DE69005602T2 - Sealing profile for tunnel expansion segments. - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Abdichtungselement aus einem Elastomer, das dazu geeignet ist, in eine Umkreiskehlung eines Wölbsteins eines Tunnels oder ähnlichem eingesetzt und geklebt zu werden.The invention relates to a sealing element made of an elastomer, which is suitable for being inserted and glued into a peripheral groove of a vault of a tunnel or the like.
Tunnel oder Leitungen größerer räumlicher Ausdehnung werden aus zusammengesetzten Elementen gebildet, die als "Wölbsteine" bezeichnet werden, zwischen denen jeweils Dichtungen eingesetzt sind. Diese Wölbsteine oder Gewölbesteine sind Rohrsegmente, die eine im wesentlichen rechteckige oder quadratische Umfanglinie aufweisen und die über eine Umkreiskehlung verfügen, in die ein Dichtring eingesetzt ist. Beim Zusammensetzen der Wölbsteine sind die Dichiringe unter Druckeinwirkung eingepaßt und in den Kehlungen aufeinandergepreßt, um eine Dichtbarriere gegenüber Flüssigkeiten, die sich in den umgebenden Gesteinsschichten befinden, und/oder gegenüber solchen Flüssigkeiten zu bilden, die in dem Tunnel oder in der Leitung fließen, der oder die von den Wölbsteinen gebildet sind. Die bekannten Dichtungen von Wölbsteinen sind im Allgemeinen aus Dichtungsabschnitten gebildet, die untereinander über Winkelstücke verbunden sind, die an den Ecken der Wölbsteine angeordnet sind. Wenn die Dichtungen im Innern der Kehlungen bei dem Zusammensetzen der Steine unter Druck gesetzt werden, passiert es häufig durch ein Gleiten oder Verschieben der Dichtungsabschnitte in den sich entsprechenden Kehlungen, daß die Winkelstücke im Bereich der folgenden Winkel zumeist aus den Kehlungen herausgedrückt sind und nach außerhalb überstehen. Daraus ergeben sich Dichtungsprobleme an den Ecken der Wölbsteine, denen es mit den bekannten Mitteln unmöglich war, beizukommen oder gar diese zu beheben.Tunnels or lines of larger spatial extent are formed from assembled elements called "arch blocks", between which seals are inserted. These arch blocks or arch blocks are pipe segments that have a substantially rectangular or square perimeter and that have a circumferential groove into which a sealing ring is inserted. When the arch blocks are assembled, the sealing rings are fitted under pressure and pressed against one another in the grooves in order to form a sealing barrier against liquids that are in the surrounding rock layers and/or against liquids that flow in the tunnel or line that is or are formed by the arch blocks. The known seals of arch blocks are generally formed from sealing sections that are connected to one another via angle pieces that are arranged at the corners of the arch blocks. If the seals inside the grooves are put under pressure when the stones are put together, it often happens that the sealing sections slide or shift in the corresponding grooves, so that the angle pieces in the area of the following angles are usually pushed out of the grooves and protrude to the outside. This results in sealing problems at the corners of the vault stones, which were impossible to deal with or even fix using the known means.
Die Erfindung hat insbesondere das Ziel, eine einfache, wirksame und kostengünstigere Lösung für diese Probleme anzugeben.The invention aims in particular to provide a simple, effective and more cost-effective solution to these problems.
Sie hat insbesondere auch die Aufgabe, Dichtungen für Wölbsteine anzugeben, die für die genannten Probleme weniger anfällig sind als die bekannten Dichtungen.In particular, it also has the task of specifying seals for arched bricks that are less susceptible to the problems mentioned than the known seals.
