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Bezeichnung: Dichtung für eine Muffenverbindung
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an Rohren Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Dichtung aus
elastomerem Material für eine Muffenverbindung an Rohren, insbesondere an Betonrohren,
die einen jeweils am Spitzende eines Rohres festlegbaren ringförmigen Dichtungskörper
aufweist.
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Da die Befestigung von Dichtungen an der Innenwandung der Rohrglocke,
insbesondere bei Betonrohren, erhebliche Probleme aufwirft, wurde über lange Zeit
die Abdichtung der Muffenverbindung an Rohren mit Hilfe eines sogenannten Rollringes
bewerkstelligt, der am Spitzende des betreffenden Rohres angebracht wird und beim
Einschieben des Spitzendes in die Glocke des Nachbarrohres auf der Außenfläche des
Spitzendes abrollend in seine Endlage gelangt. Die Verwendung des Rollringes erfordert
jedoch erhebliche Sorgfalt bei der Überprüfung der Toleranzen
des
Dichtungsspaltes an den jeweils zu verlegenden Rohren, insbesondere bei Betonrohren,
und in gleicher Weise große Sorgfalt bei der Verlegung der Rohre selbst, um die
geforderten Garantie erfüllen zu können. Dennoch läßt es sich nicht immer vermeiden,
daß beim Ineinanderschieben der Rollring ungleichmäßig abrollt und z.B. verdrillt
wird, so daß die geforderte Abdichtung nicht gegeben ist. Da der Rollring lose auf
dem Spitzende des Rohres aufsitzt, wurde seitens der Rohrhersteller und der Verarbeiter
die Forderung gestellt, die Dichtung fest mit dem Rohr zu verbinden. Bei Steinzeugrohren
ist dies ohne weiteres möglich, da aufgrund der sauberen und trockenen Oberflächenbeschaffenheit
entsprechende Dichtungsringe unmittelbar auf die Rohrwandung aufgeklebt oder bei
der Verwendung von Kunststoffen aufgespritzt werden können. Diese Lösung ist jedoch
bei Betonrohren nicht möglich, da die Restfeuchte im Beton, die rauhe und praktisch
nicht abriebfreie Oberfläche ein Festkleben von Dichtungsringen nicht erlaubt. Um
dennoch zu einer Festlegung von Dichtungsringen, sei es in der Glocke, sei es am
Spitzende eines Betonrohres zu kommen, hat man die mit entsprechenden Vorsprüngen
versehenen Dichtungsringe unmittelbar bei der Herstellung der Bctonrohrc mit einbetoniert.
Abgcsehen davon, daß hierdurch die Herstellung der Betonrohre wegen der komplizierteren
Formen sich schwieriger gestaltet, wird durch die in den Beton eingeformten Teile
des Dichtungsringes der Wandquerschnitt geschwächt. Ein
weiterer
Nachteil besteht darin, daß die erforderlichen Gummiqualitäten relativ hart sein
müssen, was jedoch zur Folge hat, daß die Abdichtung im Zusammenwirken mit der rauhen
Betonoberfläche vermindert sein kann.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde; eine Dichtung für das
Spitzende eines Rohres zu schaffen, durch die insbesondere die Anforderungen bei
Betonrohren erfüllt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Dichtungskörper
einen in Richtung der Rohrachse langgestreckten, nichtrollbaren Querschnitt aufweist,
der in einen stegförmigen, dünnwandigen Kragen ausläuft und daß der freie Rand des
Kragens mit einem hakenförmig radial nach innen auf die Rohrachse weisenden Steg
verbunden ist.
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Eine derartige Dichtung weist eine Reihe von Vorteilen auf.
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Zum einen kann die Dichtung ohne Anderung der Rohrformen angebracht
werden, da der Dichtungsring auf das Spitzende aufgeschoben werden kann, wobei er
zweckmäßigerweise mit geringer Vorspannung aufgebracht wird. Der Dichtungskörper
wird hierbei so weit auf das Spitzende des Rohres aufgeschoben, daß der hakenförmige
Steg an der Stirnfläche zur Anlage kommt. Der Dichtungskörper wird vor dem Einschieben
in die Glocke des benachbarten Rohres in üblicher Weise mit einem Gleitmittel bestrichen.
Durch den hakenförmigen Steg wird der Dichtungskörper beim Ein-
schieben
in die Glocke in der vorgegebenen Position gehalten, wobei zum einen durch die Querschnittsform
und zum anderen durch die Festlegung an der Rohrstirnseite ein Abrollen und damit
auch ein Verdrillen des Dichtungskörpers vermieden wird.
