DE3836679A1 - Verfahren zum gas- und fluessigkeitsdichten verschliessen von rohrfoermigen bauteilen - Google Patents
Verfahren zum gas- und fluessigkeitsdichten verschliessen von rohrfoermigen bauteilenInfo
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Description
In der Elektrotechnik, aber auch in anderen technischen Bereichen, wie Me
dizintechnik, Hoch- oder Tiefbau usw. wird oftmals an rohrförmige Bau
teile die Anforderung nach einem gas- und flüssigkeitsdichten Verschluß
gestellt. Eine Methode dazu besteht in der Einbringung eines stopfenar
tigen Verschlusses in die lichte Weite am freien Ende eines solchen rohr
förmigen Bauteils, wobei der Stopfen von den äußeren Abmessungen her grö
ßer gehalten ist als die lichte Weite des rohrförmigen Bauteils. Der Stop
fen wird mechanisch unter Kraftanwendung in die lichte Weite des freien
Endes am zu verschließenden rohrförmigen Bauteil eingepreßt. Dabei ist der
Grad der Kompression des aus elastischem Material bestehenden Stopfens
durch die Reibung zwischen der Innenwand des rohrförmigen Bauteils der
Oberfläche und des Stopfens selbst begrenzt. Die Abmessungsbereiche sind
hier relativ eng, da bei einer Überschreitung eines vorgegebenen Höchst
reibwertes der Dichtstopfen durch die bei der Einbringung auftretenden
Preßkräfte im Wandbereich zerstört wird.
Bei gas- und flüssigkeitsdichtem Verschluß eines rohrförmigen Bauteils, in
dem konzentrisch eine Leitung, z.B. ein Elektrokabel, geführt ist, kann
bekannterweise auch ein schrumpffähiges Element aus polymerem Werkstoff,
z.B. ein Schrumpfschlauch verwendet werden. Derartige Schrumpfschläuche
werden bei der Herstellung aufgeweitet und die dabei entstehenden radialen
und axialen Spannungen durch plötzliches Abkühlen des auf Herstellungstem
peratur befindlichen aufgeweiteten Schlauches eingefroren. In diesem Zu
stand wird der aufgeweitete Schrumpfschlauch über das rohrförmige Bauteil
mit dem darin konzentrisch geführten Leiter geschoben. Durch Wärmezufüh
rung wird der Schlauch dann in die Ausgangsdimension zurückgeführt, wobei
er sich an den äußeren Bereich der Wandung des rohrförmigen Bauteils sowie
an den äußeren Bereich der Wandung des beispielsweise konzentrisch im
rohrförmigen Bauteil geführten Kabels anlegt.
In speziellen Fällen sind die Innenwandbereiche des aufgeweiteten Schrumpf
schlauches mit einem wärmeaktivierbaren Kleber belegt. Dessen Aktivierung
erfolgt durch die für das Rückschrumpfen des Schrumpfschlauches erforder
liche Wärmezuführung. Die beim Schrumpfvorgang auf die Oberflächen sowohl
des rohrförmigen Bauteils als auch des zentralen Leiters aufgebrachten An
preßkräfte verteilen den Klebstoff in fertigungsbedingte Unebenheiten auf
den Oberflächen dieser Bauteile und sorgen damit für eine absolut dichte
Abdichtung zwischen den inneren Oberflächen des Schrumpfschlauches und den
äußeren Oberflächen des rohrförmigen Bauteiles sowie des zentral darin ge
führten Leiters.
Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, eine
gas- und flüssigkeitsdichte Abdichtung von rohrförmigen Bauteilen mit oder
ohne zentrale Leitung oder Leitungen zu schaffen, bei der mechanische
Preßkräfte und Schlauchaufweitungen vermieden werden. Erfindungsgemäß wird
dazu vorgeschlagen, daß in das Lumen des rohrförmigen Bauteils ein durch
Reckung und Einfrieren der Reckspannung im Durchmesser gegenüber der lich
ten Weite des rohrförmigen Bauteils reduziertes Dichtelement eingeschoben
wird, und daß danach das Dichtelement durch Freisetzen der eingefrorenen
Reckspannung in seinem Dichtsitz an der Innenwand des rohrförmigen Bau
teils über die bei der Expansion frei werdenden Anpreßkräfte festgesetzt
wird.
