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Bes chrei1# #ng
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsvorrichtung
mit einem Dichtungsring 5 elastischem Material mit Einrichtungen zum Halten des
Dichtungsrings in einer Nut eines Rohrs, nsbesondere während der Montage der Rohrverbindung.
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Beim Verbinden unterschiedlicher Typen von Rohren und insbesondere
von aus Kunststoffmaterial bestehenden Rohren, die Wasserleitungen bilden sollen,
weiche erheblichem innerem Überdruck und auch äußerem Unterdruck standhalten sollen,
ist es erwünscht, die Dic# tungsringe zum Abdichten der Rohrverbindungen schon bei
der Herstellung der Rohre in die zum Halten der Dichtungsringe vorgesehenen Nuten
einzusetzen. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, die vormontierten Dichtungsringe
sicher zu halten, wenn die Rohre mit den darin montierten Dichtungsringen transportiert
und in sonstiger Weise behandelt werden. Das Problem des Festhaltens der Dichtungsringe
während des Zusammenfügens der Rohre wird ferner dann verSch#rft, wenn die Nuten
eine Nutxrundfl;che besitzen, die wenigstens teilweise eine gerunc;ete Form hat.
Dadurch können nämlich radial gerichtete Kräfte erhebliche Drehkräfte innerhalb
der Dichturgsringe erzeugen, die dadurch in eine Position geraten können, in der
sie die gewünschte Dichtfunktion nicht erfüllen können.
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Da der Typ von Rohren, für den die Dichtungsvorrichtung gemäß der
Erfindung vornehmlich bestimmt ist, oftmals für außen verlegte Wasserleitungen bestimmt
ist, hat sich auch das Problem ergeben, das in etqen D~chtungsring einzuführende
Spitzende eines Roh frei von
Schmutz und Fremdkörpern zu halten,
zumal die Montage oft im Freien unter ungünstigen Umstän##n stattfindet.
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Dies hat es mit sich gebracht, daß Erem~körper in das innere Rohr
und in den Dichtungsring eingebracht wurden, wodurch oftmals Leckage der Verbindung
verursacht wurde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die so aufgebaut ist, daß sie sicher in
der Rohrnut gehalten wird bzw. an Drehung während der Montage gehir-4ert wird bzw.
weniger leicht durch Fremdkörper verschmutzt wird bzw. bessere Dichtheit zeigt.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der t): chtungsring
zusätzlich zu dem Dichtteil einen nach innen gewendeten Ringvorsprung aufweist und
daß ein Haltering vorgesehen ist, der mit dem Vorsprung in solcher Weise zusammenwirkt,
daß der Dichtungsring in korr: ter Lage in der Nut gehalten wird, insbesondere während
der Einführung des Spitzendes des inneren Rohrs in den Dichtungsring. Um einer Verdrehung
des Dichtungsrings in len Nut des äußeren Rohrs entgegenzuwirken, wenn das innere
Rohr eingeführt wird und den Dichtteil des Dichtungsrings veformt, ist der Vorsprung
vorzugsweise unmittelbar vor dem Haltering - bezogen auf die Einführungsbewegung
des inneren Rohrs bei dem Zusammenfügen der Rohrverbindung -, während der Dichtteil
hinter dem Haltering angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besitzt der Vorsprung
eine Einführungsfläche, die sich in der Einführungsrichtung des inneren Rohrs verjüngt,
und eine in einer radialen Ebene gelegene, dem Haltering zugewendete Fläche, die
so angeordnet sind, daß der Vorsprung über den Haltering gefaltet wird und ihn radial
nach außen preßt, wenn der Vorsprung der Wirkung des Endes des inneren Rohrs ausgesetzt
wird.
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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert. Darin sind: in Figur 1 eine Schnittdarstellung einer erfisidnngsgemäßen
Dichtungsvorrichtung; Figur 2 eine Schnittdarstellung dieser in einer inneren Nut
eines äußeren Rohrs vor de Montage einer Rohrverbindung positionierten Vorrichtung;
Figur 3 eine der Figur 2 entsprechend" Schnitt#,#'-stellung, die die Montage zeigt
!:nd Figur 4 eine den Figuren 2 und 3 entsprechende Schnittdarstellung nach der
Montage der Verbindung.
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Die Erfindung ist insbesondere zur Verwendung bei Wasserrohren vorgesehen,
die aus Kunststoff hergestellt und mit genormten Innennuten zur Aufnahme von Dichtungsringen
geformt sind. Rohre dieses Typs können beispielsweise einen Durchmesser von 150
mm besitzen und eine Innendruck von bis zu 10 Kp/cm2 ausgesetzt werden. t r- dieser
Art werden oftmals außen verlegt; deshalb kann die Montage der Rohrverbindungen
oft Probleme im Hinblick auf die Verschmutzung der Verbindungsflächen und d- zugehörigen
Dichtungsringe verursachen. Außerdem bringt die Normung der Rohre und der darin
vorgesehenen Nute es mit sich, daß die Gestalt und die Abmessungen der Nuten nabänderbar
vorherbestimmt sind.
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Der Typ von Nuten, der zur Aufnahme von Dichtungsringen für Rohre
der oben genannten Art benutzt wird, hat ene Nutgrundoberfläche, die im Schnitt
von einem im #######-lichen bogenförmigen Teil und einem im wesentlichen geraden
Teil begrenzt wird, der der Rohröffnung zugewendet ist.
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Somit besitzt die Nut einen Teils der sich vo- der Öffnung des Rohrs
her erweitert, wobei dieser Teil mit einem im wesentlichen zylindrischen Nutgrundteil
verbunden ist, der wiederum in einem verhältnismäßig stumpfwinlclig konisch sich
verengenden Teil ausläuft. Diese Nutform bedingt, daß ein darin zu montierender
Dichtungsring eine Außenfläche aufweisen muß, die im Schnitt lefi niert wird von
einem geraden Teil 1, der zur tohrach geneigt ist, von einem bogenförmigen Teil
und einem weiteren, damit verbundenen geneigten Teil 3. Diese Oberflächenteile 1,
2 und 3 begrenzen zwischen sich und --adi.
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innerhalb von sich den Körper 4 des Dichtungsrings, der in einer Nut
in einem äußeren Rohr 6 aufgenommen ist, wobei die Innenfläche des Rohrs von der
Linie 5 an@@deutet ist und wobei die Rohrachse durch die Linie 8 in Figur 1 angegeben
ist.
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Wie aus Figur 1 hervorgeht, ist eine im wesentlichen U-förmige Nut
9 im Hauptteil 4 des Dichtungsrings vorgesehen, in welcher ein Haltering 10 aufgenommen
ist, der aus einem halbstarren oder starren Kunststoffmaterial, Metall oder dergleichen
hergestellt ist und der mit einem axia sich erstreckenden Schlitz versehen sein
kann, der n der Zei lnung nicht gezeigt ist. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, liegt
der Haltering radial außerhalb der Innenfläche 5 des äußeren Rohrs 6, wodurch gewährleistet
ist, daß der Haltering keinerlei Einfluß auf die Einführborkeit des Spitzendes des
inneren Rohrs 7 in den Dichtungsring hat.
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Der Haltering 10 hat die Aufgabe, den Dichtungsring in der Nut in
dem äußeren Rohr 6 von der Zeit der Montage des Dichtungsrings in der Nut bis zur
Montage der ltohrverbindung am Verwendungsplatz festzuhalten. Außerdem hat der Haltering
10 die Aufgabe, zu gewährleisten, daß der Dichtungsring in der vorgesehenen Position
in de
Nut durch das Zusammenwirken mit anderen Teilen des Dichtungsrings
festgehalten wird. Am Hauptteil des Dichtungsrings ist ein radial nach innen cj
hte- r Vorsprung 11 vorgesehen, der mit dem Haltering 10 während der Montage zusammenwirken
soll. Der Vorsprung wird von einer sich radial erstreckenden Ringfläche 12 begrenzt,
die den Vorsprung in der Richtung des Halterings 10 definiert. In der entgegengesetzten
wichtung ist der Vorsprung 11 von einer im wesentlichen konischen Eintrittsfläche
begrenzt, die sich in der Richtung der Einführung des inneren Rohrs 7 verengt.
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Beim Entwurf von Dichtungsringen des erfldungsgemäße Typs ist es von
Bedeutung, daß die Verformungslänge (deformation length) für denjenigen Teil de
Dichtungsrings, der im Zusammenwirken mit dem inneren Ring verformt wird und dagegen
abdichtet, so groß wie möglich ist. Zu diesem Zweck hat der erfindungsgemäße Dichtungsring
einen Dichtungsteil 14, der ill axialer Richtung d ; Dichtungsrings innerhalb desjenigen
bereichs -zorgesehe ist, wo der Hauptteil 4 des Dichtungsrings eine so große radiale
Abmessung als möglich aufweist. Dies be eutet, daß der Dichtteil 14 am inneren Teil
des Dichtungsrings dort vorgesehen ist, wo der Hauptteil 4 nach außen durch den
geneigten Oberflächenteil 3 und den bcenformigen Oberflächenteil 2 begrenzt wird.
In der in der Zeichen' dargestellten Ausführung ist der Dichtteil 11l eine Kombination
einer Dichtlippe und eines Kompressionsteils, wodurch bewirkt wird, daß der Dichtteil
14 während der Montage der Rohrverbindung in solcher Weise deformiert wird, daß
ein wesentlicher Dichtdruck schon allein durch die Deformation hervorgerufen wird,
wobei alf',erdem Teil innerer Überdruck in den verbundenen Rohren b tid 7 zusätzlich
den Dichtdruck erhöht. Somit hat der Dichte: 14 wie der Vorsprung lla eine im wesentlicii'n
konische
Oberfläche 15, die in der Einführungsritung des inneren
Rohrs 7 konvergiert und eine im wesentlichen radial gerichtete Oberfläche 16.
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Die oben beschriebene Konstruktion des Dichtteils 14 garantiert eine
wirksame und in allen Positionen ausreichende Abdichtung gegen das innere Rohr 7.
Um eine zusätzliche Sicherheit für Abdichtung gegen Leckage vom Hohrinneren in die
Umgebung durch einen Schlitz zwischen dem Nutgrund in dem äußeren Rohr 6 und dem
Hauptteil 4 des Dichtungsrings zu schaffen, ist der Hauptteil 4 mit einem zusätzlichen
Dichtvorsprung 17 versehen, der beim Vorhandensein eines Überdrucks als Lippendichtung
wirkt und gegen einen Oberflächenteil der Nut abdichtet. 'er dem geneigten Teil
3 des Hauptteils des Dichtungsrligs entspricht.
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Jedoch ist die oben erläuterte Lage des Dichtteils 14 bezüglich der
erwünschten, starken radialen Kompression nicht ganz ohne Probleme. Wenn das innere
Rohr 7 durch den Dichtungsring eingeführt wird, findet selii<tverständlich eine
Deformation des Dichtrings 14 statt, wobei eine starke radiale Kraftkomponente auf
ven Di ~ungs ring ausgeübt wird. Da diese Kraftkomponente im wesentlichen auf den
Teil der Nut übertragen wird, der von Oberflächen begrenzt wird, die dem geneigten
Teil 3 des Hauptteils des Dichtungsrings entsprechen, c>-zeugen diese radialen
Kräfte ein starkes Drehmoment au den Dichtungsring im Gegenuhrzeigersinn in Bezug
auf den in Figur 1 dargestellten Querschnitt des Dichtungsrings.
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Wenn diesem Drehmoment nicht entgegengewirkt wird, wird das rechte
Ende des in Figur 1 dargestellten Dichtungsrings-Querschnitts von der Nut abgehoben,
so daß der
Dichtungsring die gewünschte Position nach der Einführung
des inneren Rohrs 7 nicht einnimmt. Dieses Problem wird durch die folgenden Maßnahmen
vermieden.
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In den Figuren 2 - 4 ist schematisch das Zusammenfügen einer erfindungsgemäßen
Rohrverbindung dargestelit.
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Figur 2 ist ein Schnitt durch den Dichtungsring, das äußere Rohr 6
und das innere Rohr, wobei die Achse des äußeren Rohrs 6 schematisch durch die strichpunktierte
Linie 8 gezeigt ist und die Einführungsrichtung des inneren Rohrs schematisch mittels
des Pfeils 18 angedeutet ist.
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Gemäß Figur 3 ist das innere Rohr 7 in den Dichtungsring und das äußere
Rohr 6 soweit eingeführ'#, daß der Vorsprung 11 verformt wurde, so daß im wesentlichen
die gesamte Ringfläche 12 des Vorsprungs mit der Innenfläche des Halte-'% rings
10 zusammenwirkt. Dabei wurde gleichzeitig das innere Rohr 7 auf Grund der konischen
Form der Eintrittsfläche 13 des Vorsprungs 11 zentriert, wodurch auch Verschmutzungen
an der äußeren Oberfläche des inneren Rohrs 7 abgestreift wurden durch den Vorsprung
11, so daß diese Fremdkörper in den eigentlichen Dichtungsring nicht eintreten k
nen.
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Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist die radiale 1umessung des
Vorsprungs 11 wie diejenige des dem Vorsprung benachbarten Teils des Hauptteils
4 des Dichtungsrings verhältnismäßig klein, wodurch gewährlei5tetw:#? #aß der Kontakt
zwischen dem Vorsprung 11 und dem innern 1 Rohr 7 vergleichsweise starr ist. Dies
bedeutet, daß derjenige Teil des Hauptteils 4 des Dichtungsrings, der nach außen
hin begrenzt wird durch den geneigten Flächenteil 1, frist gegen den zugehörigen
Obefflächenteil der Nut zur Auff nne des Dichtungsrings gepreßt wird, wodurch der
W?mte Dichtungsring sicher in korrekter Position gehalTen wird, wenn diejenige Phase
des Montagevorgangs stattfindet, die die Ausübung einer erheblichen Kraft erfordert.
J'*c radiale
Dimensionierung des Vorsprungs 11 in Bezug auf den
Durch messer-Unterschied zwischen den Rohren 6 und 7 ist so gewählt, daß die durch
die Deformation des Vorsprungs 11 erzeugte fladialkraft im Verhältnis zum Neigungsw.i!-~.lcel
des geneigten Oberflächenteils 1 auf den Dichtungsrilz; kein im Uhrzeigersinn gerichtetes
Drehmoment ausübt, das in diesem Zusammenhang berücksichtigt werden müßte. Weiterhin
gewährleistet die axiale Verschiebung des Vorsprungs 11 zum Zusammenwirken mit dem
Haltering 10, daß die Radialkraft auch auf den Haltering übertragen wird, wodurch
der Ring sicher in seiner korrekten Position gehalten wird.
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Wenn die Einführung des inneren Rohrs 7 fortgesetzt wird, wirkt das
Ende 20 desselben mit der konischen Fläche 15 des Dichtteils 14 zusammen, wobei
der Dichtteil 14 dadurch aus der Lage gemäß Figur 2 und 3 in die Lage gemäß Figur
4 verformt wird, in welcher der Dichtteil 14 wesentlich deformiert ist. Dabei wird
der Dichtteil 14 nach innen in der Richtung des Pfeils 18 gefaltet, und der Dichtteil
14 wird auch zusammengedrückt, so daß der Raum 19 zwischen der radialen Oberfläche
16 des Dichtteils 14 und der zusätzlichen Dichtungslippe 17 ganz oder teilweise
gefüllt wird. Aus den Zeichnungen geht hervor, daß die Deformation des Dichtteils
14, die dabei stattfindet, so wesentlich ist, daß die oben erwähnten Radialkräfte
gegen den geneigten Oberflächenteil der Nut, der dem geneigten Oberflächenteil 3
des Hauptteils 4 entspricht, wesentlich sein können. Jedoch ergibt sich daraus nicht
das risiko einer Verdrehung und Verschiebung, da der Hauptteil 4 infolge des verhältnismäßig
starren Zusammenwirkens zwischen dem Vorsprung 11 und dem inneren Rohr 7 sicher
in korrekter Lage befestigt bleibt.
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Die Erfindung kann - im wesentlichen im Rahmen der folgenden Ansprüche
- modifiziert werden. Nur soist es möglich, daß die im wesentlichen radial geritiitete
Ringfläche
12 des Vorsprungs 11 statt dessen mehr oder weniger parallel zu der Eintrittsfläche
13 des Vorsprungs 11 verläuft, so daß der Vorsprung schon vor der Einführung des
Teils 17 des inneren Rohrs 7 sich über den Haltering 10 erstrecken kann. Eine entsprechende
Modifizierung in der Konstruktion des Dichtteils 14 ist selbstverständlich ebenfalls
möglich, wobei der Dichtteil 14 mehr oder weniger als Lippendichtung ausgeführt
wird.
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Selbstverständlich ist es möglich, die Erfindung an andere Typen von
Dichtungsringen anzupassen, deren äußere Fläche nicht vorbestimmt ist durch die
Form einer genormten Rohrnut, in welcher der Dichtungsring unterzubringen ist.