DE2925412C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung für eine Rohrverbindung mit einem in einer Ringnut einer Muffe des äußeren Rohrs anzuordnenden Dichtungsring aus elastischem Material, dessen äußere Oberfläche der Nutform angepaßt ist und der einen zu dichtender Anlage an dem einzuführenden Rohr bestimmten Dichtvorsprung aufweist, der auf der vom Muffeneingang abgewandten Seite des Dichtungsrings angeord­ net ist, und mit einem Haltering aus halbstarrem oder starrem Material, der zwischen dem Dichtvorsprung und einem auf der dem Muffeneingang zugewandten Seite des Dichtungs­ ringes liegenden Endteil des Dichtungsrings angeordnet ist und dessen lichter Durchmesser größer ist als der Außen­ durchmesser des einzuführenden Rohres.

Dichtungseinrichtungen dieser Art werden für die Herstellung von Rohrverbindungen insbesondere aus Kunststoffmaterial verwendet, die Wasserleitungen bilden sollen, welcher erheblichem inneren Überdruck und auch äußerem Unterdruck standhalten sollen, so daß große Anforderungen an die Dichtungseinrichtungen gestellt werden.

Die Dichtungsringe werden meistens schon bei der Herstellung der Rohre in die zum Halten der Dichtungsringe vorgesehene Nuten eingesetzt. Das Rohrende, das in die Muffe eingeführt werden soll, ist aber häufig verschmutzt, wodurch die Dichtwirkung beeinträchtigt wird.

Bei einem bekannten Dichtring (DE-AS 12 22 331) wird der Dichtungsring durch einen Haltering festgehalten. Die Dichtlippe wird dabei durch das eingeschobene Rohr zwischen Haltering und innerem Rohr eingeklemmt. War das eingeführte Rohr verschmutzt, so verbleibt Schmutz zwischen innerem Rohr und Dichtlippe, was die Dichtungswirkung beeinträchtigt. Außerdem wird der Raum, in dem die Dichtlippe nachgeben kann, durch den Haltering beschränkt, was ebenfalls die Dichtwirkung beeinträchtigt. Schließlich ist die Form des Dichtungsrings auch an Nuten mit ebenem Nutgrund angepaßt. In vielen Fällen ist der Nutgrund jedoch nicht eben. So wird z. B. bei Kunststoffrohren die Nut dadurch gebildet, daß das Ende des Rohres erwärmt wird und nach Erweichung deformiert wird, was zu einer abgerundeten Querschnittsform der Nut führt.

Bei Dichtungseinrichtungen der eingangs genannten Art (DE-AS 14 75 715, DE-AS 12 50 214) ist der Dichtteil in Einschub­ richtung des inneren Rohres hinter dem Haltering angeordnet. Wenn das innere Rohr eingeschoben wird, wird der Dichtteil nach außen gedrückt, wodurch dann infolge Hebelwirkung der weiter außen liegende Teil des Dichtungsringes vom Nutgrund abgehoben wird, so daß hier zwischen Dichtungsring und äußerer Wandung keine gute Dichtung mehr stattfindet.

Um diese Probleme zu lösen, wurde der zusätzliche Haltering vorgesehen. Dieser dürfte die entstehenden Probleme aber nur teilweise lösen. Damit er eingeführt werden kann, muß er entweder aus mehreren Teilen bestehen und ist in diesem Falle kompliziert einzusetzen. Andererseits könnte er mit einem sich in Axialrichtung erstreckenden Schlitz versehen sein, wobei dann wieder Probleme im Bereich dieses Schlitzes auftreten. Auf jeden Fall sind sehr strenge Anforderungen an seine Elastizität, Größe usw. zu stellen, damit die Dichtung einigermaßen zuverlässig funktioniert. Die genannte Hebel­ wirkung und das Lösen des Dichtringes vom Nutgrund würde insbesondere dann auftreten, wenn der Nutgrund nicht wie bei den vorbekannten Dichtungseinrichtungen eben ist, sondern gekrümmt ist.

