand-
und Staubteilchen, welche von außen her in die Hohlkehle 3 durch den stets infolge
der Fertigungstoleranzen vorhandenen Spalt eindringen, setzen sich in der Hohlkehle
an den Stellen ab, welche vom Dichtring nicht belegt sind und fressen sich in den
Dichtring und die Rohrwandungen ein, wenn der Dichtring sich in der Hohlkehle bei
einer gegenseitigen Verschiebung der beiden Rohrenden verschiebt. Dies wiederholt
sich ständig, bis einmal die glatten Rohrwandungen und zum anderen die Außenwandung
des Dichtringes derart angefressen sind, daß eine einwandfreie Dichtung nicht mehr
erzielt wird.
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In der gleichen Weise dringen vom Fördergut mitgerissene Sandteilchen
von innen her durch den Spalt zwischen dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 2 in die
Hohlkehle ein und setzen sich zunächst wiederum an den Stellen fest, welche vom
Dichtungsring nicht ausgefüllt werden. Bei einer Verschiebung des Dichtungsringes
infolge gegenseitiger Bewegung der beiden Rohrenden schieben sich auch hier die
Sandteilchen zwischen die Rohrwandung
und den Dichtring, sodaß beide
auch durch diese Sandteilchen zerstört werden, Solange daher keine besonderen Vorkehrungen
getroffen werden, um dieses Eindringen von Sandteilchen in die Dichtungsflächen
zu verhindern, werden Rohrleitungen mit derartigen Dichtungsringen stets nach einiger
Zeit undicht werden.
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Die in den Figuren 2a-2e dargestellten herkömmlichen Dichtungsringe
weisen keinerlei technische Vorkehrungen auf, um ein Undichtwerden aus den vorgenannten
Gründen wirkungsvoll zu verhindern. Dabei entspricht der Dichtungsring 4 aus Figur
2a einem Ausführungsbeispiel gemäß der DT-PS 1 257 413 und der Dichtungsring 4-aus
Figur 2b einem Ausführungsbeispiel gemäß der DT-PS K 56 785 (japanische Auslegeschrift
25 746-1970). Der in Figur 2c dargestellte Dichtungsring entspricht einem Ausführungsbeispiel
gemäß der DT-PS 1 250 214 und weist eine aus der Ringnut oder Hohlkehle 3 des Muffenendes
herausgequetschte Innenkante auf, wobei die Lippen 4a und 4b bei eingeschobenem
Rohrende 1 parallel in axialer Richtung an den Innen- bezw.
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Außenwänden anliegen, während der Hauptteil dieses Dichtungsringes
in der Hohlkehle 3 durch eine nach außen drückende Ringfeder 4t eingepreßt wird,
sodaß zwischen ihm und der Außenwand des eingeschobenen Rohrendes 3 Sand- und Staubteilchen
von außen her eindringen und -s,chließlich bis zu den Lippen 4a vordringen können.
Bei einer gegenseitigen Verschiebung der beiden Rohre verschieben sich zwangsläufig
auch die Dichtlippen 4a und werden dabei durch den eingedrungenen Sand allmählich
derart zerstört, daß sie ihre Dichtungsfunktion nicht mehr erfüllen können.
