DE551816C - Stossfugendichtung fuer Rohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßfugendichtung für Rohre mit einem von einer Fassung eingeschlossenen Ring aus nachgiebigem Material, der zwei Ringlippen oder Kränze hat, s mit denen er sich beiderseits der Fuge auf die Rohrenden aufsetzt und diese somit überbrückt.

Es sind Stoßfugendichtungen dieser Art bekannt geworden, die dadurch zum dichten Sitz auf die Rohre gebracht werden, daß sie unter Spannung auf die Rohre aufgeschoben werden. Die Dichtungsringe müssen dabei eine etwas geringere lichte Weite haben, als der Außendurchmesser der Rohre beträgt.

Wenn bei diesen Dichtungsringen die Spannung in Richtung des Umfanges durch Ermüden des Materials nachläßt, wie es bei längerer Gebrauchszeit regelmäßig vorkommt, so kann sich die Dichtung nicht mehr fest gegen die Rohre legen. Außerdem haben diese Dichtungen den Nachteil, daß sie Rohre mit rauhen oder unregelmäßigen Oberflächen überhaupt nicht abdichten können.

Gegenstand der Erfindung ist eine Dichtung der eingangs erwähnten Gattung, die sich dadurch wesentlich von den bekannten auszeichnet, daß bei ihr der Anpreßdruck dadurch erzielt wird, daß die Fassung unmittelbar auf den Dichtungsring in radialer Richtung wirkt und dadurch die Dichtung auf das Rohr festpreßt. Die Lippen oder Kränze des Dichtungsringes sind zu diesem Zweck nach seinem Verbindungssteg zu mit Ansätzen versehen, die den von der Fassung auf den Steg ausgeübten Druck auf diese Lippen übertragen. Der Dichtungsring ist also so ausgebildet, daß gerade diejenigen Teile dem Druck ausgesetzt sind, die der abzudichtenden Stoßfuge am nächsten liegen. Ein unerwünschtes Lüften der Lippen oder Ringränder bei übermäßigem Druck ist daher praktisch ausgeschlossen. Außerdem ist der gute Sitz des Dichtungsringes nach der Erfindung auf dem Rohr unabhängig von seiner Elastizität, und schließlich kann er, und hierauf ist besonders hinzuweisen, zum Abdichten von Rohren verwendet werden, die rauhe oder unregelmäßige Oberflächen haben oder gegeneinander versetzt sind.

Zwischen den Ansätzen und dem Steg verbleibt noch ein die Druckflüssigkeit aufnehmender Hohlraum, so daß auch die Druckflüssigkeit mit abdichtend wirkt. In den Lippen oder Kränzen sind gemäß weiterer Erfindung Kanäle eingelassen, die die Druckflüssigkeit in und aus diesem Hohlraum fortleiten, selbst wenn der Querschnitt des Dichtungsringes durch den Druck der Fassung verändert sein sollte. Diese Kanäle können durch Aussparungen gebildet sein.

Die Lippen können außerhalb der Seitenwände des Dichtungsringes noch in zusätzliche Dichtungslippen verlängert sein, auf die ähnlich wie auf die Ansätze im Innern des Dichtungsringes ein Druck ausgeübt wird.

Die den Dichtungsring einschließende Fassung kann ferner biegsam sein und in entspanntem Zustand eine andere Krümmung haben als der Dichtungsring, so daß sie nach ίο Einbau des Dichtungsringes unter gleichmäßiger. Verteilung des Druckes auf die abdichtenden Lippen oder Kränze nachgeben kann.

In den beiliegenden Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.

Abb. ι zeigt eine zur Anwendung bei Rohrsträngen geeignete Dichtung im Querschnitt; Abb. 2 zeigt die Dichtung der Abb. 1 in Verbindung mit zwei exzentrisch zueinander liegenden Rohrenden;

Abb. 3 zeigt die Dichtung nach Abb. 1 in der Lage nach Abb. 2 mit einer sie einschließenden Fassung;

Abb. 4 ist ein Querschnitt einer abgeänderten Ausführungsform, die gegen hohe Drücke widerstandsfähig ist;

Abb. 5 zeigt die Dichtung nach Abb. 4 in Verbindung mit zwei exzentrisch zueinander liegenden Rohrenden und mit einer sie einschließenden Fassung;

Abb. 6 ist ein Querschnitt einer weiteren abgeänderten Ausführungsform,' die gleichfalls für besonders hohe Außendrücke geschaffen ist;

