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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung zum Abdichten von zwei
Betonrohrendteilen bezüglich einander.
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Für die Schaffung einer dichten Verbindung zwischen Betonrohren werden häufig Muffenrohre
verwendet, die an einem Ende eine Muffe und an dem anderen Ende einen Zapfen bzw. Schaft
bilden, wobei zwei Rohre durch Einführen des Zapfens eines Rohres in die Muffe des anderen
Rohres verbunden werden. Eine Dichtungsfläche in der Muffe eines der Rohrendteile und eine
Dichtungsfläche auf dem Zapfenende des anderen Rohrendteiles, der in die Muffe eingeführt ist,
bilden so zusammen einen Dichtungsraum, der mit dem Inneren der Rohrendteile verbunden ist.
In dem Dichtungsraum ist ein Dichtungselement aus elastischem Material angeordnet, welches
zwischen den zwei entgegengesetzten Dichtungsflächenteilen des Dichtungsraumes gepreßt wird.
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Betonrohre dieser Art werden zum Beispiel zur Beförderung von Abwasser verwendet. Es kommt
vor, daß das Abwasser aggressive Substanzen, wie zum Beispiel Sumpfgas oder schwefelhaltiges
Gas enthält, welches auf das Betonmaterial der Rohre einwirkt und dieses abbaut. Es ist möglich,
die Lebensdauer der Rohre zu verlängern, indem die Dicke der Rohrwände erhöht wird, aber ein
Abbau des Betonmaterials im Bereich der Abdichtungsvorrichtungen zwischen den Rohren führt
unvermeidlich zu einer unvollkommenen Dichtigkeit der Rohrverbindungen. Dies beruht auf der
Tatsache, daß der Abbau der Dichtungsflächen eine vergrößerte Breite des Dichtungsraumes
schafft, so daß die Kompression des Dichtungselementes, die für dessen Funktion notwendig ist,
allmählich abnimmt und verlorengeht. Es ist möglich, das Risiko für die Gefährdung der Funktion
der Dichtungsvorrichtung zu verringern, indem eine Dichtungsvorrichtung geschaffen wird, die eine
Verschlußvorrichtung aufweist, welche in dem Dichtungsraum zwischen dem Inneren der
Rohrendteile und dem Dichtungselement angeordnet ist, um zu verhindern, daß das in den
Rohren beförderte Mittel mit dem Dichtungselement und den Dichtungsflächenteilen in Kontakt
kommt, welche in dem Bereich des Dichtungselementes angeordnet sind. Eine
Dichtungsvorrichtung mit einer in dem Dichtungsraum angeordneten Verschlußvorrichtung ist von früher zum
Beispiel aus der US-A-2 615 740 bekannt. Nach der US-A-2 615 740 wird die
Verschlußvorrichtung durch einen nach innen hervorspringenden Flansch gebildet, der aus einem festen
Gummimaterial besteht und verhältnismäßig dünn ist. Aufgrund der möglichen Veränderungen der
Breite des sich radial erstreckenden Teiles des Dichtungsraumes besitzt eine durch einen Flansch
nach der US-2 615 740 aufgebaute Dichtungsvorrichtung keine verläßliche Kapazität als ein
Verschlußmittel zu wirken, um ein in dem Rohr befördertes Medium daran zu hindern, in den
zylindrischen Abschnitt des Dichtungsraumes zwischen dem Zapfen und der Muffe einzudringen.
In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß in einem Dichtungsraum zwischen einer
Muffe und einem Zapfenende große Toleranzen bezüglich der Breite des sich radial erstreckenden
Abschnittes des Dichtungsraumes bestehen können, da diese Breite direkt von der jeweiligen
Position der zwei verbundenen Rohre abhängt. Insbesondere bei einer Verbindung zwischen
einem Zapfenende und einer Muffe sind keine Mittel zum Sperren der Muffe und des Zapfenendes
in einer genau vorbestimmten Position bezüglich einander vorgesehen. Nachdem das Zapfenende
in die Muffe eingeführt wurde, tritt normalerweise mindestens ein geringes Zurückziehen des
Zapfenendes aus der Muffe auf, wie auch mögliche Winkelbiegungen der Rohre zueinander. In
jedem Fall wird die Breite des sich radial erstreckenden Dichtungsraumabschnittes wenigstens
an einer Stelle rund um den Umfang des Rohres vergrößert. Folglich muß ein Dichtungselement,
das ein verläßliches Mittel zur Verhinderung des Abbaues der Dichtungsflächen bilden soll, die
Fähigkeit besitzen, sich unterschiedlichen Breiten des sich radial erstreckenden
Dichtungsraumabschnittes anzupassen, und diesbezüglich ist eine in der US-A-2 615 745 gezeigte und
beschriebene Dichtungsvorrichtung nicht ausreichend.
