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Anbohrventil oder - hahn, insbesondere für Versorgungsleitungen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Anbohrventil oder-bahn, bei dem die Abdichtung des Ventils ge- genüber dem Rohr durch einen Dichtungsring erfolgt. Dabei greift eine aufragende Leiste in eine umlau- fende Nut auf der Unterseite des Ventilflansches ein, wobei Nut und Leiste wenigstens einseitig von schrägstehenden Flächen begrenzt sind.
Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist der Querschnitt einer flachen Nut und einer ebenfalls flachen, sich keilförmig nach aussen verjüngenden Dichtleiste geometrisch gleich. Dies hat den Nachteil, dass der auf den Dichtring ausgeübte Druck durch das Anziehen des Anbohrventils bzw.-hahnes unvermindert auf die Rohrwandung übertragen wird und zu deren Verformung oder Beschädigung führen kann und ein elastisches Ausweichen der Dichtung nicht möglich ist. Schliesslich ist bekannt, bei Dichtungen zwischen An- bohrventil bzw.-hahn und Rohrwand den Innenrand der Dichtung mit einer umlaufenden Dichtlippe zu versehen. Die Erfindung bezweckt eine Weiterbildung und Verbesserung des Anbohrventils bzw.-hahnes, insbesondere die Erzielung einer noch besseren Dichtwirkung.
Das Neue besteht dabei darin, dass die schrägstehenden Flächen der im Querschnitt im Vergleich zum Leistenquerschnitt grösseren Nut im Ventilflansch mit der Anpressrichtung des Flansches einen kleineren Winkel bilden als die entsprechenden Dichtungsflächen der Leiste in unverformtem Zustand derselben.
Die zusammenwirkenden Dichtungsflächen von Flansch und Dichtungsleiste können an der der Durchbrechung des Rohres abgekehrten Seite angebracht sein. Dadurch wird erreicht, dass der beim Anziehen des Ventilflansches z. B. mittels eines das Rohr umgreifenden Schellenbandes auf die Dichtung bzw. deren aufragenden Leisten ausgeübte Pressdruck von aussen nach innen wirkt, also entgegen dem Druck, der durch das Druckmedium auf die Dichtung ausgeübt wird. Bei einer umgekehrten Anordnung der Dichtflächen an Leiste und Flanschnut würden der Anpressdruck und der Druck des in der Leitung befindlichen Mediums in der gleichen Richtung wirken, so dass, wie die Praxis gezeigt hat, die Gefahr besteht, dass die Dichtung unter dem Flansch weg nach aussen gedrückt wird, wodurch selbstverständlich die Dichtwirkung beeinträchtigt würde.
Als besonders zweckmässig hat es sich herausgestellt, zwei oder mehr umlaufende Leisten an der Dichtung vorzusehen, die in eine entsprechende Anzahl von Nuten im Ventilflansch eingreifen, wobei die Dichtflächen jeder Leiste und der dazugehörigen Nut in der vorgeschriebenen Weise ausgebildet bzw. angeordnet sind. Um die Lagerhaltung und das Auswechseln von Anbohrventilen oder-bahnen zu erleichtern und zu verbilligen, ist bereits vorgeschlagen worden, Armaturen zu verwenden, die bei gleichbleibendem Krümmungshalbmesser ihres Flansches für Leitungen mit unterschiedlichem Rohrdurchmesser benutzt werden. Dabei ist der Dichtungsring zwischen Rohr und Ventilflansch entsprechend den Krümmungshalbmessern beider Teile geformt.
Der Krümmungshalbmesser der an dem Rohr anliegenden Seite des Ventilflansches wird hiebei häufig so gewählt, dass er etwa dem Krümmungshalbmesser des kleinsten zu verwendenden Rohres entspricht. Das heisst also, dass bei der Anbringung eines Ventils an einer Leitung, deren Rohr-
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gehörige Seitenansicht im Schnitt, Fig. 2 a einen Querschnitt durch eine Rohrleitung mit daranangebrach- ter Anbohreinrichtung, bei welcher der Rohrradius grösser ist als der Krümmungsradius der Flanschunter- seite des Anbohrventils im Schnitt, Fig. 2 b die dazugehörige Seitenansicht im Schnitt, Fig. 3 a einen Querschnitt durch eine Dichtung, Fig. 3b der dazugehörige Längsschnitt, Fig. 4a einen Querschnitt durch eine Dichtung für ein Rohr grösseren Durchmessers, Fig.
4b einen dazugehörigen Längsschnitt durch die
Dichtung, Fig. 5 a einen Querschnitt durch eine Dichtung mit einer Metalleinlage, Fig. 5 b die dazugehörige Draufsicht. Fig. 6 a und 6 b die den Fig. 5 a und 5 b entsprechenden Darstellungen einer Dichtung für eine andere Rohmennweite.
Gemäss Fig. 1 a, 1 b, 2 a und 2 b ist der Anschlussflansch 10 unter Zwischenschaltung einer Dichtung
11 bzw. 12 durch ein Schellenband 13 bzw. 14 gegen die Rohrleitung 15 bzw. 16 verspannt. An einem
Ende ist das Schellenband 13 bzw. 14 mit einem Querbolzen 17 versehen, der sich auf einem entspre- chend geformten Teil 18 des Flansches 10 abstützt. Am andern Ende des Schellenbandes 13 bzw. 14 ist ein Schraubenbolzen 19 angebracht, der durch eine Mutter 20 fest angezogen werden kann. Die Mutter 20 stützt sich dabei auf dem Teil 21 des Flansches 10 ab.
Bei einem Vergleich der Fig. 1 und 2 ist zu erkennen, dass der Durchmesser des Rohres 16 der Fig. 2 wesentlich grösser ist als der Durchmesser des Rohres 15 der Fig. l, so dass dementsprechend die Krümmung des Rohrmantels bei dem Rohr 16 der Fig. 2 geringer ist als bei dem Rohr 15 der Fig. 1. Trotzdem wird für beide Rohre die gleiche Anbohreinrichtung bzw. der gleiche Flansch 10 benutzt. Der Krümmungsradius der Flanschunterseite bzw. des über die Unterseite des Flansches 10 hinausragenden Fortsatzes 22 entspricht etwa dem Radius des Rohres 15 der Fig. 1 a. Dementsprechend liegt der Fortsatz 22 unterseitig über seinem gesamten Umfang verhältnismässig glatt an der Oberseite der Rohrmantelfläche des Rohres 15 an.
Dagegen erfolgt bei der Ausführung gemäss Fig. 2 eine Berührung der Mantelfläche des Rohres 16 praktisch nur in zwei Punkten, u. zw. bei 23a und 23b. Zwischen diesen beiden Punkten 23a und b befinden sich zwischen der äusseren Mantelfläche 24 des Rohres 16 und der unteren Begrenzung 25 des Fortsatzes 22 ein etwa sichel- bis halbmondförmiger Spalt 26, der aussen durch die innere Fläche 27 der Dichtung 12 begrenzt ist (Fig. 4a und 4b). Die Grösse des Spaltes 26 hängt von dem Unterschied zwischen dem Krümmungshalbmesser der Unterseite des Flansches 10 und dem Rohrhalbmesser ab, d. h. also, dass bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel bei gleichbleibendem Flansch 10 der Spalt 26 umso grösser wird, je grösser der Durchmesser des Rohres 16 ist.
Wie die Fig. 2 a und 2 bohne weiteres erkennen lassen, wird die innere Begrenzungsfläche 27 der Dichtung 12 nur auf dem kleinsten Teil ihres Umfanges, praktisch lediglich an den beiden Punkten 23 a und b, von dem Fortsatz 22 vollständig abgedeckt. Auf dem grössten Teil der Fläche 27 wirkt vielmehr der Druck des in der Leitung befindlichen Mediums unmittelbar ein.
Um zu verhindern, dass die Dichtung 12 durch das Druckmedium aus ihrem Sitz herausgepresst wird-dieses Herauspressen könnte vor allem in Längsrichtung des Rohres erfolgen, da die Dichtung 12 dort die grösste Angriffsfläche für das Druckmedium bietet-trägt die Dichtung 12 an ihrer inneren Begrenzungsfläche 27 zwei lippenartige. etwa sichelförmige Verdickungen 28, deren Stärke etwa der Grösse des Spaltes 26 zwischen dem Aussenmantel des Rohres 16 und der unteren Begrenzung des Fortsatzes 22 entspricht.
