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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Absperreinrichtung mittels Abdichtbalg
gemäss
dem Oberbegriff des unabhängigen
Patentanspruchs.
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Bekannte
derartige Absperreinrichtungen sind entweder sehr unzuverlässig bzw.
störanfällig oder
sehr aufwendig und daher sehr kostenintensiv, vor allem in ihrer
Funktion als Rückflussverhinderer in
Abwasserleitungen.
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Es
besteht Bedarf an funktionssicheren und darüber hinaus kostengünstigen
Absperrorganen für derartige
Einsätze,
vor allem auch als Alternative zu den bekannten Lösungen.
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Darüber hinaus
ist eine Lösungsalternative für das Absperren
aller Rohrleitungen für
flüssige
und gasförmige
Medien wünschenswert.
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Der
vorliegende Erfindungsvorschlag deckt all diese Bedürfnisse
ab.
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Die
dem des unabhängigen
Patentanspruchs zu Grunde liegende Lösung ist für alle Rohrleitungen bezüglich Dimension
und Material, sowie den Fördermedien
gleichermaßen
geeignet und ist lediglich dimensional anzugleichen.
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Für unterschiedliche
Medien ist lediglich das Material des Elastomerbalges (1) resistent
zu wählen.
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Die
Einbausituation wird dem Bedarf und den Möglichkeiten vor Ort angeglichen.
Wichtig ist lediglich, dass die Absperreinheit stirnseitig an der
Rohrwand kraftschlüssig
auf Anschlag fahren kann, um eine relative Längenänderung (L – L1)
und demzufolge die Volumensänderung
in der Einheit, was wiederum den Druckanstieg bedingt, einzuleiten.
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In 1 ist
das Absperrelement „Abdichtbalg” – Pos. A
dargestellt.
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Es
besteht aus:
- 1 Elastomerbalg
Er ist dimensional
an den Durchmesser der Rohrleitung anzupassen und in der Länge so zu
wählen,
dass er nach Ausführung
des Verdichtungshubes noch sicher in der Rohrleitung positioniert ist.
(D = DRohrleitung – Spiel) Das Material des Balges ist
so zu wählen,
dass es gegen die transportierten Medien resistent ist und eine
dem Anwendungsfall entsprechende Langzeitelastizität aufweist.
Die
Festigkeit und die Elastizität
des Balges ist so zu wählen,
dass der für
das Abdichten erforderliche Druck sicher und dauerhaft aufgebracht
werden kann und dass eine Rückverformung
nach dem Druckabbau in die Ausgangssituation gewährleistet ist
- 2 Druckstück
Das
Druckstück
hat die Aufgabe, den Balg zu stützen
und ihn im Funktionseinsatz über
die Druckfeder an die untere Rohrleitungswand zu pressen.
Der
Durchmesser ist ebenfalls an den der Rohrleitung anzupassen und
so zu wählen,
dass er, +2X der Wandstärke
des Balges, ein sicheres Verschieben des gesamten Elementes (A)
in der Rohrleitung gewährleistet.
Der stirnseitige Radius ist so auszuführen, dass, wiederum +1X der
Balgwandstärke
der Radius des Rohres an der Abdichtstelle erreicht wird. Eine weitere
Aufgabe des Druckstückes
ist die Aufnahme der Druckfeder sowie die Führungsstabilisierung in der
Rohrleitung und eine relative Volumensreduzierung im Element, um
beim Druckaufbau zur Abdichtfunktion den Verfahrweg zu relativieren.
- 3 Schraubendruckfeder
Die Schraubendruckfeder spannt das
Abdichtelement (A) in der Ausgangssituation und ist so zu dimensionieren,
dass der Anpressdruck des Balges an der Rohrwand den gegebenen Anforderungen in
der Abdichtsituation genügt.
Sie
muss darüber
hinaus so ausgelegt sein, dass der für den Druckaufbau erforderliche
Hub sicher realisiert werden kann, ohne auf Block zu fahren oder
die Kraftverhältnisse
negativ zu beeinflussen.
- 4 Aufnahme
Die Aufnahme nimmt Führungsstift (7) und Schraubendruckfeder
(3) auf und dient als sichere Aufnahme für den Elastomerbalg
(1) in Einzelheit „m”. Dadurch
wird die Einheit in sich druckdicht, was für den Druckaufbau wichtig ist.
Zur
Sicherung der druckdichten Aufnahme dient eine umlaufende Rille,
in die dann das Elastomer über
eine Scheibe (5) mittels Mutter (6) gepresst wird.
- 5 Scheibe
Sie presst den Elastomerbalg (1) druckdicht
an die Aufnahme (4).
- 6 Mutter
Bewirkt die kraftschlüssige Verbindung des kompletten
Abdichtelementes (A) an der Dichtstelle in Einzelheit „m”.
- 7 Führungsstift
Dient
zur Führung
des kompletten Elementes in sich und kann als Hubbegrenzung genutzt
werden.
