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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Brandschutzverschlussstopfen zum Verschließen von Öffnungen in Betonbauteilen.
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Stand der Technik
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Zur Einhaltung von Brandschutzvorschriften werden im Bauwesen häufig Brandschutzpasten eingesetzt, die aus Material mit intumeszierenden Eigenschaften bestehen. Intumeszente Materialien nehmen unter Hitzeeinwirkung an Volumen zu und an Dichte ab. Im Falle eines Brandes beginnt ein Material mit intumeszierenden Eigenschaften also bei einer vordefinierten Temperatur aufzuquellen, wobei der aufquellende Schaum eine isolierende Wirkung hat und ein Weiterbrennen verhindert.
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Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter einem „Material mit intumeszierenden Eigenschaften“ eine Formulierung verstanden, bei der wie üblich der eigentliche intumeszierende Stoff in einer Matrix eingebettet vorliegt. Als Matrix werden häufig Polymere wie Polysilikone oder Epoxide eingesetzt. Als intumeszierende Stoffe haben sich vor allem Blähgraphite, Perlite, wasserhaltige Alkalisilikate und Vermikulite bewährt. Blähgraphite werden durch chemische Behandlung von Graphit unter Einlagerung der Behandlungsmittel zwischen die Gitterschichten und durch Aufweitung der Gitterschichtenabstände gebildet. Die Bläh-, Treib- bzw. Expansionstemperatur der intumeszierenden Stoffe sollte wenigstens 10 °C oberhalb der Erweichungstemperatur der Matrix liegen.
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Brandschutzpasten kommen im Bauwesen häufig im Zusammenhang mit Kabeldurchführungen zum Einsatz, durch die Kabel beispielsweise für Hausanschlüsse durch Wände geführt werden. Zur Einhaltung von Brandschutzbestimmungen werden anschließend alle Hohlräume in der Kabeldurchführung mit Brandschutzpaste ausgespritzt. Dieses Vorgehen ist mit einer ganzen Reihe von Nachteilen verbunden. So ist beim Einspritzen der Brandschutzpaste nicht gewährleistet, dass sämtliche Hohlräume der Kabeldurchführung vollständig mit Paste ausgefüllt werden, auch wenn der Einspritzvorgang von beiden Seiten der Wandung durchgeführt wird. Außerdem muss zum Ausspritzen einer Kabeldurchführung häufig eine neue Kartusche mit Brandschutzpaste geöffnet werden, da diese nach dem Öffnen nur eine begrenzte Haltbarkeit aufweist. Schließlich sind Verarbeitbarkeit und fachgerechte Verwendung von Brandschutzpasten witterungsabhängig, was insbesondere bei Verwendung im Freien zu Problemen führen kann.
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Bei der Herstellung von Betonbauteilen entstehen neben Kabeldurchführungen auch aus verschiedenen anderen Gründen Öffnungen in den gegossenen Bauteilen. Beispielsweise werden üblicherweise zwei Schalelemente mit einem Ankerstab verspannt, wobei der Ankerstab zwischen den beiden Schalelementen in einer Ankerhülse geführt wird. Die Ankerhülse wird an den jeweiligen Enden mit einem Anschlusskonus versehen, der an den Schalelementen zur Anlage kommt. Nach dem Einbringen und Aushärten des Betons wird das Bauteil ausgeschalt, indem die Ankerstäbe gelöst und ausgebaut werden und die Schalelemente entfernt werden. Die Ankerhülsen verbleiben in dem Betonbauteil, wodurch sich eine Öffnung mit dem Innendurchmesser der Ankerhülse ergibt.
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Diese Öffnungen werden zur Erfüllung von Brandschutzanforderungen vollständig mit Verschlussstopfen aus Faserbeton ausgefüllt. Dabei werden direkt nacheinander Stoß an Stoß so viele Stopfen in die Öffnung eingedrückt, bis die komplette Mauerstärke mit Stopfen ausgefüllt ist. Zwischen den einzelnen Verschlussstopfen wird ein Kleber auf Epoxidharzbasis eingebracht, damit die Stopfen kraftschlüssig miteinander verbunden werden und die Öffnung dicht verschließen. Da Faserbeton ein nicht brennbares Material darstellt, können die Brandschutzanforderungen durch eine vollständig mit Faserbetonstopfen gefüllte und mit einem Kleber verklebte Öffnung erfüllt werden.
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Nachteilig an der Verwendung einer Mehrzahl von Verschlusstopfen, die einzeln nacheinander in die zu verschließende Öffnung eingebracht werden müssen, sind der erhöhte Zeitaufwand und die damit verbundenen höheren Kosten. Außerdem ist das Einbringen der Stopfen bei einer Außentemperatur unter 5°C nicht möglich, da der epoxidharzbasierende Kleber bei diesen Temperaturen nicht mehr aushärtet. Schließlich zeichnet der Klebstoff sich an der Sichtbetonseite im Randbereich der Mauerstärke durch Tropfnasen und Schlieren ab, weshalb kein sauberes äußeres Erscheinungsbild erzielt werden kann.
