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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. Solche Absperrvorrichtungen werden beispielsweise von der Firma Kessel AG in 85101 Lenting unter der Produktpalette ”Rückstauklappen” als Einfachrückstauverschluss, Hochwasserschieber oder Rückstauautomat angeboten. Ein weiterer, unter vielen, Anbietern ist die Firma Aco Hochbau aus Oberthulba, die derartige Produkte unter "ACO-Einfachrückstau” vertreibt. In der Patentliteratur werden derartige Absperreinrichtungen beispielsweise in der
DE 38 15 090 A1 , der
DE 202 14 556 U1 , der
DE 2 457 412 A1 und der
GB 1 044 201 A beschrieben.
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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. 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. 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 Volumenänderung 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 Volumenreduzierung 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. Je nach Gegebenheit und Anforderung werden entsprechend Pneumatik- oder Elektromotoren mit entsprechender Längenänderungsfunktion über Gewinde, Muffen, Zahnstangen oder dergleichen bewährte Elemente als Antriebselement verwendet. Als Alternative ist auch ein Längszylinder zu sehen. Bei Bedarf kann dieser Antrieb auch manuell ausgeführt werden. 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” Ein Signal löst den Funktionsablauf aus. 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. Nach der Einleitung des Funktionsablaufes bewegt der Stellantrieb über das Gestänge (C) das komplette Abdichtelement (A) in Längsrichtung zum Rohrleitungsboden. (Schließsituation „Y”) Dort beginnt der dimensional an den Rohrdurchmesser ausgelegte Elastomerbalg über das vorgespannte Druckstück bereits mit der Abdichtung. 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”) Je höher der Druck über die Wegänderung aufgebaut wird, je besser ist die Abdichtfunktion bei Berücksichtigung des Systemdruckes in der Rohrleitung gewährleistet. 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. Die Entspannung erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, bis die Absperreinheit 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. 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.