DE19946133A1 - Lippendichtring - Google Patents

Abstract

Lippendichtring zum Abdichten von Rohrverbindungen, insbesondere bei unter Vakuum stehenden Rohrzügen, aus verformbaren, insbesondere elastisch verformbarem Material, mit einem Ringkörper (2), wobei radial nach außen und/oder nach innen vom Ringkörper vorstehende und an dem Ringkörper umlaufende Dichtlippen (3, 7, 8) ausgebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lippendichtring zum Abdichten von Rohrverbindungen, insbesondere bei unter Vakuum stehenden Rohrzügen.

Zur Abdichtung von Rohrverbindungen werden die zu verbindenden Rohrstücke üblicherweise teilweise überlappend ineinander gesteckt und dazwischen wird ein Dichtring vorgesehen, der so gegen die ineinander gesteckten Rohrstücke ge­ preßt wird, daß sich zwischen den Rohren und dem Dichtring Dichtflächen aus­ bilden, die einen Material- bzw. Stoffdurchtritt durch die Dichtflächen verhin­ dern. Üblicherweise werden als Dichtringe sog. O-Ringe mit O-förmigem Quer­ schnitt eingesetzt, die vorzugsweise aus einem elastischen Material gebildet sind, so daß sie leicht verformbar sind und somit gut die nötigen Dichtflächen bilden können. Derartig abgedichtete Rohrverbindungen besitzen ausreichend gute Dichteigenschaften, wenn sie gegenüber Flüssigkeiten abdichten sollen.

Dagegen bestehen bei derartigen Dichtungen Probleme, wenn sie gegenüber gas­ förmigen Substanzen oder gegen Vakuum abdichten sollen. Hier führen bereits kleinste Verunreinigungen an den Dichtflächen zur Bildung von Durchtrittska­ nälen, so daß keine befriedigende Dichtung erzielt werden kann.

Dementsprechend ist es für die Abdichtung von unter Vakuum stehenden Rohr­ leitungen oder dergleichen bekannt, Metalldichtungen zu verwenden, die bei der Herstellung der abdichtenden Verbindung so stark zwischen den zu verbinden­ den Teilen, z. B. Rohrstücken, gepreßt werden, daß die metallische Dichtung pla­ stisch verformt wird und auf diese Weise eine undurchlässige Dichtungsfläche zu den angrenzenden Bauteilen erzeugt. Eine derartige abdichtende Verbindung ist jedoch sehr aufwendig und teuer und in vielen Fällen nicht einsetzbar, da derar­ tige Dichtungen auch gewisse Anforderungen an die zu verbindenden Teile stel­ len, was die aufbringbaren Preßkräfte anbelangt. So ist es beispielsweise bei der Abwasserleitung einer Vakuum-Toilette zwischen Toilette und Fäkalientank nicht möglich, derartig hochwertige Dichtungen vorzusehen, da das Abwasser­ rohr aus Kosten- und Gewichtsgründen, z. B. bei der Anwendung in Camping­ fahrzeugen, üblicherweise aus Kunststoff hergestellt ist, bei dem die notwendi­ gen hohen Flächpressungen für die bekannten Vakuum-Dichtungen nicht er­ zeugbar sind.

Darüberhinaus ist es bei der Verbindung von Kunststoffrohren unter Verwendung von O-Ring-Dichtungen nicht möglich, den für eine optimale Abdichtung erforderlichen Toleranzbereich von 0,05 bis 0,1 mm für die Dimension der zu verbindenden Kunststoffrohre bei deren Herstellung einzuhalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Dichtung für Rohrver­ bindungen, insbesondere unter Vakuum stehende Rohrzüge, bereitzustellen, die bei niedrigen Preßkräften und unter Ausgleich größerer Dimensionsschwankungen eine ausreichende Abdichtung zwischen zwei zu ver­ bindenden Rohrstücken ermöglicht. Außerdem soll die erfindungsgemäße Dich­ tung einfach und kostengünstig herstellbar sowie leicht und zuverlässig hand­ habbar sein. Darüberhinaus wird eine lange Lebensdauer und verläßliche Dicht­ funktion angestrebt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Lippendichtring mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Der erfindungsgemäße Lippendichtring besteht aus einem relativ leicht verform­ baren Material, um an die abzudichtenden Dichtflächen anpaßbar zu sein. Ins­ besondere besteht der Lippendichtring aus einem elastisch verformbaren Mate­ rial, wie z. B. Gummi, Silikon oder einem entsprechenden Kunststoff, vorzugsweise Ethylane-Propylene-diene Elastomer, so daß niedrige Preßkräfte ausreichend sind. Der erfindungsgemäße Lippendichtring ist aus einem im Querschnitt vorzugsweise quaderförmigen Ringkörper aufgebaut, der radial nach außen und/oder nach innen vorstehende Dichtlippen aufweist, die um den Ringkörper umlaufend ausgebildet sind.