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Figur 2d zeigt einen Dichtungsring 4 gemäß der Japanischen Auslegeschrift
16 588-1961, wobei im einen Rohrende 2 wiederum eine Hohlkehle 3 zur Aufnahme dieses
Dichtungsringes ausgebildet ist, welche in ihrer Bodenwandung eine umlaufende Rippe
3a aufweist, welche in den Dichtungsring 4 eingreift. Der Dichtungsring 4 besitzt
ein zum Muffenende hinweisendes starres Teil 4c, welches einen unbedingt festen
Sitz des Dichtungsringes in der Hohlkehle 3 ergeben soll, d.h. eine unbedingt feste
Anlage der Vorderkante 4c1 an der Vorderwandung 3b unter gleichzeitig sicherem Eingriff
der umlaufenden Rippe 3a. Das elastische Teil 4d dieses Dichtringes, welches die
eigentliche Abdichtung erzielen soll, ist mit dem starren Teil 4c zu einer Einheit
verbunden und wird durch dieses festgehalten. Die Elastizität dieses eigentlichen
Dichtungsteiles 4d kann jedoch infolge des mit ihm verbundenen starren Teiles nur
teilweise und nur bis zu einer bestimmten Grenze ausgenutzt werden, da einzig und
allein das starre Teil dazu ausersehen ist, den Dichtring in der gewünschten Lage
festzuhalten. Sobald aus irgendwelchen Gründen dieser Dichtring mit seiner Vorderkante
4c' nicht fest genug an der Kante 3b der Hohlkehle 3 anliegt und infolgedessen Sand
zwischen diese beiden Teile eindringen kann, besteht auch hier die Gefahr, daß durch
den eingedrungenen Sand die Innenfläche der Hohlkehle zumindest aber der Dichtring
allmählich derart beschädigt, d.h. regelrecht zerrieben wird, daß eine einwandfreie
Abdichtung nicht mehr gewährleistet ist, da selbst das elastische Teil 4d die Abdichtung
dann nicht mehr in vollem Umfange bei einer gegenseitigen Bewegung der beiden Rohrenden
zueinander wieder herstellen kann.
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Aus vorstehenden Darlegungen ergibt sich, daß zur Lösung des Problems,
d.h. zur Verhinderung des Eindringens von Sand- und Staubteilchen zwischen den Dichtungsring
und die Rohrwandungen bei deren gegenseitiger Verschiebung die Elastizität des Dichtungsringes
derart verstärkt werden muß, daß selbst bei einer ~Verformung des Dichtungsringes
eine bleibende, d.h. ihre Lage nicht verändernde Anlagefläche zwischen Dichtungsring
und Rohrenden erzielbar ist. Einige Ausführungsbeispiele eines diesen Gedanken verwirklichenden
erfindungsgemäßen Dichtungsringes sind in den Figuren 3a, 3b bezw. 4 dargestellt.
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Der erfindungsgemäße Dichtungsring 5 besitzt an seinem dem Einschubende
zuweisenden Teil oder seinem Vorderteil 5a eine schräg nach außen verlauf ende Fläche
6 entsprechend dem Verlauf dieses vorderen Teiles der Wandung der Hohlkehle 3 im
Muffenende des Rohres 2. Beim Einschieben eines glatten Rohrendes 1 in die Rohrmuffe
kommt zunächst dieses Vorderteil 5a mit dem Einschubrohr 1 in Berührung. Das ~rückwärtige
Teil 5b des Dichtungsringes 5 besitzt eine Drucklippe 7 bezw. 70 bezw. 700, welche
mit der Innenwandung 2' des Außenrohres 2 bezw. der Wandung der Hohlkehle an diesem
Rohr in Berührung kommt. Diese Drucklippe 7 ergibt eine Klemmwirkung auf die Sohrägfläche
6 des Dichtungsringes, wenn dieser insgesamt infolge des Druckes des Fördergute#s
zusammengepreßt wird, sodaß das Vorderteil 5a des Dichtungs ringes fest gegen die
Außenwandung des Innenrohres 1 und die Innenwandung der Rohrmuffe des Rohres 2 gepreßt
wird. Mit anderen Worten, die Dichtwirkung' dieses Vorderteiles 5a schwankt entsprechend
dem Druck des die Rohrleitung durchfließenden Fördergutes. Die vordere gewölbte
Fläche 5a des Dichtungsringes wirkt
in der Weise, daß dessen Haftfähigkeit
am Innenrohr 1 unter anderem verstärkt wird, sodaß Sand- oder Staubteilchen, welche
an dieser Stelle eintreffen, an einem weiteren Eindringen ein wandfrei gehindert
werden. Durch diese vordere gewölbte Fläche 5c kann gleichzeitig die Kompressionskraft
des Vorderteiles 5a verstärkt werden, sodaß Sand- oder Staubteilchen ebenfalls nicht
über die Anlagefläche 3, 6 eindringen können. Die sich nach hinten anschließende
konvexe Fläche 5d bildet den Haupt-Dichtteil des Dichtungsringes 5 und ergibt eine
einwandfreie hermetische Abdichtung mit der zusätzlichen Kraft, welche von der Drucklippe
7 bezw. 70 bezw. 700 erzeugt wird0 Bei der in den Figuren 3a und 3b dargestellten
Grundausbildung eines erfindungsgemäßen Dichtungsringes ist diese Drucklippe 7 bezw.