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Ein anderer Nachteil der Dichtungsvorrichtung nach der US-A-2 615 740 besteht darin, daß das
Dichtungselement, welches in dem zylindrischen Abschnitt des Dichtungsraumes zwischen dem
Zapfen und der Muffe angeordnet ist, rohrförmig ist und solche axiale Abmessungen hat, daß es
im wesentlichen den zylindrischen Abschnitt des Dichtungsraumes vollkommen ausfüllt. Dies
bedeutet, daß es in der Dichtungsvorrichtung der US-A-2 615 740 keinen Abstand zwischen dem
Verschlußelement und dem Dichtungselement gibt, wodurch eine extrem starre Verbindung
geschaffen wird, die keine winkelige Position zwischen den Rohrendteilen an der Verbindung
erlaubt. Dies bedeutet, daß das Betonmaterial der Rohre, welche die Verbindung bilden,
beträchtlichen Belastungen unterworfen wird, was häufig das Brechen des Betons verursacht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtungsvorrichtung für Betonrohre zu schaffen,
welche eine zuverlässige Verschlußvorrichtung hat, um zu verhindern, daß Medien, welche für den
Beton schädliche Substanzen enthalten, daran gehindert werden, mit dem Dichtungselement und
den Dichtungsflächenteilen, die in dem Bereich des Dichtungselementes positioniert sind, in
Kontakt zu kommen, wobei die Dichtungsvorrichtung derart ist, daß sie eine Winkelposition
zwischen den Betonrohren erlaubt, ohne die Dichtigkeit der Verbindung zwischen den Rohren zu
gefährden.
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Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist die Dichtungsvorrichtung nach der Erfindung derart, daß sie eine
Dichtungsfläche in einer Muffe eines der Rohrendteile und eine Dichtungsfläche auf einem
Zapfenende des anderen Rohrendteiles hat, wobei das Zapfenende in die Muffe eingeführt wird,
um zwischen den Dichtungsflächen einen Dichtungsraum zu bilden, der mit dem Inneren der
Rohrendteile verbunden ist und einen zylindrischen Dichtungsraumabschnitt und einen sich radial
erstreckenden Dichtungsraumabschnitt aufweist, welcher den zylindrischen
Dichtungsraumabschnitt mit dem Inneren der Rohrendteile verbindet, und ferner ein Dichtungselement aus
elastischem Material aufweist, das in dem zylindrischen Dichtungsraumabschnitt
zusammengedrückt wird, und ein Verschlußelement, welches aus gummielastischem Material besteht und
in dem sich radial erstreckenden Dichtungsraumabschnitt angeordnet ist, um zu verhindern, daß
ein in den Rohrendteilen befördertes Medium weder mit dem Dichtungselement noch mit den
Dichtungsflächen, wenigstens in dem Bereich des Dichtungselementes, in Kontakt kommt, wobei
das Verschlußelement und das Dichtungselement aus dem gleichen Material bestehen und
miteinander verbunden sind, das Dichtungselement aus elastischem Material in dem zylindrischen
Dichtungsraumabschnitt in einem axialen Abstand von dem sich radial erstreckenden
Dichtungsraumabschnitt zusammengedrückt ist, das Verschlußelement mit dem Dichtungselement mittels
einer Wand verbunden ist, welche im Verhältnis zur radialen Dicke des Dichtungselementes aus
elastischem Material und im Verhältnis zu dem axialen Abstand dünn ist und die Dichtungsfläche
des Zapfenendes zwischen dem Verschlußelement und dem Dichtungselement bedeckt, und das
Verschlußelement wenigstens einen abgedichteten, ringförmigen, gasgefüllten,
zusammendrückbaren Hohlraum aufweist.
