DE2910069C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtungsring gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein bekannter Dichtungsring für Rohre und insbesodere sol­ che, die aus einem schraubenförmig aufgewickelten Metall­ streifen hergestellt sind, ist in der schwedischen Ausle­ geschrift 3 37 146 beschrieben. Er besitzt eine V-förmige Querschnittsform. Der Dichtungsring wird in einer äußeren Ringnut angeordnet, die in einem der ineinanderzustecken­ den Rohrelemente ausgebildet ist. Ein Schenkel des Dich­ tungsringes liegt anfangs auf dem Nutengrund auf, während der andere aus der Nut herausragt. Wenn das an­ dere Rohrelemente teleskopisch über das erste Rohrele­ mente geschoben wird, tritt das Ende des anderen Rohr­ elementes in Eingriff mit dem herausragenden Schenkel des Dichtungsringes, der dadurch gekippt und zwischen den Rohrelementen eingeklemmt wird, so daß er dicht an den beiden Bohrelementen anliegt. Der Dichtungsring ist aus einem homogenen Material einheitlicher Härte herge­ stellt. Daher muß der Dichtungsring aus einem relativ weichen Material bestehen, um eine wirksame Dichtwirkung zwischen den Rohrelementen zu erzielen. Dadurch ent­ steht die Gefahr, daß das andere Rohrelement in den herausragenden Schenkel des Dichtungsringes einschneidet oder daß der Dichtungsring nicht den nötigen Anlagedruck aufbringt, wenn er gekippt oder gedreht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dich­ tungsring der eingangs genannten Art so auszubilden, daß einerseits eine Beschädigung des Dichtungsringes beim Ineinanderschieben der Rohre vermieden und anderer­ seits eine gute Dichtwirkung erzielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen, daß die radial äußere Mantelteilfläche des Dich­ tungsringes eine Torusteilfläche ist, die in ihrer Längs­ richtung der Ringnut zugewandt ist, und der Dichtungsring integral miteinander verbundene Abschnitte unterschiedli­ cher Härte aufweist, wobei der härtere Abschnitt die er­ ste Ringfläche und der weichere Abschnitt die zweite Ringfläche bildet.

Der erfindungsgemäße Dichtungsring wurde speziell für Kunststoffrohre entwickelt, wie beispielsweise Rohre, wie sie beispielsweise für Abwasserrohre verwendet werden, die aus Rohrstücken zusammengesetzt sind, die jeweils an einem Ende eine Einsteckmuffe aufweisen. In der Muffe ist an der Innenseite eine Ringnut zur Aufnahme des Dich­ tungsringes vorgesehen, der mit der Außenseite eines in die Muffe eingeschobenen glatten Rohrendes in Berührung tritt, um die so geschaffene Verbindung zwischen den teleskopisch ineinandergeschobenen Rohrenden abzudichten. Üblicherweise besitzt der Dichtungsring eine kreis­ förmige Querschnittsform. Um eine wirksamere Dichtung zu erreichen, können Rippen in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen an dem Dichtring vorgesehen sein. Da­ mit das in die Muffe eingeschobene Rohrende über den Dichtring gleiten kann und den Dichtring in der Ringnut zusammenpreßt, muß das Rohrende an seiner Außenseite konisch ausgebildet sein, um zu vermeiden, daß die scharfe Endkante des Rohrendes in den Dichtring ein­ schneidet und ihn beschädigt. Wenn an dem inneren Rohr­ ende keine Konusfläche vorgesehen ist, kann es auch schwierig sein, das Rohrende in die vorgesehene Endstellung innerhalb der Muffe einzuschieben. Die Notwendigkeit einer Schräg- oder Konusfläche an dem Einsatzende des Rohrstückes erfordert zusätzliche Arbeit nicht nur bei der fabrik­ mäßigen Herstellung der Rohre in Standardlängen, sondern auch an den Einsatzorten, wo es häufig notwendig ist, das Rohr auf die in dem speziellen Fall erforderliche Länge zurechtzuschneiden. Häufig wird ein Gleitmittel verwendet, um das Ineinanderschieben der Rohrenden zu erleichtern. Dieses Gleitmittel kann jedoch unter Um­ ständen oxidieren, wodurch die Rohrenden miteinander verkleben und folglich sich nicht mehr gegeneinander verschieben können, wie dies durch die Längenänderungen der Rohre aufgrund von Temperaturschwankungen erforderlich ist.