Abb. 7 ist eine der Abb. 5 entsprechende Darstellung der Dichtung nach Abb. 6;

Abb. 8, 9 und 10 sind Querschnitte einer weiteren Ausführungsform;
Abb. 11 ist eine Ausführungsform einer Dichtung aus dünnem Blech;

Abb. 12 ist eine Vorderansicht einer zweiteiligen Fassung, die zusammen mit irgendeiner der Dichtungen der vorherigen Abbildüngen verwendet werden kann;

Abb. 13 ist eine Vorderansicht einer Fassung, die eigens dafür geschaffen ist, einen allmählich steigenden Druck auf das abzudichtende Rohr auszuüben;
Abb. 14 ist ein Querschnitt durch eine Stoßfuge eines Rohres, bei der die Fassung mit Klauen und die Rohre mit Nuten bzw. Vorsprüngen ausgestattet sind, um eine gegenseitige Längsverschiebung der Rohre zu verhindern;

Abb. 15 ist eine schaubildliche Ansicht des in Abb. ι im Schnitt dargestellten Ringes;

Abb. 16 ist eine schaubildliche Ansicht des in Abb. 4 dargestellten Ringes. Im folgenden wird die Anwendung der erfindungsgemäßen Dichtung auf Rohrstränge behandelt, jedoch wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß das Anwendungsgebiet der Dichtungen hierdurch nicht erschöpft ist.

Der die Stoßfuge des Rohres überbrückende Ring α (Abb. 1 bis 10) umfaßt einen äußeren Teil oder Steg b, zwei Lippen c und Seitenwände d, die die Lippen c mit dem Steg b verbinden. Die mit der Oberfläche des Rohres in Berührung tretenden Lippenflächen können zylindrisch oder winklig geneigt sein oder eine andere Gestalt haben, die sich zum Zusammenwirken mit den Flächen der abzudichtenden Rohrenden g eignet.

Die Lippen c des Dichtungsringes sind nach dem Verbindungssteg b zu mit Ansätzen r versehen, die zwischen sich und dem Steg b noch Hohlräume / zur Aufnahme von Druckflüssigkeit frei lassen. Diese Ansätze r können entweder, wie nach den Abb. 1 bis 7, nur mit den Kränzen, dagegen > nicht mit dem Steg verbunden sein oder nach Abb. 8 und 9 einteilig mit den Lippen und dem Steg zusammenhängen oder schließlich nach Abb. 10 am Steg selbst angebracht sein.

Wie in Abb. 4, 5 und 9 dargestellt, sind die Außenseiten der Seiten wandungen d geneigt angeordnet, so daß der Verbindungsring a einem höheren Außendruck widerstehen kann als der nach Abb. 1. In den Abb. 6 und 7 ist dargestellt, wie dreieckförmige außenliegende Lippen e außerhalb der Seiten wände d derart vorgesehen sind, daß sie den Widerstand gegen Undichtwerden unter hohem Außendruck noch vergrößern.

In allen Fällen ist der Ring α aus deformierbarem Material, wie beispielsweise Gummi, Gummizusammensetzungen, Gummiersatz, Blei, Kupfer und ähnlichen Stoffen, hergestellt.

Die Bohrung des Ringes α hat, wie sich aus Abb. i, 2, 3, 4 und 8 ergibt, die Gestalt von zwei aufeinandergestellten abgestumpften Kegeln. Ihr größter Durchmesser ist ungefähr gleich dem Außendurchmesser der miteinander zu verbindenden Rohrenden, so daß zum Aufbringen des Ringes α auf die Rohrenden eine geringe Vorspannung erforderlich ist. Diese Vorspannung erleichtert die Verbindung der Fuge, ist jedoch zu gering, um gegen ein Undichtwerden zu sichern.

Die Grundflächen der dreieckförmigen Lippen c liegen einander gegenüber, wie in Abb. ι bis 7 dargestellt, und sind durch einen Zwischenraum so weit voneinander getrennt, daß sie sich gegenseitig nicht behindern, wenn sie im Gebrauchsfalle ihre Form verändern.

Wie in Abb. 1 bis 9 gezeigt, besitzt jede der Lippen c bzw. der Ansätze r Kanäle in Form von Durchlochungen h (Abb. 1, 2, 3, 6 und 7), Schlitze; (Abb.4, 5) oder Durch-

lasse ο (Abb. 8 und 9). Diese Durchlochungen h oder Schlitze / sind derart angeordnet, daß sie den erwähnten Raum zwischen den Grundflächen der Lippen c mit den Hohlräumen / verbinden, welche beim Überführen des Verbindungsringes in seine die Rohrenden g abschließende Stellung gebildet werden (Abb. 2, 3, 5 und 7).

