DD296146A5 - Dichtung aus elastomer - Google Patents

Abstract

Dichtung 1 zur Verbindung eines Rohres mit Einsteckende und eines Rohres mit einem aufgeweiteten Ende (Muffenkelch), die eine Verankerungsstruktur 2 mit der Dicke A und einen Dichtungskoerper mit der Dicke E enthaelt, in der die Verankerungsstruktur 2 aus einem radial aeuszeren Verankerungsabsatz 5 mit der Hoehe H und aus einem radial inneren ringfoermigen Kompressionsfusz 110 besteht, wobei das Verhaeltnis H:E groeszer als 0,2 ist. Anwendung auf die Ausfuehrung einer dichten Verbindung zwischen zwei Schleuderguszrohren. Fig. 1{Dichtung; Verbindung; Rohr; Muffenkelch; Verankerungsstruktur; Dichtungskoerper; Kompressionsfusz}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung aus Elastomer mit nur einer Härte für die Verbindung von Rohren mit Einsteckende und Muffenkelch, die einen Kompressionskörper und einen ringförmigen Verankerungsabsatz aufweist, der über die radiale äußere Fläche der Dichtung übersteht.

Diese Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Muffenkelch, der eine Dichtung aufnimmt, und auf eine dichte Verbindung, die auf Grundlage dieser Dichtung und dieses Muffenkelches realisiert wird.

Eine solche Dichtung ist dazu bestimmt, radial zwischen der Innenfläche des Muffenkelches des einen der zu verbindenden Rohre und zwischen der Außenfläche des Einsteckendes des anderen zu verbindenden Rohres zusammengedrückt zu werden.

Eine Dichtung dieses Typs muß eine vollkommene Dichtigkeit in Abhängigkeit:

- von den Maßtoleranzen der zu verbindenden Rohre,

- von der Mittenverschiebung des einen Rohres in bezug auf das andere,

- von dem Druck des in der Rohrleitung zirkulierenden Mediums gewährleisten können.

Zu diesen Bedingungen, die eine genügende große Abmessung der Dichtung voraussetzen, kommt eine entgegengesetzte Bedingung hinzu, die darin besteht, die Beanspruchungen beim Einstecken des Einsteckendes in den Muffenkelch auf nicht abschrenkende Werte zu begrenzen, was folglich eine Begrenzung der Größe der Dichtung erforderlich macht.

Aus dem Patent FR 2 554205 ist eine Dichtung des oben beschriebenen Typs bekannt, bei der der Verankerungsabsatz in der zur Innenfläche der Dichtung radialen inneren Richtung durch einen ringförmigen Kompressionsfuß verlängert wird.

Somit ist die Verankerungsfunktion der Dichtung im Muffenkelch von der Abdichtfunktion getrennt, wobei die Verankerung durch die Kombination des Absatzes und des Fußes gewährleistet wird, während die Dichtigkeit durch den Kompressionskörper garantiert wird, der durch die Verankerungsstruktur in Richtung des Muffenkelchbodens verlängert wird.

Auch wenn eine solche Dichtung tatsächlich die Dichtigkeit in dem Druck- und Maßtoleranzbereich, für den sie konstruiert wurde, gewährleistet, so treten doch unter bestimmten Umständen Probleme auf.

Und zwar zeigt es sich, daß am Arbeitsort die Rohre bisweilen nicht nur In bezug aufeinander exzentrisch, sondern außerdem mit Winkelabwoichungen von mehr als 10° verlegt werden.

Darüber hinaus zeigt es sich, daß, selbst wenn die Maßtoleranzen bei der Herstellung die gleichen sind, diese Werte von einem Hersteller von Schleudergußrohren zum anderen nicht in bezug auf die gleichen mittleren Durchmesser des Muffenkelches und des Einsteckendes festgelegt sind.

Somit stellt sich das Problem der Realisierung einer Dichtung des oben beschriebenen Typs, die die aus der Herstellung von Schleudergußrohren resultierenden Maßtoleranzen unabhängig von der Herkunft dieser Rohre auffängt, Diese Erfindung hat folglich eine Dichtung zum Ziel, die dieses Problem löst.

Diese Erfindung hat also eine Dichtung aus Elastomer zum Ziel, die in einen Muffenkelch eines Rohres eingebaut wird, wobei diese Dichtung eine Verankerungsstruktur und einen durch radiale Kompression wirkenden Dichtungskörpor enthält, wobei die Verankerungsstruktur aus einem Verankerungsabsatz, der sich an einer radial äußeren Fläche der Dichtung befindet und einen radialen Vorsprung in bezug auf diese bildet, und aus einem ringförmigen Kompressionsfuß besteht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Realisierung eines Muffenkelches, der zur Aufnahme der erfindungsgemäßen Dichtung bestimmt ist.

Ein letztes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer dichten Verbindung, die mit der erfindungsgemäßen Dichtung und dem erfindungsgemäßen Muffenkelch ausgestattet ist.

Die weiteren Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt, die lediglich als nicht einschränkende Ausführungsbeispiele angeführt werden.

In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Dichtung im Axialschnitt

Fig. 2: eine Teilansicht eines Axialschnittes eines Muffenkelches von einem zu verbindenden Rohr, der die erfindungsgemäße

Dichtung aufnehmen soll Fig.3: eine dichte Verbindung, die mit der erfindungsgemäßen Dichtung und dem erfindungsgemäßen Muffenkelch versehen

Wie auf Figur 1 zu sehen ist, weist eine erfindungsgemäße Dichtung mit der Achse X-X eine Verankerungsstruktur mit der axialen Länge L2 und einen Dichtungskörper 3 mit der axialen Länge L3, der die Verankerungsstruktur 2 längs der Achse X-X verlängert, und eine der Verbindung dienende Zwischenstruktur 4 mit der axialen Länge L4 auf, die die Verankerungsstruktur 2 mit dem Dichtungskörper 3 verbindet.

Die axiale Länge L2 der Verankerungsstruktur 2 stellt 25% bis 35% der gesamten axialen Länge L1 der Dichtung 1 dar.

Das Volumen der Verankerungsstruktur 2 macht zwischen 30% und 40% des gesamten Volumens der Dichtung 1 aus.

Die Dichtung 1 weist eine radiale äußere Fläche auf, die aus einem Verankerungsabsatz 5 der Verankerungsstruktur 2, mit einer äußeren zylindrischen Fläche und mit dem Durchmesser D1, besteht, der mit einer kegelstumpfförmigen Fläche oder Verbindungsstruktur 4 durch eine Fläche 7 verbunden ist, die plan oder leicht kegelstumpfförmig mit einer Konizität ist, die zum Dichtungskörper 3 hin konvergiert, der die Höhe „c" hat und senkrecht zur Achse X-X der Dichtung 1 liegt, und weist eine gekrümmte Fläche 8 auf, die hier einen Querschnitt in Form eines Kreisbogens mit dem Radius R hat.

Die kegelstumpfförmige Fläche 6 wird längs der Achse X-X durch eine zylindrische Fläche 9 des Dichtungskörpers 3 verlängert.

Wie auf Figur 1 zu sehen ist, weist die Fläche 6 eine Konizität auf, die in Richtung des Dichtungkörpers 3 offen ist, wobei die Flächen 6,7,8 eine konkave Fläche bilden und die Flächen 7 und 8 eine Wange bilden, deren Höhe H gleich (c + R) ist und deren Innendurchmesser gleich (D1 - 2*H) ist.

Wie ebenfalls auf Figur 1 zu sehen ist, ist der Durchmesser D2 der zylindrischen Fläche 9 des Dichtungskörpers kleiner oder gleich D1 und größer als (D1-2*H).

Die Dichtung 1 weist an ihrer Innenfläche einen ringförmigen Fuß 10 auf, der in radial innerer Verlängerung des Verankerungsabsatzes 5 verläuft, d. h. diesem gegenüberliegt.

Dieser ringförmige Fuß 10 besteht aus einer inneren zylindrischen Fläche 11 mit dem Durchmesser D11 und aus einer kegelstumpfförmigen Eingangsfläche 12 mit der Achse X-X, die mit dem Verankerungsabsatz 5 durch eine leicht kegelstumpfförmige Fläche 13 mit der Achse X-X verbunden ist.

Es ist ersichtlich, daß die kegelstumpfförmige Fläche 12 von einer Konizität ist, die zum Dichtungskörper 3 hin konvergiert und daß der Halbwinkel am Scheitelpunkt zwischen 40 und 48° liegt, was von Vorteil ist, wie wir später sehen werden.

Die kegelstumpfförmige Fläche 13 ist von einer zum Dichtungskörper 3 hin offenen Konizität und hat einen Halbwinkel am Scheitelpunkt, der größer als 80° ist.

Der Dichtungskörper 4 weist an seiner inneren, in der Nähe des ringförmigen Fußes 10 gelegenen Fläche eine kegelstumpfförmige Fläche 14 mit einem Halbwinkel am Eckpunkt von ungefähr 40° und mit einer zur Verankerungsstruktur 2 hin offenen Konizität auf, an die sich eine zweite innere zylindrische Fläche 15 mit der Achse X-X und dem Innendurchmesser D12 anschließt, die durch eine kegelstumpfförmige Fläche 17 mit einem Halbwinkel am Eckpunkt von 10° bis 20° und mit einer zur Verankerungsstruktur 2 hin offenen Konizität abgeschlossen wird.

Der Innendurchmesser D12 der Innenfläche 15 ist kleiner als der Durchmesser D11 der Fläche 11 des ringförmigen Fußes 10.

Die Querfläche des Endes des Dichtungskörpers 3, die der Fläche 13 der Verankerungsstruktur 2 gegenüberliegt, weist eine runde Ausbuchtung 16, die axial in bezug auf diese Querfläche übersteht, und zwei Flächen 25 und 26 auf, die einen Teil dieser Querfläche zu beiden Seiten der runden Ausbuchtung 16 darstellen.

Die Fläche 26 bildet mit der Fläche 17 eine kleine dreieckige Lippe 18, wobei sich die Fläche 25, die plan oder leicht kegelstumpfförmig ist und rechtwinklig zur Achse X-X verläuft, an die äußere zylindrische Fläche 9 des Dichtungskörpers 3 anschließt.

Eine ringförmige Nut 19, die sich zwischen dem ringförmigen Fuß 10 und dem Dichtungskörper 3 an der Innenfläche der Dichtung 1 befindet, verbindet die Innenfläche 11 des Fußes 10 mit der kegelstumpfförmigen Innenfläche 14 des Dichtungskörpers 3 und stellt die innere radiale Begrenzung der Verbindungsstruktur 4 dar.

Wie auf Figur 1 zu sehen ist, befindet sich die von der Fläche 11 des ringförmigen Fußes 10 und der Ringnut 19 gebildete Kante gegenüber der Fläche 7, die den Verankerungsabsatz 5 seitlich begrenzt.

Somit liegt das Verhältnis zwischen der minimalen Dicke e der Dichtung 1 in dar Nähe der Nut 19 und der gekrümmten Fläche 8 und der Höhe H des Verankerungsabsatzes 5 zwischen 1,3 und 2,5.

Entgegen den Aussagen des Patentes FR 2554205 hat es sich erwiesen, daß insbesondere im Fall einer maximalen Mittenverschiebung und Winkelabweichung zwischen den zu verbindenden Rohren eine ausreichende Höhe H des Verankerungsabsatzes 5 aufrechterhalten werden muß.

Es hat sich insbesondere gezeigt, daß das Verhältnis zwischen der Höhe H des Verankerungsabsatzes 5 und der Dicke E des

Dichtungskörpers größer als 0,2 sein muß* damit der durch den Verankerungsabsatz 5 in Verbindung mit dem Ringfuß 10 gewährleistete Verankerungseffekt groß genug bleibt.

Vorzugsweise liegt das Verhältnis H/E zwischen 0,25 und 0,38. Um vernünftige Kompressionsgrade der Dichtung 1 einzuhalten, die damiteine vorzeitige Alterung des Elastomers, aus dem die Dichtung 1 besteht, verhindern, wobei gleichzeitig eine effektive Dichtheit in dem für die Dichtung geltenden Toleranzbereich gewährleistet ist, wurde nachgewiesen, daß, wenn A die Dicke der Dichtung in der Nähe des Absatzes 5 und des Fußes 10 darstellt, es notwendig war, daß einerseits das Verhältnis A/E zwischen 0,80 und 1, und vorzugsweise zwischen 0,85 und 0,95 lag, und daß andererseits das Verhältnis (D 11-D12)/(2*E) größer als 0,18 war und vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,3 lag.

Wie auf Figur 2 zu sehen ist, ist eine Dichtung 1 des oben beschriebenen Typs dazu vorgesehen, ins Innere eines Muffenkelches 30 mit der Achse X-X eines anzuschließenden Rohres eingebaut zu werdon.

Dieser Muffenkelch 30 weist an seinem Eingangsende nach einem Bund 31 eine koaxiale Nut 32 auf, die aus einer leicht kegelstumpfförmigen Fläche 33 besteht, an die sich zum Boden des Muffenkelchs 30 hin eine zylindrische Fläche 34 mit dem Durchmesser D31 anschließt, die in radial innerer Richtung von einer ebenen oder leicht kegelförmigen, senkrecht zur Achse X-X verlaufenden Fläche 35 abgeschlossen wird.

Diese ebene Fläche 35 wird zum Boden des Muffenkelchs 30 hin durch eine konvexe Kurve 36 und durch eine kegelstumpfförmige Fläche 37 verlängert, die sich schließlich an eine zylindrische Fläche 38 mit dem Durchmesser D32 anschließt, der kleiner als der Durchmesser D31 der zylindrischen Fläche 34 der Nut 32 des Muffenkelches 30 ist.

Wie durch Figur 2 veranschaulicht wird, weist die kegelstumpfförmige Fläche 37 eine Konizität auf, die zum Boden des Muffenkelches 30 hin offen ist.

Somit hat die Innenfläche des Muffenkelches 30 ein Profil, das dem Außenprofil der Dichtung 1 entspricht.

Die zylindrische Fläche 38 endet am Boden des Muffenkelches 30 durch einen radialen Anschlag 39, der die Länge Ldieser zylindrischen Fläche 38 begrenzt.

Wie auf Fig.3 veranschaulicht, ist eine Dichtung 1 des vorausgehend beschriebenen Typs dazu bestimmt, in einen Muffenkelch 30 eines Rohres T1 eingebaut zu werden, in dem sich der Verankerungsabsatz 5 in die Nut 32 dieses Muffenkelches einpaßt, wobei die Flächen 6,7,8,9 der Dichtung 1 die entsprechenden Flächen 35,36,37,38 des Muffenkelches 30 berühren.

Wie in dem Patent FR 2554205 beschrieben, wird dann in den Muffenkelch 30 ein Einsteckende 40 eines Rohres T2 eingeführt, das das Zusammendrücken des ringförmigen Fußes 10 bewirkt, wodurch der Verankerungsabsatz 5 in die Nut 32 des Muffenkelches 30 zurückgedrückt wird.

Somit ist die Stabilität der Dichtung 1 im Muffenkelch 30 gewährleistet, wodurch vermieden wird, daß dieser Verankerungsabsatz 5 beim weiteren Vordringen des Einsteckendes 40 in den Muffenkelch 30 und damit die Dichtung 1 zum Soden des Muffenkelches 30 hin mitgenommen wird.

Das besondere Profil des Muffenkelches 30 hängt mit der oben dargelegten Bedingung hinsichtlich der Höhe H des Verankerungsabsatzes und mit dem Schleudergußverfahren zusammen.

Wenn es dabei bleibt, daß ein Dichtungskörper 3 direkt mit dem Verankerungskörper 5 verbunden ist (wie es im Französischen Patent 2 554 205 der Fall ist), wird der Außendurchmesser des Verankerungsabsatzes unter Berücksichtigung seiner Höhe H ein solcher, daß die Dicke des Muffenkelches 30 in der Nähe der Nut 32 zu gering wird, um diesem Muffenkelch 30 eine wirkliche mechanische Festigkeit zu verleihen.

Es mußte also eine Höhe H des Absatzes 5 erreicht werden, die in bezug auf die Dicke E des Dichtungskörpers 3 ausreichend war, wobei keine entsprechende Verringerung der Dicke des Muffenkelches 3 im Bereich seiner Nut 32 die Folge sein durfte.

Das wurde dank der Anwendung eines Verankerungsabsatzes 5 mit Hilfe einer sich aus den Flächen 6,7,8 der Dichtung 1 (und aus den entsprechenden Flächen 35,36,37 des Muffenkelches 30) ergebenden Stufe erreicht, ohne die der Wert der Höhe des Absatzes 5 lediglich gleich (D 1-D2J/2 wäre, wobei D1 der Durchmesser des Verankerungsabsatzes 5 und D2 der Durchmesser der äußeren zylindrischen Fläche 9 des Dichtungskörpers 3 ist.

Außerdem macht es der besondere Wert des Halbwinkels am Eckpunkt der kegelstumpfförmigen Fläche 12 des Fußes 10 möglich, ein Einsteckende eines zu verbindenden Rohres in einen Muffenkelch eines anderen zu verbindenden Rohres mit Winkelabweichungen von mehr als 10° von einem Rohr zum andern sowie in dem Fall einzuführen, in dem das einzuführende Einsteckende eine unvollkommene oder gar keine Endschräge aufweist.