Durch diese Verdickungen 28 wird zunächst einmal eine gewisse Versteifung der Dichtung erreicht, so dass diese einer Verformung durch das Druckmedium einen höheren Widerstand entgegensetzt. Ausserdem kann die Verdickung 28, die sich in ihrer Betriebsstellung in den Spalt 26 hineinschiebt, sich also un- terhalb des Fortsatzes 22 befindet, derart ausgebildet sein, dass sie diesen Spalt 26 völlig ausfüllt und somit bereits dort eine Abdichtung bewirkt. Bei Übereinstimmung der beiden in Rede stehenden Radien, wie dies bei dem in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, befindet sich zwischen dem Fortsatz 22 des Flansches 10 und der äusseren Mantelfläche 29 des Rohres 15 nur ein geringfügiger Spalt 30, der über den gesamten Umfang des Fortsatzes 22 reicht und zudem eine gleichbleibende Grösse aufweist.
Es genügt daher, hier an der Dichtung 11 eine umlaufende Lippe 31 vorzusehen, die über den gesamten inneren Umfang der Dichtung 11 eine gleichbleibende Stärke und Form aufweist.
Um eine besonders gute Anlage der Dichtung 11 bzw. 12 an der Rohrmantelfläche 24 bzw. 29 zu erzielen, ist die Dichtung 11 bzw. 12 an ihrer Unterseite nahe dem Innenrand, d. h. also, nahe der umlaufenden Lippe 31 oder der innenseitigen Begrenzungswand 27, die ihrerseits wieder die Verdickung 28 trägt, mit einer umlaufenden, saugnapfförmigen Nut 32 versehen. Beim Anpressen des Ventilflansches 10 in Richtung 36 gegen das Rohr, also beim Anziehen des Schellenbandes 13 bzw. 14 wird die Nut 32 entsprechend verformt, wobei sich eine saugnapfförmige Anlage der die Nut begrenzenden Randteile am Rohrmantel ergibt. Darüber hinaus wird durch die umlaufende Nut 32 auch der Vorteil erreicht, dass die für die Dichtung unterhalb des Fortsatzes 22 entscheidenden Dichtungsteile sich den gegebenen Verhältnissen, also z.
B. der Form der auszufüllenden Räume besser anpassen können.
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Neben dem Fortsatz 22 weist der Ventilflansch 10 unterseitig zwei umlaufende Nuten 33 a und b auf, von denen die Nut 33 b innenseitig durch den Fortsatz 22 begrenzt ist. In die Nuten 33 a und b greifen entsprechende aufragende Leisten 34 a und b ein, die oberseitig an der Dichtung 11 bzw. 12 angebracht sind.
Wesentlich ist dabei, dass die äusseren Begrenzungsflächen 35a und 35b der umlaufenden Nuten 33a und und 33b in dem Flansch 10 unter einem andern, u. zw. einem spitzeren Kegelwinkel verlaufen als die aussenseitigen Begrenzungsflächen 37a und 37b der Leisten 34a und 34b. Dadurch wird erreicht, dass beim Anziehen des Flansches gegen das Rohr 15 bzw. 16 die Leisten 34a und 34 b der Dichtung 11 bzw. 12 aus ihrer in der Zeichnung bei 38 gestrichelt dargestellten Ausgangsstellung bzw.-form etwa der Form der Nuten 33 a und 33 b entspricht. Dabei ist zu beachten, dass, wie aus der Zeichnung ohne weiteres zu ersehen ist, die Dichtung 11 und 12 bzw. ihre aufragenden Leisten 34a und 34b auch bezüglich ihrer oberen Begrenzung, wie dies z.
B. bei 39 in Fig. 2 a zu erkennen ist, höher liegt als die Tiefe der Nut. Aus der beim Anspannen des Flansches 10 zwangsläufig sich ergebenden Anpassung der Leistenform an die der Nuten ergibt sich eine Beanspruchung der Gesamtdichtung, die, wie die Praxis gezeigt hat, besonders vorteilhaft ist, u. zw. vor allem im Hinblick auf die Verwendung solcher Rohre, deren Mantel aus Gründen der Festigkeit, der Formbeständigkeit usw. möglichst wenig in radialer Richtung auf Druck beansprucht werden soll. Die wesentliche Dichtwirkung im Zusammenwirken der Leisten 34 a und 34 b mit den Nuten 33 a und 33 b wird an den Dichtflächen 37a und 37b erzielt, wobei auf Grund der beschriebenen Formgebung der Anpressdruck hinsichtlich der Leisten vor allem in Umfangsrichtung, dagegen nur sehr geringfügig in radialer Richtung wirkt.
Dies ist in der Zeichnung durch den Pfeil 40 angedeutet. Ausserdem wirkt auf die Leisten 34 a und 34 b auch ein etwa parallel zur Anpressrichtung wirkender Druck ein, wie dies durch den Pfeil 41 angedeutet ist. Diese Druckrichtung entsteht durch die bereits erwähnte Tatsache, dass die Leisten 34a und 34b geringfügig höher sind als die Nuten tief sind. Hiebei wird jedoch die Grösse des Druckes 41, sobald sie auf den Rohrmantel einwirkt, sehr gering gehalten dadurch, dass einmal die Nutenform so gewählt werden kann, dass an der der Dichtungsfläche 37a abgekehrten Seite in der Ausgangsstellung von Nut und Leiste ein freier Raum verbleibt, in dem gegebenenfalls das Material ausweichen kann.
Ausserdem wird ein grosser Teil des in Richtung des Pfeiles 41, also etwa radial wirkenden Druckes durch die bereits erwähnten umlaufenden Nuten 32 aufgefangen, da hier eine gewisse Verformung des Materials ohne weiteres möglich ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Dichtwirkung bei der Einrichtung nach der Erfindung besonders gut ist, da der auf die Dichtleisten 34a und 34b und dadurch insgesamt gesehen auch auf die Dichtung als solche einwirkende Anspressdruck radial von aussen nach innen gerichtet ist, also dem Druck des Mediums auf die Dichtung von innen nach aussen entgegenwirkt. Zusätzlich wird dabei noch durch die erwähnten lippenförmigen Verdickungen eine besondere Sicherheit dafür erzielt, dass auch bei Verwendung von Flanschen an solchen Rohren, deren Krümmungshalbmesser nicht übereinstimmt mit dem entsprechenden Krümmungshalbmesser der Flanschunterseite, eine einwandfreie Abdichtung erzielt werden kann. Darüber hinaus ist aber auch von Wichtigkeit, dass eine gute Abdichtung erreicht werden kann, ohne dass eine unzulässige Druckbeanspruchung des Rohres erfolgt.
Bei den in letzter Zeit immer häufiger gebrauchten Rohren für Versorgungsleitungen aus Kunststoff, Asbestzement od. dgl. müssen diese radialen Druckbeanspruchungen in sehr mässigen Grenzen gehalten werden. Dies ist bei Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung ohne weiteres möglich.
Bei den in Fig. 5 a und 5 b sowie 6 a und 6 b dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Dichtungen 43 bzw. 44 mit nahe dem Umfang angeordneten Einlagen 45 bzw. 46 versehen, die aus einem Werkstoff bestehen, der weit weniger elastisch ist als das die Dichtung 43,44 bildende Material. Die Einlagen 45 und 46 sind in die Dichtungen 43,44 einvulkanisiert. Bei beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen haben die Einlagen eine Höhe, die der Höhe der Dichtung an der entsprechenden Stelle Mntspricht. Selbstverständlich kann die Höhe der Einlagen 45 und 46 auch geringer bemessen sein. Sie können z. B. im Querschnitt kreisförmig geformt sein.
Bei den in den Fig. 6 a und 6 b dargestellten Ausführungsbeispielen sind in den Dichtungsleisten 47 zusätzlich noch weitere Verstärkungseinlagen 48 angeordnet, durch die ein Ausweichen der Leisten 27 in radialer Richtung mit Sicherheit verhindert wird. Selbstverständlich können derartige Einlagen in den Leisten auch angeordnet sein, ohne dass gleichzeitig am Umfang der Dichtung eine weitere Einlage vorgesehen zu sein braucht.