Das erfindungsgemäße Dichtelement kann im kontinuierlichen Arbeitsverfah
ren, z.B. durch Extrusion, hergestellt werden. Hierbei erfolgt die Formge
bung im Werkzeug und das erfindungsgemäße Dichtelement wird danach auf
Recktemperatur abgekühlt bzw. auf Vulkanisationstemperatur gebracht. Es
folgt im Verfahrensgang eine Abzugsvorrichtung, der eine Kühl- bzw. Tem
perstrecke und eine zweite, die Reckung bewirkende Abzugsvorrichtung nach
geschaltet ist. Beide Abzugsvorrichtungen laufen mit regelbaren Geschwin
digkeiten, wobei der die Reckung bewirkende Abzug um das Reckmaß schneller
läuft als der vorhergehende Abzug. Diese Geschwindigkeitsunterschiede sind
exakt einstellbar und auf diese Weise kann der Strang des Dichtelementes
entsprechend gereckt werden. Die eingefrorenen Spannungen werden auch
durch das spätere Ablängen des Stranges auf die Größe des einzelnen Dicht
elementes beibehalten. Dieser Dichtelementabschnitt wird danach in das Lu
men am freien Ende des rohrförmigen Bauteils eingesetzt, an welchem die
gas- und flüssigkeitsdichte Abdichtung erzeugt werden soll.
Nach dem Einsetzen erfolgt beispielsweise eine von außen angreifende Er
wärmung des gereckten Dichtelementes und damit das Freisetzen der einge
frorenen Reckspannung. Bei Verwendung von Silikon-Kautschuk als Dichtmate
rial kann dieses Freisetzen auch durch Anwendung entsprechender Lösungs
mittel erfolgen. Dabei zieht sich das in das Lumen des rohrförmigen Bau
teils eingesetzte Dichtelement aus seiner gereckten Position in seine ur
sprüngliche, ungereckte Form zusammen. Dieses Zusammenziehen erfolgt in
axialer Richtung des Dichtelementes, wobei gleichzeitig der äußere Umfang
des Dichtelementes bis in seine vor dem Reckvorgang bestehende Ausgangsdi
mension zunimmt. Das Lumen des rohrförmigen Bauteils und das Dichtelement
in seiner vorhergehenden ungereckten Dimension sind dabei so ausgelegt,
daß nach der Zurückstellung des Dichtelementes in die Ausgangsdimension
der äußere Umfang des Dichtelementes in Form einer Preßdichtung am inneren
Umfang des Lumens im rohrförmigen Bauteil anliegt. Damit ist der gas- und
flüssigkeitsdichte Verschluß erzeugt. Im Bedarfsfall kann am inneren Um
fang des rohrförmigen Bauteils und/oder am äußeren Umfang des Dichtelemen
tes ein durch Wärme aktivierbarer Klebstoff aufgebracht sein, der durch
die Schrumpfwärme aktiviert wird und für eine vollflächige Verklebung des
äußeren Umfangs des Dichtelementes am inneren Umfang des rohrförmigen Bau
teils sorgt.
Anstelle des Totalabschlusses der lichten Weite eines rohrförmigen Bau
teils durch ein kompaktes Dichtelement kann als solches auch ein Schlauch
oder ein HohIkammerprofil verwendet werden, welches in den Spalt zwischen
zwei konzentrischen Bauteilen eingesetzt wird. Das vorbeschriebene rohr
förmige Bauteil kann dabei als äußeres Bauteil dienen, in dem beispiels
weise ein konzentrisch angeordnetes zweites Bauteil wie ein Schlauch, ein
Kabel oder dergl. angeordnet ist. Dieses schlauchförmige Profil wird bei
der Herstellung einem gleichen Reckverfahren unterzogen, wie es vorste
hend zu dem kompakten Element beschrieben ist. Wichtig dabei ist, daß die
Reckung bei der Herstellung des Dichtelementes in einer Dimension vorge
sehen ist, die sowohl das Einsetzen des Dichtelementes in das Lumen des
äußeren rohrförmigen Bauteils aIs auch das Überschieben des Dichtelemen
tes über den konzentrisch angeordneten Leiter ermöglicht.