Der erfindungsgemäße Dichtungsring kann in Verbindung mit Rohrelementen verwendet werden, ohne daß es not­ wendig ist, das eine oder das andere der miteinander zu verbindenden Rohrelemente mit einer konischen Endfläche zu versehen. Dadurch, daß die an dem aufzuschiebenden oder einzusteckenden Rohrende entlanggleitende Fläche des Dichtungsringes aus einem harten Material besteht, wird das Ineinanderschieben der Rohrelemente erleichtert, ohne daß man hierzu ein Gleitmittel benötigt.

Durch den erfindungsgemäßen Dichtungsring wird eine zuver­ lässige Abdichtung an einer Rohrverbindung geschaffen, wobei die Rohrstücke dennoch bei Längenänderungen auf­ grund von Temperaturschwankungen frei gegeneinander be­ weglich sind. Der erfindungsgemäße Dichtungsring ermög­ licht auch eine dichte zuverlässige Verbindung zwischen im Erdboden verlegten Abwasserrohren, bei denen die Ver­ bindungsstelle durch den Druck des darüberliegenden Materials deformiert werden kann oder die miteinander verbundenen Rohre an der Verbindungsstelle einen Winkel bilden aufgrund von Verschiebungen im Erdboden.

Als besondere Ausführungsform können im erfindungsge­ mäßen Dichtungsring unterhalb der konischen Innenring­ fläche Metallplättchen eingebettet sein, um eine be­ sonders stabile Verbindung zu gewährleisten.

Vorzugsweise bildet der härtere Abschnitt des Dichtungs­ ringes den Hauptabschnitt desselben und den Hauptab­ schnitt der Fläche des Dichtungsringes, die zur Anlage an der Innenfläche der Nut bestimmt ist.

Es ist ferner von Vorteil, wenn die zur Anlage an der Innenfläche der Nut bestimmte Fläche des Dichtungsringes im wesentlichen kreisbogenförmig gekrümmt ist und wenn die Nut zur Aufnahme des Dichtungsringes eine im wesent­ lichen rechteckige Querschnittsform besitzt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung.

Nachfolgend sind Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt eines mit einer Muffe versehenen Rohrendes, in der ein erfindungsge­ mäßer Dichtungsring angeordnet ist und eine Teilansicht eines in die Muffe einzusteckenden Rohrendes,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht, wobei die Rohrenden ineinandergeschoben werden,

Fig. 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht des erfin­ dungsgemäßen Dichtungsringes und der ihn aufneh­ menden Nut,

Fig. 4 einen Querschnitt des in Fig. 3 dargestellten Dichtungsringes, jedoch in einer Nut mit einer anderen Querschnittsform,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht durch eine dritte Aus­ führungsform des erfindungsgemäßen Dichtungs­ ringes,

Fig. 6 eine Teildraufsicht auf den in Fig. 5 darge­ stellten Dichtungsring mit einer Blickrichtung in Fig. 5 von links,

Fig. 7 einen der Fig. 5 entsprechenden Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Dichtungsringes, und

Fig. 8 eine Endansicht entsprechend Fig. 6 auf den in Fig. 7 dargestellten Dichtungsring.

In den Fig. 1 und 2 erkennt man ein zylindrisches Rohr­ stück 10, das eine Muffe 11 bildet, mit einer an der Rohrinnenseite ausgebildeten Ringnut 12, in der ein kreisförmiger elastischer Dichtungsring 13 angeordnet ist. Ein zylindrisches Rohrende 14 mit einer glatten Außenfläche ist in Fig. 1 getrennt von dem Rohrstück 10 dargestellt, während es in Fig. 2 eingesteckt in die Muffe 11 des Rohrstückes 10 gezeigt wird. Dabei liegt der in der Ringnut 12 angeordnete Dichtungsring 13 jeweils dicht abschließend an den teleskopisch ineinandergescho­ benen Rohrelementen 10 und 14 an.

Die Ringnut 12 in der Muffe 11 besitzt einen kreisbogen­ förmig gekrümmten Querschnitt, wie man dies deutlicher in Fig. 3 erkennt. Fig. 3 zeigt, daß der erfindungsgemäße Dichtungsring einen Hauptabschnitt 15 mit halbkreisförmi­ gem Querschnitt und einen Teilabschnitt 16 mit kreissek­ torförmigem Querschnitt aufweist, wobei Hauptabschnitt 15 und Teilabschnitt 16 im wesentlichen den gleichen Radius besitzen. Hauptabschnitt 15 und Teilabschnitt 16 sind miteinander zu einer einstückigen Einheit verbunden und bilden zusammen eine radial äußere Mantelfläche des Dich­ tungsringes, während die Innenseite des Dichtungsringes von zwei Ringflächen 17 und 18 gebildet ist, die jeweils eine gerade Erzeugende besitzen und einen Winkel α mit­ einander einschließen, wobei die Ringfläche 17 in Form einer Konusfläche und die Ringfläche 18 als Zylinderflä­ che an dem Dichtungsring 13 ausgebildet ist. Der Winkel α kann etwa 150° betragen. Der Winkel zwischen den Ringflä­ chen 17 und 18 muß nicht notwendigerweise so ausgeprägt ausgebildet sein, wie dies in den Figuren dargestellt ist. Die Ringflächen 17 und 18 können durch eine leichte Krümmung miteinander verbun­ den ineinander übergehen, so daß sie zusammen im wesent­ lichen eine konkave Innenfläche des Dichtungsringes bilden.

Wenn der Dichtungsring 13 in der Ringnut 12 angeordnet wird (Fig. 1 und 3) bevor das Rohrende 14 in die Muffe 11 eingeführt wird, steht die Ringfläche 17 schräg aus der Ringnut 12 heraus, während die Ringfläche 18 in Längsrichtung der Innenoberfläche und im Querschnitt der Fig. 3 betrachtet - etwas unterhalb der Innenfläche der Muffe 11 oder in Flucht mit derselben verläuft. Wenn das Rohrende 14 in die Muffe 11 bis in eine der Darstel­ lung in Fig. 2 entsprechende Stellung eingeführt wird, trifft die ringförmige Stirnfläche des Rohrendes 14 auf die Ringfläche 17 an deren Kante. Wenn das Rohrende 14 weiter in die Muffe 11 hineingeschoben wird, gleitet es mit seiner Außenfläche an der Ringfläche 17 und drückt den Dichtungsring 13 derart zur Seite, daß sich der Dichtungsring 13 in der Ringnut 12 im Gegenuhrzeigersinn - in den Fig. 1 und 3 betrachtet - dreht, wobei die Ringfläche 18 aus der Ringnut 12 herausgehoben und gegen die glatte Außenfläche des Rohrendes 14 gedrückt wird. Fig. 2 zeigt, wie der Teilabschnitt 16 des Dichtungs­ ringes zwischen dem Hauptabschnitt 15 und der Außen­ wand des Rohrendes 14 zusammengepreßt wird, wenn der Dichtungsring 13 aufgrund des Niederdrückens der Ring­ fläche 17 durch das Rohrende 14 gedreht wird. Die Dreh­ bewegung wird durch die Elastizität des Dichtungsringes 13 ermöglicht, wobei die Außenfläche des Dichtungsringes an der gekrümmten Innenfläche der Ringnut 12 während der Drehbewegung gleitet.

