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Dichtungsverbindung für Abwasser-
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rohrleitungen Die Erfindung betrifft eine Dichtungswerbinduna für
Abwasserrohrleitungen,deen Rohre an einem Ende eine Muffe und am anderen Ende einen
in die Muffe des Nachbarrohres einführbaren Einsteckteil bilden, mit einem zwischen
Muffe und Einsteckteil angebrachten, aus gummiartig verformbaren Werkstoff bestehenden
Dichtungsring, der an wenigstens einem Rohrende mit einer ringförmigen Dichtungslippe
anliegt und beide Rohre wenigstens in radialer Richtung elastisch gegeneinander
abstützt.
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Dichtungsverbindungen der vorgenannten Art sind für Abwasserrohre
aus Ton oder Keramik bekannt und ermöglichen eine begrenzte Schwenkeinstellbarkeit
der mit ihren Enden ineinander gesteckten Einzelrohre. Die Anwendung dieser Bauart
ist jedoch.bisher auf verhältnismäßig kleine lichte Durchmesser von ca. 20 bis 30
cm begrenzt geblieben. Rohre mit größerem Durchmesser sind in aller Regel aus Beton
mit Zement- oder Kunststoffbindung ausgebildet und weisen an den Anschlußstellen
noch eine gegenüber Tonrohren erhöhte Oberflächenrauhigkeit und -brüchigkeit auf.
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Um trotz dieser Widrigkeiten hinreichend abdichten zu können, hat
man bisher Dichtungsringe verhältnismäßiger kleiner Breite eingesetzt und diese
erhöhtem Verformungsdruck ausgesetzt, um die Oberflächen-Unebenheiten ausgleichen
zu können. In der Regel kommt hierzu ein Rollring in der Form eines 0-Ringes zum
Einsatz, der vorn auf dem Einsteckende in einer Nut eingesetzt wird und sich beim
Einschubvorgang um die halbe Distanz zurückrollt. Dabei reicht jedenfalls
die
Breite der #bdi.c'htungszone nicht aus, die an den Rohroberflächen verbliebenen
Leckströmungswege mit Sicherheit abzuschließen Aus diesem Grunde werden oft Dichtungselemente
eingesetzt, die am Einsteckende im Beton verankert oder auf diesem Ende verspannt
sind und eine etwas größere Abdichtbreite ergeben. ffior allem das Einbetonieren
ist jedoch umständlich und teuer, und sonderlich mehr Abdichtungssicherheit wird
auch dabei nicht erzielt, zumal sich noch nach dem Verlegen Relativbewegungen durch
Setzen der Rohre nicht ausschließen lassen und dann ein Nachdichten oder Auswechseln
der Dichtung praktisch nicht mehr möglich ist.
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Die Erfindung geht aus von der eingangs geschilderten Dichtungsverbindung
und verfolgt die Aufgabe, die Dichtungsverbindung auf möglichst einfache Weise so
weiterzubilden, daß die Abdichtung verbessert und die Betriebssicherheit der verlegten
Rohrleitung gesteigert wird, wobei die Rohre selbst möglichst keine oder nur geringe
Ausgestaltung erfahren müssen.
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Ein zur Lösung dieser Aufgabe eingesetzter Dichtungsring bildet in
unverspanntem Zustand im mittleren Teil seiner Länge einen Innenwulst, hat im Wulstbereich
eine um wenigstens 50 % grössere Dicke als im Bereich seiner beiden Enden und weist
wenigstens am Innenende des Dichtungsringes eine in unverspanntem Zustand in der
Einführrichtung des Einsteckteiles nach schräg innen ragende Ringlippe auf.
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Ein solcher Dichtungsring kann nach der Fertigstellung der Rohre möglichst
kurz vor der Verbindung in die Muffe eingelegt werden. Sofern er hinreichende Formsteifheit
aufweist, genügt im Prinzip ein Einsetzen. Wenigstens bei nicht formbeständigen
Dichtungsringen kann ein Einkleben mindestens im Bereich des Außenendes vorgenommen
werden, um die beim Einschieben des Einsteckendes entstehenden Axialkräfte aufzunehmen.