Weiterhin begrenzt der Anschlag 39 die Mitnahme der Dichtung 1 zum Bodun des Muffenkelches 30 hin.

Darüber hinaus wird durch das relative Volumen der Verankerungsstruktur 2 im Vergleich zum Gesamtvolumen der Dichtung 1 vermieden, daß die Dichtung bei Durchfluß von unter starkem Druck stehenden Medien in der Rohrleitung herausgedrückt wird.

Schließlich gewährleistet das Zusammenwirken der kegelstumpfförmigen Fläche 13 der Dichtung 1 mit der kegelstumpfförmigen Fläche 33 des Muffenkelches 30 das einwandfreie Eindringen des Verankerungsabsatzes 5 in die Nut 32.

Somit ermöglichen die erfindungsgemäße Dichtung und der erfindungsgemäße Muffenkelch die Herstellung einer dichten Verbindung, die die Gesamtheit der Herstellungstoleranzen der Schleudergußrohre abdeckt, indem sie weiterhin die Einführung des Einsteckendes eines Rohres in den Muffenkelch eines anderen Rohres mit einer Winkelabweichung von mehr als 10° gestattet, wobei gleichzeitig das Ausstoßen der Dichtung aus dem Muffenkelch vermieden wird und nichtabschreckende Einsteckbeanspruchungen beibehalten werden.

Claims (7)

1. Dichtung (1) aus Elastomer mit der Achse X-X, die dazu bestimmt ist, in einen Muffenkelch (30) eines Rohres (T 1) eingebaut zu werden, die eine Verankerungsstruktur (2) von der Dicke A und mit dem Innendurchmesser D11 und einen Dichtungskörper (3) von der Dicke E und mit dem Innendurchmesser D12 enthält, der durch radiale Kompression wirkt, in der die Verankerungsstruktur (2) aus einem Verankerungsabsatz (5), der sich an einer radial äußeren Seite der Dichtung (1) befindet und einen radialen äußeren Vorsprung von der Höhe H in bezug auf diese Fläche bildet, und aus einem ringförmigen Kompressionsfuß (10) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Höhe H und der Dicke E größer als 0,2 ist.

2. Dichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis A/E der Dicke der Verankerungsstruktur (2) in bezug auf die Dicke des Dichtungskörpers (3) zwischen 0,80 und 1 liegt, wobei das Verhältnis (D 11-D 12)/(2*E) höher als 0,18 ist.

3. Dichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der Dichtung aus einem Verankerungsabsatz (5), der längs der Achse X-X durch eine konkave Fläche (6,7,8) verlängert ist, aus einer Verbindungsstruktur (4) mit einem Innendurchmesser, der kleiner als der Durchmesser D1 des Verankerungsabsatzes (5) ist, die ihrerseits durch eine äußere zylindrische Fläche (9) verlängert wird, aus dem Dichtungskörper (3) mit dem Durchmesser D 2 besteht, der größer als der Durchmesser der konkaven Fläche (6,7,8) und kleiner oder ebensogroß wie der Durchmesser D1 des Verankerungsabsatzes (5) ist.

4. Dichtung (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Fuß (10) eine kegelstumpfförmige Eingangsfläche (12) mit einem zwischen 40° und 48° liegenden Halbwinkel am Eckpunkt aufweist, die durch eine Fläche (13) mit dem Verankerungsabsatz (5) verbunden ist.

5. Dichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche (13), die die kegelstumpfförmige Fläche (12) des ringförmigen Fußes (10) mit dem Verankerungsabsatz (5) verbindet, kegelstumpfförmig ist und einen mehr als 80° betragenden Halbwinkel am Eckpunkt hat.

6. Muffenkelch (38), der dazu bestimmt ist, eine Dichtung (1) gemäß einer der voraufgehende Ansprüche aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Muffenkelch nach einem Eingangsbund (31) eine Nut (32) mit dem Durchmesser D31 aufweist, die längs der Achse X-X durch eine konvexe Struktur (36,37) verlängert wird, die sich an eine zylindrische Fläche (38) mit dem Durchmesser D32 anschließt, der kleiner als der Durchmesser D31 der Nut (32) ist.

7. Dichte Verbindung, die aus einem Muffenkelch (30) eines Rohres (TD nach Anspruch 6, aus einer Dichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und aus einem Einsteckende (40) eines Rohres (T2) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (5-6-7-8-9) der Dichtung (1) ein Profil aufweist, daß der Innenfläche (32-36-37-38) des Muffenkelches (30) entspricht.