Herstellung des schlauchförmigen Dichtelementes erfolgt durch die Längs
reckung eine Verminderung der Wanddicke des Dichtelementes. Die Geometrie
dieses Dichtelementes kann dabei so ausgelegt werden, daß im gereckten Zu
stand die Wanddicke des Dichtelementes kleiner ist als der abzudichtende
Spalt zwischen dem inneren Umfang des äußeren, rohrförmigen Bauteils und
dem äußeren Umfang des konzentrisch darin geführten Leiters. Dieses Dich
telement wird danach im gereckten Zustand in den abzudichtenden Spalt zwi
schen dem äußeren, rohrförmigen Bauelement und dem konzentrischen Lei
ter eingebracht und danach wird durch Einwirkung von z.B. Wärme der
Schrumpfvorgang ausgelöst. Auch hier erfolgt beim Schrumpfvorgang eine
Rückstellung sowohl in axialer als auch in radialer Richtung mit der Maß
gabe, daß nach Beendigung des Rückstellvorgangs das Dichtelement in der
Wanddicke derart zugenommen hat, daß eine Klemmwirkung und damit eine Ab
dichtung im Ringspalt zwischen der inneren Oberfläche des äußeren, rohr
förmigen Bauteils und der äußeren Oberfläche der konzentrischen Leitung
erfolgt. Auch hier kann diese Dichtwirkung durch zusätzliches Aufbringen
von z.B. wärmeaktivierbaren Klebstoffen entsprechend verbessert werden.
Verwendet werden können auch Haftkleber, bei denen eine Wärmeaktivierung
nicht erforderlich ist.
Das Dichtelement selbst wird vorteilhaft aus einem rückstellfähigen Poly
merwerkstoff, einem Elastomerwerkstoff oder einem schrumpfbaren Metall
hergestellt. Verwendbar sind hier beispielsweise polymere Werkstoffe wie
Polyvinylchlorid, vernetztes Polyethylen usw. Bei Einsatzgebieten mit hö
heren Temperaturen können auch elastomere Werkstoffe wie beispielsweise
Silikonkautschuk verwendet werden. In solchen Fällen sind auch wärme
schrumpfbare Metalle einsetzbar.
Die Reckverhältnisse des im einzelnen verwendeten Dichtelementes stehen in
direktem Zusammenhang mit dem für die Herstellung des Dichtelementes ver
wendeten Werkstoff. So läßt sich mit dem Werkstoff vernetztes Polyethylen
ein Reckverhältnis von etwa 1 : 7 erreichen. Bei Polyvinychlorid können
Reckverhältnisse bis zu etwa 1 : 2 erzielt werden.
Das gleiche Verhältnis läßt sich mit Silikonkautschuk erreichen, während
bei Schrumpfmetallen das Reckverhältnis bei etwa 1 : 1,2 liegt.
In einem Beispielsfall wurde ein Heizelement abgedichtet, welches einen
Dorn mit Außendurchmesser 2,5 mm aufwies, der seinerseits konzentrisch um
geben war von einem äußeren, rohrförmigen Bauteil mit Innendurchmesser
5,5 mm. Die zur Verfügung stehende Spaltbreite betrug in diesem Fall
1,5 mm. Zur Herstellung des Dichtelementes wurde ein Grundschlauch mit ei
nem Außendurchmesser von 5,8 mm und einem Innendurchmesser von 2 mm herge
stellt. Die Wanddicke des Grundschlauches beträgt damit 1,9 mm. Dieser
Schlauch wurde in Längsrichtung auf das zweifache seiner ursprünglichen
Abmessung gereckt. Es lag danach ein gereckter Schlauch mit einem Außen
durchmesser von 4,4 mm und einem Innendurchmesser von 1,5 mm bei resultie
render Wanddicke von 1,45 mm vor.