In jedem Fall bietet sich zunächst die Möglichkeit, die
Aufnahmefläche,
der gegenüber 'hrQm Dichtungsring her abgedichtet werden soll, auf Glattflächigkeit
und Unversehrtheit zu überprüfen und ggf. auszubessern. Diese Ausbesse; rung kann
dabei durch den Klebstoff selbst oder durch eine schnellhärtende Formmasse erfolgen.
Es läßt sich so nicht nur auf der Außenseite des Dichtungsringes eine breite Abdichtungsfläche
schaffen, sondern auch auf der Innenfläche.
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Zwar werden die Reibungskräfte und die unmittelbare Verformungseinwirkung
lediglich im Wulstbereich aufgebracht, aber der Innenwulst wird dadurch dermaßen
unter Druck gesetzt, daß auch zu beiden Ringenden hin eine abdichtende Anlage ax
Einsteckteil erfolgt. Dabei bleibt allerdings der größte Druck im Bereich des Innenwulstes,
also annähernd in der Mittelebene des Dichtungsringes erhalten, so daß allein in
dieser mittleren Zone Druck- und Abdichtungsverhältnisse erzielt werden können,
wie sie sich bei Verwendung eines Rollringes ergeben. Die effektive Abdichtung reicht
jedoch auch innen bis zu den Enden des Dichtringes, die durch Zusammendrücken des
Innenwulstes zum Aufquellen gebracht werden.
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Trotz der großen Breite der Dichtungsflächen bleibt aber eine begrenzte
Schwenkeinstellbarkeit dadurch erhalten, daß das Verformungsvermögen des Ringwerkstoffes
an den Ringenden weniger in Anspruch genommen wird als in seinem Mittelteil. Da
die Betonteile nicht unmittelbar aneinander zur Anlage kommen, bleibt auch das beim
Aus lenken der Rohrleitung auf die einzelnen Rohre ausgeübte Biegemoment begrenzt.
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Es steigt nur mit der Größe des Auslenkwinkels leicht progressiv an.
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Die Länge des Dichtungsringes sollte zum Erreichen absoluter Betriebssicherheit
mindestens v:ierm.al, insbesondere fünfbis achtmal so groß sein wie die mittlere
lichte Weite des zwischen Muffe und Einsteckende gebildeten Ringspaltes.
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Als zweckm.äßig hat es sich ferner erwiesen, das Verformungsverhältnis
zwischen der Dicke oWn.e RerforBung und im Einbauzustand vom Innenwulst zum äußeren
Dringende hin stärker abnehmen zu lassen als zum inneren Dringende. Auf diese Weise
kann einmal auch im Einbauzustand eine begrenzte elastische Druckspannung zwischen
den Rohren aufrechterhalten werden ~und der Druck- und Schwenkmittelpunkt wandert
etwas zum Innenende des Dichtungsringes hin, d.h.
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das schwächer vorgespannte Außenende nimmt den größeren Verformungstg
auf. Zudem wird auch durch den größeren Anlagedruck die hauptsächliche Dichtungswirkung
mehr zum Innen ende hin erreicht.
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Zweckmäßigerweise beträgt das Verformungsverhältnis im Bereich des
Ringwulstes mindestens T50 %, insbesondere 155 bis 170 ##, während das Verformungsverhältnis
am äußeren Ende des Dichtungsringes kleiner ist als 120 %, insbesondere 95 bis 85
% beträgt. Im Grunde kann man also das Einsteckende mit Spiel in das hintere Ende
des Dichtungsringes einführen, und erst beim weiteren Schiebevorgang wirQ an diesem
Ende die Dichtungsanlage erzielt.