Weiter darf bei den letztgenannten beiden Dichtungseinrich­ tungen offenbar keine zu große Kompressionskraft auf die Dichtlippe ausgeübt werden, da sonst der Dichtring infolge der Hebelwirkung besonders stark vom Nutgrund abgehoben wird. Wird die Dichtlippe aber zu weich gemacht oder die Geometrie so getroffen, daß keine große Kompressionskraft auf den Dichtteil ausgeübt wird, so wird das innere Rohr weder vernünftig festgehalten noch wird es zentriert, so daß es die Wandung des äußeren Rohres berühren kann, was zu Beschädigungen sowie Nachlassen der Dichtwirkung führen kann. Außerdem wird auch die Dichtwirkung schlechter, wenn der Druck, mit dem der Dichtteil komprimiert wird, klein ist. Schließlich besteht auch das Problem, daß ein ver­ schmutztes Innenrohr dazu führt, daß der Schmutz zwischen Dichtteil und Innenrohr verbleibt und dadurch die Dichtwir­ kung nachteilig beeinflußt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Dichtungsein­ richtung zu schaffen, die sicher in der Rohrnut gehalten und insbesondere bei der Montage an der erwähnten Drehbewegung gehindert wird und die darüber hinaus weniger leicht durch Fremdkörper verschmutzt wird sowie bessere Dichteigen­ schaften hat.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Endteil des Dichtungsrings einen radial nach innen gerichteten, über die innere Oberfläche des Halterings herausragenden Vor­ sprung aufweist, der sich in Radialrichtung weniger weit nach innen erstreckt als der Dichtvorsprung und der so ausgebildet ist, daß er bei eingeführtem Rohr über die innere Oberfläche des Halterings gefaltet ist und diesen radial nach außen preßt.

Der über die innere Oberfläche des Halterings herausragende Vorsprung hat einmal die Wirkung, daß er eventuell am inneren Rohrende vorhandenen Schmutz abstreift, so daß dieser nicht in den Bereich des Dichtteils gelangen kann. Außerdem wirkt der Vorsprung als Haltevorsprung. Er ist kleiner als der eigentliche Dichtvorsprung und wird beim Einschieben des inneren Rohres zwischen innerem Rohr und Haltering eingeklemmt. Dadurch wird der Haltering nach außen gedrückt; der Dichtungsring wird in diesem Bereich zuver­ lässig gegen den Nutgrund gedrückt. Man erhält hier also eine verhältnismäßig feste Einspannung des inneren Rohres; es wird durch den Haltevorsprung gut zentriert und festge­ halten.

Wird das innere Rohr weiter eingeschoben, so erreicht es den Dichtvorsprung. Selbst wenn auf diesen Dichtvorsprung verhältnismäßig große Kräfte ausgeübt werden, kann die beschriebene Hebelwirkung mit Abheben des Dichtringes vom Nutgrund im vorderen Teil nicht mehr auftreten, da hier der Dichtring durch das innere Rohr über den Vorsprung und den Haltering fest an den Nutgrund gepreßt wird.

Das Einführen des inneren Rohres wird weiter erleichtert, und der außenliegende Vorsprung wird besser über den Halte­ ring gefaltet, wenn der Vorsprung eine vom Haltering abgewendete und in der Einführungsrichtung des Rohres konvergierende Eintrittsfläche sowie eine im wesentlichen in einer radialen Ebene gelegene, dem Haltering zugewendete Fläche aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Darin sind in

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Dichtungseinrichtung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung dieser in einer inneren Nut eines äußeren Rohrs vor der Montage einer Rohrverbindung positionierten Einrichtung;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Schnittdarstellung, die die Montage zeigt und

Fig. 4 eine den Fig. 2 und 3 entsprechende Schnittdar­ stellung nach der Montage der Verbindung.

Die Erfindung ist insbesondere zur Verwendung bei Wasser­ rohren vorgesehen, die aus Kunststoff hergestellt und mit genormten Innennuten zur Aufnahme von Dichtungsringen geformt sind. Rohre dieses Typs können beispielsweise einen Durchmesser von 150 mm besitzen und einem Innendruck von bis zu 10 kp/cm² ausgesetzt werden. Rohre dieser Art werden oftmals außen verlegt; deshalb kann die Montage der Rohr­ verbindungen oft Probleme im Hinblick auf die Verschmutzung der Verbindungsflächen und der zugehörigen Dichtungsringe verursachen. Außerdem bringt die Normung der Rohre und der darin vorgesehenen Nuten es mit sich, daß die Gestalt und die Abmessungen der Nuten unabänderbar vorherbestimmt sind.

Der Typ von Nuten, der zur Aufnahme von Dichtungsringen für Rohre der obengenannten Art benutzt wird, hat eine Nut­ grundoberfläche, die im Schnitt von einem im wesentlichen bogenförmigen Teil und einem im wesentlichen geraden Teil begrenzt wird, der der Rohröffnung zugewendet ist.

Somit besitzt die Nut einen Teil, der sich von der Öffnung des Rohrs her erweitert, wobei dieser Teil mit einem im wesentlichen zylindrischen Nutgrundteil ver­ bunden ist, der wiederum in einem verhältnismäßig stumpf­ winklig konisch sich verengenden Teil ausläuft. Diese Nutform bedingt, daß ein darin zu montierender Dichtungs­ ring eine Außenfläche aufweisen muß, die im Schnitt defi­ niert wird von einem geraden Teil 1, der zur Rohrachse geneigt ist, von einem bogenförmigen Teil und einem wei­ teren, damit verbundenen geneigten Teil 3. Diese Ober­ flächenteile 1, 2 und 3 begrenzen zwischen sich und radial innerhalb von sich den Körper 4 des Dichtungsrings, der in einer Nut in einem äußeren Rohr 6 aufgenommen ist, wo­ bei die Innenfläche des Rohrs von der Linie 5 angedeutet ist und wobei die Rohrachse durch die Linie 8 in Fig. 1 angegeben ist.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist eine im wesentlichen U- förmige Nut 9 im Hauptteil 4 des Dichtungsrings vorgesehen, in welcher ein Haltering 10 aufgenommen ist, der aus einem halbstarren oder starren Kunststoffmaterial, Metall oder dergleichen hergestellt ist und der mit einem axial sich erstreckenden Schlitz versehen sein kann, der in der Zeich­ nung nicht gezeigt ist. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, liegt der Haltering radial außerhalb der Innenfläche 5 des äußeren Rohrs 6, wodurch gewährleistet ist, daß der Haltering keinerlei Einfluß auf die Einführbarkeit des Spitzendes des inneren Rohrs 7 in den Dichtungsring hat. Der Haltering 10 hat die Aufgabe, den Dichtungsring in der Nut in dem äußeren Rohr 6 von der Zeit der Montage des Dichtungsrings in der Nut bis zur Montage der Rohr­ verbindung am Verwendungsplatz festzuhalten. Außerdem hat der Haltering 10 die Aufgabe, zu gewährleisten, daß der Dichtungsring in der vorgesehenen Position in der Nut durch das Zusammenwirken mit anderen Teilen des Dichtungsrings festgehalten wird. Am Hauptteil des Dichtungsrings ist ein radial nach innen gerichteter Vorsprung 11 vorgesehen, der mit dem Haltering 10 während der Montage zusammenwirken soll. Der Vorsprung wird von einer sich radial erstreckenden Ringfläche 12 begrenzt, die den Vorsprung in der Richtung des Halte­ rings 10 definiert. In der entgegengesetzten Richtung ist der Vorsprung 11 von einer im wesentlichen konischen Eintrittsfläche begrenzt, die sich in der Richtung der Einführung des inneren Rohrs 7 verengt.

Beim Entwurf von Dichtungsringen des erfindungsgemäßen Typs ist es von Bedeutung, daß die Verformungslänge (deformation length) für denjenigen Teil des Dichtungs­ rings, der im Zusammenwirken mit dem inneren Ring ver­ formt wird und dagegen abdichtet, so groß wie möglich ist. Zu diesem Zweck hat der erfindungsgemäße Dichtungs­ ring einen Dichtungsteil 14, der in axialer Richtung des Dichtungsrings innerhalb desjenigen Bereichs vorgesehen ist, wo der Hauptteil 4 des Dichtungsrings eine so große radiale Abmessung als möglich aufweist. Dies bedeutet, daß der Dichtteil 14 am inneren Teil des Dichtungsrings dort vorgesehen ist, wo der Hauptteil 4 nach außen durch den geneigten Oberflächenteil 3 und den bogenförmigen Oberflächenteil 2 begrenzt wird. In der in der Zeichnung dargestellten Ausführung ist der Dichtteil 14 eine Kom­ bination einer Dichtlippe und eines Kompressionsteils, wodurch bewirkt wird, daß der Dichtteil 14 während der Montage der Rohrverbindung in solcher Weise deformiert wird, daß ein wesentlicher Dichtdruck schon allein durch die Deformation hervorgerufen wird, wobei außerdem ein innerer Überdruck in den verbundenen Rohren 6 und 7 zu­ sätzlich den Dichtdruck erhöht. Somit hat der Dichtteil 14 wie der Vorsprung 11 a eine im wesentlichen konische Oberfläche 15, die in der Einführungsrichtung des inneren Rohrs 7 konvergiert und eine im wesentlichen radial ge­ richtete Oberfläche 16.

Die oben beschriebene Konstruktion des Dichtteils 14 garantiert eine wirksame und in allen Positionen aus­ reichende Abdichtung gegen das innere Rohr 7. Um eine zusätzliche Sicherheit für Abdichtung gegen Leckage vom Rohrinneren in die Umgebung durch einen Schlitz zwischen dem Nutgrund in dem äußeren Rohr 6 und dem Hauptteil 4 des Dichtungsrings zu schaffen, ist der Hauptteil 4 mit einem zusätzlichen Dichtvorsprung 17 versehen, der beim Vorhandensein eines Überdrucks als Lippendichtung wirkt und gegen einen Oberflächenteil der Nut abdichtet, der dem geneigten Teil 3 des Hauptteils des Dichtungsrings entspricht.

Jedoch ist die oben erläuterte Lage des Dichtteils 14 bezüglich der erwünschten, starken radialen Kompression nicht ganz ohne Probleme. Wenn das innere Rohr 7 durch den Dichtungsring eingeführt wird, findet selbstver­ ständlich eine Deformation des Dichtrings 14 statt, wo­ bei eine starke radiale Kraftkomponente auf den Dichtungs­ ring ausgeübt wird. Da diese Kraftkomponente im wesent­ lichen auf den Teil der Nut übertragen wird, der von Oberflächen begrenzt wird, die dem geneigten Teil 3 des Hauptteils des Dichtungsrings entsprechen, erzeugen diese radialen Kräfte ein starkes Drehmoment auf den Dich­ tungsring im Gegenuhrzeigersinn in bezug auf den in Fig. 1 dargestellten Querschnitt des Dichtungsrings.

Wenn diesem Drehmoment nicht entgegengewirkt wird, wird das rechte Ende des in Fig. 1 dargestellten Dichtungs­ rings-Querschnitts von der Nut abgehoben, so daß der Dichtungsring die gewünschte Position nach der Einführung des inneren Rohrs 7 nicht einnimmt. Dieses Problem wird durch die folgenden Maßnahmen vermieden.

In den Fig. 2-4 ist schematisch das Zusammenfügen einer erfindungsgemäßen Rohrverbindung dargestellt. Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Dichtungsring, das äußere Rohr 6 und das innere Rohr, wobei die Achse des äußeren Rohrs 6 schematisch durch die strichpunktierte Linie 8 gezeigt ist und die Einführungsrichtung des inneren Rohrs schematisch mittels des Pfeils 18 angedeutet ist.

Gemäß Fig. 3 ist das innere Rohr 7 in den Dichtungsring und das äußere Rohr 6 soweit eingeführt, daß der Vorsprung 11 verformt wurde, so daß im wesentlichen die gesamte Ringfläche 12 des Vorsprungs mit der Innenfläche des Halte­ rings 10 zusammenwirkt. Dabei wurde gleichzeitig das innere Rohr 7 auf Grund der konischen Form der Eintrittsfläche 13 des Vorsprungs 11 zentriert, wodurch auch Verschmutzungen an der äußeren Oberfläche des inneren Rohrs 7 abgestreift wurden durch den Vorsprung 11, so daß diese Fremdkörper in den eigentlichen Dichtungsring nicht eintreten können. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist die radiale Ab­ messung des Vorsprungs 11 wie diejenige des dem Vorsprung benachbarten Teils des Hauptteils 4 des Dichtungsrings verhältnismäßig klein, wodurch gewährleistet wird, daß der Kontakt zwischen dem Vorsprung 11 und dem inneren Rohr 7 vergleichsweise starr ist. Dies bedeutet, daß derjenige Teil des Hauptteils 4 des Dichtungsrings, der nach außen hin begrenzt wird durch den geneigten Flächenteil 1, fest gegen den zugehörigen Oberflächenteil der Nut zur Aufnahme des Dichtungsrings gepreßt wird, wodurch der gesamte Dich­ tungsring sicher in korrekter Position gehalten wird, wenn diejenige Phase des Montagevorgangs stattfindet, die die Ausübung einer erheblichen Kraft erfordert. Die radiale Dimensionierung des Vorsprungs 11 in bezug auf den Durch­ messer-Unterschied zwischen den Rohren 6 und 7 ist so gewählt, daß die durch die Deformation des Vorsprungs 11 erzeugte Radialkraft im Verhältnis zum Neigungswinkel des geneigten Oberflächenteils 1 auf den Dichtungsring kein im Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment ausübt, das in diesem Zusammenhang berücksichtigt werden müßte. Weiter­ hin gewährleistet die axiale Verschiebung des Vorsprungs 11 zum Zusammenwirken mit dem Haltering 10, daß die Radial­ kraft auch auf den Haltering übertragen wird, wodurch der Ring sicher in seiner korrekten Position gehalten wird.