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Die in dem Dichtungsraum angeordnete Verschlußvorrichtung ist vorzugsweise aus einem
Dichtungselement aus gummielastischem Material aufgebaut, welches zum Beispiel aus einem
ringförmigen Schlauch besteht, der mit Gas, vorzugsweise Luft, gefüllt ist oder einem
Dichtungselement, das eine Vielzahl von abgedichteten Hohlräumen bestimmt. Dadurch paßt es, daß das
Dichtungselement in einem Abschnitt des Dichtungsraumes zusammengedrückt wird, welcher
durch eine Endfläche des Zapfens und eine entgegengesetzte Fläche der Muffe bestimmt wird
und sich radial vom Inneren der Rohrendteile zu einem zylindrischen Querschnitt des
Dichtungsraumes erstreckt. Dies bedeutet, daß das in der Rohrleitung beförderte Medium
vollkommen daran gehindert wird, in den Dichtungsraum einzutreten, was wiederum bewirkt, daß
die Dichtungsvorrichtung unversehrt bleibt. Aufgrund der Tatsache, daß das Verschlußelement
aus einem gasgefüllten, ringförmigen Element besteht, kann die Verschlußvorrichtung ihre
Funktion auch nach einem wesentlichen Abbau der Betonflächen aufrechterhalten, welche mit
dem Schlauch in Eingriff sind. Aufgrund der Tatsache, daß das Verschlußelement mit Gas gefüllt
ist, wird ein alimähliches Erweitern des Schlauches geschaffen, um seine Funktion, nämlich den
Dichtungsraum zu verschließen, aufrechtzuerhalten. Aufgrund der Tatsache, daß das
Dichtungselement in einem axialen Abstand von dem sich radial erstreckenden Dichtungsraumabschnitt
angeordnet ist und weil das Verschlußelement mit dem Dichtungselement mittels einer dünnen
Wand verbunden ist, wird erlaubt, daß die Rohre in einer Winkelposition bezüglich einander
angeordnet sind und weil das Verschlußelement einen gasgefüllten Hohlraum aufweist, wird eine
korrekte Funktion des Verschlußelementes auch in der Winkelposition der Rohre geschaffen.
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Das Dichtungselement der Dichtungsvorrichtung nach der Erfindung kann auf verschiedene Weise
ausgeführt sein.
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In einer Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung nach der Erfindung weist das
Dichtungselement zwei Dichtungsteile auf, die an die axiale Verschiebung der Dichtungsflächen angepaßt
sind, welche stattfindet, wenn das Zapfenende im wesentlichen nicht verschiebbar in die Muffe
eingeführt wird, um mit jeweils einer der Dichtungsflächen in Eingriff zu kommen und
gegeneinander entlang zwei Gleitflächen zu gleiten, die miteinander Kontakt haben und vorzugsweise mit
einem Gleitmittel versehen sind. Dadurch kann einer der Dichtungsteile den Hauptkörper des
Dichtungselementes bilden, während der andere Dichtungsteil aus einer dünnen, sogenannten
Gleithaut besteht. Es ist auch möglich, den anderen Dichtungsteil als einen geschlossenen
Schlauch auszuführen, der sich bei der Verschiebung der Dichtungsflächen bezüglich einander
auf den Hauptkörper des Dichtungselementes wie ein Raupenschlepper rollt.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Figur 1a ist ein Axialschnitt einer Ausführungsform einer Dichtungsvorrichtung nach der
Erfindung, bevor die Rohre verbunden wurden.
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Figur 1b ist ein Axialschnitt der vollständigen in Figur 1a gezeigten Dichtungsvorrichtung.
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Die Figuren 2a- 4a und 2b - 4b
sind Axialschnitte entsprechend den Schnitten der Figuren 1a bzw. 1b, wobei
andere Ausführungsformen von Dichtungsvorrichtungen nach der Erfindung
gezeigt werden.
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Die Dichtungsvorrichtung nach der Erfindung soll zwei Betonrohrendteile gegeneinander
abdichten. Die Rohrendteile sind Teil einer Rohrleitung zur Beförderung von Abwasser, das
schwefelhaltiges Gas oder Sumpfgas enthält. Das schwefelhaltige Gas ist schädlich für das
Betonmaterial und baut allmählich das Material ab. Um die Lebensdauer der Rohrleitung zu
verlängern, werden die Betonwände der Rohre mit größerer Dicke hergestellt. Die
Dichtungsvorrichtung nach der Erfindung soll die Probleme lösen, welche an den Rohrverbindungen aufgrund
der Tatsache auftreten, daß der Beton in dem Bereich, in welchem die Dichtungsvorrichtung mit
dem Beton in Eingriff komm, abgebaut wird.
