DE2954427C2 - - 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, wobei die Nut einen rohrseitigen Bereich verhält­ nismäßig großer Tiefe und einen öffnungsseitigen Bereich geringerer Tiefe aufweist, mit einem Hauptteil des Dichtungs­ rings, der an seiner äußeren Oberfläche der Nutform so ange­ paßt ist, daß er einem im Bereich geringerer Tiefe anzuord­ nenden Teil geringerer radialer Dicke und einen im Bereich großer Tiefe anzuordnenden Teil großer radialer Dicke auf­ weist, mit einer am Hauptteil angeordneten Hauptdichtungs­ lippe, und mit einem am Hauptteil öffnungsseitig von der Hauptdichtungslippe angeordneten, unter Verformung durch ein einzuführendes Rohr den Hauptteil in die Nut drückenden Ringvorsprung mit verhältnismäßig kleiner radialer Abmessung.

Beim Verbinden unterschiedlicher Typen von Rohren und insbe­ sondere von aus Kunststoffmaterial bestehenden Rohren, die Wasserleitungen bilden sollen, welche erheblichem innerem Überdruck und äußerem Unterdruck standhalten sollen, ist es erwünscht, die Dichtungsringe zum Abdichten der Rohrver­ bindungen schon bei der Herstellung der Rohre in die zum Halten der Dichtungsringe vorgesehenen Nuten einzusetzen. Es hat sich als schwierig erwiesen, die vormontierten Dichtungs­ ringe sicher zu halten, wenn die Rohre mit den darin mon­ tierten Dichtungsringen transportiert und in sonstiger Weise behandelt werden. Das Problem des Festhaltens der Dichtungsringe während des Zusammenfügens der Rohre wird ferner dann verschärft, wenn die Nuten eine Nutgrundfläche besitzen, die wenigstens teilweise eine gerundete Form hat. Dadurch können nämlich radial gerichtete Kräfte erhebliche Drehkräfte innerhalb der Dichtungsringe erzeugen, die dadurch in eine Position geraten können, in der sie die gewünschte Dichtungsfunktion nicht erfüllen können.

Da der Typ von Rohren, für den die Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung vornehmlich bestimmt ist, oftmals für außen verlegte Wasserleitungen bestimmt ist, hat sich auch das Problem ergeben, das in einen Dichtungsring einzuführende Spitzende eines Rohrs frei von Schmutz und Fremdkörpern zu halten, zumal die Montage oft im Freien unter ungünstigen Umständen stattfindet. Dies hat es mit sich gebracht, daß Fremdkörper in das innere Rohr und in den Dichtungsring eingebracht werden, wodurch oftmals Leckage der Verbindung verursacht wurde.

Es ist eine Dichtungseinrichtung bekannt (DE-OS 23 63 177), die viele Merkmale der eingangs genannten Dichtungseinrichtung aufweist. Ein wesentlicher Unterschied besteht allerdings darin, daß die vorbekannte Dichtungseinrichtung für anders geformte Ringnuten bestimmt ist. Bei der vorbekannten Ein­ richtung liegt nämlich der Bereich verhältnismäßig großer Rohrtiefe am äußeren Ende der Rohrmuffe, während er bei der Dichtungseinrichtung der Erfindung am inneren Ende der Muffe angeordnet ist. Umgekehrt ist der Bereich verhältnismäßig kleiner Tiefe bei der vorbekannten Dichtungseinrichtung an der Innenseite der Muffe angeordnet, während dieser flache Bereich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung am außen liegenden Teil der Muffe angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsein­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die so aufgebaut ist, daß sie sicher in der Rohrnut gehalten wird, an Drehung während der Montage gehindert wird und weniger leicht durch Fremdkörper verschmutzt wird sowie bessere Dichtheit zeigt.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Haupt­ dichtungslippe sich innenseitig von dem Bereich mit großer radialer Abmessung des Hauptteils erstreckt und der Ring­ vorsprung an dem öffnungsseitigen Ende an dem Bereich mit verhältnismäßig geringer radialer Abmessung des Hauptteils angeordnet ist und daß sie einen starren oder halbstarren Haltering in einer innenseitig offenen Nut des Hauptteils aufweist.

