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Gegenüber dem bislang gebräuchlichen Abdichten der horizontalen Falznutringfugen
beim Schachtbau und Brunnenbau mit Betonfertigteilen durch Bitumenband und Haftlack
schafft der bekannte Dichtungsring zahlreiche Verbesserungen. Er weist andererseits
aber auch noch drei spürbare Nachteile auf: (1) Durch das axial in abgerundeten
Spitzen auslaufende Profil des Dichtungsringes treten in der Praxis nicht zuletzt
durch die recht großen Bemessungstoleranzen der Schachtringe häufig beim Aufsetzen
des Schachtringoberteils auf das den eingelegten Dichtungsring tragende Schachtringunterteil
Abknickungen des Ringprofils auf, die zu Undichtheiten und schlechtem Sitz des Oberteils
auf dem Unterteil führen. (2) Durch zulässige radiale Bemessungstoleranzen kann
insbesondere bei Betonfertigteilen der Falzöffnungswinkel, also der Winkel zwischen
der Falzschrägfläche und der Falzsohle oder Falzhorizontalfläche relativ große Abweichungen
aufweisen. Beträgt der Sollwert des Falzöffnungswinkels beispielsweise 105°, so
kann er nach dem üblicherweise zulässigen Toleranzbereich Istwerte zwischen etwa
96" und 1200 aufweisen. Wenn nun das bekannte Profil, dessen Schrägfläche im stumpfen
Winkel von 105° gegen die Horizontale ausgebildet ist, in einen Ringfalz eingesetzt
werden soll, dessen Falzöffnungswinkel 1200 beträgt, also an der oberen Grenze des
Toleranzbereiches liegt, so liegt der Ring nicht mehr, wie beabsichtigt,
an
der Falzschräge an. Dadurch treten beim Aufsetzen des Oberteils auf das Unterteil
zusätzliche unkontrollierte Abknickungen des Dichtungsringprofils auf. (3) Das Profil
und der Aufbau des bekannten Dichtungsringes erfordern seine Herstellung durch Pressen
oder Spritzen, wodurch der Ring in der Herstellung teuer wird.
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Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, einen Dichtungsring der beschriebenen Art zu schaffen, der eine vollständige
Dichtheit der Falznutfuge auch bei größeren Abmessungstoleranzen der gegeneinander
zu dichtenden Teile gewährleistet, den Sitz dieser Teile aufeinander nicht behindert
und gleichzeitig so ausgebildet ist, daß er billig herstellbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Dichtungsring der genannten Art
vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 genannten Merkmale aufweist.
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Der Dichtungsring der Erfindung weist also gegenüber dem bekannten
Dichtungsring im wesentlichen drei Merkmale auf, die ihn prinzipiell vom bekannten
Dichtungsring unterscheiden und seine Überlegenheit begründen: (1) Durch die im
wesentlichen rechteckige oder quadratische Form des Querschnitts wird eine axial
breiter und gleichmäßiger verteilte Druckaufnahme beim Aufsetzen des Falznutoberteils
auf das Falznutunterteil der gegeneinander zu dichtenden Elemente erzielt. Durch
die Ausbildung der zueinander parallelen Horizontalringflächen am Dichtungsring
wird ein Abknicken des axial oberen und unteren Randes und damit das Auftreten einer
unkontrollierten Druckverteilung und Verformung im gummielastischen Werkstoff des
Dichtungsringes verhindert. Dabei ist wesentlich, daß die axialen Ringflächen des
Dichtungsringes im wesentlichen senkrecht und nicht schräg, wie beim bekannten Dichtungselement,
auf den Horizontalflächen des Ringfalzes bzw. der sich schließenden Falzringnut
stehen. (2) Die der Falzschräge entsprechenden Schrägflächen des Dichtungsringes
sind in ihrer axialen Höhe deutlich niedriger als die im Toleranzbereich kleinste
axiale Höhe des Falzprofils.
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Dadurch wird vor allem in der weiter unten näher beschriebenen Weise
eine verbesserte Anpassungsfähigkeit des Profils an Abmessungstoleranzen der Falze
ermöglicht. Gleichzeitig wird zusätzlicher Raum zur Aufnahme des gummielastisch
verformten Dichtungsmaterials bei aufgesetztem Oberteil geschaffen. Eine Verformung
des gummielastischen Dichtungsmaterials in der Weise, daß es zwischen die horizontalen
Sitzflächen der aufeinander zu setzenden und abzudichtenden Ringelemente gelangt,
ist ausgeschlossen. (3) Dadurch, daß der stumpfe Winkel, den die Ringschrägfläche
des Dichtungsringes gegen die Horizontale bildet (im folgenden kurz als »Abschrägungswinkel«
bezeichnet), mindestens so groß wie der im Toleranzbereich größte Falzöffnungswinkel
ist, ist gewährleistet, daß der in einen der Ringfalze eingesetzte Dichtungsring
stets, und zwar auch bei extremen Toleranzabweichungen, an der Falzschräge anliegt.
Dadurch wird der Ring einerseits beim Einsetzen stabilisiert und wird andererseits
beim Aufsetzen des Gegenprofils eine kontrollierte Führung der Materialverformung
erreicht.
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Beim Dichtungsring der Erfindung sind also die Breite des Profils,
die Schräglage der Abschrägungen und die Höhe der Abschrägungen bei Beachtung der
Bemessungsmerkmale der Erfindung in relativ engen Grenzen durch das abzudichtende
Ringprofil der Ringfalznut
vorgegeben. Wenn die beiden komplementär ineinandergreifenden
Ringfalze gleiches Profil aufweisen, dann weist der Axialschnitt des Dichtungsringes
vorzugsweise eine auf halber axialer Höhe radial liegende zweizählige Drehspiegelsymmetrieebene
auf. Relativ frei wählbar ist dagegen die zwischen den Horizontalflächen gemessene
Höhe des Dichtungsringes. Im Einzelfall hängt diese Profilhöhe im wesentlichen von
den Parametern der Verformbarkeit des gummielastischen Dichtungsmaterials und der
Kraft ab, mit der die beiden Ringfalze aufeinandersitzen. Im allgemeinen kann das
Profil um so höher ausgebildet sein, je weicher und kompressibler der Dichtungswerkstoff
ist. In jedem Fall muß verhindert werden, daß die beiden Ringfalze aufeinander schwimmen,
also in axialer Richtung nicht aufeinander sitzen. Andererseits muß die Profilhöhe
unter Beachtung dieses Grenzwertes jedoch so hoch wie möglich ausgebildet sein,
um einen möglichst hohen Anpreßdruck der Dichtungsmasse gegen die Falzflächen zu
gewährleisten.
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Für gebräuchliche gummielastische Dichtungswerkstoffe mit einer Härte
im Bereich von etwa 15° Sh A und einem Druckverformungsrest (DIN 53 572) im Bereich
von ca. 20% wird das Profil des Dichtungsringes vorzugsweise so ausgebildet, daß
die Höhe der Abschrägung des Dichtungsringes in axialer Projektion 30 bis 80% der
ebenfalls in axialer Projektion gemessenen Falzhöhe beträgt und die axiale Gesamthöhe
des Profils 150 bis 200% der in axialer Projektion gemessenen Falzhöhe beträgt.
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Vorzugsweise ist das Profil so ausgebildet, daß die beiden jeweils
zwischen einer Horizontalfläche und einer Abschrägung des Profils gebildeten Ringkanten
in axialer Richtung genau senkrecht übereinanderliegen, so daß also die Summe der
radialen Breiten beider Horizontalflächen des Dichtungsringes gleich der Gesamtbreite
des Profils ist.
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Ein besonders stabiles Montageverhalten und ein besonders gutes Dichtungsergebnis
werden dadurch erzielt, daß die Breite und die Abschrägung des Profils so aufeinander
abgestimmt sind, daß bei Sollmassen der Ringfalze und in einen der Ringfalze eingesetztem
Dichtungsring beim axialen Aufsetzen des Gegenringfalzes die der Gegenfalzsohle
gegenüberstehende Horizontalfläche des Dichtungsringes und die der Gegenfalzschräge
gegenüberstehende Ringkante des Dichtungsringes gleichzeitig am Gegenfalz angreifen.
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Durch diese Ausbildung des Profils wird also erreicht, daß der Dichtungsring
im Augenblick des Beginns seiner Verformung beim Schließen der Falznut an beiden
Ringfalzen in vollkommen gleicher Art anliegt, so daß eine vollkommen gleichmäßige
und homogene Druckaufnahme im Dichtungsring gewährleistet ist.
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Der entscheidende Vorteil, der durch das beschriebene Profil des
Dichtungsringes der Erfindung hinsichtlich des Verformungsverhaltens und damit der
erzielbaren Dichtheit der Dichtung erzielt wird, liegt darin, daß zu Beginn der
Verformungsphase, während der die Kompressionsverformung gegenüber der Spannungsverformung
des Dichtungsmaterials zu dominieren beginnt, eine gleichmäßige und homogene Verformungsdruckaufnahme
durch das Dichtungselement über zwei zueinander komplementäre Flächenpaare, also
über insgesamt vier Ringflächen, auch dann erfolgt, wenn die Istabmessungen relativ
stark von den vorgegebenen Sollabmessungen abweichen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Dichtungsring eine
innenliegende ringförmige Versteifung
auf. Diese Versteifung ist
vorzugsweise ein Stahlband, das nicht in sich geschlossen ist und dessen offene
Enden sich durch ein Schloß oder eine Klammer zusammengehalten überlappen. Diese
Versteifung ist in einem Ringschlitz des Dichtungsringes tangential verschiebbar
eingelegt Der Ringschlitz ist oberhalb der Einlage verschlossen, vorzugsweise verklebt
Die ringförmige Versteifungseinlage dient der leichteren Handhabung des gebräuchlicherweise
etwa 1 bis 2 m Durchmesser aufweisenden Dichtungsringes bei der Montage der. gegeneinander
zu dichtenden Teile. Für den Transport kann der Dichtungsring ähnlich einem Metallsägeband
zusammengelegt werden. An der Montagestelle wird er dann einfach aufgeschlagen und
weist auch bei Verwendung eines relativ weichen gummielastischen Dichtungsmaterials
die für die Montage erforderliche flexible Formstabilität auf. Durch die tangentiale
Verschiebbarkeit der sich überlappenden Enden des offenen Einlageringes gegeneinander
und des Einlageringes relativ zum gummielastischen Dichtungswerkstoff ist weiterhin
die Möglichkeit gegeben, den Durchmesser des Dichtungsringes dem jeweiligen Istdurchmesser
des Ringfalzes anzupassen. Zu diesem Zweck wird der Ring einfach an beiden Seiten
des Überlappungsbereiches der Versteifungseinlage gegriffen und entweder auseinandergezogen
oder zusammengeschoben. Das Schloß, das die sich überlappenden Enden der Versteifungseinlage
zusammenhält, ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, daß es der tangentialen Verschiebbarkeit
der sich überlappenden -Enden der Versteifungseinlage einen Widerstand entgegensetzt,
der größer als die Rückstellkraft des gummielastischen Dichtungsmaterials ist Durch
diese ergänzende Maßnahme wird erreicht, daß der Dichtungsring beim Einsetzen in
einen der beiden Ringfalze in jedem Fall spannungsfrei auf der Falzsohle aufsitzt
und an der Falzschräge anliegt Durch diese Weiterbildung des Dichtungsringes der
Erfindung wird zwar sein Montagekomfort erhöht und ist die Wahrscheinlichkeit des
Auftretens von Undichtheiten bei sehr großen Abweichungen der Istdurchmesser der
Ringfalze von ihren Solldurchmessern noch weiter verringert, es sei jedoch ausdrücklich
darauf hingewiesen, daß diese Veränderbarkeit des Dichtungsringdurchmessers für
die Wirksamkeit des Profils des Dichtungsringes und die Erzielung der Vorteile der
Erfindung prinzipiell nicht unbedingt erforderlich ist Durch die geometrisch einfache
Ausbildung des Profils des Dichtungsringes der Erfindung können zu seiner Herstellung
vereinfachte und besonders billige Verfahren eingesetzt werden.
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Zur Herstellung des Dichtungsringes der Erfindung wird vorzugsweise
von einer Platte oder einer Bahn des gummielastischen Werkstoffs ausgegangen. Die
Profile werden in der erforderlichen Länge unter Schnittführung parallel zur Hauptebene
des Bahnmaterials oder der Platte aus dem Halbfabrikat ausgeschnitten. Dabei ist
die Dicke des Halbfabrikats je nach Schnittlage entweder gleich der Höhe oder gleich
der Breite des Profils des Dichtungsringes. Besonders geeignet für die Massenfertigung
ist die Verwendung von Bahnmaterial, das in der Längsrichtung der Bahn geschnitten
wird.
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Dabei kann die Bahn kontinuierlich geführt und geschnitten werden.
Die aus der Schneidvorrichtung auslaufenden Profilstränge brauchen dann nur noch
in der gewünschten Länge quer zur Laufrichtung geschnitten zu werden.
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Bei der Herstellung von Dichtungsringen mit
Versteifungseinlage werden
die Profile beim Ausschneiden vorzugsweise gleichzeitig geschlitzt.
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Die so ausgeschnittenen Profile werden anschließend stirnseitig unter
Ringbildung miteinander verbunden.
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Die Verbindung kann je nach Art des Werkstoffs durch Verkleben oder
Verschweißen erfolgen. Nach Ringschluß werden gegebenenfalls die Versteifungsringe
in die vorgesehenen Ringschlitze eingelegt. Anschließend wird der Schlitz dann oberhalb
der Einlage so verschlossen, vorzugsweise verklebt, daß die Einlage mit einem gewissen
Spiel in axialer Richtung tangential verschiebbar bleibt.
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Vorstehend ist ein besonders preiswertes Verfahren für die Massenfertigung
der Dichtungsringe beschrieben. Diese können jedoch selbstverständlich auch nach
anderen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Extrudieren, Strangpressen,
Verpressen in Ringform oder nach Spritzverfahren, insbesondere Spritzpreßverfahren.
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Die Dichtungsringe der Erfindung werden vorzugsweise zum Abdichten
von Falznutringen mit großen Durchmessern, insbesondere mit Durchmessern im Meterbereich,
verwendet.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 im Axialschnitt
ein Ausführungsbeispiel des Dichtungsringes im entspannten Zustand zwischen den
zwei die Ringfuge bildenden Ringfalzen bei fast vollständig geöffneter Ringfuge,
F i g. 2 im Axialschnitt das in F i g. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel bei geschlossener
Ringfuge, F i g. 3 einen Schnitt der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Art bei halb
geschlossener Ringfuge und gegenüber dem Solldurchmesser zu kleinem Istdurchmesser
der oberen Falzöffnungsringkante und F i g. 4 einen Schnitt der in Fig. 3 gezeigten
Art bei gegenüber dem Solldurchmesser zu großem Istdurchmesser der oberen Falzöffnungsringkante.
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In der F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Dichtungsringes 1
der Erfindung im axialen Teilschnitt dargestellt. Der Dichtungsring liegt in entspanntem
Zustand in einem Ringfalz 2, der im oberen Rand eines unteren Betonschachtringes
3 ausgebildet ist Von oben her greift ein komplementär zum Falz 2 ausgebildeter
Ringfalz 4 ein, der am unteren Rand eines oberen Betonschachtringes 5 ausgebildet
ist Die Ringfalze 2 und 4 haben beide Sollmaß.
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In der F i g. list eine Phase des Aufsetzens des oberen Betonschachtringes
(im folgenden kurz »Oberteil«) auf den unteren Betonschachtring (im folgenden kurz
»Unterteil«) gezeigt, während der die Zarge 6 mit der Schrägfläche 7 des Ringfalzes
4 zwar bereits in den Dichtungsring 1 eingreift, dieseii jedoch noch nicht berührt.
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In dem in F i g. 1 gezeigten Idealfall, in dem sowohl das Oberteil
5 als auch das Unterteil 3 Sollabmessungen aufweisen, haben die Zarge 8 und die
Schrägfläche 9 des Ringfalzes 2 die gleichen Abmessungen wie die Zarge 6 und die
Schrägfläche 7 des Ringfalzes 4 des Oberteils 5.
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Unter diesen Bedingungen weisen auch die Horizontalfläche 10 des unteren
Ringfalzes 2 und die Horizontalfläche 11 des oberen Ringfalzes 4 die gleichen Abmessungen
auf. In dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der von der Horizontalfläche
11 und der Schrägfläche 7 des oberen Ringfalzes 4 und gleicherweise der von der
Horizontalfläche 10 und der Schrägfläche 9 des unteren Ringfalzes 2 Jeweils
eingeschlossene
und im Rahmen dieser Beschreibung als » Falzöffnungswinkel« bezeichnete Winkel jeweils
105°. Für diesen Falzöffnungswinkel sei ein Toleranzbereich von rd. 96" bis zu 1200
vorgesehen. Dementsprechned beträgt der von der oberen Horizontalfläche 18 und der
oberen Abschrägung 20 und der unteren Horizontalfläche 19 und der unteren Abschrägung
21 des Dichtungsringes 1 jeweils eingeschlossene innenliegende stumpfe Winkel 1200.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel entsprcht also der (innen gemessene) Abschrägungswinkel
genau dem in Toleranzbereich größtmöglichen Falzöffnungswinkel. Beim Eisetzen des
Dichtungsringes 1 in den Ringfalz 2 ist auf diese Weise im gesamten Toleranzbereich
eine feste und sichere Abstützung des Dichtungsringes im Ringfalz 2 gewährleistet.
Insbesondere liegt auch beim Vorliegen des im Toleranzbereich größten Falzöffnungswinkels
der Dichtungsring sicher an der Falzschräge 9 an. Die Abstützung des Dichtungsringes
gegen die Falzschräge erfolgt dabei im wesentlichen über die zwischen der Vertikalfläche
16 und der Abschrägung 21 des Dichtungsringes 1 gebildeten Ringkante 27'. Nur im
oberen Extremfall des Toleranzbereiches, in dem die Horizontalfläche 10 des Ringfalzes
2, also die Falzsohle, den schmalsten zulässigen Istwert aufweist und gleichzeitig
auch die obere Horizontalfläche 25 des Unterteils 3 den schmalsten zulässigen Istwert
aufweist, wenn also der Falzöffnungswinkel seinen im Toleranzbereich größten Wert
aufweist, erfolgt die Abstützung des Dichtungsringes 1 weitgehend flächig, indem
die Abschrägung 21 weitgehend an der Falzschräge 9 anliegt. Der Durchmesser der
Ringkante 26', die von der Abschrägung 21 und der unteren Horizontalfläche 19 des
Dichtungsringes 1 gebildet wird, ist vorzugsweise gleich dem im Toleranzbereich
kleinsten zulässigen Durchmesser der Falzöffnungsringkante 13.
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Um weiterhin eine sichere Abstützung des Dichtungsringes 1 auch dann
zu gewährleisten, wenn der Durchmesser der Falzöffnungsringkante 13 seinen im Toleranzbereich
größten Wert hat und gleichzeitig die Breite der oberen Horizontalfläche 25 des
Unterteils 3 den im Toleranzbereich schmalsten zulässigen Wert besitzt, ist bei
Dichtungsringen, deren Durchmesser nicht in der zuvor beschriebenen Weise verstellbar
ist, der Durchmesser der Ringkante 27' vorzugsweise so gewählt, daß diese in diesem
Extremfall der Istwerte für die Falzabmessungen gerade noch an der Falzschräge 9
anliegt. Wenn der so bemessene Dichtungsring 1 in einen Ringfalz mit Sollabmessungen
eingelegt wird, tritt dabei eine geringe gummielastische Verformung der Ringkante
27' ein, die jedoch weder beim Einlegen des Ringes noch hinsichtlich der Dichtungsfunktion
des Ringes nachteilig ist.
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Der Dichtungsring 1 besteht aus einem gummielastischem Profilmaterial
14 mit einer Stahlbandeinlage 15.
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Das gummielastische Profilmaterial 14 weist im Axialschnitt ein im
wesentlichen rechteckiges Profil mit zwei zueinander parallelen axial stehenden
Vertikalflächen 16 und 17 und zwei senkrecht zu diesen ausgebildeten zueinander
parallelen Horizontalflächen 18 und 19 auf. Im Axialquerschnitt weist das rechteckige
Profil an zwei diagonal einander gegenüberliegenden Ecken Abschrägungen auf, die
schräge Ringflächen 20 und 21 bilden, die den Schrägflächen 7 bzw. 9 der Ringfalze
4 bzw. 2 zugekehrt sind. Die Neigungen der Schrägflächen 20 und 21 entsprechen den
im Toleranzbereich größten zulässigen Neigungen der Falzschrägflächen 7 und 9. Die
axiale Höhe h 1 der Schrägfläche 21 bzw. 20 beträgt in dem in F i g. 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel 50% der axialen Höhe h 2 der Falzzarge 8 bzw.
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6. Die axiale Gesamthöhe h3 des Dichtungsringes 1 beträgt in dem
in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel rd. 180% der Höhe h 2 der Falzzarge 8
bzw. 6.
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Die Stahlbandeinlage 15 liegt auf der Sohle eines axial ausgerichteten
Ringschlitzes 22, der über dem Stahlband durch eine Klebfläche 23 verschlossen ist.
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Der Werkstoff für das gummielastische Profilmaterial 14 kann vom
Fachmann nach den Erfordernissen des einzelnen Anwendungsfalls aufgrund seiner Fachkenntnis
ohne weiteres ausgewählt werden. Das Material muß einen Verformungswiderstand aufweisen,
der einerseits groß genug ist, um die erforderliche Dichtungskraft aufzubringen,
der andererseits aber nicht so groß sein darf, daß das Oberteil 5 nicht fest auf
dem Unterteil 3 aufsitzen kann. Der Verformungswiderstand des gummielastischen Werkstoffs
darf also vor allem nicht so groß sein, daß bei der gewählten Profilhöhe h3 das
Oberteil 5 auf dem Unterteil 3 schwimmt. Außerdem wird der gummielastische Werkstoff
für die verschiedenen Einsatzbereiche die verschiedensten chemischen und physikalischen
Beständigkeitsanforderungen erfüllen müssen.
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Vorzugsweise wird als Werkstoff für das gummielastische Profilmaterial
eine Gummimischung aus synthetischem und bzw. oder Naturkautschuk verwendet, die
den jeweiligen Anforderungen entsprechend eingestellt ist Für die Herstellung von
Dichtungsringen mit größeren Durchmessern haben sich insbesondere geschäumte Werkstoffe
bewährt. Für den Schachtbau mit Betonschachtringen wird vorzugsweise ein geschäumter
Chlorbutadienkautschuk (CR) mit geschlossenen Poren (Zellenkautschuk) mit einer
Dichte im Bereich von 0,18 bis 0,25, einer Härte von ca. 15° Sh A, einer Wasseraufnahme
nach ASTM D 1056 von ca. 4 bis 7% und einem Druckverformungsrest nach DIN 53 572
von ca. 20% eingesetzt. Ein solcher Kautschuk kann auf eine Temperaturbeständigkeit
im Bereich von ca.
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-40"C bis + 1300C eingestellt werden und ist beständig gegen Säuren,
Basen, Öle und Fette.
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Bei der Verwendung des Ringes wird der zunächst zum Transport nach
Art eines Metallsägebandes zusammengeschlagene Dichtungsring zum Kreis ausgeschlagen.
Der Ring wird dann so in den Ringfalz 2 des Unterteils 3 eingesetzt, daß die radial
äußere Ringkante 27' des Dichtungsringes 1 an der Falzschrägfläche 9 anliegt und
die Horizontalfläche 19 des Dichtungsringes 1 flächenbündig auf der Horizontalfläche
10 des Falzes, der sogenannten Falzsohle, aufsitzt. Dabei stehen die Horizontalfläche
18 und die Schrägfläche 20 des Dichtungsringes 1 relativ weit über die den oberen
stirnseitigen Rand des Unterteils 3 bildende Horizontalringfläche 25 in axialer
Richtung über.
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Nach dem so erfolgten Einlegen des Dichtungsringes wird das Oberteil
5 aufgesetzt. Das Aufsetzen erfolgt ausgerichtet in axialer Richtung. Die erste
Phase des Aufsetzens ist dabei in F i g. 1 gezeigt. Die den unteren Rand des Oberteils
5 bildende Horizontalfläche 24 und ein Teil der Schrägfläche 7 des Ringfalzes 4
greifen dabei bereits in den oberen Teil des Dichtungsringes ein, ohne diesen jedoch
bereits zu berühren. Diese Art des Eingriffs wird auch unter den rauhen Montagebedingungen
des Schacht- und Brunnenbaus durch die Ausbildung der Schrägfläche 20 des Dichtungsringes
1 gewährleistet.
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Wenn in der in F i g. 1 gezeigten Weise sowohl das Unterteil 3 als
auch das Oberteil 5 Sollabmessungen
aufweisen, wird die zweite Phase
des Aufsetzens des Oberteils 5 auf das Unterteil 3 dadurch eingeleitet, daß das
Oberteil 5 auf dem Dichtungsring 1 aufsetzt.
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Vorzugsweise erfolgt bei Sollabmessungen dieses Aufsetzen in der Weise,
daß die Horizontalfläche 18 und die Ringkante 27 des Dichtungsringes im wesentlichen
gleichzeitig auf die Falzsohle 11 und die Falzschräge 7 des Ringfalzes 4 des Oberteils
5 aufsetzen. Bei dieser Art des Aufsetzens wird eine besonders gleichmäßige und
homogene Druckaufnahme im gummielastischen Werkstoff des Dichtungsringes 1 gewährleistet.
Das Aufsetzen des Oberteils kann jedoch auch in der Weise erfolgen, daß zunächst
die Horizontalfläche 18 des Dichtungsringes 1 flächenbündig auf der horizontalen
Falzsohle 11 aufsetzt und dann erst nach Überwindung eines relativ kleinen Spiels
von möglichst nur wenigen Millimetern, vorzugsweise nicht mehr als 10 mm in axialer
Richtung, die Ringkante 27 des Dichtungsringes 1 an der Falzschräge 7 angreift.
Dadurch ist gewährleistet, daß die Druckaufnahme über die relativ großen horizontalen
Ringflächen 18 und 19 des Dichtungsringes in gleichmäßiger und stabiler Weise erfolgt.
Außerdem wird durch diese Bemessung für den Fall der Sollabmessungen eine optimale
Anpassungsfähigkeit des Ringes bei Abweichung der Istabmessungen der Ringfalzprofile
von den Sollabmessungen in der unten näher beschriebenen Weise erzielt.
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Die in dieser Weise durch die abzudichtenden Bauteile 3 und 5 auf
den Dichtungsring ausgeübte Verformungskraft wird vom gummielastischen Profilmaterial
14 ohne das Auftreten von Profilabknickungen außerordentlich gleichmäßig zum Teil
als gummielastische Kompression, zum Teil als gummielastische Spannungsverformung
der Vertikalflächen 16 und 17 aufgenommen. Mit zunehmender Kompression tritt dabei
zusätzlich zu der axialen Dichtungskraft auch eine radiale Komponente der Dichtungskraft.
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Diese zweite Phase des Aufsetzens des Oberteils 5 auf das Unterteil
3 und der Herstellung der Falznutdichtung ist in der in F i g. 2 gezeigten Weise
abgeschlossen, wenn die Horizontalflächen 11 und 24 des Oberteils 5 bündig auf den
Horizontalflächen 25 und 10 des Unterteils 3 aufsetzen. In diesem Zustand liegen
die Horizontalflächen 18 und 19 unverändert fest an den Horizontalflächen der Ringfalze
an. Aufgrund der Spannungsverformung werden die Schrägfläche 20 und die Vertikalfläche
17 unter Verformung der Ringkante 27 fest an die Falzschräge 7 und die Vertikalfläche
16 und die Abschrägung 21 unter Verformung der Ringkante 27' fest gegen die untere
Falzschräge 9 gepreßt. Die von den beiden Ringfalzen gebildete Falzringnut ist praktisch
vollständig vom gespannten Dichtungsmaterial ausgefüllt. Auf diese Weise wird in
zwei Ebenen, nämlich sowohl über die zueinander parallelen Horizontalflächen als
auch über die zueinander parallelen Schrägflächen der Falznut, eine hochwirksame
Dichtung erzielt. Diese Dichtung weist einerseits von Anfang an eine gute Flächenbündigkeit,
andererseits einen ausreichend hohen biaxialen Anpreßdruck auf.
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In der F i g. 3 ist das Verformungsverhalten des Dichtungsringes
für den Fall dargestellt, daß die Istmasse der gegeneinander zu dichtenden Ringfalzprofile
von den Sollmassen in der Weise abweichen, daß der Durchmesser der Falzöffnungsringkante
12 des Oberteils 5 wesentlich kleiner als sein Solldurchmesser ist. In der F i g.
3 ist dabei der Grenzfall dargestellt, daß der Istdurchmesser der Falzöffnungsringkante
12 dem kleinsten zulässigen Wert im Toleranzbereich ent-
spricht.
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Beim Absenken des Oberteils 5 auf das Unterteil 3 wird zunächst die
auch in F i g. 1 gezeigte Phase erreicht. Beim weiteren Absenken setzen jedoch die
Horizontalfläche 11 und die Falzschräge 7 des Ringfalzes 4 des Oberteils 5 nicht
mehr zumindest im wesentlichen gleichzeitig auf die Horizontalfläche 18 und die
Ringkante 27 des Dichtungsringes 1 auf.
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Vielmehr setzt zunächst die Horizontalfläche 11 des Oberteils 5 auf
die Horizontalfläche 18 des Dichtungsringes 1 auf. Die von der Horizontalfläche
18 und der Abschrägung 20 gebildete Ringkante 26 weist einen wesentlich größeren
Durchmesser als die Falzöffnungsringkante 12 auf. Der Abstand der Ringkante 27 von
der Falzschräge 7 ist wesentlich größer als in dem in F i g. 1 für die Sollabmessungen
gezeigten Fall. Beim Absenken des Oberteils 5 erfolgt die Druckaufnahme im Dichtungsring
von oben her zunächst ausschließlich über die Horizontalfläche 18 des Dichtungsringes.
Da diese Fläche jedoch relativ groß ist und flächenbündig auf der Falzsohle 11 aufliegt,
erfolgt die Druckaufnahme trotzdem außerordentlich homogen über das gesamte Dichtungsprofil
verteilt, so daß zu keinem Zeitpunkt die Gefahr einer Profilabknickung besteht.
Unterstützt und gefördert wird diese Gleichverteilung der Druckaufnahme und die
Stabilität des Profils dadurch, daß sich die untere Schrägfläche 21 des Dichtungsringes
1 unter Aufnahme der Spannungsverformung zunehmend stärker an den unteren Teil der
Falzschräge 9 anlegt. Beim weiteren Absenken des Oberteils 5 wird dann das in F
i g. 3 gezeigte Stadium der Verformung des Dichtungsringes erreicht. Auch die Vertikalflächen
16 und 17 des Dichtungsringes beginnen, sich, vom Ring aus gesehen, radial auswärts
zu verformen, wobei sich die Ringkante 27 zunehmend vorwölbt und schließlich auch
auf die Falzschräge 7 des Oberteils 5 aufsetzt. Im weiteren Verlauf des Absenkens
wird die Ringkante zunehmend verformt und nimmt ebenfalls zunehmend größere Komponenten
der Verformungskraft auf.
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Bereits in diesem Stadium des Absenkens ist wieder die praktisch gleichmäßige
Druckaufnahme über vier Ringflächen gewährleistet, ohne daß zu irgendeinem Zeitpunkt
die Gefahr einer Profilverwerfung besteht Im Endstadium der gummielastischen Verformung
des Profilmaterials 14 tritt dann nach Auswölbung auch der Schrägfläche 20 des Dichtungsringes
1 der in Fig.2 gezeigte Endzustand der Dichtung ein, wobei gegenüber der in F i
g. 2 gezeigten Ausbildung lediglich die Falzöffnungsringkanten 12 und 13 radial
etwas weiter gegeneinander versetzt sind.
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In der F i g. 4 ist der im Vergleich zur Fig. 3 umgekehrte Fall der
lstdurchmesserabweichung gegen den in der F i g. 1 gezeigten Fall, bei dem die Istdurchmesser
gleich den Solldurchmessern sind, dargestellt. Der Durchmesser der Falzöffnungsringkante
12 des Oberteils 5 ist wesentlich größer als sein Solldurchmesser, der in F i g.
1 gezeigt ist. In der F i g. 4 ist der an der oberen Grenze des Toleranzbereiches
auftretende Grenzfall dargestellt Beim Absenken des Oberteils 5 wird auch in diesem
Fall zunächst das in F i g. 1 dargestellte Stadium erreicht. Beim weiteren Absenken
des Oberteils 5 setzen jedoch die Horizontalfläche 11 und die Falzschräge 7 des
Oberteils 5 nicht mehr wie in F i g. 1 zumindest im wesentlichen gleichzeitig auf
die Horizontalfläche 18 und die Ringkante 27 des Dichtungsringes 1 auf. Vielmehr
setzen zunächst die Ringkante 27 und die Schrägfläche 20 des Dichtungsringes 1 im
wesentlichen
gleichzeitig auf die Falzschräge 7 des Oberteils 5
auf.
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Dabei liegt zunächst die Ringkante 26 des Dichtungsringes 1 radial
einwärts unter der Falzöffnungsringkante 12 des Oberteils 5. In dieser Absenkphase
ist der Dichtungsring über seine untere Horizontalfläche 19 und seine Ringkante
27' fest im unteren Ringfalz 2 gestützt. An der Falzschräge 7 des Oberteils 5 liegen
die Ringkante 27 und zumindest ein Teil der Abschrägung 20 an. Diese Anlagebereiche
weisen auf der sich weiter absenkenden Falzschräge 7 einen nur geringen Reibungswiderstand
auf. Dadurch wird unter leichter radialer Auswärtsverformung des Oberteils des Dichtungsringes
die Ringkante 26 des Dichtungsringes allmählich in die Falzöffnungsringkante 12
des Oberteils 5 geschoben. Diese Absenkphase ist in F i g. 4 für den Extremfall
des Toleranzbereiches dargestellt. Die Druckaufnahme im Dichtungsring erfolgt über
die untere Horizontalfläche 19 und die in diesem Satdium bereits weitgehend durch
elastische Verformung an den unteren Bereich der Falzschräge 9 angedrückte Schrägfläche
21 sowie die an der Falzschräge 7 anliegende Schrägfläche 20. Dadurch. daß auch
in der Anfangsphase der Druckaufnahme bei Beginn der Druckeinwirkung durch die obere
Falzschräge 7 das Dichtungsprofil bereits mit der Ringkante 27' an der Falzschräge
9 anliegt und gleichzeitig auf der unteren Horizontalfläche 19 flächenbündig auf
der unteren Falzsohle 10 aufsitzt, ist gewährleistet, daß auch in diesen Phasen
eine gleichmäßige Druckaufnahme ohne die Gefahr einer Profilabknickung erfolgt.
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Bei einem geringfügig weiteren Absenken des Oberteils 5 gegenüber
dem in F i g. 4 gezeigten Stadium legt sich dann auch die Horizontalfläche 18 des
Dichtungsringes 1 vollflächig an die Horizontalfläche 11 des Ringfalzes 4 des Oberteils
5 an. In diesem Augenblick erfolgt die Druckaufnahme im Dichtungsring wieder über
alle vier Dichtungsflächen.
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Beim weiteren Absenken des Oberteils 5 auf das Unterteil 3 wird dann
schließlich ebenfalls der in F i g. 2 gezeigte Endzustand erreicht, wobei lediglich
die Falzöffnungsringkante 12 gegenüber der in F i g. 2 gezeigten Darstellung radial
weiter auswärts verschoben liegt. Nach dem Aufsetzen der Flächen 11 und 24 auf die
Flächen 25 bzw. 10 füllt das gleichmäßig verformte und komprimierte gummielastische
Dichtungsmaterial 14 gleichmäßig die gebildete Falzringnut aus. Auf alle Dichtungsflächen
der Falzringnut wird ein gleicher Anpreßdruck bzw. Dichtungsdruck ausgeübt, und
zwar in zwei Ebenen, sowohl axial als auch radial.
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Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung
sind im wesentlichen die in der deutschen Industrienorm Nr. 4034 niedergelegten
Falznutprofile für Betonfertigteile berücksichtigt. Der Fachmann kann den im einzelnen
dargestellten allgemeinen Erfindungsgedanken jedoch ohne weiteres sowohl auch auf
andere Normprofile der Falznuten als auch auf die Gegebenheiten anderer Werkstoffe
für die gegeneinander abzudichtenden Teile übertragen. Versuche der Anmelderin haben
beispielsweise gezeigt, daß hervorragende Dichtungs- und Montageergebnisse mit dem
Dichtungsring der Erfindung auch für Steinzeugrohre erhalten werden.