Damit der Dichtungsring 13 so leicht wie möglich während seiner Drehung zur Seite geschoben werden kann, wenn das Rohrende 14 mit der Außenkante seiner ringförmigen Stirn­ fläche an der Ringfläche 17 entlanggleitet, ohne daß man ein Gleitmittel verwenden muß und ohne daß die Gefahr des Einschneidens des Rohrendes 14 in die Ringfläche 17 besteht, sollte diese aus einem harten und glatten Ma­ terial bestehen. Bei einer optimalen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dichtungsringes wird dies dadurch er­ reicht, daß der Hauptabschnitt 15 aus einem relativ harten Material besteht, während dagegen der Teilabschnitt 16 aus einem relativ weichen Material bestehen sollte, das in jedem Fall weicher ist als das Material des Hauptabschnittes 15, um die notwendige Abdichtung an dem Rohrende 14 zu erreichen. Da die gekrümmte Außen­ fläche des Dichtunsringes zum größten Teil von dem Hauptabschnitt 15 und nur zu einem kleineren Teil von dem Teilabschnitt 16 gebildet ist, besitzt die bei einer Drehung des Dichtungsringes an der Innenfläche der Ring­ nut 12 gleitende Außenfläche des Dichtungsringes 13 dieselben Eigenschaften wie die Ringfläche 17, d. h. eine harte und glatte Oberfläche.

Der Dichtungsring ist vorzugsweise aus einem Gummimaterial wie beispielsweise Silikongummi oder einem thermoplasti­ schen Gummi hergestellt, wobei die beiden Abschnitte 15 und 16 aus Gummimaterialien mit unterschiedlichen Eigen­ schaften bestehen. Diese Abschnitte werden durch Vulkani­ sieren miteinander verbunden. Vorzugsweise besitzt der Hauptabschnitt 15 eine Härte von mindestens 18° Shore und der Teilabschnitt 16 eine Härte von 40° oder 50° Shore. Es können auch Gummimaterialien mit anderen Eigen­ schaften sowie andere Materialien wie beispielsweise ver­ schiedene Arten von Kunststoffen, insbesondere thermo­ plastischen Kunststoffen, verwendet werden, um die speziellen Forderungen zu erfüllen. Bei der Auswahl des Materials für den Hauptabschnitt 15 muß jedoch im Auge behalten werden, daß das Rohrende 14 an der Ringfläche 17 unbehindert gleiten können soll und daß der Dichtungs­ ring unbehindert an der Innenfläche der Ringnut 12 glei­ ten können muß, wenn er gedreht wird. Ferner muß beachtet werden, daß der von dem Rohrende 14 ausgeübte Druck über den Hauptabschnitt 15 auf den weicheren Teilabschnitt 16 übertragen werden soll.

Der Teilabschnitt 16 kann einen größeren Teil des gesam­ ten Querschnitts des Dichtungsringes einnehmen, als dies in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. In Anbetracht der Tatsache jedoch, daß weiches Gummimaterial in der Regel teurer ist als hartes Material, kann es von Interesse sein, diesen Teilabschnitt 16 so klein wie möglich zu machen, solange der notwendige Dichteffekt beim Zusam­ menpressen des Teilabschnittes 16 eine ausreichende Masse besitzt, so daß er sich nach außen wölben kann und an der Innenfläche der Ringnut 12 dichtend an­ liegt, wenn er gegen das Rohrende 14 gepreßt wird, insbe­ sondere an der Stelle, wo die Innenfläche der Ringnut 12 in die Zylinderfläche des Rohrstückes 10 übergeht. Die Ringfläche 18 kann mit Rippen in verschiedenen Kom­ binationen und Konfigurationen versehen sein, um den gewünschten Dichtungseffekt zu erreichen. An dem Haupt­ abschnitt 15 kann eine Metallplatte, möglicherweise eine geschlitzte Metallplatte, befestigt werden, um die Ring­ fläche 17 zu bilden.

