NO300396B1 - Tetningsring - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en tetningsring som kan settes inn i et spor i en muffe, ifølge kravinnledningen.

En slik tetningsring med tre tetningslepper, er kjent fra DE 1 782 489. Hver av disse tetningslepper har i det vesentlige samme diameter og ligger jevnt an mot den ytre flate av en innskjøvet spiss ende. Den ende av gummitetningsringen som vender mot muffeenden er utformet som en hard del og består av en gummi med større hardhet. Fremstillingen av en slik tetningsring av to materialer med forskjellig hardhet krever en ikke ubetydelig arbeidsytelse. I tillegg oppstår det vanskeligheter med den kjente tetningsring dersom en spiss ende som er til-smusset, skyves inn i muffen. Det er nemlig under praktiske forhold neppe til å unngå at de spisse ender på grunn av likegyldighet ved lagring kommer i berøring med sand eller smuss, slik at tetningsleppene ved montering beskadiges, hhv hindres i å ligge an mot den spisse ende på korrekt måte. Når en maksimal innskyvningsmotstand for den spisse ende legges til grunn må alle tetningsringens tre tetningslepper hver ha en indre diameter av sammenlignbar størrelse, samtidig med at tetningsleppen på endesiden skal ha en sammenligningsvis høy hardhet. Det kan derfor forholdsvis lett forekomme at smussavsetninger, som sand eller små steiner, skader tetningsleppene eller setter seg mellom tetningsleppene og den spisse endes ytre flate, slik at tet-ningsvirkningen blir usikker. Bortsett fra tetningsleppen på endesiden består den tidligere kjente tetningsring av forholdsvis myk gummi, noe som fører til ytterligere vanskeligheter ved større spaltebredder, spesielt med henblikk på fremstillings-toleranser for muffe og spissende.

Fra DE 3 338 899 er en tetningsring kjent, for innsetting i en muffe i et rør eller en fitting, for tetting av den spisse ende av et rør som skal føres inn i muffen. Tetningsringen består av en elastomer og anordnes i et spor på muffen. Dimensjo-nene på rørene og muffene samt på sporene er fastlagt i standar-dene DIN 19560 og DIN 19561 for forskjellige diametere. Den kjente tetningsring har radialt på innersiden en tetningsleppe som ligger mot den ytre flate på den spisse ende som skyves inn. Radialt på utsiden har den kjente tetningsring i omkretsen en renne som muliggjør et luftpolster. Omkretsrennen ligger aksialt mellom to støtteribber som gir en relativt høy radial stivhet. For å oppnå en lav innskyvningsmotstand er støtteribbene, omkretsrennen, samt tetningsleppen, nemlig spesielt tetningsleppens flater, avstemt til hverandre på egnet måte.

Videre er en profilert tetningsring med en sentral tetningsleppe kjent fra DE 3 545 370. Denne tetningsring er imidlertid ikke utformet symmetrisk og det er fare for monteringsfeil. Tetningsringen inneholder i det ytre flateområde omløpende randlister, mellom hvilke det i omkretsretningen er anordnet fordypninger med avstand fra hverandre. For fremstilling av disse fordypninger er det nødvendig med forholdsvis kostbart verktøy. På grunn av fordypningene er tilpresningstrykket når det betraktes i omkretsretningen, på ingen måte konstant. Det må regnes med et forminsket radialt tilpresningstrykk i området ved fordypningene sammenlignet med områdene med et fullstendig tverrsnitt. Fordi tetningsringens tettevirkning bestemmes av områdene med det forminskede tilpresningstrykk, tilpasses den disse områder når det gjelder tettevirkning. Områdene med fullt tverrsnitt fører til en forhøyet innskyvningsmotstand uten at tetningsringens tettevirkning forbedres.

