DE3643370A1 - Laengsgeteiltes muffenrohr fuer kabelmuffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein längsgeteiltes, gespreiztes Muffenrohr für Kabelmuffen mit stirnseitigen Dichtungskörpern und mit längsseitig an seinen Längskanten verlaufenden Verschlußelementen in Form von Wülsten und einem in den Stoßflächen der Wülste angeordneten Dichtungssystem.

Bisher wurden solche längsgeteilte Muffenrohre, wie sie durch das deutsche Gebrauchsmuster 74 23 507 bekannt sind, mit einer für die Montage wie für den Herstellungsvorgang selbst benötigten Öffnung bzw. Spreizung nach dem Spritzverfahren mit kreisrunden Spritzformen hergestellt. Dies ergab jedoch in verschiedener Weise Schwierigkeiten bei der Montage des Muffenrohres und bei den Dichtungsbereichen entlang der Trennungslinie zwischen den Dichtungskörpern und dem aufgezogenen Muffenrohr, da sich beim Aufziehen des Muffenrohres auf die kreisrunden Dichtungskörper immer ein Verkanten der beiden Längsränder ausbildet. Dies kommt dadurch zustande, daß sich beim Zusammenstoßen zunächst nur die inneren Längskanten berühren, so daß sich entlang der Trennungslinie ein keilförmig nach außen offener Freiraum ausbildet. Erst durch erheblichen Kraftaufwand, der sich auf die Ausbildung der Verschlußteile auswirkt, konnte mit Hilfe von stabilen Verschlußschienen erzwungen werden, daß die Stoßflächen plan zusammen kamen. Es blieb jedoch zwischen dem Muffenrohr und dem Dichtungskörper im Bereich der Trennungslinie immer noch ein kritischer Bereich, da der Übergang der Längskanten nicht vollkommen kontinuierlich erfolgte. Das ungleiche Aufziehen ergab auch verschiedene Belastungen des umlaufenden Dichtungsbereiches, so daß sich diesbezüglich Schwierigkeiten bei der Abdichtung ergaben, die unter Umständen je nach verwendetem Dichtungsmaterial zum Abwandern bzw. zu erheblicher Deformation des Dichtungsmittels führen konnten.

Aufgabe der Erfindung ist nun, ein einfach geschlitztes Muffenrohr aus thermoplastischem Kunststoff in seiner Grundform in gespreiztem Zustand so zu gestalten, daß es in geschlossenem Zustand mit rundum gleichen Dichtungsverhältnissen auf den stirnseitigen Dichtungskörpern aufliegt und die Dichtungsverhältnisse in der Längsdichtung verbessert. Die gestellte Aufgabe wird nun gemäß der Erfindung durch ein längsgeteiltes, gespreiztes Muffenrohr der eingangs erläuterten Art dadurch gelöst, daß das Muffenrohr in gespreiztem Zustand mit einem Öffnungswinkel seiner Längskanten so geformt ist, daß die Stoßflächen der beiden Wülste im geschlossenen Zustand flächenschlüssig mit gleichmäßigem Flächendruck aneinander liegen.

Die Vorteile des Muffenrohres gemäß der Erfindung liegen nun in einem darin, daß die umlaufende Dichtung zwischen dem aufgezogenen Muffenrohr und dem jeweiligen Dichtungskörpern gleichmäßig belastet ist, so daß die Dichtungsverhältnisse über den ganzen umlaufenden Bereich hinweg gleich sind. Zum anderen wird durch die Formgestaltung des gespreizten Muffenrohres erreicht, daß die Stoßflächen entlang der Längskanten beim Aufziehen auf die Dichtungskörper plan gegenüber zu liegen kommen, so daß die erforderlichen Schließkräfte erheblich geringer sind als bei bisherigen Systemen, da die erforderlichen Kräfte zum "Einkippen" der Dichtungsflächen entfallen. Die Querschnittsform des Muffenrohres ist so gestaltet, daß sich die Dichtungsflächen beim Zusammenziehen des Muffenrohres so aufeinander ausrichten, daß bereits bei der gegenseitigen Berührung eindeutige Verhältnisse gegeben sind. Ein gegenseitiges Verkanten oder Verschieben, das zu Unregelmäßigkeiten im Dichtungsbereich führen könnte, ist damit nicht mehr möglich. Diese gleichmäßigen Dichtungsverhältnisse gestatten nun auch den Einsatz von weichen Dichtungseinlagen, zum Beispiel aus einem Elastomer wie Gummi. Bei ungleichmäßiger Belastung der Dichtung könnte es vorkommen, daß ein Dichtungsteilbereich verquetscht und ein anderer dafür kaum belastet wird, was zu Störungen, das heißt zu Undichtigkeiten führt. Weiterhin resultiert hieraus, daß die Dichtungsbereiche und damit die Dichtungselemente durch den geringeren Kräftebedarf leichter und weniger aufwendig gestaltet werden können. Es bietet sich sogar an, die Verschlußschienen aus einem Kunststoffmaterial herzustellen, gegebenenfalls mit Faserverstärkungen, so daß hierdurch auch zusätzlich gegenüber bisherigen Schienen aus Metall der Korrosionsschutz verbessert werden kann.

