NO801521L - Armert tetningsring. - Google Patents

Abstract

Armert tetningsring til opptakelse i en rørskjøt mellom en ringsporbærende muffeende og en innstikkingsende. Tetningsringen består av en hovedmasse av gummi, hvori det er innleiret en usplittet stålring. Tetningsringen er innrettet til å kunne elastisk deformeres i en slik grad at den kan smettes på plass i muffeendens ringspor ved en enkel montasjeoperasjon, men hvor man kan hindre at den rives eller presses utilsiktet utad fra ringsporet etter montasje. For å oppnå dette har man gitt hovedmassen en største utvendig diameter på mellom 1,08D + 16 mm og 1,04D + 8 mm, mens stålringens tverr-'. snittsdiameter eller tykkelse ligger på mellom 0,01D +. 2 mm og 0,005D + 1 mm, hvor D utgjør rørets diameter.Videre er stålringen plassert innleiret i hovedmassens midtre og/eller radialt ytre tverrsnittsparti.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en armert tetningsring til opptakelse i en rørskjøt mellom en ringsporbærende muffeende og en innstikkingsende, hvor tetningsringen består av en hovedmasse av elastisk ettergivende materiale, såsom gummi,

og en armering av en usplittet stålring, som er innleiret i hovedmassen.

Ved sammenskjøting av rør, i størrelsesområdet fra 50 til 2000 mm diameter, og særlig rør for vannforsyning og avløp, benyttes oftest rør med muffeende i rørets ene ende og med rett-løpende innstikkingsende ved motsatt ende. Muffeenden er vanlig-vis utstyrt med et innvendig ringspor til opptakelse av en tetningsring som skal danne tetning i rørskjøten, det vil si en første tetning mellom tetningsringen, muffeendens ringspor og en annen tetning mellom tetningsringen og innstikkingsenden. Sammenskjøtingen foregår ved å innskyve en innstikkingsende i

en muffeende, mens tetningsringen er opptatt i det tilhørende ringspor i muffeenden.

Et vanlig problem ved en slik skjøtemetode er at tetningsringen altfor lett lar seg skyve ut av stilling ved sammenskjø-tingen .

Når tetningsringen legges inn i muffens ringspor allerede på fabrikken,slik at rørene kan leveres monteringsferdige, oppstår det lett problemer med at grus, sand og liknende samler seg i ringsporet under transport og lagring. Slike fremmedle-gemer kan lett trenge inn i tetningsområdet mellom gummiring og ringspor, noe som kan føre til lekkasjer etter at rørene er montert sammen og tatt i bruk. Slike lekkasjer vil kunne øke med tiden og til slutt føre til totalt brudd i rørskjøten ved at det utlekkende medium virvler opp grus, slam osv. som sliper og tærer på rørgodset.

Ved fremstilling av muffeender på termoplastrør er det ut-viklet en metode hvor muffeenden formes direkte på selve tetningsringen (NO-PS 133.818 henholdsvis US-PS 4.030.872) ved å la tetningsringen innledningsvis benyttes som formeelement, slik at tetningsringen, etter at rørmuffeenden er ferdig tilformet og avkjølt i ønsket form, blir låst på plass i muffeenden i ønsket stilling ved at røret krympes om ringen og klemmer rundt denne. Ved en slik fremstlllingsprosess kan det helt unngås at tetningsringen skyves ut av stilling ved innskyvning av innstikkingsenden i muffeenden, samt at det opptrer så pass god klemkraft mellom muffe og tetningsring at forurensninger ikke kan trenge inn i ringens tetningsområde.

I de tilfeller hvor muffeendene er tilformet på konvensjonell måte, slik at ikke tetningsringen samtidig låses på plass (stålrør, betongrør,plastrør osv.), er det aktuelt å legge inn tetningsringen i det tilhørende ringspor i muffeenden enten på selve bruksstedet eller like etter at muffeenden er tilformet på fabrikk.

Ved denne form for innlegging av tetningsringen har det vært en vanlig oppfatning at tetningsringen må være forholdsvis fleksibel for å kunne monteres på plass i muffeenden, og det har således vært vanskelig å få denne til å sitte så godt fastspent i muffens ringspor som ønskelig.

Vanlige løsninger består i at gummiringen er utstyrt med en støttering av termoplastisk materiale eller en innstøpt spiralfjær, noe som fører til en bedre forankring av tetningsringen enn ved bruk av en uarmert eller understøttet ring.

Ved de kjente løsninger benyttes imidlertid utelukkende

avstivningslegemer som på grunn av form eller materiale fremdeles er meget fleksible, og som således kan monteres på samme måte som uarmerte ringer uten spesielle krav til utførelse av ring, muffe-spor eller til montering.

Ved de kjente løsninger har man bare i liten grad oppnådd å sikre tetningselementet på plass i ønsket stilling ved innskyvning av spissenden, og man har ikke oppnådd en ønsket god forspenning av tetningsringen radialt utover mot ringsporets innvendige overflate for å forhindre at forurensninger kan trenge inn her.

Ved den foreliggende oppfinnelse tar man sikte på å unngå ovennevnte problemer ved å benytte en tetningsring som er utstyrt med en langt stivere armering enn det som hittil har vært benyttet i forbindelse med tetningsringer som skal legges inn i prefabrikerte muffeender.

Man tar primært sikte på å benytte stålringer med kompakt tverrsnitt som armering.

Fortrinnsvis vil det bli benyttet stålringer med sirkulært eller tilnærmet kvadratisk tverrsnitt for derved å oppnå stor ring-stivhet, men samtidig også en form som kan fremstilles med stor grad av nøyaktighet og knappe toleranser på relativt enkel, konvensjonell måte.

Det vil også være mulig å fremstille armeringsringer ved

å spinne tynnere ståltråd opp på en kjerne samtidig som de enkelte trådene festes til hverandre med et egnet klebemiddel (f.eks. gummi). Slike armeringsringer som er sammensatt av en rekke tråder danner tilsammen en ring med stor ringstivhet.

Ved å benytte armerte tetningsringer med stor ringstivhet kan det oppnås en meget solid forankring av tetningsringer i muffen samt en meget god forspenning av gummimassen mot sporets innvendige overflate.

En forutsetning for å oppnå de ønskede fordeler er imidlertid at tetningsringen utformes slik at den lar seg montere

på enkel måte uten at den stive stålarmeringen påføres uønskede varige deformasjoner.

Ved behov for innsetting og/eller utskifting av tetningsringer ute i felten er det vesentlig at dette kan utføres med enkle midler og helst med et enkelt håndgrep.

Ifølge oppfinnelsen kan man oppnå ovennevnte fordeler ved at man utformer tetningsringen og den tilhørende armeringen på en måte hvor de enkelte hovedparametre holdes i et bestemt forhold til hverandre.

Disse hovedparametre er gummimassens radialt ytre diameter og form samt avstivningsringens tverrsnittsflate og form samt ringdiameter.

En tetningsring ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved

at tetningsringens hovedmasse på i og for seg kjent måte har en ytterflate som er stort sett konvekst buet i ringens akseretning,

at hovedmassen har en største utvendig diameter mellom

1,08D + 16 mm og 1,04D + 8 mm hvor D utgjør rørets diameter, og

at stålringen, som fortrinnsvis har sirkulært, kvadratisk eller liknende tverrsnitt, har en tverrsnittsdiameter eller tykkelse som ligger mellom 0,01D + 2 mm og 0,005D + 1 mm og at stålringen er plassert innleiret i hovedmassens midtre og/eller radialt ytre tverrsnittsparti.

En tetningsring ifølge oppfinnelsen vil ha en meget stor ringstivhet i relasjon til ordinære tetningsringer, men kan allikevel innsettes i det tilhørende ringspor på en relativt enkel måte, slik det vil bli forklart i det følgende.

Tetningsringens ytterste overflate og/eller ringsporets innvendige overflate påføres først et vannløselig friksjons-reduserende middel i form av såpe, glyserin osv. Deretter klemmes tetningsringen (på elastisk ettergivende måte) til noe oval form, slik at den lar seg føre inn i muffeenden og plasseres deretter med et ytterparti av dets omkrets i bunnen på muffens ringspor hvor den avstøttes som følge av sporets form.

Det øvrige omkretsparti av tetningsringen presses og av-støttes mot muffens innvendige overflate ved at den trekkes aksialt i retning mot muffens ringspor.

Som følge av tetningsringens utforming vil den kunne innta en buktende form innenfor ringsporets konturer, slik at stålringens diameter reduseres uten at det derved oppstår så store buktninger at stålringen får uønskede, varige deformasjoner.

Som følge av den nedsatte friksjon og den tilpassete form av tetningsringens overflate kan stålarmerte tetningsringer med relativt stor stivhet la seg presse inn i muffens omkretsspor, selv ved moderate trekk-krefter, slik at innsettingen kan foregå manuelt uten nødvendig bruk av ekstra hjelpemidler.

Som følge av stålringens evne til å oppta langvillige buktninger uten å få varige deformasjoner samt den nedsatte friksjon mellom ringspor og gummi vil det omkretsparti som til sist presses inn i sporet, smekke på plass samtidig som tetningsringen retter seg ut og spenner mot omkretssporet med ønsket kraft.

Ved å utforme ringsporet med en klokkeformet aksial tverr-snittsprofil vil ringen sentrere seg selv, idet den glir på plass i det dertil avpassete spor.

Da det er vesentlig å hindre varig deformasjon av tetningsringens avstivningsring, er det av betydning at avstivnings ringen har et stabilt og jevnt tverrsnitt, slik at man kan oppnå en jevn, elastisk deformasjon fordelt over et stort område i avstivningsringens omkretsutstrekning. Eventuelt opptredende skarpe deformasjoner i avstivningsringen vil ikke i vesentlig grad lette innsettingen av tetningsringen i muffeendens ringspor og vil i alle tilfelle fremkalle eller medvirke til å fremkalle mangel-full tetning mellom tetningsringen og det tilstøtende ringspor (eller mellom tetningsringen og den tilstøtende innstikkingsende i en rørskjøt).

For å sikre en effektiv avtetning mellom tetningsring og ringspor i muffeenden etter innsettingen av tetningsringen samtidig som man skal tillate en lettvint innsetting av tetningsringen i ringsporet kan gummimassens ytterflate koaksialt til tetningsringen ha to eller flere innbyrdes parallelle ribbedannelser.

Det foretrekkes i et første utførelseseksempel

at hovedmassen i tillegg til to innbyrdes parallelle, ringformete ribbedannelser, som er plassert en på hver sin side av et radialplan gjennom stålringen, er utstyrt med to motsatt rettete ribbedannelser, en ved hver ringkant, samt en radialt innadrettet ribbedannelse som danner tetningsringens hovedtetningsflate mot rørskjøtens innstikkingsende,

idet det mellom ribbedannelsene er utformet konkave ringspor. Det foretrekkes i et annet utførelseseksempel

at hovedmassen i tillegg til en rekke innbyrdes parallelle, radialt forholdsvis korte ribbedannelser på tetningsringens ytterflate er utstyrt med en forholdsvis langstrakt, leppetetningsdannende ribbedannelse på tetningsringens innerflate,

idet den leppetetningsdannende ribbedannelse rager skrått innad fra tetningsringens ene kant,henad mot tetningsringens motsatte kant.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etter-følgende beskrivelse under henvisning til de medfølgende tegnin-ger hvori: Fig..1 viser med fullt opptrukne linjer en rør-muffeende med tilhørende tetningsring ifølge oppfinnelsen montert på plass i denne,og med strekete linjer er det antydet innstikkingsenden på et motsvarende rør skjøvet på plass i rørmuffeenden til dannelse av en rørskjøt. Fig. 2 viser et utsnitt av tetningsringen ifølge oppfinnelsen vist i tverrsnitt i ubelastet tilstand.