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Das Verformungsverhältnis im Bereich des vorderen Endes des Dichtungsringes
sollte dagegen nur um wenigstens 5 Oo, insbesondere 10 bis 25 t kleiner sein als
im Wulstbereich.
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Vor allem am Vorderende kann übrigens die Kompression durch eine Verengung
des Ringspaltes zwischen den beiden Rohrenden bewirkt werden, daß also die Reibungskräfte
erst kurz vor Erreichen der Schiebe-Endstellung ihren größten Wert erreichen.
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Die dem Vorderende des Dichtungsringes benachbarte Ringlippe sollte
im Einbauzustand an der Vorderkante des Einsteckteiles anliegen, also einmal den
Einschubweg begrenzen und zum anderen durch diese Anlage gegen den Dichtungsring-Grundkörper
angedrückt werden. Stets bildet sich da-
bei. jedoch eine ring£draige
Tasche,. die sich unter Innen druck gegen die beiden Pohrenden-aufspreizt Als zweckmäßig
hat es sich ferner erwiesen, eine gegenüber der ersten Ringlippe zuruckversets.te
zweite Ringlippe im Einbauzustand an einer außen. am Einsteckteil angeformten Ringschulter
anliegen zu lassen Wie schon erwähnt, lassen sich die Schubkräfte durch Ankleben
des Außenendes des Dichtungsringes an der Muffe aufnehmen. Wenn jedoch der Dichtungsring
im Bereich seines am Boden der Muffenhöhlung anstoßenden Innenendes eine Dicke vpn
40 % bis 50 t der Wulstdicke aufweist, dann kann so die Endlage ohne Ankleben vor
allem dann bestimmt werden, wenn der Dichtungsring einen eingelagerten Aussteifungsteil
aufweist.
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Schließlich wird erfindungsgemäß noch vorgeschlagen, den Dichtungsring
mit einem von einer massiven Hüllschicht umgebenen Kern aus insbesondere geschlossenporigem
Schaum-, stoff zu versehen. Auf diese Weise werden große Volumenänderungen und eine
optimale Kraftverteilung erreicht, während Herstellungsaufwand und Gewicht in Grenzen
bleiben.
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Anhand der Zeichnung soll nun die Erfindung beispielsweise erläutert
werden. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch den oberen Teil der Steckverbindung
zweier Beton-Muffenrohre einer Abwasserrohrleitung mit zwischenliegendem, noch entlasteten
Dichtungsring, Fig. 2 eine der Fig. T entsprechende Darstellung in der Einschiebe-Endstellung
und die Fig. 3 und 4 die gleichen Darstellungen für einen etwas abgewsandelten Dichtungsring.
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Tn der Zeichnung sind mit 1 das Muffenende und mit 2 das Einsteckende
zweier Muffenrohre bezeichnet, die durch einen zwischengefügten Dichtungsring 3
abdichtend aneinander abgestützt werden sollen In das Muffenende t eines jeden Rohres
ist eine Muffenhöhlung 4 eingeformt, die von einem abgeschrägten Einführende 5 über
eine Zylinderfläche 6 und eine Konusfläche 7 mittels einer Rundung 8 in eine Schulterfläche
9 übergeht, die innen an der Leitungshöhlung tl endet. Außen ist das verdeckte Muffenende
über eine anschließende Kegelfläche 12 auf eine Zylinderfläche verjüngt, deren Abmessung
der Aussenfläche 13 des Einsteckendes 2 entspricht. Die Leitungshöhlung 14 des Einsteckendes
hat gleichen Durchmesser wie die Leitungshöhlung 11.
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Die Außenfläche 13 ist über eine erste Schrägschulter 15 verjüngt
auf eine zylindrische Außenfläche 16 mit etwas kleinerem Durchmesser, und an diese
Fläche schließt sich über eine Schrägschulter 17 eine Zylinderfläche 18 mit weiter
verkleinertem Durchmesser an. Auch der Anschluß zur radialen Stirnfläche 19 kann
über eine weitere Schrägfläche 21 erfolgen. Anstelle der Schrägflächen 15, 17 und
21 können auch geeignete Rundungen angebracht sein.
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In der Ausgangsstellung nach Fig. 1 bildet das Einsteckende 2 in der
Muffenhöhlung 4 einen Ringspalt, dessen lichte Weite w zwischen den Zylinderflächen
6 und 16 konstant bleibt und sich zunächst nur an der Schrägschulter 17 beim Einschiebevorgang
an der Konusfläche 7 ändert.
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Die Außenfläche des Dichtungsringes 3 ist satt dem Profil der Höhlung
4 der Zylinderfläche 6 bis zur Schulterfläche 9 der Muffenhöhlung angepaßt Zwischen
dem Innenende 23 und dem Außenende 24 ist auf der Innenseite des Dichtungsringes,
etwa gegenüber dessen Längsmitte zurtckgesetzt, ein Innen-
wulst
25 m.it einer torusartigen Begrenaungsfläche 26 gebiLdet, an die sich nach außen
hin durch einen Hohlkehlenübergandein etwa zvlïndrischer, besser noch leicht kegelförmiger
Flächenteil 27 anschließt.Aus dem Innenende des Dichtungsringes sind mittels Ringspalte
28, 29 eine erste und eine zweite Ringlippe 3T bzw. 32 abgespaltet.
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Die größte Dicke d des Dichtungsringes 3 im Bereich des Innenwulstes
25 ist um ca 60 % größer- als die lichte Weite w im Bereich der Zylinderfläche f8.
Dagegen ist die Dicke dl am Außenende des Dichtungsringes um ca. T0 # kleiner als
die lichte Weite w1 im Bereich der Zylinderflächen 6, 18, und die Dicke d2 im Bereich
der Ringlippe 32 ist im entspannten Zustand nur wenig größer als die lichte Weite.w'1.
Die Tiefe der Spalte 28, 29, die weitgehend der Länge der Lippen 31, 32 entspricht,
liegt etwa in der Größenordnung der lichten Weite w vor dem .Einschieben, und die
Länge Cl des Dichtungsringes hat etwa die 6-fache Größe der lichten Weite wl.
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Schiebt man nun das Einsteckende 2 aus der Stellung Fig. 1i nach rechts
in der Zeichnung, so gleitet zunächst die Schräg~ fläche 21 auf die runde Begrenzungsfläche
26 des Innenwulstes 25 auf. Auch wenn die Schrägschulter 17 schon die benachbarte
Stirnfläche des Innenwulstes passiert hat, bleibt der Flächenteil 27 zunächst noch
mit geringem Radialspiel auf der Zylinderfläche 16. Beim Weiterschieben wird jedoch
der Innenwulst immer mehr zusammengedrückt. Die im Wulstbereich entstehende Volumenverringerung
erzeugt dort einen Überdruck, der sich auch zu den Enden des Dichtungsringes hin
fortpflanzt und diese entsprechend aufweitet und unter Druck setzt, bis in der Endstellung
der ganze, teils kegelförmig verjüngte Ringspalt in der Höhlung 4 gemäß Fig. 2 nahezu
vollständig durch den Dichtungsring 3 ausgefüllt ist.
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Dessen Länge hat sich dabei auf t2 vergrößert und ist um ca.
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5 t bis 10 % größer als die Ausgangslänge &t. Während die Schrägfläche
21 des Einsteckendes über die Ringlippe 31~ den
Außenteil des Zpnenendes
23 in die Rundung 8 eindrückt wirkt die Schrägschulter 1,7 auf die Ringlippe 32.
Die Ringspalte 28, 29 sind nur an ihren ~äußeren Enden noch geringfügig geöffnet.
