DE3216682A1 - Dichtungseinrichtung fuer rohrverbindungen - Google Patents

Description

DR.-ING. R. DÖRING - 4 - DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Bold-Ventura AG

Baarerstr,8

6300 - Zug/Schweiz

"Dichtungseinrichtung, für Rohrverbindungen·¹

Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung für Rohrverbindungen, bei denen ein Einsteckende in ein entsprechend weiteres Muffenteil einschiebbar ist, bestehend aus einem in den Ringraum zwischen Einsteckende und Muffenteil einsetzbaren Dichtungsring aus elastomerem Material, der in dem Muffenteil vermittels eines Spreizringes festlegbar ist.

Unter Einsteckende und Muffenteil werden im Rahmen der Erfindung alle Rohre und Rohrverbindungen verstanden, die zur Herstellung einer überlappungsverbindung geeignet sind, indem z.B. das eine Rohrende (glattes Einsteckende) in einen weiteren Rohrteil (Muffenende) einschiebbar ist. Die Muffe kann ein erweitertes Ende oder einen Seitenanschluß eines anderen Rohres sein. Es kann sich dabei aber auch um einen Hilfsteil handeln, z.B. um eine' Kupplungshülse oder um ein T-Stück, an das zwei oder mehr Rohre ■ angeschlossen werden können. · ■

Bei einer Dichtungseinrichtung dieser Art (vergl. DE-PS 629 981) ist der Spreizring mit einem Schraubengewinde versehen. Die gewünschte Klemmkraft wird dadurch erhalten, daß man einen entsprechend mit Gewinde versehenen konischen Buchsenteil in den Ring einschraubt. Diese Konstruktion ist nicht zur Verwendung in solchen Fällen geeignet, in denen größere Abmessungsabweichungen bezüglich der lichten Weite der Muffe auftreten, wie dies z.B. mit Salzglanz versehenen Rohren der Fall ist. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß das Hilfsmittel zum Spannen des Expansionsringes Teil der Konstruktion bildet. Das bedeutet, daß nach dem Spannen des Dehnungsringes die Spanneinrichtung in der Muffe zurückbleibt. Dies bedeutet, daß dadurch die Kosten der Dichtungseinrichtung sich erhöhen. Ein zusätzlicher Nachteil besteht darin, daß während des Transportes oder der Lagerhalterung der Rohre,die mit solchen Dichtungseinrichtungen ausgerüstet sind, die Dichtungseinrichtung durch nichtautorisierte Personen entfernt werden können oder aber aus anderen Gründen verlorengehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Dichtungseinrichtung der eingangs näher bezeichneten Art.so weiterzubilden, daß diese auch bei Abweichungen in der lichten Weite von größerem Ausmaßegleichermaßen gut verwendet werden kann, um die Dichtung zuverlässig zu halten, wobei möglichst eine mehrteilige Ausbildung des Spreizringes vermieden werden soll. Ein weiteres Ziel besteht darin, daß ein nachträgliches Entfernen der eingelegten und festgelegten Dichtungseinrichtung nicht

möglich oder sehr erschwert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Enden des geschlitzten Spreizringes sich überlappen und mit in gegenseitigen Eingriff verbringbaren zahnförmigen Eingriff selementen Versehen sind.

Das Spannen des Spreizringes wird dadurch,erreicht, daß man die sich überlappenden Enden des Ringes in Umfangsrichtung gegeneinander verschiebt, so daß der Durchmesser des Ringes zunimmt. Wenn ein.Drehmomentspanngerät für diese Zwecke verwendet wird, wird die Dichtung stets in der Muffe mit der gleichen vorbestimmten Kraft festgeklemmt, und zwar unabhängig von den Abmessungen des lichten Durchmessers der Muffe. Nachdem das Drehmomentspanngerät entfernt worden ist, verbleibt die Dichtungseinrichtung in der Arbeitsstellung aufgrund der Tatsache verriegelt, daß die in Eingriff tretenden oder stehenden Zähne den Ring daran hindern, daß seine Enden in der Gegenrichtung wieder relativ zurückverschoben werden. ■

Vorzugsweise ist das eine Ende des Spreizinges mit einer Zunge versehen, die sich in eine Sicke oder dgl. im anderen Ende des Ringes erstreckt. Dies verhindert die Möglichkeit, daß der Ring einfach dadurch entfernt werden kann, daß man die Ringenden in Querrichtung relativ zueinander (also parallel zur Achse der Rohrverbindung) bewegt.

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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Spreizring mit einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch versehen. Vorzugsweise ist die Dicke der sich überlappenden Enden dieses Flansches so gewählt, daß sie wesentlich kleiner .als an anderen Stellen des Flansches ist. Bevorzugt ist dabei die Anordnung so getroffen, daß die Gesamtdicke der Überlappungsbereiche des Flansches gleich der Dicke des Flansches an anderen Stellen außerhalb des Überlappungsbereiches ist.

An dem mit der Sicke versehenen Ende erstreckt sich der Flansch tangential, also in Umfangsrichrung über den gesickten Bereich hinaus.

Vorzugsweise ist das eine Ende des Spreizringes mit Zähnen auf der Innenseite und das andere Ende auf der Außenseite versehen. Für den Fall, .daß das eine Ende sich in Form einer Zunge in eine Sicke des anderen Endes erstreckt, ist zweckmäßigerweise die Zunge mit den Zähnen an der Innenseite und die Sicke mit Zähnen an der der Dichtung zugewandten Seite versehen. Aufgrund der sich ergebenden radial nach innen gerichteten Kräfte, die durch die Dichtung auf den Spreizring ausgeübt werden, nachdem der Ring unter Spannung montiert worden ist,- werden die Zähne" ineinander gedrängt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Sicke in Form eines kanalförmigen üuerschnittsbereiches ausgebildet. Die offene Seite des Kanals ist radial nach außen gerichtet.Nachdem der Spreizring gespannt worden ist, befindet sich bei dieser Anordnung die nachgiebige Dichtung in Kontakt mit der Zunge, während die Zunge gegen die

- 8 Zähne in dem Kanal gedruckt wird.

Es ist selbstverständlich auch möglich die Zähne in radialen Ebenen anzuordnen. So kann man den Spreizring in Form eines Kolbenringes oder Keilringes ausbilden. In diesem Fall überlappen sich die Ringenden in axialer Richtung.

Gemäß der Erfindung können die Zähne zweckmäßigerweise einen nicht gleichschenkeligen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen. Dabei ist der Schenkel, der dem zugehörigen Ende des Ringes zugewandt ist, steiler als der abgewandte Schenkel. Wenn man auf diese Weise die Enden des Ringes, der unter Spannung montiert ist, gegeneinander unter Spreizung des Ringes verschiebt, ist dies ohne Schwierigkeiten möglich. Ein Verschieben der Enden im Sinne einer Verkleinerung des Durchmessers ist dagegen wesentlich schwieriger oder sogar unmöglich. Besonders schwierig ist eine Verkleinerung des. Durchmessers, wenn der Anschluß- oder Basiswinkel der Zähne auf der steileren Schenkelseite gleich 90° oder größer ist, so daß die Zähne hinterschnitten ausgebildet sind.

Es wird- darauf hingewiesen, daß es bekannt ist, flexible Schläuche an Rohrenden mit Hilfe einer sogenannten Spannschelle zu befestigen, die aus einem mit Zähnen versehenen : Bandjbestehen- das um den Schlauch gelegt wird, um ein unbeabsichtigtes Lösen der Spanneinrichtung zu verhindern. Eine solche Vorrichtung ist jedoch nicht für die Ausübung von . : ■ Spreizkräften geeignet und damit auch nicht zur Sicherung ^;

- 9 eines Dichtungsringes im Inneren einer Muffe.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schernatischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen: .

Figur 1 in Draufsicht eine Dichtungseinrichtung gemäß der Erfindung mit Blickrichtung in Richtung der Achse der Rohrverbindung.

Figur 2 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 1.

Figur 3 im größeren Maßstabe einen Querschnitt entlang der· Schnittlinie III-III..

Figur A in ähnlicher Darstellung wie Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Fig. 1.

Figur 5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie·V-V der Fig. "1

Figur 6 im Ausschnitt und im größeren Maßstabe in Draufsicht die gezahnten Enden des geschlitzten Spreizringes.

Figur 7 in perspektivischer Teilansicht einen Ausschnitt der Dichtungseinrichtung.

- το - .

Figur 8 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 7 den Überlappungsbereich nach Spreizung des zugehörigen Spreizringes und

Figur 9 im größeren Maßstabe einen Querschnitt durch die Dichtungseinrichtung im eingebauten Zustand in den Ringspalt zwischen Rohrende und Muffenteil.

Ein Dichtungsring 1 aus elastomerem Material, wie Gummi, weist einen zylindrischen Abschnitt 2 und einen hammerkopfförmigen Abschnitt 3 auf. An der Innenseite des zylindrischen Abschnittes 2 ist ein geschlitzter Spreizring 4 vorgesehen, der an seinem äußeren Umfang eine umfängliche Nut 5 aufweist. In diese Nut greift eine umfängliche Rippe.6 auf der Innenseite des zylindrischen Abschnittes 2 des Dichtungsringes ein. Der Spreizring A kann beispielsweise durch Injektionsformen aus einem thermoplastischen synthetischen Kunststoff wie Polypropylen hergestellt sein. Es ist jedoch auch möglich Metallringe zu verwenden.

Der Spreizring A ist an seinem einen Schlitzende mit einer Zunge 7 und am anderen Ende mit einem sickenförmigen Teil 8 versehen. Weiterhin weist der Spreizring einen Flansch 9 auf, der sich an dem einen axialen Ende in radialer Richtung nach außen erstreckt. Figur 1 zeigt den Spreizring k in dem nicht montierten Zustande, z.B. so, wie er nach dem Injektionsformen nach Entnahme aus der Form aussieht. Wenn man den Spreizring 4 in den Dichtungsring 1 einbringen will, wird

der Ring 4 so zusammengedrückt, daß die Zunge 7 in das sickenförmige Ende 8 hineingleitet«. Die Zunge ist auf ihrer Innenseite mit Zähnen 10 und das genutete Ende 8 mit Zähnen 11 versehen, welche mit den Zähnen der Zunge 7 in Eingriff treten, ■sobald die Zunge 7 in das genutete Ende 8 eingeschoben ist. Damit bleibt der Spreizring "zunächst in dem zusammengeschobenen Zustand. In diesem Zustand kann der Dichtungsring 1 über den Spreizring 4 geschoben werden bis die Rippe 6 in die Umfangsnut 5 einrastet.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Flansch 9 über das genutete Ende hinaus, während er an dem mit der Zunge versehenen Ende gegenüber dem Zungenende zurückbleibt. Der Flansch 9 und der zylindrische Abschnitt 12 des Spreizringes 4 sind dünner im-Bereich der Flanschenden 13 und 14 als in den anderen Bereichen, so daß sie sich übereinanderschieben können, wenn der Durchmesser des Ringes 4 vermindert wird, wie dies in gestrichelten Linien in Fig. 3 gezeigt ist.

Der Dichtungsring 1 wird zusammen mit dem Spreizring 4 in die Muffe 15 eines Rohres 16 eingeschoben, bis der Flansch 9 in Kontakt mit der Stirnfläche der Muffe gelangt. Danach werden die Enden des Spreizringes auseinandergedrängt, beispielsweise mit Hilfe eines Werkzeuges, das für diese Zwecke speziell ausgebildet ist. Dieses kann mit Ansätzen 17 zusammenwirken, die einstückig an dem Spreizring ausgebildet sind. Der Durchmesser des Spreizringes 4 wird damit vergrößert mit der Folge, daß der zylindrische Wandbereich 2 des Dichtungsringes 1 all-

seitig in Berührung mit der Innenfläche der Muffe 15 eingeklemmt wird.

Der Weg, über den die Enden 13 und 14 des Spreizringes 4 auseinander bewegt werden hängt ab vom inneren Durchmesser, der Muffe 15. Bei einer maximalen Überlappung der mit Zähnen versehenen Bereiche 7> 8, z.B. von 65 mm^kann ein Durchmesserunterschied von 20mm mit der gleichen Dichtungseinrichtung überbrückt werden. Die Kraft, mit der der zylindrische Teil 2 des Dichtungsringes mit Hilfe des Spreizringes 4 in Kontakt mit der inneren liand der Muffe 15 gehalten wird, kann auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden, nämlich durch entsprechende Einstellung an dem verwendeten Spreizwerkzeug. Hierzu kann z.B. ein Drehmomentspanngerät eingesetzt werden, das auf den gewünschten Wert eingestellt wird. Dies hat den Vorteil, daß unter allen Bedingungen eine effektive Abdichtung entlang der' inneren Wand der Muffe 15 erreicht wird, was besonders wichtig für den Fall ist, daß der innere Durchmesser der Muffe 15 so groß ist, daß der hammerförmige Kopfabschnitt 3 des Dichtungsringes 1 keine ganz vollständige Abdichtung an der Muffenseite gewährleisten kann.

Wie in Fig. 6 gezeigt haben die Zähne eine Querschnittsform eines ungleichschenkeligen Dreiecks. Die steilere Schenkelseite weist in Richtung auf das zugehörige Ende des Ringes. Wenn der Durchmesser der Spreizringes 4 vergrößert wird, können die Zähne übereinander weggleiten, und zwar über die schräger gestellten Schenkel. Angrenzend an die Zähne wird die Rippe

auf der Innenseite des Dichtringes 1 um einen. Betrag eingedrückt, der der Höhe der Zähne entspricht, jedesmal wenn Zähne übereinander weggleiten. Dadurch werden die Zähne 10 und 11 wieder mit erhöhter Kraft in gegenseitigen Eingriff gedrückt, und zwar durch die radiale elastische Kraft des Dichtungsringes. Ein Gleiten der Zähne 10, 11 übereinander weg in einer Richtung entsprechend einer Verkleinerung des Durchmessers des Ringes ist unmöglich, und zwar aufgrund der Tatsache, daß bei Blick in diese Richtung die Zähne miteinander über die steileren Frontschenkel in Kontakt stehen.

Jede Bewegung, die dazu neigt, den Durchmesser zu verringern, ist in besonderer Weise verhindert aufgrund der Tatsache, daß der Basiswinkel der dreieckförmigen Zähne auf der steileren Seite geringfügig größer als 90 ist,· so daß die Zähne geringfügig hinterschnitten sind und entsprechend unlösbar in gegenseitigem Eingriff stehen.

Das mit der Außennut versehene Ende 8 weist einen kanalförmigen Querschnitt auf, wobei der Kanal etwa in Fluchtung mit der Umfangsnut 5 steht.'Die Zähne 11 sind am Boden des Kanals ausgebildet. Die Zunge 7 steht mit diesen Zähnen 11 in Kontakt und ist axial in den Seitenwänden des kanalförmigen Querschnittes eingefaßt. Der Kanal ist radial nach außen offen und wird von der Zunge 7 radial außen übergriffen, die ihrerseits mit der Rippe 6 des Dichtungsringes in Kontakt steht.

Beim Verbinden der Rohre oder Rohrteile wird das Rohr 18 mit dem glatten Rohrende in die Muffe 15 geschoben. Hierbei gleitet das Rohr 18 zuerst über den Spreizring h und dann über den hammerkopfförrnigen Dichtabschnitt 3 des Dichtringes 1. Während dieses Vorganges dienen die Ansätze 17 auf der Innenseite des Spreizringes A zugleich zur Führung des glatten' Rohrendes.18.

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   OR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYS. DR. J. FRICKE

   BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

   ANSPRÜCHE

   Τ1.\Dichtungseinrichtung für Rohrverbindungen, bei denen ein Einsteckende in ein entsprechend weiteres Muffenteil einschiebbar ■ ist , bestehend aus einem in den Ringraum zwischen Einsteckende und Muffenteil einsetzbaren Dichtungsring aus elastomerem Material, der in dem Muffenteil vermittels eines Spreizringes festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (7,8). des geschlitzten Spreizrin^es (A) sich überlappen und mit in gegenseitigen Eingriff verbringbaren zahnförmigen Eingriffselementen (10,11) versehen sind..
2. 2. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende (7) des Spreizringes (A) zungenförmig ausgebildet und in einen sickenförmigen Bereich des anderen Endes (8) einschiebbar ist.
3. 3. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizring (A) einen radial nach außen weisenden Flansch (9) aufweist, dessen Enden (13,1A) sich überlappen, wobei die Überlappungsbereiche einzeln jeweils eine Dicke aufweisen, die wesentlich kleiner als die Dicke außerhalb des Überlappungsbereiches ist, der Art, daß die gemeinsame Dicke der überlappten Enden

   nicht größer als, bevorzugt gleich der Flanschdicke außerhalb des Überlappungsbereiches ist.
4. 4. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß an dem die Sicke' aufweisenden Ende (B) des Spreizringes (A) der Flansch (9) in Ümfangsrichtung über die Sicke tangential hinausragt.:
5. 5. Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche T bis 4,

   i.

   dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Spreizringes (4) auf seiner Innenfläche Zähne (10) und das andere Ende Zähne (11) auf der Außenfläche aufweist.
6. 6. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innezähne (10) am zungenförmigen Ende (7) und die Außenzahnung (11) am Sickenende (8) vorgesehen ist. '
7. 7. Dichtungseinrich'cung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das sickenförmige Ende einen kanalförmigen, radial nach außen offenen Querschnitt aufweist. ■ '
8. 8. Dichtungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähen jeweils einen Querschnitt in Form eines ungleichschenkeligen Dreieckes aufweisen, wobei 'der jeweils zum zugehörigen Ende des-geschlitzten Ringes weisende

   Schenkel steiler ausgebildet ist, als der abliegende Schenkel.
9. 9. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußwinkel des steileren Schenkels 90° oder größer als 90° ist.