Die Gestaltung und Auswirkung des Muffenrohres gemäß der Erfindung im Einsatz bei einer Kabelmuffe wird nun anhand von sechs Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine fertig montierte Kabelmuffe aus einem Muffenrohr und aus stirnseitigen Dichtungskörpern mit einem keilförmigen Verschluß.

Fig. 2 bzw. 3 zeigt ein Muffenrohr der bisher üblichen Art in kreisrunder Ausgangsform.

Fig. 4 bzw. 5 zeigt ein Muffenrohr gemäß der Erfindung in einer von der Kreisform abweichenden Gestaltung.

Fig. 6 zeigt einen halben Teil des erfindungsgemäßen Muffenrohres im gespreizten und im geschlossenen Zustand.

Die Fig. 1 zeigt eine Kabelmuffe mit einem einfach längsgeteilten Muffenrohr M und stirnseitigen Dichtungskörpern DK, wobei die Trennungsfuge zwischen den Dichtungskörpern DK und dem Muffenrohr M mit einer Dichtungseinlage D und durch den vom Muffenrohr aufgebrachten Schließdruck abgedichtet wird. In der längs verlaufenden Trennungslinie ist zwischen den beiden keilförmig hinterschnittenen Wülsten W in der Dichtungsnut DN ebenfalls eine Dichtungseinlage eingelagert. Der entsprechende Schließdruck wird hier durch die beiden angepaßten Verschlußschienen VS erzeugt. Der innere Umfang des Muffenrohres M und der Außenumfang der Dichtungskörper DK sind so aufeinander abgestimmt, daß sich durch das Aufziehen der Verschlußschienen VS der erforderliche Schließdruck in den umlaufenden Dichtungssystemen einstellt. Bei kreisförmig ausgebildeten Muffenrohren, wie sie bisher üblich sind, läßt sich eine gleichmäßige Druckverteilung in den umlaufenden Dichtungssystemen nicht erreichen. Dies wird zunächst nachstehend erläutert.

Die Fig. 2 zeigt nun ein Muffenrohr MK, das auf einem kreisförmig ausgebildeten Formkörper nach dem Spritzverfahren hergestellt wurde. Da für das Abnehmen vom Formkern bei der Herstellung, wie auch für das Aufbringen auf einen zu umhüllenden Körper eine gewisse Öffnung des Muffenrohrs gegeben sein sollte, um es nicht unnötig zu überdehnen, sind die Längskanten mit den längs verlaufenden Wülsten W im Abstand voneinander auf einem Kreisbogen, der die Kreisform des Muffenrohres MK fortsetzt. Die Stoßflächen SF der beiden Wülste W stehen dabei senkrecht zur Tangente des Muffenrohres MK. Der Abstand, das heißt die Öffnung des Muffenrohres MK muß in jedem Fall schon auch deshalb eingehalten werden, da die beiden Stoßflächen SF entsprechend des längsseitigen Dichtungssystems mit Dichtungsnut DN und Dichtungsfeder DF profiliert werden müssen. Dies kann jedoch nur erfolgen, wenn die Stoßflächen SF im Abstand voneinander sind. Das Muffenrohr MK selbst muß in jedem Fall eine ausreichende Elastizität aufweisen, um es schadlos weiter aufweiten und später schließen zu können. Hierfür wird zweckmäßigerweise ein thermoplastischer Kunststoff, zum Beispiel ein Polyolefin gewählt, der die entsprechenden mechanischen Eigenschaften aufweist.

Fig. 3 zeigt nun das Ergebnis des Schließvorganges bei einem kreisrund ausgebildeten Muffenrohr MK nach Fig. 1. Durch das Zusammenziehen der beiden Längskanten mit den beiden Wülsten W ergibt sich eine etwa ovale Form, wobei sich an der Trennstelle beim Aufeinandertreffen der Längskanten zunächst eine Spitze ausbildet. Hieraus ersieht man, daß beim Aufziehen des Muffenrohres MK keine gleichmäßige Druckverteilung im dazwischenliegenden Dichtungssystem erreicht werden kann. Besonders kritisch ist hierbei der Zwickelbereich entlang der Trennungslinie, wo zunächst der Schließdruck sehr gering ist. Nur mit erhöhtem Kraftaufwand auf die abstehenden Wülste W lassen sich nun die beiden Stoßflächen SF flächenschlüssig aufeinanderbringen, wobei sich ein Druckgefälle von innen nach außen zwangsläufig ausbildet. Genau diese hier geschilderten Schwierigkeiten sollen mit einem Muffenrohr gemäß der Erfindung vermieden werden, wie nachstehend erläutert wird.

Fig. 4 zeigt nun ein Muffenrohr MF, das auf einem Formkern hergestellt ist, der im Querschnitt nicht mehr kreisförmig ausgebildet ist. Dieser Formkern und damit auch das auf ihm hergestellte Muffenrohr MF hat eine besonders gegen die beiden Längskanten hin von der Kreisform abweichende Gestaltung und zwar sind diese beiden Längskanten zusätzlich nach innen gekrümmt. Diese Zusatzkrümmung erfolgt entlang des Muffenrohrverlaufes gleichförmig und nimmt kontinuierlich zu. Dies führt in grober Näherung zu einem eiförmigen Querschnitt, wobei die Eiform infolge der Zusatzkrümmung eine Schrägverschiebung erhält. Der Muffenrohrquerschnitt ist somit lediglich symmetrisch zur Mittellinie, die sich durch den Mittelpunkt der Muffenöffnung und durch den bei der Verformung neutralen Scheitelpunkt S erstreckt. Auf diese Weise erhalten die beiden Stirnflächen schon eine zusätzliche Einwärtskehrung, die beim Zusammenführen der Längskanten dazu führt, daß im Endzustand die beiden Stoßflächen SF sofort flächenschlüssig gegenüber liegen. Dadurch ist lediglich der für das Dichtungssystem erforderliche Schließdruck aufzubringen. Da diese Zusatzkrümmung jedoch gemäß der Erfindung nicht nur an den Endkanten erfolgt, sondern über die ganze Muffenkrümmung hinweg gleichmäßig zunimmt, wird jedes Muffenrohrteil partiell gesehen beim Zusammenführen der Längskanten gerade soweit einwärts gebracht, wie es der jeweiligen Stellung der Längskanten entspricht. Durch Fortführung dieser Einwärtsbewegung an den Enden wird somit jeder Punkt des Muffenrohres gleichförmig nach einwärts gebracht, bis das Muffenrohr MF schließlich gleichmäßig auf den innen liegenden Dichtungskörpern DK aufliegt. Durch die entsprechende Bemessung der Durchmesser des Muffenrohres MF und der Dichtungskörper DK läßt sich durch den Schließvorgang mit Hilfe der Verschlußschienen der erforderliche Schließdruck auch in den umlaufenden Dichtungssystemen nach den Erfordernissen einstellen.

