DE3632463A1 - Dichtring - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dichtring aus einem elastischen Werkstoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Speziell betrifft die Erfindung einen Dichtring aus einem elastischen Werkstoff, der bestimmungsgemäß vor der Her­ stellung einer Rohrsteckverbindung durch Einschieben eines Spitzendes in eine Muffe in eine Ringnut, die in der Innen­ wand der Muffe ausgebildet ist, eingelegt wird, so daß der Dichtring gegen eine ungewollte axiale Verschiebung gesichert ist.

Ein Dichtring der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 84 34 716 bekannt. Der Dichtring gemäß dieser Erfindung wird mit seiner zur zylindrischen Innenfläche geneigt verlaufenden radialen gewellten Außenfläche in eine im wesentlichen zylindrische Ringnut in der Muffeninnenwand eingelegt, wobei bereits der wulstartige Ringabschnitt dieser gewellten radialen Außen­ fläche mit dem kleinsten Außendurchmesser einen solchen Außen­ durchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurch­ messer der Ringnut. Dadurch erfolgt beim Einlegen des Dicht­ ringes in die Ringnut eine Torsions-Kippverformung, so daß die im entspannten Zustand zylindrische Innenfläche des Dicht­ ringes nunmehr eine Kegelfläche bildet, deren axial innerer Rand, der gleichzeitig im montierten Zustand den kleinsten lichten Durchmesser des Dichtringes definiert, gegenüber dem Außenmantel des Spitzendes als Dichtkante oder Dichtlippe wirkt. Ein weiterer Dichtring der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist aus der deutschen Patentschrift DE 29 48 736 C2 bekannt. Dieser Dichtring wird in einer in der Mitte der Muffe ausgebildeten radial tiefliegenden Auskehlung gegen ungewollte axiale Verschiebung festgelegt. Dabei sind der Fußabschnitt des Dichtringes und die Auskehlung in der Ring­ nutsohle komplementär torusförmig ausgebildet. Der Fußab­ schnitt des Dichtringes liegt nach Art eines ringförmigen Gelenkkopfes in der als ringförmige Gelenkpfanne wirkenden Auskehlung. Beim Einschieben des Spitzendes, dessen Stirn­ seite die radial in den Muffeninnenraum hineinragende Lippe des V-förmigen Dichtringes mitnimmt und zum Muffengrund hin umschlägt, tritt eine gelenkige Verschwenkung des Dichtringes durch seine Hauptebene unter Führung, Stützung und Verschwen­ kung in diesem Ringgelenk ein.

Nachteilig bei diesen Kantendichtringen ist, daß trotz der axialen Abstützung des Dichtringes in der Ringnut beim Ein­ schieben des Spitzendes in die Muffe ein Herausheben oder Herausziehen des Dichtringes über die muffenspiegelseitige Nutkante der Innenwand der Muffe nicht ausgeschlossen wer­ den kann. Dabei wird der Dichtring von der Stirnseite des Spitzendes axial in Richtung Muffenspiegel verschoben und eine zumindest genügende Abdichtung zwischen Rohr und Muffe ist nicht mehr gewährleistet. Wird dieser Fehler während der Montage der Rohrsteckverbindung entdeckt, so kann er leicht durch Lösen der Verbindung, erneutem Einlegen des Dicht­ ringes in die Ringnut der Muffe und Wiederherstellen der Rohrsteckverbindung behoben werden. Die Entdeckung dieses Montagefehlers ist jedoch außerordentlich schwierig, da eine visuelle Kontrolle des engen Spalts zwischen Spitzende und Muffe nicht möglich ist.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Dichtring aus einem elastischen Werkstoff der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei der Herstellung einer Rohrsteckverbindung durch Einschieben eines Spitzendes in eine Muffe eine einfache Kontrollmöglich­ keit liefert, ob sich der Dichtring auch nach der Montage in seiner axial bestimmten Lage in der Ringnut der Muffe befin­ det.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Dichtring der eingangs genannten Art gelöst, der die im kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, den muffen­ kragenseitigen Bereich des Dichtringes nicht mehr innerhalb der Muffe enden zu lassen, sondern vielmehr über den Muffen­ kragen hinweg nach außen zu führen. Dies wird durch eine schwache und leicht verformbare, am Dichtteil des Dichtringes angeformte und zumindest im wesentlichen zylindrische Kragen­ manschette, die an ihrer dem Dichtteil des Dichtringes ab­ gekehrten Stirnseite einen ebenfalls schwachen und leicht ver­ formbaren Außenringflansch trägt, der nach bestimmungsgemäßem Einbau in eine Rohrsteckmuffe auf der Kragenstirnseite der Muffe anliegt, erreicht. Der Ansatz des Dichtringes, der aus der Kragenmanschette, dem Außenringflansch, besteht, hat da­ bei die Funktion eines Kontrollelementes für die richtige axiale Lage des Dichtringes. Wird beim Einschieben des Spitz­ endes in die Muffe der Dichtring aus seiner durch die Ring­ nut axial bestimmten Lage in Richtung Muffenspiegel gezogen oder geschoben, so wird der Ansatz des Dichtringes durch den Spalt zwischen Spitzende und Muffe am Muffenkragen hindurch­ gezogen, so daß er von außen nicht mehr erkennbar ist. Somit ist eine einfache und zuverlässige Kontrollmöglichkeit der richtigen axialen Lage des Dichtringes gegeben. Dies ist je­ doch nur möglich, wenn sowohl die Kragenmanschette als auch der Außenringflansch des Dichtringes schwach und leicht ver­ formbar ausgeführt werden. Diese beiden Bereiche tragen also in keinem Fall zur Abdichtung der Steckverbindung und/oder axialen Befestigung des Dichtringes bei.

Auf seiner radialen Außenseite weist der Dichtteil des Dicht­ ringes einen konkaven Ringabschnitt auf, der im wesentlichen komplementär zur Innenkontur der Muffe ausgebildet ist, auf dessen Grund sich axial erstreckende Rinnen ausgebildet sind, die sich durchgehend über den zylindrischen Abschnitt der Kragenmanschette bis zum Außenrand des Außenringflansches er­ strecken und sich dort radial nach außen öffnen. Diese sich axial erstreckenden Rinnen dienen als Be- und Entlüftungs­ schlitze für den Hohlraum zwischen Dichtring und Muffeninnen­ wand. Im Falle des Fehlens dieser Be- und Entlüftungsschlitze tritt durch die Kompression dieses Hohlraums bei der Herstel­ lung der Steckverbindung dort ein Unterdruck auf, der ein Haften des Dichtringes an der Muffeninnenwand bewirkt. Bei einer quer zur Axialrichtung der Steckverbindung auftretenden Belastung, wie sie zum Beispiel beim waagerechten Verlegen im Erdreich auftritt, kann dies auf der der auftretenden Be­ lastung zugewandten Seite zu einer Verminderung der am Spitzende anliegenden Fläche des Dichtringes führen, was möglicherweise eine verringerte Abdichtung zur Folge hat.

Der Dichtteil des Dichtringes weist auf seiner radialen Außenseite einen konvexen Ringabschnitt auf, der im wesent­ lichen torusförmig ausgebildet ist. Dieser Abschnitt des Dichtringes liegt nach Art eines ringförmigen Gelenkkopfes in der als ringförmige Gelenkpfanne wirkenden Ringnut in der Muffeninnenwand. Beim Einschieben des Spitzendes, dessen Stirnseite die radial in den Muffeninnenraum hineinragende Lippe des Dichtringes mitnimmt und zum Muffengrund hin um­ schlägt, tritt eine gelenkige Verschwenkung des Dichtringes durch seine Hauptebene unter Führung, Stützung und Verschwen­ kung in diesem Ringgelenk ein. Diese Ringnut dient also so­ wohl zur axialen Fixierung des Dichtringes als auch als Ge­ lenk zur Führung der Kippbewebung. Der Krümmungsradius des torusförmigen Außenbereiches des Dichtringes bzw. der Aus­ kehlung in der Sohle der Ringnut in der Innenwand der Muffe ist relativ groß gewählt, um eine möglichst große Gelenk­ fläche zu erhalten.

Muffenspiegelseitig schließt an den torusförmigen Ringab­ schnitt eine ringförmige Dichtlippe an, die gegen die Innen­ wand der Muffe oder Muffensohle dichtet. Diese Dichtlippe ist jedoch so schwach ausgeprägt, daß die Drehbewegung in der ringförmigen Gelenkpfanne nur unwesentlich behindert wird. Die eigentliche Dichtwirkung einer Steckverbindung mit einem erfindungsgemäßen Dichtring erfolgt durch die Material­ verpressung des Dichtteiles des Dichtringes zwischen dem ein­ gesteckten Spitzende und der Sohle der Ringnut in der Muffen­ innenwand. Durch die Dichtlippe wird die Abdichtwirkung je­ doch unterstützt.

Der Dichtring weist muffenspiegelseitig einen im wesentlichen V-förmig konkaven Bereich auf. Dieser dient einerseits zur Ausprägung der beiden Dichtlippen bezüglich des Spitzendes und der Muffeninnenwand, andererseits trägt er zur Erhöhung der Dichtwirkung um einen dynamischen Anteil bei. Je mehr der Druck innerhalb der Rohrleitung ansteigt, desto mehr wird durch Keilwirkung der V-förmige Bereich gespreizt und die Dichtlippen werden am Spitzende bzw. an der Muffeninnenwand angedrückt.

Die radial innenliegende Fläche des Dichtringes, die sich aus der Innenseite des Dichtteiles und der Innenseite der Kragenmanschette zusammensetzt, ist in entspanntem Zustand des Dichtringes zylindrisch. Dies bietet den hinsichtlich der Herstellungskosten unüberbietbaren Vorteil, daß der Dicht­ ring unter Verwendung zum Beispiel eines vielnestrigen zwei­ teiligen Gesenkformwerkzeugs hintereinanderliegend auf einem glatten zylindrischen Formkern herstellbar ist, wobei durch die glatte zylindrische Innenfläche das Entformen, das heißt im wesentlichen das Abstreifen der aufgeformten Ringe vom Formkern, ungehindert durch jede Kernprofilierung erfolgen kann, so daß auf einem einzigen Kern wesentlich mehr Form­ nester hintereinander angeordnet werden können als dies mög­ lich wäre, wenn der Kern selbst profiliert werden müßte.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesent­ lichen darin zu sehen, daß zum einen durch die Ausbildung als Kippring, gelagert in einer ringförmigen Nut in der Muffeninnenwand, eine verhältnismäßig zuverlässige axiale Festlegung und damit sichere Abdichtung der Rohrsteckverbindung erfolgt, und zum anderen eine einfache und äußerst zuver­ lässige Kontrolle der axialen Lage des Dichtringes durch die Kragenmanschette und den Außenringflansch gewährleistet ist. Insgesamt wird daher die Betriebssicherheit und Montagezu­ verlässigkeit einer gattungsgemäßen Rohrsteckverbindung entscheidend erhöht.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispieles in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige

Fig. 1 eine Rohrsteckverbindung mit einem erfindungs­ gemäßen Dichtring im Axialschnitt und in Teil­ darstellung.

Die in der Fig. 1 gezeigte ringgedichtete Rohrsteckverbindung besteht aus einem Dichtring 1, der in einer im wesentlichen flach V-förmigen Ringnut 2 liegt, die in der Innenwand 3 einer Muffe 4 ausgebildet ist.

Die Muffe 4 besteht ebenso wie das Spitzende beispielsweise aus Kunststoff. Als Werkstoff für die miteinander zu verbin­ denden Rohrenden, nämlich das Spitzende 5 und die Muffe 4 können ebenso mineralische Werkstoffe wie beispielsweise gebrannter Ton, Asbestzement oder Beton, oder Metall verwen­ det werden.

Der Dichtungsring 1 besteht aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise aus Gummi. Im Axialquerschnitt ist der Dicht­ ring 1 in eingelegtem und damit verspanntem Zustand gezeigt. Der Außendurchmesser des Dichtringes 1, gemessen an der Außenfläche 6 des torusförmigen Außenbereiches 7, ist in entspanntem Zustand größer als der Innendurchmesser der Ringnut 2, gemessen am innersten Punkt der Auskehlung. Da­ durch wird der Dichtring 1 beim Einlegen in die Ringnut 2 gekippt, so daß die im entspannten Zustand zylindrische Innenfläche 9 sich konusförmig in Richtung Muffenspiegel verjüngt. Der lichte Durchmesser des Dichtringes 1 an der Kante der Dichtlippe 10 ist somit in jedem Fall deutlich kleiner als der im Toleranzbereich kleinstmögliche Außen­ durchmesser des zur Herstellung der Rohrsteckverbindung in die Muffe 4 einzuschiebenden Spitzendes 5. Am Übergangs­ bereich zwischen Dichtteil des Dichtringes 1 und Kragen­ manschette 11 und an der Kragenmanschette 11 ist der lichte Durchmesser des Dichtringes geringfügig größer als der größtmögliche Außendurchmesser des Spitzendes 5, so daß sich die Kragenmanschette 11 und das Spitzende 5 in keinem Fall berühren.

Der inneren Dichtlippe 11 radial außen gegenüber ist am Dicht­ ring 1 ein torusförmiger Außenbereich 7 ausgebildet. Dieser torusförmige Außenbereich 7 ist mit einem relativ großen Krümmungsradius kräftig und flach abgerundet. Dieser Krümmungs­ radius kann geringfügig größer sein als die tiefste Tiefe der Ringnut 2. Am muffenspiegelseitigen Ende des torusförmigen Außenbereiches 7 schließt sich eine Dichtlippe 12 an. Diese Dichtlippe 12 dringt nur geringfügig gegenüber dem torusförmi­ gen Außenbereich 7 vor und liegt mit seiner radialen Außen­ seite formschlüssig an der Innenwand 3 der Muffe 4 an. Zwischen der inneren Dichtlippe 10, die beim Einstecken des Spitzendes 5 in die Muffe 4 an der Außenwand des Spitzendes anliegt, und der radial äußeren Dichtlippe 12 befindet sich ein vorzugsweise stumpfwinkelig V-förmig konkaver Bereich 13. Durch die Form und Tiefe dieses konkaven Bereichs 13 kann die Anpaßkraft des Dichtringes 1 an das Spitzende 5 und die Muffe 4, die durch die Materialkompression aufgebracht wird, variiert werden.

Muffenkragenseitig geht der torusförmige Achsenbereich 7 in einen im wesentlichen linear steigenden Außenbereich 14 über, der insgesamt konkav ausgebildet ist und in eingeleg­ tem Zustand des Dichtringes ungefähr Kontur der Innenwand 3 der Muffe 4 folgt. Dicht unterhalb des Muffenkragens 15 ver­ jüngt sich der Dichtring 1 zur Kragenmanschette 11, die den im Querschnitt schwächsten Bereich des Dichtringes 1 dar­ stellt. Am oberen Ende des Muffenkragens 15 geht die Kragen­ manschette 11 in einen Außenringflansch 16 über, der in der Fig. 1 waagerecht auf der axial außenliegenden Fläche des Muffenkragens 15 aufliegt. Auf dem Grunde des insgesamt konkaven Außenbereichs 14 sind sich axial erstreckende Rinnen 17 ausgebildet, die sich durchgehend über den zylind­ rischen Abschnitt der Kragenmanschette 11 bis zum Außenrand des Außenringflansches 16 erstrecken und sich dort radial nach außen öffnen. Beim Einschieben des Spitzendes in die mit dem Dichtring 1 bestückte Muffe 4 stößt zunächst die Stirnseite des Spitzendes 5 und die Innenfläche 9 des Dicht­ ringes 1 unterhalb der Kragenmanschette 11. Bei weiterem Einschieben des Spitzendes 5 wird eine axial wirkende Kraft auf den Dichtring 1 aufgebracht, die gleichzeitig ein Dreh­ moment im Ringgelenk, bestehend aus torusförmigem Bereich 7 und Auskehlung der Ringnut 2, bewirkt. Dadurch entsteht eine Schwenkbewegung des Dichtringes 1 durch seine Hauptebene hin­ durch um eine kreisförmige Schwenklinie herum, die im Mittelpunkt des Krümmungskreises des torusförmigen Außen­ bereiches liegt. Eine axiale Verschiebung des Dichtringes 1 erfolgt dabei im Normalfall nicht. Durch diese Schwenkbewe­ gung, die von der relativ kleinen Dichtlippe 12 nur unwesent­ lich behindert wird, drückt diese Dichtlippe 12 eng an die Innenwand 3 der Muffe 4 an. Durch die Materialverpressung, die beim Einschieben des Spitzendes 5 zwischen der Innen­ wand 9 des Dichtringes 1 und der Außenwand des torusförmi­ gen Außenbereiches 7 auftritt, wird ein Teil der Innenfläche 9 des Dichtringes 1 und besonders die innere Dichtlippe 10 an die Außenwand des Spitzendes 5 angedrückt. Die Kragen­ manschette 11 und der Außenringflansch 16 bleiben in ihrer bestimmten Lage am Muffenkragen 15 und sind dort leicht aus­ zumachen.

Es kann jedoch vorkommen, daß beim Einschieben des Spitz­ endes 5 der Dichtring 1 aus seiner axialbestimmten Lage in der Ringnut 2 in Richtung Muffenspiegel verschoben wird. Dabei wird jedoch gleichzeitig der leicht verformbare An­ satz des Dichtringes 1, bestehend aus Kragenmanschette 11 und Außenringflansch 16 über den Muffenkragen 15 ins Innere der Muffe 4 gezogen, so daß sofort von außen die nicht be­ stimmungsgemäße Lage des Dichtringes 1 festgestellt werden kann. Es soll nochmals betont werden, daß die Kragenman­ schette 11 und der Außenringflansch 16 keinen Beitrag zur axialen Festlegung des Dichtringes 1 liefern.

Claims (6)

1. Insgesamt aus einem elastischen Werkstoff bestehender Dichtring für eine Steckmuffen-Rohrverbindung, gekennzeichnet durch eine schwache und leicht verformbare, am Dichtteil des Dichtringes (1) angeformte und zumindest im wesentlichen zylindrische Kragenmanschette (11), die an ihrer dem Dichtteil des Dichtringes (1) abgekehrten Stirnseite einen ebenfalls schwachen und leicht verformbaren Außen­ ringflansch (16) trägt, der nach bestimmungsgemäßem Einbau in eine Rohrsteckmuffe (4) auf der Kragenstirn­ seite (15) der Muffe (4) anliegt.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil des Dichtringes (1) auf seiner radialen Außenseite einen konkaven Ringabschnitt (14) aufweist, auf dessen Grund sich axial erstreckende Rinnen (17) aus­ gebildet sind, die sich durchgehend über den zylindri­ schen Abschnitt der Kragenmanschette (11) bis zum Außen­ rand des Außenringflansches (16) erstrecken und sich dort radial nach außen öffnen.

3. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radial innenliegende Fläche (9) des Dichtringes (1), die sich aus der Innenseite des Dichtteiles und der Innen­ seite der Kragenmanschette (11) zusammensetzt, im ent­ spannten Zustand des Dichtringes (1) zylindrisch ist.

4. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtteil des Dichtringes (1) auf seiner radialen Außenseite einen konvexen Ringabschnitt (7) aufweist, der im wesentlichen torusförmig ausgebildet ist.

5. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den torusförmigen Ringabschnitt (7) muffenspiegel­ seitig eine ringförmige Dichtlippe (12) anschließt, die bestimmungsgemäß gegen die Innenwand (3) der Muffe (4) oder Muffensohle dichtet.

6. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring muffenspiegelseitig konkav ist.