Fig. 3 viser samme som i fig. 2 i belastet tilstand, det

vil si med tetningsringen montert på plass i et ringspor i en rørmuffeende. Fig. 4 viser i perspektiv tetningsringen innskjøvet i en skråstilling i rørmuffeenden, klar for montasje i muffeendens ringspor. Fig. 5 viser i et lengdesnitt skjematisk inntegnet med strekete, strekprikkete og prikkete linjer avstivningsringen i forskjellige faser av montasjen av tetningsringen i ringsporet, idet det er samtidig antydet skjematisk gummimassens deforma-

sjon ved støttepartiet og det motstående parti som utsettes for skyvekraft.

Fig. 6 viser en detalj ved tetningsringens støtteparti

under en siste fase av montasjen som illustrert i fig. 5.

Fig. 7 viser en annen utførelse av tetningsringen ifølge oppf innelsen. Fig. 8 viser en tredje utførelse av tetningsringen og en tilhørende muffeende.

I fig. 1 er det vist med fullt opptrukne linjer en første rørende i form av en muffeende 10 på et første rør 11 og med strekete linjer en annen rørende i form av en innstikkingsende 12 på et annet rør 13, som inngår i en rørskjøt.sammen med det første rør 11. Rørskjøten avtettes ved hjelp av en enkelt tetningsring 14. Tetningsringen 14 er låst på plass i et innven-

dig ringspor 15 i muffeendens 10, slik at innstikkingsenden 12

kan innskyves på plass i den viste stilling uten å skyve tetningsringen ut av tilsiktet stilling.

Det fremgår av fig. 1 at tetningsringen består av en ar-meringsstiv kjerne i form av en stålring 16 med sirkulært tverrsnitt (kvadratisk eller annen liknende tverrsnittsform er også aktuelt) samt en hovedmasse 17 av elastisk ettergivende materiale, som fullstendig omslutter stålringen. I det viste utførel-seseksempel har hovedmassen 17 to konvekst avrundete ribbedannelser 18, 19 som er plassert på tetningsringens ytterflate på

hver sin side av et radialplan A (fig. 2) gjennom avstivningsringen 16 og to konvekst avrundete ribbedannelser 20, 21 som er plassert ved hver sin sidekant av tetningsringen samt efc kon-

vekst avrundet fremspring 22 som er plassert på tetningsringens innerflate aksialt innenfor avstivningsringen 16. Ribbedannelsene 18-21 og fremspringet 22 løper ringformet konsentrisk med avstivningsringen 16 og er innbyrdes avgrenset av konkavt avrundete utsparinger 23-27. Ribbedannelsene 18-21 danner avtetning mellom tetningsringen og muffeendens 10 ringspor 15 i det første rør" 11, mens fremspringet 22, som inneholder betydelig mer masse enn ribbedannelsene, danner tetning mot det annet rørs 13 innstikkingsende 12.(I praksis blir fremspringet 22 noe sammenklemt av innstikkingsenden 12, mens det på tegningen er vist i ubelastet tilstand.)

Tetningsringen er vist i detalj i fig. 2,og det fremgår

at de to ribbedannelsene 18/. 19 har vesentlig mindre masse (mindre høyde og mindre bredde) enn ribbedannelsene 20, 21 som igjen har vesentlig mindre masse (mindre bredde) enn fremspringet 22. Av fig. 3 fremgår det at den elastiske deformering av ribbedannelsene 18, 19 (med tetningsringen på plass i ringsporet 15) er betydelig større enn den elastiske deformering av ribbedannelsene 20, 21. Det er sikret ringformete trykkavlastningslommer avgrenset mellom ringsporet 15 og utsparingene 23-25 i hele tetningsringens omkrets.

Av fig. 3 fremgår det at avstivningsringens 16 tverrsnittsdiameter utgjør omtrent 20% av tetningsringens 14 midlere tykkelse. Eventuelt kan den ha en tykkelse som uttrykt ved den ak-tuelle rørdiameter D ligger mellom grenseverdiene 0,01D + 2 mm og 0,005D + 1 mm avhengig av forskjellige mykhetsgrader på den elastiske masse, forskjellig behov for tetningstrykk osv.

I det viste utførelseseksempel er avstivningsringen 16 anbrakt sentralt i hovedmassen 17, dvs. så vel aksialt som radialt, men vil i praksis kun plasseres aksialforskjøvet og/eller radi-alforskjøvet i hovedmassen.

Av fig. 3 fremgår det også at innvendig mufferørdiameter D^i sporet 15 er noe større enn (og i praksis høyst lik) utvendig diameter d^for avstivningsringen 16, mens den minste innvendige muffediameter (ved siden av sporet 15) er noe mindre enn (og i praksis høyst lik) innvendig diameter d ? for avstivningsringen 16.

Gummimassen har en radial tykkelse som ligger mellom de to grenseverdiene 0,05D + 10 mm og 0,02D + 5 mm, hvor D er rørdia-

meteren.

I det viste utførelseseksempel med avstivningsringen 16 anbrakt sentralt i hovedmassen og med de ovenfor angitte dimensjoner har man en tetningsring med stor ringstivhet samtidig som" avstivningsringen lar seg deformere elastisk i tilstrekkelig grad til å muliggjøre montering i muffens ringspor. Monteringen underlettes videre av ribbene 18-21 som fører til større elasti-sitet i gummimassen under monteringen.

Som vist i fig. 4 er det mulig å innskyve tetningsringen på forholdsvis lettvint måte skråttstillet i muffeenden til en stilling med det ytterste parti anbrakt i støttestilling i bunnen av muffeendens ringspor 15, uten derved å påføre stålarmeringen varig deformasjon. Etter at man på forhånd har innsatt ringsporet 15 og/eller tetningsringen med såpe eller liknende vann-løselig smøremiddel, kan man, ved å utøve en skyvekraft K i retning mot ringsporet, elastisk deformere hovedmassen og avstivningsringen, slik som antydet i fig. 4 og 5. Under montasjeope-rasjonen, som er anskueliggjort med de forskjellige posisjoner av tetningsringen i fig. 5, sammenholdt med det som er vist i fig. 4 fremgår det at man får flatklemt visse deler av hovedmassens ribbedannelser og tilstøtende partier og at avstivningsringen blir lokalt bøyet i forskjellige plan. Straks tetningsringen har passert den siste hindring ved den posisjon som er vist med prikkete linjer, frigis elastisiteten i avstivningsringen og hovedmassens ribbedannelser (samt eventuelt i rørtverr-snittet) slik at tetningsringen smetter på plass i tilsiktet sentrert stilling i ringsporet 15. I fig. 6 er det med strekete linjer vist tetningsringen i ubelastet tilstand i forhold til det tilhørende ringspor,og med fullt opptrukne linjer er det vist tetningsringen i en maksimalt innspent og maksimalt defor-mert tilstand med støtteanlegg mot ringsporets bunn.

I fig. 7 er det vist en annen utførelse av tetningsringen, hvor tetningsringen 3 0 er utformet med en tilsvarende avstivningsring 16 som vist i fig. 1 innleiret i en hovedmasse 31. Hovedmassens ytterflate er utstyrt med fire midtre forholdsvis smale ribbedannelser 32-35 og to ytre forholdsvis brede ribbedannelser 36, 37, hvis ytterlfater løper langs en konvekst krum-met bue 38 konsentrisk med en konsentrisk bue 39 gjennom bunn-partiene på mellomliggende utsparinger 40-44. Fra tetningsrin gens ene kantparti løper det et leppedannende fremspring 4 5 sideveis og skrått nedad fra tetningsringens underside med en mellomliggende spalte 46 mellom fremspringet 45 og tetningsringens underside ved motsatt kantparti. I det viste utførelsesek-sempel har ribbedannelsene 32-35 vesentlig mindre bredde enn ribbedannelsene 36, 37 og fremspringet 45, mens ribbedannelsene 32-37 har vesentlig mindre høyde enn fremspringets 4 5 lengde-utstrekning som vist i fig. 7. Fremspringet 45 løper i ubelastet tilstand, som vist i fig. 7, kileformet innad mot et indre hals-parti ved 47. Ved innskyvning av innstikkingsenden (fra venstre i fig. 7) i en muffeende med tetningsringen 30 på plass i det tiljørende ringspor, kan deler av fremspringet 4 5 særlig ved halspartiet 47 deformeres elastisk innad i en utsparing 48 på tetningsringens underside, mens det ytterste, bredeste parti 49 av fremspringet 4 5 kan klemmes an mot en plan undersideflate

