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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Gasverschluss für Kanalschächte und Rohrleitungen nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige
Gasverschlüsse
werden zur Vermeidung eines ungewollten Gas- oder Geruchsstoffaustritts
bei Kanalschächten
und Rohrleitungen eingesetzt.
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Der
Abtransport von Abwasser oder auch Regenwasser erfolgt über Rohrleitungsnetze,
bei denen über
einen Kanalschacht das Regenwasser in einen Abwasserkanal eindringt
und dort abtransportiert wird.
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In
jedem Abwasserkanal findet infolge der Ablagerungen an den Wänden und
der langen Aufenthaltszeiten des Abwassers im Rohrleitungsnetz ein
Fäulnisprozess
statt, in dessen Ergebnis geruchsintensive Gase entstehen. Diese
geruchsintensiven Gase können über den
Kanalschacht das Rohrleitungsnetz verlassen und an ihrer Austrittsstelle, insbesondere
in Stadtzentren, eine Geruchsbelästigung
beim Menschen hervorrufen.
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Deshalb
werden derartige Kanalschächte
mit Gasverschlüssen
versehen, die einerseits gewährleisten,
dass das Regenwasser in den Kanalschacht abfließen kann und die andererseits
keine geruchsintensiven Gase aus dem Abwasserkanal herausströmen lassen.
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So
wird mittels eines Filters, wie z. B. in der
DE 101 13 845 C2 , das Austreten
der geruchsintensiven Gase aus den Abwasserkanälen vermindert, indem der Filter
den gesamten Strömungsquerschnitt des
Kanalschachtes einnimmt. Dadurch können Gasströmungen nur über den Filter aus dem Abwasserkanal
herausströmen.
Dabei werden aus diesen Gasströmungen
die geruchsintensiven Gase entfernt.
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Von
Nachteil ist aber, dass die Filter aufgrund der geringen Durchlassmengen
des Filtermaterials einen großen
Strömungsquerschnitt
aufweisen, weshalb die Filter sehr schwer und äußerst unhandlich sind. Auch
weisen die Filter über
ihre Einsatzdauer keine gleichbleibende Filterwirkung auf und müssen deshalb
in Zeitabständen
gereinigt oder ersetzt werden. Außerdem sind derartige Filter
unflexibel gegenüber
wechselnden Verhältnissen
innerhalb des Abwasserkanals und auch aufgrund der hohen Kosten ungeeignet.
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Deshalb
sind Gasverschlüsse
für Kanalschächte in
den unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt geworden.
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So
wird in einer Reihe von technischen Lösungen das zufließende Oberflächenwasser
als Gasverschluss verwendet. Dabei wird der Gasverschluss durch
eine Wassersperre erreicht, die z. B. in der
EP 0 675 238 A2 ein Siphon
ist.
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Nachteilig
bei der Verwendung des zufließenden
Oberflächenwassers
als Wassersperre zum Gasverschluss ist aber, dass der Gasverschluss
in regenarmen Zeiten, infolge des Verdunstens des Wassers austrocknet
und dann nicht mehr funktionsfähig
ist.
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Deshalb
wurde in einer Reihe von technischen Lösungen vorgeschlagen, die Wassersperre mit
einem Schwimmkörper
zu versehen, der bei vollständigem
Verdunsten des Wassers die Wassersperre ersetzt und den Kanalschacht
vollständig
verschließt.
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So
wurde z. B. in der
DE
101 07 496 A1 eine Vorrichtung zur Vermeidung eines Gasaustritts
aus einem Abwasserschacht bekannt, die aus einer im Kanalschacht,
unmittelbar über
dem Abwasserkanal, angeordneten Verschlussplatte mit einer zu einer
mittig angeordneten, kreisförmigen
Abflussöffnung
geneigten Oberfläche
und einer über
der kreisförmigen Abflussöffnung befindlichen
schwimmfähigen
Abdichtkugel besteht. Nachteilig dabei ist, dass diese technische
Lösung
einen relativ großen
Platzbedarf benötigt
und kostenintensiv ist. Außerdem
kann durch anhaftende Partikel die Abdichtkugel und/oder die kreisförmige Abflussöffnung leicht
verschmutzen, weshalb die Abdichtkugel dann nicht mehr auf der kreisförmigen Abflussöffnung aufliegen
kann und somit geruchsintensive Gase aus dem Abwasserkanal entweichen.
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Deshalb
wurde mit der
DE 202
20 156 U1 ein Gasverschluss vorgestellt, bei dem mit einfachen Mitteln
zuverlässig
ein Austreten von geruchsintensiven Gasen aus dem Abwasserkanal
verhindert wird. Dazu ist in dem Kanalschacht eine versperrende Platte
angeordnet, wobei diese Platte eine Öffnung und eine elastische,
an der Platte befestigte Membran aufweist, die in einem nicht belasteten
Zustand die Öffnung
verschließt,
hingegen durch abfließendes
Oberflächenwasser
gedehnt wird.
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Die Öffnung der
Platte besitzt eine dreieckige Form. Auf der Rückseite der Platte ist die Öffnung durch
die Membran abgedeckt. Dabei weist die Membran ebenfalls eine dreieckige
Form auf und ist in ihren Abmaßen
größer als
die Öffnung,
so dass die Kanten der Membran auf der Rückseite der Platte aufliegen.
Mit zwei ihrer drei Kanten ist die Membran fest mit der Platte verbunden.
Die dritte Kante dient als Durchtrittsöffnung. Von Nachteil ist, dass
beim Öffnen
die Membran eine Senke ausbildet, in der sich feine Fremdkörper der
abfließenden
Flüssigkeit,
z. B. Sand, ablagern können.
Diese abgelagerten Fremdkörper
führen
bei einer senkrecht nach unten gerichteten Einbaurichtung des Geruchverschlusses
aufgrund der resultierenden Gewichtskraft der Fremdkörper zu
Ermüdungserscheinungen
der Membran, sodass diese keinen Geruchverschluss mehr gewährleistet.
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Von
entscheidendem Nachteil ist aber, dass die Durchtrittsöffnung im
Vergleich zum Querschnitt des Ablaufrohres sehr klein ist. Dadurch
kann nur wenig Flüssigkeit
durch die Öffnung
abfließen,
so dass es vor der Platte zu einer Anstauung der Flüssigkeit kommt.
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Bei
einer alternativen Ausgestaltung in der
DE 202 20 156 U1 ist deshalb
die Platte mit einer kreisförmigen Öffnung und
mit drei in der Mitte der Öffnung
verbundenen Stegen versehen. Dabei teilen die Stege die kreisförmige Öffnung in
drei gleichgroße
kreissektorförmige Öffnungen
auf. Die Membran beschreibt mit ihrer umlaufenden Kante ebenfalls
die Form eines Kreises. Sie ist wiederum auf der Rückseite
der Platte angeordnet und überlappt
die kreissektorförmigen Öffnungen
in ihrem Radius. Die Befestigung der kreisförmigen Membran auf der Platte erfolgt
im jeweiligen geometrischen Mittelpunkt dieser Membran und der kreisförmigen Öffnung,
wobei die Membran auf der Verbin dung der Stege angesetzt und an
dieser Verbindung befestigt ist. In dieser alternativen Ausgestaltung
dient der geometrische Umfang der kreissektorförmigen Öffnungen als Durchtrittsöffnung des
abfließenden
Oberflächenwassers.
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Bei
der Benutzung dieser alternativen Ausgestaltung trifft das abfließende Oberflächenwasser auf
die Membran und drückt
diese über
den geometrischen Umfang der kreissektorförmigen Öffnungen von der Platte weg,
so dass die Durchtrittsöffnung
frei wird und das Wasser abfließen
kann.
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Nachteilig
ist aber, dass die resultierende Durchtrittsöffnung nur eine schmale, spaltförmige Durchtrittsöffnung ist,
deren Gesamtöffnungsfläche im Vergleich
zum Querschnitt des Ablaufrohres sehr klein ist und dadurch den
Abfluss stark begrenzt.
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Nachteilig
ist auch, dass aufgrund des geringen resultierenden Querschnitts
der spaltförmigen Durchtrittsöffnung großflächige Fremdkörper, die sich
in der abfließenden
Flüssigkeit
befinden, die schmale Durchtrittöffnung
nicht passieren können. Dadurch
stauen sich diese Fremdkörper
vor der Platte an und führen
letztlich zu Verstopfungen des Ablaufrohres.
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Ausgehend
von der
DE 202 20
156 U1 liegt daher der Erfindung die Aufgabe zu Grunde,
einen gattungsgemäßen Gasverschluss
für Kanalschächte und
Rohrleitungen zu entwickeln, der mit einfachen Mitteln zuverlässig einen
Gasdurchtritt verhindert und für
ein Hindurchfließen
einer Flüssigkeit
und sperrigen Fremdkörpern,
wie z. B. Steine, Zweige oder Laub, geeignet ist.
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Der
erfindungsgemäße Gasverschluss
für Kanalschächte und
Rohrleitungen beseitigt die genannten Nachteile des Standes der
Technik.
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Beim
erfindungsgemäßen Gasverschluss besteht
das elastische Membranelement aus mindestens zwei elastischen Scheiben,
von denen jede einen zentrisch angeordneten Innenkreis mit mehreren
frei zueinander bewegbaren Segmenten aufweist. Die Segmente verschließen in einem
unbelasteten Zustand die Durchgangsöffnung, werden hingegen in
einem durch eine durchfließende
Flüssigkeit
belasteten Zustand verformt und öffnen
dadurch die Durchgangsöffnung. Über die
Anzahl, die jeweilige Stärke
sowie die jeweiligen elastischen Stoffeigenschaften der elastischen
Scheiben kann die Elastizität
des elastischen Membranelements beeinflusst werden.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn die Segmente des Innenkreises zweier
benachbarter elastischer Scheiben zueinander versetzt angeordnet
sind und dadurch die Gasdichtheit des elastischen Membranelementes
im unbelasteten Zustand gewährleisten.
Dabei wird ein luftseitiger Kurzschlussstrom verhindert und eine
Dämpfung
zur Vermeidung des Ausgasens z. B. schädigender Geruchsstoffe erhöht.
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Von
Vorteil ist auch, wenn der Innenkreis durch einen Biegebereich zum
Umbiegen der Segmente und einem außenliegenden Klemmrand zur Befestigung
am Öffnungsquerschnitt
umgeben ist. Dadurch sind die Segmente einerseits biegbar gelagert
und haben andererseits eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Öffnungsquerschnitt.
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Vorteilhaft
ist auch, wenn die mindestens zwei elastischen Scheiben über ihren
Klemmrand kraftschlüssig
mit einem Spannring verbunden sind, da die elastischen Scheiben
durch den Spannring einerseits gespannt und andererseits in dem Öffnungsquerschnitt
verklemmt werden.
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Die
Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden.
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Dazu
zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung der Gasverschluss in einer Rohrleitung
im unbelasteten Zustand,
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2 eine
schematische Schnittdarstellung des Spannringes in der Seitenansicht
und
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3 eine
schematische Schnittdarstellung der Gasverschluss in einer Rohrleitung
in einem durch eine durchfließende
Flüssigkeit
belasteten Zustand,
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Der
neue Gasverschluss für
Kanalschächte und
Rohrleitungen besteht gemäß der 1 und
der 2 aus zwei, quer über einen Öffnungsquerschnitt 1 eines
Kanalschachtes oder einer Rohrleitung angeordneten elastischen Scheiben 2 und
einem radial um den Umfang der elastischen Scheiben 2 verlaufenden
Spannring 3.
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Dieser
Spannring 3 ist derart dimensioniert, dass durch ihn einerseits
die elastischen Scheiben 2 über ihren Umfang nach außen gezogen
und damit gespannt werden. Andererseits werden durch den Spannring 3 die
elastischen Scheiben 2 in dem Öffnungsquerschnitt 1 verklemmt,
so dass die elastischen Scheiben 2 und der Öffnungsquerschnitt 1 kraftschlüssig miteinander
verbunden sind.
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Jede
elastische Scheibe 2, die vorzugsweise aus Gummi, Silikon
oder einem anderen geeigneten Material oder einer Materialmischung
besteht, unterteilt sich in einen Innenkreis 4 und zwei
diesen Innenkreis 4 umgebende Kreisringe 5.
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Der
Innenkreis 4 besitzt mindestens zwei Schnittlinien 6,
die den Innenkreis 4 in mehrere gleichgroße Segmente 7 aufteilen.
Dabei schneiden sich alle Schnittlinien 6 in einem geometrischen
Mittelpunkt 8, so dass die Segmente 7 sternförmig um den
geometrischen Mittelpunkt 8 angeordnet sind. Der von den
beiden Kreisringen 5 innenliegende Kreisring 5 dient
als Biegebereich 9, durch den die Segmente 7 schwenkbar
angeschlagen sind.
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Wie
die 3 zeigt, wird durch das Umschwenken der Segmente 7 in
Strömungsrichtung
einer durchfließenden
Flüssigkeit
eine Durchgangsöffnung 10 freigegeben.
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Der
außenliegende
Kreisring 5 bildet einen Klemmrand 11. Über den
Klemmrand 11 ist die elastische Scheibe 2 kraftschlüssig mit
dem Spannring 3 verbunden.
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Die
beiden elastischen Scheiben 2 sind derart versetzt zueinander
angeordnet, das die Schnittlinien 6 um die Winkelhalbierende
zueinander verdreht sind. Dadurch liegen die Schnittlinien der einen elastischen
Scheibe 2 auf den Segmenten der anderen elastischen Scheibe 2.
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Die
Handhabung des neuen Gasverschlusses für Kanalschächte und Rohrleitungen soll
nun nachstehend erläutert
werden.
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Die
elastischen Scheiben 2 sind in der Ausgangssituation in
einem unbelasteten Zustand, so dass, wie es in 1 zu
sehen ist, die Durchgangsöffnung 10 geschlossen
ist. Dabei ist der Gasverschluss beispielhaft in einem vertikalen
Kanalschacht eingebaut.
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Trifft
nun z. B. Regenwasser, das über
einen Kanaldeckel in einen Kanalschacht gelangt ist, auf den Gasverschluss,
dann wirkt auf die elastischen Scheiben 2 eine Kraft, die
vom abfließenden
Regenwasser abhängig
ist. Dabei setzt sich die Kraft aus der dynamischen Kraft des abfließenden Regenwassers
und dem statischen Druck einer Regenwassersäule zusammen.
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Sind
die Strömungskraft
des abfließenden Regenwassers
und der statische Druck der Regenwassersäule zusammen größer als
die bei der Verformung der elastischen Scheiben 2 entstehende
und den vorgenannten Kräften
entgegengerichtete Kraft, dann werden die Segmente 7 über ihre
Biegebereiche in Strömungsrichtung
gebogen, so dass die Durchgangsöffnung 10 freigegeben
wird.
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Dabei
richtet sich der Durchmesser der Durchgangsöffnung 10 nach der
Strömungskraft
und dem statischen Druck. Bei einer kleinen Kraft des abfließenden Regenwassers
ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung 10 klein. Mit
steigender Kraft des abfließenden
Regenwassers bzw. steigendem statischen Druck vergrößert sich
auch der Durchmesser der Durchgangsöffnung 10 bis ungefähr auf den Durchmesser
des Innenkreises 4.
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Nach
dem Durchfließen
des Regenwassers nehmen die Segmente 7 der elastischen
Scheiben 2 wieder ihre ursprüngliche Lage ein.
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Bei
mindestens zwei übereinander
liegenden elastischen Scheiben 2 ist die unterste elastische Scheibe 2 gegenüber der
darüber
liegenden elastischen Scheibe 2 in ihrer Stärke dicker
auszuführen, weil
dadurch ein Durchhängen
der darüber
liegenden elastischen Schicht 2 vermieden wird.
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- 1
- Öffnungsquerschnitt
- 2
- elastische
Scheibe
- 3
- Spannring
- 4
- Innenkreis
- 5
- Kreisring
- 6
- Schnittlinie
- 7
- Segment
- 8
- geometrischer
Mittelpunkt
- 9
- Biegebereich
- 10
- Durchgangsöffnung
- 11
- Klemmrand