DE2805065C2 - Kombinierter Umformungs- und Dichtungsring - Google Patents

Description

— einander gegenüberliegende Seitenteile (26,28),

— eine innere Umfangsfläche, die den nach innen vorstehenden Dichtungsbereich (23) bildet, dabei wenigstens eine Dichtungsoberfläche abgibt und zwischen den genannten gegenüberliegenden Seitenteilen (26,28) angeordnet ist,

— und eine äußere Umfangsfläche mit einem radial nach außen gerichteter. Oberflächenbereich (27) zwischen den genannten, einander gegenüberliegenden Seitenteilen (26,28) nach Patent 25 38 278,

dadurch gekennzeichnet,

— daß die gesame äußere Oberfläche des ringförmigen Versteifungsgliedes (22) von dem elastischen Werkstoff umhüllt ist, und

— daß das -ingförmige Versteifungsglied (22) in einem definierten Bereich zwischen den genannten, einander gegenüberliegenden Seitenteilen (26,28) angeordnet ist.

2. Form- und Dichtring nach Anspruch 1, mit an seiner äußeren Oberfläche schräger Führungsfläche, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Versteifungsglied (22) in dem ringförmigen Körper nahe an dem Übergangsbereich zwischen dem radial nach außen gerichteten Oberflächenbereich (27) und der geneigten Führungsfläche (25) angeordnet ist

3. Form- und Dichtring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch den Mittelpunkt des ringförmigen Versteifungsgliedes (22) gelegte Radialebene zwischen einer Radialebene durch den Dichtungsbereich (23) und einer Radialebene durch die geneigte Führungsfläche (25) angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft einen kombinierten Form- und Dichtring mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmalen nach Patent 25 38 278.

Die radial außenliegende Oberfläche der Versteifungseinlage nach dem Hauptpatent liegt frei in der Oberfläche des Form- und Dichtringes und wird unmittelbar zur Formung des muffenartig erweiterten Endes des Rohres (Rohrmuffe) herangezogen. Dadurch wird beim Formvorgang die Rohrmuffe relativ stark gedehnt und verformt, wodurch die Dichtwirkung des eingeformten Dichtringes in seinem Umfangsbereich beeinträchtigt werden kann. Außerdem bereitet bei einer solchen Gestaltung des Form- und Dichtringes dessen Fixierung auf dem Formdorn gewisse Schwierigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Form- und Dichtring der eingangs genannten Art nach dem Hauptpatent so auszubilden, daß das Anformen der Rohrmuffe an das Rohrende nur eine geringe Dehnung des Rohrwerkstoffes bewirkt und daß trotzdem die vom Dichtring ausgehende Dichtwirkung sowohl gegenüber der Rohrmuffe als auch gegenüber dem Außenumfang eines bei der Montage eingeschobenen Röhrendes verbessert wird. Schließlich soll der Form- und Dichtring

ίο einen verhältnismäßig geringen Querschnitt aui weisen können, der einen gleichmäßigen Druck auf den Innenumfang der Rohrmuffe ausübt. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst

Durch die Erfindung ist das ringförmige Versteifungsk'jed über seine gesamte Außenoberfläche mit elastisch nachgiebigem Werkstoff verbunden und von diesem umhüllt Dadurch steht der Dichtring in seiner endgültigen Form ausschließlich über elastisch nachgiebigen Werkstoff in Kontakt mit der Rohrmuffe und der Rohraußenwand des in Montageendstellung eingeschobenen Röhrendes. Dies verbessert ganz wesentlich die Dichtwirkung. Außerdem wird der Bildung eines Zwischenraumes zwischen dem Dichtring und dem Nutboden in der Rohrmuffe entgegengewirkt, wo sich andernfalls bei der Lagerung und dem Transport der erfindungsgemäß ausgebildeten Rohre Sand oder andere Fremdpartikel ansammeln und die Dichtheit der fertigen Rohrverbindung beeinträchtigen könnten.

Durch die vollständige Einbettung des Versteifungsgliedes im elastisch nachgiebigen Dichtungswerkstoff wird dieser Werkstoff bei der Fertigung der Rohrmuffe nicht relativ zum Versteifungsglied verschoben. Die relative Schiebebeanspruchung zwischen der unter Hitzeeinfluß geformten Rohrmuffe und dem Form- und Dichtring bewirkt spezielle elastische Druckkräfte sowohl gegenüber dem zu einer Rohrmuffe aufgeweiteten Rohrende als auch gegenüber dem Formdorn, von welchem der Form- und Dichtring bei der Fertigung gehalten wird. Der Form- und Dicfctring ijnn wirtschaftlich in sehr engen Toleranzen gefertigt werden, da eine Schrumpfung des elastischen Werkstoffes durch das Versteifungsglied verhindert wird. Hierdurch kann der Form- und Dichtring unter Verwendung relativ wenigen elastisch verformbaren Werkstoffes hergestellt werden. Bei gewöhnlichen Gummidichtringen sind der Querschnittsverringerung Grenzen gesetzt, da sie andernfalls zu leicht verschiebbar und beim Einführen eines Rohrendes in die Rohrmuffe oder unter dem Innendruck des Rohrsystems herauspreßbar sind.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Form- und Dichtrings sind in den Unteransprüchen angegeben.

Oer Gegenstand der Erfindung wird an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch einen Form- und Dichtring,

F i g. 2 einen Querschnitt durch eine modifizierte Ausführungsform eines Form- und Dichtringes mit abgerundeter Führungskante,

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine weitere, modifizierte Ausführungsform eines Form- und Dichtringes mit einer Dichtungslippe am Innenumfang,
Fig.4 einen Querschnitt durch einen Form- und Dichtring ähnlich dem gemäß F i g. 1 in auf den Formdorn der Formeinrichtung aufgesetzter Stellung,

Fig.5 einen Querschnitt durch die fertiggeformte Rohrmuffe mit noch auf dem Formdorn aufsitzendem

Form- und Dichtring,

F i g. 6 einen Querschnitt durch die fertig geformte, vom Formdorn abgenommene Rohrmuffe, mit einem Form- und Dichtring entsprechend F i g. 1 bzw. 4,

F i g. 7 einen Querschnitt durch eine fertigmontierte Rohrverbindung mit in der Rohrmuffe gemäß Fig.4 und 5 einliegendem Dichtring und eingeschobenem Rohrende unter Einwirkung von Innendruck des Rohrsystems auf den Form- und Dichtring,

F i g. 8 einen teilweisen Querschnitt durch ein Werkzeug zur Herstellung des Form- und Dichtringes.

In F i g. 1 ist der kombinierte Form- und Dichtring 30 dargestellt, der aus einem ringförmigen Körper 21 aus elastisch verformbarem Werkstoff, beispielsweise Gummi, sowie einem festen, relativ nicht-elastischen Verstärkungsglied 22 besteht Der Ringkörper 21 hat einen im wesentlichen tropfenförmigen Querschnitt sowie eine innere periphere Oberfläche, welche einen abgerundeten, radial nach innen weisenden Dichtungsbereich 23 bildet. An diesen anschließend ist ein planer oder leicht konisch geformter innerer Bereich 41 vorhanden, der getrennt ist vom Dichtungsbereich 25. Dieser Bereich 41 erstreckt sich radial nach auswärts zum kor-ischen Bereich 25 und formt die Führungskante 26. Zusätzlich ist ein zurückversetzter Bereich 42 von konkaver Form vorhanden, der zwischen dem Dichtungsbereich 23 und dem Bereich 41 gebildet wird. Der sich schräg erstrekkende, konische äußere Oberflächenbereich 25 hat eine äußere periphere Oberfläche mit einem abgerundeten, radial nach außen gerichteten Oberflächenbereich 27 sowie einen abgerundeten Nasenbereich 28 auf der entgegengesetzten Seite. Das nicht-elastische Glied 22 hat die Form eines Ringes mit kreisförmigem Querschnitt

Die Radialflächen A und B sind als Flächen definiert, die einen Winkel von 90° mit der Rohrachse bilden. Die Radialfläche B des Versteifungsgliedes 22 ist zwischen der durch den Mittelpunkt des Dichtungsbereiches oder des abgerundeten Bereiches 23 gelegten Radialfläche A und einer durch den Führungsflächenbereich 25 gelegten Radialfläche G angeordnet Für die Anordnung des ringförmigen Versteifungsgliedes 22 wird eine Grenze radial außerhalb der Führungskante 26 des Umformungselementes 40 gewählt, um dadurch sicherzustellen, daß die Führungskante 26 während des Überschiebens eines heißen Rohrendes heruntergedrückt wird.

In F i g.4 ist eine Formvorrichtung 31 dargestellt, die zur Formung einer Rohrmuffe am E^de eines nicht dargestellten Rohres aus thermoplastischem Werkstoff und zur Einbettung eines kombinierten Form- und Dichtrings (ähnlich dem gemäß F i g. 1) dient. Die Vorrichtung enthält einen Formdorn 32 mit einer Vertiefung 33 und einem Stützring 34. Die Vertiefung 33 im Formdorn 32 trägt den ringförmigen Kürper 21 der Umformungseinheit 40. Der Stützring 34 ist in diesem Fall derart geformt, daß er mit dem Nasenbereich 28 korrespondiert, um zu verhindern, daß die Umformeinheit 40 kippt, wodurch eine »Fischmaul«-Form zwischen Röhrenende und Umformungselement während des Aufdrückens auf das heiße Röhrenende entstehen könnte (Fig.5). Die Herstellung der Rohrmuffe über dem kombinierten Form- und Dichtring mit der Formvorrichtung 31 entspricht dem in der Stammpatentschrift 25 38 278 beschriebenen Verfahren.

Wie in F i g. 5 und 6 gezeigt, ist das Rohr 35 nach dem Umformen nach außen über der Einheit 40 ausgebuchtet und weist eine Nut oder Führung 36 auf, in welcher die Einheit 40 einliegt. Es ist erkennbar, daß der innere Durchmesser d(¥ i g. 6) c'-er Einheit 40 kleiner ist als der innere Durchmesser D des Muffenendes des Rohres 35. Desgleichen liegen in diesem Fall das Rohr 35 und die Einheit 40 im wesentlichen kontinuierlich aneinander an und entsprechen einander vom Nasenbereich 28 bis zur Führungskante 26, was etwas von der Rohrwandstärke abhängig ist

Wie in F i g. 7 dargestellt ist, bildet die Einheit 40 nach Einführen eines zweiten Rohres 37 mit abgeschrägtem Zapfenende in die Rohrmuffe einen dichten Verschluß

ίο zwischen den Rohren 35 und 37. Es ist erkennbar, daß das innere Rohr 37 einen äußeren Durchmesser aufweist, der größer ist als der innere Durchmesser der Einheit 40. Der Körper 21 der Einheit 40 wird folglich komprimiert und elastisch verformt Dabei wird allerdings das ringförmige Versteifungsglied 22 nicht verformt und behält seine ursprüngliche Gestalt bei. Dies dient dazu, die Einheit 40 positiv an ihrem Platz gegen den Druck zurückzuhalten, der difi Einheit 40 in den Spalt zwischen den Rohren 35 und 37 zu drücken sucht Wie in F i g. 7 weiter dargestellt, wird der Dichtungsring durch den in der Rohrleitung herrschenden Innendruck in den Spalt zwischen Mufre 35 und Zapfen 37 hineingepreßt, jedoch durch das Verstärkungselement des Ringes 22, d. h. also einen Stahlring, der in die Gummimasse des Ringkörpers 21 eingegossen ist, verankert F i g. 4 zeigt weiter, wie das der Verstärkung dienende Ringglied 22 zusammen mit dem Stützring 34 das Umformungselement sicher auf dem Formdorn 32 hält, wenn die Gummimasse gegen den Formdorn 32 gepreßt wird. Die gestrichelte Linie zeigt die unbelastete Position des Nasenbereiches. Der Verstärkungsring 22 ermöglicht es, daß die Gummimasse gegen die Dornoberfläche gepreßt wird, ohne daß der äußere Bereich des Elementes in gleicher Weise ausgedehnt oder verschoben wird Der Stützring 34 vermeidet jegliches Verkippen der Umformeinheit 40. Dies ermöglicht es, daß das heiße Rohrende über den Dorn 32 und das Element 40 geschoben wird, wobei die gewünschte äußere Kontur des Führungsweges beibehalten wird, wenn die Rohrmuffe schrumpft und abkühlt entsprechend F i g. 5. Die gestrichelten Linien in F i g. 5 zeigen die Lage des Naser.bereiches vor dem Rückziehen des Stützringes 34.

