DE3826114C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsmuffe für eine Rohrkupplung zum Verbinden der Endabschnitte zweier Rohre, mit einem Außenring aus elastomerem Material, der in einer spannbaren Schelle eingekammert wird, und einem eine umlaufende Nut auf der radial inneren Seite des Außenrings ausfüllenden ununterbrochenen Innenring, der im Zusammenkupplungszustand die Fuge zwischen den Endabschnitten der Rohre an diesen anliegend überlappt, wobei der Innenring aus einem elastomeren Dichtungsmaterial besteht, das gegenüber den Einflüssen des durch die Rohre geleiteten Fluids beständiger als das Material des Außenrings ist.

Bei einer bekannten Dichtungsmuffe dieser Art, wie sie aus der US-PS 31 04 898 bekannt ist, kann allein der Innenring in einem Niederdruckbereich die Dichtfunktion übernehmen, so daß nur der Innenring mit einem gegebenenfalls aggressiven und/oder heißen Fluid in Berührung kommt und die Dichtungsmuffe dieser Beanspruchung über eine lange Lebensdauer standhält. Der Außenring kann dann aus einem verhältnismäßig preisgünstigen Material bestehen, so daß die gesamte Dichtungsmuffe entsprechend kostengünstiger ist. Bei einem höheren Druck des durch die Rohre strömenden Fluids kann diese jedoch das Dichtungs­ material so weit verdrängen, daß das Fluid zwischen den Rohren und der Dichtungsmuffe eindringt und auch mit der Innenseite des Außenrings in Berührung kommt, so daß dieser durch ein z. B. aggressives Fluid angegriffen wird.

Aus der US-PS 24 51 941 ist es bekannt, an den zu verbin­ denden Endabschnitten zweier Rohre axial ausgebauchte Ringflansche anzunieten oder anzuschweißen und als Dichtung einen Schlauch in die einander zugekehrten, umlau­ fenden Hohlseiten der Ausbauchungen einzulegen. Der Zusammenhalt der Rohre wird durch Klammern bewirkt, die den Außenrand der Flansche umgreifen. Der Schlauch ist auf seiner radial inneren Seite mit Öffnungen versehen, durch die das Fluid in den Schlauch eindringen und diesen gegen die Flanschwände drücken kann. Das Annieten oder Anschweißen der Flansche ist äußerst auf­ wendig, und in dem auf der radial inneren Seite des Schlauches zwischen den Flanschen verbleibenden Spalt können Verwirbelungen entstehen, die den Strömungswider­ stand des Fluids erhöhen. Darüber hinaus können sich in höherem Umfang Ablagerungen in dem Spalt zwischen den Flanschen ansammeln. Bei höheren Drücken besteht darüber hinaus die Gefahr, daß der Schlauch in den radial äußeren Spalt zwischen den Flanschen gedrängt wird, so daß der radial innere Spalt vergrößert und in noch höherem Maße Raum für Ablagerungen bietet.

Aus der FR-PS 5 22 162 oder der DE-PS 5 51 816 ist es bekannt, eine einteilige Dichtungsmuffe mit zwei einander axial zugekehrten Dichtlippen, die jeweils an einem der Endabschnitte der Rohre anliegen, auszubilden, so daß das Fluid auf die radial äußere Seite der Dichtlippen einwirken und die Dichtlippen zusätzlich gegen die End­ abschnitte der Rohre drücken kann. Hier bleibt ein Ring­ raum auf der Innenseite der Dichtungsmuffe weitgehend frei, so daß die gesamte Dichtungsmuffe aus hochwertigem Material ausgebildet sein muß, um aggressiven oder heißen Fluiden standzuhalten, und sich ein erheblicher Freiraum für Ablagerungen oder die Ausbildung von Ver­ wirbelungen bietet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungs­ muffe der gattungsgemäßen Art für eine Rohrkupplung zum Verbinden insbesondere unpofolierte Endabschnitte zweier Rohre anzugeben, die bei höherer Dichtwirkung die Ausbildung von Ablagerungen und Verwirbelungen an der Verbindungsstelle weitgehend vermeidet.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Innenring einen lose in der Nut eingesetzten Schlauch mit wenigstens einer radialen Durchtrittsöffnung auf der Innenseite im Bereich der Fuge zwischen den Rohrenden aufweist, zwei einander axial zugekehrte Dichtlippen des Außenrings am Nutenrand hintergreift und auf seiner radial inneren Seite mit einem Wulst versehen ist, so daß die Innenseite des Innengrings der Querschnittkontur der Dichtlippen und eines Spaltes zwischen ihnen angepaßt ist. Bei einer derart ausgebildeten Dichtungsmuffe kann das Druckfluid in den Hohlraum des Schlauches eindringen und den Schlauch von innen her gegen die Dichtlippen und damit diese gegen die zu verbindenden Rohre drücken. Der zwischen den Dichtlippen liegende Wulst des Schlauches liegt unmittelbar an der Außenseite der Rohre an und wird durch den Innendruck mit höherer Kraft an die Rohre angepreßt. Infolgedessen stellt diese Dichtungs­ muffe auch in einem Hochdruckbereich eine hinreichende Dichtwirkung sicher. Bei sehr hohen Drücken kann zwar auch der Außenring mit dem Druckfluid in Berührung kommen, so daß diese Dichtungsmuffe bei einem sehr hohen Fluiddruck nur für weniger aggressive Fluide verwendbar wäre. Wegen des Hohlraums des Schlauches ergibt sich jedoch eine Materialeinsparung auf seiten des kostspieligeren Innenrings. Der Wulst stellt darüber hinaus sicher, daß zwischen dem Schlauch und den Endabschnitten der Rohre kein Hohlraum verbleibt, in dem sich Ablagerungen ansammeln könnten oder der zur Ausbildung von Verwirbe­ lungen betragen würde. Ein oder mehrere, insbesondere kreisförmige Öffnungen stellen darüber hinaus sicher, daß auch in dem Innenring keine nennenswerten Ablagerungen, z. B. Altöl oder mit Bakterienbildungen verbundene Lebensmittelrückstände, erfolgen. Hierbei sollte die Weite der Durchtrittsöffnung(en) wesentlich kleiner als der axiale Abstand der Dichtlippen sein.

Ferner kann dafür gesorgt sein, daß der Außenring ein Äthylen-Propylen-Terpolymer oder einen Nitrilkautschuk und der Innenring ein Fluorelastomer, insbesondere ein Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer, aufweist. Ein derartiges Außenring-Material ist besonders kosten­ günstig, während das Innenring-Material besonders korrosions- und temperaturbeständig ist.

Eine Weiterbildung kann darin bestehen, daß der Außen­ ring in jedem seiner axialen Endabschnitte eine radial äußere Ringnut für den Eingriff je einer Wellung eines Schellenbandes der Schelle unter Ausübung eines radialen Anlagedrucks aufweist. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Material der Dichtungsmuffe im axial mittleren Bereich zwischen den Ringnuten des Außenrings durch die Wellungen eingeklammert und an einem axialen Auswei­ chen aus dem Fugenbereich zwischen den Enden der Rohre gehindert wird, so daß durch den Innenring eine besonders hohe Dichtwirkung erzielt wird. Darüberhinaus tragen die Wellungen zu einer stärkeren radialen Verpressung der axialen Endabschnitte der Dichtungsmuffe und damit auch in diesen Bereichen zu einer höheren Dichtwirkung bei hohen Fluiddrücken bei.

Sodann ist es günstig, wenn der Innenring an der radial inneren Seite des Außenrings anliegende, beiderseits des Innenrings axial vorstehende Ringflansche aufweist. Diese Ringflansche bewirken auch dann noch eine schützen­ de Abdeckung der radial inneren Fläche des Außenrings, wenn sich die Rohre weiter aus der Dichtungsmuffe heraus­ ziehen, als es dem Abstand der Dichtlippen entspricht.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines Teils einer Rohrkupplung mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsmuffe und den in die Rohrkupplung eingeführten, unprofilier­ ten Endabschnitten zweier auf Stoß zu verbindender koaxialer Rohre, und

Fig. 2 eine abgewandelte Dichtungsmuffe auf den Endab­ schnitten der Rohre im Axialschnitt, wobei zur Vereinfachung der Darstellung eine die Dichtungs­ muffe umgebende Schelle weggelassen ist.

Nach Fig. 1 enthält eine Rohrkupplung 1 eine Dichtungs­ muffe 2, in die unprofilierte Endabschnitte 3, 4 zweier auf Stoß zu verbindender Rohre, deren Durchmesser und Wandstärke gleiche Nennmaße haben, eingeführt sind.

Die Rohrkupplung 1 weist eine die Dichtungsmuffe 2 umge­ bende spannbare Schelle 7 mit einem zweiteiligen in Axialrichtung der Rohre 5, 6 gewellten Schellenband 8, zwei Axialsicherungseinrichtungen 9 und einer die Schellenbandenden verbindenden Spanneinrichtung auf, die auf jedem axialen Ende der Schelle zwei durch Schrau­ ben spannbare Spannbänder 10 aufweist. Anstelle eines zweiteiligen, kann auch ein einteiliges nahezu einen geschlossenen Kreis bildendes Schellenband vorgesehen sein.

Zwei axial äußere Wellungen des Schellenbandes 8 bilden mit ihren Flanken Seitenwände 11, 12 von im Querschnitt etwa trapezförmigen Ringkammern 13, die radial nach innen offen sind. Zwei weitere radial nach innen ragende Wellungen 14 greifen in entsprechend geformte Ringnuten 15 in der radial äußeren Umfangswand der axial äußeren Endabschnitte eines Außenrings 16 der Dichtungsmuffe 2 beiderseits der Stoßfuge zwischen den Rohrenden ein. Ein axial mittlerer ungewellter Abschnitt 18 der Schelle 7 liegt an einem axial mittleren, außen und innen vor dem Spannen in Axialrichtung glatten Bereich des Außenrings 16 an. Zwei axial äußere Bereiche 19 des Außenrings 16 sind auf ihrer radial inneren Seite mit umlaufenden, einander axial zugekehrten Dichtlip­ pen 20 versehen und zwischen den Flanken zweier radial nach außen ragender Wellungen 21 der Schelle 7 eingekam­ mert.

Die Sicherungseinrichtungen 9 bestehen aus im Axialquer­ schnitt etwa trapezförmigen, auf einem Kreisbogen ent­ sprechend der Krümmung der Ringkammern 13 liegenden Sicherungselementen 23, deren Seitenwände 24 mit der Rohrlängsrichtung einen kleineren Neigungswinkel als die Seitenwände 11, 12 der Ringkammern 13 einschließen. Alle radial inneren, in Umfangsrichtung verlaufenden Ränder der Sicherungselemente 23 sind mit sägezahnför­ migen Krallen 25 für den radialen Eingriff in das Rohr­ material versehen. Sodann sind die Sicherungselemente 23 einteilig in Umfangsrichtung miteinander verbunden, so daß sie einen Sicherungsring mit einem Trennspalt bilden, der eine Änderung des Sicherungsring-Durchmessers beim Spannen der Schelle 7 ermöglicht.

Die Querwände der Sicherungselemente 23 sind mit in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Löchern versehen, die jeweils von einem Napf 26 durchsetzt sind, der mit einem in Bezug auf den Napf 26 radialen Flansch an der radial inneren Seite des Randes des jeweiligen Loches anliegt und mit seinem Boden am Boden der betreffenden Ringkammer 13 durch Punktschweißung angeschweißt ist. Statt mittels Näpfen 26 können die Sicherungseinrichtun­ gen auch allein durch Punktschweißungen mit der Schelle 7 verbunden sein.

Der Außenring 16 der Dichtungsmuffe 2 hat auf seiner radial inneren Seite eine umlaufende Nut 27, die axial hinterschnitten ist, so daß sich Dichtlippen 20 ergeben. In der Nut 27 ist ein die Nut ausfüllender, in Umfangs­ richtung ununterbrochener Innenring 28 so eingesetzt, daß er die Stoßfuge zwischen den Rohrenden überlappt. Der Innenring 28 ist ein Schlauch mit wenigstens einer radialen, im Querschnitt kreisförmigen Durchtrittsöffnung 29 auf der Innenseite im Bereich der Stoßfuge zwischen den Rohrenden, wobei die Öffnungsweite wesentlich kleiner als der axiale Abstand der Dichtlippen 20 ist. Statt einer oder mehreren im Querschnitt kreisförmiger Durch­ trittsöffnungen 29 kann auch ein umlaufender Spalt in der Innenwand des Innenrings 28 die Durchtrittsöffnung bilden. Ein Spalt vereinfacht die Herstellung, insbeson­ dere die Herstellung eines Formwerkzeugs für den Innen­ ring 28. Ein oder mehrere kleinere Durchtrittsöffnungen 29 mit Kreisquerschnitt erschweren dagegen die Ausbildung von Verwirbelungen in dem durch die Rohre strömenden Fluid sowie das Eindringen und Ablagern von Festteilchen, insbesondere bei der genannten Öffnungsweite. Um mög­ lichst dicht und großflächig an den Endabschnitten 3, 4 der Rohre 5, 6 anliegen zu können, ist der Innenring 28 auf seiner radial inneren Seite mit einem Wulst 30 versehen, so daß die Innenseite des Innenrings 28 der Querschnittskontur der Dichtlippen 20 und des Spaltes zwischen ihnen angepaßt ist.

Während der Außenring 16 aus einem kostengünstigen ela­ stomeren Material, vorzugsweise einem Äthylen-Propylen- Terpolymer oder einem Nitrilkautschuk, hergestellt ist, besteht der Innenring 28 aus einem hochwertigeren Fluor­ elastomer, vorzugsweise einem Vinylidenfluorid-Hexafluor­ propylen-Copolymer.

Bei dieser Ausbildung übernimmt der Innenring 28 in einem Niederdruckbereich allein die Abdichtung der Ver­ bindungsstelle bzw. Stoßfuge zwischen den Rohrenden, wobei der Druck eines die Rohre 5, 6 durchströmenden Druckfluids, das über die Durchtrittsöffnung(en) 29 in den Hohlraum des Innenrings 28 eindringt, den an den Endabschnitten 3, 4 der Rohre 5, 6 anliegenden Wulst 30 zusätzlich an die Außenflächen der Endabschnitte 3, 4 andrückt und auf diese Weise die Dichtwirkung des Innenrings 28 steigert. Darüberhinaus schützt der Innen­ ring 28 den Außenring 16 vor Korrosion durch ein aggres­ sives Fluid und/oder übermäßiger thermischer Belastung bei einem heißen Fluid.

Bei einem unter Hochdruck stehenden Fluid könnte zwar das Fluid dennoch zwischen dem Wulst 30 des Innenrings 28 und den Außenflächen der Endabschnitte 3, 4 der Rohre 5, 6 durchdringen und mit dem Außenring 16 in Berührung kommen, so daß die Dichtungsmuffe 2 in einem Hochdruck­ bereich für aggressive Flüssigkeiten weniger geeignet wäre, doch setzt bei hohen Drücken die zusätzliche Dicht­ wirkung des Außenrings 16, insbesondere der ebenfalls unter dem Innendruck des Innenrings 28 stehenden Dicht­ lippen 20 ein, so daß die Dichtungsmuffe 2 dennoch bei Hochdruckfluiden, wenn auch bei weniger aggressiven, besonders zur Abdichtung der Rohrverbindung geeignet ist.

Zwar könnte anstelle des hohlen Innenrings 28 auch ein massiver Innenring aus dem gleichen Material verwendet werden, dessen Herstellung etwas einfacher wäre, doch würde mit einem solchen Vollgummiring nicht eine derart hohe Dichtwirkung erzielt.

Die Dichtungsmuffe 2 nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß der Innenring 28 an der radial inneren Seite des Außenrings 16 anlie­ gende Ringflansche 31 aufweist, die beiderseits des Innenrings 16 axial vorstehend angeformt sind. Diese Ringflansche 31 bewirken auch dann noch eine schützende Abdeckung des größten Teil der radial inneren Fläche des Außenrings 16, wenn sich die Rohre 5, 6 so weit aus der Dichtungsmuffe 2 herausziehen sollten, daß ihre Enden axial außerhalb des Wulstes 30 liegen sollten. Gewünschtenfalls können die Ringflansche 31 auch bis zu den axial äußeren Enden des Außenrings 16 reichen.

Claims (5)

1. Dichtungsmuffe (2) für eine Rohrkupplung (1) zum Verbinden der Endabschnitte (3, 4) zweier Rohre (5, 6), mit einem Außenring (16) aus elastomerem Material, der in einer spannbaren Schelle (7) eingekammert wird, und einem eine umlaufende Nut (27) auf der radial inneren Seite des Außenrings (16) ausfüllenden ununterbrochenen Innenring (28), der im Zusammenkupp­ lungszustand die Fuge zwischen den Endabschnitten der Rohre an diesen anliegend überlappt, wobei der Innenring (28) aus einem elastomeren Dichtungsmaterial besteht, das gegenüber den Einflüssen des durch die Rohre (5, 6) geleiteten Fluids beständiger als das Material des Außenrings (16) ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (28) einen lose in die Nut (27) eingesetzten Schlauch mit wenigstens einer radialen Durchtrittsöffnung (29) auf der Innenseite im Bereich der Fuge zwischen den Rohrenden aufweist, zwei einander axial zugekehrte Dichtlippen (20) des Außenrings (16) am Nutenrand hintergreift und auf seiner radial inneren Seite mit einem Wulst (30) versehen ist, so daß die Innenseite des Innenrings (28) der Querschnittskontur der Dichtlippen (20) und eines Spaltes zwischen ihnen angepaßt ist.

2. Dichtungsmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Weite der Durchtrittsöffnung(en) (29) wesentlich kleiner als der axiale Abstand der Dicht­ lippen (20) ist.

3. Dichtungsmuffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (16) ein Aethylen-Propylen- Terpolymer oder einen Nitrilkautschuk und der Innenring (28) ein Fluorelastomer, insbesondere ein Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer, auf­ weist.

4. Dichtungsmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (16) in jedem seiner axialen Endabschnitte eine radial äußere Ringnut (15) für den Eingriff je einer Wellung (14) eines Schellenbandes (8) der Schelle (7) unter Aus­ übung eines radialen Anlagedrucks aufweist.

5. Dichtungsmuffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (28) an der radial inneren Seite des Außenrings (16) anlie­ gende, beiderseits des Innenrings (16) axial vor­ stehende Ringflansche (31) aufweist.