Die Dichtung nach der Erfindung wird derart in Benutzung genommen, daß ein Dichtungsring α von geeignetem Innendurchmesser über die beiden Enden g der miteinander zu verbindenden Rohre gestreift wird und daß hierauf eine Fassung k von außen auf diesen Ring aufgesetzt wird. Bei dem Aufsetzen der Fassung k wird so viel- Druck ausgeübt, daß die Innenfläche des Steges b mit den Ansätzen r am Innenrande der Lippen c in Berührung tritt und diese Teile dabei mehr oder weniger deformiert, wie in den Abb. 3 und 5 dargestellt. Auf diese Weise wird unabhängig von einer etwaigen axialen Verlagerung der Rohre der durch die Ansätze r gegebildete Innenrand der Lippen c in dichte Berührung mit den Außenflächen der Rohrenden g gebracht, und zwar durch ein ununterbrochenes Band von nichthydraulischen Kräften, während ein weiterer Teil der Lippen in ebenso feste Berührung mit den erwähnten Oberflächen der Rohrenden durch ein fortlaufendes Band hydraulischer Kräfte gebracht wird, die durch die in den Hohlräumen / enthaltene Flüssigkeit erzeugt werden.

Bei den durch die Konstruktion gegebenen Grenzen können die Rohrenden in befriedigender Weise für einen gewissen Bereich axialer Verschiebung miteinander verbunden werden. Wenn die dabei größtmögliche Exzentrizität erreicht ist, wird die Dichtungsfläche der einen Lippe c im Punkte der größten Exzentrizität in innige Berührung mit der Oberfläche des Rohres über ihre ganze Breite unter Einfluß nichthydraulischer Kräfte treten. Die Dichtungsfläche der anderen Lippe c legt sich dagegen nur auf einem verhältnismäßig schmalen Bande gegen die Oberfläche des anderen Rohres unter dem Einfluß nichthydraulischer Kräfte (Fig. 3).

Die Fassung kann zwar durch hohen Flüssigkeitsdruck gespreizt werden, bis die Lippen gegen die Rohrenden ausschließlich durch hydraulische Kräfte gedrückt werden; läßt jedoch der Flüssigkeitsdruck etwas nach, so erzeugt die darauffolgende Zusammenziehung der Fassung den erforderlichen Druck auf die Kanten der deformierbaren Lippen, auch wenn diese Lippen nicht mehr nachgiebig sein sollten.

Auf diese Weise können die Rohrenden nicht mehr wie früher bei niedrigem Druck undicht werden, was besonders dann geschah, wenn die Verbindungsringe nicht mehr neu waren.

Ein Entweichen des Rohrinhaltes nach außen wird bei den in Abb. 1, 2 und 3 dargestellten Ringen dadurch völlig vermieden, daß hydraulische Kräfte auf die Lippen von dem Rohrinhalt ausgeübt werden und daß ein Eindringen von Fremdkörpern von außen in das Rohrinnere durch die nichthydraulischen Kräfte vermieden wird, die von der Fassung k auf den Ring α wirken.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 und 5 wird der Widerstand gegen Eindringen von Fremdkörpern in das Rohrinnere durch die geneigten Seitenflächen der Teile d noch vergrößert. Dort wird jede Lippe c durch zwei Kräfte deformiert, so daß sie sich gegen die Rohrflächen nicht nur mit den der Fuge benachbarten Enden legt, sondern auch mit den von der Fuge abgekehrten Rändern. Hierbei verkrümmt sich ihre Unterseite, wie in Abb. 5 dargestellt, wobei ein fortlaufendes Band von hydraulischen Kräften zwischen zwei gleichartigen Bändern nichthydraulischer Kräfte 8g entsteht. Die Breite der Berührungsflächen zwischen den Lippen c und den Rohrenden g hängt von dem von der Fassung k ausgehenden Druck ab, der seinerseits von der Exzentrizität der beiden Rohre hervorgerufen wird.

Die Wölbung der Unterseite der Lippen c entsteht durch ihre Durchbiegung gegen die Mitte der Teile d. Das ist eine Folge des Zusammenwirkens der Fassung k und der Verschiebung der Lippendichtungsflächen, die bei dem Aufbringen auf die Rohre eintritt.

