DE4133763A1 - Dichteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichteinrichtung zum Abdichten von zwei Rohrendbereichen gegeneinander.

Zum Herstellen einer festen Verbindung von Rohren gegeneinan­ der werden oftmals Muffenrohre mit einer Muffe an einem Ende und einem glatten Ende am anderen Ende des Rohres verwendet. Zwei Rohre werden durch Einführen des glatten Endes eines Rohres in die Muffe des anderen Rohres zusammengefügt. Die Muffe und das glatte Ende bilden zwei im wesentlichen zylin­ drische Dichtflächen, die sich gegenüberstehen und zwischen denen ein ringförmiger Dichtraum angeordnet ist. In dem ringförmigen Dichtraum ist ein Dichtring mit einem Dichtbe­ reich aus elastischem Material angeordnet, wobei der Dichtbe­ reich zwischen den beiden Bereichen der Dichtflächen in radialer Richtung gestaucht wird.

Insbesondere wenn Rohre unterirdisch angeordnet sind, ist es üblich, daß diese Rohre unterschiedlichen Arten von Belastun­ gen ausgesetzt sind. Wenn diese Belastungen als sogenannte Querbelastungen quer zu der Längsachse der Rohre gerichtet sind und wenn die Querbelastungen von zwei benachbarten Rohrendbereichen von unterschiedlicher Größenordnung sind, werden die Dichtflächen aus ihrer konzentrischen Position, in der der Dichtraum im wesentlichen gleichförmig um den gesamten Umfang der Rohrverbindung ist, gegeneinander in eine exzentrische Position verschoben, in der der Dichtraum an einem Punkt der Rohrverbindung eine minimale Breite aufweist, die fortlaufend zu einem im Durchmesser gegenüberliegenden Punkt der Rohrverbindung ansteigt, in der der Dichtraum die größte Breite aufweist. Diese ungleichförmige Breite des Dichtraumes bewirkt, daß der Dichtbereich des Dichtrings stellenweise eine wesentlich höhere Stauchung als die optimale Stauchung und stellenweise eine niedrigere Stauchung als diese optimale Stauchung erfährt. Das kann zu so einer hohen Stau­ chung des elastischen Materials des Dichtrings führen, daß das Material verdrückt wird, andererseits kann eine so niedrige Stauchung auftreten, daß der Dichteffekt nicht aufrechterhal­ ten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichteinrich­ tung zu schaffen, die die o.g. Nachteile nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Dichtein­ richtung gekennzeichnet durch einen im ringförmigen Dichtraum angeordneten Vorsprung aus einem im wesentlichen starren Material zur Begrenzung der relativen Verschiebung der Dicht­ flächen in die exzentrische Position, so daß die stellenweise Verringerung der Breite des ringförmigen Raums und der daraus resultierende stellenweise Anstieg der Stauchung des Dichtbe­ reiches ebenso wie der stellenweise Anstieg der Breite des ringförmigen Raums und die daraus resultierende Verringerung der Stauchung des Dichtbereichs begrenzt wird.

In einer Dichteinrichtung dieser Art ist es möglich, die maximale Stauchung des Dichtbereiches des Dichtrings unabhän­ gig von der Querbelastung, der die Rohre ausgesetzt sind, im voraus zu bestimmen. Beispielsweise ist es sachgemäß, die Stauchung des Dichtbereiches des Dichtrings auf 50 Prozent zu begrenzen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dieser Vorsprung durch einen ringförmig vorspringenden Bereich aus dem Material des Rohrendbereiches, der die Dichtfläche auf­ weist, an der der Vorsprung angeordnet ist, gebildet.

Bei einer erfindungsgemäßen Dichteinrichtung ist es vorzugs­ weise vorgesehen, daß der Dichtring zwischen dem ringförmigen Vorsprung und der gegenüberliegenden Dichtfläche einen ela­ stischen Materialbereich aufweist, der eine wesentlich gerin­ gere radiale Dicke als die radiale Dicke des Dichtbereiches des Dichtrings hat. Dieser radial dünne Bereich kann durch zwei Wände des elastischen Materials des Dichtrings gebildet werden, die mit dem Vorsprung und der gegenüberliegenden Dichtfläche in Verbindung stehen, wobei durch einen Raum in dem Dichtring in der Position, in der die Dichtflächen im wesentlichen konzentrisch zueinander stehen, ein Zwischenraum zwischen den Wänden aus elastischem Material gebildet wird. Wenn die Rohrendbereiche Querbelastungen ausgesetzt werden und die Endbereiche dann gegeneinander in eine exzentrische Position verschoben werden, geraten die Wände aus elastischem Material gegeneinander in Eingriff, die Stauchung des elasti­ schen Materials der Wände steigt stark an, was wegen der relativ dünnen Wände dazu führt, daß eine weitere Verschiebung in eine noch mehr exzentrische Position verhindert wird. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Dichtring in einen Rohrendbereich an dessen Dichtfläche eingeformt. Vorzugsweise wird das Einformen des Dichtrings in den Rohrendbereich durch den Gebrauch des Dichtrings als ein Formbereich beim Gießen des Rohrs vorgenommen. Der Vorsprung der erfindungemäßen Dichteinrichtung wird dadurch gebildet, daß das Material des Rohrendbereiches eine Ausnehmung in dem Material des Dichtrings ausfüllt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines Dichtrings zum Abdichten von zwei Rohrendbereichen gegeneinander, wobei die Rohrendbereiche zueinander in einer konzentrischen Position sind;