In Übereinstimmung mit F i g. 4 hat der Dorn 32 in Längsrichtung verlaufende Schlitze 38, welche es der Luft ermöglichen, beidseits des Formelementes über nicht dargestellte Vakuumöffnungen abgesaugt zu werden. Um die Bildung von »Fischmäulern« zu vermeiden und eine gute Lage des Formelementes auf dem Dorn 32 sicherzustellen, ist eine kleine Vertiefung 33 oberhalb der in Längsrichtung verlaufenden Schlitze 38 am Formelement vorgesehen. Der Bereich C, der in F i g. 4 durch sich kreuzende Linien markiert ist, zeigt das Andrücken des Formelementes gegen den Dorn 32.
F i ς. 1 läßt erkennen, daß bei Anordnung des Versteifungsghedes 22 über dem Dichtungsbereich 23 oder in Richtung auf die Führungskante 26 versetzt jede Verschiebung des Formelementes während der Bewegung axial auf einem Formdorn vermieden wird und daß keine »Fischmaulbildung« während des nachfolgender.

Überstreifens dei heißen Rohrendes erfolgen kann. Für den Fall, daß das Ringglied 22 mehr nach links positioniert wird, kann das Kippen und die »Fischmaulbildung« durch Verwendung eines Tragringes 34 mit einer angeformten Anstoßkante vermieden werden, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist, um den Nasenbereich anzuheben und die Führungskame 26 auf den Dorn zu drücken.

In Fig.2, in der gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile wie oben verwendet worden sind, ist ein kombi-

nierter Form- und Dichtring 50 mit von der Tropfenform abweichenden Querschnittsform dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Einheit 50 auf der einen Seite einen abgerundeten Führungsbereich 51 gegenüber dem konisch verlaufenden Oberflächenbereich 25 aufweist. Dieser Führungsbereich 51 bildet mit dem inneren peripheren Bereich 23 eine Kante, in der eine konkave Einbuchtung vorgesehen ist.

Wie in Fig.3 dargestellt, kann der kombinierte Form- und Dichtring 70 auch mit einem inneren, peripheren Bereich 71 hergestellt werden, der eine Dichtlippe (dargestellt im unbelasteten Zustand) bildet. In diesem Fall ist zwischen der Dichtlippe 71 und dem ebenen Bereich 4! eine Vertiefung 72 vorgesehen. Es wird folglich anstelle einer Kompressionsdichtung eine Lippen- is dichtung oder eine kombinierte Lippen- und Kompressionsdichtung geformt

Wie in den Fig.5 und 7 dargestellt ist, werden rm Dichtungsbereich 23 der Einheit 40 zunächst Preßfelder E erzeugt, wenn uic Einheit w in die in Fig.4 dargestellte Lage auf den Formdorn gebracht wird, wenn danach in der äußeren Peripherie das heiße Rohrende über die Einheit 40 bewegt worden ist, wie dies in F i g. 5 dargestellt ist. und wenn schließlich das Rohr abgekühlt und in radialer Richtung gegen die Einheit 40 und den Formdorn 32 anliegend geschrumpft ist. Bei diesem Herstellungsschritt des Rohrmuffenendes verstärkt das feste Ringglied 22 die Einheit 40, um so die Druckwirkungen zu beeinflussen, die sowohl in den inneren als auch in den äußeren Teilen der Einheit 40 entstehen.

