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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung für Lüftungsrohrleitungen mit einer Absperrklappe mit elliptischer oder ovaler Umrissform, die aus einer etwa in axialer Richtung der Rohrleitung ausgerichteten Offenstellung um eine quer zur Längsmittelachse der Rohrleitung verlaufende Schwenkachse in eine Verschlussstellung schwenkbar ist, in der die Absperrklappe sich in einem spitzen Winkel zu einer Querebene der Rohrleitung erstreckt und diese durch Anlage am Innenumfang der Rohrleitung abdichtend verschließt.
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Elliptische Absperrklappen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird in der
EP 2 642 167 A2 eine solche Absperrklappe zum Verschließen eines Strömungskanals beschrieben, die in einem Klappengehäusekanal um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Es handelt sich hier um eine Brandschutzklappe, die auch in Lüftungskanälen eingesetzt wird und die aus einer Offenstellung, in der der Kanal strömungsdurchlässig ist, in eine Schließstellung schwenkbar ist, wobei auch der Gehäusekanal, den die Absperrklappe verschließt, einen elliptischen Querschnitt hat. Dadurch schließt die Klappe in einer Stellung, in der die Klappenebene senkrecht zur Längsachse des Gehäusekanals verläuft. Die Absperrklappe ist in dem Gehäusekanal an zwei Punkten so befestigt, dass die Schwenkachse sich durch die Klappenebene erstreckt. Am Umfang der Klappe kann eine umlaufende Dichtung angeordnet sein.
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In der
DE 10 2011 108 504 A1 ist ein Vier-Wege-Klappenventil mit einem vier Anschlussstutzen aufweisenden Gehäuse und einer in dem Gehäuse zwischen zwei Endstellungen schwenkbar angeordneten elliptischen Absperrscheibe beschrieben, bei der an der elliptischen Umfangsfläche der Absperrscheibe ein elastisches Dichtelement angeordnet ist. Bei dieser Absperrscheibe geht es darum, das Mehrwegeventil so einzustellen, dass man wahlweise zwei unterschiedliche jeweils zueinander rechtwinklig angeordnete Rohrstutzen miteinander verbinden kann. Bedingt durch die Bauart und die mittige Lagerung der Absperrscheibe schließt diese etwa in einer 45 °-Stellung zur Längsachse der beiden sich rechtwinklig kreuzenden Rohrstutzen. Eine vollständige Offenstellung mit in Längsachse eines Rohrstutzens ausgerichteter Absperrscheibe ist bei diesem Ventil wenig sinnvoll, da es sich um ein Vier-Wege-Ventil handelt, bei dem dann alle vier Stutzen in Strömungsverbindung stünden.
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Bei einer Absperrklappe, die in einer Lüftungsrohrleitung angeordnet ist, ist es erstrebenswert, dass in der Offenstellung der freie Durchstrom des Fluids so wenig wie möglich behindert wird, weshalb die Einbringung eines Klappensitzes für die Klappe im Bereich des Innenumfangs nachteilig ist, da dadurch ein Teil des Strömungsquerschnitts verloren geht. Andererseits wird angestrebt, dass die Absperrklappe in der Schließstellung den Strömungsweg vollständig absperrt und gut abdichtend schließt. Bei einer 45°-Schließstellung ohne Klappensitz besteht grundsätzlich die Gefahr, dass die Absperrklappe sich durch den Druck des anströmenden Fluids ungewollt öffnet, da derjenige Flächenanteil der Absperrklappe, der von dem Strömungsdruck beaufschlagt wird und zu einer Schwenkbewegung der Absperrklappe in Öffnungsrichtung führen würde ebenso groß ist wie derjenige Flächenanteil, der von dem Strömungsdruck des Fluids im entgegengesetzten Drehsinn, d.h. in Schließrichtung beaufschlagt wird.
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Hiervon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Neuerung darin, eine Absperrvorrichtung für Lüftungsrohrleitungen mit den Merkmalen der eingangs genannten Gattung bereitzustellen, welche eine höhere Sicherheit gegen ungewollte Schwenkbewegungen in Öffnungsrichtungen bietet und die in der Schließstellung für eine gute Abdichtung des Strömungswegs sorgt.