70 bei einer Hohlkehle 3 mit konkaver Oberfläche eingesetzt, während bei der Ausbildung
gemäß Figur 5 und 5c die Drucklippe 700 bei einer Hohlkehle 3 eingesetzt ist, welche
mehrere Absätze 2a' aufweist.
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Bei einer angenommenen Breite der Hohlkehle 3 = L2 ist die Breite
des Dichtungsringes 5 vorzugsweise gleich L1, d.h. kleiner als L2.
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Um zu gewährleisten, daß die Drucklippe 7 bezw. 70 bezw. 700 tatsächlich
die genannte Klemmwirkung auf die schräge Fläche der Hohlkehle 3 ausüben kann und
die hermetische Abdichtung zwischen der Schrägfläche 6 des Dichtungsringes 5 und
der Hohlkehle 3 sowie zwischen dem Vorderteil 5a und dem Innenrohr 1 aufgrund der
durch die Klemmwirkung hervorgerufenen Kompressionskraft erzielt werden kann, sodaß
ein Eindringen von Sand- und Staubteilchen einwandfrei verhindert werden kann, sind
nachstehende Punkte unbedingt zu verücksichtigen.
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Zum Vergleich zeigt Figur 4a einen Dichtring ohne eine derartige Drucklippe,
wobei Sand- und Staubteilchen zwischen Dichtungsring und Rohrwandung eindringen
können und dadurch die Abdichtung zerstört werden kann, sodaß die Rohrverbindung
undicht wird. Bei dem in Figur 4b dargestellten Vergleichsbeispiel weist der Dichtungsring
5 zwar eine Dichtlippe 8 auf, doch ist diese stark vereinfacht ausgebildet, d.h.
die rückwärtige konvexe Fläche 5d an der Innenseite des Dichtungsringes 5 geht direkt
in diese Lippe 8 über. Mit anderen Worten, die Wurzel 8b dieser Lippe 5 besitzt
die gleiche Außenfläche &c wie die rückwärtige konvexe Fläche 5d. Bei Einsatz
eines derart geformten Dichtungsringes liegt das Berührungsende 8a der Lippe 8 nur
schlecht an der Wandung der Hohlkehle 3 an.
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Bei einer Verschiebung des Dichtungsringes 5 von rechts nach links
in der Figur kann infolgedessen Sand in dieNdhlkehle 5 eindringen, da er von dieser
Lippe 8 nicht einwandfrei fortgewicht wird. Außerdem wirkt eine derartige Lippe
8 nicht in der Weise, daß der zu übertragende Druck die Dichtwirkung der vorderen
konvexen Fläche 5a und der rückwärtigen konvexen Fläche 5d tatsächlich wirksam verstärken
kann. Selbst wenn man diese Lippe 8 so lang machen würde, um ihren Anlagedruck an
der Wandung der Hohlkehle zu verstärken, bilden sich Wellen an der Ringfläche dieser
Lippe, sodaß ein Fortwischen von Sand- und Staubteilchen von der Innenwandung des
Rohres und der Hohlkehle in das Gegenteil umschlägt. Infolgedessen vermag eine derart
ausgebildete Lippe 8 das hier behandelte Problem nicht zu lösen. Der Grund, warum
dies im einzelnen so ist, läßt sich kaum genau erklären, doch scheint es so, als
ob die Wurzel 8b, von welcher aus die Biegeverformung der Lippe 8 ausgeht,
von
der Mitte der Kompressionsverformung des Dichtungsringes insgesamt abweicht. Eine
derartige Biegeverformung der Lippe 8, wie sie sich aus der Wurzel 8b ergibt, liegt
zu nahe an der Außenfläche des Innenrohres, sodaß diese Biegebewegung der Lippe
8 nicht im wesentlichen parallel zur Wandung der Hohlkehle 3 erfolgt. Daher wird
das äußerste Ende 8a der Lippe 8 während der Durchbiegung von der Hohlkehle 3 abgebogen.
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Ein tatsächlich sauberes Fortstreifen von Sand- und Staubteilchen
durch die Spitze 8a der Lippe 8 gleichzeitig mit einer Verschiebung des Dichtungsringes
5 in der Hohlkehle 3 zwecks einwandfreier Fernhaltung von Sand- und Staubteilchen
vom Innenraum der Hohlkehle läßt sich, wie Untersuchungen gezeigt haben, nur durch
Ausbildung der Lippe entsprechend den Drucklippen 7 bezw. 70 gemäß den Figuren 4e-4e
erreichen.
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Hierbei ist an der Verbindung der Drucklippe 7 mit der rückwärtigen
konvexen Fläche 5d eine Einschnürung 7c ausgebildet, wodurch verhindert wird, daß
die Spitze 7a der Drucklippe aus der Hohlkehle 3 herausgedrückt werden kann, sodaß
der Dichtungsring stets in der gewünschten Lage verbleibt, selbst wenn er in diametraler
Richtung verformt werden sollte. Diese Einschnürung 7c ist eine derart scharfwinklig
konkaye Ebene, daß die rUckwärtige konvexe Fläche 5d von der inneren Umfangsfläche
der Drucklippe 7 eindeutig getrennt ist. Bei der in Figur 4b vergleichsweise dargestellten
Verbindungsfläche 8c wird Jegliche Verformung der rückwärtigen konvexen Fläche 5d
an die Spitze 8a ohne weiteres weitergeleitet, wodurch die Anlage dieser Spitze
8a kaum eindeutig aufrechterhalten werden kann. Infolge
der erfindungsgemäß
vorgesehenen Einschnürung 7c kann Jedoch verhindert werden, daß die Drucklippe 7
direkt ihre Stabilität verliert, selbst wenn die rückwärtige konvexe Fläche 5d einer
Verformung unterworfen werden sollte. Infolge dieser Einschnürung 7c kann daher
die Wurzel 7b der Drucklippe 7 sich der Mitte der Druckveränderung des Dichtungsringes
5 stärker nähern, sodaß diese Wurzel 7b sich beim Zusammendrücken des Dichtungsringes,
wie dies bei einem Druck auf die Außenseite der rückwärtigen konvexen Fläche 5d
erfolgt, verschieben kann. Die Spitze 7a der Drucklippe 7 bleibt tatsächlich unverrückbar
fest an der Wandung der Hohlkehle anliegen, selbst wenn der Dichtungsring 5 mehr
oder-weniger stark zusammengepreßt und dadurch verformt werden sollte. Vorzugsweise
wird die Diametralabmessung der rückwärtigen konvexen Fläche 5d in der Weise ausgewählt,
daß ihr Innendurchmesser um 20-40% kleiner ist als der Außendurchmesser des Rohres.
Außerdem wird zweckmäßigerweise der Kompressionsfaktor zwischen 20 und 40 gewählt
und der Außendurchmesser der Drucklippe um 2-4% größer gewählt als der Durchmesser
der Stelle, an welcher diese Drucklippe an der Hohlkehle bezw. der Innenwandung
des Außenrohres 2 anliegt, wodurch wie spezielle Funktion einwandfrei erfüllt werden
kann. Durch diese Ausbildung der schulterförmigen konkaven Fläche bezw. Ei#schnürung
7c liegt die Wurzel 7b der Drucklippe 7 näher an der Außenwandung des Außenrohres
2 bezw. der in ihm ausgebildeten Hohlkehle 3. Dadurch wird die Drucklippe 7 insgesamt
längs der Wandung der Hohlkehle verschoben, wenn der Druck des Fördermediums auf
die Innenseite dieser Drucklippe 7 einwirkt. Wenn dagegen, wie dies bei der Lippe
8 gemäß Figur 4b der Fall ist, die Innenfläche 8c durchgeht, so liegt die Wurzel
8b dieser Lippe 8 weiter von der
Hohlkehle 3 entfernt und näher
am Innenrohrs wodurch der Druck des Fordermediums derart wirkt daß die Spitze 8a
dieser Lippe 8 von der Beru~hrungsflEchep doho von der Innenwandung des Außenrohres
2 abgebogen wird. Infolgedessen wirkt dieser Druck nicht in der Weise, daß er sich
als Kompressionsdruck auf die gesamte Packung 5 fortsetzt0 Bei dem erfindungsgemäßen
Dichtungsring 5 liegt dagegen die Drucklippe 7 bezw. 70 als Ganzes längs der Wandung
der Hohlkehle ) sodaß der Druck einwandfrei derart übertragen werden kanne daß der
Dichtungsring 5 zusammengedrückt wird und einwandfrei abdichtend mit seiner Schrägfläche
6 gegen die entsprechende Wandung der Hohlkehle gepreßt wird.
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Die Drucklippe 7 bezw, 702 welche sich als Ganzes parallel zur Wandung
der Hohlkehle 3 verschiebt, liegt während dieser Verschiebung mit ihrer Spitze 7a
ezw, 70a einwandfrei an der Innenwandung der Hohlkehle an und verhindert daher Jederzeit,
doho auch bei einer rückläufigen Bewegung, jegliches Eindringen von Sand und Staub
in diese Hohlkehle 3e Der in den Figuren 4c-4e dargestellte erfindungsgemäß.e Dichtungsring
mit genau berechneter Drucklippe zeigt sich eindeutig dazu geeignet, Jegliches Eindringen
von Sand zwischen Dichtungsring und Rohrwandung und damit jegliches Fressen des
Dichtungsringes an seinen Auflageflächen zu verhindern oder zumindest das Eindringen
von Fremdkörpern so weit zu verhindern, daß keine Undichtheit auftritt. Relativ
grobkörnige Fremdkörper, welche Undichtheiten verursachen können, können durch diesen
Dichtungsring einwandfrei am Eindringen zwischen Dichtungsring und Rohrwandung gehindert
werden. Die in den Figuren 3b und 4e dargestellten Drucklippen 70 zeigen beispielsweise,
wie die Dicke dieser Drucklippe verringert werden kann. Der erfindungsgemäße
Dichtungsring
wird infolge der Schrägfläche 6 und der Drucklippe 7 bezw. 70 einwandfrei zwischen
der Hohlkehle 3 und der Außenwandung des Innenrohres 1 festgeklemmt und legt sich
an beiden Flächen derart eindeutig an, daß, selbst wenn in der Hohlkehle 3 oder
an der Außenwandung des Innenrohres 1 ein Fremdkörper vorhanden sein sollte, dieser
sich nicht einfressen kann, sondern einwandfrei fortgeschoben wird. Möglicherweise
mit Regenwasser oder Grundwasser durch einen Spalt längs der Rohrverbindung eindringender
Sand kann kaum zwischen die Rohrwandungen und den Dichtungsring 5 eindringen, da
eine satte Anlage des Dichtungsringes an den Rohrwandungen erreicht wird. Diese
Dichtwirkung wird besonders noch durch die Ausbildung der vorderen konvexen Fläche
5c verstärkt.
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Wenn der Dichtungsring infolge gegenseitiger Verschiebungen zwischen
den beiden Rohren verschoben wird, so bleibt die Fähigkeit, das Eindringen von Sand-
und Staubteilchen zu verhindern, infolge der Klemmwirkung und der Anlage des Dichtungsringes
an der Wandung der Hohlkehle 3 in gleicher Weise erhalten. In diesem Fall unterliegt
der Dichtungsring 5 gleichzeitig einer Kompression und einer Deformation beispielsweise
durch Verdrehung, wodurch Jedoch die Spitze 7a oder 70a der Drucklippe 7 bezw. 70
nicht von der Innenwandung des Außenrohres abgehoben wird, sodaß auch hierbei Sand-
und Staubteilchen nicht eindringen können.
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Demgegenüber wird bei einer derartigen Verformung die Lippe 8 bei
dem in Figur 4b dargestellten Vergleichsbeispiel mit ihrer Spitze 8a entweder nach
innen oder nach außen verbogen, sodaß ihre Dichtwirkung geschwächt wird.
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Die Verstärkung der Dichtwirkung durch geeignete Ausnutzung des Innendruckes
einer Rohrleitung bildet eine bedeutende technologische Aufgabe, Wenn beispielsweise
dieser Innendruck einer Wasserrohrleitung zur Verbesserung der Abdichtung an den
Verbindungsstellen herangezogen wird, kann es vorkommen, daß bei geringem Innendruck,
d.h. also wenn eine recht geringe Wassermenge gefördert wird, Undichtheiten auftreten.
Bei normalem Innendruck, d.h. wenn die durch die Rohrleitung geförderte Wassermenge
einen festgelegten Wert erreicht, läßt sich Jegliche Undichtheit ohne weiteres ausschalten.
Ein bei diesem Beispiel verwendeter Dichtungsring 5 mit der Drucklippe 7 bezw. 70
nutzt den Innendruck der Rohrleitung voll aus. Je mehr Wasser daher gefördert wird
und Je höher der Innendruck der Rohrleitung infolgedessen ist, umso sicherer wird
Jedes Austreten von Wasser oder Durchsickern an den Verbindungsstellen verhindert.
Selbst bei einer Ausführung eines Dichtungsringes, bei welchem die Innendurchmesser
der vorderen konvexen Fläche 5c oder der hinteren konvexen Fläche 5d größer sind
als die genannten Werte, sodaß nur eine unzureichende Abdichtung an diesen konvexen
Flächen erzielt wird, läßt sich durch einen derartigen Dichtungsring Jegliches Durchsickern
von Wasser infolge des übertragenen Druckes eindeutig verhindern. So lange daher
die Rohre nicht bis zur äußersten Grenze ihrer Druckfestigkeit beansprucht werden,
kann Jegliches Durchsickern von Wasser bei maximaler Fördermenge eindeutig verhindert
werden, woraus sich die eindeutige tiberlegenheit des erfindungsgemäßen Dichtungsringes
mit der Drucklippe 7 bezw. 70 und der Sohrägfläche 6 klar und deutlich ergibt.
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Eine abgewandelte Form eines erfindungsgemäßen Dichtungsringes zeigen
Figur 5 und 5c, wobei die Grundidee der Erfindung ebenfalls verwirrklicht wurde.
Da ir vorstehend im einzelnen erläuterte Dichtungsring mit der Drucklippe 7 bezw.
70 eine kreisringförmige konkave Hohlkehle 3 mit einer genau geformten gekrümmten
Fläche längs des Umfanges des Außenrohres oder der Rohrmuffe erfordert, ergeben
sich für die genaue Ausbildung dieser Hohlkehle spezielle Erfordernisse in der Herstellung,
wodurch die Herstellungskosten erhöht werden. Außerdem muß befürchtet werden, daß
die Wandung des Rohres bezw. der Muffe an dieser Stelle der Hohlkehle in nachteiliger
Weise geschwächt wird.
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Unter Berücksichtigung dieser Möglichkeiten sieht die Erfindung eine
abgewandelte Form des Dichtungsringes vor, um eine einwandfreie Kombination mit
einer speziell ausgebildeten Hohlkehle oder Ringnut zu erreichen und im übrigen
die gewünschte Wirkung des erfindungsgemäßen Dichtungsringes voll ausschöpfen zu
können.
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Wie Figur 5 zeigt, sind, bei dieser Rohrverbindung die Rohrenden aus
mehren Teilen zusammengesetzt. Dabei besitzt das Außenrohr 2 ein zylindrisch aufgeweitetes
Einschubende 2a, welches über ein konisches Verbindungsstück 2b in das eigentliche
Rohr übergeht. Das in die so gebildete Rohrmuffe einzuschiebende Rohrende 1 trägt
eine Rohrmuffe 20, welche über ein konisches Teil 20b in ein sich außen auf die
Rohrmuffe 2a aufschiebendes zylindrisches Teil 20a über-geht. Diese Einzelteile
lassen sich ohne große Kosten sauber herstellen und eignen sich daher sehr gut zur
Massenproduktion. Wenn nun die konische Fläche 20o an der Innenwandung des Teiles
20b des Muffenteiles 20 genau mit der
Schrägfläche 6 des Dichtungsringes
kombiniert wird, läßt sich die bereits erläuterte Klemmwirkung einwandfrei erzielen.
