DE4134049C2

DE4134049C2 - Dichtelement für Muffenrohre

Info

Publication number: DE4134049C2
Application number: DE19914134049
Authority: DE
Inventors: Gerhard Arlt
Original assignee: HERMANN MUECHER GmbH
Current assignee: HERMANN MUECHER GMBH, 58332 SCHWELM, DE
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: DE4134049A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement für Muffenrohre, insbesondere für Betonrohre, die aus einem nach der Formgebung erhärtenden Material hergestellt sind, wobei das bei der Fertigung eines Muffenrohres in dessen Muffenwand verankerte Dichtelement aus einem elastomeren Dichtungsring und aus einem daran angeformten, zum axial inneren Ende der Muffe zu verlaufenden, aus dem Material des Dichtungsringes gefertigten Schalungskragen besteht, und wobei am Dichtelement zwischen dem Dichtungsring und dem am axial inneren, einen Radialendsteg bildenden Ende des Schalungskragens ein bei der Endmontage der Rohre das Spitzende des anderen Rohres und einen Teil des endverformten Dichtungsringes aufnehmender Freiraum angeordnet ist, der radial außen durch den Schalungskragen begrenzt ist.

Beim rationellen Herstellen von Betonrohren kommen in die Muffe einbetonierte einteilige Dichtelemente zur Verwendung, deren zwischen dem Dichtungsring und dem den Schalungsring axial innen abschließenden Radialendsteg befindlicher Montage- und Verformungs-Freiraum in der Praxis durch radial verlaufende Zwischenstege in drei oder mehr tangential umlaufende und voneinander abgeschlossene Kammern oder Hohlkammern axial und bei bestimmten Dichtelementen auch radial unterteilt ist (z. B. DE 33 45 569 C2) Diese radialen Zwischenstege haben die Aufgabe, den radial außen am Freiraum in axialer Richtung verlaufenden Schalungskragen beim Herstellen des Betonrohres, insbesondere beim Verdichten des Betons, gegen die vom noch verformbaren Beton ausgehenden Druckkräfte radial abzustützen Gleichzeitig stellen aber diese radialen Zwischenstege eine erhebliche zusätzliche Materialmenge dar, die bei der Montage der Rohre vom in die Muffe einfahrenden Spitzende des nächsten Rohres radial nach außen in den verbleibenden Freiraum gepresst wird. Es liegt auf der Hand, dass für die Aufnahme dieser zusätzlichen Materialmenge ein zusätzliches, sich radial nach außen erstreckendes Freiraum-Volumen vorgesehen werden muss. Dies bedeutet, dass sich dadurch einerseits die radiale Stärke des Dichtelementes entsprechend vergrößert, und dass sich dadurch andererseits die Wandstärke der Muffe des Betonrohres zwangsläufig um den gleichen Radialwert reduziert. Dadurch wächst die Gefahr, dass es - bes. bei kaltwetterbedingter größerer Steifheit des Elastomers des Dichtelementes - zu Muffensprengungen und damit zu Undichtigkeiten in der Rohrleitung kommt. Ein weiterer Nachteil der Anordnung solcher radialer Zwischenstege besteht darin, dass sie dem in die Muffe einfahrenden Spitzende des nächsten Rohres einen zusätzlichen Einfahrwiderstand entgegensetzen Dieser vor allem bei kaltem Wetter infolge der Elastomer-Steifheit schnell ansteigende Einfahrwiderstand führt nicht selten dazu, dass das Spitzende nur ein (zu) kurzes Stück in die Muffe eingefahren wird, und dass das Spitzende später bei im Rohrgrabenbereich vorkommenden Setzungen des Erdreiches und den damit verbundenen vertikalen Auslenkungen der Rohrleitung im größten Fugenklappungsbereich der Rohrverbindung aus dem in der Muffe befestigten Dichtungsring wieder nach außen herausgezogen wird Auch derartige Fehlmontagen, die vor allem bei den zahlenmäßig am meisten verlegten kleinen Rohrnennweiten DN 300-DN 700 vorkommen, bei denen sich die tatsächlich erzielte axiale Fugengröße an den Rohrverbindungsstellen mangels Begehbarkeit von innen nicht nachkontrollieren lässt, haben oft erst Jahre nach der Rohrverlegung auftretende Undichtigkeiten an den Rohrverbindungen zur Folge.

