DE19943473B4

DE19943473B4 - Dichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE19943473B4
Application number: DE1999143473
Authority: DE
Inventors: Ralf Lange
Original assignee: ATU ARMATUREN GmbH
Current assignee: ATU ARMATUREN GmbH
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2019-09-11
Also published as: DE19943473A1

Abstract

Dichtungsvorrichtung (1), bestehend aus einem Ringelement (2) und einem Dichtungselement (3), welche unmittelbar miteinander verbunden sind und eine einteilige Ausführung bilden, wobei das Ringelement (2) und das Dichtungselement (3) zumindest über eine Radialfläche (4, 5) miteinander verbunden sind und das Ringelement (2) eine äußere dichtungselementfreie Radialfläche (4, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (3) und/oder das aus Graphit bestehende Ringelement (2) eine vollständig eingebettete metallische oder nichtmetallische Verstärkungseinlage aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung, bestehend aus einem Ringelement und einem Dichtungselement.

Dichtungsvorrichtungen der gattungsgemäßen Art werden überwiegend bei Rohrmuffenverbindungen für flüssige oder gasförmige Medien eingesetzt, wobei die Dichtungsvorrichtung aus einem einzelnen Ringelement und einem einzulegenden Dichtungselement besteht. Das Dichtungselement ist hierbei zum Abdichten der Muffenverbindung vorgesehen und wird in einer radialen Ausnehmung der Muffe eingelegt und durch Kraftschluß abdichtend eingepreßt. Der Kraftschluß wird beispielsweise durch eine Konusmutter und einen Klemmring erzeugt, welcher mittelbar über dem Ringelement eine radiale Flächenpressung vornimmt. Diese Ausführungsform wurde in nahezu mehreren Jahrzehnten unverändert beibehalten, weil durch die Konusmutter und deren Drehbewegung über den Klemmring nicht nur eine Andruckkraft, sondern gleichzeitig ein Drehmoment übertragen wird, welches durch den vorhandenen Reibschluß unmittelbar zu einer Drehbewegung des Klemm- bzw. Ringelementes innerhalb der Muffe führt. Damit das Dichtungselement nicht mitgedreht wird, erfolgt die Zweiteilung von Ringelement und Dichtungselement. Aufgrund der Tatsache, dass das Dichtungselement und das Ringelement einzeln in die Rohrmuffe eingelegt werden müssen, ist erhöhte Sorgfalt geboten. Im Falle eines nicht richtig sitzenden Dichtungselementes kann es aufgrund einer nicht gleichmäßigen radialen Andruckkraft zu einer teilweisen Undichtigkeit der Rohrmuffe führen. Besonders schwierige Situationen entstehen dann, wenn das Dichtungselement schief eingelegt oder aber während der Verschraubung innerhalb der radialen Ausnehmung verrutschen kann. Derartige Undichtigkeiten können während der Montage nicht unmittelbar festgestellt werden und erst bei entsprechender Druckbeaufschlagung des verlegten Rohres werden durch die Leckageverluste die Undichtigkeiten sichtbar. Zur Behebung des Dichtigkeitsproblems ist es notwendig, das Rohr zu entleeren und die Rohrmuffenverschraubung zu öffnen. Nach einer visuellen Kontrolle und ggf. unter Verwendung eines neuen Dichtungselementes kann eine erneute Verschraubung vorgenommen werden, woran sich eine nochmalige Dichtigkeitsprüfung anschließt. Dadurch, dass die Arbeitsvorgänge ggf. mindes tens einmal wiederholt werden müssen, entstehen zusätzliche Kosten, die ggf. vermieden werden können.

Aus der Offenlegungsschrift DE 37 08 421 A1 sind gummielastische Dichtungen bekannt, welche aus einem gummielastischen Teil sowie aus einem wenig verformbaren Teil bestehen. Der Zusammenschluss der gummielastischen Teile mit den starren Teilen erfolgt hierbei durch Aufvulkanisieren oder Ankleben, wobei keine vollständige Einbettung des harten Kerns durch das gummielastische Material erfolgt. Bei derart ausgestalteten Dichtungselementen werden die Eingangs erwähnten Probleme nicht vollständig gelöst, weil der gummielastische Teil zwar auf einem Stützring sitzt, dieser aber nur als Positionierhilfe beim Einlegen dient, jedoch nicht den gummielastischen Teil beim Verpressen stützt.

Aus der Offenlegungsschrift DE 2 246 545 ist ein Dichtungsring für HF-Koaxialstecker bekannt, der auf einen Metallring aufvulkanisiert ist oder einen aufgeklebten Dichtungsring aufweist. Auch dieser Dichtungsring weist keine Verstärkungseinlagen oder dergleichen für das dauerelastische Material auf, sodass auch hier der gummielastische Teil beim Verpressen keine Stabilisierung gegen ungleichmäßigen Andruck in der Muffenverbindung erfährt.

Aus der Patentschrift DE 195 33 648 ist ferner eine Rohrkupplung bekannt, die ein Dichtungselement mit einem Stützring aufweist. Nach dem Ausführungsbeispiel der 1 in dieser Druckschrift ist hierbei der Stützring vollständig von dem elastischen Dichtungsmaterial umgeben, jedoch weist weder der Stützring noch das Dichtungselement Verstärkungseinlagen auf. Wie in den beiden o. g. Druckschriften dient somit der Stützring zur korrekten Positionierung des gesamten Dichtungselementes in einer dafür vorgesehenen Aufnahme einer Rohrkupplung, jedoch reicht dieser Stützring nicht aus, die Kräfte beim Verpressen der Rohrkupplung genügend aufzunehmen, um den Dichtungsring gerade beim Verpressvorgang zu stützen.

Aus dem US-Patent 5,499,826 ist ein geflochtener Einlagering bekannt, der in einem Dichtungselement eingebettet ist. Der geflochtene Ring wird hierbei über radiale und/oder axiale Flächen mit dem Dichtungsring verbunden, wobei mindestens eine Seite von außen sichtbar ist. Verstärkungseinlagen für das Dichtungselement sind aus dieser Entgegenhaltung ebenfalls nicht bekannt.

Der geflochtene Einlagenring stützt das Dichtungselement vor Expansionskräften und verleiht dem Dichtungselement eine höhere Rigidität. Jedoch wird auch dieser geflochtene Einlagering die Kräfte bei der Verpressung nicht aufnehmen können.

Aus der Patentschrift DE 41 20 514 ist im Weiteren eine Stopfbuchsdichtung bekannt, welche aus einer Dichtungspackung mit metallfreiem Packungskern und einer Mehrzahl von Verbunddichtungsringen besteht. Die Verbunddichtungsringe werden durch ebene Blechringe gebildet und sind mit einer damit verbundenen Folie aus Dichtungsgraphit ummantelt. Der metallfreie Packungskern und die Mehrzahl von Verbunddichtungsringen sind lose angeordnet und werden durch eine entsprechende Verschraubung zur Abdichtung zusammengedrückt. Hierbei handelt es sich um eine komplexe Dichtungsanordnung aus mehreren Teilen, die aufwändig und kostenintensiv herzustellen ist und welche ebenfalls beim Verpressen durch die lose Anordnung der Mehrzahl von Verbunddichtungsringen ebenfalls dazu neigt, beim Verpressen einen nicht korrekten Sitz in der Dichtung beziehungsweise in der Rohrverbindung einzunehmen.

Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 1 709 159 ist eine mehrteilige miteinander verbundene Dichtungsringanordnung bekannt, in der die Mitnahmekraft bei der Reibverbindung zwischen einem Einschraubring und einer Dichtung durch eine aufgetragene Graphitschicht soweit verringert wird, dass ein als Dichtung funktionierender Gummiring beim Verpressen seine Struktur beibehält. Diese mehrteilige Dichtungsringanordnung weist jedoch freie metallische Flächen auf, sodass dieser Dichtungsring beispielweise für chemisch aggressive Materialien nicht einsetzbar ist, da Metall mit dem chemisch aggressive Medium in Verbindung stehen könnte.

Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 6750617 ist eine Schraubmuffenverbindung bekannt, in der ein Dichtungsring in einer Nut zu liegen kommt, deren Wandungen aus zwei ineinandergeschobenen Rohren bestehen. Gerade bei dieser Art von Dichtung ergibt sich das Problem der hohen Reibkraft und damit verbundenen ungleichmäßigen Lage des verpressten Gummirings.

Aus der Offenlegungsschrift DE 2 252 390 ist schließlich ein Dichtungsring zur axialen und/oder radialen Abdichtung zwischen Ringarmaturen bekannt, der ebenfalls aus einem Stütz- und einem Dichtungsring besteht. Auch diese Anordnung zeigt die Nachteile der vorstehend beschriebenen Dichtungsringe aus dem Stand der Technik, nämlich dass durch hohe Reibkraft der Dichtungsring beim Verpressen ungleichmäßig in seinem Aufnahmevolumen innerhalb der Rohrverbindung zu Undichtigkeiten neigen kann und auch dieser Dichtungsring ist so aufgebaut, dass der Stützring mit einem gegebenenfalls aggressiven Medium in Kontakt treten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsvorrichtung aufzuzeigen, welche die bestehenden Probleme beseitigt und eine einfache sichere Montage des Dichtungselementes innerhalb einer Rohrmuffenverbindung ermöglicht.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass das Ringelement und das Dichtungselement unmittelbar miteinander verbunden sind und eine einteilige Ausführung bilden, wobei das Ringelement zumindest teilweise in dem Dichtungselement eingebettet ist. Dadurch, dass das Ringelement und das Dichtungselement einteilig ausgeführt sind, wird in vorteilhafter Weise eine Steifigkeit der Dichtungsvorrichtung erzielt, welche ein problemloses Einlegen der Dichtungsvorrichtung in die Rohrmuffenverbindung ermöglicht. Das Ringelement ist hierbei unmittelbar mit dem Dichtungselement verbunden, so dass das Dichtungselement, welches in der Regel dauerelastisch ausgebildet ist, während des Einlegevorganges keiner Verformung unterworfen ist und somit in die radiale Erweiterung der Rohrmuffenverbindung paßgenau eingelegt werden kann. Durch eine einfache visuelle Kontrolle kann somit bereits die richtige Lage der einteiligen Dichtungsanordnung überprüft werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass das Ringelement von dem Dichtungselement teilweise oder vollständig ummantelt ist. Das Ringelement kann gemäß der Erfindung in dem Dichtungselement eingebettet oder aber gemäß einer weiteren Ausführungsform vollständig oder teilweise ummantelt sein. Diese Ausführungsform sieht beispielsweise die Möglichkeit vor, die innere und äußere Stirnfläche des Ringelementes ebenfalls mit Dichtungselementmasse zu umgeben, so dass beispielsweise bei aggressiven oder heißen Medien kein unmittelbarer Kontakt mit dem Ringelement zustande kommt. Bei vollständig ummantelten Ringelementen wird ggf. ein einzelner Vorlegering verwendet, um eine Herabsetzung des Reibungskoef fizienten zu ermöglichen, wobei die Dichtungsvorrichtung als einteilige Ausführung zwischen einem Ringelement und einem Dichtungselement beibehalten wird.

Alternativ besteht die Möglichkeit, dass das Ringelement und das Dichtungselement nur über eine Radialfläche miteinander verbunden sind, so dass eine einfache Produktion unter Beibehaltung der bisherigen Rohrmuffenabmessungen möglich ist.

Durch die Ausbildung einer dichtungselementfreien, kraftschlüssigen Andruckfläche für den Klemmring ist hierbei eine Gleitmöglichkeit des Klemmringes auf dem Ringelement mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten möglich, wodurch das auftretende Drehmoment während des Montagevorganges eine Relativbewegung zwischen Klemmring und Ringelement ermöglicht.

Zur Herstellung einer einteiligen Ausführungsform des Dichtungselementes und des Ringelementes wird im weiteren vorgeschlagen, dass das Dichtungselement zumindest teilweise auf den Ringelement aufvulkanisiert, aufgeklebt oder anderweitig mit diesem fest verbunden ist, wobei das Dichtungselement aus einem spritz-, gieß- oder klebbaren Elastormer bestehen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtungselement faserverstärkt ausgeführt ist und eine dem Verwendungszweck angepaßte Paßform aufweist. Die Ausführung der radialen Erweiterung bei den unterschiedlichen Rohrmuffenverbindungen erfordert eine Anpassung des Dichtungselementes an den jeweiligen Innendurchmesser der radialen Erweiterung bzw. der Rohrmuffenabmessung, so dass eine entsprechende Paßform gewählt werden muß, um die Dichtungsfunktion zu erfüllen. Insbesondere bei Rohrmuffenverbindungen für größere Rohrdurchmesser und höhere Drücke kann es ggf. erforderlich sein, Dichtungselemente mit einem bestimmten Mindestquerschnitt zu wählen. In speziellen Fällen kann sogar ein Gummiformring als Dichtungselement erforderlich sein, welcher sich an die vorhandene radiale Ausnehmung anpressen läßt und eine hundertprozentige Dichtigkeit gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Ringelement aus Graphit, insbesondere einem gewickelten Graphitring besteht, so dass eine dem jeweiligen Verwendungszweck und dem erforderlichen aufzubringenden Drehmoment zum Anziehen der Rohrmuffenverbindung entsprechende Stabilität gewährleistet ist.

Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Kombination eines Graphitringes mit einem Elastomer, weil durch den Graphitring eine Herabsetzung des Reibungskoeffizienten bei gleichzeitig höherer Verschleißfestigkeit des Elastomeres erzielbar ist.

Beim Einsatz von besonders großdimensionierten Rohrmuffenverbindungen kann es ggf. erforderlich sein, dass das Dichtungselement und/oder ein aus Graphit bestehendes Ringelement eine metallische oder nichtmetallische Verstärkungseinlage aufweist, um die erforderliche Eigenstabilität zu gewährleisten. In besonderen Fällen muß nicht nur das Dichtungselement eine Paßform aufweisen, sondern das Ringelement muß an die Rohrmuffenverbindung angepaßt werden, so dass beispielsweise das Ringelement zwei radiale Planflächen gleicher oder unterschiedlicher Radialflächengröße aufweisen kann.

Die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung zeichnet sich im weiteren durch ihre Verwendung bei Rohrmuffenverbindungen für flüssige oder gasförmige, insbesondere heiße oder aggressive Medien aus, weil durch die einteilige Ausführung eine wesentliche Montagevereinfachung gegeben ist und eine wesentlich höhere Dichtigkeitsgarantie der fertig montierten Rohrmuffenverbindung durch die paßgenaue Einlage der Dichtungsvorrichtung gewährleistet ist. Aufgrund der einteiligen Ausführung ist durch einfache visuelle Kontrolle des nach außen sichtbaren Ringelementes sehr leicht eine Abschätzung möglich, ob die Dichtungsvorrichtung plan in der Rohrmuffenverschraubung einliegt. Ein Verrutschen oder ein Schiefsitzen des Dichtungselementes in der Rohrmuffenverbindung ist durch die Eigensteifigkeit der Dichtungsvorrichtung und der Kontrollmöglichkeit nahezu ausgeschlossen. Durch die axiale Größe der Dichtungsvorrichtung wird ferner eine wesentlich verbesserte Führung innerhalb der Muffe gewährleistet und somit die Montage erleichtert. Aufgrund der montagefreundlichen Einlegemöglichkeit der Dichtungsvorrichtung wird somit einerseits erhebliche Montagezeit eingespart und zudem durch eine höhere Dichtungsgarantie eine mehrmalige Dichtigkeitsprüfung und Montage bzw. Demontage der Rohrmuffenverbindung entbehrlich.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung, bestehend aus einem Ringelement und einem Dichtungselement und
2 eine geschnittene Darstellung einer Rohrmuffenverbindung mit erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtungen.
1 zeigt eine Dichtungsvorrichtung 1, bestehend aus einem Ringelement 2 und einem Dichtungselement 3. Das Ringelement 2 weist eine ebene Radialfläche 4 und eine hierzu parallel verlaufende Radialfläche 5 auf, auf welche im weiteren das Dichtungselement 3 befestigt ist. Die Radialfläche 5 ist gegenüber der Radialfläche 4 durch eine Fase 6 im Durchmesser verjüngt ausgeführt. Auf dieser reduzierten Radialfläche 5 ist das Dichtungselement 3, welches in diesem Fall rund ausgebildet ist, aufgeklebt oder aufvulkanisiert. Das Ringelement 2 besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Graphitring, der mit metallischen oder nichtmetallischen Verstärkungen 7 ausgestattet ist. Die Verstärkungen 7 bestehen aus sägezahnförmigen koaxial angeordneten Ringblechen. Als Dichtungselement 3 kann beispielsweise ein Elastomer verwendet werden.
2 zeigt eine Rohrmuffenverbindung 20, welche aus zwei Konusmuttern 21, 22, zwei Klemmringen 23, 24, zwei Dichtungsvorrichtungen 1 und einer Muffe 25 besteht. Alternativ kann auch nur eine Konusmutter verwendet werden, wenn eines der Rohre 26, 27 anderweitig mit der Rohrmuffe verbunden ist. Die Muffe 25 ist als Verbindungsglied zweier gestrichelt gekennzeichneter Rohre 26, 27 vorgesehen, welche in die Muffe 25 koaxial eingeschoben sind und im weiteren durch die Dichtungsvorrichtung 1 abgedichtet werden. Die Muffe 25 weist an ihren beiden Enden ein Außengewinde 28, 29 auf, auf welche die Konusmuttern 21, 22 aufgeschraubt werden. Auf der Innenseite der Muffe 25 ist eine radiale Erweiterung 30, 31 eingearbeitet, welche jeweils eine schräg verlaufende Ansatzschulter 32, 33 aufweisen. In die radiale Erweiterung 30, 31 ist die Dichtungsvorrichtung 1 eingelegt und wird durch den Klemmring 23 und 24 beim Anziehen der Konusmuttern 21, 22 axial mit Druck beaufschlagt. Durch das Anziehen der Konusmuttern 21, 22 wird bei der Montage das Ringelement 2 zusammen mit dem Dichtungselement 3 in die radiale Erweiterung 30, 31 gedrückt und führt zu einer Anlage der Dichtungsvorrichtung einerseits an die Muffe 25 und andererseits an die eingefügten Rohrenden 26, 27.
Durch die spezielle Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung 1 mit einer auf die Muffe 25 ausgeführten Paßform wird einerseits eine hohe Dichtungsfunktion erzielt und durch die spezielle erfindungsgemäße Ausbildung in einer einteiligen Ausführung ein Verrutschen des Dichtungselementes innerhalb der radialen Erweiterung durch die sehr gute Führungseigenschaft des Ringelementes 2 garantiert. Um die Führung des Ringelementes 2 innerhalb der radialen Erweiterung 30, 31 zu erhöhen, weisen die Ringelemente 2 eine axiale Erstreckung auf, welche ein Verkanten, Schiefeinlegen oder dergleichen verhindert. An die außen zu liegen kommenden Andruckflächen der Dichtungsvorrichtung 1 liegt im weiteren der Klemmring 23, 24 an, welche durch die Konusmuttern 21, 22 beim Anziehen den notwendigen Anpreßdruck erzeugen.
Die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung 1 ist vorzugsweise für die Verwendung mit flüssigen oder gasförmigen Medien vorgesehen, wobei es sich um aggressive oder heiße Medien, wie z.B. Gas, Wasser oder Öl, handeln kann. Die Dichtungsvorrichtungen 1 sind hierbei vorzugsweise für die einmalige Verwendung vorgesehen und müssen nach einem Lösen der Verschraubung in der Regel ausgetauscht werden.

1: Dichtungsvorrichtung
2: Ringelement
3: Dichtungselement
4: Radialfläche
5: Radialfläche
6: Fase
7: Verstärkung
20: Rohrmuftenverbindung
21: Konusmutter
22: Konusmutter
23: Klemmring
24: Klemmring
25: Muffe
26: Rohr
27: Rohr
28: Außengewinde
29: Außengewinde
30: Radiale Erweiterung
31: Radiale Erweiterung
32: Ansatzschulter
33: Ansatzschulter

Claims

Dichtungsvorrichtung (1), bestehend aus einem Ringelement (2) und einem Dichtungselement (3), welche unmittelbar miteinander verbunden sind und eine einteilige Ausführung bilden, wobei das Ringelement (2) und das Dichtungselement (3) zumindest über eine Radialfläche (4, 5) miteinander verbunden sind und das Ringelement (2) eine äußere dichtungselementfreie Radialfläche (4, 5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (3) und/oder das aus Graphit bestehende Ringelement (2) eine vollständig eingebettete metallische oder nichtmetallische Verstärkungseinlage aufweist.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (2) von dem Dichtungselement (3) teilweise ummantelt ist.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (3) zumindest teilweise auf dem Ringelement (2) aufvulkanisiert, aufgeklebt oder anderweitig mit diesem fest verbunden ist.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (3) aus einem spritz, gieß- oder klebbaren Elastomer besteht.
Dichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (3) faserverstärkt ausgeführt ist.
Dichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (3) als Gummiformring ausgebildet ist.
Dichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (2) aus einem gewickelten Graphitring besteht.
Dichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (2) zwei radiale Planflächen (4, 5) gleicher oder unterschiedlicher Radialflächengröße aufweist.
Dichtungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch, die Verwendung in Rohrmuffenverbindungen (20) für flüssige oder gasförmige, insbesondere heiße oder aggressive, Medien.