Wenn die Einführung des inneren Rohrs 7 fortgesetzt wird, wirkt das Ende 20 desselben mit der konischen Fläche 15 des Dichtteils 14 zusammen, wobei der Dichtteil 14 dadurch aus der Lage gemäß Fig. 2 und 3 in die Lage gemäß Fig. 4 verformt wird, in welcher der Dichtteil 14 wesentlich de­ formiert ist. Dabei wird der Dichtteil 14 nach innen in der Richtung des Pfeils 18 gefaltet, und der Dichtteil 14 wird auch zusammengedrückt, so daß der Raum 19 zwischen der radialen Oberfläche 16 des Dichtteils 14 und der zu­ sätzlichen Dichtungslippe 17 ganz oder teilweise gefüllt wird. Aus den Zeichnungen geht hervor, daß die Defor­ mation des Dichtteils 14, die dabei stattfindet, so wesent­ lich ist, daß die oben erwähnten Radialkräfte gegen den geneigten Oberflächenteil der Nut, der dem geneigten Ober­ flächenteil 3 des Hauptteils 4 entspricht, wesentlich sein können. Jedoch ergibt sich daraus nicht das Risiko einer Verdrehung und Verschiebung, da der Hauptteil 4 infolge des verhältnismäßig starren Zusammenwirkens zwischen dem Vorsprung 11 und dem inneren Rohr 7 sicher in korrekter Lage befestigt bleibt.

Die Erfindung kann - im wesentlichen im Rahmen der fol­ genden Ansprüche - modifiziert werden. Nur so ist es möglich, daß die im wesentlichen radial gerichtete Ringfläche 12 des Vorsprungs 11 statt dessen mehr oder weniger parallel zu der Eintrittsfläche 13 des Vor­ sprungs 11 verläuft, so daß der Vorsprung schon vor der Einführung des Teils 17 des inneren Rohrs 7 sich über den Haltering 10 erstrecken kann. Eine entsprechende Modifizierung in der Konstruktion des Dichtteils 14 ist selbstverständlich ebenfalls möglich, wobei der Dicht­ teil 14 mehr oder weniger als Lippendichtung ausgeführt wird.

Selbstverständlich ist es möglich, die Erfindung an andere Typen von Dichtungsringen anzupassen, deren äußere Fläche nicht vorbestimmt ist durch die Form einer genormten Rohr­ nut, in welcher der Dichtungsring unterzubringen ist.

Claims (2)

1. Dichtungseinrichtung für eine Rohrverbindung mit einem in einer Ringnut einer Muffe des äußeren Rohrs anzuord­ nenden Dichtungsring aus elastischem Material, dessen äußere Oberfläche der Nutform angepaßt ist und der einen zu dichtenden Anlage an dem einzuführenden Rohr be­ stimmten Dichtungsvorsprung aufweist, der auf der vom Muffeneingang abgewandten Seite des Dichtungsrings angeordnet ist, und mit einem Haltering aus halbstarrem oder starrem Material, der zwischen dem Dichtvorsprung und einem auf der dem Muffeneingang zugewandten Seite des Dichtungsringes liegenden Endteil des Dichtungsrings angeordnet ist und dessen lichter Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des einzuführenden Rohres, dadurch gekennzeichnet, daß der Endteil des Dichtungs­ rings einen radial nach innen gerichteten, über die innere Oberfläche des Halterings herausragenden Vor­ sprung (11) aufweist, der sich in Radialrichtung weniger weit nach innen erstreckt als der Dichtvorsprung (14) und der so ausgebildet ist, daß er bei eingeführtem Rohr über die innere Oberfläche des Halterings gefaltet ist und diesen radial nach außen preßt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (11) eine vom Haltering (10) abgewendete und in der Einführungsrichtung (18) des Rohrs (7) konvergierende Eintrittsfläche (13) sowie eine im wesentlichen in einer radialen Ebene gelegene, dem Haltering (10) zugewendete Fläche (12) aufweist.