Aus der DE 39 00 873 A1 ist weiterhin bekannt eine mehrtellige Ausführungsform einer in eine Rohrmuffe einbetonierten Steckmuffendichtung unter Verwendung eines Dichtungselementes, bestehend aus einem Dichtungsring aus elastomerem Material, der mit mindestens einem Halteteil in der Wandung der Rohrmuffe eingeformt ist und aus einem vom Dichtungsring zum axial inneren Ende der Rohrmuffe (Muffenspiegel) sich fortsetzenden Schalungskragen, der eine geringere radiale Dicke als der Dichtungsring aufweist, und der als eine nach der Fertigung des Betonrohres in der Rohrmuffe verbleibbare Schalung die radial äußere Begrenzung des zwischen Dichtungsring und Muffenspiegel befindlichen Verformungs- und Montage-Freiraumes bildet. Es besteht bei dieser Anordnung der Schalungskragen des Dichtelementes aus einem - im Vergleich zum Material des Dichtungsringes - weniger elastischen, vorzugsweise aus einem weitgehend biegesteifen und starren Material. Es weist dabei in einem Ausführungsbeispiel der Dichtungsring einen Elastomerkragen auf, der bis zum Muffenspiegel des Betonrohres reicht und sich dort als radial nach innen gerichteter Muffenspiegelflansch bis an die Untermuffe fortsetzt. Der radial innen am Elastomerkragen angeordnete Schalungskragen verleiht dem Dichtelement beim Betonieren die erforderliche radiale und axiale Formstabilität. Das Material des Dichtungsringes bzw. dessen Elastomerkragens besteht aus einem relativ elastischen Werkstoff.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus einem einzigen Elastomermaterial auf einfache Weise herstellbares und in der Muffenwand eines Rohres zu verankerndes Dichtelement zu schaffen, dessen Schalungsring einen möglichst kleinen radialen Außendurchmesser aufweist und/oder dessen zwischen dem Dichtungsring und dem axial inneren Ende der Muffe liegender Zwischenraum dem in die Muffe einfahrenden Spitzende des nächsten Rohres keinen oder einen möglichst geringen Einfahrwiderstand entgegensetzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Freiraum axial ungeteilt ist und bis ganz oder nahe an das axial innere Ende der Muffe - zumindest aber über mehr als die Hälfte des zwischen diesem Ende und dem axial inneren Ende des noch unverformten Dichtungsringes liegenden Axialabstandes - reicht, und dass die Wandung des Schalungskragens, der beim Herstellen des Muffenrohres nur vom Dichtungsring und vom Radialendsteg an der Muffeninnenschalung, auch Untermuffe genannt, radial abgestützt ist, eine von der Härte des Materials (Shore-Härte, IRHD) und der axialen Länge des Freiraumes abhängige radiale Mindeststärke besitzt, und so der Schalungskragen eine Steifheit aufweist, dass er den vom noch verformbaren Material des Muffenrohres ausgehenden Druckkräften allein endmontagesicher widersteht. Dabei ist die - beim Konstruieren der für die verschiedenen Rohrnennweiten und Rohrherstellungsverfahren geeigneten Dichtelemente zu ermittelnde - radiale Abmessung des Schalungskragens beim Gleichbleiben der einen Einflussgröße durch die Zu- oder Abnahme der Härte des Schalungskragens oder der axialen Länge des Freiraumes oder durch die gleichzeitige Veränderung dieser beiden Einflussgrößen bestimmt, indem

a) bei alleiniger oder überwiegender Abnahme der Härte des Schalungs kragens oder
b) bei alleiniger oder überwiegender Zunahme der axialen Länge des Freiraumes oder
c) bei einer die Auswirkungen der vorstehenden Veränderungen summierenden Kombination dieser beiden Einflussgrößen eine größere radiale Mindeststärke des Schalungskragens und
d) in den auswirkungsmäßig umgekehrten Fällen der Veränderungen gemäß a) bis c) eine kleinere radiale Mindeststärke des Schalungs kragens vorsehen zu müssen bzw. vorsehen zu können bedeutet, oder
e) dass das Ausmaß der einander entgegengesetzten Auswirkungen der Veränderungen dieser beiden Einflussgrößen oder
f) dass der endmontagesichere Steifheitsbereich der Radialstärke des Schalungskragens