In Fig. 4 ist ein der Darstellung in Fig. 3 entsprechen­ der Dichtungsring in einer in der Muffe 11 ausgebildeten Ringnut 12′ angeordnet, die einen im wesentlichen recht­ eckigen Querschnitt aufweist. Der Dichtungsring wirkt in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben. Die Sei­ tenwände der Ringnut 12 verlaufen senkrecht zu dem Nuten­ grund. Sie können jedoch auch einen größeren Winkel mit dem Nutengrund, beispielsweise einen Winkel von 100°, bilden, so daß die Ringnut sich vom Nutengrund aus gese­ hen zur Nutöffnung hin konisch erweitert. Die rechteckige Querschnittsform wird für die den erfindungsgemäßen Dich­ tungsring aufnehmende Ringnut bevorzugt.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 umfaßt der Dichtungsring eine Anzahl von Metallplättchen 30, die in den Hauptabschnitt 15 unterhalb der konischen ersten Ringfläche 17 eingebettet sind. Die Plättchen 30 sind in Umfangsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnet und sind von gleichseitigen Dreiecken gebildet, wobei eine Dreiecksspitze in der Ecke 31 zwischen der Ringflä­ che 17 und der radial äußeren Mantelfläche 32 des Dich­ tungsringes liegt.

Wenn der Dichtungsring in seine in Fig. 2 dargestellte Arbeitsstellung übergeführt wird, treten die Metall­ plättchen 30 mit ihren an der Kante 31 liegenden unbe­ deckten Dreieckspitzen in Eingriff mit dem Rohrende 14, um ein Herausziehen des Rohrendes 14 aus der Muffe 11 zu verhindern.

Die Anordnung der Metallplättchen 30 in ihrer geeigneten Stellung innerhalb des Materials des Dichtungsringes wird erleichtert, wenn die Metallplättchen miteinander verbun­ den sind, beispielsweise durch einen umlaufenden Draht­ ring. Die Metallplättchen können eine andere Gestalt be­ sitzen als die in den Figuren dargestellte. Es ist jedoch wesentlich, daß eine scharfe Kante oder Ecke an den Me­ tallplättchen unbedeckt in der Kante oder Ecke 31 zwi­ schen den Ringfläche 17 und der Mantelfläche 32 liegt.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 7 und 8 sind die einzelnen Metallplättchen durch einen kreisförmigen Me­ tallring 33 ersetzt, der eine umlaufende Kante aufweist, die in der Kante 31 zwischen den Flächen 17 und 32 ange­ ordnet ist. Der Metallring 33 besitzt eine Anzahl von V-förmigen Schlitzen 34 in dieser umlaufenden Kante, so daß der Metallring 33 die Deformation des Dichtungsringes nicht ver- oder behindern kann, die beim Ineinanderschie­ ben der Rohrstücke 10 und 14 auftritt. Der Metallring 33 tritt in der gleichen Weise wie bei der vorher beschrie­ benen Ausführungsform mit dem eingesetzten Rohrende 14 an seiner geschlitzten Kante in Eingriff und verhindert eine Trennung der ineinandergeschobenen Rohrelemente.

Gemäß der Darstellung in den Fig. 7 und 8 können die an dem Metallring 33 zwischen den Schlitzen 34 ausgebildeten Zungen so gebogen werden, daß sie Abschnitte besitzen, die sich im wesentlichen in einer radialen Ebene des Dichtungsringes erstrecken.

Wenn der Dichtungsring in der in den Fig. 5 und 6 oder in den Fig. 7 und 8 dargestellten Weise ausgebildet ist, ge­ währleistet er eine Verriegelungswirkung und kann so als eine dicht abschließende Schnellkupplung zwischen Rohr­ elementen betrachtet werden.

Claims (12)

1. Dichtungsring zur Aufnahme in einer Ringnut, die in einem von zwei ineinander steckbaren Rohrelementen ausge­ bildet ist, wobei der Dichtungsring zwei freie radial in­ nere Ringflächen aufweist, die einen stumpfen Winkel (α) einschließen und bei einer Anordnung des Dichtungsrings in der Ringnut aus der Nut herausweisen, wobei die erste Teilfläche schräg aus der Nut herausragt, so daß sie in Eingriff mit dem anderen Rohrelement beim Ineinander­ schieben der Rohrelemente treten kann, und wobei die zweite Teilfläche im wesentlichen in Längsrichtung der Rohrwand orientiert ist und gegen das andere Rohrelement durch eine Drehbewegung des Dichtungsrings in der Ringnut gedrückt wird, die dadurch hervorgerufen wird, daß das andere Rohrelement mit der ersten Teilfläche in Eingriff tritt, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Mantelteilfläche des Dichtungsringes (13) eine Torusteilfläche ist, die in ihrer Längsrichtung der Ringnut zugewandt ist, und der Dichtungsring (13) integral miteinander verbundene Abschnitte (15, 16) un­ terschiedlicher Härte aufweist, wobei der härtere Ab­ schnitt (15) die erste Ringfläche (17) und der weichere Abschnitt (16) die zweite Ringfläche (18) bildet.

2. Dichtungsring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der härtere Abschnitt (15) den Hauptabschnitt des Dichtungsrings (13, 13′) und den Hauptteil der mit der Innenfläche der Ringnut (12, 12′) in Berührung kommenden Oberfläche des Dichtungsringes (13, 13′) bildet.

3. Dichtungsring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens der härtere Abschnitt (15) eine glatte Oberfläche besitzt.

4. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen stumpfen Winkel (α) miteinander einschließenden Flächen (17, 18) jeweils eine gerade Erzeu­ gende besitzen.

5. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen stumpfen Winkel (α) miteinander einschließenden Flächen (17, 18) über eine sanfte Krümmung miteinander verbunden sind, um eine im wesentlichen konkave Innenfläche des Dichtungsrings (13, 13′) zu bilden.

6. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Gummi, thermoplastischem Gummi oder Kunststoffen unterschiedlicher Härte hergestellt ist.

7. Dichtungsring nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der härtere Abschnitt (15) eine Härte von mindestens 80° Shore und der weichere Abschnitt (16) eine Härte von 40° oder 50° Shore besitzt.

8. Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Metallelement (30, 33) in das Material des Dichtungsringes unterhalb der ersten Fläche (17) eingebettet ist, wobei das Metallelement eine unbedeckte Kante oder Spitze aufweist, die in der Kante (31) zwischen der ersten Fläche (17) und der sich anschließenden Außenum­ fangsfläche (32) des Dichtungsringes liegt, um in einen Ver­ riegelungseingriff mit dem anderen Rohrelement (14) zu tre­ ten und dadurch eine Trennung der ineinandergeschobenen Rohrelemente (10, 14) zu verhindern.

9. Dichtungsring nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von im wesentlichen radial ausgerichteten Metallplättchen (30) vorgesehen ist, die in einem Abstand in Umfangsrichtung voneinander angeordnet sind.

10. Dichtungsring nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Metallplättchen (30) mit einer Spitze in der Ecke (31) zwischen der ersten Fläche (17) und der sich anschlie­ ßenden Umfangsfläche des Dichtungsringes (13, 13′) liegt.

11. Dichtungsring nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallelement von einem umlaufenden Metallring (33) mit einer umlaufenden Kante gebildet ist, die in der Ecke zwischen der ersten Fläche (17) und der sich anschließenden Umfangsfläche des Dichtungsringes (13, 13′) liegt.

12. Dichtungsring nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (33) im wesentlichen radial verlaufende Schlitze (34) an der umlaufenden Kante aufweist.