EP2507479B1 - Dichtanordnung für schacht- und tunnelbauten - Google Patents

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EP2507479B1
EP2507479B1 EP10805402.4A EP10805402A EP2507479B1 EP 2507479 B1 EP2507479 B1 EP 2507479B1 EP 10805402 A EP10805402 A EP 10805402A EP 2507479 B1 EP2507479 B1 EP 2507479B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing
regions
profile
hardness
sealing profile
Prior art date
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Active
Application number
EP10805402.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2507479A2 (de
Inventor
Heiko Höft
Holger Gutschmidt
Andreas Diener
Andreas Artus
Marc Fischer
Matthias Klug
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sealable Solutions GmbH
Original Assignee
Daetwyler Sealing Technologies Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Daetwyler Sealing Technologies Deutschland GmbH filed Critical Daetwyler Sealing Technologies Deutschland GmbH
Publication of EP2507479A2 publication Critical patent/EP2507479A2/de
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Publication of EP2507479B1 publication Critical patent/EP2507479B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D11/00—Lining tunnels, galleries or other underground cavities, e.g. large underground chambers; Linings therefor; Making such linings in situ, e.g. by assembling
    • E21D11/38—Waterproofing; Heat insulating; Soundproofing; Electric insulating
    • E21D11/385—Sealing means positioned between adjacent lining members

Definitions

  • the invention relates to a sealing arrangement for shaft and tunnel structures.
  • Manhole and tunnel structures are regularly composed of individual monolithic prefabricated components (tubbings), between which there are contact joints, which are sealed with suitable seals, for example to prevent ingress of surrounding medium (for example water).
  • suitable seals for example to prevent ingress of surrounding medium (for example water).
  • Generic sealing arrangements are for example from the DE 102005039253 . DE 102005039056 . US 4946309 . EP 0222968 . EP 0441250 and EP 0995013 known.
  • an elastic sealing profile is introduced into a circumferential groove around the butt sides of the tubbing.
  • the sealing effect of the sealing system is achieved when assembling the tubbings by pressing the sealing profiles of adjacent segments facing each other in the joints against each other (compression seal).
  • the restoring forces caused by the compression ensure a reliable seal, provided that the generated compression pressure exceeds the external pressure applied to the seal.
  • a problem of known sealing arrangements is that in an offset of the tubbings against each other due to positioning errors, the desired mirror-symmetrical arrangement of the sealing elements is not present and the contact of the two sealing profiles takes place only on a reduced support share, resulting in a reduced pressure. This increases the risk of leakage.
  • Object of the present invention is to improve the sealing of joints between components of manhole and tunnel structures, so that a reliable seal of manhole and tunnel structures is achieved in particular even at a displacement of the components.
  • the sealing arrangement according to the invention provides for the first time sealing profiles, which are not uniform and not mirror-symmetrical in terms of their elasticity properties with an offset-free arrangement.
  • Each sealing profile has regions of different hardness arranged alternately along the contact plane, wherein the arrangement of the regions of different hardness of the sealing profiles differs from one another, so that in the deployment situation without offset, a "hard” region essentially lies opposite a "soft” region.
  • a hard area of a sealing profile is at least substantially pressed onto or into a soft region of the opposite sealing profile in the case of installation without offset.
  • At an offset at least a portion of the hard portion of one seal profile faces a hard portion of the other seal profile adjacent the soft portion.
  • regions of different hardness is understood to mean parts of an elastic sealing profile which have different restoring forces in the direction of the end face of the sealing profile or the contact plane between two sealing profiles.
  • a “hard” or “harder” range is understood to mean a region of a sealing profile which has a higher restoring force than a comparison region.
  • a “soft” region or “softer” region is understood to mean a region of a sealing profile which has a lower restoring force than a comparison region.
  • a “region” here is preferably a part of the sealing profile, which is bounded by the front side and the base side of the sealing profile as well as by one flank side and the adjacent region or by two adjacent regions. The regions of different hardness need not necessarily be from the base side, i.
  • the "hardness" of a sealing profile can be adjusted in various ways known to those skilled in the art, for example by selecting a suitable material with a suitable Shore hardness and / or by providing cavities or channels in the sealing profile.
  • the "hardness" of a sealing profile can also be influenced by the shape of cavities or channels provided in the sealing profile.
  • transverse direction when the term “transverse direction” is used here, it is meant a direction that is perpendicular to the profile longitudinal plane and runs substantially parallel to the end face of the sealing profile or to the contact plane between two Dichtungsgprofilen.
  • profile longitudinal plane is meant a plane which extends in the longitudinal direction of the Dichtungsgprofils, which includes the central longitudinal axis of the sealing profile and is perpendicular to the end face of Dichtungsgprofils or the contact plane.
  • alternatively arranged regions it is meant that regions of different hardness are arranged alternately in the transverse direction behind and behind each other, for example, as viewed from a flank side of the sealing profile, a soft region follows a hard region and again follows a soft region.
  • range-hardening combinations are possible, for example, soft-hard / hard-soft, soft-hard-soft / hard-soft-hard, soft-hard-soft-hard-soft / hard-soft-hard-soft hard, etc.
  • soft areas of one sealing profile have at least 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 or at least 55%, compared to the respectively assigned hard areas of the other area, given a prestress a 20, 25, 30, 35, 40, 45 or 50% lower restoring force.
  • the components may be made of concrete, metal, plastic, wood or other materials, e.g. Composite materials, exist.
  • the regions can preferably be permanently connected to one another by coextrusion, adhesive bonding or other processes known and suitable to the person skilled in the art.
  • the regions of different hardness are arranged with an offset arrangement of the sealing profiles such that one region of a sealing profile in each case directly opposite a region of the sealing profile associated with this sealing profile with a different hardness, ie two opposite regions of different hardness lie with their central axes each in a plane perpendicular to the contact plane common plane.
  • a hard area of a sealing profile therefore lies directly opposite a soft area of the opposite sealing profile.
  • opposing regions of different hardness do not overlap. But it is also possible that overlap areas of different hardness even with offset arrangement of the sealing profiles at least partially. For example, in the soft-hard-soft / hard-soft-hard combination, it may be so that the inward soft regions each contact a portion of the two outer soft regions of the opposing sealing profile.
  • the regions may have different shore hardnesses of the material making up the respective region and / or different profile geometries. Different profile geometries preferably result from a different size and / or arrangement and / or shape of cavities or channels in the sealing profile.
  • each of the sealing profiles of the sealing arrangement according to the invention has at least one area with a first hardness and at least two areas with a hardness different from the first hardness.
  • each of the sealing profiles has a total of three areas, wherein two areas preferably have the same hardness and a preferably central area has a higher or lower hardness on the other hand.
  • one of the sealing profiles has an inner soft region and two flanking outer hard regions and the opposite sealing profile has an inner hard region and two flanking outer soft regions.
  • sealing profiles with more than three, for example four, five, six or seven alternating hardness ranges.
  • one area is centrally located and the other areas flank symmetrically this central area.
  • the lying on the flanks (lateral outer sides) of the sealing profile areas taken together have the same contact surface as the central region. Any regions lying between the flank regions and the central region preferably each have the same contact surface as the central region.
  • the regions of differing hardness, taken together, form substantially an equal contact area, i. All soft regions of a sealing profile form a contact surface which essentially corresponds to the contact surface formed by the hard regions of the sealing profile.
  • the sealing profiles are made of elastomeric material.
  • elastomeric materials are natural rubber (NR), styrene-butadiene rubber (SBR), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene rubber (EPDM), butadiene-acrylonitrile rubber (NBR), hydrogenated acrylonitrile rubber (HNBR), chloroprene rubber (CR), chlorosulfonated polyethylene (CSM), polyacrylate rubber (ACM), polyurethane rubber (PU), silicone rubber (Q), fluorosilicone rubber (MFQ) and fluororubber (FPM).
  • natural rubber NR
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • IIR ethylene-propylene rubber
  • EPDM butadiene-acrylonitrile rubber
  • HNBR hydrogenated acrylonitrile rubber
  • CSM chloroprene rubber
  • CSM chlorosulfonated polyethylene
  • ACM polyacrylate rubber
  • PU polyurethane rubber
  • the invention in a second aspect, relates to a sealing profile for components of manholes and tunnels, wherein the sealing profile has the shape of a substantially rectangular frame with four sides, and wherein the sealing profile in the transverse direction perpendicular to the profile longitudinal plane alternately arranged regions of different hardness and opposite sides each have a different arrangement of the regions of different hardness in the transverse direction.
  • the regions of the sealing profile may preferably be permanently interconnected by coextrusion, gluing or other methods known and suitable to the person skilled in the art.
  • a sealing profile according to the second aspect of the present invention is particularly advantageously used in a sealing arrangement according to the first aspect of the present invention.
  • Sealing profiles for components of manhole and tunnel structures usually form a substantially rectangular frame, which is used for example in a circumferential groove in the butt sides of the components.
  • the sealing arrangement according to the invention although it is possible to provide components with different sealing profiles, ie sealing profiles with different arrangement of hardness ranges, in the form of a frame profile and to arrange the components so that each different sealing profiles are opposite to each other.
  • the sealing profile preferably has at least one region with a first hardness and at least two regions with a hardness different from the first hardness.
  • two adjacent sides of the sealing profile have an inner soft region and two flanking outer hard regions, and the remaining sides have an inner hard region and two flanking outer soft regions.
  • the sealing profile is preferably made of elastomeric material, as indicated above.
  • the invention provides a tunnel or manhole structure comprising a seal arrangement or a sealing profile according to the first or second aspect of the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a portion of an individual components 2, eg prefabricated concrete components, composite tunnel structure 13. Between abutting sides 3 of the components 2 joints 4 are formed. The joints 4 are sealed with sealing profiles 5 not visible here.
  • FIG. 2 schematically shows a cross section through a seal assembly for Betontübbings according to the prior art, as shown for example in the US 4946309 is described. Shown is a part of two with their abutting sides 3 adjacent components 2. The butt sides 3 of the components 2 form a joint 4 and each have a circumferential around the abutting sides 3 groove 14, in each case an elastic sealing profile 5 is introduced. With the profile end faces 16 to a contact plane 6 adjacent sealing profiles 5 are arranged mirror-symmetrically with respect to the contact plane 6 and seal the joint 4 from. On the profile base side 15 groove grooves 18, 5 channels 11 are provided in the interior of the sealing profile.
  • FIG. 3 shows an embodiment of the sealing arrangement according to the invention 1. Corresponding features are denoted by the same reference numerals as in Fig. 2 designated.
  • a sealing profile 5 is introduced in each case. Shown is a part of two juxtaposed with their abutting sides 3 components 2. The here in the unpressed state and without offset against each other illustrated sealing profiles 5 abut each other with the profile end faces 16 in the contact plane 6 and bridge in this way the joint 4.
  • the sealing profiles have groove grooves 18 on the profile base side 15 and channels in the illustrated embodiment 11 and are fixed for example by gluing in the groove 14.
  • the sealing profiles 5 are configured with respect to the contact plane 6 is not mirror-symmetrical.
  • the sealing profiles 5 differ in the arrangement of areas 7, 8 different hardness.
  • the different hardness of the regions 7, 8 has been generated in the embodiment shown here by selecting different Shore hardness of the elastomeric material used for the respective area 7, 8.
  • Both sealing profiles 5 have three areas 7, 8, which are arranged alternately in the transverse direction 9.
  • a central region 8 made of harder material is flanked by regions 7 of softer material, while in the case of the sealing profile 5b located on the right from the contact plane 6, a softer central region 7 of harder Flanked areas 8.
  • a hard region 8 of one sealing profile 5a lies directly opposite a soft region 7 of the other sealing profile 5b with an equally large contact surface on the contact plane 6, and vice versa.
  • the areas 7, 8 do not overlap in the non-offset state, ie, a hard area 8 of one sealing profile 5a does not overlap the respective opposite soft area 7 of the other sealing profile 5b.
  • Both sealing profiles 5 are in this embodiment with respect to the profile longitudinal plane 10 each mirror-symmetrical.
  • the sum of the contact surfaces, ie the sum of the surfaces with which the sealing profiles 5 rest against one another in the offset-free state in the contact plane 6, is here for the soft and hard regions 7, 8 essentially the same.
  • the contact surfaces of the two hard regions 8 of the right-hand sealing profile 5b thus add up to a surface which essentially corresponds to the contact surface of the central region 7.
  • the central hard area 8 of the one sealing profile 5a overlaps the corresponding hard section 8 of the opposite sealing profile 5b lying to the side of the profile flank 17, whereby the reduction of the contact surface between the sealing profiles can be compensated.
  • FIG. 4 shows two different variants of a seal assembly according to the invention 1. For better clarity, only the two Sealing profiles 5 shown. Across from Fig. 3 the sealing profiles are shown here tilted by 90 °. In Fig. 4A are the sealing profiles 5 off Fig. 3 reproduced again enlarged.
  • the different hardness of the regions 7, 8 realized by different Shore hardness of the material used for the areas 7, 8 respectively.
  • the hard area 8 of the above relative to the contact plane 6 sealing profile 5a has a higher Shore hardness than the corresponding opposite region 7 of the underlying sealing profile 5b.
  • each opposite in the non-offset state regions 7, 8 is the same for both sealing profiles 5, ie, the number, shape and arrangement of the channels 11 is the same, ie mirror-symmetric with respect to the contact plane 6.
  • the hard areas 8 and the soft areas. 7 each have substantially the same Shore hardness with each other. However, it is also possible for different Shore hardnesses to be provided, which in the case of soft regions 7, however, are in each case smaller than in the case of the hard region 8 which is opposite each other in the non-offset state Fig. 4B an embodiment is shown in which different area hardnesses are generated by the profile geometry.
  • the central hard area 8 of the in the figure above the contact plane 6 lying sealing profile 5a has a comparatively larger volume of material, since the channels 11 are designed in comparison with the opposite region 7 of lying below the contact plane 6 sealing profile 5b with a smaller cross-section , The same applies to the hard areas 8 which flank the central soft area 8 of the sealing profile 5b.
  • the hardness of a region can be adjusted by the number, the size and also by the shape of the cavities or channels 11. The larger the proportion of solid material in the volume of the respective area, the harder it is in general.
  • Fig. 5 shows very schematically an exemplary arrangement of several abutting components 2 with a preferred embodiment of the profile seal 5 according to the invention in a side view. Shown are two rows of four components 2, the abutting sides 3 are equipped with a circumferential frame-like sealing profile 5. Of the four sides 12a, 12b, 12c and 12d of the sealing profile 5, two adjacent sides 12a, 12b and 12c, 12d are formed identically, ie with an identical one Area arrangement provided, while opposite sides have different area arrangements. The sides 12a and 12b, for example, have an arrangement of the areas 7, 8 in which a central hard area 8 is flanked by two soft areas 7, while the sides 12c and 12d have the reverse arrangement. In the side view, only the flank sides 17 of the sealing profile 5 can be seen. The sides are connected to each other in the corner regions 19. Three examples of preferred embodiments of the corner regions 19 are lower left in FIG Fig. 5 outlined.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung für Schacht- und Tunnelbauten.
    • Hintergrund und Stand der Technik
  • Schacht- und Tunnelbauten sind regelmäßig aus einzelnen monolithischen Fertigbauteilen (Tübbingen) zusammengesetzt, zwischen denen Kontaktfugen vorhanden sind, die mit geeigneten Dichtungen abgedichtet werden, um beispielsweise ein Eindringen von umgebendem Medium (z.B. Wasser) zu verhindern.
  • Gattungsgemäße Dichtanordnungen sind z.B. aus der DE 102005039253 , DE 102005039056 , US 4946309 , EP 0222968 , EP 0441250 und EP 0995013 bekannt. Dabei ist ein elastisches Dichtprofil in eine um die Stoßseiten des Tübbings umlaufende Nut eingebracht. Die abdichtende Wirkung des Dichtsystems wird beim Zusammenfügen der Tübbings dadurch erreicht, dass die einander in den Fugen gegenüberliegenden Dichtprofile benachbarter Tübbings gegeneinander gepresst werden (Kompressionsdichtung). Die durch die Kompression hervorgerufenen Rückstellkräfte sorgen für eine zuverlässige Abdichtung, sofern der erzeugte Kompressionsdruck den an der Dichtung anliegenden externen Druck übersteigt.