eine Änderung der vorgesehenen und gegebenenfalls bereits endmontagesicher erprobten radialen Stärke des Schalungskragens bei wenigstens zwei Härte- und/oder Freiraum- und/oder Rohrdurchmesser-relevant unterschiedlichen Arten und/oder Dimensionen von Dichtelementen erübrigt. Durch die vorstehende Anleitung zum Konstruieren der für die verschiedenen Rohrnennweiten und Rohrherstellungsverfahren am besten geeigneten Dichtelemente lässt sich bei diesen verschiedenen Dichtelementen ein vom Dichtungsring bis zum Radialendsteg jeweils axial durchgehender und dadurch die richtige Montage des Spitzendes erleichternder Freiraum vorsehen. Der radiale Durchmesser dieses Freiraumes braucht dabei nur nach dem größten vorkommenden radialen Außendurchmesser des Spitzendes bemessen zu werden, was den radialen Außendurchmesser des Schalungsringes entsprechend reduziert und die Wandstärke der Muffe des Betonrohres in der aus Haltbarkeitsgründen gewünschten Weise um den gleichen Radialwert vergrößert. Durch die Möglichkeit, nach der erfindungsgemäßen Anleitung die Abmessung der radialen Wandstärke des Schalungskragens und/oder des radialen Außendurchmessers des Schalungsringes in einer Art von Wechselbeziehung zwischen der Härte des Elastomers des Dichtungselementes sowie der Wandstärke und der axialen Länge der Muffe zu bestimmen, ergibt sich für den Dichtmittelkonstrukteur der Vorteil, dass er bei den für die verschiedensten Anwendungsfälle (Rohrnennweite, Rohrlänge, Muffenform, Rohrfertigungsverfahren usw.) bestimmten erfindungsgemäßen Dichtelementen stets das Erreichen der zuvor bereits angegebenen vorteilhaften Montage- und Haltbarkeitsmerkmale zu gewährleisten vermag.

Um die Steifheit des Schalungskragens beim Herstellen des Muffenrohres zu erhöhen, ist nach einer vorteil haften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Schalungskragen im mittleren Bereich seiner axialen Erstreckung eine größere radiale Wandstärke als zumin dest an einem seiner beiden axialen Endbereiche besitzt.

Eine weitere Variante zur Vergrößerung der Steifheit des Schalungskragens bei gleichzeitig möglichst geringem Materialmehrbedarf besteht nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung darin, daß zumindest die radiale Außenwand des Schalungskragens nach radial außen - konvex oder ähnlich - gewölbt ist. Dabei wird - zumindest teilweise - der radiale Druck des noch ver formbaren Materials des Muffenrohres nach Art des Ge wölbeprinzips in einen teil-axialen Druck umgewandelt und vom Schalungskragen in schräg-axialer Richtung auf den Dichtungsring und den Radialendsteg abgeleitet. Von hier aus wird dann dieser Druck radial auf die feste Untermuffe abgetragen. Die auf den Schalungskragen ein wirkenden radialen Druckkräfte werden dadurch reduziert, was seine Steifheit und damit seine Formstabilität während der Fertigung des Muffenrohres erhöht.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung läßt sich die unerwünschte Verschmutzung und Vereisung des Freiraumes auf einfache Weise nach der Erfindung dadurch verhindern, daß der Freiraum radial innen durch eine vom Dichtungsring zum Radialendsteg verlaufende Fahne verschlossen ist.

Selbst bei großen axialen Muffentiefen von z. B. 100 mm und mehr, die bei größeren Rohrnennweiten (etwa ab DN 900) vorgesehen sind, lassen sich erfindungsgemäße Dichtelemente mit einer kostenmäßig noch vertretbaren radialen Wandstärke ihres Schalungskragens funktions sicher verwenden, indem der Freiraum zumindest während der Fertigung des Muffenrohres unter Überdruck steht, und daß der Schalungskragen außer der vom Dichtungs ring und vom Radialendsteg bewirkten radialen Abstüt zung durch den Überdruck zusätzlich noch in seiner Radialposition gehalten ist. Das Befüllen des mittels einer Fahne allseitig verschlossenen Freiraumes mit Druckluft von z. B. 0,3 bar erfolgt über ein zuvor in den Schalungskragen oder in den Radialendsteg einge stanztes Loch, das - ähnlich wie bei Luftmatratzen - sofort nach dem Befüllen mit einem Gummistöpsel ver schlossen wird. Nach dem Ziehen der Untermuffe wird der Überdruck über einige an der Fahne angebrachte kleine Einstiche wieder abgelassen.

Für Rohre mit größerer Wandrauhigkeit und/oder ferti gungsbedingten größeren Durchmessertoleranzen an Muffe und/oder Spitzende sieht eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung vor, daß der Dichtungsring und/oder der Schalungskragen - zumindest teilweise - aus einem Ela stomer zelliger Struktur bestehen.