Fra DE 1 155 292 er en tetningsring kjent, med tre tetningslepper med lik diameter. Tetningsleppene er utformet som sagtenner, slik at det er nødvendig med en definert orientering innenfor sporet, noe som kan føre til at de allerede nevnte monteringsfeil kan forekomme. Tetningsringens ytre flate er konisk utformet i samsvar med formen på sporet, idet den radiale høyde på tetningsleppene er vesentlig større enn materialtykkel-sen i retning mot ytterflaten. På grunn av den overensstemmende utforming av de tre tetningslepper fører også denne tetningsringen til en forholdsvis høy innskyvningsmotstand. I praksis opptrer det stadig problemer på grunn av at avfasingen etter at røret som skal føres inn er skåret av til den lengde som kreves ikke anbringes slik den skal på den foranliggende ende av den spisse ende som skal føres inn. Dette kan føre til at tetningsringen skades og det kan settes spørsmålstegn ved hele tettefunksjonen. En ytterligere vanskelighet kan oppstå på grunn av at tetningsringen før monteringen under transport faller ut av sporet, slik at det eventuelt må treffes ytterligere tiltak for under alle omstendigheter å forhindre dette.

Til grunn for oppfinnelsen ligger derfor den oppgave å videreutvikle en tetningsring av den innledningsvis nevnte type slik at det oppstår så små innskyvningskrefter som mulig under monteringen, altså ved innføringen av den spisse ende av et rør eller et tilformet stykke. Tetningsringen skal være utformet på en slik måte at en spiss ende også kan monteres og tettes når avfasingen ikke er anbrakt eller ikke er korrekt anbrakt. Videre skal en pålitelig montering også være garantert dersom endeflaten på den spisse ende som skal føres inn ikke står eksakt loddrett på den langsgående akse, altså f.eks. dersom snittflaten ved avskjæring av rørenden danner en vinkel i forhold til den langsgående akse. Videre skal tetningsringen kunne monteres i sporet på enkel måte og dersom det er nødvendig, f.eks. i reparaturtilfeller, kunne byttes ut med en annen tetningsring. I tillegg skal det imidlertid også være garantert at tetningsringen på pålitelig måte holdes fast i sporet, slik at det, spesielt under transport, med en høy grad av pålitelighet kan unngås at den faller ut. På den annen side skal det imidlertid være garantert at det ikke er nødvendig med ytterligere sikringstiltak i sporet.

De foran beskrevne mål tilfredsstilles med tetningsringen ifølge foreliggende oppfinnelse, slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

Tetningsringen ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved høy funksjonssikkerhet, og på grunn av utformingen av leppene garanteres en lett montering og en sikker tetting. Dersom det er ønskelig, kan den fremstilte forbindelse mellom den spisse ende og muffen, lett demonteres. På grunn av kombinasjonen av den sentrale tetningsleppe med ytterligere avstrykningslepper som over et uttak er tilsluttet i begge aksiale retninger, garanteres en god tetning med små innskyvningskrefter også dersom den spisse ende ikke har den krevede avfasing. Den sentrale tetningsleppe har en mindre indre diameter enn de to ytterligere avstrykningslepper som tjener til å stryke av forurensninger eller smuss fra den spisse endes ytre flate. De to ringformede mellomrom mellom de tre lepper muliggjør i det minste delvis opptak av den tetningsleppe som befinner seg foran i innskyvningsretningen når en spiss ende føres inn, slik at en skade eller til og med en sammentrykning på sikker måte unngås. Videre kan det på hensiktsmessig vis dannes et ringformet luftpolster i mellomrommene, noe som er svært fordelaktig for tettevirkningen. Tetningsringen er utformet symmetrisk i forhold til midtplanet som forløper gjennom den sentrale tetningsleppe og i det vesentlige står ortogonalt i forhold til muffens langsgående akse. Det er hensiktsmessig at også innerflatene på de to avstrykningslepper som vender mot den sentrale leppe i det vesentlige er anordnet parallelt med midtplanet slik at likeledes ligger i radialplan i forhold til muffens langsgående akse.