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Darstellung der Erfindung
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Hier setzt die Erfindung an. Es soll ein kostengünstig herstellbares Element zum brandsicheren Verschließen von Öffnungen in Betonbauteilen zur Verfügung gestellt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Brandschutzverschlussstopfen gemäß unabhängigem Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Aspekte, Details und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Ein erfindungsgemäßer Brandschutzverschlussstopfen zum Verschließen von Öffnungen in Betonbauteilen weist einen Stopfenkörper auf, wobei der Stopfenkörper zumindest eine erste umlaufende Nut aufweist und in der ersten umlaufenden Nut ein Brandschutzelement angeordnet ist. Das Brandschutzelement besteht aus Material mit intumeszierenden Eigenschaften.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch das Ausstatten des Stopfenkörpers eines Verschlussstopfens mit zumindest einer umlaufenden Nut und der Anordnung eines Brandschutzelements in der umlaufenden Nut ein Brandschutzverschlussstopfen erhalten wird, der nicht nur die Vorgaben der Brandschutzverordnung erfüllt, sondern auch fertigungstechnisch sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
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Dadurch können die Brandschutzverschlussstopfen auch an Sichtbetonoberflächen eingesetzt werden. Außerdem können die entsprechenden Brandschutzverschlussstopfen bei jeder Temperatur, also auch im Frostbereich verarbeitet werden. Die Handhabung auf der Baustelle ist extrem einfach, da über die gewohnte Verwendung von Verschlussstopfen keine weiteren Schritte zur Verarbeitung der Brandschutzverschlussstopfen erforderlich sind.
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In der Regel ist es in Fällen, in denen eine Öffnung zur Erfüllung der Brandschutzverordnung brandsicher verschlossen werden muss, nicht erforderlich, die Öffnung auch fluiddicht zu verschließen. Im Kellerbereich müssen Öffnungen beispielsweise fluiddicht verschlossen werden, wegen des außenliegenden Erdreichs ist in diesen Fällen aber kein brandsicherer Verschluss erforderlich. Andererseits ist an brandschutzrelevanten Stellen in der Regel keine fluiddichte Abdichtung erforderlich. Allerdings muss jede Öffnung grundsätzlich vollflächig, wenn auch nicht fluiddicht, verschlossen werden, da schon aufgrund der Schallschutzvorschriften kein direkter Durchgang in einer Wand verbleiben darf.
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Die Vorteile des Gegenstands der vorliegenden Erfindung treten in diesem Zusammenhang besonders deutlich zu Tage. Brandschutzelemente, die aus Material mit intumeszierenden Eigenschaften bestehen, weisen immer auch eine gewisse Elastizität auf, mit deren Hilfe die Öffnung vollflächig verschlossen werden kann. Der Brandschutzverschlussstopfen wird dazu derart in die Öffnung gepresst, dass die sich aus dem elastischen Material ergebende rückstellende Kraft das Brandschutzelement gegen die Innenfläche der Öffnung drückt, wobei das elastische Material an der Innenfläche der Öffnung zur Anlage kommt. Bei erhöhter Temperatur wird das Brandschutzelement sein Volumen vergrößern, wodurch der Brandschutzverschlussstopfen im Brandfall noch fester in der Öffnung verankert wird.
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Wie bereits erwähnt wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung unter einem „Material mit intumeszierenden Eigenschaften“ eine Formulierung verstanden, bei der wie üblich der eigentliche intumeszierende Stoff in einer Matrix eingebettet vorliegt. Als Matrix werden häufig Polymere wie Polysilikone oder Epoxide eingesetzt. Unter dem Begriff „besteht aus Material mit intumeszierenden Eigenschaften“ wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verstanden, dass das Brandschutzelement zumindest überwiegend, also zu mehr als 50 Gew.% aus einem Material bzw. aus Mischungen von Materialien mit intumeszierenden Eigenschaften besteht, welche in einer Matrix eingebettet vorliegen. Da die Brandschutzelemente gemäß der vorliegenden Erfindung zur Erfüllung ihrer Brandschutzfunktion bei einer vordefinierten Temperatur aufquellen und so ein Weiterbrennen verhindern sollen, macht die Verwendung von Mischungen aus in einer Matrix eingebetteten Materialien mit intumeszierenden Eigenschaften und anderen Materialien, die keine intumeszierenden Eigenschaften aufweisen, eigentlich keinen Sinn. Es soll aber klar gestellt sein, dass die vorliegende Erfindung auch solche Brandschutzelemente umfasst, denen aus anderen Gründen Material ohne intumeszierende Eigenschaften beigemischt ist. Bevorzugt besteht ein Brandschutzelement gemäß der vorliegenden Erfindung zu mehr als 80 Gew.% aus einem Material bzw. aus Mischungen von Materialien mit intumeszierenden Eigenschaften, besonders bevorzugt zu mehr als 90 Gew.% und insbesondere bevorzugt zu mehr als 95 Gew.% aus solchen Materialien. In der Regel wird das Brandschutzelement aber vollständig, also abgesehen von Verunreinigungen zu 100 Gew.% aus einem Material bzw. aus Mischungen von Materialien mit intumeszierenden Eigenschaften bestehen. Diese Ausführungsform wird daher ganz besonders bevorzugt. Nochmals sei klar gestellt, dass sich die Angaben in Gew.% in jedem Fall auf Material bzw. auf Mischungen von Materialien mit intumeszierenden Eigenschaften, welche in einer Matrix eingebettet vorliegen, beziehen.
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Das Brandschutzelement ist bevorzugt im mittleren Bereich der Längsausdehnung des Stopfenkörpers angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Stopfenkörper zusätzlich ein Fixierelement zur kraftschlüssigen Fixierung des Stopfenkörpers in der zu verschließenden Öffnung vorgesehen. Diese Ausführungsform ist ebenfalls mit dem besonderen Vorteil verbunden, dass ein Verkleben der Verschlussstopfen überflüssig wird. Dadurch können die Brandschutzverschlussstopfen auch an Sichtbetonoberflächen eingesetzt werden. Außerdem können die entsprechenden Brandschutzverschlussstopfen bei jeder Temperatur, also auch im Frostbereich verarbeitet werden. Die Handhabung auf der Baustelle ist extrem einfach, da über die gewohnte Verwendung von Verschlussstopfen keine weiteren Schritte zur Verarbeitung der Brandschutzverschlussstopfen erforderlich sind. Daneben sind mit dieser Ausführungsform in dem Fall weitere Vorteile verbunden, wenn ein Brandschutzmaterial verwendet wird, das keine besonders ausgeprägten elastischen Eigenschaften aufweist. Das Fixierelement weist solche elastischen Eigenschaften auf, weshalb mit Hilfe des Fixierelements die Öffnung dauerhaft, sicher und bei Bedarf fluiddicht verschlossen werden kann. Das Fixierelement wird dazu derart in die Öffnung gepresst, dass die sich aus dem elastischen Material ergebende rückstellende Kraft das Fixierelement gegen die Innenfläche der Öffnung drückt, wobei das elastische Material dichtend an der Innenfläche der Öffnung zur Anlage kommt.