Durch diese Merkmale, die die erwähnte Dichtungseinrichtung ebenfalls nicht aufweist, treten unerwartete und für den Fachmann nicht vorhersehbare Vorteile und Wirkungen auf, daß sich nämlich der Dichtungsring auch beim Einschieben des inneren Rohres nicht verkanten kann.

Dieses Verkanten würde dann auftreten, wenn das innere Rohr­ ende beim Dichtungsring der vorbekannten Einrichtung den inneren Dichtvorsprung 28 erreicht. Das Material würde hier sehr stark zusammengedrückt werden, weil der Dichtungsvorsprung 28 weit in den Raum des inneren Rohres hineinragt. Andererseits ragt der vordere Vorsprung 20 weniger weit in den Bereich des inneren Rohres hinein und ist in diesem Bereich verhältnismä­ ßig großer Nuttiefe angeordnet, so daß hier viel Materialdicke vorhanden ist, in dem das Material nachgeben kann. Es muß daher damit gerechnet werden, daß sich der vorbekannte Dich­ tungsring beim Einschieben des inneren Rohres ungefähr an der Stelle abhebt, bei der in Fig. 1 die Bezugsziffer 18 einge­ zeichnet ist.

Dieser Nachteil tritt beim erfindungsgemäßen Dichtungsring nicht auf, da der äußere Vorsprung in einem Bereich geringer Dicke des Dichtungsrings angeordnet ist. Es wirken hier daher beim Einschieben des inneren Rohres sehr große Kompressions­ kräfte (das Material wird hier fast bis auf die Hälfte seiner Dicke komprimiert), so daß ein Abheben des Dichtungsringes vom Nutgrund in Fig. 1 der Zeichnungen auf der rechten Seite auch dann wirkungsvoll verhindert wird, wenn das innere Rohr den inneren Vorsprung erreicht. Außerdem wird hier das Material wegen der dort größeren Dicke weniger stark kompri­ miert. Das Verkanten wird dann noch zusätzlich durch den Haltering weiter verhindert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Vorsprung eine Einführungsfläche, die sich in der Einfüh­ rungsrichtung des inneren Rohrs verjüngt, und eine in einer radialen Ebene gelegene, dem Haltering zugewendete Fläche, die so angeordnet sind, daß der Vorsprung über den Haltering gefaltet wird und ihn radial nach außen preßt, wenn der Vorsprung der Wirkung des Endes des inneren Rohres ausgesetzt wird.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand einer vorteilhaften Ausführungsform erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Dichtungseinrichtung;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung dieser in einer inneren Nut eines äußeren Rohrs vor der Montage einer Rohrver­ bindung positionierten Vorrichtung;

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

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

Die Erfindung ist insbesondere zur Verwendung bei Wasserrohren 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 Rohrverbindungen oft Probleme im Hinblick auf die Verschmutzung der Verbindungs­ flächen und der zugehörigen Dichtungsringe verursachen. Außerdem bringt die Normung der Rohre und der darin vorgese­ henen 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 Nutgrund­ oberfläche, die im Schnitt von einem im wesentlichen bogen­ förmigen 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 wesent­ lichen zylindrischen Nutgrundteil verbunden ist, der wiederum in einem verhältnismäßig stumpfwinklig konisch sich verengen­ den Teil ausläuft. Diese Nutform bedingt, daß ein darin zu montierender Dichtungsring eine Außenfläche aufweisen muß, die im Schnitt definiert wird von einem geraden Teil 1, der zur Rohrachse geneigt ist, von einem bogenförmigen Teil 2 und einem weiteren, damit verbundenen geneigten Teil 3. Diese Oberflächenteile 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, wobei 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 Zeichnung 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 Rohrverbindung 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 kann. Der Vorsprung wird von einer sich radial erstreckenden Ringfläche 12 begrenzt, die den Vorsprung in der Richtung des Halterings 10 definiert. In der entgegengesetzten Richtung ist der Vorsprung 11 von einer im wesentlichen konischen Eintritts­ fläche 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 für denjenigen Teil des Dichtungsrings, der im Zusammenwirken mit dem inneren Ring verformt wird und dagegen abdichtet, so groß wie möglich ist. Zu diesem Zweck hat der erfindungsgemäße Dichtungsring einen Dichtungsteil 14, der in axialer Richtung des Dich­ tungsrings innerhalb desjenigen Bereichs vorgesehen ist, wo der Hauptteil 4 des Dichtungsrings eine so große radiale Abmessung wie möglich aufweist. Dies bedeutet, daß der Dicht­ teil 14 am inneren Teil des Dichtungsrings dort vorgesehen ist, wo der Hauptteil 4 nach außen durch den geneigten Ober­ flächenteil 3 und den bogenförmigen Oberflächenteil 2 begrenzt wird. In der in der Zeichnung dargestellten Ausführung ist der Dichtteil 14 eine Kombination 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 zusätzlich 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 gerichtete Oberfläche 16.

Die oben beschriebene Konstruktion des Dichtteils 14 garan­ tiert eine wirksame und in allen Positionen ausreichende 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 Dicht­ vorsprung 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 bezüg­ lich der erwünschten, starken radialen Kompression nicht ganz ohne Probleme. Wenn das innere Rohr 7 durch den Dichtungsring eingeführt wird, findet selbstverständlich eine Deformation des Dichtrings 4 statt, wobei eine starke radiale Kraftkom­ ponente auf den Dichtungsring ausgeübt wird. Da diese Kraft­ komponente im wesentlichen 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 Dichtungsrings-Quer­ schnitts 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 Neigungwinkel 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 obenerwähnten 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 (4)

1. Dichtungseinrichtung für eine Rohrverbindung mit einem in einer Ringnut einer Muffe des äußeren Rohrs anzuord­ nenden Dichtungsring aus elastischem Material, wobei die Nut einen rohrseitigen Bereich verhältnismäßig großer Tiefe und einen öffnungsseitigen Bereich geringerer Tiefe aufweist, mit einem Hauptteil des Dichtungsrings, der an seiner äußeren Oberfläche der Nutform so angepaßt ist, daß er einen im Bereich geringerer Tiefe anzuord­ nenden Teil geringerer radialer Dicke und einen im Bereich großer Tiefe anzuordnenden Teil großer radialer Dicke aufweist, mit einer am Hauptteil angeordneten Hauptdichtungslippe, und mit einem am Hauptteil öffnungsseitig von der Hauptdichtungslippe angeordneten, unter Verformung durch ein einzuführendes Rohr den Hauptteil in die Nut drückenden Ringvorsprung mit verhältnismäßig kleiner radialer Abmessung, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdichtungslippe (14) sich innenseitig von dem Bereich mit großer radialer Abmes­ sung des Hauptteiles (4) erstreckt und der Ringvorsprung an dem öffnungsseitigen Ende an dem Bereich mit verhältnismäßig geringer radialer Abmessung des Haupt­ teils (4) angeordnet ist und daß sie einen starren oder halbstarren Haltering (10) in einer innenseitig offenen Nut (9) des Hauptteils (4) aufweist.

2. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ringvorsprung (11), von der Öffnung her gesehen, vor dem Haltering (10) angeordnet und auf denselben auffaltbar ist.

3. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptdichtungslippe, von der Öffnung her gesehen, hinter dem Haltering (10) angeord­ net ist.

4. Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringvorsprung (11) eine vom Haltering (10) abgewendete und in der Einführungs­ richtung (18) des inneren Rohres (7) konvergierende Eintrittsfläche (13) sowie eine im wesentlichen in einer radialen Ebene gelegene, dem Haltering (10) zugewendete Fläche (12) aufweist.