At den sentrale tetningsleppe har mindre diameter enn de to ytterligere lepper som er anordnet med aksial avstand, fører til en høy ringstivhet, noe som er spesielt fordelaktig med henblikk på faren for at tetningsringen skal falle ut før monteringen. Den sentrale tetningsleppe har, sammen med den del av tetningsringen som befinner seg i sporet, et tverrsnitt som i prinsippet har T-form. På grunn av dette tverrsnitt oppnås et høyt motstandsmoment som på fordelaktig måte motvirker at tetningsringen frigjøres fra sporet, f.eks. dersom muffen faller ned. Den radialt innad rettede tetningsleppe utgjør det med henblikk på motstandsmomentet viktige sentrale f orbindelsesstykke i T-tverrsnittet, idet den del av tetningsringen som ligger i sporet utgjør "tverrbjelken". En ytterligere økning av motstandsmomentet bevirkes av de to ytterligere lepper som likeledes er rettet i radial retning innover. Den sentrale tetningsleppe er rettet radialt innover og oppviser et tverrsnitt som tilsvarer en likebenet trekant. Tetningsleppens basisbredde er i det vesentlige like stor som den radiale høyde på de ytterligere lepper. Også disse ytterligere lepper er i det vesentlige utformet som trekanter, idet hver av de sideflater som vender mot den sentrale tetningsleppe i det vesentlige ligger i et radialplan. Basisbredden på hver av disse ytterligere lepper er i det vesentlige like stor som basisbredden på den sentrale tetningsleppe og/eller som den radiale høyde. Kombinasjonen av den sentrale tetningsleppe med de lepper som er anordnet med en avstand til siden fra den sentrale tetningsleppe gir samlet et høyt motstandsmoment, som på hensiktsmessig måte motvirker den utilsiktede løsning av tetningsringen fra sporet. Ytterligere innretninger eller en ytterligere ring for avstivning som eventuelt også kan være til hinder for monteringen, er på grunn av utformingen ifølge oppfinnelsen ikke nødvendig. Videre er tetningsringen symmetrisk utformet, slik at feil innsetting i sporet ikke er å frykte.

Ytterligere hensiktsmessige utforminger samt videre-utforminger av oppfinnelsen fremgår av den følgende beskrivelse av en spesiell utførelse.

På tegningen er tetningsringen 2, som består av en elastomer, vist gjennomskåret i et aksialt snittplan, idet om-løpende linjer ikke er vist på grunn av oversiktligheten. Tetningsringen 2 er utformet symmetrisk i forhold til et midt- eller symmetriplan 4, som står loddrett på muffens, hhv sporets, langsgående akse, hvor tetningsringen skal settes inn. Den indre diameter 7 i sporet 6 er gitt på forhånd i samsvar med de innledningsvis nevnte standarder for den til enhver tid forekom-mende nominelle vidde i røret. Tetningsringens 2 ytre diameter 8 er med en på forhånd gitt verdi større enn sporets diameter 7. På grunn av forskjellen mellom den indre diameter 7 og den ytre diameter 8 legges tetningsringen 2 ifølge oppfinnelsen fast i sporet 6 under forspenning. Denne differanse utgjør innenfor oppfinnelsens rammer mellom 1,5 og 3,5 % og med fordel mellom 2 og 3 % i forhold til sporets indre diameter. På denne måte sikres det at tetningsringen 2 på den ene side på tilfredsstillende måte ligger fast i sporet og på den andre side at den ikke løsner fra sporet på grunn av en for høy forspenning, f.eks. gjennom "påvirkning av ytre krefter.

Tetningsringen oppviser i midten av sin lengderetning den sentrale tetningsleppe 10, som tilnærmet oppviser et trekantformet tverrsnitt. Den sentrale tetningsleppe 10 ligger i tetningsringens symmetriplan. På hver av de to sider av den sentrale tetningsleppe 10 er det i retning mot tetningsringens aksiale endeflater anordnet ytterligere lepper 12, 13 som er utformet som avstrykningslepper. De innerflater 13, 15 som vender mot midtplanet 4 forløper på samme måte som midtplanet 4 i det vesentlige i radialplan i forhold til muffens langsgående akse. Mellom tetningsleppen og den leppe som aksialt ligger ved siden av er det på hver side et mellomrom 16, 18. Bunnen 20 i mellomrommet 16, 18 oppviser til den ytre flate 22 en avstand 24 som i det vesentlige er like stor som høyden 26 på tetningsleppen 10, målt fra bunnen 20. Med den stiplede linje 30 er - når det er tatt hensyn til toleranser - den maksimalt mulige stilling av den ytre flate på den spisse ende, hhv røret, som skal føres inn i muffen angitt. Den andre linje 32 viser derimot stillingen av rørets ytre flate når de minimale toleranser overholdes. Det er nå vesentlig at den i forhold til den nevnte første linje 30 radialt innoverliggende tverrsnittsflate på leppen 12, 14 er minst tilnærmet like stor som delområdet av mellomrommet 16, 18 som ligger mellom bunnen 20 og den første linje 30. På denne måte er det garantert at leppen 12, 14 når rørenden føres inn trykkes inn i mellomrommet ved siden av uten derved å skades. De radialt innerliggende spisser på tetningsleppen 10 samt de ytterligere lepper 12, 14 er fortrinnsvis avrundet.

De to ytre lepper 12, 14 oppviser i forhold til bunn-flaten 20 en høyde 34. Leppene 12, 14 tjener spesielt til av-strykning av smuss ved innskyvningen av en spiss ende. I tillegg gitt de også en ytterligere tettefunksjon. Linjen 30, som angir den maksimale toleranse for rørets ytterflate, ligger innenfor rammene av denne oppfinnelse i det vesentlige på den halve høyde av leppen 12, 14. Det skal nå tas utgangspunkt i at den spisse ende i retning av pilen 36 skyves inn i muffen, hvor tetningsringen 2 er anordnet i sporet. Selv med den maksimalt mulige ytre diameter på den spisse ende er det på grunn av den på forhånd gitte utforming av avstrykningsleppen 12, 14, og spesielt på grunn av utformingen av høyden 34, sikret at den i forhold til linjen 30 radialt innerliggende del av leppen 12, 14 kan unnvike inn i mellomrommet 16. I dette mellomrom kan også fremmedlegemer, som f.eks. sand eller mindre forurensninger, komme inn og sette seg av, slik at de ikke når frem til tetningsleppen. Videre kan det i mellomrommet 16 danne seg et luftpolster som er gunstig for tettevirkningen. Når den spisse ende skyves videre inn forskyves tetningsleppen 10 videre i retning av pilen 36. Det i retning mot den andre leppe 14 følgende mellomrom 18 muliggjør unnvikelse og ombøyning av tetningsleppen 10, som til dels legger seg mot den nevnte andre leppe 14. Mellomrommet 18 fylles delvis av tetningsleppens 10 materiale, idet det imidlertid også forblir et fritt delområde for luftpolsteret. Dette frie delområde forblir så å si et lukket kammer med et luftpolster for tetningsleppen 10.

Toleranseområdets indre linje 32 forløper som vist gjennom spissene av leppene 12, 14. Leppenes 12, 14 avstryk-ningsfunksjon kan altså også garanteres under disse omstendigheter. På denne måte sikres det ved alle betingelser at smuss som eventuelt sitter fast på den spisse ende som skal føres inn, fjernes ved hjelp av avstrykningsleppene 12, 14 før den spisse ende når frem til tetningsleppen. Den andel av innskyvningsmotstanden som oppstår som en følge av den foranmonterte avstrykningsleppe 12 er vesentlig mindre enn innskyvningsmotstanden for tetningsleppe 10. Årsaken til dette er i første rekke det faktum at høyden 26 på avstrykningsleppene 12, 14 er vesentlig mindre enn høyden 26 på tetningsleppen 10. Høyden 34 er med en på forhånd gitt faktor mindre enn høyden 26 på tetningsleppen. Det er hensiktsmessig dersom denne faktor ligger i området mellom 0,7 og 0,8, og fortrinnsvis er 0,75. De to avstrykningslepper 12, 14 oppviser hver en samlet tykkelse 35, målt fra ytterflaten 22, og den tilsvarende samlede tykkelse 37 på den sentrale tetningsleppe 10 er større med en på forhånd gitt faktor. Denne faktor ligger i området mellom 1,1 og 1,3, det er hensiktsmessig dersom den ligger mellom 1,15 og 1,25, og det har vist seg å være spesielt hensiktsmessig med en verdi på 1,2. Det er videre vesentlig at den foranliggende flate 38 på avstrykningsleppe 12, 14 er anordnet på skrå i forhold til et radialplan 40 med en vinkel 42 som er større enn den tilsvarende vinkel 44 mellom frontflaten 46 på tetningsleppen 10 og dette radialplan. Den andel av innskyvningsmotstanden som forårsakes av avstrykningsleppen 12 er vesentlig mindre enn den innskyvningsmotstand som forårsakes av tetningsleppen 10. Det har vist seg å være spesielt hensiktsmessig å utforme vinkelen 42 mellom frontflaten 38 og radialplanet 40 i området mellom 25° og 35°, og det er hensiktsmessig at vinkelen i det vesentlige har en størrelse på 30°. Det er hensiktsmessig at den nevnte vinkel på tetningsleppen 10 ligger i området mellom 10° og 20° og den har fortrinnsvis i det vesentlige en størrelse på 15°.

Tetningsringen 2 oppviser i sin ytre flates 22 område radialt innoverrettede uttak 48 som strekker seg som omkrets-riller rundt tetningsringens omkrets. Mellom disse uttak 48 er det avrundede utstående delområder eller vulster 50. På grunn av denne utforming oppnås en utjevning ved eventuelle uregelmes-sigheten eller fremmedlegemer i bunnen av sporet og en for sterk

lokal forspenning av ringen unngås.

Den sentrale, radialt innoverrettede tetningsleppe 10 danner sammen med den tverrliggende del som er vist øverst på tegningen og som er anordnet i sporet, ett i det vesentlige T-formet tverrsnitt, noe som fører til at det på hensiktsmessig måte oppnås et høyt motstandsmoment. Tetningsleppens 10 basisbredde 52, målt i området ved uttakenes 16, 18 bunnflater 20 er i det vesentlige like stor som den tilsvarende basisbredde 54 på avstrykningsleppene 12, 14. Bredden 56 på uttaket 16, 18 er i det vesentlige halvparten så stor som basisbredden 52, hhv 54. På grunn av denne utforming oppnås på den ene side et høyt motstandsmoment med redusert materialanvendelse og på den annen side garanteres en lav innskyvningsmotstand. Tetningsringens 2 samlede bredde 58 er i det vesentlige fire ganger så stor som basisbredden 52 og/eller basisbredden 54. Avstrykningsleppene 12, 14 oppviser på samme måte som den sentrale leppe 10 avrundede spisser. De ytterligere leppers 12, 14 midtflater forløper gjennom disse spisser, idet hver av disse midtflater oppviser den samme avstand 59 til symmetriaksen 4. Denne avstand 59 er i det vesentlige like stor som tetningsleppens 10 basisbredde 52. I tillegg er det hensiktsmessig at den nevnte avstand 59 i det vesentlige utgjør en fjerdedel av tetningsringens 2 basisbredde 58. Den samlede bredde 58 er med en gitt faktor større enn den sentrale tetningsleppes samlede tykkelse 37. Denne faktor ligger i området mellom 1,1 og 1,3, det er hensiktsmessig at den ligger i området mellom 1,15 og 1,25, og det har vist seg at en faktor på omkring 1,2 er spesielt hensiktsmessig.

På tetningsringens aksiale ender forløper ikke bare den ytterligere leppes 12 frontflate 38 med en spiss vinkel 42 i forhold til radialflaten 40, men også den til sporets vegg tilordnede frontflate 60 er anordnet på skrå med en vinkel 62 i forhold til radialflaten 40. Den foranliggende flate 38 og frontflaten 60 danner en stump vinkel på den aksiale ende og det forekommer en så å si taklignende eller trekantformet spiss 64. Vinkelen 62 er utformet på en slik måte at tetningsringen 2 også kan anvendes i slike spor som på grunn av den spesielle fremstil-lingsmetode oppviser skråttstående sidevegger. De radialt innenforliggende spisser på så vel den sentrale tetningsleppe 52 som på de med en avstand til denne aksialt anordnede to ytterligere lepper 12, 14 er avrundet. Dette er hensiktsmessig for på den ene side å få en stor tette- og påleggsflate på den spisse ende som skal føres inn, og på den annen side for med liten arbeidsinnsats igjen å kunne demontere den spisse ende. Videre oppstår på grunn av de avrundede lepper fordeler ved fremstillingen, spesielt fordi toleranser godt kan utlignes.

Claims (10)

1. Tetningsring (2), som kan settes inn i et spor (6) i en muffe i et rør eller en fitting som især består av plast, med en sentral tetningsleppe (10) som tettende ligger an mot den spisse ende av et rør som kan skyves inn i muffen, og med to ytterligere lepper (12, 14) som i aksial retning er anordnet på begge sider av den sentrale tetningsleppe (10) symmetrisk i forhold til denne, samt med et mellomrom (16, 18) som er anordnet mellom den sentrale tetningsleppe (10) og de ytterligere lepper (12, 14) og omfatter en bunn, og med en ytre flate (22) som kan legges an mot den indre vegg i sporet (6), KARAKTERISERT VED at de ytterligere lepper (12, 14) er utformet som avstrykningslepper "(12, 14) og har større indre diameter enn den sentrale tetningsleppe (10), at hvert mellomroms (16, 18) bunn har en avstand til den ytre flate (22) som er i det vesentlige er like stor som den sentrale tetningsleppes (10) høyde (26) i forhold til denne bunn, og at de ytterligere leppers (12, 14) midtplan (57) har en avstand til det symmetriplan (4) som forløper gjennom den sentrale tetningsleppe (10), som er i det vesentlige like stor som den sentrale tetningsleppes (10) målte basisbredde (52) ved mellomrommenes (16, 18) bunn (20).

2. Tetningsring ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at de ytterligere leppers (12, 14) høyde fra mellomrommets (16, 18) bunn er en faktor mindre enn den sentrale tetningsleppes (10) høyde, idet faktoren fortrinnsvis ligger mellom 0,7 og 0,8, og hensiktsmessig er 0,75.

3. Tetningsring ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at den flatedel på leppen (12, 14) som er rettet radialt innover fra en linje (30) som definerer den maksimale posisjon for toleranseområdet for det rør som skal skyves inn, er i det vesentlige like stor som den del av leppen som fra den samme linje (30) ligger radialt utover frem til mellomrommets (16, 18) bunn (20).

4. Tetningsring ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at den sentrale tetningsleppes (10) fremre flate (38) fortrinnsvis er anordnet på skrå i forhold til et radialt plan (40) med en vinkel (42) som er en faktor større enn den tilsvarende vinkel (44) mellom den sentrale tetningsleppes (10) fremre flate (46), idet faktoren især ligger mellom 1,5 og 2,5 og fortrinnsvis er omkring 2.

5. Tetningsring ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at tetningsringens (2) ytre diameter (8) før innføringen er større enn den indre diameter i sporet som skal ta opp tetningsringen (2), og at det i sporet er en fast forspenning.

6. Tetningsring ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at tetningsringens (2) ytre diameter er mellom 1,5 og 3,5 %, hensiktsmessig mellom 2 og 3 % større enn sporets indre diameter.

7. Tetningsring ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at det i den ytre flate (22) er anordnet ringformede uttak (48), idet fortrinnsvis fire uttak er anordnet med samme avstand fra hverandre.

8. Tetningsring ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at i det vesentlige samme radiale plan som bunnen (20) i mellomrommet (16, 18) mellom uttakene (48), er anordnet en ringformet vulst (50), og at tilsvarende vulster (50) er anordnet i tetningsringens (2) symmetriplan (4) samt i tetningsringens (2) aksiale ender.

9. Tetningsring ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at tetningsleppens (10) basisbredde (52), målt i området ved mellomrommets (16, 18) bunn (20), er i det vesentlige like stor som den ytterligere leppes (12, 14) målte basisbredde (54).

10. Tetningsring ifølge foregående krav, KARAKTERISERT VED at avstanden mellom midtplanet (57) og symmetriplanet (4) er i det vesentlige en fjerdedel av tetningsringens totale bredde (58).