Die Fig. 5 zeigt hierzu schließlich den Endzustand des aufgezogenen Muffenrohres MF nach der Erfindung, bei dem die Stoßflächen MF zwangsläufig flächenschlüssig aufeinandergebracht werden, wobei sich durch die Dimensionierung der Kurvenform ein gleichförmiges Anliegen auf den kreisrunden Dichtungskörpern DK ergibt. Die Verschlußschiene VS ist auf den beiden hinterschnittenen Wülsten W kraftschlüssig aufgezogen und übermittelt die erforderlichen Schließkräfte. Da nun die bisher erforderlichen Kräfte für das Aufzwingen und Ausrichten des Muffenrohres mit seinen schräg stehenden Stoßflächen entfallen, können aufgrund der geringeren Kräfteverhältnisse auch die Verschlußelemente entsprechend leichter ausgebildet werden. Dies führt unter Umständen dazu, daß anstelle der vorher notwendigen Metallschienen nun auch Kunststoffschienen verwendet werden können, die neben erleichterter Herstellung auch Vorteile bezüglich Korrosionsfestigkeit ergeben.

Die Fig. 6 zeigt ein halbes Muffenrohr MO im gespreizten Zustand, das nach den erfindungsgemäßen Erkenntnissen hergestellt ist. Dies wird nun durch die in der fortschreitenden horizontalen Koordinate zunehmenden Zusatzkrümmung ZK deutlich, die eine Abweichung von der ursprünglichen Kreisform K mit dem Mittelpunkt MK ergibt. Je größer die horizontale Koordinate wird, umso größer wird auch die nach innen gerichtete Abweichung der gewünschten Muffenrohrform von der Kreisform. Ferner ist ein Öffnungswinkel 1/2 OW angegeben, der hier den Öffnungsgrad des halben Muffenrohres gegenüber der Mittelachse des Muffenrohres angibt. Dieser Öffnungswinkel soll so groß sein, daß das gefertigte Muffenrohr von seinem Spritzformkern nach dem Spritzvorgang ohne bleibende Verformung abgezogen werden kann und daß später bei der Montage durch geringes Aufweiten ein Überziehen über den zu umhüllenden Körper erfolgen kann. Vorzugsweise soll dieser halbe Öffnungswinkel 1/2 OW mit seinem Bezugspunkt im neutralen Scheitelpunkt S 30° bis 50° betragen, das heißt der gesamte Öffnungswinkel OW, wieder bezogen auf den Scheitelpunkt S soll zwischen 60° und 100° betragen. Nach dem Zusammenziehen der beiden Längskanten mit den beiden Wülsten W ergibt sich die angepaßte Kreisform MZ, die gerade den Durchmesser aufweist, der den verwendeten Dichtungskörpern DK entspricht. Im nicht verformbaren Wulstbereich VB zu beiden Seiten der Trennungslinie L ist bereits beim Spritzvorgang des Muffenrohres der endgültige Radius vorgegeben, so daß ein nahtloser und knickfreier Übergang von einer Längskante zur anderen erfolgt. Aus dem Diagramm ist weiterhin ersichtlich, daß der Durchmesser des aufgezogenen Muffenrohres MZ kleiner ist als der des gedachten Kreises K, der näherungsweise mit dem Anfangsverlauf des mit Zusatzkrümmung hergestellten Muffenrohres MF im gespreizten Zustand übereinstimmt.

Abschließend wird noch erläutert, welche Funktion dem Verlauf der erwünschten Muffenrohrkrümmung zugrunde liegt. Man kann davon ausgehen, daß es sich hierbei um eine Funktion handelt, durch welche die Durchbiegung eines beliebig gekrümmten Stabes bestimmt ist. Diese Funktion gilt jedoch nur für kleine Bereiche, so daß über die gesamte Länge einer Anordnung das Integral zu bilden ist. Ein solcher Verlauf läßt sich heutzutage am besten mit modernen elektronischen Rechenmitteln nach dem Iterationsverfahren verhältnismäßig leicht bestimmen, so daß die gewünschte Kurvenform nach Eingabe der Randbedingungen recht genau ermittelt werden kann.

Nach dem Satz von Castigliano ist für die Durchbiegung f (bei uns die Zusatzkrümmung ZK) eines Stabes in Richtung der Belastung P gleich der partiellen Ableitung der Formänderungsarbeit A nach der Belastung P. Die Belastung P ist bei unserem Anwendungsfall der Kraft gleichzusetzen, mit der die Längskanten nach einwärts gedrückt werden. Mit E als dem Elastizitätsmodul, I als dem Trägheitsmoment, M als dem Biegemoment, ds als dem Wegelement längs des Stabes l als die gesamte Stablänge gilt:

somit

Nach den Ausführungen in der VDI-Zeitschrift Band 101, 1959 Nr. 8 Seite 301 bis 308, ergibt sich schließlich für die Durchbiegung f, die in unserem Anwendungsfall der Zusatzkrümmung ZK gleichzusetzen wäre, für

Die gilt jedoch nur für kleine Durchbiegungen. Mit Hilfe der durch ein Iterationsverfahren ermittelten Kurve kann dann mit einer koordinatengesteuerten Fräsvorrichtung der Formkern hergestellt werden, der für die Kunststoffspritzeinrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Muffenrohres benötigt wird.

Claims (12)

1. Längsgeteiltes, gespreiztes Muffenrohr für Kabelmuffen mit stirnseitigen Dichtungskörpern und mit längsseitig an seinen Längskanten verlaufenden Verschlußelementen in Form von Wülsten und einem in den Stoßflächen der Wülste angeordneten Dichtungssystem, dadurch gekennzeichnet daß das Muffenrohr im gespreizten Zustand mit einem Öffnungswinkel (OW) seiner Längskanten so geformt ist, daß die Stoßflächen der beiden Wülste im geschlossenen Zustand flächenschlüssig mit gleichmäßigem Flächendruck aneinanderliegen.

2. Längsgeteiltes Muffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (OW) zwischen den beiden Längskanten, bezogen auf den Scheitelpunkt (S) des Muffenrohres (MO) so gewählt ist, daß die Abnahme vom Spritzwerkzeug bzw. die Aufnahme des zu umhüllenden Substrates ermöglicht ist, daß er insbesondere zwischen 60° und 100° beträgt.

3. Längsgeteiltes Muffenrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gespreizte Muffenrohr (MO) von seinem der Öffnung gegenüberliegenden Scheitelpunkt (S) ausgehend eine von der Kreisform (K) abweichende und kontinuierlich zunehmende Zusatzkrümmung (ZK) nach einwärts gerichtet aufweist.

4. Längsgeteiltes Muffenrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zunehmende Zusatzkrümmung (ZK) des gespreizten Muffenrohres (MO) jeweils so gewählt ist, daß im aufgezogenen Zustand des Muffenrohres entlang der umlaufenden Dichtungsbereiche (D) zu den Dichtungskörpern (DK) gleiche Dichtungsverhältnisse, insbesondere des annähernd gleichen Dichtungsdruckes, gegeben sind.

5. Längsgeteiltes Muffenrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Muffenrohres (MO) im Verschlußbereich (VB) die endgültige Krümmung aufweist, so daß zwischen den beiden Längskanten ein tangentialer Übergang gegeben ist.

6. Längsgeteiltes Muffenrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenform des gespreizten Muffenrohres (MO) jeweils von seinem Scheitelpunkt (S) aus bis zur jeweiligen freien Längskante durch die mathematische Funktion nach Castigliano für die Durchbiegung bzw. Zusatzkrümmung (ZK) eines beliebig gekrümmten Stabes bestimmt ist.

7. Längsgeteiltes Muffenrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Durchbiegung (f) bzw. Zusatzkrümmung (ZK) gleich ist der partiellen Ableitung der Formänderungsarbeit (A) nach der Belastung (P), das heißt, daß nun

8. Längsgeteiltes Muffenrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Muffenrohr (MO) aus thermoplastischem Material, insbesondere aus einem Polyolefin, besteht.

9. Längsgeteiltes Muffenrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wülste (W) keilförmig ausgebildet sind und mit einer angepaßten Verschlußschiene (VS) zusammengepreßt sind.

10. Längsgeteiltes Muffenrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußschiene (VS) aus Metall besteht.

11. Längsgeteiltes Muffenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußschiene (VS) aus einem faserverstärkten, thermoplastischen Polyester besteht.

12. Längsgeteiltes Muffenrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Dichtung (D) zwischen dem Muffenrohr (MF) und dem jeweiligen Dichtungskörper (DK) aus einem Elastomer besteht.