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Lippendichtungsring
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Die Erfindung betrifft einen Lippendichtungsring der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 genannten Art.
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In der deutschen Patentanmeldung P 26 14 575.5 ist eine lippenringgedichtete
Rohrverbindung zweier konzentrisch übereinandergreifender Rohrelemente vorgeschlagen,
bei der ein im Axialschnitt V-förmiger Dichtungsring mit einer Dichtlippe für die
Dichtung gegen den Innendruck und einer Stützlippe für die Dichtung gegen den Aussendruck
mit einer im äusseren Rohrelement ausgebildeten Ringnut zusammenwirkt. Während die
Dichtlippe und die Stützlippe gegen das innere Rohrelement dichten, dichtet der
radial aussen liegende Fusspunktkreis auf der Sohle der Ringnut gegen das äussere
Rohrelement. Im Axialschnitt weist die Ringnut im wesentlichen die Form eines ungleichmässigen
Trapezes auf. Die längere Seite dieses Trapezes bildet dabei
die
axial in Einschubrichtung gesehene Vorderflanke der Ringnut. Die kürzere Seite dieses
Trapezes bildet die Rückflanke. Die vordere Flanke ist flacher als die steilere
Rückflanke des Ringnutprofils ausgebildet. Vor dem Einschub des inneren Rohrelementes
(im folgenden kurz "Spitzende") liegt die Stütz lippe im wesentlichen axial, der
Einschubrichtung entgegengerichtet und zum Teil in der Ringnut versenkt. Die axial
rückwärtige Dichtlippe steht praktisch radial in den lichten Querschnitt des äusseren
Rohrelementes (im folgenden kurz- ~Muffe") hinein. Beim Einschieben des Spitzendes
in die Muffe stösst die Stirnseite des Spitzendes an die Vorderflanke der Dichtlippe
und zwingt diese beim weiteren Einschieben des Spitzendes nach axial rückwärts.
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Da der lichte Durchmesser der Stützlippe grösser als der im Fertigungstoleranzbereich
grösste Aussendurchmesser des Spitzendes ist, liegt zu Beginn dieses die Dichtlippe
verdrängenden Bewegungsablaufes die Stützlippe noch nicht am Spitzende an. Dies
führt dazu, dass durch das Einschieben des Spitzendes der gesamte Dichtungsring
in sich so lange in Einschubrichtung verschwenkt wird, bis sowohl die Dichtungslippe
als auch die Stütz lippe mit im wesentlichen gleicher Spannung an der Aussenwand
des Spitzendes anliegen.
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Der Fuss des Dichtungsringes, der in der Ausgangsstellung im wesentlichen
an der Rückflanke der Nut anliegt, wird dabei an der steilen Flanke abwärts auf
den Boden der Nut in einer Art Abrollbewegung verschoben. Bei endgültig eingeschobenem
Spitzende wird der Fusspunktkreis des Lippendichtungsringes unter Ausbildung einer
Dichtung gegen Innendruck und Aussendruck auf die Sohle der Ringnut gepresst.
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Dieses Verkippen oder Verschwenken des Doppenlippendichtungsringes
beim Einführen des Spitzendes hat sich als hervorragende technische Lösung für die
Aufgabe erwiesen, mit möglichst wenig Werkstoff eine Ringdichtung zu schaffen, die
auch hohe Dichtspalttoleranzen stets absolut zuverlässig zu dichten vermag, ohne
dass dazu im Bereich kleiner Dichtspaltabstände
übermässig grosse
Einschubkräfte für das Spitzende aufgebracht werden müssen.
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Nachteilig bei diesem Kippring ist seine relativ leichte Entfernbarkeit
aus der Nut. Beim Verlegen beispielsweise von Kanalisationsrohren aus mineralischen
Werkstoffen liegen diese häufig einige Tage lang offen auf der Baustelle, wobei
sich kaum vermeiden lässt, dass spielende Kinder diese Ringe immer wieder entfernen.
Auch beim Transport der Rohre ist nicht immer zu vermeiden, dass ein Dichtungsring
unbeabsichtigt aus seiner bestimmungsgemässen Lage herausgerissen wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Döppellippendichtungsring
für eine ringgedichtete Rohrverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die
trotz Beibehaltung des Kippprinzips des eingangs beschriebenen Dichtungsringes seine
verlust- und diebstahlsichere Befestigung in der Ringnut in seiner ungekippten Ausgangsstellung
ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Lippendichtungsring der eingangs
genannten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.
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Beim Anformen des in die Ringnut einklebbaren Halteringes erfolgt
der Kippvorgang in der Schwächung zwischen dem eigentlichen Lippendichtungsring
und dem Haltering. Bei der Ausbildung mit dem Federring bleibt die Abrollbarkeit
bzw. Verschiebbarkeit des Fusspunktkreises in der Nut erhalten. Der in Ausgangsstellung
des Dichtungsringes etwa im mittleren Bereich der Nut sohle liegende Federring wird
beim Verkippen des Dichtungsringes zusammen mit dem Fusspunktkreis des Dichtungsringes
in einer Schwenkbewegung nach axial auswärts verschwenkt, wobei er dabei auch noch
relativ leicht auf den Beginn der Vorderflanke der Ringnut aufgleitet.
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Dann verspannt sich jedoch bereits ein im Drahtdurchmesser nur wenige
Millimeter starker schwach vorgespannter Federring durch seine geometrische Stabilisierung
in der im Dichtungsring ausgebildeten Ringnut überraschenderweise so stark, dass
er selbst beim Aufwenden grösster Kräfte ein Herausziehen des Dichtungsringes aus
der Nut verhindert.
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Diese Blockierung kann durch eine der Einschubrichtung entgegengestellte
Abdecklippe noch verstärkt werden. Diese Abdecklippe ist axial hinter der Ringnut
für den Federring im Bereich des Fuspunktkreises am Dichtungsring angeformt und
legt sich zum Rand der Stützlippe weisend über den Federring. Ohne das Einlegen
des Dichtungsringes in die Nut zu erschweren, blockiert sie ein Entfernen des Dichtungsringes
vollends.
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Bei der Ausbildung der Ringnut für den Federring im Dichtungsring
ist darauf zu achten, dass die Nut nicht in jenen Bereichen des Dichtungsringes
ausgeformt wird, die die Verformungsspannung der Dichtungslippen oder des Fusspunktkreises
aufnehmen. Der unter diesen Gesichtspunkten, gleichzeitig aber auch unter Gesichtspunkten
der optimalen Blockierungswirkung günstigste Bereich zum Ausformen der Ringnut im
Dichtungsring liegt im axial rückwärtigen Drittel auf der Unterseite (radial aussenliegenden
Seite) der Stützlippe. Gleichzeitig muss die Nut ausreichend weit vor dem Fusspunkt
des Dichtungsringes liegen, um dessen für die Dichtung gegen die Innenwand des äusseren
Rohrelementes benötigte Spannung nicht zu beeinträchtigen.
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Vorzugsweise ist im Fusspunktkreis des Dichtungsringes eine Ringnut
ausgebildet, deren Flanken zwei Dichtungslippen bilden.Diese Fusspunktdichtungslippen
werden beim Einschieben des Spitzendes dichtend auf die Sohle der Ringnut in der
Muffe gepresst.
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Das als "V-förmig".bezeichnete Axialschnittprofil des Dichtungsringes
braucht selbstverständlich nicht streng V-förmig ausgebildet zu sein, sondern ist
lediglich als "im wesentlichen V-förmig" zu verstehen. Dabei kann die V-Form je
nach den Erfordernissen des Einzelfalls asymmetrishc nach Länge und Stärke der Dichtlippe
und der Stützlippe angelegt sein. Auch brauchen beide Innenflanken der Lippen nicht
in einer gemeinsamen Ringkante zusammenzustossen, sondern können über eine gemeinsame
Ringfläche ineinander übergehen, wobei die Form und Lage einer solchen Ringfläche
bzw. des unter ihr liegenden Materials der Einstellung der in den Lippen (Dichtlippe
und Stützlippe) zur Verfügung stehenden Werkstoffspannung dienen.
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Die Erfindung schafft also einen Lippendichtungsring, der alle Vorteile
des beweglichen kippbaren Doppenlippendichtungsringes aufweist, trotzdem aber absolut
unentfernbar fest mit dem äusseren Rohrelement der herzustellenden Rohrverbindung
verbunden ist.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 im Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
mit in die Ringnut eingeklebtem Haltering und Fig. 2 im Axialschnitt ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Erfindung mit eingelegtem Federring.
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Der im Axialschnitt in Fig. 1 gezeigte Lippendichtungsring besteht
im wesentlichen aus der den Doppenlippenring bildenden Dichtlippe 1 und Stützlippe
2, der Schwächung 3
und dem Haltering 4. Der Haltering 4 ist mit
einem Klebstoff 5 in die schematisch angedeutete Ringnut 6 in der Innenwand des
äusseren Rohrelementes eingeklebt. Die Ringnut 6 weist eine flache Vorderflanke
7, eine im wesentlichen axial ausgerichtete Sohle 8 und eine steile Rückflanke 9
auf. In der in Fig. 1 gezeigten Darstellung wird das Spitzende von rechts nach links
eingeschoben.
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Um ein Herausreissen des Dichtungsringes aus seiner dichtenden Verklebung
in der Ringnut 6 zu verhindern, ist die rückwärtige Flanke 10 des Halteringes 4
dem Profil der Ringnut 6, insbesondere seiner Rückflanke 9, angepasst.
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Beim Einschiebendes Spitzendes wird die zunächst radial in der Muffe
stehende Dichtlippe 1 entgegen dem Uhrzeigersinn Verkippt. Da zu Beginn dieses Vorganges
die Stützlippe 2 noch nicht am Spitzende anliegt, erfolgt ein Verschwenken oder
Verkippen des gesamten Lippenringes um eine Ringlinie 11, die bei linearer Geometrie
als Schwenkachse oder Drehachse bezeichnet werden könnte. In ihrem unteren Bereich
weist die Dichtlippe 1 in Einschubrichtung axial rückwärts vorzugsweise eine Schulter
oder einen Wulst 12 auf, die so angeordnet ist, dass sie beim Verschwenken der Dichtlippe
axial hinter der Oberkante der Rückflanke der Nut 6 auf der zylindrischen Innenwand
13 der Muffe aufsetzt. Dadurch wird ein zusätzlicher Dichteffekt gegen das äussere
Rohrelement erzielt.
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An seinem in Einschubrichtung axial rückwärtigen radial innenliegenden
Rand ist der Haltering 4 vorzugsweise so ausgeformt, dass zwischen dem radial inneren
Rand der rückwärtigen Flanke 9 der Ringnut 6 und dem Haltering 4 ein Aufnahmeraum
für verdrängten Klebstoff geschaffen wird.
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Ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dichtungsring seine
volle
Beweglichkeit relativ zur Ringnut behält, trotzdem aber gegen ein Entfernen aus
der Ringnut gesichert ist, ist in Fig. 2 gezeigt. Der Ring ist im Axialschnitt mit
eingelegtem Federring 14 vor dem Einsetzen in die Ringnut der Rohrmuffe gezeigt.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen, so dass deren
Erläuterung an dieser Stelle nicht erforderlich ist.
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An der Unterseite (radial aussenliegenden Seite) 15 der Stützlippe
2, die der Einschubrichtung des Spitzendes entgegensteht, ist im axial rückwärtigen
Bereich eine Ringnut 16 ausgebildet, in die ein offener Federring 14 eingelegt ist.
Dieser Federring weist eine schwache radial auswärts gerichtete Vorspannung auf.
Axial hinter der Ringnut 16 ist eine in Richtung der Stützlippe 2 weisende Abdecklippe
17 angeformt. Beim Einsetzen dieses Ringes in die Ringnut in der Innenwand des äusseren
Rohrelementes legt sich diese Abdecklippe 17 von aussen her über den Federring 14
und sorgt so für seine weitere radiale Stabilisierung, die eine wesentliche Voraussetzung
für die Blockierung des einmal in die Ringnut der Muffe eingelegten Dichtungsringes
ist.
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Weiterhin ist bei dem in Fig. 1 gezeigten Dichtungsring im Bereich
des Fusspunktes eine Dichtfussringnut 18 unter Bildung einer axial innenliegenden
Dichtlippe 19 und einer axial aussenliegenden Dichtlippe 20 ausgebildet. Die beiden
Dichtlippen 19 und 20 bewirken die Dichtung gegen Innendruck bzw. Aussendruck auf
der Sohle der Ringnut in der Muffe.
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Schliesslich bilden die Innenseiten der Dichtlippe 1 und der Stützlippe
2 bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel keine gemeinsame Ringkante, sondern
gehen über eine Zwischenfläche 21 ineinander über. Gegenüber einer
spitzwinkligen
Ausbildung der in Fig. 1 gezeigten Art wird dadurch die in den Dichtlippen verfügbare
Spannung erhöht.