Dadurch wird erreicht, daß ausreichend Dichtflächen zwischen Dichtung und abzudichtenden Bauteilen bereitgestellt werden. Durch die radial vorstehenden Dichtlippen wird auch im Bereich der entstehenden Dichtflächen eine erhöhte Preßkraft erzeugt, die einen positiven Einfluß auf die Dichtwirkung ausübt. Außerdem können durch die Dichtlippen Dimensionsschwankungen der zu verbindenden Rohre bis etwa 0,3 bis 0,4 mm ausgeglichen werden.

Vorzugsweise umfaßt der erfindungsgemäße Lippendichtring mehrere nach außen sowie nach innen vorstehende Dichtlippen. Bevorzugt ist dabei, daß der Lippendichtring zwei radial nach innen vorstehende Dichtlippen (innere Dicht­ lippen) und vier nach außen vorstehende Dichtlippen (äußere Dichtlippen) auf weist. Dadurch wird die Anzahl der Dichtflächen in günstiger Weise erhöht, was dazu beiträgt, daß auf eine hohe Preßkraft verzichtet werden kann. Vorteilhaf­ terweise sind sowohl bei den äußeren als auch bei den inneren Dichtlippen je­ weils eine davon an den axialen Rändern des Lippendichtrings angeordnet, so daß sich die Dichtlippen anschließend an die beiden Stirnseiten des Ringkörpers befinden. Dies bewirkt einen optimalen Sitz der Dichtung, so daß eine Fehlanordnung vermieden wird.

Die Dichtlippen sind vorzugsweise in ihrer Grundform im wesentlichen V-förmig ausgebildet. Entsprechend weisen bei einer bevorzugten Ausführungsform die äußeren Dichtlippen des Lippendichtrings im Querschnitt entlang einer Ebene parallel zur Lippendichtringachse eine Keilform auf, wobei die Dichtlippenflä­ chen spitz aufeinander zulaufend ausgebildet sind. Dies ermöglicht, daß die Dichtlippen, wenn der Lippendichtring zwischen einem äußeren Rohr und einem inneren Rohr angeordnet ist, in ihrem äußeren Bereich, der an der Dichtfläche des äußeren Rohrstücks zu liegen kommt, aufgrund ihrer Dimension besonders leicht zu verformen sind und somit eine gute Anpassung an die Dichtfläche des äußeren Rohrs ermöglichen.

Vorzugsweise sind die äußeren Dichtlippen über die Breite des Lippendichtrings spiegelsymmetrisch angeordnet, d. h. spiegelsymmetrisch zu einer senkrecht zur Lippendichtringachse und mittig des Lippendichtrings gedachten Ebene. Dies hat den Vorteil, daß der Lippendichtring an der äußeren Dichtfläche gegenüber dem äußeren Rohr gleichmäßig anliegt und angepreßt wird, und somit eine gute Dichteigenschaft aufweist.

Vorteilhafterweise sind die äußeren Dichtlippen, die an den axialen Rändern des Dichtrings angeordnet sind, leicht nach außen geneigt angeordnet und in ihrer Dimension so gewählt, daß sie gegenüber den anderen äußeren Dichtlippen radial etwas nach außen hervorstehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß gerade die an den Rändern des Lippendichtrings angeordneten Dichtlippen besonders gut gegen die Dichtflächen gepreßt werden und gegenüber den Einwirkungen der umgebenden Medien besonders stabil ausgebildet sind.