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Der Lösung hierfür liefert eine Absperrvorrichtung für Lüftungsrohrleitungen der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schwenkachse versetzt zur Klappenebene und außermittig zur Längsmittelachse der Rohrleitung angeordnet ist und sich die Absperrklappe in der Verschlussstellung in einem Winkel kleiner als etwa 45 °zur Querebene der Rohrleitung erstreckt. Dadurch lässt sich erreichen, dass ein größerer Flächenanteil der Absperrklappe in Schließrichtung von dem Fluid beaufschlagt wird, so dass die Klappe von dem anströmenden Fluid in Schließrichtung gedrückt wird.
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Vorzugsweise erstreckt sich die erfindungsgemäße Absperrklappe in der Verschlussstellung in einem Winkel kleiner als etwa 30 °zur Querebene der Rohrleitung.
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Versuche mit Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung haben ergeben, dass bei kleineren Schließwinkeln geringere Kräfte zum Dichtschließen der Absperrklappe aufzuwenden sind. Bei zu kleinen Schließwinkeln besteht wiederum die Gefahr, dass sich eine am Umfang der Absperrklappe befindliche Dichtung an der Rohrwandung verklemmt und dann auch ein wesentlich erhöhter Kraftaufwand entsteht, um die Absperrklappe wieder zu öffnen. Daher sind Schließwinkel von beispielsweise im Bereich von etwa 40 ° bis 25 °, insbesondere von etwa 30 ° bis etwa 25 ° zur Querebene der Rohrleitung besonders vorteilhaft.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung ist vorgesehen, dass an dem äußeren Umfang der Absperrklappe eine Dichtlippe angeordnet ist, welche eine Materialstärke aufweist, die geringer ist als die Materialstärke der Absperrklappe im Bereich ihres äußeren Umfangs. In diesem Fall lassen sich konstruktive Ausführungsvarianten schaffen, bei denen eine längere Haltbarkeit der Dichtlippe gegeben ist, bei gleichzeitig dauerhaft guter und vollständiger Abdichtung der Rohrleitung. Die Erfahrung hat gezeigt, dass bei einer konstruktiven Lösung, bei der die Dichtlippe die Absperrklappe an ihrem äußeren Umfang vollständig umschließt und den Randbereich der Absperrklappe oberseitig und unterseitig übergreift, die Dichtlippe einem größeren mechanischen Verschleiß unterliegt, weil in diesem Fall die Druckkräfte bei Schließen der Absperrklappe weitgehend auf das weichere elastische Material der Dichtlippe einwirken.
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Vorteilhaft ist somit eine Lösung, bei der die Dichtlippe in axialer Richtung der Rohrleitung gesehen niedriger ist als die Absperrklappe in ihrem Randbereich. Bevorzugt sind daher Lösungen, bei denen wenigstens eine Dichtlippe in dem Randbereich der Absperrklappe an deren äußerem Umfang, beispielsweise in eine Nut oder eine Aufnahme eingelegt ist. In diesen Fällen ist beispielsweise die Dichtlippe mit einem radial inneren Teil fest in einem mechanisch stabilen, harten thermoplastischen Material der Absperrklappe aufgenommen und gehalten, während ein radial äußerer Teil der Dichtlippe gegenüber dem thermoplastischen Material der Absperrklappe nach radial außen hin vorsteht und so in der Absperrstellung unter elastischer Verformung an einer inneren Umfangsfläche der Rohrleitung zur Anlage kommt und dort abdichtet. Durch den harten thermoplastischen formstabilen Teil der Absperrklappe wird die Dichtlippe so mechanisch stabilisiert.
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Wenn die Dichtlippe lösbar in dem formstabilen Teil der Absperrklappe befestigt ist, kann sie bei Abnutzung ausgetauscht werden. Beispielsweise kann man die Absperrklappe mindestens dreiteilig ausbilden, wobei sie einen sich im Wesentlichen über die Ebene, die die Absperrklappe absperrt, erstreckenden Teller umfasst, eine zu dem Teller etwa parallele Andrückplatte mit Aussparungen, die sich in der Absperrebene erstrecken, sowie eine zwischen dem Teller und der Andrückplatte in deren äußeren Randbereichen aufgenommene und/oder an Teller und/oder Andrückplatte befestigte Dichtlippe, die in einem axial mittleren Bereich der Absperrklappe Teller und Andrückplatte nach radial außen hin überragt. Der Teller hat dabei die Aufgabe, den Querschnitt der Rohrleitung abzusperren. Da dieser Teller durch die Andrückplatte verstärkt wird, kann man den Teller mit einer geringeren Materialstärke ausbilden, womit eine Materialersparnis einhergeht und das Gewicht der Absperrklappe reduziert wird. Die Andrückplatte muss sich nicht über die gesamte Fläche des Tellers erstrecken, kann letzteren aber dadurch verstärken, dass sie wenigstens einen in radialer Richtung verlaufenden, die Absperrklappe aussteifenden Steg aufweist. Beispielsweise kann man wenigstens zwei etwa von einem zentrischen Bereich ausgehende Stege an der Andrückplatte vorsehen, zum Beispiel in einer in der Draufsicht etwa kreuzförmigen Anordnung, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Stegen jeweils Aussparungen verlaufen. Damit wird die mechanische Belastbarkeit der Absperrplatte insgesamt erhöht und diese ausgesteift, wobei jedoch der Materialaufwand so gering wie möglich gehalten wird.
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Bei einem derartigen dreiteiligen Aufbau der Absperrklappe kann beispielsweise die Dichtlippe oberseitig in einer umlaufenden Nut der Andrückplatte und/oder unterseitig in einer umlaufenden Nut des Tellers, das heißt zwischen Andrückplatte und Teller, befestigt werden. Es ist beispielsweise auch eine Fertigung der Absperrklappe mit Teller, Andrückplatte und Dichtlippe im Zwei-Komponenten-Spritzguß denkbar. Anstelle einer dreiteiligen Ausbildung kommt gemäß einer vereinfachten Alternative auch eine zweiteilige Ausführungsform in Betracht. In jedem Fall sollten bevorzugt Teller und Andrückplatte bzw. ein einziges Bauteil, welches deren Funktionen erfüllt aus einem mechanisch belastbaren thermoplastischen formstabilen harten Kunststoff bestehen, während die Dichtlippe bevorzugt aus einem gummiartigen weichen elastischen Material, also aus einem elastomeren Werkstoff besteht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die Dichtlippe in ihrem den thermoplastischen Bereich radial nach außen überragenden äußeren Randbereich sich nach radial außen hin verjüngen, vorzugsweise im Querschnitt etwa spitz zulaufen.
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Als Kunststoffe, aus denen die harten thermoplastischen Bereiche der Absperrklappe, beispielsweise Teller und Andrückplatte, bestehen können, kommen beispielsweise PE, PP, PVC, PPS, PP-EL, PE-EL, PVDF oder ähnliche Materialien in Betracht, welche sich insbesondere für Rohrleitungen und Rohrformteile im Lüftungsbau eignen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann es beispielsweise so sein, dass die Absperrklappe mittels einer außenseitig an der Rohrleitung angebrachten Verstelleinrichtung manuell oder alternativ motorisch aus der Offenstellung in die Verschlussstellung bewegbar ist.
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Um ein ungewolltes Zurückschwenken und sich Öffnen der Absperrklappe aus der Verschlussstellung heraus zu verhindern, kann als manuelle Verstelleinrichtung zum Beispiel ein vorzugsweise exzentrisch gelagerter Verstellhebel vorgesehen sein, der in der Verschlussstellung mittels einer Feststelleinrichtung lösbar festlegbar ist.
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Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen
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1 eine perspektivische Explosionsansicht, in der die Komponenten einer beispielhaften erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung dargestellt sind;
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2 eine schematisch vereinfachte Vorderansicht einer Absperrklappe in einer Rohrleitung in der Offenstellung;
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2a eine um 90° versetzte seitliche Ansicht der Absperrvorrichtung von 2;
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3 eine entsprechende Draufsicht der Absperrvorrichtung von 2;
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4 eine Vorderansicht der Absperrklappe von 2 in der Rohrleitung in der geschlossenen Stellung;
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4a eine entsprechende Seitenansicht der Absperrklappe von 4;
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5 eine entsprechende Draufsicht auf die Absperrvorrichtung von 4;
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6 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Absperrklappe;
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7 eine Seitenansicht der Absperrklappe von 6;
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8 eine Schnittansicht der Absperrklappe von 7;
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9 eine vergrößerte Detailansicht eines Ausschnitts aus der Schnittdarstellung gemäß 8.
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Zunächst wird auf die 1 Bezug genommen und anhand dieser werden die Komponenten einer Absperrvorrichtung erläutert, bei der eine erfindungsgemäße Absperrklappe zur Absperrung einer Rohrleitung verwendet wird. Es ist ein abzusperrender Rohrstutzen 10 beispielsweise eines Lüftungsrohrleitungssystems dargestellt, welcher an seinen beiden axialen Enden jeweils über mit dem Rohrstutzen 10 verbindbare Flansche 11, 12 mit in Strömungsrichtung sich anschließenden, hier nicht dargestellten weiteren Abschnitten einer Rohrleitung verbunden werden und so in das Rohrleitungssystem integriert werden kann. Der Rohrstutzen 10 wird in Querrichtung von einer Schwenkachse 13 durchsetzt, an der die Absperrklappe angebracht werden kann, derart, dass sie um diese Schwenkachse schwenkbar ist und aus einer Offenstellung in eine Verschlussstellung bewegt werden kann wie später noch näher erläutert wird. Für die Verstellung der Absperrklappe dient ein exzentrisch gelagerter Verstellhebel 14, der an der Schwenkachse 13 befestigt wird und sich in der montierten Position, wie man aus 3 erkennen kann in etwa tangential außenseitig an dem Rohrstutzen 10 erstreckt.
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Die Absperrklappe 15 besteht aus drei miteinander verbundenen Bauteilen und sie ist in 1 ebenfalls explodiert dargestellt, nämlich einem flächigen Teller 151, der das eigentliche Absperrelement bildet, einer Dichtlippe 152, die zur Abdichtung am inneren Umfang des Rohrstutzens 10 dient und einer Andrückplatte 153, die die Dichtlippe 152 an den Teller 151 andrückt. Die Andrückplatte ist nicht über die gesamte Absperrebene durchgängig, sondern hat Durchbrechungen 154. Sie dient dazu, den Teller 151 auszusteifen und die Dichtlippe 152 zu befestigen, welche zwischen dem Teller 151 und der Andrückplatte 153 aufgenommen wird. Im Funktionszustand sind die drei vorgenannten Bauteile 151, 152 und 153 miteinander zu einem einzigen Bauteil verbunden und bilden die Absperrklappe 15.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung wird nun nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 näher erläutert. In 2 steht die Absperrklappe 15 in der Offenstellung. Wie man sieht ist dabei die Absperrklappe in Längsrichtung, d.h. in Achsrichtung der Rohrleitung ausgerichtet und ermöglicht so einen maximalen Durchstrom des durch den Rohrstutzen 10 strömenden Fluids, in der Regel Abluft, die beispielsweise mit giftigen oder ätzenden Gasen oder Flüssigkeiten belastet sein kann. Man sieht, dass sich die Absperrklappe 15 in dieser Offenstellung nahezu, aber nicht ganz, mittig in der Rohrleitung befindet. Die Schwenkachse 13 ist außermittig in dem Rohrstutzen 10 schwenkbar gelagert und befindet sich seitlich neben der Absperrklappe 15, welche an der Schwenkachse 13 angebracht ist. Das Verstellen der Absperrklappe 15 erfolgt mittels des Verstellhebels 14, der außen tangential an dem Rohrstutzen 10 angebracht ist und dessen Schwenkweg bestimmt wird durch einen kreisbogenförmigen Schlitz 16, in dem ein Stift oder dergleichen beim Schwenken der Absperrklappe 15 geführt ist. Die Details der Elemente zur Befestigung des Verstellhebels 14 ergeben sich aus der Explosionsdarstellung gemäß 1. Die Schwenkachse 13 erstreckt sich durch ein Loch 141 des Verstellhebels 14 hindurch und ist im Übrigen in zwei Löchern 101, 102 in der Wandung des Rohrstutzens 10 gelagert. Beispielsweise mittels einer Schraubverbindung 17 kann der Verstellhebel 14 in der jeweils gewählten Stellung der Absperrklappe 15 an dem Rohrstutzen 10 festgelegt werden, wobei zum Beispiel ein Stift oder ein ähnliches Führungselement in dem kreisbogenförmigen Schlitz 16 bei der Schwenkbewegung geführt ist.
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In 2a kann man recht gut erkennen, dass die Absperrklappe 15 eine elliptische Umrissform hat, da man hier rechtwinklig (in Richtung der Normale) auf die Absperrklappe schaut. Weiterhin erkennt man hier die Durchbrechungen 154 der Andrückplatte 153. Letztere besteht wie sich aus 1 ergibt aus einem äußeren umlaufenden Ring, der mit zwei jeweils in radialer Richtung verlaufenden, sich in der Mitte der Andrückplatte kreuzenden, Stegen 155 verbunden ist. Diese Stege 155 dienen zur Aussteifung der Absperrklappe 15. Zwischen den Stegen 155 in kreuzförmiger Anordnung liegen insgesamt vier jeweils sektorförmige Aussparungen 154, die eine Materialersparnis bewirken. Die Absperrung der Querebene der Rohrleitung geschieht durch den Teller 151 der Absperrklappe 15, der sich durchgehend über die Fläche der Absperrklappe 15 erstreckt.
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Aus der in 2 dargestellten Offenstellung kann die Absperrklappe 15 zur Absperrung der Rohrleitung in die Verschlussstellung geschwenkt werden, die in 4 dargestellt ist. Im Vergleich zu 2 wird deutlich, das die Absperrklappe aus der Offenstellung um etwa 65 ° in die Verschlussstellung geschwenkt wird und damit in der Verschlussstellung etwa eine 25 °-Lage bezogen auf eine Querebene einnimmt, die sich rechtwinklig zur Längsmittelachse 18 des Rohrleitungsstutzens 10 erstreckt. Man erkennt in 4 auch den Versatz der Schwenkachse 13 bezogen auf die Längsmittelachse 18 des Rohrstutzens. Die Absperrklappe 15 verschließt in dieser Verschlussstellung die Querebene der Rohrleitung vollständig, wobei die am äußeren Umfang der Absperrklappe sich erstreckende Dichtlippe 152 abdichtend an der inneren Umfangsfläche der Rohrleitung anliegt.
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Weitere Details betreffend den Aufbau der Absperrklappe 15 ergeben sich aus den 6 bis 9, auf die nachfolgend Bezug genommen wird. 6 zeigt die im Umriss elliptische Absperrklappe 15 in der Draufsicht. Man erkennt die am umlaufenden Rand nach radial außen hin vorstehende Dichtlippe 152, die kreuzförmig angeordneten Stege 155 und die zwischen diesen liegenden sektorförmigen Durchbrechungen 154 der Andrückplatte zwischen diesen Stegen 155.
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In der Schnittansicht gemäß 8 ist gut erkennbar, wie die Dichtlippe 152 zwischen dem in Querrichtung durchgehenden Teller 151 und der durchbrochenen Andrückplatte 153 gehalten ist. Die vergrößerte Darstellung gemäß 9 zeigt, dass die Dichtlippe 152 einen radial inneren Bereich aufweist, der sich in Richtung der Höhe der Absperrklappe, d.h. also in axialer Richtung bezogen auf die Mittelachse der Absperrklappe, zwischen Teller 151 und Andrückplatte 153 erstreckt und zwischen diesen beiden Bauteilen der Absperrklappe gehalten ist. Weiterhin ist ein radial äußerer Bereich der Dichtlippe 152 vorhanden, der über die radial äußere Begrenzung von Teller und Andrückplatte 153 hinaus weiter nach außen hin ragt, so dass die Dichtlippe im in axialer Richtung mittleren Bereich der Absperrklappe ein Stück radial nach außen hin vorsteht. In diesem radial äußeren Bereich verjüngt sich die Dichtlippe sowohl oberseitig als auch unterseitig allmählich nach außen hin, so dass sie immer schmaler wird und damit eine erhöhte Flexibilität aufweist. Beim Schließen der Absperrklappe kann sich daher dieser radial äußere Bereich der Dichtlippe gut an die innere Rohrwandung der abzusperrenden Rohrleitung anlegen.
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Andrückplatte 153 und Teller 151 haben jeweils eine umlaufende Ringnut 156, 157 in die jeweils eine Anformung 158 der Dichtlippe 152 hineinragt. Auf diese Weise kann insbesondere eine ungewollte Verschiebung der Dichtlippe gegenüber Teller 151 und Andrückplatte 153 in radialer Richtung verhindert werden. Die Dichtlippe ist auf die genannte Weise an der Absperrklappe dauerhaft sicher befestigt, kann aber gegebenenfalls bei einer Abnutzung durch Materialverschleiß ausgetauscht werden, wenn die Verbindung von Teller 151 und Andrückplatte 153 lösbar ausgebildet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rohrstutzen
- 101
- Loch
- 102
- Loch
- 11
- Flansch
- 12
- Flansch
- 13
- Schwenkachse
- 14
- Verstellhebel
- 141
- Loch
- 15
- Absperrklappe
- 151
- Teller
- 152
- Dichtlippe
- 153
- Andrückplatte
- 154
- Durchbrechungen, Aussparungen
- 155
- Stege
- 156
- Ringnut
- 157
- Ringnut
- 158
- Anformung
- 16
- kreisbogenförmiger Schlitz
- 17
- Schraubverbindung zur Feststellung
- 18
- Längsmittelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2642167 A2 [0002]
- DE 102011108504 A1 [0003]