Die Vorderkante 2a1 am Muffenende des Rohres 2 bildet mit der konischen Wandung
20c der Gegenmuffe eine regelrechte Stufe, sodaß, wenn der Dichtungsring 5 eine
derartige Form erhält, daß er an seiner Außenseite genau mit dieser Stufe 2a' über
einstimmt, er beim Einschieben des Innenrohres 1 nicht aus seiner vorgesehenen Lage
herausgerissen werden kann. Außerdem kann der Widerstand des Innenrohres 1 gegenüber
dem Einschieben dadurch verringert werden, daß die rückwärtige konvexe Fläche 5d
die Form einer Lippe erhält, wie dies in der Figur dargestellt ist, was besonders
für großkalibrige Rohre erwUnscht ist.
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Figur 5a zeigt vergleichsweise ein Beispiel, bei welchem keine Drucklippe
700 vorgesehen ist. Infolgedessen kann Sand und Staub rund um die Dichtung an die
Innen- und Außenwandung des Dichtungsringes 50 gelangen, bis dadurch die Förderflüssigkeit
an dieser Verbindungsstelle durchsickern kann. Selbst wenn kein Sand vorhanden ist,
kann Förderwasser bei einem Wasserdruck von 2 20-30 kp/om2 austreten. Einen weiteren
Vergleich mit einem erfindungsgemäßen Dichtungsring zeigt Figur 5b, wobei ein Dichtungsring
500 eine zusätzliche Lippe 700' aufweist, welche der Drucklippe beim erfindungsgemäßen
Dichtuhgsring entspricht.
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Hierbei stehen die Dichtfläche 5d und diese zusätzliche Lippe 700'
miteinander durch-eine einfache durchgehende konkave Fläche in Verbindung, welche
sich als ungeeignet erwiesen hat. Eine Verformung des Dichtungsringes 500 in die
in Figur 5 gestrichelte Lage erfolgt beim Einschieben des Innenrohres 1 in das Außenrohr
2. Die hermetische Abdichtung zwischen dem Dichtungsring 500
und
dem Innenrohr 1 ist durchaus unzureichend, sodaß Wasser bei entsprechendem Druck
ohne weiteres zwischen beiden austreten kann. Hierbei ergibt eine elastische Verformung
des Dichtungsringes, d.h. eine elastische Verformung, welche die Dichtfläche des
Dichtungsringes verformt, eine derartige Formänderung, daß der erwünschte Erfolg
nicht erreicht wird, was mit der hier vorgesehenen Ausbildung der Drucklippe zusammenhängt.
Ein Versuch mit einem derartigen Dichtungsring hat gezeigt, daß reines 2 Leitungswasser
bei einem Innendruck von 30 kp/cm an den Verbindungsstellen austritt. Bei dem in
Figur 5c dargestellten vergrößerten Ausschnitt aus Figur 5 liegt bei dem erfindungsgemäßen
Dichtungsring die Drucklippe 700 in diametraler Richtung gegenüber einer rückwärtigen
konvexen Fläche 5d, während zwischen beiden eingehalste oder eingeschnürte konkave
Flächen 5e und 700c ausgebildet sind. Infolge dieser konkaven Flächen vermögen die
Dichtflächen der konvexen Fläche 5d und der Drucklippe 700 in ausgezeichneter Weise
ihre Dichtungsfunktion zu erfüllen. Selbst bei einem hydraulischen Innendruck bis
zu einem Wert, bei welchem die Rohre beinahe brechen, zeigte sich an einer derartig
ausgebildeten Muffen-Rohrverbindung keinerlei Undichtheit. Die Lage des Dichtungsringes
5 beim Einschieben des Innenrohres 1 ist in Figur 5c in gestrichelter Linie dargestellt.