50 på tetningsringens underside samtidig som dette ytre parti

4 9 klemmes elastisk deformerbart sammen. Med denne form for leppetetning mellom tetningsringen og innstikkingsenden er det mulig å sikre avtetning selv ved særlig store avvinklinger mellom muffeende og innstikkingsende. Ved leppetetninger vil den radiale tykkelse av tetningsringens gummimasée, slik som tidligere defi-nert, ikke inkludere luftspalten mellom ringens hoveddel og leppe-delen.

Som følge av den gode forankring av tetningsringen som kan oppnås ifølge oppfinnelsen kan muffens ytterste parti utføres med en noe større diameter enn på motsatt side av ringsporet, slik at. spissen der kan avvinkles mer enn ved vanlig utformete muffer der muffens innvendige diameter er lik på begge sider av ringsporet.

I fig. 8 er det vist visse foretrukne dimensjoner mellom tetningsring og ringspor. Innvendig muffediameter d^er mindre eller lik innvendig diameter d 2 for tetningsringens stålring 16. Sporets innvendige diameter d^+ h er fortrinnsvis lik eller mindre enn tetningsringens ytterdiameter d^. Sporets aksiale lengde 1 er fortrinnsvis lik eller større enn det dobbelteav sporets dybde h.

Claims (5)

1. Armert tetningsring til opptakelse i en rørskjøt mellom en ringsporbærende muffeende og en innstikkingsende, hvor tetningsringen består av en hovedmasse av elastisk ettergivende materiale, såsom gummi- og en armering av en usplittet stålring, som er innleiret i hovedmassen, karakterisert ved at tetningsringens hovedmasse på i og for seg kjent måte har en ytterflate som er stort sett konvekst buet i ringens akseretning, at hovedmassen har en største utvendig diameter mellom 1,08D + 16 mm og 1,C4D + 8 mm hvor D utgjør rørets diameter, og at stålringen, som fortrinnsvis har sirkulært, kvadra- ' tisk eller liknende tverrsnitt, har en tverrsnittsdiameter eller tykkelse som ligger mellom 0,01D + 2 mm og 0,005D + 1 mm og at stålringen er plassert innleiret i hovedmassens midtre og/eller radialt ytre tverrsnittsparti.

2. Tetningsring i samsvar med krav 1, karakterisert ved at stålringens tverrsnitt er sammensatt av tre eller flere tynnere tråder som ved prefabrikering er belagt med et bindemiddel og spunnet rundt en stiv kjerne til dannelse av et enhetlig ringlegeme hvor de enkelte tråder er innbyrdes forbundet med hverandre.

3. Tetningsring i samsvar med krav 1, karakterisert ved at hovedmassens ytterflate koaksialt til tetningsringen har to eller flere innbyrdes parallelle ribbedannelser.

4. Tetningsring i samsvar med krav 3, karakterisert ved at hovedmassen i tillegg til to innbyrdes parallelle, ringformete ribbedannelser, som er plassert en på hver sin side av et radialplan gjennom stålringen, er utstyrt med to motsatt retteteribbedannelser, en ved hver ringkant, samt en radialt innadrettet ribbedannelse som danner tetningsringens hovedtetningsflate mot rørskjøtens innstikkingsende, idet det mellom ribbedanne.lsene er utformet konkave ringspor.

5. Tetningsring i samsvar med krav 3, karakterisert ved at hovedmassen i tillegg til en rekke innbyrdes parallelle, radialt forholdsvis korte ribbedannelser på tetningsringens ytterflate er utstyrt med en forholdsvis langstrakt, leppetetningsdannende ribbedannelse på tetningsringens innerflate, idet den leppetetningsdannende ribbedannelser rager skrått innad fra tetningsringens ene kant, henad mot tetningsringens motsatte kant.