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Eines der Rohrendteile bildet eine Muffe 2, die an ihrer Innenfläche eine Dichtungsfläche 4 hat,
welche einen zylindrischen Teil 6 und einen angrenzenden, ringförmigen Teil 8 aufweist, der sich
quer zu der Rohrachse erstreckt. Das zylindrische Teil 6 der Dichtungsfläche 4 ist etwas konisch,
wobei sich der kleinster Durchmesser an dem Innenteil befindet, das angrenzend an den Ringteil
8 der Dichtungsfläche angeordnet ist. Das zylindrische Teil 6 der Dichtungsfläche 4 ist an seinem
äußeren, freien Ende mit einer abgeschrägten Kante 10 versehen.
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Das andere Rohrendteil bildet ein Schaft- bzw. Zapfenende 12, welches eine Dichtungsfläche 14
hat. Die Dichtungsfläche 14 weist ein zylindrisches Teil 16 und ein Ringteil 18 auf, das sich quer
zu der Rohrachse erstreckt und die freie Endfläche des Zapfenendes 12 bildet. Das zylindrische
Teil 16 der Dichtungsfläche 14 geht durch eine Schulter 20 in ein zylindrisches Teil 22 über, das
einen größeren Durchmesser als das Teil 16 hat.
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Eine Dichtungs- und Verschlußeinheit 24 aus gummielastischem Material ist auf dem Zapfenende
12 angeordnet. Die Dichtungs- und Verschlußeinheit 24 besteht aus einem Dichtungselement 26,
einem Verschlußelement 28 und einem Verbindungsteil 30, das sich zwischen dem
Dichtungselement 26 und dem Verschlußelement 28 erstreckt.
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Das Dichtungselement 26 hat ein radial hervorspringendes Kompressionsteil 32 mit einer
konischen Außenfläche 34 und ferner ein Stützteil 36, das sich gegen die Schulter 20 des
Zapfenendes 12 stützt. Das Verschlußelement 38 wird durch einen ringförmigen,
dichtgechlossenen Schlauch gebildet, dessen Wände 38 einen luftgefüllten Raum 40 einschließen. Die
Außenfläche der Wand 38 des Verschlußelementes ist mit ringförmigen Rippen bzw. Wulsten 42
versehen.
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Das Verbindungsteil 30 zwischen dem Dichtungselement 26 und dem Verschlußelement 28 wird
durch eine Wand gebildet, die im wesentlichen dieselbe Dicke hat wie die Wand 38 des
Verschlußelementes 28.
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Die Dichtungs- und Verschlußeinheit 24 ist auf der Dichtungsfläche 14 des Zapfenendes 12
gespannt, wobei das Dichtungselement 26 und das Verbindungsteil 30 mit dem zylindrischen Teil
16 der Dichtungsfläche 14 in Kontakt kommen, das Steitzteil 36 des Dichtungselementes 26 mit
der Schulter 20 in Eingriff kommt und das Verschlußelement 28 mit dem ringförmigen Teil 18 der
Dichtungsfläche 14 in Eingriff kommt.
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Um die Rohrverbindung nach Figur 1b herzustellen, wird das Zapfenende mit der Dichtungs- und
Verschlußeinheit der Muffe verbunden, indem das Zapfenende in die Muffe in der axialen Richtung
der Rohre eingeführt wird. Dadurch kommt das Druckteil 32 des Dichtungselementes 26 durch
die abgeschrägte Kante 10 an der Endfläche der Muffe in Kontakt, das Dichtungselement wird
allmählich zusammengedrückt, wobei sich das Kompressionsteil nach unten gegen das Stützteil
36 dreht. Bei dem fortgeführten Einführen des Zapfenendes in die Muffe wird das
Verschlußelement 28 zwischen das Teil 18 der Dichtungsfläche 14 und das Teil 8 der Dichtungsfläche 4
zusammengedrückt, während das Dichtungselement 26 gleichzeitig durch den Eingriff mit dem
sich konisch verschmälernden Teil der Dichtungsfläche 4 weiter zusammengdrückt wird.
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In der in Figur 1b gezeigten Endposition füllt das Verschlußelement 28 den Teil des
Dichtungsraumes völlig aus, welcher durch die Teile 18 und 8 der Dichtungsfläche 14 bzw. 4 bestimmt ist,
wobei ein völliges Verschließen des Dichtungsraumes geschaffen wird und völlig vermieden wird,
daß der Dichtungsraum durch das in der Rohrleitung beförderte Medium beeinflußt wird. Das
bedeutet, daß der Teil der Dichtungsvorrichtung, der aus den Dichtungsflächen 14 und 6 und dem
Dichtungselement 26 besteht und innerhalb des Verschlußelementes 28 angeordnet ist, völlig
davor geschützt wird, durch zum Beispiel schwefelhaltiges Gas abgebaut zu werden, welches das
die Dichtungsflächen 6 und 14 bildende Betonmaterial abbaut und schnell zu einem Verlust der
Kompression des Dichtungselementes führt, der für die Dichtigkeit der Verbindung notwendig ist.
In einer mit Dichtungsvorrichtungen nach der Erfindung versehenen Rohrleitung ist nur die
Innenfläche der Rohrleitung für Angriffe zugänglich, was bedeutet, daß die Rohrleitung erst
undicht wird, wenn die gesamte Wand der Rohrleitung von innen durch das schwefelhaltige Gas
abgebaut wurde.
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Das Verschlußelement 28 kann sich großen Toleranzen bezüglich des Abstandes zwischen den
Teilen 8 und 18 der Dichtungsflächen anpassen, die mit dem Verschlußelement 28 in Eingriff sind.
Somit kann der Abstand zwischen den Flächenteilen problemlos zwischen 10 und 50 mm
variieren.
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In den Figuren 2a und 2b, 3a und 3b und 4a und 4b werden Ausführungformen der
Dichtungsvorrichtung nach der Erfindung gezeigt, die bezüglich der Ausführungsform nach den Figuren 1a und
1b nur bezüglich der Ausführung der Dichtungs- und Verschlußeinheit verändert sind. Somit
weisen auch die Dichtungsvorrichtungen nach diesen Figuren ein Zapfenende und eine Muffe
desselben Aufbaues wie das Zapfenende und die Muffe der Ausführungsform nach den Figuren
1a und 1b auf. Die Muffe und das Zapfenende wie auch ihre Dichtungsflächen werden mit
denselben Bezugszahlen wie in der Ausführungsform nach den Figuren 1a und 1b bezeichnet,
wobei "a", "b" und "c" hinzugefügt werden.
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Jede der Dichtungsvorrichtungen nach den Figuren 2a und b - 4a und 4b weist eine Dichtungs-
und Verschlußeinheit 24a - 24c auf, welche ein Dichtungselement 26a - 26c und ein
Verschlußelement 28a - 28c aufweist. Die Dichtungselemente 26a - 26c haben denselben Aufbau wie das
Dichtungselement 26 der Ausführungsform nach den Figuren 1a und 1b und weisen einen
Kompressionsteil 32a - 32c auf, der eine konische Außenfläche 34a - 34c und einen Stützteil 36a
- 36c hat. Die Verschlußelemente 28a - 28c sind mit ihren Dichtungselementen 26a - 26c mittels
Verbindungsteilen 30a - 30c verbunden, die sich zwischen den Dichtungselementen 26a - 26c und
den Verschlußelementen 28a - 28c erstrecken. Die Verschlußelemente 28a - 28c haben im
wesentlichen dieselbe äußere Form wie das Verschlußelement 28 der Ausführungsform nach den
Figuren 1a und 1b, während das Innere der Verschlußelemente 28a - 28c auf verschiedene Weise
ausgeführt ist.
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In der Ausführungsform nach den Figuren 2a und 2b ist das Verschlußelement 28a mit vier
ringförmigen Räumen 44 versehen, die sich rund um das Verschlußelement erstrecken und
voneinander mittels Trennwänden 46 getrennt sind, die wie ein Kreuz angeordnet sind.
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In der Ausführungsform nach den Figuren 3a und 3b ist das Verschlußelement 28b mit einer
Anzahl von ringförmigen Räumen 48 versehen, die im Querschnitt kreisförmig sind und sich rund
um das Verschlußelement erstrecken.
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In der Ausführungsform nach den Figuren 4a und 4b ist das Verschlußelement 28c mit einer
Anzahl von ringförmigen Räumen 50 versehen, die im Querschnitt eine längliche Form haben und
sich rund um das Verschlußelement erstrecken.
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Die Räume 44, 48 und 50 der Verschlußelemente 28a, 28b und 28c in den Dichtungs- und
Verschlußeinheiten nach den Figuren 2a und 2b, 3a und 3b und 4a und 4b sind geschlossen und
enthalten Luft in derselben Weise wie der Raum 40 in der Ausführungsform nach den Figuren 1a
und 1b. Die Räume bewirken, daß die Verschlußelemente sich an große Toleranzen bezüglich
der Entfernung zwischen den Flächenteilen der Dichtungsflächen anpassen können, die mit dem
Verschlußelement in Eingriff sind.
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Die Erfindung kann innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche abgeändert werden.