Dichtungsprofil für Tunnel-Segmente

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Dichtungsprofil aus elastomerem Werkstoff für mit einer umlaufenden Nut (Nuttiefe d, Nutbreite w) versehene Tunnel-Segmente, wobei das im Querschnitt gesehen asymmetrische Profil (18) an seiner Basisseite in Längsrichtung verlaufende Rillennuten (22, 23, 24) aufweist. Das Wesentliche an dieser Erfindung besteht darin, daß das Profil (18) zur Segment-Außenseite, d.h. zur Druckwasserseite hin

a) eine druckaktivierende Lippe (8) besitzt, die im unbelasteten Zustand vom Rücken des Profilgrund­körpers (Bereich A) in Richtung zur Spaltmitte verläuft, wobei der Winkel α zwischen den Linien (19a, 19b) 10 bis 45° beträgt, sowie

b) einen wannenförmigen Profilfuß (9; Bereich B) aufweist, der 10 bis 40 % der Nutbreite w einnimmt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Dichtungsprofil gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Die Dichtungsrahmen eines Segmentes aus Beton, Stahl, Stahlbeton oder Gußeisen bestehen zumeist aus vier zusammengesetzten strangförmigen Dichtungsprofilen (Profilbänder) aus elastomerem Werkstoff, d.h. aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff, wobei die Rahmenecken vorzugsweise nach dem Injektion-Molding-­Verfahren hergestellt werden. Von besonderer Bedeutung ist der Tunnelbau in Tübbing-Bauweise mit spezieller Anordnung der Segmente. Häufig genügt es, wenn jedes Segment einen Dichtungsrahmen aufweist. Unter besonderen Umständen kann es jedoch erforderlich werden, jedes Segment mit einem Doppeldichtungsrahmen zu versehen, wobei die beiden parallel verlaufenden Dichtungsrahmen mit einem zusätzlichen Dichtungsquerprofil (EP-A-0 337 177) miteinander verbunden sein können. Die Dichtungsprofile bzw. Dichtungsrahmen befinden sich meistens in einer entsprechenden Nut (Nuttiefe d, Nutbreite w) des Tunnel-Segmentes. Unter Einwirkung einer Kraft verringert sich der Spaltabstand zweier Tunnel-Segmente von S₀ (Abstand im unbelasteten Zustand) auf S₁ (Abstand im belasteten Zustand). Dadurch werden die beiden gegenüberliegenden Elastomer-Profile zusammengepreßt, was die Abdichtung des Spaltes zur Folge hat.

[0003] Aus der DE-U-74 32 945 ist ein Dichtungsprofil bekannt, das im Querschnitt gesehen von asymmetrischer Gestalt ist, wobei die Asymmetrie dadurch hervorgerufen wird, daß sich zur Segment-Außenseite (Wasserseite) hin eine Aussparung im ebenflächigen Stirnkantenrücken des Profiles befindet. Außerdem weist dieser Stirnkantenrücken eine Stützrippe auf, die sich in einer entsprechenden Nut des Segmentes befindet.

[0004] Bisher jedoch wurden bei Tunnelprojekten ausschließlich Dichtungsprofile eingesetzt, die im Querschnitt gesehen spiegelsymmetrisch (bezogen auf die senkrechte Profil-­Längsmittelebene) sind. Dabei hat sich herausgestellt, daß Profilbänder, die in Längsrichtung verlaufende Rillennuten und Kanäle besitzen (GB-B-2 170 561, GB-B-2 178 114, GB-B-2 182 987, EP-A-0 255 600, EP-A-0 306 796), hinsichtlich ihrer Dichtfunktion besonders wirksam sind. Je nach Profilstruktur und tunnel­spezifischen Kriterien (d, w, S₀, S₁, Segmentversatz) wurden Dichtwerte von 4 bis 20 bar erzielt. Bei Nutmaßen d/w ≧ 0,18 und für hohe Dichtheiten von ≧ 20 bar mit erforderlichen vertikalen Verpressungen von mehr als 30 % können die bisher entwickelten Dichtungsprofile nicht mehr auf das Nutvolumen angepaßt konstruiert werden.

[0005] Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß asymmetrische Dichtungsprofile gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 eine sehr hohe Dichtleistung aufweisen.

[0006] Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen sowie in Verbindung mit Daten aus Dichtheitsprüfungen näher erläutert. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 3 die erfindungsgemäßen Dichtungsprofile im Querschnitt gesehen.

[0007] Nach Fig. 1 soll der Spalt (1) mit dem Abstand S₀ (unbelasteter Zustand) zweier angrenzender Segmente (2, 3) abgedichtet werden. Zu diesem Zweck werden in die Nuten (4, 5) jeweils ein strang­förmiges Dichtungsprofil (6) aus Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff eingesetzt. Jedes Dichtungsprofil weist zur Segment-­Außenseite (7) hin eine druckaktivierende Lippe (8) sowie einen Profilfuß (9) auf, der wannenförmig ausgebildet ist. Die druckaktivierende Lippe (8) ist im unbelasteten Zustand vom Profilrücken (10) her in Richtung Spaltmitte (11) zur Druckwasserseite ausgerichtet. Die erfindungsgemäße Lippe (8) erhöht das Dichtungsprofil bei nur geringem Volumenbedarf. Im belasteten, d.h. verpreßten Zustand (Spaltabstand S₁) verschwindet der Zwischenraum (12) zwischen den beiden Dichtungsprofilen (6). Der Profilfuß (9) weist eine Abstützung (13) an der Nutschräge (14) auf, wodurch eine Verschiebung des Profiles (6) bei Kompression verhindert wird. Der wannenartige Profilfuß (9) hat die Aufgabe, den massiven Dichtungskörper in der Nut (4, 5) zu zentrieren, so daß auch bei einem Versatz der Dichtungsprofile eine Mindestkontakt­breite der Profile garantiert bleibt. Die drei Rillennuten (15, 16, 17) sind symmetrisch zueinander angeordnet, wobei die mittlere Nut (16) tiefer und breiter ist als die Nachbarnuten (15, 17).

[0008] Anhand des Dichtungsprofiles (18) nach Fig. 2 werden nun hinsichtlich der erfindungsgemäßen Asymmetrieelemente (Lippe 8, Profilfuß 9) strukturelle Details beschrieben. Die Richtung der druckaktivierenden Lippe (8) im unbelasteten Zustand ist hier durch die Linie (19a) veranschaulicht, wobei diese Linienführung die Resultierende der beiden in einem unterschiedlichen Winkel zulaufenden Lippenflanken (20, 21) ist. Die in den Ansprüchen und 2 angegebenen Winkelbereiche α ergeben sich aus den Linienführungen (19a, 19b), wobei die Linie (19b) den Verlauf der Spaltmitte angibt.

[0009] Die Linie (19b) ist zugleich Bezugspunkt für die Profilhöhe H. Der wannenförmige Profilfuß (9; Bereich B) kann bis zu 40 % der Nutbreite w (entspricht der Gesamtbreite der Profilbasisseite) einnehmen. Dieser obere Grenzwert sollte nicht überschritten werden, damit der Profilgrundkörper (Bereich A) auch noch bei Segmentversatz noch eine ausreichende Dichtwirkung ausübt. Die Abstützung (13), die dem Profilfuß (9) die wannenförmige Gestalt gibt, weist eine Gesamthöhe auf, die etwa der halben Nuttiefe d entspricht. Der massive Profilgrundkörper (Bereich A) weist ähnlich dem Dichtungsprofil (6) nach Fig. 1 drei Rillennuten (22, 23, 24) auf, wobei die mittlere Nut (23) hier eine andere Form hat als die beiden Nachbarnuten (22, 24). Direkt über der mittleren Nut (23) ist ein Kanal (25) angeordnet.

