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Dichtungsring mit Toleranzausgleich
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Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring mit Toleranzausgleich aus
endlos in sich geschlossenem gummielastischem Profilmaterial mit Stahlringeinlage.
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Toleranzen im Durchmesser bzw. im Umfang der gegeneinander abzudichtenden
Elemente werden bei Verwendung von Dichtungsringen aus gummielastischem Material
mit Stahlringeinlage gebräuchlicherweise durch Ausnutzung der gummielastischen Verformung
des Dichtungsprofilmaterials ausgeglichen.
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Diese Art des Toleranzausgleiches ist in aller Regel jedoch nur dann
ausreichend, wenn nur kleinere Toleranzen zu überbrücken sind und wenn der Dichtungsring
im ersten Montageschritt auf ein innenwandig durch den Ring hindurchgreifendes
Element
aufgezogen wird. Ein Toleranzausgleich durch die Verformung des gummielastischen
Dichtungsmaterials versagt jedoch bei grösseren Durchmessern, beispielsweise bei
Durchmessern im Meterbereich, bei denen mitunter Umfangtoleranzen im Bereich von
5 bis 10 cm auszugleichen sind.
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Dieser Toleranzausgleich ist auch dann unbefriedigend, wenn der Dichtungsring
im ersten Montageschritt nicht über ein Zentralteil gezogen, sondern in eine Glockenmuffe
oder einen von aussen angreifenden Falzring eingelegt werden muss.
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Ein Dichtungsring der genannten Art ist aus dem DT-Gbm 74 06 211 bekannt.
Um einen in sich geschlosseneneldlosen Stahlbandring ist der Dichtungsprofilring
aus gummielastischem Material gespritzt. Der gummielastische Werkstoff bildet mit
der in sich geschlossenen Stahlbandeinlage einen festen Verbund.
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Der Stahlbandring ist nicht gegen das Profilmaterial verschiebbar.
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Bei diesem bekannten Dichtungsring erfolgt der Toleranzausgleich ebenfalls
durch die gummielastische Verformung des Dichtungsmaterials, wobei diese toleranzausgleichende
Werkstoffverformung durch eine spezielle Profilausbildung gefördert wird.
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Der bekannte Dichtungsring dient der Horizontalfugenabdichtung beim
Schachtbau mit vorgefertigten Betonschachtringen. Die jeweils übereinandergesetzten
Betonschachtringe weisen zueinander komplementäre Ringfalze auf, zwischen die der
bekannte Dichtungsring eingelegt wird. Dabei liegt die Zarge des Falzprofils des
jeweils unteren Betonschachtringes radial aussen. In diesen Ringfalz wird der bekannte
Dichtungsring eingelegt. Anschliessend wird der nächste Betonschachtring, dessen
Falzzarge radial innen liegt, aufgesetzt.
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Solche Betonschachtringe haben Nennweiten, die gebräuchlicherweise
im
Bereich von 1 bis 1,5 in liegen. Dabei treten im Umfang der vorgefertigten Betonschachtringe
durchaus Toleranzen im Bereich von 10 cm auf. Werden die bekannten Dichtungsringe
nun in den Ringfalz eines solchen Betonschachtringes eingesetzt, dessen Durchmesser
bzw. Umfang an der oberen Grenze des Toleranzbereiches liegt, so liegt der Dichtungsring
nicht über den gesamten Umfang bündig an der Falzwand an. Beim Aufsetzen des nächsthöheren
Betonschachtringes können dabei Verwerfungen beim Verquetschen des Dichtungsringes
auftreten, die zu Undichtheiten der Horizontalfuge führen. Soll der bekannte Dichtungsring
dagegen in einen Falz eingesetzt werden, dessen Durchmesser bzw. Umfang an der unteren
Grenze des Toleranzbereiches liegt, so besteht nicht nur die Verwerfungsgefahr und
damit die Gefahr der Undichtheit der Fuge, sondern wird ausserdem das sorgfältige
Einsetzen des Dichtungsringes, dessen Durchmesser grösser als der Durchmesser des
Ringfalzes ist, erschwert. Das angestrebte bündige Anliegen des lose in den Ringfalz
eingesetzten Dichtungsringes ist nur in einein Toleranzbereich gewährleistet, der
wesentlich sch7lnaler als der in der Praxis auftretende und zulässige Toleranzbereich
für die Betonfertigteile ist.
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Angesichts dieses standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, einen Dichtungsring aus in sich geschlossenem gummielastischem Profilmaterial
mit Stahlringeinlage, insbesondere für grössere Durchmessers zu schaffen der zur
Erhöhung der Dichtheit der abzudichtenden Fuge beim Einsetzen bzw. Aufbringen im
ersten Montageschritt einen Ausgleich bzw. eine Anpassung auch an grössere Umfangtoleranzen
bzw. Durchmessertoleranzen ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Dichtungsring der eingangs genannten
Art vorgeschlagen, der die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale aufweist.
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Beim Dichtungsring der Erfindung wird der Toleranzausgleich also nicht
durch eine radiale und bzw. oder axiale Verquetschung des gummielastischen Dichtungsmaterials
bewirkt, der die tangentiale Unnachgiebigkeit der Stahlringeinlage entgegensteht,
sondern durch eine tangentiale Dehnung des gunmielastischen Dichtungsprofilmaterials
herbeigeführt, die durch die offene Ausbildung der Stahlringeinlage und ihre relativ
gegeneinander verschiebbaren, einander überlappenden Enden ermöglicht wird. Bei
dieser Art des Toleranzausgleiches wird die für die Dichtwirkung benötigte radiale
und bzw. oder axiale Verformbarkeit des gwnunielastischen Profilmaterials praktisch
nicht verändert; durch die freie Verschiebbarkeit der Stahlbandeinlage in tangentialer
Richtung relativ zum gummielastischen Profilmaterial verteilt sich die zum Toleranzausgleich
erforderliche tangentiale Dehnung des gummielastischen Profilmaterials gleichmässig
über den gesamten Umfang des Dichtungsringes.
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Der Dichtungsring wird vom Hersteller vorzugsweise mit einem Durchmesser
geliefert, der der unteren Grenze des Toleranzbereiches entspricht. Der Dichtungsring
kann dadurch auch bei Ringfalzen mit Aussenzarge ohne Schwierigkeiten in das vorgesehene
Dichtungsprofil eingelegt werden und dann durch einen einfachen Handgriff auf den
erforderlichen Istdurchmesser des einzelnen Dichtungsprofils aufgeweitet werden.
Auf diese Weise werden eine wesentlich raschere und unkompliziertere Montage des
Dichtungsringes und eine deutlich höhere und zuverlässigere Dichtheit der herzustellenden
Dichtung erzielt.
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Vorzugsweise ist die Stelle, an der das die offenen Stahlringenden
zusammenhaltende Schloss liegt, auf der Aussenseite des gummielastischen Profilmaterials
durch eine deutlich sichtbare Markierung gekennzeichnet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Stahlringeinlage
ein
Flachstahlband und das Schloss eine Führungslasche.
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Die Stahlbandeinlage ist dabei so ausgerichtet, dass sie genau senkrecht
zur Hauptebene des Ringes, also axial, steht. Die Führungslasche besteht im einfachsten
Fall aus einem Blechstreifen, vorzugsweise F,isenblechStreifen, von im wesentlichen
rechteckiger Form, von dem zwei einander gegenüberliegende Kanten wn 1800 rückwärts
aufeinanderzu um die übereinanderliegenden Stahlbandenden gefalzt sind.
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Die Weiterbildung der Erfindung sieht dabei vor, dass das so ausgebildete
Schloss, das bei einem Durchmesser des Dichtungsringes im Bereich von ca. 1m etwa
2 bis 4 cm lang ist, nicht der Krümmung der Stahlbandeinlage angepasst, sondern
in axialer Draufsicht, also in der axialen Tangentialebene, vollkommen geradlinig
bzw. plan ausgebildet ist.
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Dadurch werden die sich überlappenden Enden des offenen Stahlbandringes
nach dem Einlegen in das gummielastische Ringprofil leicht entgegen ihrer radialen
Krümmung verspannt, wodurch auch bei einfachster und billigster Ausbildung des Schlosses
der für eine zuverlässige Einstellung des jeweils erforderlichen Durchmessers des
Dichtungsringes in der Praxis erforderliche Reibungswiderstand, der der Verschiebbarkeit
der beiden Enden der Stahlringeinlage gegeneinander entgegenstehen muss, gewährleistet
ist.
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Das in der vorstehend beschriebenen Weise durch Umbördeln gegenüberliegender
Kanten hergestellte Schloss, das in dieser Ausbildung als FührungslascheMbzeichnet
werden kann, ist dabei so ausgebildet und angeordnet, dass, bezogen auf den Dichtungsring,
die Kanten des Schlosses radial einwärts gebördelt sind. Die Nahtstelle des Schlosses
für die Stahlbandeinlage ist also dem Mittelpunkt des Dichtungsringes zugekehrt.