Zu diesem Zweck und zur Lösung der genannten Aufgabe wird ein Abdichtungselement aus einem Elastomer vorgeschlagen, das dazu geeignet ist, in eine Umkreiskehlung eines Wölbsteins eines Tunnels oder ähnlichem eingesetzt und geklebt zu werden, wobei das Dichtungselement zwei einander gegenüberliegende longitudinale Seitenflächen aufweist, die untereinander durch schräge Seitenflanken verbunden sind, und von denen eine auf dem Boden der Auskehlung dem Wölbsteins angesetzt ist und parallele longitudinale Rillen und/oder Kanäle aufweist, und welch es dadurch gekennzeichnet ist, daß der Querschnitt der Dichtung auf dem Hauptabschnitt seiner Länge im wesentlichen konstant ist und zu den Winkeln der Dichtung hin, die den Winkeln des Wölbsteins entsprechen, nach und nach abnimmt.For this purpose and to achieve the above object, a sealing element made of an elastomer is proposed, which is suitable for being inserted and glued into a circumferential groove of a vault of a tunnel or the like, the sealing element having two opposite longitudinal side faces connected to one another by oblique side flanks, one of which is set on the bottom of the groove of the vault and has parallel longitudinal grooves and/or channels, and which is characterized in that the cross-section of the seal is substantially constant over the main portion of its length and gradually decreases towards the angles of the seal corresponding to the angles of the vault.
Dank dieser fortschreitenden Verminderung des Querschnitts der Dichtung an den Winkeln des Wölbsteins vermeidet man oder vermindert man zumindest die Dichügkeitsprobleme, die auf Grund des Vorhandenseins von überstehendem elastomeren Material über den äußeren Rand des normalen Ortes der Dichtung auftraten, und es werden die Probleme bei dem Zusammensetzen der Wölbsteine vermieden. Durch die Verminderung des Querschnitts im Bereich der Winkel der Wölbsteine vergrößert man den freien Platz zwischen den Wölbsteinen zur Aufnahme des durch Druck verschobenen elastomeren Materials der Dichtung und gestattet es, daß sich dieses Material in dem gewünschten und dafür vorgesehenen Raum einpaßt, ohne nach außen zu entweichen.Thanks to this progressive reduction in the cross-section of the gasket at the corners of the arch, the sealing problems caused by the presence of elastomeric material protruding beyond the outer edge of the normal location of the gasket are avoided or at least reduced, and the problems in assembling the arches are avoided. By reducing the cross-section in the area of the corners of the arches, the free space between the arches is increased to accommodate the elastomeric material of the gasket displaced by pressure, and this material is allowed to fit into the desired and intended space without escaping to the outside.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abnahme des Querschnitts der Dichtung auf ein Abnehmen seiner Höhe in Bezug auf den Boden der Auskehlung des Wölbsteins zurückzuführen.According to another embodiment, the reduction in the cross-section of the seal is due to a reduction in its height with respect to the bottom of the groove of the vault stone.
Bei weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist die Seite der Dichtung, die derjenigen gegenüberliegt, die auf dem Boden der Auskehlung angeordnet ist, auf dem Hauptabschnitt ihrer Länge eben und an den Winkeln der Dichtung in konvexer Weise gebogen, oder sie ist an den Winkeln der Dichtung in konkaver Weise gebogen, oder sie ist auf dem Hauptabschnitt ihrer Länge eben und in schräger Weise an den Winkeln der Dichtung geneigt.In further embodiments of the invention, the side of the seal opposite to that located on the bottom of the groove is flat over the main portion of its length and curved in a convex manner at the angles of the seal, or it is curved in a concave manner at the angles of the seal, or it is flat over the main portion of its length and inclined in an oblique manner at the angles of the seal.
Vorzugsweise umfaßt die Dichtung ebenfalls in der Umgebung ihrer Winkel Zapfen, Stege oder Ankervorsprünge, die auf der Seite gebildet sind, die auf dem Boden der Auskehlung angeordnet ist, und dazu ausgebildet sind, in in den Boden dieser Auskehlung gebildeten Ausnehmungen aufgenommen zu werden.Preferably, the seal also comprises, in the vicinity of its angles, pins, webs or anchor projections formed on the side located on the bottom of the groove and adapted to be received in recesses formed in the bottom of this groove.
Die Dichtung widersetzt sich so noch vorteilhafter einer longitudinalen Verschiebung während des Zusammenbaus der Wölbsteine untereinander.The seal thus resists longitudinal displacement even more effectively during assembly of the vault blocks.
Schließlich und gemäß einer wichtigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Winkel zumindest teilweise aus einem Elastomer gebildet, welches mit Wasser auftreibend ist.Finally, and according to an important embodiment of the invention, the angles are at least partially formed from an elastomer which is buoyant with water.
Auf diese Weise wird jeder Zwischenraum zwischen den Eckdichtungen der Wölbsteine durch die Ausdehnung des Materials ausgefüllt, das die Ecken der Dichtung bildet, womit sich eine perfekte Dichtheit dieser Ecken ergibt.In this way, any gap between the corner seals of the vaulted bricks is filled by the expansion of the material forming the corners of the seal, thus ensuring perfect tightness of these corners.
Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile, Merkmale und Einzelheiten werden in klarer Weise aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausgeführt ist. Es zeigen:The present invention and its advantages, features and details will become clear from the following description, which is made with reference to the accompanying drawings. In them:
Fig. 1 eine schematische Teilansicht von zwei mit Dichtungen versehenen Wölbsteinen während ihres Zusammenbaus vor dem Zusammendrücken des Dichtungsmaterials,Fig. 1 is a schematic partial view of two vault blocks provided with seals during their assembly before the sealing material is compressed,
25 Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende schematische Ansicht mit einer Darstellung der Wölbsteine nach dem Zusammendrücken der Dichtungen,25 Fig. 2 is a schematic view corresponding to Fig. 1 showing the arched blocks after the seals have been compressed,
Fig. 3 und 4 schematische Teilansichten im Schnitt entlang den Linien III-III bzw. IV-IV der Fig. 1.Fig. 3 and 4 are schematic partial views in section along the lines III-III and IV-IV of Fig. 1, respectively.
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Abschnittes der Dichtung des Wölbsteins gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,Fig. 5 is a side view of a section of the seal of the arch block according to another embodiment,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Dichtung nach Fig. 5, undFig. 6 is a plan view of the seal according to Fig. 5, and
Fig. 7 und 8 schematische Teilansichten im Schnitt entlang den Linien VII-VII bzw. VIII-VIII der Fig. 5.Fig. 7 and 8 are schematic partial views in section along the lines VII-VII and VIII-VIII of Fig. 5, respectively.
Zuerst wird Bezug auf die Fig. 1 bis 4 genommen, in denen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.First, reference is made to Figs. 1 to 4, in which a first embodiment of the invention is shown.
In diesen Fig. bezeichnet das Bezugszeichen 10 zwei benachbarte Wölbsteine, die Umkreiskehlungen 12 aufweisen, in denen Dichtungen 14 aus geraden Abschnitten 16 eingelegt und eingeklebt sind, die untereinander durch Winkel- oder Eckstücke l8 verbunden sind, bei denen es sich im Allgemeinen um Gußstücke handelt, die im Guß mit den geraden Abschnitten 16 verbunden sind.In these figures, the reference numeral 10 designates two adjacent vaulting stones which have perimeter grooves 12 in which seals 14 made of straight sections 16 are inserted and glued, which are connected to one another by angle or corner pieces 18, which are generally cast pieces which are connected in the casting to the straight sections 16.
Die geraden Dichtungsabschnitte 16 weisen dabei zum Beispiel den in der Fig. 3 dargestellten Querschnitt auf und sie verfügen über zwei schräge Flanken 20, durch die zwei ebene parallele Seiten 22 und 24 miteinander verbunden sind, von denen eine den Rücken der Dichtung bildet und von denen die andere auf den Boden der Kehlung 12 aufgesetzt und mit diesem verklebt ist. Auf dieser Seite der Seite 24 umfaßt die Dichtung zwei longitudinale parallele Rillen oder Ausnehmungen 26, deren Mündungen in Richtung des Bodens der Auskehlung 12 durch Sohlen oder durchgehende Schichten 28 aus elastomeren Material ver schlossen sind. Darüberhinaus ist ein weiterer longitudinaler Kanal 30 im Innern der Dichtung zwischen den Rillen 26 und ein wenig oberhalb von diesen ausgebildet, d.h. auf der Seite des Rückens 22 der Dichtung.The straight sealing sections 16 have, for example, the cross-section shown in Fig. 3 and have two oblique flanks 20, by which two flat parallel sides 22 and 24 are connected to one another, one of which forms the back of the seal and the other of which is placed on the bottom of the groove 12 and glued to it. On this side of the side 24, the seal comprises two longitudinal parallel grooves or recesses 26, the mouths of which towards the bottom of the groove 12 are closed by soles or continuous layers 28 of elastomeric material. In addition, another longitudinal channel 30 is formed inside the seal between the grooves 26 and a little above them, i.e. on the side of the back 22 of the seal.
Die Sohlen 28 bewirken, daß die Klebeoberfläche der Dichtung in der Auskehlung 12 vergrößert wird und verhindert das Ausknicken oder die seitliche Verformung des stützenden Längsschenkels, der zwischen den Rillen 26 ausgebildet ist.The soles 28 cause the adhesive surface of the seal in the groove 12 to be increased and prevent buckling or lateral deformation of the supporting longitudinal leg formed between the grooves 26.
Der longitudinale Kanal 30 gestattet dank seiner besonderen Form das Zusammendrücken der Dichtung im Innern der Auskehlung 12, ohne daß eine negative Scherwirkung in den Bereichen um die Rillen 26 herum auftritt.The longitudinal channel 30, thanks to its particular shape, allows the seal to be compressed inside the groove 12 without causing a negative shear effect in the areas around the grooves 26.
Die Winkel- oder Eckstücke 18, die die jeweiligen geraden Dichtabschnitte 16 untereinander verbinden, weisen jeweils einen Querschnitt auf, der nach und nach in Richtung der Ecke des jeweiligen Wölbsteins kleiner wird. Genauer gesagt und wie es aus der Fig. 1 zu ersehen ist vermindert sich die Höhe der Dichtung in Bezug auf den Boden der Auskehlung 12 in der Richtung der Ecke des Wölbsteins, wobei der Rücken 32 der Dichtung gekrümmt und konvex ausgestaltet ist.The angle or corner pieces 18, which connect the respective straight sealing sections 16 to each other, each have a cross-section which gradually becomes smaller in the direction of the corner of the respective arch stone. More precisely, and as can be seen from Fig. 1, the height of the seal in relation to the bottom of the groove 12 decreases in the direction of the corner of the arch stone, the back 32 of the seal being curved and convex.
Wenn dann die einzelnen Wölbsteine einander angenähert werden, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, und ohne daß die Dichtungen aufeinander gepreßt werden, besteht ein freier Raum 34 in der Gestalt eines Eckspaltes zwischen den Winkeln in Bezug auf die Wölbsteine.When the individual arch blocks are then brought closer together, as shown in Fig. 1, and without the seals being pressed against one another, there is a free space 34 in the form of a corner gap between the angles in relation to the arch blocks.
Wenn die Wölbsteine dann vollständig zusammengesetzt werden und damit die Dichtungen im Innern der Kehlungen 12 zusammengepreßt werden, erhält man die in der Fig. 2 dargestellte Konfiguration, wobei zu erkennen ist, daß der freie Raum 34 verschwunden ist und nun durch elastomeres Material gefüllt ist, das das Dichtelement bildet. So wird jede Auskragung des elastomeren Materials außerhalb seines Platzes, den es normalerweise einnehmen soll, und jedes Ablösen der Abdichtungselemente im Bereich der Ecken der Wölbsteine vermieden.When the vault blocks are then fully assembled and the seals inside the grooves 12 are thus pressed together, the configuration shown in Fig. 2 is obtained, where it can be seen that the free space 34 has disappeared and is now filled with elastomeric material which forms the sealing element. This avoids any projection of the elastomeric material outside the place it should normally occupy and any detachment of the sealing elements in the area of the corners of the vault blocks.
Es ist weiterhin aus der Fig. 4 zu erkennen, daß die Höhe des Winkelstücks 18 in Bezug auf den Boden der Auskehlung 12 kleiner als die Höhe des geraden Abschnitts 16 der Dichtung ist, daß bei diesem Eckstück oder Winkelelement die Rillen 26 auf dem Boden der Auskehlung 12 münden, und daß das Winkelelement keinen longitudinalen Kanal 30 entsprechend den geraden Dichtabschnitten umfaßt.It can also be seen from Fig. 4 that the height of the angle piece 18 in relation to the bottom of the groove 12 is smaller than the height of the straight section 16 of the seal, that in this corner piece or angle element the grooves 26 open out at the bottom of the groove 12 and that the angle element does not comprise a longitudinal channel 30 corresponding to the straight sealing sections.
Vorzugsweise ist das Winkelelement 18 aus einem mit Wasser auftreibendem Elastomer gebildet, so daß, wenn die Wölbsteine zusammengesetzt werden und die Dichtungen wie in der Fig. 2 zusammengedrückt sind, die Ausdehnung dieses Materials jeden Freiraum verschließen könnte, der zwischen den Dichtungen im Bereich der Ecken der Wölbsteine bestehen oder entstanden sein könnte.Preferably, the angle member 18 is formed of a water-buoyant elastomer so that when the arch blocks are assembled and the seals are compressed as in Fig. 2, the expansion of this material could close any gap that might exist or have arisen between the seals in the area of the corners of the arch blocks.
Hierfür kann das Winkelelement 18 vollständig aus einem mit Wasser auftreibendem Elastomer gebildet sein oder es kann lediglich ein Abschnitt dieses Winkelelementes aus diesem Material hergestellt sein, wohingegen dann sein anderer restlicher Abschnitt aus demselben Material wie die geraden Dichtabschnitte 16 hergestellt ist oder aus einem weniger harten Material besteht.For this purpose, the angle element 18 can be made entirely of a water-buoyant elastomer or only a portion of this angle element can be made of this material, whereas then its other remaining section is made of the same material as the straight sealing sections 16 or consists of a less hard material.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, welches nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, ist die Krümmung des Rückens 32 des Winkelelementes konkav im Gegensatz zu der konvexen Krümmung, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.In another embodiment, not shown in the drawings, the curvature of the back 32 of the angle element is concave, as opposed to the convex curvature shown in Figs. 1 and 2.
Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist der Rücken 32 des Winkelelementes 18 nicht gekrümmt sonden eben, dafür ist er schräg in Bezug auf den Boden des Wölbsteins geneigt.In the embodiment shown in Figs. 5 and 6, the back 32 of the angle element 18 is not curved but flat, but is inclined obliquely with respect to the bottom of the vaulting stone.
Die Fig. 7 und 8 stellen im Hinblick auf diese weitere Ausführungsform den Querschnitt der geraden Dichtabschnitte 16 und der Winkelelemente 18 dar, wobei die geraden Dichtabschnitte 16 einen mittigen longitudinalen Kanal 30 und zwei seitliche Kanäle 36 aufweisen, die ungefähr die Gestalt eines Croissant- Hörnchens aufweisen, wohingegen das Winkelelement 18 über keine solche Elemente verfügt.Figures 7 and 8 show the cross-section of the straight sealing sections 16 and the angle elements 18 with respect to this further embodiment, the straight sealing sections 16 having a central longitudinal channel 30 and two lateral channels 36 which have approximately the shape of a croissant, whereas the angle element 18 has no such elements.
Die Sohlen, die die Rillen 26 in den geraden Dichtabschnitten 16 abschließen, verlaufen weiter in den Winkelelementen 18, wie es aus der Fig. 8 zu ersehen ist.The soles which close the grooves 26 in the straight sealing sections 16 continue into the angle elements 18, as can be seen from Fig. 8.
Schließlich sieht die Erfindung vor, und dies ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt, daß die Winkelelemente 18 auf ihrer auf dem Boden der Auskehlung 12 aufliegenden Seite über herausstehende Zapfen oder querliegende Ankervorsprünge verfügen, die jeweils mit dem Bezugszeichen 38 versehen sind und die in entsprechende Aufnahmen am Boden der Auskehlungen 12 aufgenommen werden Diese hervorstehenden Elemente 38 widersetzen sich einer longitudinalen Verschiebung der Dichtung in den Auskehlungen und halten die Dichtungen an Ort und Stelle, wobei gleichzeitig die Menge des in die Ecken der Wölbsteine verschobenen elastomeren Materials vermindert wird.Finally, the invention provides, and this is shown in Figures 1 and 2, that the angle elements 18 have, on their side resting on the bottom of the groove 12, projecting pins or transverse anchor projections, each provided with the reference numeral 38, which are received in corresponding housings in the bottom of the grooves 12. These projecting elements 38 resist longitudinal displacement of the seal in the grooves and hold the seals in place, while reducing the amount of elastomer material displaced into the corners of the vault stones.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |