DE4339036C1 - Abdichtende Drehverbindung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine abdichtende Drehverbin­ dung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine derartige Drehverbindung ist durch die DE-PS 39 22 481 bekannt. Die Vorrichtung zur Steuerung des Durchflusses besteht aus einem zwischen Abwasserkanalabschnitten drehbar gelagerten Rohrbogen. Der Bogen ist so drehbar, daß der Hochpunkt seiner Bogensohle mindestens so hoch wie der stromauf angrenzende Wasser­ spiegel angeordnet ist. Folglich ermöglicht die Vorrich­ tung einen Stau stromaufwärtigen Abwassers. Voraussetzung dafür sind abdichtende Drehverbindungen zwischen den bei­ den Enden des Rohrbogens und den angrenzenden Kanalab­ schnitten. Nach dem Patent sind dafür Gleitlager vorgese­ hen. Der Einsatz von Gleitlagern unter den rauhen Bedin­ gungen von Abwasserkanälen ist jedoch problematisch. Hier muß nämlich Flüssigkeitsdichtigkeit und möglichst auch Gasdichtigkeit bei Durchströmung von Flüssigkeiten mit be­ trächtlichen abrasiven Feststoffanteilen bei variabler Zu­ sammensetzung und Temperatur gewährleistet werden. Dabei hat die abdichtende Drehverbindung Kanalabschnitte mit ei­ nem großen Durchmesser von typischerweise 0,5 bis 2 m zu verbinden.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine abdichtende Drehverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Dichtigkeitsanforderungen dauerhaft auch bei hohen Beanspruchungen durch ein Medium erfüllt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Erfindungsgemäß ist die abdichtende Drehverbindung als schlauchförmiger Torsionskörper ausgebildet, der mit jedem seiner beiden Enden an einem der zu verbindenden Bauteile festgelegt ist. Sowohl der Torsionskörper als auch seine Festlegung sind dicht. Der Torsionskörper besteht aus ei­ nem Weichmaterial, welches die Tordierbarkeit über den er­ forderlichen Drehwinkelbereich gewährleistet. Hierbei han­ delt es sich bevorzugt um ein Elastomer, beispielsweise um Gummi. In Anpassung an die Festigkeitsanforderungen kann der Torsionskörper aus mehreren Lagen verschiedenen Mate­ rials aufgebaut sein, beispielsweise eine Gewebelage ha­ ben. Bei der Torsion des Torsionskörpers treten Kräfte auf, die diesen in Radialrichtung zusammenzuziehen suchen. Eine Radialkontraktion wird durch Versteifungen des Tor­ sionskörpers verhindert, die in dessen Umfangsrichtung er­ streckt sind. Die Versteifungen sind bevorzugt ringförmig und als Profilierungen, aus einem steiferen Material und/ oder als mit dem Torsionskörper verbundener Versteifungs­ körper ausgebildet. Hier wird insbesondere der Einsatz me­ tallischer Versteifungen in Betracht gezogen. Zusätzliche Versteifungskörper können in das Material des Torsionskör­ pers eingebettet und an diesen angesetzt sein. Beispiels­ weise können die Versteifungskörper U-förmige Segmente des Torsionskörpers an ihren Schenkeln zusammenhalten.

Eine erfindungsgemäße Drehverbindung ist in der Lage, Flüssigkeits- und sogar Gasdichtigkeit herzustellen.

Infolge der Flüssigkeits- und Gasdichtigkeit werden die Anforderungen an die Hilfs- und Versorgungseinrichtungen der Vorrichtung erheb­ lich herabgesetzt. So sind für eine Elektrik keine explo­ sionsgeschützten Ausführungen erforderlich und die Anfor­ derungen an eine Lüftung herabgesetzt. Die Drehverbindung ist in der Lage, den Beanspruchungen durch typische Abwäs­ ser (Abrieb durch Sedimente, Abwassertemperatur 5 bis 30°C, pH-Wert 6 bis 9) langfristig zu widerstehen.

Der schlauchförmige Körper kann über stirnseitige Flansche dicht mit den beiden Bauteilen verbunden sein. Für einen ausreichenden Drehbereich unter Meidung überhöhter Span­ nungen im Torsionskörper muß dieser eine gewisse Länge aufweisen, die durchaus in Bereichen von 1 bis 4 m liegen kann. Damit der Torsionskörper diese Entfernung formhaltig überbrückt, kann eine Abstützung vorgesehen sein. Die Ab­ stützung kann am Außenumfang des Torsionskörpers anliegen und in seiner Axialrichtung gestaffelte sowie drehbar ge­ lagerte Stützkörper aufweisen. Bevorzugt sind die Stütz­ körper schlaufenförmige Gurte, die oberhalb des Torsions­ körpers an einer Umlenkrolle aufgehängt sind. Um Stöße ab­ zufangen, können die Stützkörper an einem Träger mit einer Abfederung gelagert sein. Anstatt schlaufenförmiger Gurte können auch Stützrollen oder Stützreifen als Stützkörper vorgesehen sein. Der Torsionskörper unterliegt in der Mit­ te den größten Beanspruchungen, so daß bevorzugt die Staf­ felungsdichte der Stützkörper zur Mitte des Torsionskör­ pers hin zunimmt.

Zur Minimierung von Materialspannungen ist der schlauch­ förmige Torsionskörper bevorzugt torsionsfrei in einer Mittelposition des Drehbereichs zwischen den beiden Bau­ teilen montiert. Von der Mittelposition ausgehend werden in beiden Drehrichtungen identische maximale Drehwinkel sowie Materialspannungen erreicht. Der Torsionskörper zieht sich bei Torsionsbeanspruchung etwas zusammen. Zur weiteren Minderung von Materialspannungen wird er etwas gestaucht in einer Mittelposition des Drehbereichs mon­ tiert. Die Stauchung des Torsionskörpers ist so gewählt, daß über den gesamten Drehbereich hinweg minimale Mate­ rialbeanspruchungen resultieren.

Die abdichtende Drehverbindung ist besonders zur Verbin­ dung von Abwasserrohren mit einem drehbaren Rohrbogen ge­ mäß DE-PS 39 22 481 geeignet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen schlauchförmigen Torsionskörper im grobsche­ matischen Längsschnitt;

Fig. 2 der Torsionskörper von Fig. 1 in einer Vorrichtung zur Steuerung des Durchflusses durch Abwässerkanäle in der Draufsicht;

Fig. 3 der Torsionskörper in derselben Vorrichtung in ei­ nem Querschnitt;

Fig. 4 ein segmentierter Torsionskörper in einem teilwei­ sen Längsschnitt.

Gemäß Fig. 1 ist ein Torsionskörper 1 schlauchförmig mit symmetrischen Flanschen 2 an beiden Enden für eine Schraubverbindung ausgestaltet. Der Torsionskörper 1 ist aus mehreren Lagen Gummi sowie Textilgewebe (nicht ge­ zeigt) hergestellt. Die Flansche 2 aus Gummi sind anvulka­ nisiert, und weisen einen Stahlhinterlegflansch als Versteifung nicht ge­ zeigt) auf. In den Torsionskörper 1 sind Stahlringe 3 als Versteifung ein­ gebettet, die in Axialrichtung des Torsionskörpers 1 ge­ staffelt sind. Am Innenumfang ist der Torsionskörper 1 glatt. Außen weist er über jedem Stahlring 3 eine wellen­ förmige Ausbuchtung (nicht gezeigt) auf.

Der Torsionskörper 1 hat typischerweise eine Länge von 2000 mm über alles, wobei es sich um ein vorgestauchtes Maß handelt. Sein Nenndurchmesser beträgt 1200 mm bei 18,5 mm Wandstärke. Bei der oben angegebenen Zusammenset­ zung weist er ein Gewicht von ca. 800 kg auf.

Gemäß Fig. 2 und 3 ist der schlauchförmige Torsionskörper 1 in eine Vorrichtung 4 zur Steuerung des Durchflusses durch Abwasserkanäle entsprechend DE-PS 39 22 481 einge­ baut. Die Vorrichtung 4 ist in einer unterirdischen Beton­ wanne 5 mit einer oberseitigen Plattenabdeckung 6 unterge­ bracht. In der Betonwanne 5 münden an einander gegenüber­ liegenden Seiten Abschnitte eines Abwasserkanales 7. In der Fig. 2 ist nur ein Kanalabschnitt 7 gezeigt. In die Kanalmündung sind Anschlußhülsen 8 einbetoniert, die in­ nerhalb der Wanne einen Flansch 9 haben.

In der Wanne ist ein bogenförmiger Rohrabschnitt 10 um ei­ ne Achse 11 in Verlängerung der Kanalabschnitte 7 drehbar gelagert. Mittels elektrischer Antriebsvorrichtungen sowie eines Getriebes (nicht gezeigt) ist der Rohrbogen 10 von einer Horizontalausrichtung in eine Vertikalausrichtung schwenkbar. Der Rohrbogen 10 hat beidenends Flansche 12. Der Torsionskörper 1 ist an seinen Flanschen 2 dicht mit den Flanschen 9, 12 von Anschlußhülse 8 und Rohrbogen 10 verschraubt.

In Zwischenbereichen der Flansche 2 ist der Torsionskörper 1 abgestützt. Als Stützkörper sind schlaufenförmige Gurte 13 vorgesehen, die um einen Teil des Mantels des Torsions­ körpers 1 gelegt sind und oberhalb des Torsionskörpers über eine drehbar gelagerte Umlenkrolle 14 geführt sind. Die Umlenkrolle 14 ist an einem rahmenartigen Träger 15 gelagert, der auf der einen Seite der Umlenkrolle an ein Schwenklager 16 gelenkt ist. Auf der anderen Seite ruht der Rahmen 15 auf einer Abfederung 17. Die Abfederung 17 hat eine Zugstange 18, die oben an einem Schwenklager 19 aufgehängt ist. Die Zugstange 18 erstreckt sich bis unter den Rahmen 15, der sich über eine Schraubenfeder 20 und einen diesen unter­ fangenden Muttern-Scheibensatz 21 an der Zugstange 18 ab­ stützt.

In Axialrichtung des Torsionskörpers 1 sind insgesamt vier schlaufenförmige. Gurte 13 gestaffelt angeordnet, wobei die Staffelungsdichte zur Mitte des Torsionskörpers 1 hin zu­ nimmt. Sämtliche Schwenklagerungen 16, 19 des Rahmens 15 sind an Trägern 22 fixiert, die unterhalb der Deckplatten 6 in der Wanne 5 gelagert sind.

Der Torsionskörper 1 ist etwas gestaucht und torsionsfrei in einer Drehwinkellage des Rohrbogens 10 von 45° zur Ho­ rizontalen montiert. Ausgehend von dieser Mittelposition ist der Rohrbogen 10 in beiden Richtungen um jeweils 45° schwenkbar, wobei er in Horizontalstellung einer Durch­ strömung kein Hindernis und in Vertikalstellung eine maxi­ male Stauhöhe entgegensetzt. Die Drehbewegung des Drehbo­ gens 10 relativ zum Kanal 7 wird durch Torsion des Tor­ sionskörpers 1 um die Achse 11 kompensiert. Dabei verhin­ dern die Gurte 13 sowie die Aussteifung 3 des Torsionskör­ pers 1, daß dieser unerwünscht deformiert wird bzw. durch­ sackt. Durch die Einzelaufhängung der Gurte 13 ist sicher­ gestellt, daß die von ihnen abgestützten Bereiche ver­ schiedene Drehbewegungen praktisch ohne Durchrutschen durchführen können.

Das Bauwerk 4 ist noch mit einer Einstiegsöffnung 23 sowie einer Laufbühne 24 für Begehung ausgestattet. Außerdem sind Be- und Entlüftungskanäle 25, 26 vorgesehen.

Die Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform 27 des Tor­ sionskompensators. Diese besteht aus Segmenten 28 mit ei­ nem U-Profil. Die Schenkel des U-Profils haben jeweils an ihrem von der Basis entfernten Ende einen nach innen wei­ senden Randwulst 29. Benachbarte Segmente 28 liegen mit den Außenseiten ihrer Schenkel aneinander.

Außerdem sind ringförmige Verstärkungskörper 30 vorgese­ hen, die Innennuten 31 zur Aufnahme der Randwülste 29 auf­ weisen. Jeweils zwei Verstärkungskörper 30 sind unter Ein­ schluß der Enden zweier aneinanderliegender Schenkel ein­ schließlich der Randwülste 29 durch eine Verschraubung 32 miteinander verbunden. Die Ringkörper 30 mit der Ver­ schraubung 32 halten somit die Segmente 28 zusammen und bewirken zugleich eine Verstärkung des Torsionskörpers 27.

Claims (20)

1. Abdichtende Drehverbindung zwischen einem Ende eines Rohrbogens eines Abwasserkanals zur Steuerung des Durchflusses und einem an dies Ende angrenzenden Abwasserkanalabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehverbindung ein schlauchförmiger Torsionskörper (1) aus Weichmaterial mit in Umfangsrichtung sich erstreckenden Versteifungen (3) und endseitigen Festlegungen am Rohrbogen (10) und am Abwasserkanalabschnitt (7, 8) ist.

2. Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Weichmaterial ein Elastomer ist, insbe­ sondere Gummi.

3. Drehverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Torsionskörper (1) mehrere Lagen aus verschiedenem Material aufweist.

4. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Versteifungen (3) ring­ förmig sind.

5. Drehverbindung, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Versteifungen Profilie­ rungen aufweisen, insbesondere Wellenprofilierungen.

6. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Versteifungen (3) aus einem steiferen Material als das Weichmaterial sind.

7. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Versteifungen mit dem Torsionskörper (1) verbundene Versteifungskörper (3, 30) sind.

8. Drehverbindung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Versteifungen (3, 30) metallisch sind.

9. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Torsionskörper (27) seg­ mentiert ist und die Segmente (28) mittels ringförmi­ ger Versteifungskörper (30) miteinander verbunden sind.

10. Drehverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Segmente (28) ein U-Profil haben und die Versteifungskörper (30) zwei miteinander unter Ein­ schluß zweier mit stirnseitig aneinanderliegenden Schenkeln benachbarter Segmente (28) verspannte Ringkörper auf­ weisen.

11. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Torsionskörper (1) stirnseitige Flansche (2) aufweist.

12. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Torsionskörper (1) eine Abstützung (13) hat.

13. Drehverbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abstützung am Außenumfang des Torsions­ körpers (1) anliegende und in Axialrichtung des Tor­ sionskörpers gestaffelte sowie drehbar gelagerte Stützkörper (13) aufweist.

14. Drehverbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützkörper schlaufenförmige Gurte (13) sind, die oberhalb des Torsionskörpers (1) über eine Umlenkrolle (14) geführt sind.

15. Drehverbindung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützkörper (13) an einem Träger (15) mit einer Federabstützung (17) gelagert sind.

16. Drehverbindung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß der Träger (15) auf einer Seite der Umlenk­ rolle (14) eine Schwingenlagerung (16) und auf der an­ deren Seite eine Federabstützung (17) aufweist.

17. Drehverbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stützkörper Stützrollen oder Stützreifen sind.

18. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Staffelungsdichte der Stützkörper (13) zur Mitte des Torsionskörpers (1) hin zunimmt.

19. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß der Torsionskörper (1) tor­ sionsfrei in einer Mittelposition des Drehbereichs zwischen den beiden Bauteilen (8, 10) montiert ist.

20. Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß der Torsionskörper (1) etwas gestaucht in einer Mittelposition des Drehbereichs zwischen den beiden Bauteilen (8, 10) montiert ist.