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Die
Erfindung betrifft ein rohrförmiges Bauelement zur Herstellung
von Rohrleitungen, Schächten, Formstücke und dergleichen
zur Aufnahme aggressiver Flüssigkeiten oder Dämpfen
gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
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Im
Zuge industrieller Fertigungsprozesse entstehen als Abfallprodukt
häufig chemisch aggressive Abwässer und Dämpfe,
die über ein entsprechendes Kanalnetz geeigneten Aufbereitungs-
und Kläranlagen zuzuführen sind. Ein solches Kanalnetz umfasst
in der Regel Rohre, Schächte und gegebenenfalls auch Sammelbauwerke,
deren mit dem Abwasser benetzte Oberflächen den chemisch
aggressiven Flüssigkeiten ausgesetzt sind. Bauteile aus
zementgebundenem Beton, wie sie üblicherweise bei der Ableitung
kommunaler Abwässer Verwendung finden, sind hierzu nicht
geeignet, da sie auf Dauer dem chemischen Angriff nicht Stand halten
können.
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Da
der Werkstoff Beton jedoch im Hinblick auf seine Verarbeitbarkeit,
Festigkeit und Wirtschaftlichkeit prädestiniert für
die Herstellung von Bauelementen eines Kanalnetzes ist, hat es nicht
an Bestrebungen gefehlt, derart vorteilhafte Betonrohre durch zusätzliche
Maßnahmen für einen Einsatz in chemisch aggressiver
Umgebung zu ertüchtigen.
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Eine
in diesem Zusammenhang bahnbrechende Lösung ist in der
DE 37 13 207 A1 offenbart. Dort
ist ein Rohr beschrieben, dessen Rohrschaft aus zementgebundenem
Beton besteht und dessen stirnseitige Enden aus Polymerbeton hergestellt
sind. Durch ein Betonieren der unterschiedlichen Rohrabschnitte
nass in nass wird eine monolithische Bauweise erreicht. Der Innenumfang
des Rohres ist mit einem Inliner ausgekleidet, der an den stirnseitigen Enden
dicht an den Polymerbeton anschließt. Auf diese Weise sind
alle den aggressiven Flüssigkeiten oder Dämpfen
ausgesetzten Flächen chemikalienbeständig ausgebildet
und der hinter dem Polymerbeton bzw. dem Inliner vorhandene zementgebundene Beton,
der in bewährter Art den Rohrkörper bildet, ist geschützt
vor chemischen Angriffen. Auf diese Weise konnten die Vorteile bekannter
zementgebundener Betonrohre auch für deren Verwendung bei
der Ableitung aggressiver Flüssigkeiten und Dämpfen
nutzbar gemacht werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, derartige Betonrohre
oder ähnliche flüssigkeitsführende Bauelemente,
wie zum Beispiel Schachtringe, Formstücke und dergleichen
weiter zu entwickeln und zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch ein rohrförmiges Bauelement mit den
Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung geht davon aus, dass der Schutz des zementgebundenen Betons
zuverlässig sowohl von dem Polymerbeton als auch der chemikalienbeständigen
Innenauskleidung gewährleistet ist. Weiter geht die Erfindung
davon aus, dass unter der Annahme eines Angriffs aggressiver Flüssigkeiten und
Dämpfe auf den zementgebundenen Beton dieser Angriff über
die Kontaktfuge zwischen Polymerbeton und chemikalienbeständiger
Innenauskleidung erfolgen wird. Insbesondere bei unter Druck stehenden
Flüssigkeiten und Dämpfen besteht diese Gefahr.
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Ausgehend
von dieser Erkenntnis besteht der Grundgedanke der Erfindung darin,
die Kontaktfuge zwischen chemikalienbeständigem Beton und chemikalienbeständiger
Innenauskleidung so zu verändern, dass sich dadurch der
Strömungswiderstand für eventuell anfallende Flüssigkeiten
oder Dämpfe erhöht.
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In
Umsetzung dieses Gedankens sieht die Erfindung die Anordnung geeigneter
Mittel mit Barrierewirkung vor, die von den aggressiven Flüssigkeiten
oder Dämpfen auf ihrem Weg zum zementgebundenen Beton des
Rohrschaftes umströmt werden müssten. Derartige
Mittel können am Außenumfang der chemikalienbeständigen
Schicht umlaufende und geschlossene Vertiefungen sein, die im Zuge
der Herstellung des rohrförmigen Bauelements von chemikalienbeständigem
Beton ausgefüllt werden. Auf diese Weise wird eine Verlängerung
der zu durchströmenden Kontaktfläche in axialer
Richtung erreicht, was mit einer Erhöhung des Strömungswiderstandes
verbunden ist. Gleichzeitig führt das formschlüssige
Ineinandergreifen von chemikalienbeständiger Schicht und
chemikalienbeständigem Beton zu einer intensiven Verzahnung
und daher zu einer Steigerung der Verbundwirkung. Zusätzlich
wird dieser Effekt unterstützt durch hinterschnittene Seiten
der Vertiefung.
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Eine
Alternative hierzu, die auch mit den oben erwähnten Vertiefungen
kombiniert werden kann, stellen umlaufende Überstände
am Außenumfang der chemikalienbeständigen Schicht
dar. Diese Überstände können einstückig
mit der chemikalienbeständigen Schicht ausgebildet sein
oder als davon getrenntes Bauteil am Außenumfang der chemikalienbeständigen
Schicht aufgebracht werden. Durch deren dichten Anschluss an die
chemikalienbeständige Schicht und deren Einbinden in den
chemikalienbeständigen Beton wird auch hier die Kontaktfläche und
damit der Strömungsweg zwischen der chemikalienbeständigen
Schicht und dem chemikalienbeständigen Betons in axialer
Richtung verlängert. Der Vorteil dieser Variante liegt
in der Möglichkeit die Überstände in
radialer Richtung tief in den Polymerbeton einbinden zu können,
wodurch der Strömungswiderstand erheblich vergrößert
wird.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Dabei werden der besseren Übersichtlichkeit für
gleiche Teile unterschiedlicher Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet,
soweit dies möglich ist.
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Ferner
wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die im Ausführungsbeispiel
dargestellten Merkmale und Merkmalskombinationen beschränkt
ist, sondern von der Erfindung auch ähnliche Ausführungsformen
mit umfasst sind, die an den Sinn der Schutzansprüche anknüpfen;
entsprechendes gilt für neue Merkmalskombinationen innerhalb der
Ausführungsbeispiele oder der Ausführungsbeispiele
untereinander. Beispielsweise können alle Arten von Widerstandselementen
sowohl am einen als auch anderen Rohrende angeordnet sein. Zudem spielt
es keine Rolle, ob das erfindungsgemäße Bauteil
ein Vortriebsrohr, ein Muffenrohr mit Spitz- und Muffenende oder
einen Schachtring bildet.
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Es
zeigt
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1 einen
Längsschnitt durch eine Rohrleitung aus erfindungsgemäßen
Bauelementen in Form von Muffenrohren entlang der in 3 dargestellten Linie
I–I,
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2 einen
Teillängsschnitt durch das Muffenende des in 1 dargestellten
Bauelements in größerem Maßstab,
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3 einen
Querschnitt durch den in 2 dargestellten Teillängsschnitt
entlang der dortigen Linie III-III, die
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4 bis 8 alternative
Ausführungsformen der Erfindung in Teillängsschnitten
durch das Muffenende eines erfindungsgemäßen Bauelements in
größerem Maßstab,
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9 einen
Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Bauelement in Form eines Vortriebrohrs und die
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10 bis 13 Teillängsschnitte
durch die Enden des in 9 dargestellten Bauelements
in größerem Maßstab.
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Die 1 bis 8 betreffen
ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Bauelements 1 in Form eines Kanalrohrs mit Spitz- und Muffenende,
während die 9 bis 13 eine
Umsetzung der Erfindung an einem Vortriebsrohr zeigen. Es wird ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die in den Figuren dargestellten Merkmale
nicht an das eine oder andere Ausführungsbeispiel gebunden sind,
sondern auch unter den Ausführungsbeispielen beliebig miteinander
kombiniert werden können, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.
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Die 1 bis 3 zeigen
eine entlang einer Achse 1 verlaufende Rohrleitung, gebildet
von aneinander gereihten erfindungsgemäßen Bauelementen
in Form von Rohren 2. Die Rohre 2 besitzen einen
Schaftbereich 3, der stirnseitig von einem Spitzende 4 und
einem Muffenende 5 abgeschlossen wird. Das Spitzende 4 und
Muffenende 5 sind zur Ausbildung von Steckverbindungen
mit anderen Rohren 2' komplementär ausgebildet.
Durch Ineinanderstecken zweier Rohre 2, 2' entsteht
eine Stoßfuge, die in bekannter Weise durch Dichtungsprofile abgedichtet
ist.
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Der
Schaft 3 des Rohres 2 besteht aus zementgebundenem
Beton, der durch eine Bewehrung 6 verstärkt sein
kann (2). Das Spitzende 4 und Muffenende 5 eines
erfindungsgemäßen Rohres 2 sind aus einem
chemikalienbeständigen Beton hergestellt, beispielsweise
einem Polymerbeton. Die innere Mantelfläche des Rohres 2 ist
vollständig mit einer chemikalienbeständigen Schicht
in Form eines Inliners 7 aus Kunststoff bedeckt und erstreckt
sich bis in die Bereiche des Polymerbetons der Enden 4 und 5.
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Eine
derart ausgebildete Rohrleitung eignet sich zur Aufnahme und Ableitung
aggressiver Flüssigkeiten und Dämpfen, da die
zur Benetzung in Frage kommende Oberfläche der Rohrleitung
vollständig geschützt ist; im Schaftbereich durch
den Inliner 7 und im Bereich der Stoßfuge durch
den Polymerbeton der Enden 4 und 5.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich, bildet der Polymerbeton
des Muffenendes 5 ebenso wie der Polymerbeton des nicht
zusätzlich dargestellten Spitzendes 4 eine Kontaktfuge 8 mit
dem zementgebundenen Beton des Schaftes 3 aus. Diese Fuge wird
durch ein nass-in-nass-Betonieren hergestellt. Zusätzlich
bildet der Polymerbeton des Muffenendes 5 und Spitzendes 4 eine
Kontaktfuge 9 mit dem Inliner 7 aus.
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Um
zu verhindern, dass aggressive Flüssigkeiten und Dämpfe
in die Kontaktfuge 9 eindringen und dort nach gewisser
Zeit den zementgebundenen Beton des Schafts 3 erreichen
und zerstören, sind in der Kontaktfuge 9 Mittel
zur Erhöhung des Strömungswiderstandes vorgesehen.
Diese führen dazu, dass im Falle des Eindringens von Flüssigkeiten
und Dämpfen in die Kontaktfuge 9 eine Strömung
zum Erliegen kommt, bevor der Schaftbereich 3 erreicht
ist.
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In 2 ist
eine erste Ausführungsform solcher Mittel dargestellt.
Es handelt sich um ein winkelförmiges Widerstandselement 10,
dessen erster Schenkel die Basis 11 zum Anschluss an den
Inliner 7 bildet und dessen zweiter Schenkel sich unter
Bildung einer Lippe 12 rechtwinklig dazu in den Polymerbeton
erstreckt.
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Aus 3 ist
erkennbar, dass das Widerstandselement 10 ringförmig
entlang des Außenumfangs des Inliners 7 verläuft,
wobei zur Erlangung eines dichten Anschlusses des Widerstandselements 10 an
den Inliner 7 die Basis 11 an den Inliner 7 geklebt
oder angeschweißt sein kann. Eine alternative Befestigungsart
besteht in der Verwendung eines elastischen Materials für
das Widerstandselement 10, das zum Aufbringen auf den Inliner 7 gedehnt
und an vorbestimmter Stelle des Inliners 7 entspannt wird.
Durch die vorhandenen Rückstellkräfte nimmt dabei
das Widerstandselement 10 einen Spannsitz auf dem Inliner 7 ein.
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Nach
dem Einbringen des Polymerbetons des Muffenendes 5 oder
Spitzendes 4 bindet die Lippe 12 des Widerstandselements 10 in
radialer Richtung in den Polymerbeton ein.
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Ein
möglicher Strömungsweg für Flüssigkeiten
oder Dämpfe führt auf diese Weise entlang der Umrisslinie
zwischen Widerstandselement 10 und Polymerbeton. Dadurch
wird der Strömungsweg gegenüber bekannten chemikalienbeständigen Rohren ohne
Widerstandselement 10 erheblich verlängert mit
dem Ziel eine unerwünschte Strömung durch Erhöhung
des Strömungswiderstandes zum Erliegen zu bringen.
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4 zeigt
eine Variante zu der bereits beschriebenen Ausführungsform.
Man sieht eine im Bereich der Basis 11 des Widerstandselements 10 umlaufende
Vertiefung 13 am Außenumfang des Inliners 7.
Die Vertiefung 13 ist zur formschlüssigen Aufnahme
der Basis 11 des Widerstandselements 10 bestimmt
und trägt somit zusätzlich zur Positionierung und
Lagesicherung des Widerstandselements 10 in der Kontaktfuge 9 bei.
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Eine
solche Vertiefung 13 eignet sich insbesondere in Verbindung
mit der oben beschriebenen Befestigung des Widerstandselements 10 im
Spannsitz auf dem Inliner 7.
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In
den 5 und 6 sind alternative Ausführungsformen
des Widerstandselements 10 gezeigt. In 5 besteht
das Widerstandselement 10 aus einem Rundprofil 14 mit
Vollquerschnitt, der ringförmig um den Außenumfang
des Inliners 7 gelegt ist und beispielsweise aus Gummi
bestehen kann.
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In 6 wird
das Widerstandselement 10 von einem Ringschlauch 15 gebildet,
wobei in dem vom Ringschlauch 15 umschlossenen Hohlraum
zusätzlich ein Verstärkungselement angeordnet
sein kann, beispielsweise aus Stahl, das das Widerstandselement 10 fest
auf die Außenfläche des Inliners 7 spannt.
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In 7 ist
eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der
zur Erhöhung des Strömungswiderstandes in der
Kontaktfuge 9 eine Ringnut 16 in den Außenumfang
des Inliners 7 eingeformt ist. Beim Einbringen des Polymerbetons
für das Muffenende 5 bzw. Spitzende 4 dringt
der Polymerbeton in die Ringnut 16 ein und vergrößert
auf diese Weise durch mehrfache Umlenkung und Verlängerung
des Strömungswegs den Strömungswiderstand. Durch die
hinterschnittenen Seiten 17 der Ringnut 16 wird gleichzeitig
eine Verzahnung zwischen Inliner 7 und Polymerbeton hergestellt
mit dem Vorteil, dass ein Ablösen des Inliners 7 in
der Kontaktfuge 9 ausgeschlossen ist.
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8 betrifft
eine Umsetzung der Erfindung, bei der das Widerstandselement 10 von
einer erhärtbaren Masse 18 gebildet ist. Die erhärtbare
Masse 18 kann beispielsweise ein silikonartiges Material
sein, das als pastöses oder gelförmiges Material
entlang des Außenumfangs des Inliners 7 aufgetragen
wird. Bei Verwendung einer entsprechend geformten Düse beim
Aufspritzen der erhärtbaren Masse 18 können auch
hier hinterschnittene Seiten 17 gebildet werden. Durch
die adhäsiven Eigenschaften des Materials wird gleichzeitig
ein kraftschlüssiger und dichter Verbund zum Inliner 7 hergestellt.
Nach Aushärtung des Materials kann der Polymerbeton des
Muffenendes 5 oder Spitzendes 4 eingebracht werden,
der das Widerstandselement 10 formschlüssig umgibt,
so dass auch hier eine Verlängerung des Strömungswegs und
damit Erhöhung des Strömungswiderstands erreicht
wird.
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Die 9 bis 13 zeigen
die Umsetzung der Erfindung an einem Vortriebsrohr 20.
Derartige Vortriebsrohre 20 sind geeignet für
einen Pressvortrieb, bei dem die einzelnen Vortriebsrohre 20 ausgehend
von einem Startschacht mittels hydraulischer Pressen sukzessive
in einen zuvor ins Erdreich gegrabenen Hohlraum gepresst werden.
Aufgrund der dadurch bedingten Relativverschiebung zwischen dem
Außenumfang des Vortriebsrohrs 20 und dem Erdreich
kommt, besitzen Vortriebsrohre 20 einen konstanten Außendurchmesser.
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Das
in 9 in einem Längsschnitt dargestellte
Vortriebsrohr 10 besitzt einen Schaft 21 aus zementgebundenem
Beton. In Vortriebsrichtung wird der Schaft 21 von einem
vorderen Ende 22 aus Polymerbeton abgeschlossen, das an
seinem freien Ende einen Stahlführungsring 23 trägt.
Das gegenüberliegende hintere Ende 24 des Vortriebsrohrs 20 ist ebenfalls
aus Polymerbeton hergestellt. Der Innenumfang des Vortriebsrohrs 20 ist
wiederum von einem Inliner 25 bedeckt, der sich bis in
den Bereich des Polymerbetons der Enden 22 und 24 erstreckt.
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Insofern
gleicht das Vortriebsrohr 20 in den für die Erfindung
wesentlichen Merkmalen dem unter den 1 bis 8 beschriebenen
Muffenrohr 2.
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Die 10 bis 13 stellen
jeweils den Übergangsbereich vom Polymerbeton der Enden 22 und 24 zum
Inliner 25 dar, wobei jede Figur eine mögliche
Ausführungsform der Erfindung wiedergibt. In den 10 bis 13 sieht
man den Inliner 25, dessen Innenumfang 26 die
benetzbare Fläche bildet. Radial nach außen erstreckt
sich die aus Polymerbeton bestehende Zone des vorderen Endes 22.
In axialer Richtung reicht der Polymerbeton des Endes 22 über
das Ende des Inliners 25 hinaus und bildet dort die Stirnfläche 27.
Die Grenzfläche zwischen dem Polymerbeton des Endes 22 und
dem Inliner 25 ist als Kontaktfuge 28 bezeichnet.
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Die
verschiedenen Widerstandselemente 10 der 10 bis 13 umgeben
den Außenumfang des Inliners 25 jeweils ringförmig.
Insofern geben die Darstellungen der 10 bis 13 Querschnittsformen
wieder.
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Die
in 10 gezeigte Ausführungsform eines Widerstandselements 10 weist
eine breite streifenförmige Basis 11 auf, die
formschlüssig in einer Vertiefung 29 am Außenumfang
des Inliners 25 sitzt. Die Befestigung kann wie bereits
im Zusammenhang mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel durch
Kleben oder Verschweißen, durch Vorspannung oder auf sonstige
geeignete Art und Weise erfolgen.
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Der
der Stirnfläche 27 abgewandte Bereich des Widerstandselements 10 weist
zwei Lippen 30 auf, die sich im Querschnitt radial nach
außen verjüngen und die durch einen Einschnitt 31 voneinander getrennt
sind. Der Einschnitt 31 erstreckt sich bis in den Bereich
der Basis 11.
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Auf
diese Weise erfolgt eine innige Verzahnung zwischen Polymerbeton
und Widerstandselement 10. Die beiden Lippen 30 verlängern
dabei den Strömungsweg für aggressive Flüssigkeiten
und Dämpfe ganz erheblich, womit gleichzeitig der Strömungswiderstand
erhöht wird. Im Bedarfsfall können zur weiteren
Erhöhung des Strömungswiderstands zusätzliche
Lippen 30 angeordnet sein, was jedoch in 10 nicht
dargestellt ist.
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11 zeigt
ein Widerstandselement 10 mit einer ebenfalls breiten streifenförmigen
Basis 11, die den Außenumfang des Inliners 25 bandförmig
umgibt. Der der Stirnfläche 27 zugewandte Randbereich der
Basis 11 weist drei umlaufende Rippen 32 geringerer
Höhe auf, die in axialer Richtung durch Einschnitte voneinander
beabstandet sind. Zur Rohrmitte hin, am anderen Rand der Basis 11 und
im Abstand zu den Lippen 32 ist eine im Vergleich zu den Lippen 32 mehr
als doppelt so hohe Lippe 33 angeordnet.
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Eine
weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Widerstandselements 10 ist aus 12 ersichtlich.
Das dort dargestellte Widerstandselement 10 besteht aus
einem verformbaren Material, beispielsweise aus einem Elastomer.
Die Basis 11 des Widerstandselements 10 ist wiederum
in einer den Inliner 25 ringförmig umlaufenden
Vertiefung 29 formschlüssig angeordnet. Das Widerstandselement 10 erstreckt
sich über seine gesamte Breite radial nach außen
in den Polymerbeton des vorderen Endes 22, wobei die Seiten 34 einen
in radialer Richtung konkaven Verlauf aufweisen können.
Die der Basis 11 gegenüberliegende Oberseite 35 des
Widerstandselements 10 besitzt eine Wellenstruktur mit von
den Außenrändern 36 gebildeten Hochpunkten und
einem mittig umlaufenden Einschnitt 37. Der Bereich zwischen
den Außenrändern 36 und dem Einschnitt 37 weist
einen S-förmigen Verlauf auf.
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Eine
weitere Ausführungsform der Erfindung ist in 13 dargestellt.
Dort sieht man ein Widerstandselement 10 in Form einer
Lippe 38, die einstückig mit dem Inliner 25 ausgebildet
ist. Wenngleich auch die Lippe 38 mit radialer Ausrichtung
den Inliner 25 umgeben kann, so ist dennoch ein gegenüber
der mit 39 angedeuteten Lotebene auf die Rohrachse 1 im
Winkel α geneigter Verlauf bevorzugt. Der Winkel α liegt
vorzugsweise zwischen 30 und 60° und beträgt im vorliegenden
Ausführungsbeispiel 45°. Der schräge
Verlauf der Lippe 38 gewährleistet eine verbesserte
Verzahnung zwischen Inliner 25 und Polymerbeton und verhindert
auf diese Weise ein Abheben des Inliners 25 in der Kontaktfuge 28.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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