Aus diesem gereckten Schlauch wurden 12 mm lange Abschnitte geschnitten,
die über den Dorn des Heizelementes geschoben wurden. Das Aufschieben und
gleichzeitige Aufweiten des Innendurchmessers des Schlauchabschnittes auf
2,5 mm - dem Außendurchmesser des Dornes - war problemlos möglich. Nach
dem Aufschieben wurde das Dichtelement durch Wärmezuführung von außen auf
ca. 120°C erwärmt und damit der Rückschrumpfprozeß eingeleitet. Während
des Rückschrumpfvorganges klemmte sich das Schlauchelement im Bereich des
abzudichtenden Spaltes am inneren Umfang des äußeren, rohrförmigen Bau
elementes sowie am äußeren Umfang des Dornes fest, so daß in diesem Be
reich ein gas- und flüssigkeitsdichter Verschluß gegenüber dem Inneren des
rohrförmigen Bauelementes erfolgte. Die Wasserdichtheit dieser Verbindung
wurde dadurch überprüft, daß bei dem Muster vor der Einbringung des Dicht
elementes wasserfreies Kupfersulfat in den Spalt zwischen dem Dorn und dem
inneren Umfang des äußeren, rohrförmigen Bauelementes eingebracht wur
de. Das Heizelement wurde nach der durch das Schrumpfen des Dichtelementes
vollzogenen Abdichtung für 24 Stunden unter Wasser gelagert. Nach dieser
Wasserlagerung wurde das Heizelement hinter dem vermuteten Ende des Dicht
elementes aufgesägt. Es zeigte sich dabei, daß kein Wasser durch das
Dichtelement in das Innere des Rohrspaltes eingedrungen war.
Dies ließ sich dadurch nachweisen, daß bei dem wasserfreien weißen Kupfer
sulfat keinerlei Blaufärbung erfolgt war.
In einem anderen Beispielsfall wurde das freie Ende eines Kabelschutzroh
res des DN 40 mit einem eingezogenen Nachrichtenübertragungskabel in einem
Kabelschacht abgedichtet. Der Innendurchmesser des Kabelschutzrohres be
trug 46 mm, der Außendurchmesser des Kabels 18 mm.
Zur Fertigung des Dichtelementes wurde von einem PVC-Grundschlauch mit
einem Außendurchmesser von 54 mm und einem Innendurchmesser von 25 mm aus
gegangen. Durch Reckung auf das Doppelte der ursprünglichen Länge konnte
ein schlauchförmiges Dichtelement mit einem Innendurchmesser von 19 mm und
einem Außendurchmesser von 43 mm erzielt werden. Diese Reckspannungen des
Dichtelementes wurden eingefroren, danach wurde eine Länge von ca. 80 mm
abgeschnitten. Das Kabel wurde in den Innendurchmesser des Dichtelementes
eingeführt und gleichzeitig das Dichtelement in die lichte Öffnung des Ka
belschutzrohres eingeführt. Durch Zuführung von Wärme im Temperaturbereich
zwischen 100 und 120°C wurde der Rückstellvorgang des gereckten Dichtele
mentes eingeleitet und bis ca. 40 mm Länge durchgeführt. Am Ende des Rück
stellvorganges lag das Dichtelement in Form einer Pressdichtung sowohl am
äußeren Umfang des Kabels als auch am inneren Umfang des Kabelschutzrohres
als gas- und flüssigkeitsdichter Abschluß an.
Bei größeren Toleranzen der Kabelummantelung kann es darüberhinaus zweck
mäßig sein, daß das Rohrelement nach der Reckung, aber vor der Einleitung
des Rückstellprozesses, durch einen Einschnitt längsseitig geöffnet wird.
Es läßt sich auf diese Weise über das Kabel in seinen übergreifenden Sitz
gleichermaßen aufschnappen und dabei in die lichte Weite des Kabelschutz
rohres einführen, so daß größere Toleranzen der Kabelummantelung hier
nicht als störende Faktoren auftreten können.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht beschränkt auf die Verwendung ei
nes Dichtelementes mit der beschriebenen Schlauchgeometrie.
Hier sind vielmehr beliebige Hohlkammerprofilquerschnitte rückstellfähig
eingestellter Profile anwendbar, die den jeweiligen Gegebenheiten der äu
ßeren, rohrförmigen Bauteile durch entsprechende Herstellung angepaßt wer
den können.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von gas- und flüssigkeitsdich
ten Verschlußmöglichkeiten für rohrförmige Bauteile gezeigt, die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Stopfenverschluß,
Fig. 2 einen Verschluß mit konzentrisch angeordneter Innenleitung.
Fig. 1 zeigt in geteilter Darstellung das freie Ende 11 eines rohrförmi
gen Bauteils 1 mit dem in der linken Hälfte dargestellten, eingesetzten,
gereckten Dichtelement 2. Das Dichtelement 2 überragt in dieser Darstel
lung das freie Ende 11 des Bauteils 1 mit dem Bereich 21. Zwischen der In
nenwand 12 des Bauteils 1 und der äußeren Oberfläche 22 des Dichtelements
2 ist der Ringspalt 13 zu erkennen.
In der rechten Hälfte der Darstellung Fig. 1 ist das Dichtelement 2 nach
Durchführung des Rückstellvorgangs gezeigt. Der das freie Ende 11 des
rohrförmigen Bauteils 1 überragende Bereich 21 des Dichtelements 2 ist da
bei bis zum freien Ende 11 des rohrförmigen Bauteils 1 zurückgeschrumpft.
Gleichermaßen zurückgeschrumpft ist das andere Ende 23 des Dichtelements
2. Dieser Rückschrumpf hat zur Folge, daß sich das Dichtelement 2 in sei
nem äußeren Umfang bis zum dichten Anliegen an die Innenwand 12 des rohr
förmigen Bauteils 1 ausgedehnt hat. Die Dimension dieser Ausdehnung ist
vorher entsprechend festgelegt worden, so daß sich ein gas- und flüssig
keitsdichtes Anliegen der äußeren Oberfläche 22 des Dichtelements 2 an der
Innenwand 12 des rohrförmigen Bauteils 1 ergibt.
In Fig. 2 ist eine vergleichbare Anordnung gezeigt, mit der Veränderung,
daß in dem rohrförmigen Bauteil 1 eine konzentrisch angeordnete Innenlei
tung 3 enthalten ist. Das Dichtelement 2 hat eine zentrale Öffnung 24,
durch die die konzentrisch angeordnete Innenleitung 3 geführt ist. Der
Schrumpfvorgang des Dichtelementes 2 entspricht danach den zu Fig. 1 ge
schilderten Einzelheiten. Gleiche Bereiche haben in Fig. 2 die gleichen
Bezugszahlen erhalten wie in Fig. 1. Das Dichtelement 2 ist so gestaltet,
daß neben dem äußeren Ringspalt 13 ein innerer Ringspalt 24 zur Innen
leitung 3 gegeben ist, der beim Rückschrumpf gleichermaßen ausgefüllt
wird wie der äußere Ringspalt 13.
Claims (2)
1. Verfahren zum gas- und flüssigkeitsdichten Verschließen von rohrförmi
gen Bauteilen, wobei in das freie Ende des rohrförmigen Bauteils ein
elastisches Dichtelement eingesetzt ist, das den Innenraum des rohr
förmigen Bauteils mittels Preßdichtung von der Umgebungsatmosphäre ab
schließt, dadurch gekennzeichnet, daß in das Lumen des rohrförmigen
Bauteils (1) ein durch Reckung und Einfrieren der Reckspannung im
Durchmesser gegenüber der lichten Weite des rohrförmigen Bauteils (1)
reduziertes Dichtelement (2) eingeschoben wird, und daß danach das
Dichtelement (2) durch Freisetzen der eingefrorenen Reckspannung in
seinem Dichtsitz an der Innenwand (12) des rohrförmigen Bauteils (1)
über die bei der Expansion freiwerdenden Anpreßkräfte festgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtele
ment (2) als Schlauch oder Hohlkammerprofil in den Ringspalt (13) zwi
schen zwei konzentrischen Bauteilen (1, 3) eingesetzt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883836679 DE3836679A1 (de) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Verfahren zum gas- und fluessigkeitsdichten verschliessen von rohrfoermigen bauteilen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883836679 DE3836679A1 (de) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Verfahren zum gas- und fluessigkeitsdichten verschliessen von rohrfoermigen bauteilen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3836679A1 true DE3836679A1 (de) | 1990-05-03 |
DE3836679C2 DE3836679C2 (de) | 1991-01-24 |
Family
ID=6366061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19883836679 Granted DE3836679A1 (de) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Verfahren zum gas- und fluessigkeitsdichten verschliessen von rohrfoermigen bauteilen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3836679A1 (de) |
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1988
- 1988-10-28 DE DE19883836679 patent/DE3836679A1/de active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3836679C2 (de) | 1991-01-24 |
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