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Durch die in Rohrlängsrichtung wirksame formschlüssige Festlegung
des Dichtungskörpers ist es möglich, diesen mit der geringstmöglichen Vorspannung
aufzubringen, so daß praktisch das volle Querschnittsvolumen für die Verpressung,
d. h. zur Erzeugung der Dichtkraft zur Verfügung steht. Der Ubergangsbereich zwischen
Kragen und Dichtkörper wird, bezogen auf den Rohrumfang, zweckmäßigerweise konisch
verlaufend ausgebildet, so daß dieser Bereich beim Einschieben des Spitzendes als
Zentrierung wirksam wird. Der Querschnitt des Dichtungskörpers weist zweckmäßigerweise
in etwa die Form einer Halbkreisscheibe auf, wobei der gewölbte Teil des Querschnittes
nach außen weist. Je nach der gewünschten Verpressung und nach der gewünschten Breite
der Dichtfläche in eingeschobenem Zustand kann die Querschnittsform auch angenähert
einem Trapez oder ähnlichen Querschnittformen entsprechen. Die Querschnittsform
muß nur so gewählt werden, daß schon von der geometrischen Form her das Abrollen
des Dichtkörpers auf dem Spitzende weitgehend behindert wird. Zweckmäßig ist es,
wenn die Breite des Querschnittes des Dichtkörpers mindestens dem 1,5-fachen
seiner
Höhe entspricht.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Wandstärke des Kragens höchstens gleich der Spaltweite der Scherlastsicherung der
betreffenden Muffenverbindung ist. Bei den üblichen Rohrdurchmessern ist die Wandstärke
des Kragens C 3 mm. Hierdurch wird gewährleistet, daß das Spitzende mit Sicherheit
so weit in die Glocke eingeschoben werden kann, daß die Scherlast sicherung zwischen
Spitzende und Glocke zum Tragen kommt. Andererseits reicht diese geringe Wandstärke
aus, um den Dichtungskörper in der vorgegebenen Position auch bei stärkeren Verpressungen
als der üblichen Mindestverpressung von 20 % in seiner vorgegebenen Position zu
halten. Der mit dem Kragen verbundene, hakenförmig nach innen weisende Steg gewährleistet
hierbei, daß die Stirnseite des Spitzendes nicht knirsch an der entsprechenden Gegenfläche
der Glocke zur Anlage kommt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß mindestens
der Dichtkörper aus einem elastomeren Material von dichter Struktur mit einer Härte
von Shore A zu40 besteht. Es ist an sich bekannt, für Dichtungen elastomere Materialien
mit dichter Struktur einzusetzen. Nur lagen die bisher bekannten Materialien mit
dichter Struktur in ihrer Härte weit über Shore A 40, so daß die zulässigen Toleranzfelder
über eine ent-
sprechende Abstufung der Dicke des Dichtkörpers
eingehalten werden mußten, um die geforderte Verpressung und damit die geforderte
Dichtigkeit einhalten zu können.
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Schon bei verhältnismäßig geringfügigen Abweichungen des durch die
gegebene Dicke des Dichtkörpers bestimmten Toleranzfeldes wurde entweder die Glocke
gesprengt, da das elastomere Material -zu hart war oder aber die erforderliche Dichtigkeit
nicht erreicht, weil die erreiche Verpressung nicht ausreichte. Erst mit einem elastomeren
Material mit einer Härte von Shore A# < 40 ist es möglich geworden, elastomeres
Material mit dichter Struktur ohne die vorstehend genannten Nachteile einzusetzen.
Es lassen sich bei der erfindungsgemäßen Einstellung der Härte für Verpressungen
ohne Schädigung des Dichtkörpers oder der Glocke verwenden, da die Rückstellspannung
innerhalb der zulässigen Grenzen bleiben.
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Dies war bisher nur mit elastomeren Materialien mit zelliger Struktur
in diesen Bereichen möglich. -Der Vorteil der Verwendung von elastomerem Material
mit dichter Struktur gegenüber dem Material mit zelliger Struktur besteht insbesondere
darin, daß im Bereich der Dichtflächen des Dichtkörpers keine Risse durch Alterung
oder Umwelteinflüsse auftreten können, wie dies bei einem Material mit zelliger
Struktur der Fall sein kann.
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Während grundsätzlich die erfindungsgemäße Dichtung einstückig aus
einer Materialsorte hergestellt sein kann,
ist in einer Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, daß der Kragen mit dem hakenförmigen Steg aus einem elastomeren
Material von dichter Struktur mit einer Härte von Shore A t 40 besteht und an den
Dichtkörper angeformt ist.
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Diese Ausgestaltung erlaubt es, für den Kragen mit dem hakenförmigen
Steg ein härteres Material zu verwenden, da dieser Teil der Dichtung zur Fixierung
auf dem Spitzende dient, während für den eigentlichen Dichtkörper ein elastomeres
Material mit geringerer Härte angeformt sein kann. Der Dichtkörper kann auch hier
wiederum aus einem elastomeren Material mit dichter Struktur und einer Härte von
Shore AL 40 bestehen oder aber aus einem elastomeren Material mit zelliger Struktur
bestehen, das an den Kragen aus einem elastomeren Material von dichter Struktur
angeformt ist.