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Die spezielle Wirkung der Drucklippe 700 bei einem Innendruck der
Rohrleitung besteht in der Ubertragung des ausgeübten Druckes' auf die Schrägfläohe
6 des Dichtungsringes auf direkte geradlinige Weise, sodaß eine überragende Klemmwirkung
zwischen der konischen Fläche 20c und der Schrägfläche 6 des Dichtungsringes
erzielt
wird. Die durch diese Klemmwirkung erzielte Kompressionskraft erhöht den Oberflächendruck
der Dichtfläche des Dichtungsringes 5 und verleiht diesem die Fähigkeit, Jegliches
Eindringen von Sand- und Staubteilchen einwandfrei zu verhindern. Da bei dem in
Figur 5a dargestellten Dichtungsring 50 keinerlei Drucklippe vorgesehen ist, wird
die Dichträhigkeit der Dichtfläche sot bei einer Verformung des Dichtungsringes
in seiner Gesamtheit öferts zerstört, sodaß der Innendruck der Rohrleitung manchmal
sogar auf die Außenwandung des Diöhtungsringes 50 einwirkt. Bei einer relativen
Verschiebung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr wird dieser Dichtungsring
50 zusammengepreßt und verformt und vielfach sogar verdreht. Unter diesen Umständen
wirkt der Innendruck der Rohrleitung nicht in der Weise, daß die Dichtfähigkeit
erhöht wird, wie dies bei dem erfindungsgemäßen Dichtungsring der Fall ist, sondern
die Dich'tungsfähigkeit wird vielmehr derart geschwächt, daß Wasser austreten kann.
Demgegenüber besitzt die Drucklippe 700 des erfindungsgemäßen Dichtungsringes 5
infolge der eingehalsten konkaven Fläche 700c noch von sich aus so viel restliche
Kraft der Verformungsenergie, daß, selbst wenn der Dichtungsring 5 bei einer relativen
Verschiebung zwischen beiden Rohrlängen zusammengepreßt und verformt werden sollte,
eindeutig verhindert wird, daß die Spitze 700a dieser Drucklippe 700 sich von der
Anlagefläche abhebt, wodurch der Innendruck des Rohres daher ausschließlich auf
die Fläche wirkt, welche zwischen den konkaven Flächen 5e und 700c vorhanden ist.
Infolgedessen wird die Dichtfähigkeit der konvexen Fläche 5d und der Lippenspitze
700a eindeutig stabilisiert, sodaß ein Eindringen von Sand- und Staubteilchen Jederzeit
verhindert wird.
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Wenn andererseits der Dichtungsring 5 bei diesem Ausführungsbeispiel
in der Richtung nach rechts auf der Zeichnung verformt wird, wenn zwischen beiden
Rohren eine Relativbewegung stattfindet, so wird seine Verschiebung durch die vorgesehene
Stufe 2a' auf einen Mindestwert herabgesetzt, wodurch eine Schwächung der Druckkraft
des vorderen Teiles 5a des Dichtungsringes ebenfalls auf ein Mindestmaß herabgedrückt
wird. Der Innendruck des Rohres, welcher auf die Seitenfläche zwischen der Drucklippe
700 und die rückwärtige Fläche 5d einwirkt, erzeugt, selbst wenn er vernachlässigbar
klein ist, eine gewisse Druckkraft, welche durch einen effektiven Klemmeffekt noch
verstärkt wird, sodaß diese Druckkraft stets erhalten bleibt -und eine Schwächung
der Dichtfähigkeit in unangemessener Weise verhindert wird. Eine ganze Reihe dieser
Wirkungen werden außerdem noch durch die zusätzlich vorgesehene vordere konvexe
Fläche 5c verstärkt.
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Eine Hilfslippe 700d, welche mit dem zylindrischen Muffenteil 2a in
Berührung steht, verbessert die Verformung und Flexibilität der Drucklippe 700.
Eine durch die Ausbildung dieser Hilfslippe entstandene konkave Fläche hat die gleiche
Funktion wie die bereits genannte eingehalste konkave Fläche 700c. Selbst wenn Sand-
und Staubteilchen von der Spitze 700a der Drucklippe nicht abgehalten werden sollten
und sich in die Höhlung zwischen dieser Hilfslippe 700d und die normale Drucklippe
700 eingeschoben haben sollten, werden diese Teilchen in dieser Höhlung festgehalten,
und die Möglichkeit, daß sich derartige Fremdkörper an der Spitze 700a der Drucklippe
festsetzen können bis diese verschlissen ist, wird von vornherein ausgeschaltet.