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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen von
Leitungen durch eine Öffnung in einer Wand oder dergleichen,
mit einem Dichtelement.
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Vorrichtungen
dieser Art sind bekannt und werden beispielsweise bei Durchführungen
von Leitungen wie Kabel, Rohre oder dergleichen durch Wände
oder Decken eingesetzt, wobei die Öffnungen flüssigkeits-
und/oder gasdicht sein müssen oder die Leitungen in den Öffnungen
gehaltert bzw. gelagert werden sollen. Unter Öffnungen
sollen im folgenden sämtliche Arten von Durchbrüchen
durch Wände oder dergleichen verstanden werden, wie zum
Beispiel Löcher oder Bohrungen. Typische Einbausituationen
ergeben sich beispielsweise bei Außenwänden von
Wasserversorgungseinrichtungen oder Schwimmbädern. Hierbei
werden Becken mit Wasser gefüllt, wobei häufig
der Fall auftritt, dass beispielsweise zur Behandlung des Wassers
Rohre durch eine Beckenwand von außen in die Becken geleitet oder
aufgrund von bautechnischen Situationen Rohre oder Kabel durch das
Becken geführt werden müssen. Um ein Eintreten
von Wasser in die Durchführung zu verhindern, werden diese
mit Hilfe von Vorrichtungen der eingangs genannten Art abgedichtet. Dabei
werden die Durchführungsvorrichtungen auf die abzudichtenden
Kabel oder Rohre aufgesetzt und in den Hohl raum zwischen der Leitung
und der Öffnung der Durchführung geschoben und
zumindest ein äußerer Dichtbereich, der sich zwischen
dem Dichtelement und der Öffnung, und zumindest ein innerer
Dichtbereich, der sich zwischen dem Dichtelement und der Leitung
befindet, definiert. Die Öffnungen werden dabei in den
meisten Fällen als Kernlochbohrungen ausgeführt.
Dabei ergibt sich das Problem, dass beim Bohren der Kernlöcher
große Toleranzbereiche üblich sind, so dass die
dadurch entstehende Größendifferenz variieren
kann. Die maximal überbrückbare Größendifferenz
von aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist allerdings
begrenzt, so dass die üblichen Toleranzbereiche nicht durch
eine Vorrichtung überbrückt werden können.
Je nach tatsächlich erzieltem Durchmesser der Kernlochbohrung
müssen daher mehrere Dichteinsätze vorgehalten
werden, um sicherzugehen, dass der üblicherweise zu erwartende
Toleranzbereich abgedeckt werden kann.
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Nach
der
DE 699 11 383
T2 ist eine Vorrichtung der gattungsgemäßen
Art bekannt, wobei die Auflagen für Leitungsaufnahmen durch
flächige Aufnahmestege gebildet sind. Diese Stege werden
bei der Verspannung in X-Richtung, das heißt durch die zentrische
Beanspruchung, elastisch verformt, wobei lediglich eine geringfügige
Toleranz der eingesetzten Leitungen für eine ausreichende
Abdichtung ermöglicht wird. Es besteht somit der Mangel,
dass eine größerer Größendiferenz
aufgrund von Toleranzabweichungen mit einer erforderlichen Abdichtwirkung nicht überbrückbar
ist.
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Aus
der
DE 10 2004
040 661 B4 ist eine Durchführungsausnehmung eines
Moduls zur Leitungsaufnahme mit mehreren zugeordneten elastischen
Lippen in der Art von Spreizelementen als Auflager bekannt, die
durch auf die Module einwirkenden Druckkräfte sich an die
eingesetzte Leitung dichtend anlegen, wobei die Lippen zur Dichtung
jeweils als Lippenpaar unter Ausbildung einer eingeschlossenen,
etwa V-förmigen Kammer gebildet und die Lippen im wesentlichen
senkrechte äußere Flanken für eine Ausweichbewegung
nach außen aufweisen. Mit dieser Durchführungsaufnahme
können zwar Kabel oder Rohre durch Wände geführt
werden, deren Durchmesser innerhalb eines gewissen Bereichs liegen.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass diese Durchführungsaufnahme
keine Toleran zen im Durchmesser der Leitungsdurchführung
in der Wand überbrücken kann. Folglich muss für
nahezu jede Leitungsdurchführung eine gesonderte Durchführungsvorrichtung
verwendet werden.
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In
der
DE 103 03 819
B3 ist eine Vorrichtung zum Durchführen mindestens
eines Kabels durch eine Gebäudewand beschrieben, mit der
unterschiedliche Kabel- oder Rohrdurchmesser überbrückt
werden können. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist allerdings,
dass zur Abdichtung eine Vielzahl von Dichtringen eingesetzt werden
muss, die zudem mit Hülsen gegeneinander verspannt werden
müssen. Der Einbau ist daher langwierig und kompliziert, weshalb
die Wahrscheinlichkeit einer Fehlmontagen relativ hoch ist. Ferner
ergibt sich das Problem, dass die zur Verspannung der Dichtringe
und zur Erzeugung der Dichtwirkung erforderliche Kraft nur schwer genau
aufgebracht werden kann. Die meiste Kraft wird in Energie für
das plastische Verformen der Dichtringe zum Erzeugen der Dichtwirkung
benötigt. Wird dabei mehr Kraft aufgewendet, als für
die Erzeugung der Dichtwirkung benötigt wird, kann ein Zerstören
von Leitungen, insbesondere von dünnwandigen Kunststoffleitungen
die Folge sein.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Durchführungsvorrichtung
anzugeben, mit der die Größenunterschiede aufgrund
des üblichen Toleranzbereichs mit nur einer Vorrichtung
derselben Größe überbrücken
zu können, ohne dass für das Verformen eine große
Kraft aufgebracht werden muss. Weiterhin soll die Anzahl der Einzelteile
verringert und somit ein sicherer und einfacher Einbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ermöglicht werden.
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Die
Erfindung löst die Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art, bei welcher das Dichtelement mindestens einen sich
im wesentlichen radial nach innen erstreckenden, verformbaren Vorsprung
und mindestens einen sich im wesentlichen radial nach außen
erstreckenden, verformbaren Vorsprung umfasst, wobei mindestens
eine der Vorsprünge (18, 20) nach Art
einer Lamelle ausgebildet ist. Beim Einschieben der Vorrichtung
in eine Öffnung, beispielsweise in eine Kernlochbohrung,
und beim Aufschieben auf eine Leitung kommen die Vorsprünge
mit den Wandungen der Leitungen und den Öffnungen in Kontakt und
definieren einen Dichtabschnitt, welcher die Leitungsdurchführung
abdichtet. Gleichzeitig erzeugen die Vorsprünge eine Haftreibung,
wodurch die Vorrichtung in der Öffnung und auf der Leitung
in ihrer Position fixiert wird. Mit derartigen verformbaren Vorsprüngen
ist es möglich, eine weite Größendifferenz
nicht nur der durch eine Wand oder eine Decke zu führenden
Leitungen, sondern auch verschiedene Durchmesser der Kernlochbohrungen der
Leitungsdurchführungen mit einer Vorrichtung zu überbrücken.
Die Vorrichtung kann daher flexibel eingesetzt werden und muss nur
in wenigen Größen hergestellt werden, was die
Lagerhaltung vereinfacht. Weiterhin muss nicht jeder Durchmesser
der abzudichtenden Leitungsdurchführungen und der durchzuführenden
Leitungen vor dem Einbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung genau bekannt sein, wodurch die Arbeitsvorbereitung
und die Durchführung der Arbeiten erleichtert werden. Sollte
sich während der Arbeiten herausstellen, dass der Durchmesser
einer Leitungsdurchführung anders ist als vermessen oder
geplant, muss die betreffende Leitungsdurchführung nicht
nachgearbeitet und auf einen bestimmten Durchmesser angepasst werden.
Auch kann auf erst kurz vor dem Einbau der erfindungsgemäßen
Vorrichtung veranlasste Änderungen der Durchmesser der
durchzuführenden Leitungen flexibel reagiert werden, da
ein im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen größerer
Durchmesserbereich problemlos überbrückt werden
kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bereits vorhandene
Leitungsdurchführungen verwendet werden können,
deren Kernlochbohrung über keinen Normdurchmesser verfügen
oder die schon so alt sind, dass sich im Laufe der Zeit Ablagerungen
oder Versetzungen gebildet haben, die zu Durchmesserschwankungen
innerhalb der Kernlochbohrung geführt haben, ohne dass
ein Nacharbeiten notwendig wird.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung liegt darin, dass das Dichtelement
mindestens zwei sich radial erstreckende, verformbare Vorsprünge
umfasst, wobei die Vorsprünge unterschiedliche Erstreckungen aufweisen.
Aufgrund der unterschiedlichen Erstreckung der Vorsprünge
wird die überbrückbare Größendifferenz
zwischen den Öffnungen bzw. den Leitungen noch größer.
Die überbrückbare Größendifferenz
wird im wesentlichen durch die Erstreckung der Vorsprünge,
aber auch durch das durch die Vorsprünge eingenommene Volumen
bestimmt. In einer Ausführung, bei der alle Vorsprünge
dieselbe Erstreckung aufweisen, kann es bei geringer Größendifferenz
zwischen Leitung und Öffnung dazu kommen, dass das durch
die verformten Vorsprünge eingenommene Volumen größer
ist als das zwischen der Vorrichtung und den jeweiligen Wandungen
vorhandene Volumen. Die Folge wäre, dass sich die Vorrichtung
nicht mehr auf die Leitung schieben lassen würde oder eine
so starke Kraft auf die Leitung ausüben würde,
dass diese beschädigt werden könnte. Letzteres
wäre insbesondere bei empfindlichen dünnwandigen
Kunststoffrohren der Fall. Andererseits würde sich der
Dichteinsatz nicht mehr in die Öffnung der Leitungsdurchführung
einschieben lassen. Dadurch, dass sich die Erstreckung der Vorsprünge ändert, wird
das durch die Vorsprünge insgesamt eingenommene Volumen
reduziert, so dass je nach Größendifferenz nicht
alle vorhandenen Vorsprünge in Kontakt mit der Öffnung
oder der Leitung stehen, so dass diese nicht verformt werden. Der überbrückbare
Durchmesserbereich wird dadurch vergrößert. Beim
Anlegen der Lamellen an die Leitungen oder an die Wandungen der Öffnungen
passen sich die Lamellen deren Querschnittsform an. So ist es möglich,
Leitungen, deren Querschnittsformen von denen der Wandungen der Öffnungen
abweicht, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
abzudichten und zu haltern.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Vorsprünge
als verformbare Lamellen ausgestaltet. Als Lamelle soll im folgenden
ein Volumenkörper verstanden werden, der im Vergleich zu seiner
Längserstreckung eine deutlich geringere Tiefenerstreckung
aufweist, weshalb er um Achsen, die in Ebenen entlang der Tiefenerstreckung
verlaufen, ohne großen Kraftaufwand verformbar ist, wobei
die Verformung elastisch oder plastisch sein kann. Bei einer entsprechenden
Anordnung der Lamellen verformen sich diese, sobald sie mit den
Leitungen oder der Wandung der Öffnungen in Kontakt treten.
Da hierfür kein großer Kraftaufwand erforderlich
ist, kann die Vorrichtung problemlos auf die Leitung aufgeschoben
und in die Öffnung eingebracht werden, ohne dass besonderes
Werkzeug oder ein erhöhter Kraftaufwand erforderlich wäre.