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Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Dichtung im Querschnitt aus einheitlichem
Material, Fig. 2 eine Ausführungsform unter Verwendung von elastomerem Material
unterschiedlicher Härte bzw. Struktur.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist einen Dichtkörper 1 auf, an
den ein in Richtung der Rohrachse 2 verlaufender stegförmiger, dünnwandiger Kragen
3 angeformt ist.
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Der freie Rand des Kragens 3 weist einen hakenförmigen, radial nach
innen auf die Rohrachse 2 weisenden Steg 4 auf, der zweckmäßigerweise eine etwas
dickere Wandstärke aufweist als der Kragen 3. Diese Dichtung wird auf das Spitzende
eines Rohres so weit aufgeschoben, daß der Steg 4 an der Stirnseite zur Anlage kommt.
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Die Höhe h des Dichtkörpers ist abhängig vom Durchmesser des betreffenden
Rohres, durch das die zulässige Toleranz für den Dichtspalt zwischen Spitzende und
Glocke festgelegt ist, sowie die jeweils vorgegebene Mindestverpressung, die üblicherweise
mindestens 20 % beträgt. Die Breite b des Dichtkörpers muß in Bezug auf die geometrische
Form eines Querschnittes so bemessen sein, daß mit Sicherheit ein Abrollen des Dichtkörpers
auf dem Spitzende beim Einschieben in die Glocke in Richtung des Pfeiles 5 vermieden
ist. Das Maß b beträgt zweckmäßigerweise etwa das 1,5-fache der Breite h. Abgesehen
von der Forderung, daß der Querschnitt beim Einschieben nichtrollbar sein darf,
können auch andere Querschnittsformen, beispielsweise eine angenäherte Trapezform
oder dgl. gewählt werden. Zweckmäßig ist es, wenn der Übergangsbereich 6 zwischen
dem Dichtkörper 1 und dem Kragen 3 (im Querschnitt) geneigt bzw. am kompletten Ring
konisch ver-
läuft, so daß beim Einschieben in Richtung 5 in die
Glocke der Bereich 6 eine Zentrierfunktion übernimmt.
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Die Dicke a des Kragens 3 -muß kleiner sein als der Scherlastspalt
der Muffenverbindung. Bei den üblichen Dimensionen derartiger Rohre liegt die Dicke
a unter 3 mm.
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Die in Fig. 1 dargestellte Dichtung besteht aus einem elastomeren
Material mit dichter Struktur und mit einer Härte von Shore A unter 40. Nur bei
einer derartigen Härte ist es möglich, für den Dichtkörper einen Vollquerschnitt
zu verwenden, der die für die geforderte Verpressung notwendige Rückstellkraft ohne
die eingangs geschilderten Nachteile aufbringt. Bei härteren Elastomerqualitäten
kann man zwar den Dichtkörper hohl ausbilden. Dies hat jedoch Nachteile, da beim
Verpressen an den Knickstellen der Hohlkammer das Material ermüdet und auf die Dauer
die geforderte Rückstellkraft des Dichtungskörpers nachläßt und damit die Gefahr
des Auftretens von Undichtigkeiten besteht. Das in Fig. 1 dargestellte Querschnittsprofil
der Dichtung läßt sich andererseits aus einem elastomeren Material mit zelliger
Struktur nicht herstellen, da der Kragen 3 nicht mit der erforderlichen geringen
Dicke a herstellbar ist.
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Jede größere Dicke im Bereich des Kragens 3 würde dazu führen, daß
bei Rohren mit Scherlastsicherung die Dicke a größer wäre als die vorhandene Weite
des Scherlastspaltes,
so daß das Spitzende schließlich nicht zuverlässig
in die Scherlastsicherung eingeschoben werden kann.
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In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform der Dichtung dargestellt.
Die Querschnittsform entspricht im wesentlichen der Form gemäß Fig. 1, so daß bezüglich
der geometrischen Form auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen werden kann.
Der Unterschied bei Ausführungsform gemäß Fig. 1 besteht darin, daß der Kragen 3
mit seinem radial nach innen weisenden Steg 4 aus einem elastomeren Material mit
dichter Struktur besteht, das eine Härte von Shore A# ' 40 aufweist. An dieses Teil
ist der Dichtkörper 1' angeformt, der entweder aus einem elastomeren Material von
dichter Struktur mit einer Härte von Shore ASI 40 oder aber aus einem elastomeren
Material von zelliger Struktur besteht. Wichtig ist nur, daß eine ausreichende Restlänge
b' für den Dichtkörper 1' selbst verbleibt, der unmittelbar auf der Außenwandung
des Spitzendes aufliegt und in seiner Abmessung der geforderten Mindestdichtfläche
für den jeweiligen Anwendungsfall entspricht.
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