Wie aus F i g. 6 ersichtlich, werden die Preßfelder gemäß Fig. 5 im wesentlichen entspannt, nachdem das Muffenende und die Einheit 40 vom Formdorn entfernt worden sind. Die verbleibende Kompression entsprechend den Feldern F stellt einen guten Sitz sicher und verhindert das Eindringen von Staub u. dgl. in den Dichtungsbereich.

Wenn ein Zapfen ir. das Muffenends häneinbcwcgt wird, wird die Einheit 40 in ähnlicher Weise zusammengedrückt, wie dies im Zusammenhang mit der Herstellung in F i g. 5 dargestellt ist, und ähnliche Preßfelder werden im Muffen- und Zapfenbereich entstehen.

F i g. 7 läßt erkennen, daß, wenn ein Druckmedium durch die Rohrleitung mit der dargestellten Rohrverbindung transportiert wird, das Druckmedium in den Spalt zwischen der Dichtungseinheit 40 und der Muffe eindringen kann. In diesem Fall werden die Druckfelder E der Einheit 40 so lokalisiert, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Die Rückwirkung der Druckfeder am Dichtungskörper 21 der Einheit 40 in Zusammenwirkung mit dem Verstärkungsglied 22 bedingen eine sehr wirksame Dichtung gegen Leckverluste zwischen dem Muffenende und dem Zapfenende der dargestellten Rohrleitung.

F i g. 8 läßt erkennen, daß die Dichtungseinheit 40 in einer Form in bekannter Weise hergestellt werden kann. So kann beispielsweise die Einheit 40 in einem Hohlraum 80 zwischen drei separaten aber zusammenarbeitenden Werkzeugteilen 81, 82 und 83 gebildet werden. Die Herstellung der Dichtungseinheit 40 geschieht durch Anordnung eines vorfabrizierten Stahlringes 22 im Hohlraum 80 auf einem Sitz von Stiften 84, die versenkbar sein können. In der Zeichnung (F i g. 8) ist lediglich ein derartiger Stift dargestellt Diese Stifte stehen von der Innenseite des Werkzeugteiles 82 mit angemessenem Abstand in das Werkzeuginnere vor. Mit Hilfe solcher Stifte kann jeder Ring verhältnismäßig genau im Werkzeug unterstützt werden, so daß eine präzise Verstärkungswirkung in der Einheit 40 sichergestellt wird.

Bevor die Einheit aus dem Werkzeug entfernt wird, werden die Stifte 84 von der Einheit und den entsprechenden Werkzeugteilen zurückgezogen. Die Elastizität des Gummis erlaubt die Loslösung der Einheit 40 aus der Form sowie den Stiften selbst, wenn die Stifte fest mit der Oberfläche verbunden und nicht relativ hierzu bewegbar sein sollten.

Die Formteile werden in Richtung x, y relativ zur Einheit 40 zurückgezogen, um diese zu entfernen.

Alle Figuren der Zeichnung zeigen, daß die Versteifungsglieder 22 in der Nähe der Gummioberfläche angeordnet sind. Das Versteifungsglied 22 kann allerdings auch in etwas größerem Abstand von der äußeren Oberfläche angeordnet sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kombinierter Form- und Dichtring (30, 50, 70) zur Bildung und Abdichtung eines muffenartig erweiterten Endes eines Rohres aus thermoplastischem Werkstoff, welcher Ring einen ringförmigen Körper (21) aus elastisch verformbarem Werkstoff und darin eingebettet ein hartes nicht elastisches Versteifungsglied (22) enthält, das mit Radialabstand außerhalb eines nach innen vorstehenden Dichtungsbereiches (23) angeordnet ist,

wobei der ringförmige Körper (21) enthält: