DE9301330U1 - Dichtring - Google Patents

Description

1. Februar 1993

WOC-291 Jae/sr

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Dichtring mit insgesamt zumindest im wesentlichen zylindrischer Konfiguration für eine Rohrsteckverbindung zwischen dem Spitzende eines Anschlußstutzens oder eines Sattelstücks und einem in radialer Richtung zylindrisch angebohrten zylindrischen Rohrschaft zur Vormontage in der Rohrschaftbohrung, insbesondere für Rohre aus mineralischen Werkstoffen, speziell aus Steinzeug, wobei der Dichtring aus einer zylindrischen Manschette, einer in dieser angeformten ringförmigen Dichtlippe und einem Kragenring zur Auflage auf der Rohrschaftwand besteht.

Elastomergedichtete Anschlußsteckverbindungen der vorstehend genannten Art sind Gegenstand der deutschen Norm DIN 1230 Teil 1 Abschnitt 5.5.4. Nach dieser Norm dürfen Sattelstücke und Anschlußstutzen nicht in den Querschnitt des Hauptrohres hineinragen. Entsprechendes gilt für Elastomerdichtungen, die den Dichtspalt dieser speziellen Rohrsteckverbindung dichten.

Die bislang in der Praxis zu diesem Zweck verwendeten Dichtringe bestehen im wesentlichen aus einer Manschette, einem wulstartigen Kragenring und einem innenliegenden Rundschnurring, der über einen Haltering an der Manschette angeformt ist. Aufgrund der problematischen Verankerungsmöglichkeit in der radialen Bohrung in der Wand des Hauptrohrschaftes und der spürbar großen Fertigungstoleranzen wirft der bekannte Ring in der Praxis Sitzprobleme, und damit auch Dichtprobleme auf. Störend ist, daß beim Einschieben von Spitzenden mit tatsächliehen Außendurchmessern, die im Bereich der Obergrenze der zulässigen Durchmessertoleranzen liegen, der bekannte Dicht-

ring leicht aus seinem Sitz heraus ganz oder vollständig in
das Hauptrohr hineingeschoben wird. Zudem ist bereits bei
geringeren Verschiebungen oder Verspannungen, die in der
Praxis nie ganz vermeidbar sind, bei dem bekannten Dichtring
die gleichmäßige Verpressung des als Dichtring wirkenden

angebundenen Rundschnurringes nicht ausreichend gewährleistet. Dennoch hat sich dieser Ring über 10 Jahre lang im praktischen Einsatz behaupten können, da kein weiterer Ring bekanntgeworden ist, der die schwierige Dichtsituation besser als der vorstehend beschriebene bekannte Ring zu bewältigen vermochte.

Ausgehend von diesem praktischen Stand der Technik liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Elastomerdichtring für
eine Rohrsteckverbindung zwischen dem Spitzende eines
Anschlußstutzens oder eines Sattelstücks und einem in radialer Richtung zylindrisch angebohrten zylindrischen Hauptrohrschaft zu schaffen, der bei zuverlässigem Vormontagesitz in der Rohrschaf tbohrung und geringen erforderlichen Einschubkräften von
Spitzenden auch im oberen Bereich der Außendurchmessertoleranz den Dichtspalt zwischen Spitzende und Rohrschaftbohrung zuverlässig dichtend verschließt, und zwar auch für Spitzenden mit
einem tatsächlichen Außendurchmesser, der im Bereich der unteren Toleranzgrenze der für die Außendurchmesser der Spitzenden festgelegten Toleranzbreite liegt.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung einen Dichtring, der die im Schutzanspruch 1 genannten Merkmale aufweist.

Mit anderen Worten liegt das Wesen der Erfindung darin, daß
statt der durch radiale Materialverpressung dichtenden
Elastomerdichtung eine Dichtlippe mit ganz spezieller Konfiguration für die eigentliche Dichtfunktion eingesetzt wird,

nämlich eine ringförmige Dichtlippe, die an einem konisch nach radial einwärts vorspringenden und sich nach axial einwärts
hin verjüngenden Dichtlippenring dadurch ausgebildet ist, daß
(stets in Einschubrichtung gesehen) am axial inneren Ende des
Dichtlippenringes eine exakt in der Radialebene der gesamten

Ringstruktur liegende Kreisringfläche ausgebildet ist, die mit der radial innenliegenden Konusfläche des Dichtlippenringes im

Axialprofil einen spitzen Winkel einschließt. Dieser spitze Winkel liegt vorzugsweise im Bereich von 40* bis 50' und beträgt insbesondere vorzugsweise zumindest im wesentlichen rund 45' oder weniger.

Bei dieser speziellen Dichtlippenkonfiguration wird nicht nur auf dem Außenmantel der hinsichtlich ihrer Maßtoleranz problematischen Steinzeugrohrspitzenden eine zuverlässig gute Dichtung erzielt, sondern werden gleichermaßen auch für Spitzenden mit tatsächlichen Durchmessern im oberen Bereich der Toleranzbreite bei der Herstellung der Rohrsteckverbindung nur verhältnismäßig geringe Einschubkräfte benötigt, da sich die in der beschriebenen Weise konfigurierte Dichtlippe zunächst extrem weich aufweitet und erst in der Abschlußphase des Einschubvorganges bei Spitzenden mit größeren Durchmessern progressiv zunehmende Einschubkräfte erfordert. In diesem Abschnitt des Einschubvorganges verhindert dann jedoch der durch die Konfiguration der Dichtlippe und des gesamten Dichtungsringes relativ dicht an der Innenwand der Manschette anliegende Außenmantel des Spitzendes, insbesondere im Zusammenwirken mit dem Kragenring, ein axial Einwärtsziehen des Dichtringes in den Hauptrohrschaft hinein.

Zur Verbesserung der Progression der Aufweitkräfte, d.h. mit anderen Worten, der radial einwärts wirkenden Dichtkräfte, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise der Anschlußbereich zwischen dem axial äußeren Ende des Dichtlippenringes und der Manschette dergestalt verstärkt ausgebildet, daß in diesem Anschlußbereich ein massiver Elastomerpuffer, besser gesagt Pufferring, entsteht, der integreal sowohl mit dem axial äußeren Abschnitt des Dichtlippenringes als auch mit der Manschette verbunden ist und sich so weit nach axial einwärts erstreckt, daß, gemessen von der Anbindungslinie an die Innenwand der Manschette, die Konusfläche des Dichtlippenringes mindestens zur Hälfte und vorzugsweise zu nicht mehr als zwei Dritteln durch diesen Puffer unterstützt ist. Mit anderen Worten, der Dichtlippenring steht bei dieser Ausgestaltung des Dichtringes lediglich nur etwa auf der Hälfte oder bis zu nur einem Drittel seiner

Gesamtlänge, bezogen auf die radiale Erstreckung der Konusfläche, frei. Dabei wird durch diese Pufferung nicht nur eine Progression der Dichtkräfte an der Dichtlippe, sondern auch eine verbesserte Anbindung der Manschette an den Bohrlochrand bewirkt, und zwar speziell in den naturgemäß kritischen Bereichen, nämlich bei sattelförmig ausgebildetem Kragenring in den beiden einander diametral gegenüberliegenden tiefliegenden Basisbereichen der Sattelkonfiguration.

Um auch bei der vorstehend beschriebenen elastomerpufferartigen Anbidnung der konischen Dichtlippe an die Manschette die vergleichsweise weiche Verformungselastizität am Lippenrand zu erhalten und den Dichtlippenring ingesamt in seiner Rückstellkraft nicht abrupt, sondern möglichst stetig progressiv einzustellen, ist der Pufferbereich axial einwärts vorzugsweise so gestaltet, daß die radial auswärts weisende Wandfläche des freistehenden Abschnittes des Dichtlippenringes, die axial einwärts weisende Wandfläche des Elastomerpuffers und im axialen Bereich des freistehenden Dichtlippenringes ein Abschnitt der radial einwärts weisenden Wandfläche der Manschette eine sich nach axial einwärts öffnende Ringnut mit zumindest im wesentlichen U-förmigem Axialprofil begrenzen, deren Öffnungsbreite in der radialen Ebene der muffenspiegelseitigen Kreisringfläche des Dichtlippenringes zumindest im wesentlichen gleich der radialen Breite dieser Kreisringfläche ist. Dabei ist die Tiefe dieser Ringnut in axialer Richtung, bezogen auf den Dichtring, zumindest im wesentlichen nur halb so groß wie die Öffnungsbreite der Ringnut in radialer Richtung des Dichtringes.

Weitere Ausgestaltungen des Dichtringes gemäß der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Axialschnitt ein Ausführungsbeispiel des Dichtringes im axial tiefsten Basispunkt der

Sattelstruktur des Kragenringes; und

&dgr;
Fig. 2 ebenfalls im Axialschnitt den in Fig. 1

gezeigten Dichtring, jedoch in einer um 90' gedrehten Sicht im Scheitelpunkt der Sattelstruktur des Kragenringes.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Dichtringes mit den Merkmalen der Erfindung dargestellt. Beide Figuren zeigen einen Axialschnitt durch ein und denselben Ring, wobei die beiden Schnitte in der Radialebene des dargestellten Dichtringes um 90' gegeneinander verdreht sind.

Im einzelnen besteht der Dichtring 1, der eine insgesamt zumindest im wesentlichen zylindrische Konfiguration aufweist, aus einer zylindrischen Manschette 2, einer innerhalb dieser angeformten ringförmigen Dichtlippe 3 und einem Kragenring 4 zur Auflage auf einer Rohrschaftwand 5. Der Dichtlippenring ist auf seiner radial innenliegenden Fläche 6 konisch ausgebildet, und zwar, bezogen auf die Konfiguration des Dichtringes 1, nach radial einwärts vorspringend und nach axial einwärts sich verjüngend ausgebildet. Auf seiner muffenspiegelseitigen und in der Radialebene liegenden axial innenliegenden Unterseite ist der Dichtlippenring 3 durch eine in der Radialebene liegende Kreisringfläche 7 begrenzt. Die Schnittlinie zwischen der Kreisringfläche 7 und der Konusmantelfläche 6 bildet die aktive Dichtringkante 8. In dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel schließen die Konusfläche 6 und die Kreisringfläche 7 im Axialprofil einen spitzen Winkel von 45 * ein.

Bezogen auf die Zentralachse 9 des Dichtringes 1 ist also die den Dichtlippenring 3 definierende Konusfläche 6 um 45° geneigt.

Axial innenliegend und, bezogen auf den Dichtlippenring 3, radial außenliegend ist zwischen der Anschlußringkante 10 zwischen der Konusfläche 6 des Dichtringes 3 und der Innenwand der Manschette 2 eine Verstärkung konfiguriert, die die Wirkung eines zwischen der Dichtlippe 3 und der Manschette 2 eingefügten Elastomerpuffers 11 hat. Bezogen auf die radial zwischen der Anschlußringkante 10 und der Dichtringkante 8

