DE2545830C3

DE2545830C3 - Doppellippendichtungsring

Info

Publication number: DE2545830C3
Application number: DE19752545830
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Kunze; Franz Josef Wolf
Original assignee: Woco Franz Josef Wolf and Co GmbH
Current assignee: Woco Franz Josef Wolf and Co GmbH
Priority date: 1975-10-13
Filing date: 1975-10-13
Publication date: 1978-09-21
Also published as: DE2545830A1; DE2545830B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppellippendichtungsring der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art.

Ein solcher Doppellippendichtungsring ist aus der DE-OS 24 25 178 bekannt. Der eigentliche Doppellippenring hat im Axialschnitt die Form eines Dreieckes, dessen eine Spitze in den Radialsteg übergeht. Die dieser Spitze gegenüberliegende Basis des Dreiecks verläuft in der Weise schräg zur Muffenachse, daß sich die Innenfläche des Dichtungsringes zum Muffengrund hin erweitert. Beim Einschieben des Spitzendes in eine Muffe, die mit diesem bekannten Ring ausgerüstet ist, werden der Haltering und die Doppellippe axial einwärts verformt. Dabei legt sich die axial innenliegende Dichtlippe mit ihrer radial außenliegenden Fläche an die Innenwand der Muffe an und die radial außenliegende Fläche der axial außenliegenden Lippe an den Außenmantel des eingeschobenen Spitzendes, wobei die axial außenliegende Lippe mit ihrer Spitze nach axial einwärts umgeschlagen wird. Im Betriebszustand, also bei eingeschobenem Spitzende, hat die Doppellippe des bekannten Doppellippendichtungsringes also etwa die Form einer zum Muffengrund hin geöffneten U-Rinne mit zumindest im wesentlichen symmetrischen Schenkeln. Die derart radial gegeneinander gepreßten Dichtungslippen des Doppellippenringes sollen den radialen Dichtungsdruck des Dichtungsringes erhöhen und dadurch fertigungsbedingte Dichtspalttoleranzen überbrücken.

Ein im wesentlichen ähnlich wirkender Dichtungsring ist aus der DE-OS 23 25 331 bekannt.

Nachteilig an diesen bekannten Doppellippendichtungsringen ist, daß bei innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches kleinsten Dichtspalten hohe Einschubkräfte für das Spitzende erforderlich sind, weil der Doppellippendichtungsring nicht nur spannungsverformt, sondern zu einem sehr erheblichen Anteil auch materialverpreßt werden muß.

Ein im Prinzip ähnlicher Dichtungsring mit im wesentlichen im Axialschnitt dreieckiger Doppellippe ist aus der DE-OS 20 61669 bekannt. Die innere Dichtungslippe wird beim Umschlagen des Halteringes jedoch nicht gegen die Innenwand der Muffe gedrückt, sondern liegt an einem im wesentlichen zylinderringförmigen am Haltering angeformten Hohlformkörper des Dichtungsringes an. Der Einsatz dieses Dichtungsringes erfordert jedoch ausgesprochen weite Dichtspalte.

Außerdem werden zur Herstellung dieser Dichtungsringe komplizierte Formwerkzeuge und relativ viel Material benötigt

Angesichts dieses Standes der Techniki liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Doppellippendichtungsring der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auch bei toleranzbedingt kleinsten Dichtspaltbreiten zwischen dem Spitzende und der Muffe der miteinander zu verbindenden Rohre nur geringe Einschubkräfte erforderlich sind, während gleichzeitig aber auch noch bei toleranzbedingt größten Dichtspaltbreiten eine hohe Dichtheit der Rohrsteckverbindung gewährleistet ist, und zwar auch dann, wenn die Dichtung zwischen unglasierten Oberflächen aus mineralischen Rohrwerkstoffen erfolgen muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Doppellippendichtungsring der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Merkmale aufweist. Der Begriff »Muffe« umfaßt dabei im Rahmen der Erfindung alle Arten und Ausbildungen von Muffen, die zum Herstellen von Steckverbindungen zwischen zwei Rohrschüssen dienen, also insbesondere sowohl die gebräuchlichen Glockenmuffen als auch Manschetten der verschiedensten Ausbildung, die der Verbindung zweiei Spitzenden miteinander dienen.

Für den Doppellippendichtungsring ist wichtig, daß weder der Haltering noch der Radialsteg irgendeine Dichtfunktion aufweisen. Beide Ringelemente dienen lediglich der leichteren Handhabung und Montage des

J5 Dichtungsringes.

Um die Einscliubkräfte für das Spitzende auch bei im Toleranzbereich engsten Dichtspalten zumindest nicht wesentlich zu erhöhen, sind die beiden Dichtlippen des Doppellippenringes so ausgebildet, daß sie bei starker

■to Verquetschung durch das in die Muffe eingesteckte Rohrende radial einander ausweichende, und zwar in axialer Richtung einander ausweichende Verformungskonturer. annehmen. Dies wird dadurch bewirkt, daß die axial einwärtsweisende zweite Dichtlippe im entspann-

*5 ten Zustand des Doppellippenringes und des Radialsteges, der den Doppellippenring trägt, radial weiter außen als die erste Dichtlippe, die, bezogen auf die Muffe, auswärts weist, angeordnet ist. Der Durchmesser der muffeneinwärtsweisenden Lippe des Doppellippenringes ist also größer als der Durchmesser des muffenauswär'.sweisenden Lippenringes des Doppellippenringes.

Der Dichtungsring der Erfindung weist vor allem den Vorteil auf, daß er in der Lage ist, auch große Dichtspalltoleranzen zwischen Spitzende und Muffe zuverlässig und mühelos zu überbrücken und dabei gleichzeitig aber im Bereich engster Dichtspalte zum Einschieben des Spitzendes nur geringe Einschubkräfte erfordert, und zwar Einschubkräfte, die auch im ungünstigsten Fall im Bereich unterhalb etwa 1,5 kN

w) liegen. Der Dichtungsring zeigt ein überraschend gutes Dichtungsverhalten auch gegenüber unglasierten mineralischen Rohroberflächen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeich-

''' nungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel des Dichtungsringes im entspannten und auf eine Glockenmuffe aufgesetzten Zustand,

F i g. 2 das in F i g. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel bei eingestecktem Spitzende an der oberen Toleranzgrenze der Dichtspaltbreite,

F i g. 3 das in F i g. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel bei eingestecktem Spitzende an der unteren Toleranzgrenze der Dichtspaltbreile,

F i g. 4 einen Axialschnitt der in F i g. 1 gezeigten Art für ein zweites Ausführungsbeispiel des Dichtungsringes,

Fig. 5 einen Schnitt der in Fig. 2 gezeigten Art für das in F i g. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel und

F i g. 6 einen Schnitt der in F i g. 3 gezeigten Art für das in F i g. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel.

In der Fig. 1 ist im Axialschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel des Doppellippendichtungsringes im entspannten Zustand gezeigt. Der Doppellippendichtungsring 1 besteht aus einem Haltering 2, einem Doppellippenring 3 und einem beide Ringelemente miteinender verbindenen Radialsteg 4. Der Doppellippenring 3 weist eine axial auswärtsweisende erste Dichtlippe 5 und eine axial einwärtsweisende zweite Dichtlippe 6 auf. Bezogen auf die Ebene des Radialsteges 4 ist die zweit» Dichtlippe 6 radial weiter außen als die erste Dichtlippe 5 angeordnet. Die Dichtlippen 5 und 6 weisen im Axialschnitt im wesentlichen die Form gleichschenkliger Dreiecke auf. Die Basis dieser Dreieckprofile liegt in der Ebene des Radialsteges 4. Die Spitzen der Dreiecksprofile der Dichtlippen, die die eigentlichen Dichtränder bilden, sind abgerundet.

Der Haltering 2 kann ein im wesentlichen quadratisches Profil aufweisen und mit einer Stahlringeinlage verstärkt sein. Der Doppellippendichtungsring 1 ist über seinen Haltering 2 in einen Ringfalz am Kragen einer Glockenmuffe 9 eines Steinzeugrohres eingelegt. An der Innenwand der Muffen 9 kann hinter dem Ringfalz, der den Haltering 2 des Dichtungsringes aufnimmt, eine Ringnut 11 ausgebildet sein. Der Abstand zwischen der Unterkante des Ringfalzes und der Oberkante der Ringnut 11 ist gleich dem Abstand zwischen dem radial außenliegenden Fußpunkt der Dichtlippe 6 und der zwischen dem Radialsteg 4 und der Innenwand der Muffe 9 gebildeten Ringkante. Die Ringnut 11 und die Dichtlippe 6 sind so aufeinander abgestimmt, daß die eigentlich dichtende Ringkante der Dichtlippe 6 beim axialen Einwärtsstülpen des Radialsteges 4 von axial auswärts und radial innenliegend her in die Ringnut 11 eingreifen kann.

Am Haltering 2 kann weiterhin ein relativ schwach ausgebildeter Ringmanschettensteg 17 angeformt sein, der schräg axial auswärts und radial einwärts steht. Der lichte Innendurchmesser dieses Ringmanschettensteges 17 ist so bemessen, daß er kleiner als der im Toleranzbereich kleinste Außendurchmesser des Spitzendes 15 (F i g. 2) ist. Beim Einstecken des Spitzendes 15 in die Muffe 9 wird die Manschette 17 je nach Breite des Dichtspaltes in der in den F i g. 2 und 3 gezeigten Weise unter Anlage an die Außenwand des Spitzendes 15 verformt. Die Manschette 17 deckt so den zwischen dem Radialsteg 4, der Dichtlippe 5 und der Außenwand des Spitzendes 15 freibleibenden Ringraum gegen Regenwasser, Kondenswasser oder Schmutz ab.

Der Doppellinsendichtungsring 1 besteht aus gummielastischem Werkstoff.

In der F i g. 2 ist das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel im Betriebszustand bei eingestecktem Spitzende 15 gezeigt. Dabei ist der Fall dargestellt, daß der Außendurchmesser des eingesteckten Rohres 15 den kleinsten Wert innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches aufweist, während der Innendurchmesser der Muffe 9 den größten Wert innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches aufweist, so daß der Dichtspalt seine innerhalb des Toleranzbereiches größte Breite aufweist.

!η der in Fig.2 dargestellten Weise erfolgt die Dichtung zwischen den beiden Rohrelementen 9 und 15 gegeneinander durch den Doppellippenring 3 in der

ίο Weise, daß die Dichtlippe 5 gegen die Außenwand des eingesteckten Spitzendes 15 und die Dichtlippe 6 gegen die Innenwand der Muffe 9 dichtet. Die radial äußere, zweite Dichtlippe 6 greift dabei in die Ringnut 11 ein. Dadurch, daß die zweite Dichtlippe 6 im entspannten Zustand des Dichtungsringes radial weiter außen als die erste Dichtlippe 5 liegt, liegt im Betriebszustand die zweite Dichtlippe 6 vom Muffengrund aus gesehen axial deutlich über der an der Wand des Spitzendes 15 anliegenden Dichtlippe 5. Eine zusätzliche Dichtwirkung kann bei entsprechender Ausbildung der Dichtlippe 5 und der Nut 11 in der in Fig. 2 gezeigten Weise dadurch erhalten werden, daß die im entspannten Zustand (Fig. 1) radial innenliegenden Kante 16 der ersten Dichtlippe 5 auf der zum Muffengrund weisenden

2¹» Schräge der Ringnut 11 aufsetzt. Die in F i g. 2 gezeigte Dichtung bei toleranzbedingt breitestem Dichtspalt ist auch unter Scherlast und bei unglacierten Rohrwänden dicht.

Der eigentliche Vorteil des Doppellippendichtungsringes zeigt sich jedoch erst in der F i g. 3. l.i dieser Figur ist der Grenzfall dargestellt, daß ein Spitzende 15 mit dem Toleranzbereich größten Durchmesser in eine Muffe 9 eingeführt ist, die einen im Toleranzbereich kleinsten Innendurchmesser aufweist, so daß also der

!■> Dichtspalt zwischen dem Spitzende 15 und der Muffe 9 seinen schmälsten Wert hat. Unter dieser Bedingung werden sowohl der größte Teil der ersten Dichtungslippe 5 als auch praktisch das gesamte Volumen der zweiten Dichtungslippe 6 in die Ringnut 11 hinein verpreßt.

Durch die in F i g. 1 gezeigte Ausbildung der beiden Dichtlippen 5 und 6 wird der für die Materialverpressung erforderliche Aufwand jedoch dadurch auf ein Minimum herabgeschraubt, daß sich die beiden Dichtlippen bei Verquetschung durch eine Verformung in axialer Richtung radial einander ausweichen. Selbst bei dem in F i g. 3 gezeigten ungünstigsten Fall im Hinblick auf die erforderlichen Einschubkräfte für das Spitzende ist nur eine Einschubkraft erforderlich, die

to unter 1,5 kN liegt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Doppellippendichtungsringes ist in den Fig.4—6 gezeigt. Der wesentliche Unterschied zu dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt in der unterschiedlichen

^r>^r> Ausbildung des Axialschnittprofils der Dichtlippe 6. Das Profil der Dichtlippe 6 weist im Axialschnitt im wesentlichen die Form eines rechtwinkligen Dreiecks mit konvex gewölbter Hypothenuse auf, das mit einer seiner Katheten parallel zur Hauptebene des Radialste-

h" ges steht, und zwar in der Weise, daß im Axialschnitt der rechte Winkel des Profils zum Haltering 2, also radial auswärts gekehrt ist, während die konvex vorgewölbte Hypothenuse bzw. die konvex gewölbte Ringwulstfläche 18 radial und axial einwärts weist.

"' Der in F i g. 4 gezeigte Dichtungsring kann ohne weiteres auch in Verbindung mit einer Muffe verwendet werden, die nicht in den in den F i g. 1 und 4 gezeigte Ringnut 11 aufweist. In vielen Fällen sind Muffen mit

solchen glatten zylindrischen Innenwänden einfacher und billiger herstellbar als Muffen, die mit einer Ringnut versehen sind.

Die Verformung des Doppellippenringes 3 des in Fig.4 gezeigten Ausführungsbeispieles ist für die beiden Toleranzgrenzfälle der Dichtspaltbreite in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Die Ausbildung der radial innenliegenden Flanke der Dichtlippe 6 als konvexe Ringwulst 18 und die steile Anstellung der radial außenliegenden Flanke der Dichtlippe 6 bewirken beim Einschieben des Spitzendes 15 in der in den F i g. 5 und 6 gezeigten Weise eine axial auswärts, der Einschubrichtung des Spitzendes 15 entgegengerichtete Verformung der Dichtlippe 6. Durch die konvexe Ringwulst 18 wird diese axiale Auswärtsstülpung auch ohne die Führung durch spezielle Nutwände in der Muffe 9 sicher gewährleistet. Die Dichtlippe 5 wird dagegen in entgegengesetzter Richtung axial einwärts, also mit der Einschubrichtung des Spitzendes 15, verformt (Fig. 5). Auch durch diese Formgebung der Dichtlippen 5 und 6 wird also erreicht, daß sie beim Einschieben des Spitzendes 15 radial einander in axialer Richtung ausweichende Verformungskonturen annehmen.

In dem in F i g. 5 gezeigten Toleranzgrenzfall erfolg die Dichtung zwischen den beiden Rohrelementen 9 um 15 im wesentlichen durch Spannungsverformung. Dii erste Dichtlippe 5 dichtet gegen die Außenwand de eingesteckten Spitzendes 15, während die zweiti Dichtlippe 6 gegen die zylindrische Innenwand de Muffe 9 dichtet.

In prinzipiell gleicher Weise wirkt die Dichtung aucl

in bei dem in Fig.6 gezeigten entgegengesetzte! Toleranzgrenzfall des engsten Dichtspaltes. Eine nen nenswerte Materialverpressung erfolgt dabei lediglicl im Bereich der im umgestülpten Zustand des Dichtungs ringes nach außen gekehrten Nase 9 (Fig. 5). Da be

is engstem Dichtspalt bei dem in Fig.6 gezeigter Ausführungsbeispiel die Materialverpressung insgesam sogar noch etwas geringer als bei dem in den Fig. 1 bi: 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist, werden bei dem ir den Fig.4 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel in alle!

Regel sogar noch geringere Dichtungskräfte benötig als bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbei spiel.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Doppellippendichtungsring aus gummielastischem Werkstoff für Rohrsteckverbindungen, bestehend aus einem Haltering, einem radial innenliegenden Doppellippenring, dessen eine Dichtlippe im entspannten Zustand axial auswärts, dessen andere Dichtlippe im entspannten Zustand axial einwärts weist und im Betriebszustand vom Muffengrund aus gesehen axial vor dem Haltering an der Muffeninnenwand anliegt, und einem beide Ringelemente miteinander verbindenden Radialsteg, dadurch gekennzeichnet, daß die im entspannten Zustand axial einwärtsweisende Dichtlippe (6) im entspannten Zustand des Radialsteges (4) radial weiter außen als die axial auswärtsweisendle Dichtlippe (5) angeordnet ist, so daß die beiden Dichtlippen (5,6) des Doppellippenringes bei starker Verquetschung beim Einstecken des Spitzendes (15) in die Muffe (9) raidal einander ausweichende Verformungskonturen annehmen.