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Die im Dichtungsring der Erfindung eingearbeitete Stahlringeinlage
kann prinzipiell beliebigen Querschnitt aufweisen.
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Neben dem zuvor beschriebenen und vorzugsweise eingesetzten
Flach
stahlband werden insbesondere auch Einlagen mit rundem, quadratischem oder rechteckigem
Querschnitt verwendet.
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Weiterhin braucht das Einlagematerial nicht stets aus Stahl hergestellt
zu sein. Für spezielle Einsatzzwecke können statt des Stahls selbstverständlich
auch andere metallische Werkstoffe verwendet werden. Insbesondere kann die Stahlringeinlage
jedoch durch eine Einlage aus einem federelastischen Strangmaterial oder Bandmaterial
aus einem zugfesten Kunststoff ersetzt sein. Wichtig ist dabei lediglich, dass das
Einlagematerial dem gummielastischem Profilmaterial des Dichtungsringes eine ausreichende,
federelastisch flexible Formbeständigkeit, insbesondere Steifheit, verleiht.
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Der Einfachheit halber sind im Rahmen dieser Beschreibung alle zuvor
nach Material und Profil bezeichneten Versteifungen bzw. Einlagen kurz als "Stahlringeinlage"
bezeichnet.
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Das die beiden einander radial überlappenden Enden der Stahlringeinlage
zusammenhaltende und gegen einen gewissen Reibungswiderstand relativ zueinander
verschiebbar aufeinander fixierende Element wird im Rahmen dieser Beschreibung kurz
als "Schloss" bezeichnet. Die Art und das Material dieses Schlosses hängen selbstverständlich
von der Art und dem Profil der Stahlringeinlage ab. Das Schloss kann als separates
Bauteil ausgebildet sein, kann jedoch auch direkt an einem oder an beiden Enden
der Stahlringeinlage einstückig angeformt sein. Bei der Verwendung von Stahlbandmaterial
kann das Schloss beispielsweise als senkrecht zur Längsrichtung des Bandes beidseitig
vorspringende Lasche vorgeformt sein, die dann beim Schliessen der Stahlband-Ringeinlage
über das überlappende andere Ende des Stahlbandringes gefalzt wird. Auch kann das
Schloss in der Weise ausgebildet sein, dass an einem Ende der Stahlringeinlage eine
oder mehrere Ösen angeformt sind, durch die das gegenüberliegende,
den
Ring schliessende Ende der Stahlringeinlage hindurchgesteckt wird. Insbesondere
für Versteifungseinlagen aus Material mit geringer Federkonstante kann auf diese
Weise einfach der der Verschiebung beider Enden gegeneinander entgegenzusetzende
Reibungswiderstand aufgebracht werden.
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Das Schloss, das die Stahlringeinlage im Dichtungsring der Erfindung
an den sich überlappenden Enden schliesst, muss also zwei Hauptfunktionen erfüllen,
nämlich zum einen bei der Verschiebung der sich überlappenden Ringenden eine Führung
in der radialen Hauptebene gewährleisten und zum anderen der relativen Verschiebbarkeit
der beiden sich überlappenden Enden des offenen Ringes gegeneinander einen gewissen
Reibungswiderstand entgegensetzen. Dieser Reibungswiderstand ist für die meisten
Einsatzbereiche vorzugsweise grösser als die tangentiale Rückstellkraft des gummielastischen
Dichtungsmaterials bei Aufweitung des Dichtungsringes auf seinen grössten Durchmesser.
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Das gummielastische Profilmaterial für den Dichtungsring der Erfindung
kann vom Fachmann in an sich bekannter Weise nach den Erfordernissen des speziellen
Anwendungsfalles ausgewählt werden. Auch das Profil des Dichtungsringes ist durch
den Einsatzzweck bestimmt.
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Der Dichtungsring der Erfindung wird vorzugsweise so hergestellt,
dass man zunächst den endlos in sich geschlossenen Profilring aus dem gummielastischen
Werkstoff herstellt.
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Dieser Ring wird vorzugsweise mit einem Durchmesser hergestellt, der
dem kleinsten Durchmesser des zu überbrückenden Toleranzbereiches der gegeneinander
abzudichtenden Elemente entspricht. Dieser Ring ist mit einem axialen, in sich geschlossenen
Ringschlitz bzw. einer Ringnut versehen, die etwa in der Mitte der radialen Dicke
des gummielastischen Profils verläuft und dessen Tiefe nach Massgabe der axialen
Höhe
der Stahlringeinlage etwas tiefer als die halbe Höhe des gummielastischen Profils
ist. Dieser Schlitz kann vor, gleichzeitig mit oder nach Herstellung des gummielastischen
Ringes angebracht werden. Beispielsweise kann ein Bandmaterial entsprechend geschlitzt,
auf die benötigte Länge geschnitten und anschliessend zu einem Ring zusammengefügt
werden. Alternativ kann der Ring durch Verpressen oder Spritzguss einstückig ausgeformt
werden1 wobei dann zweckmässigerweise der zur Einlage des Stahlringes benötigte
Ringschlitz gleich mit ausgeformt wird. Andererseits kann aber auch der Profilring
aus dem gummielastischen Werkstoff zunächst auf beliebige Weise hergestellt und
erst nach seiner Fertigstellung als solcher geschlitzt werden.
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In den Ringschlitz des in der beschriebenen Weise hergestellten Profilringes
aus dem gumlaielastischetn Material wird dann die Stahlringeinlage eingelegt. Der
Durchmesser der Stahlringeinlage ist entsprechend dem Durchmesser des gummielastischen
Profilringes auf den kleinsten für den Dichtungsring vorgesehenen Durchmesser eingestellt.
Nach Einlegen des Stahlringes in den Ringschlitz wird der Ringschlitz verschlossen,
vorzugsweise durch Verkleben oder Verschweissen des gummielastischen Materials.
Die Höhe der Klebringfläche ist dabei so gross wie möglich gewählt, jedoch höchstens
so gross, dass die Stahlringeinlage noch ein axiales Spiel behält, das etwa ihrer
halben axialen Höhe entspricht.
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Dichtungsringe der genannten Art werden in vielen Bereichen der Technik
benötigt und werden insbesondere zum Dichten grosskalibriger Querschnitte, vor allem
zum Dichten von Rohrstoss- und Ringstofsfugen, eingesetzt. Der Dichtungsring kann
entweder auf ein zentral durch den Ring hindurchgreifendes Element aufgeschoben
und dann von einer Glockenmuffe oder einem ähnlichen Dichtungselement übergriffen
werden, er kann aber auch umgekehrt beispielsweise in eine Glockenmuffe
oder
einen Ringfalz eingesetzt und anschliessend innenwandig mit der Dichtungsgegenf
1 äche zum Zusammenwirken gebracht werden. In jedemFall kann der jeweils benötigte
Istdurchmesser des Dichtungsringes durch ein einfaches Auseinanderziehen oder Zusammenschieben
des Ringes mühelos eingestellt werden ohne dass die radiale oder axiale Verquetschbarkeit
des gummielastischen Dichtungsmaterials nennenswert verändert wird.
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Das wichtigste Einsatzgebiet für die Dichtungsringe der Erfindung
ist das Dichten der Stossfugen von Rohren aus mineralischen Werkstoff mit Nennweiten
im Meterbereich.
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Rohre und Ringe aus mineralischem Werkstoff insbesondere aus Beton,
weisen bei diesen Nennweiten bereits mehrere Zentiineter betragende Umfangschwankungen
auf, die durch den Dichtungsring der Erfindung einfach überbrückt werden können.
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Vorzugsweise findet der Dichtungsring der Erfindung zum Abdichten
der Horizontalfugen zwischen den einzelnen Betonschachtringen beim Schachtbau mit
vorgefertigten Betonelementen Verwendung.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 in Teildarstellung
im radialen Querschnitt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 das in Fig.
1 gezeigte Ausführungsbeispiel in der Sicht A nach Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt
nach III-III in Fig. 1; Fig. 4 einen Schnitt nach IV-IV in Fig. 1 und
Fig.
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der Fig. 1 entsprechenden
Darstellung.
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Das in den Figuren 1 bis 4 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt einen Ausschnitt eines Dichtungsringes mit Toleranzausgleich, der aus einem
gummielastischen Profilmaterial 1, einer Stahlband-Ringeinlage 2 und einem Schloss
3 besteht. Der Stahlbandring ist offen. Die beiden Enden 4 und 5 des offenen Stahlbandringes
überlappen einander auf einer Bogenlänge, die einem Sektor mit dem Zentrumswinkel
(Fig. 1) entspricht. Der Winkel a wird so gewählt, dass er in der Regel in einem
Bereich von etwa 5 bis 3001 vorzugsweise im Bereich von etwa 150, liegt.