gemessenen radialen Länge der Konusfläche 6 des Dichtringes ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Dichtlippenring 3 also zu rund zwei Dritteln seiner Länge gepuffert und zu rund einem Drittel seiner Gesamtlänge freistehend ausgebildet. Dabei ist die als Elastomerpuffer 11 wirkende Verstärkung axial einwärts derart ausgebildet, daß die radial auswärts weisende Wandfläche 12 des freistehenden Abschnittes des Dichtlippenringes 3, die axial einwärt weisende Wandfläche des Elastomerpuffers 11 und im axialen Bereich des freistehenden Dichtlippenringes ein entsprechender Abschnitt der radial einwärts weisenden Wandfläche 14 der Manschette 2 eine sich nach axial einwärts öffnende Ringnut 15 mit zumindest im wesentlichen U-förmigem Axialprofil begrenzen. Die Öffnungsbreite der sich nach axial innen öffnenden Ringnut 15 gemessen in der Ebene der muffenspiegelseitigen Kreisringfläche 7 des Dichtlippenringes 3 ist zumindest im wesentlichen gleich der radialen Breite dieser Kreisringfläche 7. Dabei beträgt die Tiefe der Ringnut 15 in axialer Richtung des Dichtringes 3 zumindest im wesentlichen nur die Hälft der Öffnungsbreite.

Der Kragenring 4 ist sattelförmig ausgebildet und weist eine der Rohrschaftmantelfläche 5 zugewandte im Raum gekrümmte Ringfläche 16 auf. Diese Ringfläche 16 ist exakt flächenkomplementär zur Zylindermantelfläche der Rohrschaftaußenmantelflache 5 konfiguriert. Im Sattelscheitel 17 ist die Ringfläche 16 rechtwinklig zur Manschette 2 ausgerichtet. Dieser zwischen der Ringfläche 16 und dem Außenmantel der Manschette 2 eingeschlossene Winkel nimmt zum tiefsten Punkt der Sattelform des Kragenringes 4 stetig ab und weist im Basispunkt 18 der Sattelkonfiguration des Kragenringes ein Minimum auf. Dabei ist der gesamte Raumverlauf der Ringfläche 16 so konfiguriert, daß diese Ringfläche 16 bei in das in den Figuren im einzelnen nicht dargestellte zylindrische Bohrloch eingesetztem Dichtring flächenbündig auf der angrenzenden Rohrschaftwand 5 aufliegt.

Zur besseren Fixierung des Dichtringes 1 in der Hauptrohrschaf tbohrung ist der Kragenring 4 so ausgebildet, daß er in axialer Richtung des Dichtringes 1 ohne Berücksichtigung von

Abfasungen 19,20 am radial äußeren Rand des Kragenringes zumindest im wesentlichen in einem manschettennahen Abschnitt und zumindest im wesentlichen mindestens doppelt so dick und die Ringfläche 16 des Kragenringes 4 in radialer Richtung des Dichtringes 1 zumindest im wesentlichen mindestens viermal so breit sind wie die Wand der Manschette 2 des Dichtringes 1 dick ist.

Der axial innenliegende Rand 21 der Manschette 2 und die muffenspiegelseitige Kreisringfläche 7 des Dichtlippenringes liegen in zueinander planparallelen Ebenen, wobei die maximale axiale Höhe der zylindrischen Manschette 2 zwischen dem axial innenliegenden Rand 21 der Manschette und der zum Rohrschaft weisenden Ringfläche 16 des Kragenringes 4 im Sattelscheitel 17 des Kragenringes höchstens gleich oder nur unwesentlich kleiner als die Wandstärke des Rohrschaftes in der zylindrischen Anbohrung des Rohrschaftes ist.

Claims (8)

1. Februar 1993

WOC-291 Jae/-

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Dichtring mit insgesamt zumindest im wesentlichen zylindrischer Konfiguration für eine Rohrsteckverbindung zwischen dem Spitzende eines Anschlussstutzens oder eines Sattelstücks und einem in radialer Richtung zylindrisch angebohrten zylindrischen Rohrschaft zur Vormontage in der Rohrschaftbohrung, insbesondere für Rohre aus mineralischen Werkstoffen, wobei der Dichtring aus einer zylindrischen Manschette, einer in dieser angeformten ringförmigen Dichtlippe und einem Kragenring zur Auflage auf der Rohrschaftwand besteht,

gekennzeichnet durch einen konischen nach radial einwärts vorspringenden und sich nach axial einwärts verjüngenden Dichtlippenring (3), dessen Konusfläche (6) mit einer muffenspiegelseitigen in der Radialebene liegenden Kreisringfläche (7) des Dichtlippenringes eine im Axialprofil spitzwinklige Dichtringkante (8) bildet.

2. Dichtring nach Anspruch 1,

dadurch gekennze ichnet, dass der Dichtlippenring (3) um 40" bis 50" gegen die Zentralachse (9) des Dichtringes (1) geneigt ist.

3. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtlippenring (3), gemessen von seiner mit der Manschette (2) gebildeten innenliegenden Anschlussringkante (10) aus, auf rund zwei Dritteln seiner radialen Erstreckung nicht freisteht, sondern integriert radial

aussen über einen massiven Elastomerpuffer (11) integral mit der Manschette (2) verbunden ist und nur zu rund einem Drittel, wiederum bezogen auf die radiale Erstreckung der Konusfläche, freisteht.

4. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radial auswärtsweisende Wandfläche (12) des freistehenden Abschnittes des Dichtlippenringes (1), die axial einwärtsweisende Wandfläche (13) des Elastomerpuffers (11) und im axialen Bereich des freistehehnden Dichtlippenringes ein Abschnitt der radial einwärtsweisenden Wandfläche (14) der Manschette (2) eine sich nach axial einwärts öffnende Ringnut (15) mit zumindest im wesentlichen U-förmigen Axialprofil begrenzen, deren öffnungsbreite in der Ebene der muffenspiegelseitigen Kreisringfläche (7) des Dichtlippenringes (3) zumindest im wesentlichen gleich der radialen Breite dieser Kreisringfläche (7) ist.

5. Dichtring nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Ringnut (15) in axialer Richtung des Dichtringes zumindest im wesentlichen nur halb so gross wie die Öffnungsbreite der Ringnut in radialer Richtung des Dichtringes ist.

6. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennze ichnet, dass der Kragenring (4) sattelförmig konfiguriert ist und eine der Rohrschaftaussenmantelflache (5) zugewandte Ringfläche (16) aufweist, die flächenkomplementär zu der Zylindermantelfläche der Rohrschaftaussenmantelflache konfiguriert ist, im Sattelscheitel (17) rechtwinklig zur Manschette (2) steht und der zur Manschette eingeschlossene Winkel vom Sattelscheitel bis zum tiefsten Punkt (18) der Sattelform des Kragenringes in der Weise kontinuierlich kleiner wird, dass die Ringfläche (16) des Kragenringes (4) bei in die Zylinderanbohrung des Rohrschaftes eingesetztem Dichtring auf seinem gesamten Umfang

flächenbündig auf der angrenzenden Rohrschaftwand (5) aufliegt.

7. Dichtring nach Anspruch 6,

dadurch gekennze ichnet, dass der Kragenring (4) in axialer Richtung des Dichtringes (1) ohne Berücksichtigung von Abfasungen (19,20)am radial äusseren Rand des Kragenringes zumindest im wesentlichen in einem manschettennahen Abschnitt zumindest im wesentlichen mindestens doppelt so dick und die Ringfläche (16) des Kragenringes (4) in radialer Richtung des Dichtringes zumindest im wesentlichen mindestens viermal so breit sind wie die Wand der Manschette (2) des Dichtringes (1) dick ist.

8. Dichtring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennze ichnet, dass der axial innenliegende Rand (21) der Manschette (2) und die muffenspiegelseitige Kreisringfläche (7) des Dichtlippenringes (3) planparallel zueinander ausgerichtet sind, wobei die maximale axiale Höhe der zylindrisehen Manschette (2) zwischen dem axial innenliegenden Rand (21) der Manschette und der zum Rohrschaft weisenden Ringfläche (16) des Kragenringes (4) im Sattelscheitel (17) des Kragenringes höchstens gleich oder nur unwesentlich kleiner als die Wandstärke des Rohrschaftes in der zylindrischen Anbohrung des Rohrschaftes ist.