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In Ausführungsformen, die neben einem Brandschutzelement auch ein Fixierelement aufweisen, ist der Außendurchmesser des Brandschutzelements bevorzugt zumindest geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Stopfenkörpers und zumindest geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Fixierelements. Dadurch wird ein Verkanten des Brandschutzelements beim Einbringen des Brandschutzverschlussstopfens in die zu verschließende Öffnung ausgeschlossen.
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Bevorzugt weist der Stopfenkörper eine weitere umlaufende Nut auf und das Fixierelement ist in der weiteren umlaufenden Nut angeordnet. Durch die Anordnung in einer umlaufenden Nut wird die Position des Fixierelements am Stopfenkörper dauerhaft festgelegt.
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Vorteilhaft weist der Stopfenkörper eine weitere umlaufende Nut auf, wobei in der weiteren umlaufenden Nut ein weiteres Brandschutzelement angeordnet ist, wobei das weitere Brandschutzelement aus Material mit intumeszierenden Eigenschaften besteht. Diese Ausführungsform bietet die Möglichkeit an sich klein-dimensionierte Brandschutzelemente wie beispielsweise Schnüre in einer den Brandschutzbestimmungen genügenden Menge an dem Stopfenkörper vorzusehen.
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Bevorzugt ist der Außendurchmesser des in der weiteren umlaufenden Nut angeordneten weiteren Brandschutzelements oder des in der weiteren umlaufenden Nut angeordneten Fixierelements zumindest geringfügig größer als ein Außendurchmesser des Stopfenkörpers, wobei es sich bei dem Außendurchmesser des Stopfenkörpers um den Außendurchmesser des Stopfenkörpers in dem an die weitere umlaufende Nut angrenzenden Bereich handelt. Der Außendurchmesser des in der weiteren umlaufenden Nut angeordneten Brandschutzelements oder des in der weiteren umlaufenden Nut angeordneten Fixierelements ist zumindest geringfügig größer als ein Innendurchmesser der zu verschließenden Öffnung, wobei es sich bei dem Innendurchmesser der zu verschließenden Öffnung um den Innendurchmesser der zu verschließenden Öffnung in dem Bereich der weiteren umlaufenden Nut des Stopfenkörpers im eingebauten Zustand handelt. Der Innendurchmesser der zu verschließenden Öffnung ist zumindest geringfügig größer als der Außendurchmesser des Stopfenkörpers.
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Durch die aufeinander abgestimmten Durchmesser von Brandschutzelement, Stopfenkörper und Öffnung im Betonbauteil wird erreicht, dass das Brandschutzelement neben seiner Hauptfunktion eines wirksamen Brandschutzes zudem eine dauerhafte und sichere Abdichtung der zu verschließenden Öffnung gewährleistet. Dazu weist das in der umlaufenden Nut angeordnete Brandschutzelement einen Außendurchmesser auf, der zumindest geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Stopfenkörpers. Gleichzeitig ist der Außendurchmesser des in der umlaufenden Nut angeordneten Brandschutzelements auch zumindest geringfügig größer als der Innendurchmesser der zu verschließenden Öffnung. Schließlich ist der Innendurchmesser der zu verschließenden Öffnung zumindest geringfügig größer als der Außendurchmesser des Stopfenkörpers, wodurch gewährleistet ist, dass der Stopfenkörper in die zu verschließende Öffnung eingebracht werden kann.
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Aufgrund der Tatsache, dass das in der umlaufenden Nut angeordnete Brandschutzelement einen Außendurchmesser aufweist, der zumindest geringfügig größer als der Außendurchmesser des Stopfenkörpers und gleichzeitig auch zumindest geringfügig größer als der Innendurchmesser der zu verschließenden Öffnung ist, wird es möglich, die Öffnung in dem Betonbauteil durch eine Deformation des Brandschutzelements sicher zu verschließen. Der Brandschutzverschlussstopfen wird entweder per Hand in die Öffnung eingedrückt oder beispielsweise mit Hilfe eines Hammers, insbesondere Gummihammers, oder mit einem Schussapparat in die Öffnung eingeschlagen, und in eine Endposition gepresst. Die aus Material mit intumeszierenden Eigenschaften bestehenden Brandschutzelemente weisen elastische Eigenschaften auf, mit deren Hilfe die Öffnung verschlossen werden kann. Das Brandschutzelement wird dazu derart in die Öffnung gepresst, dass die sich aus dem elastischen Material ergebende rückstellende Kraft das Brandschutzelement gegen die Innenfläche der Öffnung drückt, wobei das elastische Material an der Innenfläche der Öffnung zur Anlage kommt.
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Diese Ausführungsform ist mit dem besonderen Vorteil verbunden, dass ein Verkleben der Verschlussstopfen überflüssig wird. Dadurch können die Brandschutzverschlussstopfen auch an Sichtbetonoberflächen eingesetzt werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Stopfenkörper weitere umlaufende Nuten auf. In diesen weiteren umlaufenden Nuten sind weitere Brandschutzelemente und/oder weitere Fixierelemente angeordnet, wobei die weiteren Brandschutzelemente aus Material mit intumeszierenden Eigenschaften bestehen. Durch diese Ausführungsform wird eine hohe Flexibilität in Bezug auf die Einsatzgebiete des Brandschutzverschlussstopfens erreicht. Je nach Anzahl der weiteren umlaufenden Nuten und je nachdem, ob in den zusätzlichen Nuten überwiegend weitere Brandschutzelemente oder weitere Fixierelement angeordnet werden, können die Brandschutzeigenschaften oder die Abdichtungseigenschaften des Verschlussstopfens verstärkt werden.