[0010] Nach Fig. 3 weist das Dichtungsprofil (26) zwei Rillennuten (27, 28), die eine unterschiedliche Form und Größe haben, und drei im wesentlichen gleichförmige Kanäle (29, 30, 31) auf. Rillennuten und Kanäle sind im Gegensatz zu den Profilen gemäß Fig. 1 und 2 asymmetrisch zueinander angeordnet. Dadurch erhält das Profil (26) neben den beiden erfindungsgemäßen Asymmetrieelementen, nämlich Lippe (8) und Profilfuß (9), weitere Asymmetrieelemente.

[0011] Die folgende Tabelle faßt die Ergebnisse der experimentellen Dichtheitsprüfungen, die bezüglich der Dichtungsprofile gemäß Fig. 1 bis 3 durchgeführt wurden, zusammen.

Dichtungsprofil	Dichtheitswert (bar) bei S₁ = 6 mm
	ohne Versatz	10 mm Versatz
Fig. 1	50	10
Fig. 2	55	8
Fig. 3	60	12

Allgemeine Bedingungen:

[0012] S₀ = 17 mm
d = 6,5 mm
w = 37 mm (entspricht der Profilbreite an der Basisseite)
H = 15 mm
α = 20°
Breite des Profilfußes (Bereich B): 32 % bezogen auf w
Stärke der druckaktivierenden Lippe (8): 3 mm
Stärke des Profilfußes (9): 2 mm
Sonstige Versuchsbedingungen:
Kreuzstoßprüfung 2 bar/15 min/schrittweise Drucksteigerung

Ansprüche

1) Dichtungsprofil aus elastomerem Werkstoff für mit einer umlaufenden Nut (Nuttiefe d, Nutbreite w) versehene Tunnel-Segmente, wobei das im Querschnitt gesehen asymmetrische Profil an seiner Basisseite in Längsrichtung verlaufende Rillennuten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (6, 18, 26) zur Segment-­Außenseite, d.h. zur Druckwasserseite hin

a) eine druckaktivierende Lippe (8) besitzt, die im unbelasteten Zustand vom Rücken (10) des Profilgrundkörpers (Bereich A) in Richtung zur Spaltmitte (11) verläuft, wobei der Winkel α zwischen den Linien (19a, 19b) 10 bis 45° beträgt, sowie

b) einen wannenförmigen Profilfuß (9; Bereich B) aufweist, der 10 bis 40 % der Nutbreite w einnimmt.

2) Dichtungsprofil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich der druckaktivierenden Lippe (8) der Winkel α zwischen den Linien (19a, 19b) 10 bis 30° beträgt.

3) Dichtungsprofil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wannenförmige Profilfuß (9) 25 bis 35 % der Nutbreite w einnimmt.

4) Dichtungsprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der druckaktivierenden Lippe (8) mindestens 3 mm beträgt.

5) Dichtungsprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Profilfußes (9) mindestens 2 mm beträgt.

6) Dichtungsprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (13) eine Gesamthöhe aufweist, die etwa der halben Nuttiefe d entspricht.

7) Dichtungsprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Profilgrundkörpers (Bereich A) drei Rillennuten (15, 16, 17; 22, 23, 24) angeordnet sind, wobei die mittlere Rillennut (16, 23) eine andere Tiefe und/oder Breite und/oder Form aufweist als die Nachbarnuten.

8) Dichtungsprofil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß direkt über der mittleren Rillennut (23) ein Kanal (25) angeordnet ist.

9) Dichtungsprofil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben der druckaktivierenden Lippe (8) und dem Profilfuß (9) weitere asymmetrische Elemente vorhanden sind.

10) Dichtungsprofil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb des Profilgrundkörpers (Bereich A) zwei Rillennuten (27, 28) und drei Kanäle (29, 30, 31) befinden, wobei die drei Kanäle nicht in einer Ebene angeordnet sind und wobei die beiden Rillennuten eine unterschiedliche Form aufweisen.

Zeichnung