Die inneren Dichtlippen, die aus den oben genannten Gründen im wesentlichen auch eine V-förmige Gestalt im Querschnitt aufweisen, sind vorzugsweise nicht wie die äußeren Dichtlippen spitz zulaufend ausgebildet, sondern besitzen neben den im wesentlichen radial verlaufenden Dichtlippenflächen bzw. Radialflächen noch einen Bereich mit einer Axialfläche, die parallel zur Lippendichtringachse verläuft, so daß eine größere Dichtfläche zwischen inneren Dichtlippen und dem inneren, im Ringloch des Lippendichtrings angeordneten Rohr entsteht. Vor­ zugsweise sind auch nicht beide Radialflächen der inneren Dichtlippen geneigt zur Lippendichtringachse ausgebildet, sondern eine Radialfläche ist senkrecht zur Lippendichtringachse ausgeführt, während die zweite Radialfläche schräg zur Lippendichtringachse und auf die erste Radialfläche radial nach außen spitz zu­ laufend ausgebildet ist. Dadurch weisen die inneren Dichtlippen eine Form auf, die einem etwas seitlich geneigten V entspricht, bei dem die untere Spitze abge­ schnitten ist und bei dem ein Schenkel des V sich parallel zu den Stirnflächen des Ringkörpers erstreckt, während die andere Radialfläche eine Neigung bezüglich der Stirnflächen des Ringkörpers aufweist. Da die vorzugsweise zwei, an den axialen Rändern des Lippendichtrings angeordneten Dichtlippen vorzugsweise identisch ausgebildet sind, ergibt sich somit eine Seite des Lippendichtrings, die durch die schrägen Radialflächen der inneren Dichtlippen ein Einführen eines inneren Rohres in den Lippendichtring erleichtert. Die schräg ausgebildete Ra­ dialfläche gleitet dabei an dem im Durchmesser etwas größer als der Innen­ durchmesser der inneren Dichtlippen ausgebildeten Rohr vorbei und führt somit zu einer Stauchung der inneren Dichtlippen, die in der Endstellung ein Anpres­ sen der inneren Lippen an dem inneren Rohrstück bewirkt. Gleichzeitig wird der gesamte Dichtring durch das innere Rohr gegen das äußere Rohrstück gepreßt, wobei die äußeren Dichtlippen mit dem äußeren Rohrstück ebenfalls Dichtflä­ chen bilden. Durch die, bei der bevorzugten Ausführungsform, geringere Anzahl von inneren Dichtlippen wird das Einführen eines inneren Rohres erleichtert. Gleichzeitig bewirkt die bevorzugte Gestalt der inneren Dichtlippen mit schrägen Radialflächen gegenüber der äußeren Umgebung der Rohrverbindung, d. h. dem außen herrschenden Druck bei einem unter Vakuum stehende Rohrsystem, daß auf die inneren Dichtlippen nicht nur eine Kraft axial zur Rohrverbindung wirkt, die die inneren Dichtlippen seitlich verschieben könnte und damit der Dichtwir­ kung etwas entgegenwirken könnte, sondern daß auch ein Kraftanteil radial zur Rohrverbindung entsteht, der die Flächenpressung des Lippendichtrings erhöht. In ähnlicher Weise wirken auch die schräg stehenden Dichtlippenflächen der äußeren Dichtlippen, nur überwiegt hierbei jedoch der Vorteil der symmetrischen Anpressung an das äußere Rohrstück, der jedoch bei den inneren Dichtlippen zugunsten eines leichteren Hineinschiebens des inneren Rohrs bei dieser Aus­ führungsform nicht verwirklicht ist.

Vorzugsweise wird für den erfindungsgemäßen Lippendichtring ein Material ge­ wählt, das eine Härte von 40 bis 60 Shore, vorzugsweise 45 bis 55 Shore, und ins­ besondere von 50 Shore, aufweist. Ein derartiges Material bietet die idealen Ver­ formungseigenschaften für die erfindungsgemäße Konstruktion des Lippendicht­ rings.

Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnung deutlich. Die beigefügte Zeichnung zeigt dabei in rein schematischer Weise in Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Lippendichtring.

Der Lippendichtring 1 besteht in diesem Fall aus einem Ringkörper 2 mit im wesentlichen quaderförmigem Querschnitt sowie an diesem Ringkörper 2 integral vorgesehenen Dichtlippen 3, 7, 8. Der Ringkörper 2 und die Dichtlippen 3, 7, 8 sind aus einem Material gefertigt, das eine günstige elastische Verformbarkeit aufweist, wie z. B. Gummi oder ähnlicher Kunststoff, und in diesem Fall eine Härte von 50 Shore aufweist.

Die Dichtlippen 3, 7, 8 sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl radial nach innen als auch nach außen vorstehend ausgebildet. Insgesamt weist der Lippendichtring 1 sechs Dichtlippen 3, 7, 8 auf, wobei zwei Dichtlippen 3 radial nach innen gerichtet sind, während vier Dichtlippen 7, 8 radial nach außen ge­ richtet sind.

Die radial nach außen gerichteten Dichtlippen 7, 8 sind bezüglich einer zur Lip­ pendichtringachse 14 senkrecht angeordneten und mittig über der Breite des Lippendichtrings befindlichen Ebene spiegelsymmetrisch ausgeführt. Die äuße­ ren Dichtlippen 7, 8 sind im wesentlichen V-förmig ausgebildet, d. h. sie zeigen im Querschnitt eine spitz zulaufende Keilform. Zwischen den einzelnen Dichtlip­ pen 7, 8 befinden sich Zylinderflächenabschnitte 9 des Ringkörpers 2. Die am axialen Rand des Dichtringes 1 vorgesehenen Dichtlippen 7 sind entgegen den übrigen Dichtlippen 8, deren Dichtlippenflächen 13 spiegelsymmetrisch zueinan­ der zur Lippendichtringachse 14 geneigt sind, axial nach außen vorstehend ge­ neigt, so daß die Dichtlippenflächen 11, 12 der Dichtlippen 7 unterschiedlich stark zur Lippendichtringachse 14 geneigt sind. Ferner unterscheiden sich die äußeren Dichtlippen 7 und 8 dahingehend, daß die am axialen Rand des Lippen­ dichtrings angeordneten Dichtlippen 7 in radialer Richtung etwas über die übri­ gen Dichtlippen 8 hervorstehen.

Die beiden, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehenen inneren Dicht­ lippen 3 sind jeweils auch am axialen Rand des Lippendichtrings 1 vorgesehen. Im Querschnitt weisen die inneren Dichtlippen 3 eine ebenfalls im wesentlichen V-förmige Gestalt auf, wobei jedoch die inneren Dichtlippen 3 nicht vollständig spitz zulaufend ausgebildet sind. Vielmehr besitzen die inneren Dichtlippen 3 neben den im wesentlichen radial nach innen verlaufenden Dichtlippenflächen 4 und 10 eine parallel zur Lippendichtringachse 14 ausgerichtete Fläche 5, die als Axialfläche 5 bezeichnet wird. Die Axialfläche 5 übernimmt dabei die Verbindung der radial innenliegenden Enden der Radialflächen 4 und 10. Die Radialflächen 4 und 10 sind so ausgeführt, daß eine der Radialflächen 10 senkrecht zur Lippen­ dichtringachse 14 verläuft, während die zweite Radialfläche 4 geneigt zur Lip­ pendichtringachse 14 angeordnet ist und dabei ausgehend vom Ringkörper 2 auf die erste Radialfläche 10 zuläuft. Zwischen den inneren Dichtlippen 3 befindet sich ein zylindrischer Flächenabschnitt 6 des Ringkörpers 2.