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Dieses
Absperrelement ist an die Dimensionen der Rohrleitungen und an die
Einbausituation anzupassen. Grundsätzlich gibt es keine Begrenzungen
bezüglich
des Durchmessers und der Einbaulage. Beim Einbau in ein T- oder
andersartiges Formstück
ist die Länge
des Elementes an die maßliche Situation
anzupassen.
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In 2 ist
die Ausgangssituation „X”, z. B. in
der Anwendung in einem T-Stück,
dargestellt.
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Es
zeigen:
- Pos A – das
vor beschriebene Absperrelement mit Absperrbalg,
- Pos B – die
Rohrleitung bzw. die Rohrleitungswand,
- Pos C – das
Gestänge,
das das Absperrelement/A) mit dem Stellantrieb (D) verbindet und
das in ihrer Länge
an die Montagegegebenheiten anzupassen ist,
- Pos D – einen
nicht näher
bezeichneten Stellantrieb.
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Die
Ausgangssituation (X) ist so zu wählen, dass das untere Ende
des Absperrelementes nicht den freien Durchfluss in der Hauptleitung
beeinträchtigt.
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Die
Positionierung des Stellantriebes (D) kann je nach baulichen Gegebenheiten
gewählt
werden und ist über
Gestänge
(C) auszugleichen.
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Die
Positionierung des Stellantriebes erfolgt in den Gegebenheiten und
Anforderungen angemessener Art und Weise. Sie orientiert sich am
Stand der Technik und ist nicht Bestandteil dieser Patentanmeldung.
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Des
weiteren ist auch der Stellantrieb nicht separat bezeichnet.
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Je
nach Gegebenheit und Anforderung werden entsprechend Pneumatik-
oder Elektromotoren mit entsprechender Längenänderungsfunktion über Gewinde,
Muffen, Zahnstangen oder dergleichen bewährte Elemente als Antriebselement
verwendet.
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Als
Alternative ist auch ein Längszylinder
zu sehen.
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Bei
Bedarf kann dieser Antrieb auch manuell ausgeführt werden.
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Wichtig
ist in jedem Falle, dass die Antriebskraft entsprechend dem Anwendungsfall
gewählt wird.
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In 3 sind „Schließ”- und „Abdichtsituation” skizziert.
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Funktionsablauf:
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Die
Absperreinheit befindet sich in der Ausgangssituation „X”
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Ein
Signal löst
den Funktionsablauf aus.
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Dieses
Signal kann je nach der Anlagenkonzeption von einem Schalter, einem
Sensor oder einem sonstigen Signalgeber, wie er üblicherweise nach dem Stand
der Technik eingesetzt wird, kommen.
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Die
Signalgebung, die die Funktion auslöst, ist nicht Bestandteil dieser
Patentanmeldung.
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Nach
der Einleitung des Funktionsablaufes bewegt der Stellantrieb über das
Gestänge
(C) das komplette Abdichtelement (A) in Längsrichtung zum Rohrleitungsboden.
(Schließsituation „Y”)
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Dort
beginnt der dimensional an den Rohrdurchmesser ausgelegte Elastomerbalg über das vorgespannte
Druckstück
bereits mit der Abdichtung.
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Durch
den weiteren Hub wird das Volumen in der Absperreinheit verkleinert,
der Druck steigt entsprechen der Volumenveränderung an und schmiegt bzw.
presst den Elastomerbalg an die Rohrleitungsperipherien. (Abdichtsituation „Z”)
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Je
höher der
Druck über
die Wegänderung aufgebaut
wird, je besser ist die Abdichtfunktion bei Berücksichtigung des Systemdruckes
in der Rohrleitung gewährleistet.
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Der
Druck kann entweder durch die Kraft des Stellantriebes oder durch
eine mechanische Hubbegrenzung, beispielsweise durch die Längenabstimmung
des Führungsstiftes
(7) im Element oder durch die Endstellung des Stellantriebes
definiert werden.
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Die
Entspannung erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, bis die Absperereinheit
sich wieder in der Ausgangssituation (X) befindet.
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Anwendungen:
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Grundsätzlich ist
die Absperrung aller Rohrleitungen oder rohrleitungsähnlichen
Elemente mit der der Patentanmeldung zu Grunde liegenden Erfindung
möglich.
Vornehmlich ist der Einsatz als Rückflussverhinderer in permanent
durchflossenen Leitungen wie z. B. in Abwasserleitungen, die an öffentliche
Entsorgungssysteme angeschlossen sind und von diesen unter bestimmten
Voraussetzungen rückgeflutet
werden können,
gedacht.
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Entscheidend
ist die stirnseitige Abstützmöglichkeit
der Einheit an der Rohrwand zu Beginn des Abdichtungsschrittes,
was in der Regel durch das Vorhandensein oder den Einbau eines Formstückes wie
z. B. Bogen, T-Stück
oder ähnlichem
gegeben ist. Die Absperreinheit ist für alle gasförmigen und flüssigen Medien
geeignet.