Sie erweitern sich etwas mit dem in der Rohrleitung herrschenden Überdruck, der
dann die sonst zusammengehaltenen Dichtungstelle etwas weiter auseinanderdrückt
und dadurch deren Abdichtwirkung vergrbßert.
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Das gesamte Volumen des Dichtungsringes hat sich um ca.
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35 % verringert. In radialer Richtung hat sich dabei die größte Kompression
im Bereich des Ringwulstes, jedoch etwas zum Innenende 23 bin verlagert cingeste1.lt',
«Shrend am Aussenende Z4, an dem ja eine geringe Volumenvergrüßerung eingetreten
ist, der Druck etwa den halben Wert wie im Mittelbereich und am Innenende 23 erreicht,
das durch die Konusfläche 7 ebenfalls ~annähernd in der gleichen Weise zusammengedrückt
wird wie der Ringwulst.
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Durch diese Druckverteilung ergibt sich eine mittlere Einspannung
etwa mit einem Abstand a #0,4 ~ g2. Beim Schräg stellen der beiden Rohre innerhalb
der Dichtungsverbindung ist daher die radiale Auslenkung im Bereich des größeren
Druckes vermlndert, während die Auslenkung zum Außenende 24 um etwa 50 % größer
wird als am Innenende. Eine formschlüssige Begrenzung wird zudem dadurch gebildet,
daß schließlich die Außenfläche 13 an der inneren Zylinderfläche 6 zur Anlage kommt.
Dies erfolgt aber erst bei einem Auslenkwinkel von ca. 4,5° bis 5°. Damit lassen
sich Auslenkwinkel wenigstens bis 40 rein elastisch und ohne Überlastung des Ringmaterials
erzielen.
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Es wird aber auch, vor allem durch die große Länge 1 2, ein entsprechend
langer Abdictweg erzielt und dadurch die Dichtungssicherheit selbst dann verbessert,
wenn sich an der Oberfläche der beiden zu verbindenden Rohrteile lunkerartige Ausformungen
o. dgl. gebildet haben. Solche Ausformungen,
Ausnehmungen u. dgtt
haben in der Regel eine so begrenzte Größe, daß sie vollständig mit breitem Rand
umschlossen sind und daher keinen Leckströmungsweg eröffnen können.
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Während nach den Fig. 1 und 2 davon ausgegangen wird, daß der Dichtungsring
3 am zylindrischen Teil seiner Außenfläche in der Breite b aufgeklebt wird, ist
nach den Fig. 3 und 4 der innere Endteil 123 mit etwa doppelter Dicke ausgeführt.
Dieser Endteil kann daher die Einschubkräfte voll aufnehmen, sofern der Ring hinreichend
formsteif ist. Dies trifft auf verschiedene haibharte Gummisorten oder Kunststoffe
aus gummielastischem Werkstoff in Massivauführung bereits zu, und die Steifigkeit
kann durch Ringeinlagen entsprechend vergrößert werden. Dies gilt vor allem für
den Fall, daß der Dichtungsring mit einem Schaumstoffkern ausgeführt ist, der geringeres
Gesamtgewicht ermöglicht, aber von einer dichten Haut aus Vollmaterial umschlossen
sein sollte.
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Da die erfindungsgemäßen Rohrverbindungen vor allem für; Rohre re
mit lichter Weite über 300 mm und bis zu mehr als 2 m Durchmesser bestimmt sind,
kann die Außenfläche der Muffenhöhlung 4 vor dem Einsetzen des Dichtungsringes sorgfältig
überprüft und ggf. ausgebessert werden. Stets ist esjedenfalls möglich, die Dichtungsfläche
so lang und groß auszubilden, daß bei annähernd glattflächiger Gestaltung der Betonoberfläche
ein völliger Abschluß erzielt und doch eine begrenzte Einstellbarkeit der beiden
Betonteile in Längs-und Axialrichtung ebenso wie zum Schwenkeinstellen erzielt wird.
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