Der Widerstand gegen das Eindringen von Fremdkörpern wird ferner noch durch auf der Außenseite der S ei ten wände d angebrachte zusätzliche Dichtungslippen e erhöht. Diese besitzen Durchlochungen h¹, um von außen kommenden Druck in die Hohlräume f¹ einzulassen, die sich zwischen der Außenfläche der Lippe e und der Innenfläche der Fassung k befinden. An Stelle der Durchlochungen h¹ können auch die in Abb. 4 dargestellten Schlitze / vorgesehen sein. Schließlich kann auch das Gehäuse mit Durchlässen k¹ (Abb. 7) ausgestattet sein, die den gleichen Zwecken dienen.

Aus Abb. 6 ergibt sich, daß die Innenseiten der Doppellippen c die Gestalt eines spitzen oder flachen Bogens haben; die Gesamtheit der Berührungsfläche umfaßt zwei Bögen, die durch den zwischen den Lippen c liegenden Zwischenraum getrennt sind.

Wird ein derartiger Ring α über die Rohrenden g gestreift, wie in Abb. 7 veranschaulicht, so spielt innerhalb der durch die Konstruktion gegebenen Grenzen ein Mangel an Gleichachsigkeit keine Rolle, denn infolge der eine biegsame Verbindung der beiden Rohr-

enden bewirkenden Befestigung des Ringes wird die Vorspannung ein Minimum, dagegen ist für eine Entspannung und Deformation des die Dichtungsljppen bildenden Materials und für die Zufuhr sowohl von hydraulischem wie von nichthydraulischem Druck Vorsorge getroffen.

Wie bereits an Hand der Abb. 3 erläutert, wird die Lippe c — und bei der Ausführungsform nach Abb. 6 auch die zusätzliche Lippe e — in innige Berührung mit dem Ende g desjenigen Rohres gebracht, dessen Achse ihm näher ist, und zwar durch ein breites Band von nichthydraulischem Druck. Die Lippen c und e auf der Gegenseite des Ringes liegen dagegen auf der Außenseite des Rohres g nur auf einem schmalen Band von nichthydraulischem Druck mit ihren Rändern an, wie in Abb. 7 dargestellt. Um eine gegenseitige Axialverschiebung der Rohre zu verhindern, werden diese mit Vorsprüngen (Abb. 2, 3 und 5) oder Nuten (Abb. 7) ausgestattet. In diese greift die Fassung k mit klauenförmigen Ansätzen ein. Umgekehrt kann die Fassung k so eingerichtet sein, daß sie leicht über die Vorsprünge übergestreift werden kann, während deren gegenseitige Bewegung durch eigens dafür vorgesehene Klauen/ verhindert wird (Abb. 14). Die Herstellung der zur Dichtung nach der Erfindung gehörigen Dichtungsringe kann sehr billig und wirtschaftlich durch neuzeitliche Stanzverfahren erfolgen. Hierfür wird der Querschnitt der Ringe geringen Änderungen unterworfen, wie sich aus Abb. 8 ergibt. Der Ringkörper α besitzt hierbei zwei ringsherum laufende Hohlräume m und eine gleichfalls fortlaufende Ringnut n, die mit den beiden Hohlräumen über -Durchlässe 0 in Verbindung steht. Der dabei entstehende Ring enthält wie die der vorbeschriebenen Ausführungsformen einen Steg b, ein Paar Dichtungslippen c, ein Paar diese mit dem Steg verbindende Seitenwände d und Ansätze r zwischen den Lippen c und dem Steg b. Seine Arbeitsweise entspricht daher der der Ausführungsformen nach den Abb. 1 und 2.

Die Ausführungsform nach Abb. 9 ist auf die gleiche Weise hergestellt und ähnelt der Ausführungsform nach Abb. 4, wie sich ohne weiteres aus einem Vergleich der beiden Darstellungen ergibt.

Die Ringe können auch, wenn sie vorher

auf passende Länge zugeschnitten sind, um die etwa bereits verlegten Rohre gebogen und durch schrägen Stoß miteinander verbunden werden.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 10 besitzt der Steg einen nach innen ragenden Vorsprung b¹, der sich gegen die Lippen c legen soll. Hierdurch wird die Dreieckform dieser Lippen nicht mehr erforderlich. Die Ansätze r befinden sich dabei an dem Vorsprung b¹, auf welchem für die erwähnten Zwecke Schlitze bvorgesehen wer len können.

Wenn, wie es vorkommen kann, der Einbau eines ungeteilten Ringes Schwierigkeiten bereitet, so kann an seiner Stelle ein geteilter, gegossener Ring verwendet werden, der nach seinem Einbau in· irgendeiner passenden wirksamen Weise geschlossen wird.

Abb. 11 zeigt eine Ouerschnittsform einer Dichtung, wie sie aus Kupfer, einer Zinnlegierung oder weichem Metall erzeugt werden kann.

Es hat sich herausgestellt, daß Schwierigkeiten infolge der verschiedenartigen Berührungsverhältnisse zwischen der Fassung k und dem Ring α entstehen, bevor die Bolzen ρ (Abb. 12) völlig fest angezogen sind. Die Folge davon ist, daß beim Nachspannen der Bolzen eine mangelhafte Verbindung entstehen kann.

In diesem Falle ist es zweckmäßig, die Ausführungsform nach Abb. 12, die eine zweiteilige Fassung zeigt, durch die nach Abb. 13 zu ersetzen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß die Ausführungsform nach Abb. 12 selbstverständlich Abänderungen insofern unterworfen sein kann, als die Fassung anstatt zweiteilig auch drei- oder vierteilig ausgebildet sein kann.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 13 besteht die Fassung aus zwei biegsamen Teilen q, die einen nicht kreisförmigen Querschnitt haben, dementsprechend eingangs mit dem Ring α nur auf einer sehr geringen Ausdehnung in Berührung stehen. Werden die Bolzen p dieser Fassung¹ k angezogen, so werden die Teile q allmählich in eine Kreisform übergeführt und hüllen dabei den Ring α ein, bis dieser vollkommen innerhalb der Fassungk eingeschlossen ist, wobei der Druck sich gleichmäßig über den Ring α verteilt, örtliche Spannungen oder Drucke werden auf diese Weise vermieden.

Durch die Dichtung nach der Erfindung werden zahlreiche Schwierigkeiten beseitigt, die bisher bei der Verbindung von Rohrenden bestanden. Da auf die die Abdichtung be- »» wirkenden Lippen kein wesentliches Biegungsmoment ausgeübt wird, so wird die Güte der Verbindung für nicht metallische Stoffe nicht dadurch beeinflußt, daß beispielsweise ein Wechsel zwischen Naß und Trocken eintritt; ebensowenig leidet sie im Laufe der Zeit, da die abdichtenden Teile nicht unter dem Einfluß von längs ihres Umfanges wirksamen Kontraktionskräften stehen.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen befindet sich die Dichtung nach der Erfindung auf der Außenseite der Rohre. Werden

jedoch Rohre von großer lichter Weite verwendet, so erscheint es zweckmäßiger, wenn die Dichtung in das Rohrinriere eingesetzt wird, ohne daß dadurch wesentliche Abänderungen getroffen werden müssen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Stoßfugendichtung für Rohre'mit

   ic einem von einer Fassung eingeschlossenen Ring aus nachgiebigem Material, der zwei Ringlippen hat, mit denen er sich beiderseits der Fuge auf die Rohrenden aufsetzt und diese somit überbrückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippen (c) des Dichtungsringes (a) nach seinem Verbindungssteg (b) zu mit Ansätzen O) versehen sind, die einen von der Fassung (k) auf den Steg (b) ausgeübten Druck auf diese Lippen übertragen, wobei zwischen den Ansätzen (r) und dem Steg (b) noch Druckflüssigkeit aufnehmende Hohlräume ('/') verbleiben.
2. 2. Stoßfugendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kanäle (Ji) in den Lippenkörpern ( c) eingelassen sind.

   die Druckflüssigkeit in und aus dem Hohlraum zwischen den Lippen und dem Steg auch dann fortleiten, wenn der Querschnitt des Verbindungsringes (0) durch den Druck der Fassung (k) verändert worden ist.
3. 3. Stoßfugendichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch Aussparungen (/) gebildet werden.
4. 4. Stoßfugendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieLippen (c) außerhalb der Seitenwände (d) des Dichtungsringes (a) in zusätzliche Dichtungslippen (e) verlängert sind, auf die von der Fassung (k) gleichfalls ein Druck ausgeübt wird.
5. 5. Stoßfugendichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (k) von biegsamer Beschaffenheit ist und in entspanntem Zustande eine andere Krümmung besitzt als der von ihr eingeschlossene Ring (α), so daß sie nach Einbau des Dichtungsringes unter gleichmäßiger Verteilung des Druckes auf die abdichtenden Lippen nachgeben kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen