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Die Neuerung betrifft eine Dichtung eines Tunneltübbings nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäßen Dichtungen sind aus der Praxis bekannt. Zur Herstellung von Tunnelbauwerken werden Segmente eingesetzt – sogenannte Tübbings, die üblicherweise aus Beton bestehen. Jeder Tübbing bildet sowohl hinsichtlich der Länge als auch hinsichtlich des Umfangs lediglich einen Abschnitt des Tunnelbauwerks. Aus mehreren Tübbings, die umfangsmäßig aneinander anschließen, werden Ringe gebaut. In axialer Richtung aneinandergesetzte Ringe ergeben dann eine Betonröhre, welche die Hülle des Tunnels bildet. Die einzelnen Tübbings weisen üblicherweise eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, die allerdings entsprechend dem Durchmesser des Tunnelbauwerks gekrümmt ist.
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Um die Tübbings dort, wo sie aneinander anschließen, zueinander abzudichten, werden Gummiprofile eingesetzt. Jeder Tübbing verfügt dazu über eine umlaufende Dichtung, die den Tübbing in der Längsfuge gegen den nächsten Tübbing desselben Rings abdichtet, sowie in der Ringfuge gegen den benachbarten Ring abdichtet. Die Abdichtleistung wird dabei durch Komprimierung der Dichtung erzielt. Diese Komprimierung entsteht beim Zusammenbau der Ringe, indem die Tübbings mittels einer äußerlich aufgebrachten Kraft in die Endposition gedrückt und dann fixiert werden. Die dabei entstehende Rückstellkraft der Dichtung hält den Tunnel in den Fugen dauerhaft dicht.
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Die Geometrie der umlaufenden Dichtung eines jeden Tübbings entspricht der eines Rahmens mit vier annähernd rechtwinkligen Ecken. Der Rahmen besteht dabei aus vier einzelnen Dichtungsprofilsträngen, die in den vier Ecken fest miteinander verbunden sind. Die Ecken werden üblicherweise an die Dichtungsprofile formgebunden mit einer Vergussmasse, nämlich mit zusätzlichem Gummimaterial angespritzt. Die beiden nahe benachbarten Schnittflächen der im Bereich der Ecke aufeinandertreffenden Dichtungsprofile werden durch dieses Gummimaterial miteinander verbunden, und wenn das Gummimaterial vulkanisiert wird, wird die gewünschte feste Verbindung der beiden Dichtungsprofile miteinander erreicht.
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Die Rückstellkräfte, die im Betrieb bei der Kompression der Dichtungen entstehenden, dürfen nicht zu groß werden, damit der Betontübbing nicht beschädigt wird. Dazu ist das Volumen des Profils konstruktiv begrenzt, sodass dies in die Aufnahmenut am Tübbing passt. Zudem weist das Dichtungsprofil Hohlräume auf. Üblicherweise sind die Dichtungsprofile durch Extrusion hergestellt, so dass sich die Hohlräume jeweils über die gesamte Länge eines Dichtungsprofils erstrecken.
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In den Ecken, in welche das Gummimaterial als Vergussmasse eingespritzt wird, wird die Hohlraumgeometrie der Profile verlassen. Im Vergleich zu den geraden Abschnitten der Dichtung befindet sich mehr Material im Eckenbereich, da das injizierte Gummimaterial dort als Vollmaterial ohne Hohlräume vorliegt und somit die Dichtung in den Ecken keine Hohlräume aufweist. Für eine gute Abdichtung ist dies bedingt erwünscht, allerdings darf das Gummi-Volumen nicht zu groß werden, damit die Betonkanten am Tübbing nicht wegen zu großer Rückstellkräfte der Dichtungsecken abplatzen.
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In Abhängigkeit davon, in welchem Winkel die Schnittfläche der Dichtungsprofile an ihren Enden zur Längsachse der Dichtungsprofile verläuft, ergeben sich in den Ecken unterschiedlich große Freiräume, in welche das Gummimaterial eingespritzt wird. Auch wenn die Dichtungsprofile z.B. auf Gehrung geschnitten werden und ihre benachbarten Schnittflächen parallel zueinander verlaufen, wird jeweils ein Profilende mit Abstand zum anderen Profilende in eine Forum eingelegt und die Ecke mit Vollmaterial ausgefüllt. In die Hohlräume der Dichtungsprofile fließt dabei verfahrenstechnisch bedingt ein bestimmter Anteil der Vergussmasse hinein. Das Eindringen des Gummis in die Hohlräume führt zu einer weiteren Erhöhung von Gummimaterial in der Ecke, also praktisch zu einer Versteifung der Ecke, und damit jedenfalls zu einer weiteren Erhöhung der Rückstellkräfte bei Kompression der Dichtung. Da die Hohlräume in einem Dichtungsprofil nicht begrenzt sind, sondern sich über die gesamte Länge des Dichtungsprofils erstrecken, ist die Tiefe des eindringenden Materials kaum zu bestimmen und zu reproduzieren.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Dichtung dahingehend zu verbessern, dass diese eine sichere Verbindung zweier Dichtungsprofile im Eckbereich der Dichtung sicherstellt, und gleichzeitig eine Reduzierung der Rückstellkräfte bei Kompression der Dichtung im Eckbereich gewährleistet, verglichen mit einer Ausgestaltung dieses Eckbereich aus einem Gummi-Vollmaterial.
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Diese Aufgabe wird durch eine Dichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Dichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, die beiden benachbarten Schnittflächen der in einer Ecke aneinander grenzenden Dichtungsprofile nicht ausschließlich durch eine einzige Verbindungstechnologie – nämlich durch die Vergussmasse – miteinander zu verbinden, sondern vielmehr diese Verbindungstechnologie auf einen Bereich der Schnittflächen zu begrenzen, und für den übrigen, zweiten Bereich der Schnittflächen eine zweite Verbindungstechnologie zu verwenden. Eine solche zweite Verbindung Technologie könnte beispielsweise durch eine Steckverbindung verwirklicht werden, wobei ein vorgefertigter Eckverbinder als Formteil dazu ausgestaltet ist, beidseitig mit dem einen und auch dem anderen Dichtungsprofil zusammengesteckt zu werden. Je nach Geometrie des Formteils können die beiden Dichtungsprofile mit parallelen oder auch mit winklig zueinander stehenden Flächen an zwei gegenüberliegende Seiten des Formteils anschließen. Das Formteil kann beispielsweise Vorsprünge aufweisen, die sich in die Hohlräume der beiden Dichtungsprofile erstrecken und die Dichtungsprofile klemmend festlegen. Insbesondere kann das Formteil seinerseits Hohlräume aufweisen, so dass die Menge des Vollmaterials im Bereich der Ecke verringert wird. Aber auch andere, als besonders bevorzugt angesehene Arten einer zweiten Verbindungstechnologie sind möglich, wie später noch näher erläutert wird.
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Vorschlagsgemäß werden jedenfalls einige der Hohlräume im Dichtungsprofil geschlossen, sodass dort kein zusätzliches Gummimaterial der Vergussmasse eindringen kann. Dies betrifft die Hohlräume, die in dem zweiten Bereich des Profilquerschnitts eines Dichtungsprofils liegen. In die weiterhin offenen Hohlräume des ersten Bereichs des Profilquerschnitts dringt wie bislang üblich das Material der Vergussmasse ein, wenn diese zwischen die beiden ersten Bereiche der beiden benachbarten Dichtungsprofile eingespritzt wird. Im Ergebnis kann erheblich weniger Vollmaterial in die Ecke eingebracht werden, so dass die Rückstellkräfte der Dichtung in der Ecke kein für den Betonwerkstoff des Tübbings nachteiliges Maß annehmen.
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In einer Ausgestaltung der Neuerung werden dazu am Ende eines Dichtungsprofils zwei Schnittebenen angebracht, die in unterschiedlichen Winkeln zur Längsachse des Dichtungsprofils verlaufen. Die eine Schnittebene ist so ausgeführt, dass bei den beiden in einer Ecke benachbarten Enden zweier Dichtungsprofile diese beiden Schnittflächen parallel zueinander stehen. Dabei ist vorgesehen, dass diese Schnittflächen in einer ersten Ausgestaltung mit einer Gummilösung eingestrichen werden und in unmittelbaren Kontakt miteinander gebracht werden. In einer zweiten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine unvulkanisierte Gummifolie zwischen diese parallelen Schnittflächen gebracht wird, oder dass beide parallele Schnittflächen mit einer solchen Gummifolie belegt werden und anschließend aneinandergepresst werden, so dass die beiden Schnittflächen dementsprechend nur durch diese eine Folie oder die beiden Folien voneinander getrennt sind und somit fast in Kontakt miteinander stehen. Die Folie kann beispielsweise eine Materialstärke von weniger als 1 mm aufweisen, beispielsweise im Bereich von 0,5 mm bis 0,8 mm. Diese Schnittebene eines Dichtungsprofils, die so gewählt ist, dass sie in der Ecke parallel zu einer Schnittebene des benachbarten anderen Dichtungsprofils verläuft, schafft den zweiten Bereich der Querschnittsfläche des Dichtungsprofils und ist für die Anwendung der zweiten Verbindungstechnologie vorgesehen. Beispielsweise können die beiden Dichtungsprofile in diesen zweiten Bereichen ihrer Querschnittsflächen jeweils auf Gehrung geschnitten sein, also entlang der Winkelhalbierenden der Ecke.
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Die andere der beiden Schnittebenen an dem Dichtungsprofil ist so gewählt, dass die beiden Schnittebenen der beiden Dichtungsprofile in einer Ecke einen geöffneten Winkel bilden, in der Regel 30° bis 90°, und somit einen Freiraum in der Ecke schaffen, in welchen bei der Herstellung der Ecke die Vergussmasse in Form von unvulkanisiertem Gummimaterial eingespritzt wird, welcher anschließend formgebunden ausvulkanisiert. Zeitgleich findet auch die Verbindung durch Vulkanisation der Gummilösung bzw. der Gummifolie in der ersten, oben erwähnten Schnittebene innerhalb der Form statt. Die Verbindung der beiden Dichtungsprofile wird dabei in diesem Bereich über die Folie oder die Gummilösung realisiert. Die so hergestellte Ecke hat bei seitlicher Betrachtung der Kontaktebenen die Form eine Ypsilons.
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Wenn der oben genannte zweite Bereich der Querschnittsfläche des Dichtungsprofils einen Hohlraum des Dichtungsprofils vollständig einschließt, kann in diesen Hohlraum kein Material beim Spritzvorgang vom ersten Bereich der Querschnittsfläche her eindringen. Während sich gegebenenfalls der Werkstoff der Gummifolie über den Bruchteil eines Millimeters in den Hohlraum erstreckt, kann durch die vorschlagsgemäße Ausgestaltung der Dichtung vermieden werden, dass Vergussmasse über mehrere Zentimeter in den Hohlraum eindringt, wie dies ansonsten in der Praxis nicht auszuschließen ist.
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Dadurch, wie groß die ersten und zweiten Bereiche innerhalb des Profilquerschnitts eines Dichtungsprofils gewählt werden, kann konstruktiv bestimmt werden, wie viele Hohlräume im ersten Bereich in Kontakt mit der Vergussmasse kommen. In diese Hohlräume kann gegebenenfalls Vergussmasse eindringen. Die Rückstellkräfte der Dichtung im Eckbereich können durch die Bestimmung der ersten und zweiten Bereiche daher besser als bislang üblich eingestellt werden. So können ausreichend große Rückstellkräfte einerseits eine gute Abdichtungswirkung auch in der Ecke gewährleisten, und andererseits kann der Betonwerkstoff, in Anpassung an die konstruktive Ausgestaltung des Betontübbings, vor einer Überlastung durch zu hohe Rückstellkräfte der Dichtung geschützt werden.
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Das Dichtungsprofil kann in einen Nut des Betontübbings eingesetzt werden, beispielsweise nach Fertigstellung des Betontübbings. Ein besonders zuverlässiger Halt des Dichtungsprofils im Betontübbing kann dadurch bewirkt werden, dass am Dichtungsprofil ein Verankerungsfuß angeformt ist. Dieser kann sich beispielsweise in eine zusätzliche, kleinere Nut erstrecken, die sich an die größere, das Dichtungsprofil aufnehmende Hauptnut anschließt. Dabei kann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, das Dichtungsprofil bereits bei der Herstellung des Betontübbings in diesem zu verankern, indem die Dichtung beim Gießen des Betontübbings in der Gießform angeordnet wird und der Verankerungsfuß in den Betonwerkstoff eingegossen wird.
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Da das Dichtungsprofil üblicherweise als Extrusionsprofil hergestellt wird, kann der Verankerungsfuß vorteilhaft ebenfalls mit extrudiert werden und sich somit in Längsrichtung des Dichtungsprofils, praktisch über dessen gesamte Länge, erstrecken. Dabei kann insbesondere vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich der Verankerungsfuß nicht vollständig über die gesamte Länge des Dichtungsprofils erstreckt, sondern dass vielmehr das Dichtungsprofil in einem an die Ecke anschließenden Bereich keinen Verankerungsfuß aufweist und somit frei von Verankerungsfüßen ist – beispielsweise, indem in diesen Bereichen der zunächst an das Dichtungsprofil angeformte Verankerungsfuß abgeschnitten wird. Insbesondere wenn vorgesehen ist, dass der Verankerungsfuß in den Betontübbing eingegossen wird, ist ja im Betontübbing keine durchgängige Nut vorgesehen, die für ein nachträgliches Einsetzen des Dichtungsprofils und dessen Verankerungsfußes vorgesehen wäre.
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Wenn also im Anschluss an die Ecke zunächst kein Verankerungsfuß am Dichtungsprofil vorhanden ist, kann beim Gießen des Betontübbings das Raumvolumen, wo sich ansonsten der Verankerungsfuß befinden würde, mit Beton ausgefüllt werden. Eine Schwächung des Betontübbings in dem mechanisch hoch belasteten Eckbereich kann auf diese Weise vermieden werden, insbesondere wird eine Kerbwirkung im Beton vermieden.
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Wenn jedoch die Dichtung erst nach Fertigstellung des Betontübbings montiert wird und im Betontübbing eine Nut zur Aufnahme des Verankerungsfußes vorgesehen ist, die sich bis in die Ecke hinein erstreckt, wird durch die Entfernung des Verankerungsfußes nahe der Ecke immerhin erreicht, dass kein Druck durch das Dichtungsprofil und dessen Verankerungsfuß in der Nut aufgebaut werden kann, so dass durch diese Maßnahme Abplatzer am Betontübbing vermieden werden können.
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Je nach Geometrie des Tunneltübbings kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zwei Dichtungsprofile nicht nur in einem bestimmten Winkel – beispielsweise einem 90°-Winkel – in einer Ebene aneinander anschließen, sondern dass ein Dichtungsprofil zusätzlich auch in einem bestimmten Verdrehwinkel an das andere Dichtungsprofil anschließt.
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Die Neuerung wird anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
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1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Dichtungsprofils im Eckbereich einer herkömmlichen Dichtung nach dem Stand der Technik,
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2 eine Ansicht von außen auf die Dichtung von 1, wobei die Dichtung zur Montage an einem Tunneltübbing vorgesehen ist und die Blickrichtung in Längsrichtung des Tunnels gewählt ist,
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3 einen Schnitt ähnlich 1, unter Verwendung desselben Dichtungsprofils, jedoch bei einer vorschlagsgemäßen Ausgestaltung der Dichtung,
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4 eine Ansicht ähnlich 2, jedoch betreffend die Dichtung von 3,
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5 einen Schnitt ähnlich 1, durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Dichtungsprofils im Eckbereich einer herkömmlichen Dichtung nach dem Stand der Technik,
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6 eine Ansicht ähnlich 2, jedoch betreffend die Dichtung von 5,
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7 einen Schnitt ähnlich 5, unter Verwendung desselben Dichtungsprofils, jedoch bei einer vorschlagsgemäßen Ausgestaltung der Dichtung,
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8 eine Ansicht ähnlich 2, jedoch betreffend die Dichtung von 7,
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9 einen Schnitt ähnlich 7, wobei das Dichtungsprofil nachbearbeitet ist, und
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10 eine Ansicht ähnlich 2, jedoch betreffend die Dichtung von 9.
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In 1 ist ein Dichtungsprofil 1 dargestellt welches eine Mehrzahl von Hohlräumen 2 aufweist, die teilweise zirkumferent abgeschlossen und teilweise nach unten offen sind. Die nach unten weisende Seite des Dichtungsprofils 1 ist dabei die Seite, die bei einer ringförmig geschlossenen Dichtung nach innen weist und einem Betontübbing anliegt.
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2 zeigt zwei Dichtungsprofile 1 von 1, deren Enden jeweils Schnittflächen 3 aufweisen, welche quer zur Längsrichtung des jeweiligen Dichtungsprofils 1 verlaufen. Die beiden Schnittflächen 3 sind im rechten Winkel zueinander ausgerichtet. Um die beiden Dichtungsprofile 1 miteinander zu verbinden und eine Ecke 4 einer insgesamt ringförmig verlaufenden Dichtung zu bilden, ist der Freiraum zwischen den beiden Schnittflächen 3 mit einer Vergussmasse 5 ausgefüllt, die anschließend vulkanisiert worden ist. Anteile der Vergussmasse 5 sind als Fortsätze 6 in die zirkumferent geschlossenen Hohlräume 2 geströmt. Weiterhin ist die Vergussmasse 5 jedoch auch in die nach unten offenen Hohlräume 2 geflossen, wie aus 1 deutlich wird. Durch den hohen Anteil an Gummimaterial im Bereich der Ecke 4 und durch das dort sehr geringe Hohlkammervolumen baut die Dichtung im Bereich dieser Ecke 4 sehr hohe Rückstellkräfte bei einer Druckbelastung auf. Diese Ausgestaltung der Ecke 4 entspricht dem bekannten Stand der Technik.
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3 zeigt in einer Ansicht ähnlich 1 das gleiche Dichtungsprofil 1, jedoch bei einer vorschlagsgemäßen Ausgestaltung der Dichtung. Die nach unten offenen Hohlräume 2 sind frei von der Vergussmasse 5.
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4 zeigt die vorschlagsgemäße Ausgestaltung der Ecke 4 unter Verwendung derselben Dichtungsprofile 1: die Schnittflächen 3 jedes Dichtungsprofils 1 verlaufen in zwei unterschiedlichen Schnittebenen. Im Profilquerschnitt der Dichtungsprofile 1 ergeben sich daher jeweils zwei unterschiedliche Bereiche. In einem ersten Bereich 7 verlaufen die Schnittflächen 3 nach wie vor in der Art, dass zwischen ihnen ein Freiraum verbleibt. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel verlaufen die Schnittflächen 3 in diesen ersten Bereichen 7 der Profilquerschnitte rechtwinklig zueinander. Der Freiraum ist mit Vergussmasse 5 ausgefüllt, deren Fortsätze 6 sich in die Hohlräume 2 der Dichtungsprofile 1 erstrecken.
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In einem zweiten Bereich 8 verlaufen die Schnittflächen 3 der beiden Dichtungsprofile 1 so, dass sie einander praktisch anliegen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Dichtungsprofile 1 in diesem zweiten Bereich 8 auf Gehrung geschnitten, die Schnittflächen 3 verlaufen in diesem zweiten Bereich 8 also entlang der Winkelhalbierenden der Ecke 4. Im zweiten Bereich 8 sind die beiden Dichtungsprofile 1 dadurch miteinander verbunden, dass ihre Schnittflächen 3 zunächst mit einer Gummilösung eingestrichen und anschließend vulkanisiert worden sind, oder dass statt der Gummilösung beide Schnittflächen 3 im zweiten Bereich 8 mit einer unvulkanisierten Gummifolie abgedeckt worden sind bzw. zwischen den beiden Schnittflächen 3 eine unvulkanisierte Gummifolie angeordnet worden ist und auch in diesen Fällen die beiden Dichtungsprofile 1 anschließend durch Vulkanisation miteinander verbunden worden sind.
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Dadurch, dass die unten offenen Hohlräume 2 und auch einige der zirkumferent abgeschlossenen Hohlräume 2 im zweiten Bereich 8 der Profilquerschnitte liegen, kann keine Vergussmasse 5 in diese Hohlräume 2 eindringen. Die Vergussmasse 5 bildet daher Fortsätze 6 ausschließlich in den äußeren Hohlräumen 2, die im ersten Bereich 7 der Profilquerschnitte liegen. Auch ist die Menge der Vergussmasse 5 im Vergleich zu 2 dadurch erheblich reduziert, dass der Freiraum zwischen den beiden ersten Bereichen 7 der Dichtungsprofile 1 erheblich kleiner ist als beim Ausführungsbeispiel der 1 und 2. Im Ergebnis baut daher die Dichtung nach 3 und 4 im Bereich der Ecke 4 deutlich weniger Rückstellkräfte auf als die Dichtung nach 1 und 2.
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Die 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel ähnlich den 1 und 2. Unterschiedlich ist, dass die Dichtungsprofile 1 angeformte Verankerungsfüße 9 aufweisen. Das Dichtungsprofil 1 ist dazu vorgesehen, dass beim Gießen eines Betontübbings die Verankerungsfüße 9 von dem Beton umschlossen werden. Um zu vermeiden, dass der Beton dabei in die nach unten offenen Hohlräume 2 eindringt nicht ein zweiter Unterschied des Dichtungsprofils 1 darin, dass die ursprünglich nach unten offenen Hohlräume 2 durch eine untere Folie 10 abgedeckt sind.
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Die Ausgestaltung der Ecke 4 ist demzufolge ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der 2. Die Verankerungsfüße 9 der beiden Dichtungsprofile 1 erstrecken sich bis über die Schnittflächen 3 hinaus und stoßen aneinander an.
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Die 7 und 8 zeigen unter Verwendung desselben Dichtungsprofils 1 wie dem der 5 und 6 eine vorschlagsgemäße Ausgestaltung der Dichtung: wie beim Ausführungsbeispiel der 3 und 4 verlaufen die Schnittflächen 3 im ersten Bereich 7 des Profilquerschnitts der beiden Dichtungsprofile 1 rechtwinklig zueinander und schaffen einen Freiraum, der mit Vergussmasse 5 ausgefüllt ist. Im jeweils zweiten Bereich 8 der Profilquerschnitte liegen die Schnittflächen 3 einander praktisch an, so dass sich insgesamt ein etwa Y-förmiger Verlauf der Schnittflächen 3 ergibt. Die Schnittflächen 3 verlaufen im zweiten Bereich 8 bis in die Verankerungsfüße 9 hinein, so dass auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Verankerungsfüße 9 der beiden Dichtungsprofile 1 aneinander anstoßen.
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Die 9 und 10 zeigen eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der 7 und 8. Der Unterschied besteht darin, dass die Verankerungsfüße 9 jeweils in einem an die Ecke 4 anschließenden Abschnitt bei beiden Dichtungsprofilen 1 entfernt worden sind, beide Dichtungsprofile 1 also jeweils in einem an die Ecke 4 anschließenden Bereich frei von Verankerungsfüßen 9 sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dichtungsprofil
- 2
- Hohlraum
- 3
- Schnittfläche
- 4
- Ecke
- 5
- Vergussmasse
- 6
- Fortsatz
- 7
- Erster Bereich
- 8
- Zweiter Bereich
- 9
- Verankerungsfuß
- 10
- Folie