Fig. 2 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 1, wobei die Rohrendbereiche in einer zueinander exzentrischen Position sind;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Teil einer erfindungsge­ mäßen Rohrdichteinrichtung, die nicht zusammenge­ setzt ist.

In der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Dichteinrichtung Teil einer Rohrmuffendich­ tung zwischen zwei Betonrohren. Die Dichteinrichtung weist eine im wesentlichen zylindrische Dichtfläche 2 an der inneren Oberfläche einer Muffe 4 und eine ebenso im wesentlichen zylindrische Dichtfläche 6 an der äußeren Oberfläche eines glatten Endes 8 auf. Die Dichtflächen 2 und 6 stehen einander gegenüber und sind konzentrisch angeordnet, so daß ein ring­ förmiger, im wesentlicher gleichförmiger Dichtraum 10 gebildet wird.

In dem Dichtraum 10 ist ein Dichtring 12 aus Gummi oder einem anderen geeigneten, hochelastischen Material angeordnet. Der Dichtring 12 ist in die Muffe 4 an deren Dichtfläche 2 mittels eines Schwalbenschwanz-förmigen Befestigungsbereichs 14 eingeformt. Der Dichtring 12 weist einen festen Dichtbereich 16 auf, der radial zwischen der Dichtfläche 2 der Muffe 4 und der Dichtfläche 6 des glatten Endes 8 gestaucht wird. Zusätz­ lich weist der Dichtring einen nicht festen Bereich 24 mit sich außenseitig erstreckenden Räumen 18, 20 und 22 auf. Der Bereich 24 bildet einen axial vom Dichtbereich 16 nach innen gerichteten Schutzbereich 24, der in radialer Richtung leicht stauchbar ist.

Bei Dichteinrichtungen der oben beschriebenen Art taucht das Problem auf, daß die Muffe 4 und das glatte Ende 8 von der konzentrischen Position in eine exzentrischen Position ver­ schoben werden, wenn die Rohre, an denen die Muffe 4 und das glatte Ende 8 angeordnet sind, verschieden großen Querbela­ stungen ausgesetzt werden. In der exzentrischen Position hat der Dichtraum 10 an einer Stelle eine sehr kleine Breite, die zu einem im Durchmesser gegenüberliegenden Ort, an dem der Dichtraum 10 eine sehr große Breite hat, fortlaufend ansteigt. Dies führt zu Dichtproblemen, da der Dichtbereich 16 des Dichtrings 12 an einer Stelle einer zu geringen Stauchung ausgesetzt wird. Die starke Stauchung kann eine Beschädigung des Gummis verursachen und die geringe Stauchung kann bewir­ ken, daß der Dichtbereich 16 nicht in der Lage ist, die verlangte Dichtigkeit aufrechtzuerhalten. Um dieses Problem zu lösen, weist die erfindungsgemäße Dichteinrichtung Einrichtun­ gen zur Begrenzung der relativen Verschiebung der Muffe 4 und des glatten Endes 8 aus der zueinander konzentrischen Position auf. Dazu ist an der Dichtfläche 2 der Muffe 4 ein Randvor­ sprung 26 angeordnet, der sich in Richtung der gegenüberlie­ genden Dichtfläche 6 des glatten Endes 8 erstreckt. Der Randvorsprung 26 ist aus dem gleichen Material wie die Muffe 4 hergestellt, im vorliegenden Fall also aus Beton. Zwischen dem Vorsprung 26 und dem gegenüberliegenden Bereich der Dichtflä­ che 6 bildet der Dichtring 12 zwei relativ dünnwandige Berei­ che 28, 30, die jeweils an dem Vorsprung 26 bzw. der Dichtflä­ che 6 anliegen, und die in der in Fig. 1 gezeigten Position durch den peripheren, ringförmigen Raum 20 voneinander ge­ trennt sind.