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Vorteilhafterweise
werden die Längen der Lamellen so gewählt, dass
sich zwei oder mehrere benachbarte Lamellen beim Verformen zumindest teilweise über decken.
So wird gewährleistet, dass nicht nur eine Lamelle, sondern
mindestens zwei Lamellen mit der abzudichtenden Leitung oder der Öffnung
der Durchführung im Eingriff stehen. Dadurch wird der Anpressdruck
zwischen dem Dichtelement und der Leitung bzw. der Öffnung
erhöht, womit auch die Dichtwirkung erhöht wird.
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Vorteilhaft
ist es ferner, wenn die Längen der auf der Innenfläche
und/oder auf der Außenfläche angeordneten Lamellen
kontinuierlich ansteigen oder sich verringern. Der Einbau einer
Vorrichtung mit derartigen Lamellen ist besonders einfach, da hierbei
die Anzahl der in Eingriff stehenden Lamellen auf ein Minimum reduziert
wird und daher die zu überwindende Haftreibung gering ist.
Die Vorrichtung kann daher schnell und einfach auf die Leitungen
aufgeschoben und in die Öffnungen eingeschoben werden.
Vorrichtungen mit derartigen Lamellen eignen sich für Einbausituationen,
in denen der Mediumdruck nicht besonders hoch ist und die geringe
Haftreibung ausreicht, den Dichteinsatz sicher in der Öffnung
zu positionieren.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Längsachse
A wird vorteilhaft dadurch weitergebildet, dass sich die Längen
der sich nach innen und/oder nach außen erstreckenden Lamellen
entlang der Längsachse A ansteigen oder sich verringern.
Mit einer derartigen Ausführung ist es möglich, den äußeren
Dichtbereich benachbart zum inneren Dichtbereich anzuordnen. Es
ist ferner möglich, die ersten Enden der beiden Dichtbereiche,
welche durch die Lamellen der größten Länge
gebildet werden, fluchtend anzuordnen. Diese Dichtbereiche können
beispielsweise in der Nähe der Wand des Beckens platziert
werden kann, welches gegen die Durchführung abgedichtet
werden soll. Es kann so erreicht werden, dass das im Becken befindliche
Medium, beispielsweise Wasser, nicht in die Durchführung
eindringt, so dass Feuchtigkeit aus der Wand herausgehalten und
die Bildung von Kondenswasser in der Wand verhindert werden kann.
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Weiterhin
vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung eine Vielzahl von Bereichen
aufweist, in denen sich die Längen der sich nach innen
und/oder nach außen erstreckenden Lamellen entlang der
Längsachse A verändern oder konstant bleiben.
Mit derartigen Lamellen können mehrere Dichtbereiche erzeugt,
gleichzeitig jedoch das von den Lamellen eingenommene Volumen gering
gehalten werden. Mit steigender Anzahl der Dichtbereiche wird einerseits eine
sicherere Abdichtung gewährleistet, andererseits aber auch
die Haftreibung erhöht, so dass die Vorrichtung sicherer
in der Öffnung positioniert werden und einem höheren
Mediumdruck, der beispielsweise durch das Wasser in einem Becken
erzeugt wird, standhalten kann. Eine besondere Ausführung dieser
Fortbildung besteht darin, dass sich die Längen der sich
nach innen und/oder nach außen erstreckenden Lamellen entlang
der Längsachse in einem ersten Bereich verringern, in einem
zweiten Bereich konstant bleiben und in einem dritten Bereich wieder ansteigen.
Auf diese Weise kann die Vorrichtung symmetrisch gestaltet werden,
so dass sie beliebig eingebaut werden kann. Einbaufehler, die daraus
resultieren, dass die Vorrichtungen in der falschen Richtung eingebaut
worden sind, werden so vermieden. Ferner gewährleistet
diese Einbauform, dass mindestens zwei Lamellen im Eingriff mit
der Öffnung bzw. der Leitung stehen, so dass zwei beabstandete Dichtbereiche
erzeugt werden. Zum einen wird die Dichtsicherheit erhöht,
da beim Versagen der Dichtwirkung eines Dichtbereichs der zweite
Dichtbereich für eine Abdichtung sorgen kann, zum anderen
wird die Position der Vorrichtung in der Öffnung sicher
fixiert, so dass sie sich auch bei höherem Mediumdruck
nicht verschiebt.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn sich die Längen der sich nach
außen erstreckenden Lamellen mit einem anderen Inkrement ändern
als die Längen der sich nach innen erstreckenden Lamellen.
Durch die Wahl des Inkrements kann auf spezielle Einbausituationen
eingegangen werden, insbesondere kann verhindert werden, dass die
Lamellen gestaucht werden, wodurch eine plastische irreversible
Verformung der Lamellen hervorgerufen würde. Dies ist unerwünscht,
da plastische Verformungen die Werkstoffeigenschaften verändern,
wodurch z. B. die Dichtwirkung negativ beeinflusst wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung
besteht darin, dass die Anzahl der sich nach innen erstreckenden
Lamellen gleich der Anzahl der sich nach außen erstreckenden Lamellen
ist. Die Gleichheit der An zahl der Lamellen auf der äußeren
und der inneren Mantelfläche ermöglicht es, die
inneren und die äußeren Dichtbereiche ähnlich
auszuführen, so dass eine weitgehend gleiche Dichtwirkung
gewährleistet werden kann. Wenn zusätzlich der
Abstand und die Anordnung der Lamellen gleich sind und die Längen
der Lamellen sich in dieselbe Richtung hin ändern oder
die Dichtvorrichtung symmetrisch aufgebaut ist, können
bei einer entsprechenden Wahl der Längen der Lamellen der
der Kernlochbohrung zugeordnete Dichtbereich und der der Leitung
zugeordnete Dichtbereich fluchtend angeordnet werden. So kann eine
Dicht- oder Mediumgrenze realisiert werden, welche in einer Ebene
liegt. Diese Ebene kann wiederum in der Ebene liegen, die von der
Wandoberfläche zum Beispiel eins Beckens gebildet wird,
in welcher sich die abzudichtende Durchführung befindet.
Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn
verhindert werden soll, dass das Medium in die Durchführung
eindringen soll, um die Wand vor Feuchtigkeit, Ablagerungen, Kondenswasser
oder vor den korrosiven Wirkungen des Mediums zu schützen.
Somit kann auf einen gesonderten Schutz der Öffnung, etwa
vor Korrosion oder Feuchtigkeit durch Schutzschichten, verzichtet
werden. Dies vereinfacht und vergünstigt die entsprechenden
Arbeiten erheblich.
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Vorteilhafterweise
ist das Dichtelement aus thermoplastischen Elastomeren aufgebaut.
Diese Werkstoffe eignen sich besonders dazu, die Materialeigenschaften
wie Elastizität innerhalb des Dichtelements zu verändern,
da thermoplastische Elastomere mit unterschiedlicher Zusammensetzung
und unterschiedlichen Eigenschaften im Spritzgussverfahren aneinandergespritzt
werden können.
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Vorzugsweise
weisen die Lamellen eine andere Elastizität auf als das
Dichtelement. Die Elastizität der Lamellen beeinflusst
im wesentlichen ihre Dichtwirkung und ihre Haftreibung. Ein elastisches Dichtelement
hat den Vorteil, dass es sich den geometrischen Gegebenheiten der
Einbausituation, wie etwa Querschnittsänderungen in der Öffnung,
besser anpassen und Spannungsspitzen besser ausgleichen kann. Somit
kann die Gefahr, dass insbesondere dünnwandige Rohre beim
Aufschieben und beim Einsetzen der Vorrichtung beispielsweise in die
Kernlochbohrung der Durchführung verformt und beschädigt
werden, verringert werden.
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Vorteilhaft
kann es ferner sein, wenn zumindest eine Lamelle in Bezug auf die übrigen
Lamellen eine unterschiedliche Elastizität aufweist. Hierdurch ist
es möglich, auf individuelle Besonderheiten der Einbausituation
oder der Länge der Lamellen einzugehen und über
den gesamten Dichtbereich einen möglichst gleichmäßigen
Anpressdruck zu erzeugen.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung ändert sich
die Elastizität innerhalb der Lamellen. Üblicherweise
stehen die dem Dichtelement abgewandten Endbereiche der Lamellen
in Kontakt mit den Oberflächen der Leitungen und der Öffnungen.
Wenn die Elastizität zu den Endbereichen der Lamellen zunimmt,
wird durch die weicheren Endbereiche die Anlagefläche der
Lamellen erhöht, wodurch die Dichtwirkung erhöht
wird.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, dass mindestens eine der Lamellen winklig angestellt
sind. Dadurch wird eine Richtung vorgegeben, in welche sich die
Lamellen vorzugsweise umlegen. Beim Aufschieben auf die Leitung
und beim Einsetzen in die Öffnung müssen unter
Verwendung der korrekten Einbaurichtung die Lamellen nicht mehr
so stark verformt werden, weshalb sie sich einfacher einsetzen lassen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die winklig angestellten Lamellen einen
Winkel mit der Längsachse einschließen, der zwischen
45° und 90° beträgt. In diesem Winkelbereich
kommen die oben beschriebenen Vorteile der winklig angestellten
Lamellen gut zu tragen, weiterhin ist der Verlust an Länge in
radialer Richtung, der durch die winklige Anstellung der Lamellen
entsteht, in diesem Winkelbereich noch nicht so ausgeprägt,
dass entweder der überbrückbare Toleranzbereich
und so der Einsatzbereich der Vorrichtung wesentlich reduziert wird.
In diesem Winkelbereich sind keine Maßnahmen zur Kompensation
des Längenverlusts, etwa durch Erhöhen der Länge
der Lamellen, notwendig, was das Volumen der Lamellen erhöhen
würde. Dies würde sowohl den Materialverbrauch
als auch das von den Lamellen eingenommene Volumen erhöhen,
was die bereits beschriebenen Nachteile am unteren Ende des Toleranzbereichs
nach sich ziehen würde. Ein weiterer Vorteil der winkligen
Anstellung der Lamellen ergibt sich daraus, dass bei korrekter Wahl
der Einbaurichtung der Mediumdruck zur Erhöhung des Anpressdrucks
und damit der Dichtwirkung der Vorrichtung genutzt werden kann.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn die Vorrichtung entlang der Längsachse
mittels Verspannelementen verspannbar ist. Durch die Verspannung
in Längsachse wird das Dichtelement gezwungen, in radiale Richtung
auszuweichen. Folglich wird eine radial gerichtete Kraft erzeugt,
die den Anpressdruck auf die Öffnung und die Leitungen
erhöht. Auch durch diese Maßnahme wird sowohl
die Dichtwirkung der Vorrichtung erhöht, als auch die Position
der Vorrichtung in der Öffnung sicherer fixiert. Dieser
Anpressdruck wird umso höher, je stärker das Dichtelement
verformt wird. Bei der Verwendung von thermoplastischen Elastomeren
für die Herstellung der Dichtelemente und der Lamellen
ist es möglich, eine hohe elastische Verformung und damit
einen hohen Anpressdruck ohne hohen Kraftaufwand zu erzeugen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist
das Dichtelement zumindest eine Bohrung zur Durchführung
der Verspannelemente auf. Eine der gebräuchlichsten Verspannelemente
sind Schrauben, die durch die Bohrungen durchgeführt und
mittels eines Schraubenschlüssels angezogen werden können,
wodurch die Verspannung der Vorrichtung in der Öffnung
erreicht wird.
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Eine
Weiterbildung, in welcher das Dichtelement eine erste und eine zweite
Stirnfläche aufweist, schließen sich an der ersten
und zweiten Stirnfläche des Dichtelements ein der ersten
Stirnfläche zugeordneter erster Abschnitt und ein der zweiten
Stirnfläche zugeordneter zweiter Abschnitt mit verringerter Elastizität
zur Verspannung der Vorrichtung an. Hintergrund dieser vorteilhaften
Ausgestaltung ist es, dass zum großflächigen und
gleichmäßigen Aufbringen der Verspannkraft es
verhindert werden soll, dass sich der Werkstoff punktuell elastisch
oder plastisch verformt, was insbesondere dann der Fall wäre, wenn
Schrauben zur Verspannung verwendet werden. Die aufgebrachte Verspannkraft
würde punktuell und damit mit sehr hohem Druck unmittelbar
an den Schraubenköpfen und Muttern in das Dichtelement eingeleitet.
Bei der Verwendung von weichen Materialien würde es aber
zu Verformung kommen und ein Teil der durch das Verspannen aufgebrachte
Energie in Verformungsenergie umgewandelt. Durch das Vorsehen eines
Abschnitts mit einer verminderten Elastizität wird dieser
Effekt zumindest reduziert und die Kraft von den Verspannelementen
gleichmäßiger in das Dichtelement eingeleitet,
was in einer besseren Verspannung mündet. Wie bereits oben
erwähnt, führt eine Verspannung der Vorrichtung
zu einer verbesserten Dichtwirkung und einer besseren Fixierung
der Vorrichtung in der Öffnung. Ein Grund dafür, nicht
das gesamte Dichtelement mit derselben Elastizität wie
die Abschnitte auszuführen, ist der, dass beim Verspannen
axiale Bewegungen zumindest teilweise in radiale umgewandelt werden.
Bei der Verwendung von weniger elastischen Materialien müsste
hierzu eine höhere Kraft aufgewendet werden als elastischeren
Materialien. Ferner bestünde die Gefahr, dass die dabei
entstehenden radial gerichteten Kräfte zu groß werden
und die Leitungen beschädigen. Bei Verwendung von elastischen
Materialien müssen zum einen geringere Kräfte
aufgebracht werden, um die geforderte Dichtwirkung zu erzielen,
zum anderen ist der Bereich der hierzu benötigten und aufbringbaren
Kraft, die nicht zu einer Beschädigung der Leitungen führt,
größer als bei der Verwendung von weniger elastischem
Material, so dass der Einbau derartiger Vorrichtungen unproblematischer
und einfacher ist.
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Eine
vorteilhafte Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass
mindestens ein Abschnitt Mittel zur Verspannung der Verspannelemente
aufweist. Derartige Mittel können Gewinde sein, die in
diesen Abschnitten des Dichtelements angeordnet sind, oder Vertiefungen,
in welche Muttern verliersicher eingesetzt werden können.
Auf diese Weise kann die Vorrichtung auch dann verspannt werden,
wenn sie nach dem Einsetzen in die Öffnung nur von einer
Seite zugänglich ist. Derartige Situationen können
beispielsweise dann auftreten, wenn die Vorrichtung in sehr dicke
Wände eingesetzt wird oder wenn der Platz zwischen Leitung
und Öffnung sehr begrenzt ist, so das man Schraubenschlüssel
zum Gegenhal ten von Muttern zum Verspannen der Vorrichtung nicht
oder nur sehr schlecht ansetzen kann.
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Eine
besonders vorteilhafte Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung
zeichnet sich dadurch aus, dass sich mindestens ein weitere Abschnitt
radial nach außen über das Dichtelement hinaus
erstreckt. Bei dieser Ausführung wird die Vorrichtung so
eingebaut, dass sich der Abschnitt mit einer Unterseite z. B. gegen
die Wand eines abzudichtenden Bereichs, z. B. ein Becken, anlegt,
wodurch die Position der Vorrichtung innerhalb der Öffnung
bereits sicher durch einen Formschluss festgelegt ist, die Lamellen
müssen die Fixierung der Vorrichtung nicht mehr durch Reibschluss übernehmen,
sondern dienen nur der Abdichtung. Der Druck zur Erzeugung einer
Kraft, die zu einem Verrutschen der Vorrichtung innerhalb der Durchführung
führt, kann je nach vorliegendem Reibkoeffizienten zwischen
der Leitung und der Lamellen bzw. zwischen der Öffnung
und der Lamelle geringer sein als der Druck, der zum Aufheben der
Dichtwirkung führt. Folglich muss zum Abdichten eines Mediums
die Vorrichtung mit einer höheren Kraft mit der Öffnung
und der Leitung zur Erzeugung des benötigten Reibschlusses
verspannt werden als es zur Gewährleistung der Dichtfunktion
eigentlich erforderlich wäre. Es könnte so zu
einer Situation kommen, dass die Dichtwirkung durch Verrutschen der
Vorrichtung aufgehoben wird, etwa dann, wenn die Vorrichtung entlang
der Leitung über die Öffnung hinaus verschoben
wird. In diesem Fall würde die Vorrichtung nicht deshalb
versagen, weil die ursprünglich vorliegende Dichtwirkung
nicht ausgereicht hätte, sondern weil die Vorrichtung nicht
sicher genug auf der Leitung bzw. in der Öffnung fixiert
war. Folglich muss der Anpressdruck nicht nur darauf ausgerichtet
werden, dass die Dichtwirkung erreicht wird, sondern auch darauf,
dass die Vorrichtung sicher in der Durchführung fixiert
ist. Ist der für die sichere Fixierung der Vorrichtung
benötigte Anpressdruck höher als der zur Erzeugung
der Dichtwirkung, ist dies insbesondere dann kritisch, wenn dünnwandige
Rohre verwendet werden sollen, die leicht beschädigt werden.
Mit dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung kann durch
die Entkopplung von Fixier- und Dichtwirkung die Funktionsfähigkeit
der Vorrichtung schon bei geringeren Kräften erfolgen. Dieser
weitere Abschnitt kann mit den Abschnitten mit verringerter Elastizität
zusammengefasst werden, aber auch als zusätzlicher Abschnitt
ausgeführt werden. Eine Oberfläche des weiteren
Abschnitts kann mit einer der Stirnflächen des Dichtelements
fluchten.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Dichtelement in allen oben beschriebenen
Variationen einstückig aufgebaut ist. Die Verwendung von
thermoplastischen Werkstoffen ermöglicht es, sämtliche
Abschnitte der Vorrichtung bereits bei der Herstellung z. B. im
Spritzgussverfahren anzuspritzen, so dass die Vorrichtung einbaufertig
aus der Produktion kommt. Diese Ausgestaltung hat insbesondere den
Vorteil, dass keine Teile bei der Montage fehlen oder vergessen
werden können. Die Reduzierung der Teile der Vorrichtung
vereinfacht auch die Lagerhaltung. Ferner bedarf es keines zusätzlichen
Arbeitsschrittes zur Anbringung weiterer Teile, so dass die Montage schnell
und sicher vonstatten geht.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Dichtelement aus intumeszierendem Material aufgebaut ist.
Intumeszierende Materialien schäumen im Brandfall auf und
dichten die Öffnung der Durchführung gasdicht
ab, um so eine Ausbreitung des Feuers zu verhindern. Mit dieser
Ausführungsform kann zusätzlich zur Abdichtung
der Öffnung gegen Wasser auch noch dem Brandschutz Rechnung
getragen werden. Anwendungsbereiche sind beispielsweise in Flughäfen
zu sehen, in denen verschiedene Brandschutzabschnitte durch Brandschutzwände
gegeneinander abgeschottet werden sollen. In derartigen Einbausituationen
kann mit der vorliegenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung auf den Einbau einer Brandmanschette verzichtet werden,
was Kosten und Einbauzeit spart und den für den Einbau
notwendigen Aufwand reduziert.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf Zeichnungen erklärt. Es zeigen
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1 eine
Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im montagefähigen Zustand,
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2 eine
Draufsicht auf die in 1 dargestellte Vorrichtung,
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3 eine
Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Dichtelements, wie es in der in 1 und 2 dargestellten
Vorrichtung verwendet wurde,
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4 eine
Draufsicht auf das in 3 dargestellte Dichtelement,
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5 eine
Schnittdarstellung durch ein zweites Ausführungsbeispiel
des Dichtelements,
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6 eine
Schnittdarstellung durch ein drittes Ausführungsbeispiel
des Dichtelements,
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7 eine
Schnittdarstellung durch die in 1 dargestellte
Vorrichtung, die auf eine Leitung aufgeschoben ist,
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8 eine
Draufsicht auf die in 7 dargestellte Vorrichtung.
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In
den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in
einem Zustand dargestellt, in welchem sie üblicherweise
verbaut wird. Im dargestellten Beispiel ist die Vorrichtung 10 rotationssymmetrisch
um eine Längsachse A aufgebaut, jedoch sind auch andere
Ausgestaltungen möglich. Die Vorrichtung 10 umfasst
ein Dichtelement 12, welches in seiner Wandung mindestens ein
Loch bzw. eine Bohrung 26 zur Durchfuhr von Verspannelementen 28 zum
Verspannen des Dichtelements 12 aufweist.
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In
den 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel
des Dichtelements 12 dargestellt, wie es in der in den 1 und 2 dargestellten
erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 verwendet
wird. Im dargestellten Beispiel hat das Dichtelement 12 eine
im wesentlichen hohlzylindrische Form mit der Längsachse
A, allerdings sind auch eckige, elliptische oder andere Querschnittsformen
denkbar. Das Dichtelement 12 weist eine innere Mantelfläche 14 und
eine äußere Mantelfläche 16 auf.
Auf der äußeren Mantelfläche 16 sind
mehrere sich nach außen erstreckende Lamellen 18 und
auf der inneren Mantelfläche 14 mehrere sich nach
innen hin erstreckende Lamellen 20 angeordnet. Weiterhin
weist das Dichtelement 12 eine erste Stirnfläche 22 und
eine zweite Stirnfläche 24 auf. Die Länge
der sich nach innen erstreckenden Lamellen 20 steigt kontinuierlich
an, während die sich nach außen erstreckenden
Lamellen 18 eine konstante Länge aufweisen.
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Als
Verspannelemente 28 werden im dargestellten Beispiel Schrauben
verwendet, jedoch sind auch andere Mittel denkbar (vgl. 1 und 2). Im
Anschluss an die erste und zweite Stirnfläche 22 und 24 des
Dichtelements 12 sind ein erster Abschnitt 30 und
ein zweiter Abschnitt 32 angeordnet. Diese Abschnitte 30 und 32 sind
bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
als integraler Bestandteil des Dichtelements 12 ausgeführt.
Sie können beispielsweise aber auch als separate Ringe ausgeführt
sein.
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In 5 ist
ein Ausführungsbeispiel des Dichtelements dargestellt,
in dem sowohl die sich nach innen erstreckenden Lamellen 20 als
auch die sich nach außen erstreckenden Lamellen 18 eine sich
entlang der Längsachse A ändernde Länge
aufweisen. Ausgehend vom Abschnitt 30 steigen die Längen
der Lamellen 18 und 20 kontinuierlich an. Ferner
erstreckt sich der Abschnitt 30 radial über das Dichtelement
hinaus. Die radiale Erstreckung des Abschnitts 30 ist größer
als die Erstreckung der sich nach außen erstreckenden Lamelle
mit der größten Länge. Alternativ kann
auch der Abschnitt 32 (vgl. 1) wie Abschnitt 30 gemäß 5 ausgestaltet sein.
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In 6 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel des Dichtelements dargestellt,
welches sich von dem in 5 gezeigten in folgenden Punkten
unterscheidet: Die Anzahl der sich nach außen erstreckenden Lamellen 18 ist
nicht gleich der Anzahl der Lamellen 20. Ferner ist der
Abstand zwischen den benachbarten Lamellen 18 ein anderer
als der Abstand zwischen den benachbarten Lamellen 20.
Weiterhin nimmt die Länge der Lamellen 18 entlang
der Längsachse A zunächst ab, steigt dann aber
wieder an. Die sich nach innen erstreckenden Lamellen 20 weisen dieselben
Eigenschaften wie die in 5 dargestellten Lamellen 20 auf.
Ferner schließen die Lamellen 18' und 20' einen
Winkel α mit der Längsachse A ein. Durch den Winkel α wird
bereits eine Richtung vorgegeben, in die sich die Lamellen vorzugsweise
verformen. Herrscht auf der Seite der Lamellen, die den Winkel α einschließt,
ein höherer Mediumdruck als auf der anderen Seite, so trägt
der Mediumdruck dazu bei, den Anpressdruck der Lamellen gegen die Kernlochbohrung
und die Leitung zu erhöhen, wodurch die Dichtwirkung erhöht
wird.
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In
den 7 und 8 ist ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 dargestellt,
welches auf eine Leitung 34 aufgeschoben ist. Hierbei werden
ein erster Bereich a und ein zweiter Bereich b gebildet, die dichtend
voneinander getrennt sind. Die Leitung 34 in den 7 und 8 hat
eine im wesentlichen zylindrische Form, jedoch kann die Vorrichtung 10 auch
auf Leitungen aufgeschoben werden, die eine andere Form, etwa eine Kegelform,
aufweist.
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Zur
Montage der Vorrichtung 10 wird diese zunächst
auf die Leitung 34 aufgeschoben und so positioniert, dass
sie sich in einer nicht dargestellten Öffnung, beispielsweise
einer Wand, befindet, durch welche die Leitung 34 durchgeführt
wird (vgl. 7 und 8). Beim
Aufschieben auf die Leitung 34 werden diejenigen Lamellen
elastisch verformt, deren Länge so groß ist, dass
sie mit der Leitung 34 in Kontakt treten. Das in den 1 bis 4 dargestellte
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtelements 12 weist
sieben sich nach außen und sieben sich nach innen erstreckende
Lamellen 18 und 20 auf. Die Anzahl der Lamellen
kann aber frei gewählt werden. Ferner kann sich die Anzahl
der sich nach außen erstreckenden Lamellen 18 von
der Anzahl der sich nach innen erstreckenden Lamellen 20 unterscheiden.
Von den sieben sich nach innen erstreckenden Lamellen 201 bis 207 sind
die Lamellen 201 bis 205 im Eingriff, während die
Lamellen 206 und 207 aufgrund ihrer geringen Länge
nicht in Kontakt mit der Leitung 34 kommen können
und daher nicht im Eingriff stehen. Die im Eingriff stehenden Lamellen 201 bis 205 legen
sich in Abhängigkeit von der Richtung, in welche die Vorrichtung 10 auf
die Leitung 34 aufgeschoben wird, zu einer Seite um. Im dargestellten
Beispiel wird die Vorrichtung 10 in Richtung des Pfeils
P auf die Leitung 34 geschoben, folglich legen sich die
im Eingriff stehenden Lamellen 201 bis 205 in die entgegengesetzte Richtung um.
Je länger die Lamellen sind, desto größer
ist die Kontaktfläche zwischen den Lamellen und der Leitung 34. Durch
diese Kontaktfläche wird die Dichtwirkung der Vorrichtung 10 erzeugt.
Je größer die Kontaktfläche, desto höher
ist die Dichtwirkung. Folglich kann zum einen die Dichtwirkung dadurch
erhöht werden, dass möglichst lange Lamellen eingesetzt
werden, zum anderen aber auch dadurch, dass möglichst viele
Lamellen im Eingriff mit der Leitung 34 stehen. Im dargestellten
Beispiel ist die Länge der Lamellen so gewählt,
dass sich zwei benachbarte im Eingriff stehende Lamellen, z. B. 201 und 202 ,
nicht überlappen. Es kann aber auch zweckmäßig
sein, die Größe so zu wählen, dass sich
zwei oder mehrere benachbarte Lamellen zumindest teilweise überlappen
(nicht dargestellt). Zur Erzeugung der Dichtwirkung ist es aber nicht
ausreichend, eine Kontaktfläche zu erzeugen, sondern es
muss ebenfalls innerhalb dieser Kontaktfläche eine normal
auf diese wirkende Kraft vorhanden sein, um einen gewissen Anpressdruck
zu erzeugen. Beim Umlegen der Lamellen muss ein bestimmtes Widerstandsmoment
der Lamellen überwunden werden. Beim Umlegen der Lamellen 201 bis 205 werden
diese elastisch verformt. Elastische Verformungen sind reversibel,
so dass die Lamellen 201 bis 205 das Bestreben haben, sich wieder in
ihre ursprüngliche aufrechte Position zurückzustellen.
Es wird daher eine Kraft erzeugt, die über die Kontaktfläche
auf die Leitung 34 wirkt, wodurch ein gewisser Anpressdruck
erzeugt wird.
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Der
so wirkende Anpressdruck reicht aber im Allgemeinen nicht aus, um
eine Dichtwirkung zu erzielen, die den typischerweise vorliegenden
Anforderungen entspricht. Wenn die Länge der Lamellen so gewählt
wird, dass sich zwei oder mehrere Lamellen überlappen,
wird die radial gerichtete Kraft und damit auch der Anpressdruck
erhöht. Dies liegt daran, dass das Volumen, welches den
Lamellen zum Ausweichen beim Aufschieben auf die Leitung 34 zur
Verfügung steht, verringert bzw. teilweise sogar komplett reduziert
wird. Weil zumindest Teile der Lamellen nicht mehr ausweichen können,
weil sie mehr Volumen benötigen als zur Verfügung
steht, kommt es zu einer Kompression des Materials in diesem Bereich, so
dass sich das Volumen der Lamellen an das zur Verfügung
stehende Volumen anpasst. Hierzu sind hohe Kräfte notwendig,
weshalb der Anpressdruck zwischen Lamelle und Leitung 34 und
damit die Dichtleistung erhöht wird.
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Ferner
hat die Einbaurichtung der Vorrichtung einen Einfluss auf die Dichtwirkung.
Wird die Vorrichtung wie in 7 dargestellt
in Richtung des Pfeils P auf die Leitung und in die Kernlochbohrung geschoben,
legen sich die Lamellen wie gezeigt um. Liegt im Bereich b ein höherer
Mediumdruck vor als im Bereich a, so wirkt dieser Druck derart auf
die Lamellen, dass sich deren Anpressdruck auf die Wandung der Kernlochbohrung
bzw. auf die Leitung erhöht. Folglich steigt die Dichtwirkung.
Man kann auf diese Weise den Mediumdruck zur Erhöhung der Dichtwirkung
nutzen. Liegt hingegen im Bereich a ein höherer Mediumdruck
vor, so verringert sich die Dichtwirkung entsprechend.
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Eine
weitere Möglichkeit, die Dichtwirkung zu erhöhen,
besteht darin, das Dichtelement 12 zu verspannen. Hierbei
wird in axialer Richtung entlang der Längsachse eine Kraft
aufgebracht, die das Dichtelement 12 zusammenstaucht. Da
das Dichtelement 12 bei typischerweise aufgebrachten Kräften
das Volumen nicht ändert, also inkompressibel ist, wird durch
die Stauchung in axialer Richtung eine Ausdehnung in radialer Richtung
hervorgerufen. Dadurch wird eine Kraft in radialer Richtung erzeugt,
die wiederum den Anpressdruck zwischen Lamelle und Leitung 34 erhöht.
Zur Erzeugung der Stauchung werden die Verspannelemente 28 verwendet.
Im dargestellten Beispiel sind Schrauben mit entsprechenden Muttern
vorgesehen, die mit Hilfe der Löcher bzw. Bohrungen 26 durch
das Dichtelement 12 durchgeführt werden. Durch
Drehen der Schrauben bzw. der Muttern wird die für die
Stauchung benötigte Kraft aufgebracht und das Dichtelement 12 verspannt.
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Neben
der Erzeugung der Dichtwirkung hat die Größe der
radial gerichteten Kraft auch einen Einfluss auf die Reibkraft zwischen
der Leitung 34 und den in Eingriff stehenden Lamellen 201 bis 205 .
Wird die normal auf die Leitung 34 wirkende Kraft erhöht, erhöht
sich auch die Reibkraft, also die Kraft, die aufgewendet werden
muss, die Vorrichtung 10 auf der Leitung 34 zu
verschieben. Je nach vorliegendem Reibkoeffizienten zwischen der
Leitung 34 und den Lamellen 201 bis 205 kann es vorkommen, dass der Druck,
der zum Erzeugen einer Kraft zum Verschieben der Vorrichtung 10 in
der Durchführung benötigt wird, geringer ist als
der Druck, der zum Aufheben der Dichtwirkung führt. Es
kann daher zweckmäßig sein, mehr Lamellen im Eingriff
mit der Leitung 34 stehen zu lassen, als es zur Erzeugung
der Dichtwirkung nötig wäre. Jede im Eingriff
stehende Lamelle erzeugt eine gewisse Haftkraft, die mit der Anzahl dieser
Lamellen steigt.
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Bei
einer Ausführung des Dichtelements, wie sie in 5 und 6 dargestellt
ist weist das Dichtelement einen sich radial über das Dichtelement
erstreckenden Abschnitt 36 auf. In diesem Fall wird die Vorrichtung 10 so
eingebaut, dass sich der Abschnitt 36 mit einer Unterseite
beispielsweise gegen die Wand eines abzudichtenden Bereichs, z.
B. ein Becken, anlegt. Dadurch ist die Position der Vorrichtung 10 innerhalb
der Öffnung bereits sicher durch einen Formschluss festgelegt,
die Lamellen 18 und 20 müssen die Fixierung
der Vorrichtung 10 nicht mehr durch Reibschluss übernehmen,
sondern dienen nur der Abdichtung. Eine derartige Ausführung
kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die vorliegenden Reibkoeffizienten
zwischen Lamellen und Leitungen bzw. Öffnungen sehr gering
sind.
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Die
Funktion der Vorrichtung 10 ist exemplarisch für
den Dichtbereich zwischen der Leitung 34 und den sich nach
innen erstreckenden Lamellen beschrieben worden. Dasselbe gilt sinngemäß für
den Dichtbereich zwischen den sich nach außen erstreckenden
Lamellen und der Öffnung. Die Erfindung ist nicht auf die
beschriebenen Beispiele und die genannten Anwendungsbereiche beschränkt.
Anwendungsbereiche für die erfindungsgemäße
Vorrichtung 10 lassen sich beispielsweise auch auf Schiffen, in
verfahrenstechnischen Anlagen oder in der Förder- und Antriebstechnik
finden. Weiterhin ist jede Kombination aus Anzahl, Anordnung, Länge
und Form der verwendeten Lamellen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 69911383
T2 [0003]
- - DE 102004040661 B4 [0004]
- - DE 10303819 B3 [0005]