  • Ein Problem bekannter Dichtanordnungen besteht darin, dass bei einem Versatz der Tübbings gegeneinander aufgrund von Positionierungsfehlern die gewünschte spiegelsymmetrische Anordnung der Dichtelemente nicht gegeben ist und die Berührung der beiden Dichtprofile nur noch auf einem reduzierten Traganteil stattfindet, was zu einem verminderten Pressdruck führt. Dadurch steigt die Gefahr einer Undichtigkeit.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Abdichtung von Fugen zwischen Bauteilen von Schacht- und Tunnelbauten zu verbessern, so dass eine zuverlässige Abdichtung von Schacht- und Tunnelbauwerken insbesondere auch bei einem Versatz der Bauteile erreicht wird.
  • Gelöst wird die Aufgabe mit den Gegenständen gemäß den nebengeordneten Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Dichtanordnung für Schacht- und Tunnelbauten bereit, wobei
    1. a) die Dichtanordnung mindestens zwei Bauteile umfasst, die eine Fuge bildend mit Stoßseiten aneinander liegen,
    2. b) die Bauteile an den Stoßseiten jeweils ein elastisches Dichtungsprofil aufweisen, und
    3. c) die Dichtungsprofile aneinander liegender Stoßseiten an einer Kontaktebene aneinander liegen und die Fuge abdichtend überbrücken,
      und wobei jedes der Dichtungsprofile in Querrichtung senkrecht zur jeweiligen Profillängsebene alternierend angeordnete Bereiche unterschiedlicher Härte aufweist, wobei sich die Dichtungsprofile aneinander liegender Stoßseiten in der Anordnung der Bereiche unterschiedlicher Härte in Querrichtung voneinander unterscheiden.
  • Die erfindungsgemäße Dichtanordnung sieht erstmals Dichtungsprofile vor, die bei versatzloser Anordnung hinsichtlich ihrer Elastizitätseigenschaften nicht einheitlich und nicht spiegelsymmetrisch sind. Jedes Dichtungsprofil weist entlang der Kontaktebene alternierend angeordnete Bereiche unterschiedlicher Härte auf, wobei sich die Anordnung der Bereiche unterschiedlicher Härte der Dichtungsprofile voneinander unterscheidet, so dass in der Einsatzsituation ohne Versatz ein "harter" Bereich einem "weichen" Bereich im Wesentlichen gegenüberliegt. Dadurch ist es möglich, im Falle eines Versatzes der Bauteile, der zu einem Versatz der Dichtungsprofile zueinander in Querrichtung, d.h. senkrecht zur Dichtungsprofillängsebene, führt, eine Verminderung des Pressdrucks zumindest weitgehend zu verhindern. Bei der erfindungsgemäßen Dichtanordnung wird bei versatzlosem Einbau ein harter Bereich eines Dichtungsprofils zumindest im Wesentlichen auf bzw. in einen weichen Bereich des gegenüberliegenden Dichtungsprofils gepresst. Bei einem Versatz liegt zumindest ein Teil des harten Bereichs des einen Dichtungsprofils einem dem weichen Bereich benachbarten harten Bereich des anderen Dichtungsprofils gegenüber. Obwohl die Kontaktfläche zwischen den Dichtungsprofilen durch den Versatz vermindert ist, nimmt der Pressdruck insgesamt nicht ab, da in den Kontaktbereichen, in denen ein harter Bereich einem ebenfalls harten Bereich anliegt, der Druck durch die höheren Rückstellkräfte erhöht ist.
  • Unter dem Begriff "Bereiche unterschiedlicher Härte" werden Teile eines elastischen Dichtungsprofils verstanden, die unterschiedliche Rückstellkräfte in Richtung der Stirnseite des Dichtungsprofils bzw. der Kontaktebene zwischen zwei Dichtungsprofilen aufweisen. Unter einem "harten" Bereich oder "härteren" Bereich wird ein Bereich eines Dichtungsprofils verstanden, der eine höhere Rückstellkraft aufweist als ein Vergleichsbereich. Unter einem "weichen" Bereich oder "weicheren" Bereich wird ein Bereich eines Dichtungsprofils verstanden, der eine geringere Rückstellkraft aufweist als ein Vergleichsbereich. Ein "Bereich" ist hier vorzugsweise ein Teil des Dichtungsprofils, der von der Stirnseite und der Basisseite des Dichtungsprofils sowie von einer Flankenseite und dem benachbarten Bereich oder von zwei benachbarten Bereichen begrenzt wird. Die Bereiche unterschiedlicher Härte müssen nicht notwendig von der Basisseite, d.h. der mit dem Bauteil in Kontakt stehenden Seite des Dichtungsprofils begrenzt sein. Vielmehr können die Bereiche unterschiedlicher Härte auch auf einem Basisteil mit einheitlicher Härte vorgesehen sein und von diesem begrenzt werden. Die "Härte" eines Dichtungsprofils kann auf verschiedenen dem Fachmann bekannten Wegen eingestellt werden, beispielsweise durch Wahl eines entsprechenden Materials mit einer geeigneten Shore-Härte und/oder durch Vorsehen von Höhlungen bzw. Kanälen im Dichtungsprofil. Auch durch die Form von im Dichtungsprofil vorgesehenen Höhlungen bzw. Kanälen kann die "Härte" eines Dichtungsprofils beeinflusst werden.
  • Wenn hier der Begriff "Querrichtung" verwendet wird, ist eine Richtung gemeint, die senkrecht auf der Profillängsebene steht und im Wesentlichen parallel zur Stirnseite des Dichtungsgprofils bzw. zur Kontaktebene zwischen zwei Dichtungsgprofilen verläuft. Unter "Profillängsebene" wird eine Ebene verstanden, die in Längsrichtung des Dichtungsgprofils verläuft, die Mittellängsachse des Dichtungsprofils einschließt und senkrecht auf der Stirnseite des Dichtungsgprofils bzw. der Kontaktebene steht.
  • Mit dem Ausdruck "alternierend angeordnete Bereiche" ist gemeint, dass in Querrichtung abwechselnd Bereiche unterschiedlicher Härte hinter- bzw. nebeneinander angeordnet sind, z.B., von einer Flankenseite des Dichtungsprofils aus gesehen, einem weichen Bereich ein harter Bereich und diesem erneut ein weicher Bereich folgt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine Vielzahl verschiedener Bereichshärtenkombinationen möglich, beispielsweise weich-hart/hart-weich, weich-hart-weich/hart-weich-hart, weich-hart-weich-hart-weich/hart-weich-hart-weich-hart usw.
  • Vorzugsweise weisen weiche Bereiche des einen Dichtungsprofils im Vergleich zu den jeweils zugeordneten harten Bereichen des anderen Bereichs bei gegebener Vorspannung eine um mindestens 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 oder mindestens 55 %, besonders bevorzugt eine um 20, 25, 30, 35, 40, 45 oder 50 % geringere Rückstellkraft auf.
  • Die Bauteile können aus Beton, Metall, Kunststoff, Holz oder anderen Materialien, z.B. Kompositmaterialien, bestehen.
  • Die Bereiche können durch Koextrusion, Kleben oder andere dem Fachmann bekannte und geeignete Verfahren vorzugsweise dauerhaft miteinander verbunden sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtanordnung sind die Bereiche unterschiedlicher Härte bei versatzloser Anordnung der Dichtungsprofile derart angeordnet, dass einem Bereich eines Dichtungsprofils jeweils ein Bereich des diesem Dichtungsprofil zugeordneten Dichtungsprofils mit einer anderen Härte direkt gegenüberliegt, d.h. zwei gegenüberliegende Bereiche unterschiedlicher Härte liegen mit ihren Mittelachsen jeweils in einer in Bezug auf die Kontaktebene senkrecht stehenden gemeinsamen Ebene. Ein harter Bereich eines Dichtungsprofils liegt daher jeweils einem weichen Bereich des gegenüberliegenden Dichtungsprofils direkt gegenüber. Vorzugsweise überlappen sich gegenüberliegende Bereiche unterschiedlicher Härte dabei nicht. Es ist aber auch möglich, dass sich Bereiche unterschiedlicher Härte auch bei versatzloser Anordnung der Dichtungsprofile zumindest teilweise überlappen. Beispielsweise kann es bei der Kombination weich-hart-weich/hart-weich-hart so sein, dass der innen liegende weiche Bereiche jeweils Kontakt mit einem Teil der beiden außen liegenden weichen Bereiche des gegenüberliegenden Dichtungsprofils hat.
  • Zur Bereitstellung unterschiedlicher Härten können die Bereiche unterschiedliche Shore-Härten des Materials, aus dem der jeweilige Bereich besteht, und/oder unterschiedliche Profilgeometrien aufweisen. Unterschiedliche Profilgeometrien ergeben sich vorzugsweise durch eine unterschiedliche Größe und/oder Anordnung und/oder Gestalt von Höhlungen oder Kanälen in dem Dichtungsprofil.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist jedes der Dichtungsprofile der erfindungsgemäßen Dichtanordnung mindestens einen Bereich mit einer ersten Härte und mindestens zwei Bereiche mit einer von der ersten Härte verschiedenen Härte auf. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform weist jedes der Dichtungsprofile insgesamt drei Bereiche auf, wobei zwei Bereiche bevorzugt die gleiche Härte aufweisen und ein vorzugsweise zentraler Bereich eine demgegenüber höhere oder geringere Härte aufweist.
  • Besonders bevorzugt weist eines der Dichtungsprofile einen inneren weichen Bereich und zwei flankierende äußere harte Bereiche und das gegenüberliegende Dichtungsprofil einen inneren harten Bereich und zwei flankierende äußere weiche Bereiche auf. Es ist aber ohne Weiteres möglich, Dichtungsprofile mit mehr als drei, beispielsweise vier, fünf, sechs oder sieben alternierenden Härtebereichen vorzusehen. Im Falle einer ungeraden Anzahl von alternierenden Härtebereichen ist es bevorzugt, dass ein Bereich zentral angeordnet ist und die übrigen Bereiche diesen zentralen Bereich symmetrisch flankieren. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass die an den Flanken (seitlichen Außenseiten) des Dichtungsprofils liegenden Bereiche zusammengenommen die gleiche Kontaktfläche aufweisen wie der zentrale Bereich. Etwaige zwischen den Flankenbereichen und dem Zentralbereich liegende Bereiche weisen bevorzugt jeweils die gleiche Kontaktfläche auf wie der zentrale Bereich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform bilden die Bereiche unterschiedlicher Härte jeweils zusammengenommen im Wesentlichen eine gleich große Kontaktfläche, d.h. sämtliche weichen Bereiche eines Dichtungsprofils bilden eine Kontaktfläche, die im Wesentlichen derjenigen Kontaktfläche entspricht, die von den harten Bereichen des Dichtungsprofils gebildet wird.
  • Besonders bevorzugt bestehen die Dichtungsprofile aus elastomerem Material. Beispiele für elastomere Materialien sind Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butylkautschuk (IIR), Ethylen-Propylenkautschuk (EPDM), Butadien-Acrylnitrilkautschuk (NBR), hydrierter Acrylnitrilkautschuk (HNBR) Chloroprenkautschuk (CR), chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), Polyacrylatkautschuk (ACM), Polyurethankautschuk (PU), Silikonkautschuk (Q), Fluorsilikonkautschuk (MFQ) und Fluorkautschuk (FPM).
  • In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Dichtungsprofil für Bauteile von Schacht- und Tunnelbauten, wobei das Dichtungsprofil die Form eines im Wesentlichen rechteckigen Rahmens mit vier Seiten aufweist, und wobei das Dichtungsprofil in Querrichtung senkrecht zur Profillängsebene alternierend angeordnete Bereiche unterschiedlicher Härte aufweist und gegenüberliegende Seiten jeweils eine unterschiedliche Anordnung der Bereiche unterschiedlicher Härte in Querrichtung aufweisen. Die Bereiche des Dichtungsprofils können durch Koextrusion, Kleben oder andere dem Fachmann bekannte und geeignete Verfahren vorzugsweise dauerhaft miteinander verbunden sein.
  • Ein Dichtungsprofil gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist besonders vorteilhaft in einer Dichtungsanordnung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung einsetzbar. Dichtungsprofile für Bauteile von Schacht- und Tunnelbauten bilden in der Regel einen im Wesentlichen rechteckigen Rahmen, der z.B. in eine umlaufende Nut in den Stoßseiten der Bauteile eingesetzt wird. Bei der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist es zwar möglich, Bauteile mit unterschiedlichen Dichtungsprofilen, d.h. Dichtungsprofilen mit unterschiedlicher Anordnung von Härtebereichen, in Form eines Rahmenprofils vorzusehen und die Bauteile so anzuordnen, dass jeweils unterschiedliche Dichtungsprofile aneinander gegenüber liegen. Es ist jedoch bevorzugt, sämtliche Bauteile mit demselben Typ Dichtungsprofil auszustatten. Dies wird dadurch ermöglicht, dass jeweils zwei benachbarte Seiten des Rahmenprofils dem einen Dichtungsprofiltyp angehören, während die anderen, ebenfalls benachbarten, Seiten dem anderen Dichtungsprofiltyp angehören.
  • Vorzugsweise weist das Dichtungsprofil mindestens einen Bereich mit einer ersten Härte und mindestens zwei Bereiche mit einer von der ersten Härte verschiedenen Härte auf.
  • Besonders bevorzugt weisen zwei benachbarte Seiten des Dichtungsprofils einen inneren weichen Bereich und zwei flankierende äußere harte Bereiche auf, und die übrigen Seiten weisen einen inneren harten Bereich und zwei flankierende äußere weiche Bereiche auf.
  • Das Dichtprofil besteht vorzugsweise aus elastomerem Material, wie oben angegeben.
  • In einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein Tunnel- oder Schachtbauwerk bereit, dass eine Dichtungsanordnung oder ein Dichtungsprofil gemäß dem ersten bzw. zweiten Aspekt der Erfindung umfasst.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die beispielhaft bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, näher erläutert.
    • Fig. 1 Schematische Darstellung eines Teils eines Tunnelbauwerks.
    • Fig. 2 Schematische Querschnittsansicht einer Dichtungsanordnung gemäß dem Stand der Technik.
    • Fig. 3 Schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.
    • Fig. 4 Schematische Querschnittsansichten von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Dichtungsprofils. A. Dichtungsprofile mit Bereichen unterschiedlicher Shore-Materialhärte. B. Dichtungsprofile mit Bereichen unterschiedlicher Geometrie.
    • Fig. 5 Schematische Darstellung einer Anordnung mehrerer Bauteile mit den erfindungsgemäßen Dichtungsprofilen.
  • Figur 1 zeigt schematisch einen Abschnitt eines aus einzelnen Bauteilen 2, z.B. Fertigbetonbauteilen, zusammengesetzten Tunnelbauwerk 13. Zwischen Stoßseiten 3 der Bauteile 2 sind Fugen 4 ausgebildet. Die Fugen 4 sind mit hier nicht sichtbaren Dichtungsprofilen 5 abgedichtet.
  • Figur 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Dichtungsanordnung für Betontübbings gemäß dem Stand der Technik, wie sie beispielsweise in der US 4946309 beschrieben ist. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtanordnung 8. Dargestellt ist ein Teil von zwei mit ihren Stoßseiten 3 aneinander liegenden Bauteilen 2. Die Stoßseiten 3 der Bauteile 2 bilden eine Fuge 4 und weisen jeweils eine um die Stoßseiten 3 umlaufende Nut 14 auf, in die jeweils ein elastisches Dichtungsprofil 5 eingebracht ist. Die mit den Profilstirnseiten 16 an einer Kontaktebene 6 aneinander liegenden Dichtungsprofile 5 sind spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Kontaktebene 6 angeordnet und dichten die Fuge 4 ab. An der Profilbasisseite 15 sind Rillennuten 18, im Inneren des Dichtungsprofils 5 Kanäle 11 vorgesehen.
  • Figur 3 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1. Entsprechende Merkmale sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 2 bezeichnet. In Nuten 14 der Bauteile 2, z.B. eines Tunnelbaus, ist jeweils ein Dichtungsprofil 5 eingebracht. Dargestellt ist ein Teil von zwei mit ihren Stoßseiten 3 aneinander liegenden Bauteilen 2. Die hier im unverpressten Zustand und ohne Versatz gegeneinander dargestellten Dichtungsprofile 5 liegen mit den Profilstirnseiten 16 in der Kontaktebene 6 aneinander an und überbrücken auf diese Weise die Fuge 4. Die Dichtungsprofile 5 weisen in der dargestellten Ausführungsform Rillennuten 18 an der Profilbasisseite 15 und Kanäle 11 auf und sind beispielsweise durch Verkleben in der Nut 14 fixiert. Die Dichtungsprofile 5 sind in Bezug auf die Kontaktebene 6 nicht spiegelsymmetrisch ausgestaltet. Vielmehr unterscheiden sich die Dichtungsprofile 5 in der Anordnung von Bereichen 7, 8 unterschiedlicher Härte. Die unterschiedliche Härte der Bereiche 7, 8 ist bei der hier dargestellten Ausführungsform durch Auswahl unterschiedlicher Shore-Härten des für den jeweiligen Bereich 7, 8 verwendeten elastomeren Materials erzeugt worden. Beide Dichtungsprofile 5 weisen drei Bereiche 7, 8 auf, die in Querrichtung 9 alternierend angeordnet sind. Bei dem hier in Bezug auf die Kontaktebene 6 links dargestellten Dichtungsprofil 5a ist ein aus härterem Material gefertigter zentraler Bereich 8 von Bereichen 7 aus weicherem Material flankiert, während bei dem von der Kontaktebene 6 aus gesehen rechts liegenden Dichtungsprofil 5b ein weicherer zentraler Bereich 7 von härteren Bereichen 8 flankiert ist. Ein harter Bereich 8 des einen Dichtungsprofils 5a liegt einem weichen Bereich 7 des anderen Dichtungsprofils 5b mit gleich großer Kontaktfläche an der Kontaktebene 6 direkt gegenüber, und umgekehrt. Die Bereiche 7, 8 überlappen sich dabei im versatzlosen Zustand nicht, d.h. ein harter Bereich 8 des einen Dichtungsprofils 5a überlappt nicht den jeweils gegenüberliegenden weichen Bereich 7 des anderen Dichtungsprofils 5b. Beide Dichtungsprofile 5 sind bei dieser Ausführungsform in Bezug auf die Profillängsebene 10 jeweils spiegelsymmetrisch. Die Summe der Kontaktflächen, d.h. die Summe der Flächen, mit denen die Dichtungsprofile 5 in versatzlosen Zustand in der Kontaktebene 6 aneinander anliegen, ist hier für die weichen und harten Bereiche 7, 8 jeweils im Wesentlichen gleich. Die Kontaktflächen der beiden harten Bereiche 8 des rechten Dichtungsprofils 5b addieren sich somit zu einer Fläche, die im Wesentlichen der Kontaktfläche des zentralen Bereichs 7 entspricht. Entsprechend verhält es sich mit den Kontaktflächen des linken Dichtungsprofils 5a. Im Falle eines Versatzes in Querrichtung 9 überlappt der zentrale harte Bereiches 8 des einen Dichtungsprofils 5a den entsprechenden zur Profilflankenseite 17 gelegenen harten Bereich 8 des gegenüberliegenden Dichtungsprofils 5b, wodurch die Verminderung der Kontaktfläche zwischen den Dichtungsprofilen kompensiert werden kann.
  • Figur 4 zeigt zwei unterschiedliche Varianten einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1. Der besseren Übersicht halber sind nur die beiden Dichtungsprofile 5 dargestellt. Gegenüber Fig. 3 sind die Dichtungsprofile hier um 90° gekippt dargestellt. In Fig. 4A sind die Dichtungsprofile 5 aus Fig. 3 noch einmal vergrößert wiedergegeben. Bei dieser Ausgestaltung ist die unterschiedliche Härte der Bereiche 7, 8 durch unterschiedliche Shore-Härten des für die Bereiche 7, 8 jeweils verwendeten Materials realisiert. Der harte Bereich 8 des in Bezug auf die Kontaktebene 6 oben liegenden Dichtungsprofils 5a weist eine höhere Shore-Härte auf als der entsprechende gegenüberliegende Bereich 7 des unten liegenden Dichtungsprofils 5b. Die Profilgeometrie der jeweils im versatzlosen Zustand gegenüberliegenden Bereiche 7, 8 ist bei beiden Dichtungsprofilen 5 gleich, d.h. die Anzahl, Form und Anordnung der Kanäle 11 ist gleich, d.h. spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Kontaktebene 6. Die harten Bereiche 8 und die weichen Bereiche 7 weisen jeweils untereinander im Wesentlichen die gleiche Shore-Härte auf. Es können aber auch unterschiedliche Shore-Härten vorgesehen sein, die im Falle von weichen Bereichen 7 jedoch jeweils geringer sind als bei dem jeweils im versatzlosen Zustand gegenüberliegenden harten Bereich 8. In Fig. 4B ist eine Ausführungsform wiedergegeben, bei der unterschiedliche Bereichshärten durch die Profilgeometrie erzeugt sind. Der zentrale harte Bereich 8 des in der Figur oberhalb der Kontaktebene 6 liegenden Dichtungsprofils 5a weist ein vergleichsweise größeres Volumen an Material auf, da die Kanäle 11 im Vergleich mit dem gegenüberliegenden Bereich 7 des unterhalb der Kontaktebene 6 liegenden Dichtungsprofils 5b mit einem kleineren Querschnitt ausgelegt sind. Entsprechend verhält es sich mit den harten Bereichen 8, die den zentralen weichen Bereich 8 des Dichtungsprofils 5b flankieren. Die Härte eines Bereichs kann durch die Anzahl, die Größe und auch durch die Form der Höhlungen bzw. Kanäle 11 eingestellt werden. Je größer der Anteil festen Materials am Volumen des jeweiligen Bereichs ist, desto härter ist dieser in der Regel.
  • Fig. 5 zeigt stark schematisch eine beispielhafte Anordnung mehrerer aneinander stoßender Bauteile 2 mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Profildichtung 5 in einer Seitenansicht. Dargestellt sind zwei Reihen von jeweils vier Bauteilen 2, deren Stoßseiten 3 mit einem umlaufenden rahmenartigen Dichtungsprofil 5 ausgestattet sind. Von den vier Seiten 12a, 12b, 12c und 12d des Dichtungsprofils 5 sind jeweils zwei benachbarte Seiten 12a, 12b bzw. 12c, 12d gleich ausgebildet, d.h. mit einer identischen Bereichsanordnung versehen, während gegenüberliegende Seiten unterschiedliche Bereichsanordnungen aufweisen. Die Seiten 12a und 12b beispielsweise weisen eine Anordnung der Bereiche 7, 8 auf, bei der ein zentraler harter Bereich 8 von zwei weichen Bereichen 7 flankiert ist, während die Seiten 12c und 12d die umgekehrte Anordnung aufweisen. In der Seitenansicht sind lediglich die Flankenseiten 17 des Dichtungsprofils 5 zu sehen. Die Seiten sind in den Eckbereichen 19 miteinander verbunden. Drei Beispiele für bevorzugte Ausgestaltungen der Eckbereiche 19 sind links unten in Fig. 5 skizziert.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Dichtanordnung
    2
    Bauteil
    3
    Stoßseite
    4
    Fuge
    5
    Dichtungsprofil
    6
    Kontaktebene
    7
    Bereich
    8
    Bereich
    9
    Querrichtung
    10
    Profillängsebene
    11
    Kanal
    12
    Seite
    13
    Tunnelbau
    14
    Nut
    15
    Profilbasisseite
    16
    Profilstirnseite
    17
    Profilflankenseite
    18
    Rillennut
    19
    Eckbereich

Claims (13)

  1. Dichtanordnung für Schacht- und Tunnelbauten, wobei
    a) die Dichtanordnung (1) mindestens zwei Bauteile (2) umfasst, die eine Fuge (4) bildend mit Stoßseiten (3) aneinander liegen,
    b) die Bauteile (2) an den Stoßseiten (3) jeweils ein elastisches Dichtungsprofil (5) aufweisen, und
    c) die Dichtungsprofile (5) aneinander liegender Stoßseiten (3) an einer Kontaktebene (6) aneinander liegen und die Fuge (4) abdichtend überbrücken, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Dichtungsprofile (5) in Querrichtung (9) senkrecht zur jeweiligen senkrecht auf der Kontaktebene (6) stehenden Profillängsebene (10) alternierend angeordnete Bereiche (7, 8) unterschiedlicher Härte aufweist, wobei sich die Dichtungsprofile (5) aneinander liegender Stoßseiten (3) in der Anordnung der Bereiche (7, 8) unterschiedlicher Härte in Querrichtung (9) voneinander unterscheiden.
  2. Dichtanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (7, 8) unterschiedlicher Härte bei versatzloser Anordnung der Dichtungsprofile (5) derart angeordnet sind, dass einem Bereich (7, 8) eines Dichtungsprofils (5a) jeweils ein Bereich (8, 7) des diesem Dichtungsprofil (5a) zugeordneten Dichtungsprofils (5b) mit einer anderen Härte gegenüberliegt.
  3. Dichtanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich gegenüberliegende Bereiche (7, 8) unterschiedlicher Härte nicht überlappen.
  4. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (7, 8) unterschiedliche Shore-Härten des Materials und/oder unterschiedliche Profilgeometrien, vorzugsweise eine unterschiedliche Größe und/oder Anordnung und/oder Gestalt von Höhlungen oder Kanälen (11) in dem Dichtungsprofil (5), aufweisen.
  5. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Dichtungsprofile (5) mindestens einen Bereich (7, 8) mit einer ersten Härte und mindestens zwei Bereiche (7, 8) mit einer von der ersten Härte verschiedenen Härte aufweist.
  6. Dichtanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dichtungsprofil (5a) einen inneren weichen Bereich (7) und zwei flankierende äußere harte Bereiche (8) aufweist und das gegenüberliegende Dichtungsprofil (5b) einen inneren harten Bereich (8) und zwei flankierende äußere weiche Bereiche (7) aufweist.
  7. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche (7, 8) unterschiedlicher Härte jeweils zusammengenommen im Wesentlichen eine gleich große Kontaktfläche bilden.
  8. Dichtanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsprofile (5) aus elastomerem Material bestehen.
  9. Dichtungsprofil für Bauteile von Schacht- und Tunnelbauten, wobei das Dichtungsprofil (5) die Form eines im Wesentlichen rechteckigen Rahmens mit vier Seiten (12a, 12b, 12c, 12d) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsprofil (5) in Querrichtung (9) senkrecht zur Profillängsebene (10) alternierend angeordnete Bereiche (7, 8) unterschiedlicher Härte aufweist und gegenüberliegende Seiten (12a, 12c; 12b, 12d) jeweils eine unterschiedliche Anordnung der Bereiche (7, 8) unterschiedlicher Härte in Querrichtung (9) aufweisen.
  10. Dichtungsprofil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsprofil (5) mindestens einen Bereich (7, 8) mit einer ersten Härte und mindestens zwei Bereiche (7, 8) mit einer von der ersten Härte verschiedenen Härte aufweist.
  11. Dichtungsprofil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Seiten (12a, b) des Dichtungsprofils (5) einen inneren weichen Bereich (7) und zwei flankierende äußere harte Bereiche (8) aufweisen und die übrigen Seiten (12c, 12d) einen inneren harten Bereich (8) und zwei flankierende äußere weiche Bereiche (7) aufweisen.
  12. Dichtungsprofil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsprofil (5) aus elastomerem Material besteht.
  13. Tunnel- oder Schachtbauwerk mit einer Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einem Dichtungsprofil nach einem der Ansprüche 9 bis 12.
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