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Die Enden 4 und 5 des Stahlbandringes 2 werden durch ein als Führungslasche
ausgebildetes Schloss 3 aufeinandergehalten. Die Führungslasche wird aus einem im
wesentlichen rechtwinkligen Blechstreifen hergestellt, von dem zwei einander gegenüberliegende
Kanten 6 und 7, bezogen auf den Dichtungsring, radial nach innen um 1 SO0 um die
beiden Enden 4 und 5 des Stahlbandes 2 herum umgefalzt sind.
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Das Stahlband 2 und das Schloss 3 sind mit axialem Spiel tangential
frei verschiebbar in einem Ringschlitz 8 des gummielastischen Profilmaterials 1
angeordnet. Der Ringschlitz 8 ist oberhalb der Stahlringeinlage mittels einer Klebstoffschicht
9 verschlossen.
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Bei dem in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung
sind die Enden 4 und 5 des Stahlbandringes 2 in der Weise ausgebildet, dass beide
Enden, das eine nach rechts, das andere nach links, über das Schloss 3 hinausragen.
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Beim Aufweiten des Ringes werden beide Enden auf das Schloss zu zurückgezogen.
Eine Alternative zu dieser Ausbildung
der Überlappung und des Schlosses
ist in der Fig. 5 dargestellt.
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Das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung weist im
wesentlichen die gleichen Elelnente wie das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte
Ausführungsbeispiel der Erfindung auf. In einem Ringschlitz 8 eines gummielastischen
Profilrings 1 liegt ein Flachstahlbandring 2, dessen offene «nden 4 und 5 einander
überlappen. Die sich überlappenden Enden des Stahlbandes werden durch ein Schloss
3 aufeinandergehalten, das die zuvor beschriebene Ausbildung hat. Im Gegensatz zu
dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt das Schloss 3 jedoch nicht in
der Mitte zwischen den beiden Enden 4 und 5 des Stahlbandes 2, sondern so, dass
eines der beiden Enden (4) des Stahlbandes im Schloss selbst liegt, während das
andere Ende (5) des Stahlbandes durch das Schloss 3 hindurchgeführt ist und ausserhalb
des Schlosses das andere Ende (4) um mindestens die für den Toleranzausgleich benötigte
Länge überlappt. Das Schloss 3 ist bei dieser Ausbildung, bezogen auf das Ende 4
des Stahlbandes 2, an seiner rückwärtigen Kante durch Schweisspunkte oder Hartlotpunkte
10 fest mit dem Endbereich 4 des Stahlbandes 2 verbunden. Beim Aufweiten oder Zusammenschieben
des Dichtungsringes ist nur das Ende 5 des Stahlbandes 2 relativ zum Schloss 3 verschiebbar.
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Die gleiche Verschiebbarkeit wird erreicht, wenn man das Schloss 3
nicht als separates Bauteil herstellt und erst anschliessend über einen Schweisspunkt
oder einen Hartlotpunkt 10 mit dem Stahlband 2 verbindet, sondern das Ende 4 des
Stahlbandes 2 vorderseitig mit einer T-förmigen Lasche versieht, die dann nach Ringschluss
über das auf das Ende 4 aufgelegte Ende 5 des Stahlbandes 2 gefalzt werden. Diese
T-förmige Lasche kann sowohl am Ende 4 als auch am Ende 5 des Stahlbandes 2 (Fig.
5) angeformt sein. In der Darstellung
der Fig. 5 ist diese T-förmige
Lasche vorzugsweise jedoch am Ende 5 des Stahlbandes 2 angeformt, um in der in Fig.
2 gezeigten Weise eine Falzung des Schlosses, bezogen auf den Dichtungsring, nach
radial innen zu erreichen.
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Durch den Dichtungsring der Erfindung mit Toleranzausgleich kann also
generell das Bauen mit ringförmigen und röhrenfbrmigen Fertigteilkn aus mineralischen
Werkstoffen, insbesondere aus Beton, Steinzeug und Glas, weiter vereinfacht und
rationalisiert werden. Fugen zwischen den einzelnen Bauelementen brauchen nicht
mehr bei der Montage von Hand vergossen zu werden1 sondern können durch Zwischenlegen
vorgefertigter Dichtungsringe abgedichtet werden. Dieses Verfahren war bislang durch
die unvermeidbaren grossen Bemessungstoleranzen bei den Fertigbauteilen der genannten
Art nicht oder nur unvollkommen möglich.