Als zweite Variante, den Freiraum vor Verschmutzung und Vereisung zu schützen, wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschla gen, daß der Freiraum wenigstens auf einem Teilabschnitt seiner radialen Breite und/oder seiner axialen Länge von einem Elastomer zelliger Struktur ausgefüllt ist.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiele wird die Erfindung näher erklärt. Es zeigen im axialen Querschnitt

Fig. 1 ein in eine Muffenwand einbetoniertes Dichtele ment vor dem Ziehen der Untermuffe,

Fig. 2 ein etwas größeres, mit einer Fahne versehenes Dichtelement, ebenfalls einbetoniert und vor dem Zie hen der Untermuffe dargestellt,

Fig. 3 und Fig. 4 je ein Dichtelement nach dem Aufzie hen auf die Untermuffe, deren Darstellung aus Platz gründen eingespart wurde, und

Fig. 6 ein Dichtelement wie vor, dessen Freiraum bis auf seinen Verformungsteil mit einem Elastomer zelli ger Struktur ausgefüllt ist.

Das in Fig. 1 dargestellte Dichtelement 1 besteht aus dem in der Nähe der äußeren Muffenöffnung 2 angeordne ten Dichtungsring 3, aus zwei, radial nach außen ab stehenden und in der Muffenwand 4 eines Betonrohres befestigten Verankerungsfüßen 5, 5', aus dem axial verlaufenden Schalungskragen 6 und dem am axial inneren Ende der Muffe 7 liegenden, mit einem Verankerungsfuß 5'' versehenen Radialendsteg 8. Schalungskragen 6 und Radialendsteg 8 bilden zusammen den Schalungsring 9, der - gemeinsam mit dem Dichtungsring 3 - einen für die reibungslose Durchführung der Rohrmontage erforder lichen Montage- und Verformungs-Freiraum 10 an drei Seiten umschließt. Den radial inneren Abschluß dieses Freiraumes 10 bildet die Muffeninnenschalung, auch Un termuffe 11 genannt, auf die das Dichtelement 1 vor dem Fertigen des Betonrohres aufgezogen wurde. Die radiale Wandstärke des Schalungskragens 6 und damit dessen Steifheit wurde bei einer bestimmten Härte - z. B. IRHD 50 - des Elastomers, aus dem das gesamte Dichtelement 1 gefertigt wurde, so bemessen, daß der Schalungskragen 6 den bei der Herstellung des Betonrohres vom noch verform baren Beton ausgehenden radialen Druckkräften widerstand.

Fig. 2 zeigt das Dichtelement 1, das eine größere axia le Länge besitzt als das in Fig. 1 dargestellte Dicht element 1, und das sich daher für den Einbau in grö ßere Rohrnennweiten - z. B. für Betonrohre DN 400-600 - eignet. Da das Dichtelement 1 aus dem gleichen Elasto mermaterial wie das in Fig. 1 dargestellte Dichtelement 1 (z. B. IRHD 50) besteht, war es bei der Konstruktion die ses in Fig. 2 dargestellten Dichtelementes 1 im Hin blick auf den gegenüber Fig. 1 axial etwas längeren Freiraum 10 erforderlich, die radiale Wandstärke des Schalungskragens 6 - im Vergleich zu derjenigen aus Fig. 1 - etwas stärker auszubilden, was die Steifheit des Schalungskragens 6 entsprechend erhöhte. Außerdem wurde in der axialen Mitte des Schalungskragens 6 ein vierter Verankerungsfuß 5''' angeordnet, der die Steif heit des Schalungskragens 6 und die Sicherheit der Be festigung des Dichtelementes 1 in der Muffenwand 4 weiter steigert. Eine radial innen am Dichtelement 1 vom Dichtungsring 3 zum Radialendsteg 8 verlaufende dünne Fahne 12 schließt den Freiraum 10 zum Schutz vor Verschmutzungen zum Muffeninneren hin ab. Gleich zeitig sorgt die Fahne 12 beim Fertigen des Betonrohres dafür, daß der Radialendsteg 8 vom Radialdruck des Be tons nicht nach radial innen und der Schalungskragen 6 nicht an die Untermuffe 11 herangedrückt werden. Die funktionsnotwendige radiale Breite des Freiraumes 10 bleibt dadurch zuverlässig erhalten.

Das in Fig. 3 dargestellte Dichtelement 1 ist für den Einbau in ein Betonrohr gleicher Rohrnennweite - z. B. DN 300 - wie das in Fig. 1 gezeigte Dichtelement 1 be stimmt. Zum Unterschied von letzterem besteht es je doch aus Montage- und Abdichtungsgründen aus einem weicheren Elastomer - z. B. IRHD 40. Um eine wenigstens gleiche Steifheit des Schalungskragens 6 zu erzielen war es notwendig, seine radiale Wandstärke entspre chend stärker zu bemessen. Dies geschah im wesentlichen dadurch, daß die radiale Außenwand des Schalungskra gens 6 nach radial außen konvex gewölbt ausgebildet wurde. Dadurch ergeben sich neben seiner größeren materiellen Steifheit noch die Vorteile der radialen Druckkräfteabtragung nach dem Wölbungsprinzip.

Das Dichtelement 1 aus Fig. 4 besteht aus einem härte ren Elastomer - z. B. IRHD 60 - als das in Fig. 3 dar gestellte Dichtelement 1. Dadurch war es möglich, die radiale Wandstärke des Schalungskragens 6 erheblich dünner zu bemessen, was vor allem dann zweckmäßig ist, wenn die Muffenwand 4 aufgrund der vorhandenen Rohraußenschalung andernfalls eine zu geringe radiale Stärke aufweisen würde.

In Fig. 5 ist der vom Schalungsring 9 des Dichtele mentes 1 umschlossene Freiraum 10 von einem Elastomer zelliger Struktur ausgefüllt. Der bei und nach der Montage der Rohre benötigte Verformungs-Freiraum, 10' ist frei geblieben, was die Verformung des Dichtungs ringes 3 erleichtert. Die Fertigung eines solchen Dichtelementes 1 hat für mit Koextrusionsanlagen aus gestattete Elastomerhersteller den Vorteil, daß der Freiraum 10 des Dichtelementes 1 zur Verhinderung des Einfallens und Festklebens der Fahne 12 am Schalungs kragen 6 während der Vulkanisation nicht mit Über druck stabilisiert und ggf. nicht noch mit Talkum ein gepudert zu werden braucht.

Claims

1. Dichtelement für Muffenrohre, insbesondere für Betonrohre, die aus einem nach der Formgebung erhärtenden Material hergestellt sind, wobei das bei der Fertigung eines Muffenrohres in dessen Muffenwand verankerte Dichtelement aus einem elastomeren Dichtungsring und aus einem daran angeformten, zum axial inneren Ende der Muffe zu verlaufenden, aus dem Material des Dichtungsringes gefertigten Schalungskragen besteht, und wobei am Dichtelement zwischen dem Dichtungsring und dem am axial inneren, einen Radialendsteg bildenden Ende des Schalungskragens ein bei der Endmontage der Rohre das Spitzende des anderen Rohres und einen Teil des endverformten Dichtungsringes aufnehmender Freiraum angeordnet ist, der radial außen durch den Schalungskragen begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (10) axial ungeteilt ist und bis ganz oder nahe an das axial innere Ende der Muffe (7) - zumindest aber über mehr als die Hälfte des zwischen diesem Ende und dem axial inneren Ende des noch unverformten Dichtungsringes (3) liegenden Axialabstandes - reicht, und dass die Wandung des Schalungskragens (6), der beim Herstellen des Muffenrohres nur vom Dichtungsring (3) und vom Radialendsteg (8) an der Muffeninnenschalung, auch Untermuffe (11) genannt, radial abgestützt ist, eine von der Härte des Materials (Shore-Härte, IRHD) und der axialen Länge des Freiraumes (10) abhängige radiale Mindeststärke besitzt, und so der Schalungskragen eine Steifheit aufweist, dass er den vom noch verformbaren Material des Muffenrohres ausgehenden Druckkräften allein endmontagesicher widersteht.

2. Dichtelement für Muffenrohre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalungskragen (6) im mittleren Bereich seiner axialen Erstreckung eine größere radiale Wandstärke als zumindest an einem seiner beiden axialen Endbereiche besitzt.

3. Dichtelement für Muffenrohre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die radiale Außenwand des Schalungskragens (6) nach radial außen - konvex oder ähnlich - gewölbt ist.

4. Dichtelement für Muffenrohre nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (10) radial innen durch eine vom Dichtungsring (3) zum Radialendsteg (8) verlaufende Fahne (12) verschlossen ist.

5. Dichtelement für Muffenrohre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (10) zumindest während der Fertigung des Muffenrohres unter Überdruck steht, und dass der Schalungskragen (6) außer der vom Dichtungsring (3) und vom Radialendsteg (8) bewirkten radialen Abstützung durch den Überdruck zusätzlich noch in seiner Radialposition gehalten ist.

6. Dichtelement für Muffenrohre nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (3) und/oder der Schalungskragen (6) - zumindest teilweise - aus einem Elastomer zelliger Struktur bestehen.

7. Dichtelement für Muffenrohre nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum (10) wenigstens auf einem Teilabschnitt seiner radialen Breite und/oder seiner axialen Länge von einem Elastomer zelliger Struktur ausgefüllt ist.