Der Lippendichtring wird nun in der Weise eingesetzt, daß die äußeren Dichtlip­ pen 7, 8 gegen die Innenseite eines ersten Rohres gedrückt werden, während die Innendichtlippen 3 an der Außenseite eines zweiten Rohres, das zum Teil in das erste Rohr hineingesteckt ist, zu liegen kommen. Die Abmessungen der Rohre und des Lippendichtrings sind dabei so gewählt, daß sowohl die inneren als auch die äußeren Dichtlippen 3, 7, 8 sowie zum Teil der Ringkörper 2 elastisch zu­ sammengedrückt werden, so daß der Lippendichtring 1 zumindest mit seinen Dichtlippen 3, 7, 8 fest an den abzudichtenden Rohren anliegt und entsprechende Dichtflächen ausbildet. Dabei ist es vorteilhaft, den Lippendichtring 1 zunächst in einem ersten Rohr mit größerem Durchmesser anzuordnen und anschließend ein zweites Rohr mit geringerem Durchmesser in den Lippendichtring 1 hinein­ zuschieben. Dabei wird der Lippendichtring 1 vorteilhafterweise so angeordnet, daß das zweite Rohr mit geringerem Durchmesser an den schrägen Radialflächen 4 der inneren Dichtlippen 3 vorbeigleitet und die inneren Dichtlippen nach außen wegdrückt. Die schrägen Radialflächen 4 erleichtern dabei das Einführen des inneren Rohres und führen erfindungsgemäß zu einer besonders guten Ab­ dichtung.

Claims (8)

1. Lippendichtring zum Abdichten von Rohrverbindungen, insbesondere bei unter Vakuum stehenden Rohrzügen, aus verformbarem, insbesondere ela­ stisch verformbarem, Material mit einem Ringkörper (2), gekennzeichnet durch radial nach außen und/oder nach innen vom Ringkörper (2) vorste­ henden und um den Ringkörper (2) umlaufenden Dichtlippen (3, 7, 8).

2. Lippendichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (2) des Lippendichtrings (1) mehrere, vorzugsweise zwei radial nach innen vorstehende Dichtlippen (innere Dichtlippen) (3) und mehrere, vorzugsweise vier, nach außen vorstehende Dichtlippen (äußere Dichtlip­ pen) (7, 8) aufweist, wobei jeweils eine Dichtlippe (3, 7) außen und innen an den axialen Rändern des Lippendichtrings angeordnet ist.

3. Lippendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die äußeren Dichtlippen (7, 8) spiegelsymmetrisch zu einer über der Breite des Lippendichtrings mittig sowie senkrecht zur Lip­ pendichtringachse (14) gedachten Ebene ausgeführt sind.

4. Lippendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die äußeren Dichtlippen (7, 8) im zur Lippendicht­ ringachse (14) parallelen Querschnitt die Form spitz zulaufender Keile auf weisen, wobei die an den axialen Rändern des Lippendichtrings (1) ange­ ordneten Dichtlippen (7) in axialer Richtung über den Ringkörper (2) des Lippendichtrings (1) hervorstehend geneigt ausgebildet sind.

5. Lippendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei den äußeren Dichtlippen (7, 8) die an den axialen Rändern angeordneten Dichtlippen (7) sich weiter radial nach außen er­ strecken als die übrigen äußeren Dichtlippen (8).

6. Lippendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die inneren Dichtlippen (3) im zur Lippendichtring­ achse (14) parallelen Querschnitt zwei Radialflächen (4, 10) und eine Axial­ fläche (5) aufweisen, wobei die eine Radialfläche (10) senkrecht zur Lippen­ dichtringachse (14) verläuft, während die andere Radialfläche (4) vom Ringkörper (2) ausgehend, zur Lippendichtringachse (14) geneigt auf die er­ ste Radialfläche (10) zuläuft, wobei die parallel zur Lippendichtringachse (14) verlaufende Axialfläche (5) die radial innenliegenden Enden der Radial­ flächen (4, 10) verbindet.

7. Lippendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Lippendichtring (1) aus einem Material mit einer Härte von 40 bis 60 Shore, vorzugsweise 45 bis 55 Shore, insbesondere 50 Shore, geformt ist.

8. Lippendichtring nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippendichtring (1) aus Gummi, Kautschuk, Silikonelastomer oder dergleichen elastischem Kunststoff, insbesondere Ethylene-Propylene-diene Elastomer, geformt ist.