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Grundsätzlich umfasst die vorliegende Erfindung jede denkbare Kombination von Brandschutzelementen und Fixierelementen. So kann beispielsweise ein Brandschutzelement zwischen zwei Fixierelementen angeordnet sein. Ebenso ist denkbar mehrere Brandschutzelemente beabstandet zueinander vorzusehen. Auch können mehrere Brandschutzelemente vorgesehen sein, unter denen mittig ein Fixierelement angeordnet ist. Für verschiedene solcher Kombinationen können verschieden dimensionierte Brandschutzelemente verwendet werden. So kann beispielsweise ein zwischen zwei Fixierelementen angeordnetes Brandschutzelement in Form eines breiten Schlauches eingesetzt werden, während in dem Fall, dass mehrere Brandschutzelemente beabstandet zueinander vorgesehen sind, eher klein-dimensionierte Schnüre verwendet werden. Wie bereits erwähnt umfasst die vorliegende Erfindung jede beliebige Kombination beliebig dimensionierter Brandschutzelemente und Fixierelemente.
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Bevorzugt wird als Fixierelement ein O-Ring oder ein Schlauch eingesetzt. Bei den dem Fachmann allgemein bekannten O-Ringen handelt es sich um ringförmige Dichtungselemente. Aufgrund ihrer relativ einfachen Form sind O-Ringe industriell leicht durch Spritzgießen oder Formpressen herstellbar. Die Größe von O-Ringen lässt durch den Innendurchmesser des O-Rings und dessen Schnurstärke beschreiben, wobei sich der Außendurchmesser des O-Rings aus der Addition von Innendurchmesser und Schnurstärke ergibt. Die durch einen O-Ring erzielte Abdichtung ist auf die durch die Elastizität des O-Ring-Materials hervorgerufene Rückstellkraft zurückzuführen. Der O-Ring wird durch diese Rückstellkraft gegen die Innenfläche der zu verschließenden Öffnung gedrückt, wobei das elastische Material dichtend an der Innenfläche der Öffnung zur Anlage kommt. Ähnliche Eigenschaften in Bezug auf Elastizität und Herstellung weisen entsprechende Schläuche auf, die wie dem Fachmann bekannt zu Dichtungszwecken eingesetzt werden.
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Besonders bevorzugt handelt es sich bei zumindest einem Brandschutzelement um einen Schlauch, um eine Schnur, um eine Paste oder um ein in flüssiger Form aufgetragenes und nachfolgend ausgehärtetes Material. Grundsätzlich können im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Brandschutzverschlussstopfen Brandschutzelemente in verschiedensten Formen eingesetzt werden. Insbesondere sind solche Brandschutzelemente geeignet, die neben ausgezeichneten Brandschutzeigenschaften auch eine gewisse Elastizität aufweisen.
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So kann das Brandschutzelement beispielsweise als dehnbarer Schlauch ausgebildet sein, welcher über den Stopfenkörper gezogen werden kann und sich dann aufgrund seiner elastischen Eigenschaften zusammenzieht und sicher am Stopfenkörper und insbesondere in einer umlaufenden Nut fixiert wird. Die Wandungsdicke des Schlauchs sollte mindestens 2 mm betragen, damit der Schlauch zum einen beim Überziehen über den Stopfenkörper nicht reißt und zum anderen genügend Volumen aufweist, welches im Brandfall aufquillt und die Öffnung brandsicher abdichtet. Daneben können als Brandschutzelemente Schnüre verwendet werden. In diesem Fall wird die aufgewickelte, vorteilhafterweise selbstklebende Schnur um den gesamten Bereich der Nut gewickelt, in welcher die Schnur dann kleben bleibt. Der Durchmesser der Schnur sollte aus den im Zusammenhang mit dem Schlauch genannten Gründen ebenfalls nicht unter 2 mm betragen. Außerdem kann als Brandschutzelement vorteilhafterweise eine Brandschutzpaste eingesetzt werden, die maschinell in eine umlaufende Nut eingebracht und anschließend bündig mit dem Durchmesser des Stopfenkörpers abgestrichen wird. Das Volumen des Brandschutzelements hängt in diesem Fall von der Dimensionierung der umlaufenden Nut ab. Schließlich kann das Brandschutzelement auch durch Aufspritzen oder Aufpinseln eines flüssigen Brandschutzmaterials in eine umlaufende Nut eingebracht werden. Das flüssige Brandschutzelement härtet nach dem Auftragen an der Luft aus.
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Der erfindungsgemäße Brandschutzverschlussstopfen kann zum Verschließen zylindrischer Öffnungen in Betonbauteilen ebenso wie zum Verschließen sich konisch verjüngender Öffnungen eingesetzt werden. Im Falle eines zylindrischen Stopfenkörpers mit im Bereich außerhalb der umlaufenden Nuten konstantem Querschnitt und einer zylinderförmigen zu verschließenden Öffnung werden in der Regel auch gleiche Fixierelemente verwendet, weshalb bevorzugt der Außendurchmesser des in der ersten umlaufenden Nut angeordneten Fixierelements und der Außendurchmesser des in der weiteren umlaufenden Nut angeordneten weiteren Fixierelements gleich sind. In speziellen Einbausituationen kann es auch im Falle eines zylindrischen Stopfenkörpers und einer zylinderförmigen, zu verschließenden Öffnung von Nutzen sein, Fixierelemente mit unterschiedlichem Außendurchmesser zu verwenden.
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An dieser Stelle soll klar gestellt werden, dass unter dem „Außendurchmesser eines Fixierelements“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer der Außendurchmesser des Fixierelements nach dessen Positionierung in der Nut des Stopfenkörpers gemeint ist. Aufgrund der Elastizität der Fixierelemente können diese mit im entspannten Zustand unterschiedlichen Außendurchmesser durch eine unterschiedlich starke Vordehnung in zwei Nuten mit gleichem Durchmesser platziert werden.
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Insbesondere bei Verwendung eines zylindrischen Stopfenkörpers zum Verschließen sich konisch verjüngender Öffnungen können vorteilhafterweise auch Fixierelemente mit gleichem Außendurchmesser zum Einsatz kommen. Das im eingebauten Zustand an der Stelle der Öffnung mit geringerem Durchmesser angeordnete Fixierelement wird stärker gestaucht als das an der Stelle der Öffnung mit dem größeren Durchmesser angeordnete Fixierelement. Durch die unterschiedlich starke Stauchung der Fixierelemente wird die Verjüngung der sich konisch verjüngenden Öffnung von der Stelle der Öffnung mit größerem Durchmesser bis hin zu der Stelle der Öffnung mit geringerem Durchmesser ohne weitere Maßnahmen ausgeglichen.
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Abhängig von der speziellen Einbausituation bei sich konisch verjüngenden Öffnungen kann auch die Verwendung von Fixierelementen mit unterschiedlichem Außendurchmesser von Vorteil sein. Das im eingebauten Zustand an der Stelle der Öffnung mit geringerem Durchmesser angeordnete Fixierelement weist in diesem Fall bevorzugt einen geringeren Außendurchmesser auf als das an der Stelle der Öffnung mit dem größeren Durchmesser angeordnete Fixierelement. Dieser nach der Positionierung des Fixierelements in der Nut des Stopfenkörpers unterschiedliche Außendurchmesser kann auf verschiedene Art erreicht werden. Es können Fixierelemente, insbesondere O-Ringe, mit im entspannten Zustand unterschiedlichem Außendurchmesser und gleicher Schnurstärke verwendet werden, deren Innendurchmesser aber so bemessen ist, dass sie fest und abdichtend in der Nut sitzen. Ein unterschiedlicher Außendurchmesser der Fixierelemente kann aber auch erreicht werden, wenn Fixierelemente mit gleichem Innendurchmesser aber unterschiedlicher Schnurstärke verwendet werden. Das Fixierelement mit größerer Schnurstärke wird in diesem Fall in der Nut angeordnet, die sich im eingebauten Zustand an der Stelle der Öffnung mit größerem Durchmesser befindet.
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Für alle, also auch die nachfolgend noch beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden als Fixierelemente bevorzugt O-Ringe mit den Abmessungen 14 × 2,5 oder 15 × 2,5 oder 16 × 2,5 oder 14 × 2,0 oder 15 × 2,0 oder 16 × 2,0 oder 14 × 3,0 oder 15 × 3,0 oder 16 × 3,0 in beliebiger Kombination eingesetzt. Besonders bevorzugt werden O-Ringe der Shorehärte 70 verwendet, denkbar sind aber Shorehärten von 25ShA bis zu 70 ShA.
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Grundsätzlich kann die Anzahl der am Stopfenkörper umlaufenden Nuten und der darin angeordneten O-Ringen an den Verwendungszweck angepasst werden, wobei bevorzugt zwei umlaufende Nuten mit jeweils einem O-Ring beabstandet zueinander hintereinander an dem Stopfenkörper angeordnet sind. Durch zusätzliche Nuten mit O-Ringen kann ein entsprechend dichterer Abschluss der Öffnung erzielt werden. Andererseits kann durch das Weglassen von O-Ringen die zum Einpressen nötige Kraft klein gehalten werden.
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Der Stopfenkörper des Brandschutzverschlussstopfens kann einen zylinderförmigen Hauptabschnitt und einen im eingebauten Zustand dem Betonteil zugewandten Endabschnitt aufweisen, wobei der Endabschnitt sich konusartig in Richtung des Betonbauteils verjüngt. Dadurch kann der Brandschutzverschlussstopfen beim Einschlagen in die Öffnung zentriert und in einer Endposition verpresst werden. Unter dem „Außendurchmesser des Stopfenkörpers“ wird im Falle eines sich verjüngenden Endabschnitts der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts des Stopfenkörpers verstanden.
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Der Stopfenkörper kann die Form eines geraden Kreiskegelstumpfes aufweisen. Diese Form des Stopfenkörpers hat sich als besonders geeignet zum Verschließen sich konisch verjüngender Öffnungen in Betonbauteilen herausgestellt. Im Falle der Verwendung sich konisch verjüngender Schalungsanker verbleiben nach deren Entfernen aus dem Betonbauteil kegelstumpfartige Öffnungen. Solche Öffnungen lassen sich besonders sicher durch Stopfenkörper verschließen, die die Form eines geraden Kreiskegelstumpfes aufweisen.
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Werden als Fixierelemente zwei O-Ringe eingesetzt, so können der erste O-Ring und der zweite O-Ring grundsätzlich eine gleiche Schnurstärke oder eine unterschiedliche Schnurstärke aufweisen. Bevorzugt werden im Falle sich konisch verjüngender Öffnungen in Betonbauteilen, die durch Stopfenkörper die Form eines geraden Kreiskegelstumpfes verschlossen werden, O-Ringe mit unterschiedlicher Schnurstärke verwendet, wobei der O-Ring mit größerer Schnurstärke wird in diesem Fall in der Nut angeordnet, die sich im eingebauten Zustand an der Stelle der Öffnung mit größerem Durchmesser befindet. Besonders bevorzugt werden im Falle sich konisch verjüngender Öffnungen in Betonbauteilen, die durch Stopfenkörper mit zylindrischer Form verschlossen werden, O-Ringe mit gleicher Schnurstärke verwendet.
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Die Außendurchmesser von zwei als Fixierelemente eingesetzten O-Ringen können gleich oder unterschiedlich sein. Gleiche Außendurchmesser werden besonders bevorzugt, wenn zylindrische Öffnungen mit Hilfe eines zylinderförmigen Stopfenkörpers verschlossen werden, unterschiedliche Außendurchmesser werden besonders bevorzugt, wenn sich konisch verjüngende Öffnungen mit Hilfe von Stopfenkörpern verschlossen werden, die die Form eines Kegelstumpfes aufweisen. Besonders bevorzugt wird der O-Ring mit größerem Außendurchmesser in der Nut angeordnet, die sich im eingebauten Zustand an der Stelle der Öffnung mit größerem Durchmesser befindet.
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Es soll aber nochmals klar gestellt werden, dass von der vorliegenden Erfindung auch die jeweils alternativen Fälle abgedeckt sind, also das Verschließen zylindrischer Öffnungen mit Hilfe von Brandschutzverschlussstopfen, die die Form eines geraden Kreiskegelstumpfes aufweisen, ebenso wie das Verschließen sich konisch verjüngender Öffnungen mit Hilfe von zylinderförmigen Stopfenkörpern.
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Unterschiedliche Außendurchmesser der Fixierelemente können schließlich auch noch durch die Tiefe der den Stopfenkörper umlaufenden Nuten erreicht werden. Bei Verwendung von zwei Fixierelementen mit im entspannten Zustand gleichen Außendurchmesser kann durch unterschiedlich tiefe Nuten erreicht werden, dass die Fixierelemente nach deren Platzierung in den Nuten einen unterschiedlichen Außendurchmesser aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Stopfenkörper aus Faserbeton. Durch die Verwendung von Faserbeton können die Herstellungskosten deutlich gesenkt werden, da Faserbeton an sich ein nicht kostenintensives Material darstellt. Zudem hebt sich der sichtige Bereich des aus Faserbeton gefertigten Stopfenkörpers kaum von dem umgebenden Beton ab und kann daher auch bei Sichtbeton ohne weitere Nachbearbeitung verwendet werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zusätzlich ein Stopfenkopf vorgesehen ist wobei Stopfenkopf und Stopfenkörper einstückig aus Faserbeton hergestellt sind und der Stopfenkopf im Wesentlichen kegelstumpfförmig und sich zum Stopfenkörper hin verjüngend ausgebildet ist. Der Stopfenkopf dieser Ausführungsform kann besonders einfach in eine durch den Anschlusskonus einer Ankerhülse entstehende Aussparung in Eingriff gebracht werden. So wird nach dem Entfernen des Anschlusskonus ein ebener Oberflächenabschluss erreicht. Um zusätzlich zum Brandschutz eine besonders ausgeprägte Wasser- und/oder Gasdichtheit zu gewährleisten, kann der Stopfenkopf zusätzlich mit mindestens einer umlaufenden Nut einem darin angeordneten O-Ring ausgestattet sein. Dadurch wird auch im Bereich des konischen Stopfenkopfes eine sichere Abdichtung der Öffnung erreicht.
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Vorzugsweise besteht das Fixierelement bzw. bestehen die Fixierelemente aus Polyethylen (PE), Polytetrafluorethylen (PTFE), Chlorsulfatpolyethylen oder aus Kautschuk, insbesondere Nitrilkautschuk (NBR), Naturkautschuk, Butylkautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Fluorkautschuk, Perfluorkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Acrylatkautschuk, Silikon-Kautschuk, Fluor-Silikon-Kautschuk, hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk oder deren Gemischen. Diese Materialien sind elastisch, hitzebeständig, schwer entflammbar, chemisch beständig und witterungsbeständig und daher besonders gut geeignet. Besonders bevorzugt wird NBR eingesetzt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Fixierelement bzw. bestehen die Fixierelemente aus einem unter Einfluss von Feuchtigkeit quellbaren Material. Ein Quellen des Materials des Fixierelements bzw. der Fixierelemente bewirkt eine Vergrößerung des Volumens. In eingebautem Zustand hat dies zur Folge, dass sich der Außendurchmesser des in die Nut eingelegten Fixierelements vergrößert. Der Innendurchmesser der zu verschließenden Öffnung wirkt diesem entgegen, woraus eine verbesserte Abdichtung gegen Wasser und/oder Gas resultiert.
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Bevorzugt besteht das aus einem unter Einfluss von Feuchtigkeit quellbaren Material ausgebildete Fixierelement aus Bentonit, Polyurethan (PU), Acrylat (AC) oder aus deren Gemischen. Verwendet werden können auch sämtliche anderen Sondermischungen, welche formbeständig ausbildbar sind.
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Bevorzugt weist der Stopfenkörper eine Länge von mehr als 50 mm, besonders bevorzugt eine Länge von zumindest 70 mm auf. An Stopfenkörpern dieser bevorzugten Dimensionierung können ohne fertigungstechnische Probleme auch zwei und mehr umlaufende Nuten mit darin angeordneten ein oder mehreren Brandschutzelementen und/oder ein oder mehreren Fixierelementen vorgesehen werden.
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Alle oben beschriebenen Ausführungsformen eines Brandschutzverschlussstopfens können in Form von zwei Brandschutzverschlussstopfen zum Verschließen einer ein Betonbauteil durchbrechenden Öffnung eingesetzt werden. Insbesondere im Falle von Schalungsankern und Mauerstärken verbleiben in der betonierten Wand durchgängige Öffnungen, die zylindrisch oder sich konisch verjüngend ausgebildet sind. Diese Öffnungen können durch zwei der oben beschriebenen Brandschutzverschlussstopfen sicher und dauerhaft verschlossen werden. Das Einbringen der Brandschutzverschlussstopfen kann bei zylindrischen Öffnungen von beiden Seiten der betonierten Wand erfolgen, bei sich konisch verjüngenden Öffnungen nur von der Seite der Öffnung des Betonbauteils mit dem größeren Durchmesser. Dies kann unter Einsatz einer an die Wandstärke angepassten Lehre für den ersten eingebrachten Stopfen von einer Seite der Wand her erfolgen.
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Ebenso gilt für alle oben beschriebenen Ausführungsformen eines Brandschutzverschlussstopfens, dass der Brandschutzverschlussstopfen nach seinem Einbringen in die zu verschließende Öffnung nicht unbedingt bündig mit der Oberfläche des Betonbauteils platziert werden muss. Ein bündiges Einbringen ist lediglich dann bevorzugt, wenn es sich um Sichtbeton handelt, die Oberfläche des Brandschutzverschlussstopfens also sichtbar bleibt. Wird das Betonbauteil nachfolgend mit Mörtel verputzt, so kann der Brandschutzverschlussstopfen in der Öffnung auch beabstandet von der Betonoberfläche platziert werden. Die entstehende Unebenheit kann beim Verputzen ausgeglichen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 im vertikalen Schnitt einen zylindrischen Brandschutzverschlussstopfen und einen Ausschnitt eines Betonbauteils mit einer zu verschließenden Öffnung;
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2 im vertikalen Schnitt eine weitere Ausführungsform eines zylindrischen Brandschutzverschlussstopfens mit Stopfenkopf;
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3 im vertikalen Schnitt eine weitere Ausführungsform eines zylindrischen Brandschutzverschlussstopfen;
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4 im vertikalen Schnitt einen kegelstumpfförmigen Brandschutzverschlussstopfen und einen Ausschnitt eines Betonbauteils mit einer zu verschließenden Öffnung;
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5 den Brandschutzverschlussstopfen der 4.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt im vertikalen Schnitt einen Brandschutzverschlussstopfen 1 mit einem aus Faserbeton bestehenden zylindrischen Stopfenkörper 3 und zwei umlaufenden Nuten 21, 22. In der umlaufenden Nut 21 ist ein aus einem Material mit intumeszierenden Eigenschaften bestehendes Brandschutzelement 41 in Form einer in die Nut 21 eingelegten Schnur angeordnet. In der zweiten umlaufenden Nut 22 ist ein Fixierelement 42 in Form eines aus Nitrilkautschuk bestehenden O-Rings angeordnet. Außerdem ist ein vertikaler Schnitt durch ein Betonbauteil 6 mit einer zu verschließenden Öffnung 5 dargestellt.
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Die Durchmesser von O-Ring und Stopfenkörper sind so aufeinander und auf den Durchmesser der Öffnung im Betonbauteil abgestimmt, dass nach dem Einpressen des Brandschutzverschlussstopfen 1 in die Öffnung 5 eine dauerhafte und sichere Fixierung des Brandschutzverschlussstopfens in dem Betonbauteil 6 gewährleistet ist. Dabei ist der Außendurchmesser A des in der umlaufenden Nut 22 angeordneten Fixierelements 42 zumindest geringfügig größer als der Außendurchmesser B des Stopfenkörpers 3. Gleichzeitig ist der Außendurchmesser A des in der umlaufenden Nut 22 angeordneten Fixierelements 42 zumindest geringfügig größer als der Innendurchmesser C der zu verschließenden Öffnung 5 und der Innendurchmesser C der zu verschließenden Öffnung 5 ist zumindest geringfügig größer als der Außendurchmesser B des Stopfenkörpers 3. Der Außendurchmesser des in der umlaufenden Nut 21 angeordneten Brandschutzelements 41 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ungefähr gleich dem Außendurchmesser B des Stopfenkörpers 3. Das Brandschutzelement 41 übernimmt in diesem Fall also keine Fixier- oder Abdichtfunktion, sondern stellt ausschließlich den die Brandschutzbestimmungen erfüllenden Verschluss der Öffnung 5 sicher.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Brandschutzverschlussstopfens 1 mit einem Stopfenkopf 7, einem Stopfenkörper 3 und zwei umlaufenden Nuten 21, 22. In der umlaufenden Nut 21 ist ein aus einem Material mit intumeszierenden Eigenschaften bestehendes Brandschutzelement 41 in Form einer in die Nut 21 eingelegten Schnur angeordnet. In der zweiten umlaufenden Nut 22 ist ein Fixierelement 42 in Form eines aus Nitrilkautschuk bestehenden O-Rings angeordnet. Die Randfläche 8 des Stopfenkopfes 7 ist als sich zum Stopfenkörper 3 hin verjüngende Kegelstumpffläche ausgebildet. Der Stopfenkopf 7 kann so in eine durch den Anschlusskonus einer Ankerhülse entstehende Aussparung bündig in Eingriff gebracht werden.
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Der Stopfenkörper 3 und der Stopfenkopf 7 sind einstückig aus Faserbeton gefertigt.
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Durch den O-Ring wird nach dem Einpressen des Brandschutzverschlussstopfens 1 in die Öffnung eine dauerhafte und sichere Fixierung des Brandschutzverschlussstopfens 1 in dem Betonbauteil gewährleistet. Das Brandschutzelement 41 stellt einen die Brandschutzbestimmungen erfüllenden Verschluss der Öffnung 5 sicher.
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Die 3 zeigt im vertikalen Schnitt einen Brandschutzverschlussstopfen 1 mit einem zylindrischen Stopfenkörper 3 und drei umlaufenden Nuten 21, 22, 23. In zwei der umlaufenden Nuten 22, 23 ist jeweils ein Fixierelement 42, 43 in Form eines aus Nitrilkautschuk bestehenden O-Rings angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform weisen die beiden Fixierelemente 42, 43 den selben Außendurchmesser A auf, der zumindest geringfügig größer als der Außendurchmesser B des Stopfenkörpers 3 ist. Gleichzeitig ist der Außendurchmesser A der in den umlaufenden Nuten 22, 23 angeordneten Fixierelemente 42, 43 zumindest geringfügig größer als der Innendurchmesser C der zu verschließenden Öffnung 5 und der Innendurchmesser C der zu verschließenden Öffnung 5 ist zumindest geringfügig größer als der Außendurchmesser B des Stopfenkörpers 3.
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In der umlaufenden Nut 21 ist ein aus einem Material mit intumeszierenden Eigenschaften bestehendes Brandschutzelement 41 in Form einer in die Nut 21 eingelegten Manschette angeordnet. Der Außendurchmesser des in der umlaufenden Nut 21 angeordneten Brandschutzelements 41 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel etwas geringer als der Außendurchmesser B des Stopfenkörpers 3. Das Brandschutzelement 41 übernimmt in diesem Fall also keine Fixier- oder Abdichtfunktion, sondern stellt ausschließlich den die Brandschutzbestimmungen erfüllenden Verschluss der Öffnung sicher.
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Der Brandschutzverschlussstopfen dieser Ausführungsform ist mit dem Vorteil verbunden, dass durch die beidseitig des Brandschutzelements 41 angeordneten O-Ringe bei Bedarf ein fluiddichter Verschluss der Öffnung bei gleichzeitiger Einhaltung der Brandschutzverordnung erreicht wird.
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Die 4 und 5 zeigen im vertikalen Schnitt eine weitere Ausführungsform eines Brandschutzverschlussstopfens 1, der einen Stopfenkörper 3 in Form eines Kegelstumpfes aufweist. Der Stopfenkörper 3 weist zwei umlaufende Nuten 21, 22 auf. In der umlaufenden Nut 21 ist ein aus einem Material mit intumeszierenden Eigenschaften bestehendes Brandschutzelement 41 in Form einer in die Nut 21 eingelegten Schnur angeordnet. In der zweiten umlaufenden Nut 22 ist ein Fixierelement 42 in Form eines aus Nitrilkautschuk bestehenden O-Rings angeordnet.
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In der 4 ist außerdem ein vertikaler Schnitt durch ein Betonbauteil 6 mit einer zu verschließenden Öffnung 5 dargestellt. Die Öffnung 5 weist eine sich konisch verjüngende Form auf, wobei ein nachfolgend noch näher beschriebener erster Durchmesser der Öffnung mit C1 bezeichnet ist, während ein ebenfalls nachfolgend noch näher beschriebener zweiter Durchmesser der Öffnung mit dem Bezugszeichen C gekennzeichnet ist.
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Der Außendurchmesser A1 des in der umlaufenden Nut 21 angeordneten Brandschutzelements 41 ist geringer als der Außendurchmesser A des in der umlaufenden Nut 22 angeordneten O-Rings. Der Außendurchmesser A1 des in der umlaufenden Nut 21 angeordneten Brandschutzelements 41 ist zumindest geringfügig größer als der Außendurchmesser B1 des Stopfenkörpers 3. Der Außendurchmesser A des in der umlaufenden Nut 22 angeordneten O-Rings 42 ist zumindest geringfügig größer als der Außendurchmesser B des Stopfenkörpers.
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Der Außendurchmesser A1 des in der umlaufenden Nut 21 angeordneten Brandschutzelements 41 ist zumindest geringfügig größer als ein erster Innendurchmesser C1 der zu verschließenden Öffnung 5, wobei es sich bei dem ersten Innendurchmesser C1 der zu verschließenden Öffnung 5 um den Innendurchmesser C1 der zu verschließenden Öffnung 5 in dem Bereich der ersten umlaufenden Nut 21 des Stopfenkörpers 3 im eingebauten Zustand handelt. Der Außendurchmesser A des in der umlaufenden Nut 22 angeordneten O-Rings ist zumindest geringfügig größer als ein zweiter Innendurchmesser C2 der zu verschließenden Öffnung 5, wobei es sich bei dem zweiten Innendurchmesser C2 der zu verschließenden Öffnung 5 um den Innendurchmesser C2 der zu verschließenden Öffnung 5 in dem Bereich der zweiten umlaufenden Nut 22 des Stopfenkörpers 3 im eingebauten Zustand handelt.
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Die Durchmesser des Brandschutzelements, des O-Rings und die verschiedenen Durchmesser des kegelstumpfförmigen Stopfenkörpers sind so aufeinander und auf die Durchmesser der sich konisch verjüngenden Öffnung im Betonbauteil abgestimmt, dass nach dem Einpressen des Verschlussstopfens 1 in die Öffnung 5 eine dauerhafte und sichere Abdichtung der Öffnung 5 in dem Betonbauteil 6 bei gleichzeitiger Einhaltung der Brandschutzverordnung gewährleistet ist.
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Der Stopfenkörper 3 besteht aus Faserbeton. Nach dem Einpressen des Stopfenkörpers 3 in die Öffnung 5 wird durch das Brandschutzelement und den O-Ringe ein mehrfach dichtender Abschluss erzeugt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brandschutzverschlussstopfen
- 3
- Stopfenkörper
- 5
- Öffnung
- 6
- Betonbauteil
- 7
- Stopfenkopf
- 8
- Randfläche
- 21, 22, 23
- Nut
- 41
- Brandschutzelement
- 42, 43
- Fixierelement
- A, A1
- Außendurchmesser des Brandschutzelements oder Fixierelements
- B, B1
- Außendurchmesser des Stopfenkörpers
- C, C1
- Innendurchmesser der zu verschließenden Öffnung