Wenn das Rohr, an dem das glatte Ende 8 angeordnet ist, einer Querkraft ausgesetzt wird, die das glatte Ende 8 aus der in Fig. 1 gezeigten Position relativ zur Muffe 4 nach links verschiebt, nehmen die Muffe 4 und das glatte Ende 8 die in Fig. 2 gezeigte relative Lage zueinander ein. Es ist erkenn­ bar, daß die relative Lage der Muffe 4 und des glatten Endes 8 an der im Durchmesser gegenüberliegenden Seite der Rohrverbindung dergestalt ist, daß der Dichtraum 10 dort eine größere Breite als der in Fig. 1 dargestellte Dichtraum aufweist. In der in Fig. 2 dargestellten Position ist die Breite des Dichtraums 10 so weit reduziert, daß die dünnwan­ digen Bereiche 28 und 30 zwischen dem Vorsprung 26 und dem gegenüberliegenden Bereich der Dichtfläche 6 aneinander anliegen. In dieser Position sind die dünnwandigen Bereiche 28 und 30 so weit gestaucht, daß tatsächlich ein Gleichgewicht erreicht ist, in dem sehr große quergerichtete Kräfte erfor­ derlich sind, um die dünnwandigen Bereiche 28, 30 weiter zu stauchen. Da die Bereiche 28 und 30 relativ dünn sind, ist eine relativ gesehen sehr große weitergehende Stauchung der aneinander anliegenden Bereiche 28, 30 erforderlich, um die Breite des Dichtraums 10 weiter zu vermindern. Die Größe des Vorsprungs 26 und die Dicke der dünnwandigen Bereiche 28, 30 werden so gewählt, daß die Breite des Dichtraums 10 bei normalen Querbelastungen überall nur so weit verringert werden kann, daß eine 50%-ige Stauchung des Dichtbereiches 16 des Dichtrings resultiert.

Fig. 3 zeigt die Muffe 4 und den darin eingeformten Dichtring vor Herstellung der in Fig. 1 und 2 gezeigten Rohrverbindung. Vorzugsweise wird der Dichtring 12 in den Beton der Muffe 4 eingeformt durch Aufspannen des Dichtrings 12 auf einen Basisring aus Metall, wobei dann das Gießen des Betons in einer Weise erfolgt, daß der Dichtring 12 fest in das Betonma­ terial eingeformt wird. Da der Dichtring 12 mit einer periphe­ ren Ausnehmung 32 versehen ist, wird automatisch der periphere Vorsprung 26 geformt. Der in radialer Richtung leicht stauch­ bare Schutzbereich 24, der axial gesehen innen von dem Dicht­ bereich 16 angeordnet ist, bewirkt, daß kein hinterschnittener Raum innerhalb des Dichtbereiches 16 erforderlich ist. Ein solcher hinterschnittener Raum könnte Probleme bei der Lage­ rung und beim Transport von Rohren mit eingeformten Dichtungen verursachen, da sich darin Schmutz und Eis ansammeln, der bzw. das vor dem Verbinden der Rohre entfernt werden muß.

Die Erfindung kann im Rahmen der folgenden Patentansprüche abgewandelt werden.

Claims (5)

1. Dichteinrichtung zum Abdichten von zwei Rohrendbereichen (4, 8) gegeneinander mit zwei jeweils an einem Rohrend­ bereich angeordneten, einander gegenüberstehenden, im wesentlichen zylindrischen Dichtflächen (2, 6), die zwischen sich einen ringförmigen Dichtraum (10) bilden, und mit einem Dichtring aus elastischem Material, der in dem ringförmigen Dichtraum (10) angeordnet ist und einen Dichtbereich (16) aufweist, der in radialer Richtung zwischen den beiden Oberflächenbereichen der Dichtflächen (2, 6) gestaucht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ringförmigen Dichtraum (10) ein Vorsprung (26) aus einem im wesentlichen starren Material angeordnet ist, der die relative Verschiebung der Dichtflächen (2, 6) zu einer exzentrischen Position und damit die stellenweise Verklei­ nerung der Breite des ringförmigen Dichtraums (10) und die stellenweise Stauchung des Dichtbereiches (16) begrenzt.

2. Dichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem ringförmigen Raum (10) angeordnete Vor­ sprung (26) durch einen sich ringförmig erstreckenden Bereich des Materials des Rohrendbereiches gebildet wird.

3. Dichteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dichtring zwischen dem Vorsprung (26) und der gegenüberliegenden Dichtfläche (6) einen Bereich aufweist, in dem das elastische Material eine wesentlich geringere radiale Dicke als die radiale Dicke des Dichtbe­ reichs (16) aufweist.

4. Dichteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich mit der gegenüber der radialen Dicke des Dichtbereichs (16) wesentlich geringeren radialen Dicke durch zwei dünnwandige Bereiche (28, 30) gebildet ist, wobei diese dünnwandigen Bereich (28, 30) voneinander durch einen in dem Dichtring angeordneten Hohlraum (20) getrennt sind.

5. Dichteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring in einen der Rohrendbereiche (4, 8) im Bereich der Dichtflächen (2, 6) eingeformt ist und daß der Dichtring eine der Dichtfläche (2) des Rohrendbereiches (4) gegenüberliegende Ausnehmung aufweist, so daß beim Gießen des Rohrendbereiches ein Vorsprung (26) gebildet wird.