NO141001B - Fremgangsmaate til innlegging og forankring av et tetningselement i et omkretsspor i en roermuffeende - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til innlegging og forankring av et tetningselement i et omkretsspor i en formstabil rørmuffeende, hvor tetningselementet omfatter en tetningsring av elastisk ettergivende materiale, såsom gummi, og en eller flere støttering(-er) av stiv termoplast.

Den foreliggende oppfinnelse er beregnet for innlegging og forankring av et tetningselement i et ferdig tilformet omkretsspor i vilkårlige typer av formstabile rørmuffeender. Dvs. oppfinnelsen finner anvendelse i muffeskjøtforbindelser ved forskjellige typer rør, f.eks. for drikkevannsrør, avløpsrør, gassrør osv., og for rør av forskjellige materialer, såsom rør av støpejern, stål, asbest-sement, betong, keramisk materiale, plast, osv.

En muffeskjøtforbinelse oppnås ved at en rørende (spiss-ende) stikkes inn i en rørmuffeende, idet innstikkingsenden og muffeenden avtettes i forhold til hverandre via et tetningselement som er opptatt i omkretssporet som er utformet innvendig i muffeenden. Selve tetningen oppnås ved at innstikkingsenden under innføringen i muffeenden komprimerer tetnirffeelementet i det tilhørende omkretsspor.

Den vanligste fremgangsmåte i felten i dag er at tetningselement av gummi legges på plass i rørmuffen under montering av rørene.

Denne fremgangsmåte avstedkommer blant annet følgende muligheter for feil og lekkasje.

På grunn av den mengden av ulike typer tetningselementer som foreligger kan feil type element legges inn.

Elementene kan legges inn feil vei dersom de ikke er symmetriske (noe de sjelden er).

Elementene kan legges slurvete inn i omkretssporet slik

at de skyves ut av sitt leie i muffeenden under innskyvning av spissenden.

Ved dårlig spissing av rørenden kan tetningselementet skyves ut av sitt leie.

Et særlig enkelt, men likevel vanlig brukt tetningselement består i sin helhet av gummi slik at elementet har liten ringstivhet og formbestandighet ved ytre påkjenninger. Som følge av mangelfull formbestandighet ved belastninger presses slike gummielement relativt lett utad i spalten mellom muffeenden og innstikkingsenden ved høye innvendige trykk i rørledningen. Det må også nevnes at tetningselementer med relativt stor diameter har så liten ringstivhet at det kan by på problemer å få innlagt elementet i nøyaktig ønsket stilling og at det ytterligere kan by på problemer å få skjøvet innstikkingsenden inn i muffeenden uten å skyve elementet ut av den tilsiktete stilling.

Når det gjelder rør av termoplast, såsom stiv PVC, har

man foreslått å løse ovennenvte problemer for eksempel ved løs-ninger ifølge britisk patentskrift 1.133.412 (Carter) og US-patentskrift 4.030.872, ved å avstive tetningselementet med ringformete deler av stål, plast, eller liknende, for derved å oppnå fast forankring av tetningselementet i omkretssporet i muffeenden.

En av grunnene til at rør av termoplast utgjør en så pass betydelig andel av markedsførte rør, skyldes ikke minst at man for denne rørtypen har klart å løse tetningsproblematikken på

en hensiktsmessig måte. Særlig har man utnyttet termoplast-materialenes spesielle egenskaper i forbindelse med formgiv-ingen av muffeenden i varm tilstand og herunder kunnet innlegge tetningselementet direkte på plass i det tilhørende omkretsspor under tilformingen av muffeenden.

De rørprodusenter som ikke fremstiller rør av termoplast henholdsvis de rørprodusenter som fremstiller rør av plast, men

som ikke har utrustninger for fremstilling av muffer med innlåste tetningselementer er henvist til å fremstille muffeenden separat for senere innlegging av tetningselementet på konvensjonell måte i en ferdig fremstillet muffeende. Slik konvensjonell fremstil-lingsmåte for rørmuffer i termoplastrør er angitt for eksempel i US-patentskrift 3.205.535 (Niessner).

For rør fremstillet av andre materialer kan det benyttes muffeender tilsvarende den som er angitt i ovennevnte patentskrift, men fremstillet for eksempel ved dreining, smiing, støping, osv.

For å oppnå en best mulig forankring av tetningselementer

i konvensjonelle muffeender er det foreslått en rekke løsninger basert på konvensjonell innsetting av elementet. Som eksempler kan nevnes tetningselementer med innstøpt spiralfjær, tetningselementer som låses fast med en plastring som ikke har større diameter og stivhet i forhold til rørdiameteren enn at den kan presses på plass i et tilhørende innvendig spor i muffeenden,

og tetningselementer med et rundtløpende parti av hard gummi. Ulempene ved ovennevnte og tilsvarende løsninger er at elementene må være relativt elastiske for å kunne la seg montere på plass i muffeendene, noe som på den annen side betyr at de også relativt lett lar seg demontere eller forskyve. Ved at elementene må være særlig elastiske for å kunne monteres, begrenses også i stor grad mulighetene til spesiell formgivning og forankring slik at man effektivt og sikkert kan forhindre utblåsing av elementet ved høyt innvendig overtrykk slik som for eksempel forklart i britisk patentskrift 1.133.412 (Charter).

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved

at tetningselementet eller iallfall visse deler av støtte-ringen (-e) oppvarmes til en temperatur over plastens mykningstemperatur, og

at elementet deretter, mens støtteringen(-e) understøttes av tetningsringen, under elastisk deformering av elementet anbringes på plass i ønsket stilling i omkretssporet,

idet elementet ved etterfølgende avkjøling, og tilhørende fasthetsøkning av støtteringen(-e), avstives av denne (disse) og låses på plaæ i den ønskete stilling i omkretssporet.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således et tetningselement med en ring av stiv termoplast forbundet med en ring av gummi (30-60) stor A. Ved vanlig omgivelsestemperatur har et slikt element en ringstivhet tilsvarende den stive plastring.

Ved oppvarming av plastringen (eller deler av denne) til en temperatur over plastens mykningstemperatur vil det foregå

en radikal oppmykning av plastmaterialet mens derimot gummien ved en tilsvarende oppvarming stort sett beholder sin ringstivhet og elastiske egenskaper.

Et slikt sammensatt element vil i oppvarmet tilstand av-hengig av oppvarmingsgraden stort sett ha en ringstivhet tilsvarende gummiringens ringstivhet, noe som medfører at tetningselementet kan klemmes sammen og monteres i omkretssporet i en muffeende på tilsvarende måte som ved et konvensjonelt tetningselement av gummi.

Etter at det oppvarmete tetningselement er brakt på plass

i muffeenden viser det seg at gummiringen og den tilhørende plastring som følge av sine materialegenskaper samvirker på en slik måte at ringene kan innta sin opprinnelige torroideform.

Ved sammenklemming av det oppvarmete element deformeres

plastringen, mens gummiringen stort sett beholder sine elastiske egenskaper. Etter at det sammenklemte element er anbrakt på plass i ønsket stilling i muffeenden, frigjøres elementet, hvorved den elastiske gummiring straks søker å innta sin opprinnelige ube-lastete runde form. Den varme plastring formes således positivt til sin opprinnelige torroideform som følge av elastisiteten i gummiringen samtidig som termoplastens hukommelsesegenskaper (materialegenskap hos termoplaster, såsom hard PVC-plast) samvirker til at plastringen gjeninntar sin opprinnelige form forut for oppvarming og deformering.

Ved formingen vil videre den oppvarmete gummiring positivt bidra til at plastringen beholder sin temperatur slik at den ikke avkjøles og stivner for raskt. Etter forming og avkjøling oppnås en ring som har en ringstivhet og forankrende virkning tilsvarende det stive termoplastiske materiale.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bidrar til at rør-produsenter som fremstiller konvensjonelle muffer vil være i stand til å fremstille disse med innlåste gummiringer på en billig og rasjonell måte.

Plastringene kan fremstilles for eksempel ved ekstrudering av rør som kappes til ringer eller de kan sprøytestøpes.

Gummiringen kan fremstilles ved pressing eller sprøyte-støping, og ved å plassere plastringen i støpeformen kan det lettvint fremstilles et tetningselement med gummiringen fast forbundet med plastringen.

Gummiringen kan også ekstruderes og spleises til en rund ring som kan være utstyrt med et tilhørende spor for senere innlegging av en plastring. Det er også mulig å feste de to ringene til hverandre ved liming, vulkanisering, etc.

Tetningselementet er forholdsvis tykt for mindre rørdiametre enn for større rørdiametre i det aktuelle rørdiameterområde som er fra omtrent 2,5 cm til omtrent 7 5 cm (ennå større rørdiameter kan også komme på tale) . Av denne grunn har det vist seg hen-siktsraessig med ulike oppvarmingsteknikker for de forskjellige rørdimensjoner. Ringene for mindre rørdimensjoner (opptil 10-25 cm diameter) varmes fortrinnsvis opp i sin helhet ved for eksempel å ha dem liggende en ønsket tid i et termostatstyrt varmeskap.

Større ringer kan oppvarmes lokalt i et eller flere områder ved bruk av varm luft - infrarød oppvarming - innsetting i der-til egnete oppvarmete ringer e.l.

Dersom gummiringen og plastringen ikke fremstilles som en enhet kan disse om ønskelig oppvarmes hver for seg til ulike temperaturer og deretter monteres på plass i ønsket innbyrdes inngrep før de monteres samlet på plass i muffeenden.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et vertikalsnitt av en rørmuffeende med til-hørende tetningselement fast innlåst i samme. Fig. 2 viser et vertikalsnitt av tetningselementet i separat tilstand.

Flg. 3 viser et vertikalsnitt av rørmuffeenden ifølge fig. 1, vist under innsettingen av tetningselementet i samme.

Fig. 4 viser samme som vist i fig. 3 sett fra enden.

Fig. 5 til 15 viser som eksempel noen forskjellige aktuelle tetningselementer vist i tverrsnitt. Fig. 1 viser en muffeende 20 i et rør av plast, sement, stål eller annet egnet materiale. Muffeenden 20 er fremstillet med et innvendig omkretsspor 21 som er utstyrt med et separat fremstillet tetningselement 22 som er innmontert i muffeenden ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser tetningselementet separat. Tetningselementet omfatter i det viste utførelseseksempel en første ring 22a av elastisk ettergivende materiale, såsom gummi, og en annen ring 22b av stiv termoplast, såsom stiv PVC-plast.

Ifølge oppfinnelsen foretar man først oppvarming av ringen 22b eller eventuelt oppvarming av hele elementet 22, for eksempel ved å anbringe elementet 22 i et varmeskap. Når det gjelder stiv PVC-plast som kan ha et mykningspunkt på omtrent 65°C, foretar man en oppvarming til en temperatur på for eksempel over 80°C og fortrinnsvis til en temperatur på mellom 120 og 150°C. Herved oppnår man en plastring 22b som har mistet meget av sin opprinnelige stivhet og er blitt passende ettergivende og som lett lar seg klemme sammen til ønsket fasong. Ved at plastringen 2 2b er forbundet med gummiringen 22a kan man oppnå en ønsket støtte for den oppvarmete plastring 22b ved hjelp av gummiringens 22a egenstivhet og formstabilitet. Resultatet er at tetningselementet får en egenstivhet stort sett svarende til gummiringens egenstivhet. Dette gjør det mulig å foreta en kontrollert sammenklemming av tetningselementet, slik som vist i fig. 3 og 4 og en etter-følgende elastisk ettergivende tilpassing av elementet 22 i sporet 21 i muffeenden 20 i den stilling som er vist i fig. 1. Man kan deretter, når elementet 22 inntar den ønskete stilling i muffe-endens 20 spor 21, sørge for avkjøling av elementet, for eksempel ved hjelp av et egnet kjølemiddel (vann, kaldluftstrøm eller liknende ) eller ganske enkelt ved gradvis kjøling til romtem-peratur på et passende lagringssted.

I fig. 3 er det vist elementet 22 skråstillet i muffeenden 2 0 med elementets ene side opptatt i sporet 21, idet elementet er deformert for eksempel ved et passende kleminngrep i retning av pilene 23 som vist i fig. 4. Ved omvipping av elementet om dets høyre side som vist i fig. 3 og opphevelse av kleminngrepet som antydet i fig. 4, kan elementet som vist med pilen 24 i fig.

3 sneppes på plass i den ønskete stilling som vist i fig. 1.

I fig. 5 er det vist tverrsnittet av et element 22 som

vist i fig. 1-4. Elementet er utstyrt med en gummiring 22a med et halvsirkulært tetningsparti 25 som ved den ene ende løper over i et konkavt topparti 26 som etterfølges av en skråflate 27. Ved motsatt ende løper tetningspartiet via et konkavt over-gangsparti 28 over i en plan festeflate 29 som er forbundet med en motsvarende festeflate 30 i plastringen 22b. Plastringen er utstyrt med stort sett trekantet tverrsnitt med en første flate som danner festeflaten 30, en annen flate 3]a som flukter med

31b

skråflaten 27 og en tredje flatéVsom danner forlengelse av overgangspartiet 28.

I fig. 6 er det vist et element 32 med en gummiring 32a

med tilnærmet V-formet tverrsnitt, hvis ene benende 33 danner lippeformet tetningsdel og hvis annen benende 3 4 er forbundet med den ene flate i en plastring 32b med firkantet tverrsnitt.

Fig. 7 viser et element 4 2 med en gummiring 4 2a med tilnærmet V-formet tverrsnitt som via Y-formens grenender 43, 44

er forbundet med to sammenstøtende flater i en plastring 4 2b med firkantet tverrsnitt.

I fig. 8 er det vist et element 52 hvis gummiring 52a er forbundet med to sammenstøtende flater i to atskilte plastringer 52b. Fig. 9 viser et element 62 hvis gummiring 62a og plastring 62b er forbundet med hverandre via en rekke innbyrdes avtrappete flater. Fig. 10 viser et element 7 2 med stort sett trekantet tverrsnitt hvor gummiringen 7 2a er forbundet med og delvis omslutter et svalehaleformet fremspring 73 på en plastring 7 2b. I fig. 11 er det vist et element 82 hvor et svalehaleformet fremspring 8 3 på gummiringen 82a er forbundet med og omsluttes av en motsvarende utsparing i plastringen 82b. I fig. 12 er det vist et element 92 som likner elementet 82 i fig. 11 men som i tillegg er utstyrt med en ekstra spalte 93. Fig. 13 viser et element 102, hvor gummiringen 102a er utstyrt med omkretsmessig atskilte fremspring 103 som rager innad i og danner forbindelse med motsvarende lokalt utformete utsparinger i plastringen 102b. I fig. 14 er det vist et element 112 med en liknende festemåte mellom gummiring 112a og plastring 112b, men hvor gummiringen i tillegg omslutter mesteparten av plastringen.

I fig. 15 er det vist et tetningselement 122 ifølge en vesentlig modifisert utførelse hvor en gummiring 122a omslutter hele plastringen 122b. I det viste utførelseseksempel er det vist en plastring 122b med firkantet tverrsnitt som er lett løs-bart opptatt i et spor 123 med stort sett motsvarende firkantet tverrsnitt. Plastringen 122b kan som vist i fig. 15 være lett løsbart opptatt i sporet 123, idet gummiringen 122a og plastringen 122b kan fremstilles hver for seg og monteres sammen ved innføring av plastringen via en spalte 124 til sporet 123.

De forskjellige elementtverrsnitt som vist i fig. 5 til 15 representerer konvensjonelle ringtverrsnitt og viser hvorledes disse kan utstyres med forskjellige typer avstivningsringer med forskjellig forankringsmuligheter. Disse forskjellige elementtverrsnitt er vist for å anskueliggjøre at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes på forskjellige typer elementer som kan anvendes på forskjellige områder. Det er imidlertid innlysende at ytterligere andre modifikasjoner også vil være mulig og at utførelsene kan variere i avhengighet av tykkelsen på av-stivningsringen, diameteren på rørmuffeenden, oppvarmingsgraden

og oppvarmingsmåten samt ytterligere andre praktiske forhold.

Det er innlysende at oppvarmingsmåten kan være forskjellig alt etter dimensjonene på muffeenden og tetningselementet samt utformingen av tetningselementet. I de alt overveiende tilfeller vil elementet oppvarmes i en og samme operasjon, dvs. at samtidig som man foretar oppvarming av plastringen eller deler av denne vil man også foreta en tilsvarende oppvarming av gummiringen eller iallfall en viss oppvarming av tilstøtende gummiringpartier. Den foretatte oppvarming av gummiringen innebærer den fordel at plastringen kan holdes på en ønsket høy temperatur ved hjelp av den varmemengde som finnes i gummiringen samtidig som man understøtter den varme plastring. Det ekstra varmereservoar som oppnås ved hjelp av gummiringen er særlig fremtredende ved elementtverrsnitt hvor gummiringen og plastringen griper inn med hverandre med forholdsvis store anleggsflater og hvor gummiringen har forholdsvis stor masse i forhold til plastringen,

men er også betydelig ved elementtverrsnitt hvor gummiringen omslutter plastringen helt eller delvis.

I det utførelseseksempel som er vist i fig. 15 kan eventuelt plastringen 122b oppvarmes separat innen den innlegges i sporet 123 i gummiringen 122a.

Gummiringen i et tetningselement ifølge oppfinnelsen kan fremstilles for eksempel ved ekstrudering, pressing eller sprøyte-støping og kan fremstilles i formeverktøy som har en temperatur på mellom omtrent 120 og 180°C.

I tilfeller hvor det legges en eller flere ringer av termoplast inn i sprøytestøpe- eller pressverktøyet i forbindelse med fremstillingen av gummiringen, vil termoplastringen bli tilsvarende oppvarmet til temperaturer på mellom 120 og 180°C

og samtidig utsettes for høye trykkpåkjenninger.

I tilfeller hvor det benyttes forholdsvis kort støpetid og/eller hvor det benyttes forholdsvis tykk termoplastring(-er), kan termoplastringen(-e) være fremstillet for eksempel av stiv PVC-plast.

I tilfeller hvor det derimot benyttes forholdsvis lang støpetid og/eller hvor det benyttes forholdsvis tynn termoplast-ring(-er), kan det benyttes termoplastring(-er) av mere varme-bestandig materiale, såsom polyamid som først mykner ved ca. 205-210°C. Det kan i denne anledning benyttes tilsvarende høyere temperatur ved den senere oppvarming av tetningselementet for å kunne sammenklemme dette og innlegge dette på tilsiktet måte i rørmuffeenden.

I visse tilfeller, særlig dersom det ikke benyttes noen annen mekanisk forbindelse mellom plastring og gummiring eller dersom plastring og gummiring ikke støpes sammen til en sammen-hengende enhet, kan det for å oppnå en best mulig festeforbind-else mellom plastring og gummiring, være aktuelt å forhånds-behandle plastringen med en primer eller liknende festemiddel.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til innlegging og forankring av et tetningselement i et omkretsspor i en formstabil rørmuffeende, hvor tetningselementet omfatter en tetningsring av elastisk ettergivende materiale, såsom gummi, og en eller flere støttering(-er) av stiv termoplast, karakterisert ved

at tetningselementet eller iallfall visse deler av støtte-ringen (-e). oppvarmes til en temperatur over plastens mykningstemperatur, og at elementet deretter, mens støtteringen(-e) understøttes av tetningsringen, under elastisk deformering av elementet anbringes på plass i ønsket stilling i omkretspartiet, idet elementet ved etterfølgende avkjøling og tilhørende fasthetsøkning av støtteringen(-e), avstives av denne (disse) og låses på plass i den ønskete stilling i omkretssporet.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert vedat først bringes tetningsringen til helt eller delvis å omslutte støtteringen(-e), idet tetningsringen understøtter støtteringen(-e) under oppvarming og innlegging, mens støtteringen(-e) etter avkjøling avstøtter og avstiver tetningsringen i den ønskete stilling.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert vedat først bringes tetningsringen i fast forbindelse med støtteringen(-e), idet den faste forbindelse sørger for tetningsringens understøttelse av støtteringen(-e) under oppvarming og innlegging, mens den faste forbindelse etter avkjøling sørger for at avstivningsringen(-e) avstiver og støtter tetningsringen i den ønskete stilling.