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Die
Erfindung richtet sich auf eine Ventilanbohrarmatur der im Oberbegriff
des Anspruches 1 angegebenen Art. Diese Armatur besitzt außer dem zur
Verschraubung dienenden ortsfesten Gewinde noch zwei weitere Gewindehülsen, nämlich eine
mit einem Innen- und Außengewinde
ausgerüstete
Zwischenhülse
und eine ein Umfangsgewinde aufweisende Innenhülse. Zur Armatur gehört aber
auch noch eine Endhülse,
die mit ihrem dem ortsfesten Ventilsitz zugekehrten Bereich die
Funktion eines beweglichen Ventilglieds erfüllt. Das zum Anbohren dienende
Schneidwerkzeug befindet sich an der Innenhülse. Im Ruhefall ist das Schneidwerkzeug
mindestens teilweise ins Innere der Endhülse eingefahren, wird aber
zum Anbohren durch Verschrauben der Innenhülse aus der Endhülse axial
herausbewegt. Wird die Innenhülse
nach dem Anbohren zurückgeschraubt,
so fährt
das Schneidwerkzeug wieder ins Innere der Endhülse ein. Durch die Ineinanderschachtelung
der Innenhülse
in der Zwischenhülse lässt sich
bei Armaturen dieser Art das Schneidwerkzeug über die Innenhülse so weit
in der Zwischenhülse
zurückschrauben,
dass es nach dem Anbohren, beim späteren Ventilbetrieb der Armatur,
in Ventiloffenlage möglichst
nicht in dem Strömungsweg des Mediums
zwischen dem Bohrloch und dem Abzweig hineinragt. Das Innengewinde
der Zwischenhülse weist
gegenüber
ihrem Außengewinde
eine unterschiedliche Gewindesteigung auf.
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Bei
der bekannten Armatur dieser Art (
DE 196 41 830 C2 ) ist die Endhülse mit
der Zwischenhülse
einstückig;
der unterste Abschnitt der Zwischenhülse bildet die Endhülse. Das
Schneidwerkzeug besteht aus einer einer Schneidbuchse gebildet,
deren oberer Abschnitt die Innenhülse bildet. Zwischen der Schneidbuchse
einerseits und der aus der Zwischenhülse andererseits gibt es Innenanschläge, welche die
maximale Ausschraublage der Schneidbuchse begrenzen. Diese Ausschraublage
tritt nicht nur beim Anbohren sondern auch beim späteren Ventilbetrieb der
Armatur ein. Der Nachteil dieser Armatur liegt in der umständlichen,
zeitaufwendigen Drehbetätigung, um
nach dem Anbohren das an der Endhülse sitzende bewegliche Ventilglied
an den ortsfesten Ventilsitz zur Anlage zu bringen, wie es die Absperrlage
des späteren
Ventilbetriebs fordert. Der Andruck des beweglichen Ventilglieds
am ortsfesten Ventilsitz tritt erst ein, wenn sowohl die Schneidbuchse
als auch die Zwischenhülse über die
erforderlichen Gewindelängen
ihres Innengewindes und Außengewindes verschraubt
worden sind. Die Dreharbeit zum Schließen und Öffnen des Ventils ist die gleiche,
wie beim Anbohren des Rohres. Das Öffnen und Schließen des
Ventils ist ein mühsamer,
zeitraubender Vorgang. Rastelemente, die zwischen dem Schneidwerkzeug, der
Zwischenhülse
und dem ortsfesten Gewinde des Hauptraums angeordnet sind, können daran
nichts ändern.
Sie bestimmen lediglich die Reihenfolge der Schraubbewegungen zwischen
diesen Bauteilen. Auch mit diesen Rastelementen ist beim späteren Ventilbetrieb
ein vollständiges
Herausschrauben sowohl der Zwischenhülse als auch des Schneidwerkzeugs
erforderlich. Dabei dringt das Schneidwerkzeug wieder vollständig, wie
beim Anbohrbetrieb, in das Bohrloch im angebohrten Rohr ein. Das
Schneidwerkzeug muss nämlich über Schultern
die mit der Zwischenhülse
einstückige
Endhülse
auf den Ventilsitz pressen, weil die Rastmittel zwischen der Schneidhülse und
der Zwischenhülse
keinen zuverlässigen
Andruck im Ventilbereich begründen.
Durch einen Versatz des Schneidwerkzeugs nach längerem Betrieb kann die Schneidkante
Beschädigungen
im Bereich des Bohrlochs hervorrufen.
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Bei
einer Ventilanbohrarmatur anderer Art (
DE 31 07 648 C1 ) ist es
bekannt, einen Ventildichtkörper
gegenüber
dem Schneidwerkzeug in axialer Richtung verschiebbar zu machen,
damit er zwischen einer beim Anbohren ausreichend freigegebenen
Schneidlage soweit zurückgeschoben
werden kann, dass beim späteren
Ventilbetrieb das Schneidwerkzeug in Absperrposition nicht mehr
durch das Bohrloch ins Innere des angebohrten Rohres hineinragen
kann. Dazu verwendet man eine Verriegelungseinrichtung zwischen
dem Ventilkörper
und dem Schneidwerkzeug. In Freigabestellung beim Ventilbetrieb
befindet sich der Ventildichtkörper
mitten im Strömungsweg
zwischen dem Bohrloch im Rohr und dem Abzweig. Dadurch gibt es einen
Strömungswiderstand
und Schmutzpartikel im Medium können
sich in den, die Strömung
hemmenden Zonen des Ventilkörpers
absetzen und unerwünschte Verkrustungen
hervorrufen. Weil für
den Anbohrbetrieb eine geringe Gewindesteigung für das Schneidwerkzeug erforderlich
ist, ist beim späteren
Ventilbetrieb eine mühsame,
zeitaufwendige Drehung der Ventilspindel erforderlich, weil das
gleiche Gewinde kleiner Steigung dafür benutzt werden muss. Die
Umsteuerung des Ventils zwischen Sperrposition und Freigabe ist
langwierig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Armatur
der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln,
die sich durch eine bequemere und schnellere Handhabung auszeichnet.
Dies wird erfindungsgemäß durch
die im Kennzeichen des Anspruches 1 angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende
besondere Bedeutung zukommt.
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Die
Erfindung hat erkannt, dass sich die Drehhandhabung nach dem Anbohren
beim späteren
Ventilbetrieb wesentlich vereinfachen lässt, wenn man die Endhülse von
der Zwischenhülse
unabhängig
macht und bezüglich
der Innenhülse
fallweise axial verschieblich macht. Diese axiale Verschieblichkeit der
Endhülse
liegt im Ausgangszustand der Armatur, vor dem Anbohren, sowie während des
Anbohrbetriebs der Armatur vor. Dazu verwendet man Kupplungsmittel
zwischen der Endhülse
und der aus der Innenhülse
und dem Schneidwerkzeug bestehenden Baueinheit, welche zunächst unwirksam
sind. In der ersten Phase der Betätigung des Drehwerkzeugs wird
die Innenhülse
mit dem damit fest verbundenen Schneidwerkzeug an die gewünschte anzubohrende Stelle
im Rohr zunächst
soweit heranbewegt, bis die Endhülse
mit ihrem beweglichen Ventilglied sich am ortsfesten Ventilsitz
des Armaturgehäuses
abstützt. Beim
Weiterdrehen schraubt sich die Innenhülse aus der Zwischenhülse heraus.
Dadurch fährt
das Schneidwerkzeug aus der dabei ruhenden Endhülse und es findet ein Anbohren
des Rohres statt. Dies erfolgt unter Ausnutzung einer kleinen Gewindesteigung
mit einem kleinen Bohrvorschub des Schneidwerkzeugs.
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Die
axiale Verschieblichkeit der Endhülse gegenüber der Innenhülse bleibt
auch noch bis zum Wiedereinfahren des Schneidwerkzeugs in die Endhülse nach
dem Anbohren erhalten. Wenn aber die volle Einfahrlage des Schneidwerkzeugs
erreicht ist, wird das Schneidwerkzeug in der Endhülse dauerhaft fixiert.
Dies erfolgt, weil die vorerwähnten
Kupplungsmittel wirksam gesetzt werden. Dadurch entsteht ein axialfester
Verbund zwischen der Endhülse,
dem Schneidwerkzeug und der Innenhülse. Dieser Verbund bleibt
beim späteren
Ventilbetrieb erhalten. Zum Schließen und Öffnen des Ventils braucht daher das
Drehwerkzeug nur soweit betätigt
werden, wie zum Verschrauben des beweglichen Ventilglieds an der
Endhülse
erforderlich ist. Jetzt nutzt man die große Gewindesteigung der Zwischenhülse und
erhält beim
Ventilbetrieb eine große
Vorschubgeschwindigkeit der Endhülse.
Eine zeitaufwendige Verschraubung, wie sie vorausgehend beim Anbohren
erforderlich war, entfällt.
Zum Öffnen
und Schließen
des Ventils genügen
wenige Drehungen des Drehwerkzeugs.
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Bei
der Erfindung werden folglich nicht nur die Endhülse, sondern auch die Gewindesteigungen in
Abhängigkeit
davon ob der anfängliche
Anbohrbetrieb oder der spätere
Ventilbetrieb vorliegen, in unterschiedliche Betriebszustände überführt. Im
Ausgangszustand, der beim Anbohren vorliegt, ist die Endhülse, wie
bereits gesagt wurde, bezüglich
der Innenhülse
axial verschieblich. Im Ausgangszustand ist die kleine Gewindesteigung
wirksam, die für
einen kleinen Bohrvorschub des Schneidwerkzeugs sorgt. Diese kleine
Gewindesteigung sorgt für
einen kleinen Bohrdruck. Bei kleiner Transportgeschwindigkeit erhält man eine
kleine Spanbildung, woraus eine geringere Schnittkraft und daraus
ein geringeres Drehmoment an der Betätigungsspindel resultiert.
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Dagegen
im Endzustand, der beim späteren Ventilbetrieb
besteht, ist die Endhülse
mit der Innenhülse
des Schneidwerkzeugs fest verbunden; und soll nachfolgend kurz „Verbund" bezeichnet werden. Dieser
Verbund ist beim Betätigen
des Drehwerkzeugs stets gemeinsam verschraubbar. Für die Verschraubung
des Verbundes wird im wesentlichen nur das Außengewinde der Zwischenhülse genutzt,
während
ihr Innengewinde gegenüber
der Innenhülse
im wesentlichen ungenutzt bleibt. Es findet beim Ventilbetrieb eine
große
Vorschubgeschwindigkeit der Endhülse
statt. Der Vorteil dieser Maßnahme
liegt im geringen Hubweg dieses Verbunds. Das Ventilglied der Endhülse bewegt
sich nach dem Anbohren so, wie bei Ventilanbohrarmaturen ganz anderer
Art (
DE 20 22 093 A ),
wo das Schneidwerkzeug und das Ventilglied eine feste Einheit bilden.
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Bei
der Erfindung ist aber gegenüber
der letztgenannten Anbohrtype eine wesentlich geringere Bauhöhe gegeben.
Beim späteren
Ventilbetrieb fährt
das Schneidwerkzeug, im Gegensatz zum genannten Stand der Technik,
nicht mehr in das Bohrloch ein, sondern bleibt in der Absperrposition
in einem axialen Abstand. Eine ungehinderte Absperrung ist gewährleistet.
Beschädigungen
des Bohrlochs durch eine eventuell durch Baustellen-Handling versetzte
Armatur und damit eine Klemmung durch ein Schneidwerkzeug sind bei
der Erfindung ausgeschlossen.
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In
manchen Fällen
empfiehlt es sich, wie in Anspruch 2 zum Ausdruck kommt, beim Ventilbetrieb in
der letzten Phase der Absperrbewegung auch das Gewinde mit kleiner
Steigung zu nutzen. Auf dieser Weise erhält man eine höhere Andruckkraft
der als Ventilglied fungierenden Endhülse am gehäuseseitigen Ventilsitz. Außerdem ist
dadurch die Absperrposition besser gesichert.
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Weitere
Maßnahmen
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen, der
nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen
ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.
Es zeigen:
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1, in einem Axialschnitt,
die erfindungsgemäße Armatur
im Ausgangszustand, vor ihrer Benutzung,
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2, in Vergrößerung,
den oberen Bereich der in 1 gezeigten
Armatur,
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2a in stärkerer Vergrößerung ein
Detail von 2,
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3, 4+5,
im gleichen Axialschnitt wie in 1,
drei aufeinanderfolgende Phasen beim Anbohrbetrieb der Armatur,
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6, wieder in einer der 1 entsprechenden Darstellung,
die Absperrposition während des
Ventilbetriebs der erfindungsgemäßen Armatur,
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7, in einer der 5 entsprechenden Arbeitsphase
nach dem Anbohren und vor dem Ventilbetrieb den oberen Bereich der
Anbohrarmatur in einer ersten abgewandelten Ausführung, betreffend die Dichtungsmittel,
und
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8, in der gleichen Arbeitsphase
wie in 5 oder 7, ein Bruchstück einer
zweiten abgewandelten Ausführung
der erfindungsgemäßen Armatur.
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Die
Armatur umfasst ein Gehäuse 10,
welches über
einen Sattel 13 an der gewünschten anzubohrenden Stelle
eines Rohres 50 befestigt werden soll. Dazu dient eine
nicht näher
gezeigte Befestigungsvorrichtung, die an Flanschen 14 des
Sattels 13 angreift. Der Sattel 13 ist im vorliegenden
Fall über
eine Dichtungsmatte 15 am Rohrumfang 52 plaziert.
Statt einer elastischen Dichtungsmatte 15 könnte eine
Klebeverbindung oder eine Schweißverbindung genutzt werden.
Letzteres vor allem dann, wenn das Material des Rohres 50 und
des Gehäuses 10 ganz
oder teilweise aus schweißfähigem Kunststoffmaterial
bestehen. Das Gehäuse 10 umfasst
einen Hauptraum 11, von welchem ein Abzweig 12 abgeht.
Nach dem Anbohren des Rohres 50 soll ein im Rohrinneren 51 befindliches
Medium, das ständig unter
einem hohen Mediendruck steht, bedarfsweise über den Abzweig 12 in
eine nicht näher
gezeigte Abzweigleitung geführt
werden.
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Im
Hauptraum 11 ist unterhalb des Abzweigs 12 ein
Ventilsitz 53 angeordnet. Am oberen Ende des Gehäuses 10 ist
eine Kappe 16 befestigt, die im vorliegenden Fall zur axialfesten
Lagerung einer als Drehwerkzeug dienenden Spindel 17 dient.
Anstelle einer Spindel 17 können natürlich auch Drehwerkzeuge jeder
anderen Art verwendet werden. Die Spindel 17 ist im Lagerbereich
mit Dichtungen 18 versehen und wird von einem Stopfen 19 in
der Kappe 16 festgehalten. Die Spindel 17 ragt
mit einem Betätigungsende 57 aus
der Kappe 16 heraus, während das
Spindel-Innenende 58 im
Kappeninneren 56 positioniert ist, wo ein ganzer Hülsensatz 21, 22, 23 sich befindet,
der anhand der 2 näher beschrieben werden
soll.
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Im
Gehäuse 10 bzw.
in der Kappe 16 ist zunächst
ein ortsfestes Innengewinde 24 angeordnet. Dieses könnte an
der Innenwand der Kappe 16 und/oder des Gehäuse-Hauptraums 11 integriert sein,
gehört
aber im vorliegenden Fall zu einer äußeren Gewindehülse 23,
die nachfolgend kurz „Außenhülse" bezeichnet werden
soll. Im vorliegenden Fall ist die Außenhülse 23 zusammen mit
einer Anschlaghülse 25 mittels
Flanschen zwischen Absatzflächen der
Kappe 16 und des Gehäuses 10 plaziert.
Das Innengewinde 24 der Außenhülse 23 steht in Eingriff mit
dem Außengewinde 26 einer
darin steckenden Hülse 22,
die mit einem Doppelgewinde versehenen ist aus noch näher zu ersehenden
Gründen
im Folgenden kurz „Zwischenhülse" bezeichnet werden soll.
Diese Zwischenhülse 22 besitzt
nämlich auch ein
Innengewinde 27, welches mit dem Umfangsgewinde 28 einer
darin steckenden dritten Gewindehülse 21 in Eingriff
steht, welche nachfolgend „Innenhülse" bezeichnet werden
soll. Das Spindel-Innenende 58 greift ins Innere der Innenhülse 21 ein,
wodurch zwar eine drehfeste, aber axial verschiebliche Verbindung
zwischen diesen Bauteilen 21, 58 zustande kommt.
Das Spindel-Innenende 58 ist
nämlich
mit einer unrunden Kontur versehen, die in ein entsprechend unrundes
Hohlprofil der Innenhülse 21 eingreift.
Sowohl drehfest als auch axialfest ist ein Schneidwerkzeug 29 mit
der Innenhülse 21 verbunden.
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Das
Schneidwerkzeug 29 könnte
mit der Innenhülse 21 einstückig ausgebildet
sein. Im vorliegenden Fall besteht das Schneidwerkzeug 29 aus
einem abgesetzten Fräser,
der einen gegenüber
dem Hülsendurchmesser 55 der
Innenhülse 21 wesentlichen
größeren Bohrdurchmesser 59 aufweist.
Der Fräser 29 ist
eine Rohrbuchse, die in ihrem Inneren, wie die 4 und 5 zeigen,
den Bohrkern 54 aus der Rohrwand des Rohres 50 aufnehmen
kann. Anstelle des Fräsers 29 könnten auch
Schneidwerkzeuge anderer Art verwendet werden, wie Bohrer oder Messer.
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Zu
dem erwähnten
Hülsensatz 21, 22, 23 gehört schließlich noch
eine besondere Endhülse 30, die
das Schneidwerkzeug 30 im Ausgangszustand der Armatur von 1 und 2 teilweise aufnimmt. Wie bereits erwähnt wurde,
befindet sich unterhalb des Abzweigs 12 ein ortsfester
Ventilsitz 53 im Hauptraum 11. Die Endhülse 30 erzeugt
mit ihrem dem ortsfesten Ventilsitz 53 zugekehrten Bereich
ein bewegliches Ventilglied 33. Die Endhülse 30 ist
hier topfförmig
ausgebildet und soll nachfolgend kurz „Ventiltopf" genannt werden.
Das Ventilglied 33 befindet sich am Stirnende des Topfmantels 31 und
ist mit einem Elastomermaterial 34 versehen. Der Topfboden 32 ist
ringförmig
ausgebildet. Durch die Ringöffnung
ist die Innenhülse 21 gleitfähig hindurchgeführt. Die
Innenhülse 21 besitzt
in diesem Bereich einen Führungsabschnitt 35 für den Ventiltopf 30,
welcher durch Endanschläge 36, 37 begrenzt
ist. Der Ventiltopf 30 ist auf dem Führungsabschnitt 35 im
Sinne des Doppelpfeils 38 von 2 frei axial verschieblich. Der vorerwähnte Hülsenquerschnitt 55 ist
im Führungsabschnitt 35 zylindrisch
ausgebildet, weshalb eine relative Drehung zwischen der Innenhülse 21 und
dem Ventiltopf 30 möglich
ist.
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Der
untere Endanschlag 37 für
den Ventiltopf 30 ist, wie 2a zeigt,
durch die obere axiale Schulter 37 des Schneidwerkzeugs 29 gebildet.
Wie 2a erkennen lässt, befinden
sich an den Gleitflächen 48 im
ringförmigen
Topfboden 32 Dichtungsmittel 49, die am Führungsabschnitt 35 angreifen.
Im Ausgangszustand von 1, 2 und 2a liegt ein kleiner Axialabstand 39 zwischen
dieser Schulter 37 und der entsprechenden Gegenschulter 47 an
der Innenfläche
des Topfbodens 32, was aus der Vergrößerung in 2a besonders deutlich wird. Dieser Axialabstand 39 sorgt
dafür,
dass Kupplungsmittel 40 aus folgendem Grund sich in einer
Entkupplungsstellung befinden.
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Die
Kupplungsmittel 40 wirken zwischen dem Ventiltopf 30 einerseits
und der aus der Innenhülse 21 und
dem Schneidwerkzeug 29 bestehenden Baueinheit 60 andererseits.
Aus Platzgründen
empfiehlt es sich im vorliegenden Fall die Kupplungsmittel zwischen
der Innenfläche 46 des
Ventiltopfs 30 einerseits und der Außenfläche 45 des seinerseits
topfförmigen
Schneidwerkzeugs 29 andererseits anzuordnen. Das Kupplungsmittel 40 besteht
grundsätzlich aus
einem beweglichen Kupplungsglied 41, das, ausweislich des
in 2a angedeuteten Kraftpfeils 43 in Richtung
einer zugeordneten Kupplungsaufnahme 42, nämlich hier
radial nach außen,
kraftbelastet ist. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das
Kupplungsglied aus einem Federring 41, der in einer Umfangsnut 44 des
Schneidwerkzeugs 29 gehaltert ist und folglich bei der
bereits erwähnten
Axialverschiebung 38 mitgenommen wird. Die Kupplungsaufnahme
besteht hier aus einer tiefen Ringnut 42, die in der Innenfläche 46 eingelassen
ist. Aufgrund seiner radialen Federkraft 43 ist der Federring 41 bestrebt
in die Ringnut 42 einzufahren. Darin ist er aber aufgrund des
vorerwähnten
Axialabstands 39 der Bauteile 30, 29 zueinander
gehindert.
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Um
den Axialabstand 39 im Ausgangszustand der Armatur sicherzustellen,
empfiehlt es sich Rastmittel 62 vorzusehen. Günstig ist
es dabei, das bewegliche Kupplungsglied 41 als das eine
Element dieser Rastmittel zu verwenden, weshalb man dann als Gegenelement
der Rastmittel sich mit einer Rastaufnahme 62 begnügen kann.
Diese Rastaufnahme 62 ist natürlich gegenüber der Kupplungsaufnahme 42 axial
versetzt. Weil als federbelastetes Kupplungsglied im vorliegenden
Fall ein Federring 41 verwendet wird, ist die Rastaufnahme 62 auch
aus einer Ringnut gebildet, die allerdings wesentlich flacher als die
Kupplungs-Ringnut 42 ausgebildet
ist.
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Im
Ausgangszustand gemäß 2 kann sich der Ventiltopf 30 mit
der Außenfläche seines Topfbodens 32 am
Stirnende der eingangs erwähnten
Anschlaghülse 25 abstützen. Der
vorerwähnte Axialabstand 39 kommt
zustande, weil die aus dem Bohrwerkzeug 29 und der Innenhülse 21 bestehende Baueinheit 60 über die
Spindel 17 nur bis zur Rastaufnahme 62 eingeschraubt
worden ist; man erkennt einen Axialabstand 39 in 2 zwischen dem oberen Stirnende
der Innenhülse 21 und
einem normalerweise als Anschlag für die Baueinheit 60 dienenden
Innenflansch 63 am oberen Ende der Zwischenhülse 22.
Im Ausgangszustand ist also das Schneidwerkzeug 29 schon
etwas aus dem Ventiltopf 30 ausgefahren.
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Ausgehend
von 1 beginnt nun der
Bohrvorgang. Beim Drehen des Spindel-Betätigungsendes 57 im
Sinne des Drehpfeils 64 von 3 nimmt das
Spindel-Innenende 58 die
Baueinheit 60 mit und über
diese erfolgt auch eine Drehmitnahme der Zwischenhülse 22.
Die ineinandergreifenden Gewindegänge 26, 23 der
Innenhülse 22 und
der Außenhülse 23 besitzen
eine größere Gewindesteigung
als das auf der gegenüberliegenden
Seite der Zwischenhülse 22 befindliche
Innengewinde 27, welches in das Umfangsgewinde 28 der
Innenhülse 21 eingreift.
Dadurch wird die Zwischenhülse 22 zusammen
mit der in ihr sitzenden Baueinheit 60 schnell in den aus 3 ersichtlichen Zwischenzustand
der Armatur überführt. Wegen
der großen
Gewindesteigung sind nur wenige Drehungen 64 erforderlich.
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Bei
diesem Herausschrauben wird der Ventiltopf 30 durch die
Reibung seiner Gleitflächen 48 am Umfang
des Hülsen-Führungsabschnitts 35 mitbewegt.
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Im
Zwischenzustand von 3 ist
der Ventiltopf 30 mit seinem Stirnende 33 am Ventilsitz 53 zur Anlage
gekommen. Es können
sich dabei die vollen verfügbaren
Längen
der ineinandergreifenden Gewinde 24, 26 zwischen
der Außenhülse 23 und
der Zwischenhülse 22 herausgeschraubt
haben. Im Zwischenzustand von 3 hat
das Schneidwerkzeug 29 mit seiner Schneidkante 65 die
Umfangsfläche 52 des
anzubohrenden Rohres 30 noch nicht erreicht. Das ändert sich
bei der Weiterdrehung der Spindel 17 im Sinne des Drehpfeils
von 4. Jetzt werden die
ineinandergreifenden Gewinde 27, 28 kleinerer Steigung
wirksam, die an der Zwischenhülse 22 und an
der Innenhülse 21 sitzen.
Es findet ein Bohrvorschub 68 mit kleinerer Transportgeschwindigkeit
im Vergleich zu dem durch den Geschwindigkeitspfeil 67 in 3 verdeutlichten Vorschub
mit großer
Geschwindigkeit statt. Die kleine Gewindesteigung sorgt für einen
kleinen Bohrdruck bzw. kleinerer Schnittkraft. Es fallen kleine
Späne beim
Bohren an. Die Schneidkante 65 des Werkzeugs 29 schneidet
den bereits erwähnten
Bohrkern 54 aus, der ins Innere des rohrförmigen Schneidwerkzeugs 29 gelangt.
Dabei bleibt der Ventiltopf 30 mit seinem Stirnende 33 in Anlage
am Ventilsitz 53. Beim Übergang
von 3 auf 4 verschiebt sich der Ventiltopf 30 auf
dem Führungsabschnitt 35 im
Sinne des Axialpfeils 38 solange, bis, in 4, der obere Endanschlag 36 der Innenhülse 21 an
die Außenfläche des
Topfbodens 32 stößt. Es erfolgt
ein axialer Andruck des Ventiltopfs 30 an den Ventilsitz 53.
Wenn das Druckmedium im Rohrinneren durch das Bohrloch nach oben strömt, wird
es vom Ventiltopf 30 abgesperrt. Das Elastomermaterial 34 am
Topfstirnende 33 und die Dichtungsmittel 49 vom
Ventiltopf 30 sorgen für
eine Mediendichtigkeit. Das Schneidwerkzeug 29 ist gegenüber der
axialen Gegenschulter 47 um eine maximale Strecke 69 gemäß 4 ausgefahren. In 4 liegt der Bohrendzustand
vor. Das Bohrwerkzeug 29 kann dann wieder im Gegensinne
zu den Drehungen 66 und 64 von 4 und 3 zurückgeschraubt
werden. 5 zeigt den
sich dann ergebenden Zustand.
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In 5 ist der Anbohrbetrieb
beendet. Die Rückdrehung
führt dazu,
dass sich beim Hochschrauben der Baueinheit 60 auch der
Ventiltopf 30 mit nach oben bewegt. Der Ventiltopf stößt dann schließlich gegen
das Stirnende 61 der Anschlaghülse 25, während die
Baueinheit 60 sich weiter hochschraubt. Dieses Hochschrauben
ist schließlich
beendet, wenn die axialen Schultern 37 und Gegenschultern 47 der
Bauteile 30, 29 aneinanderstoßen. In 5 liegt die volle Einfahrlage des Schneidwerkzeugs 29 im
Ventiltopf 30 vor. Diese maximale Einfahrstrecke 70 des
Schneidwerkzeugs 29 im Ventiltopf 30 ist in 5 eingezeichnet. In 5 befindet sich der Ventiltopf 30 in
voller Öffnungsposition.
Der Strömungsweg 73 des
Mediums aus dem Rohrinneren 51 durch das ausgeschnittene
Bohrloch 74 in den Abzweig 12 ist durch den Ventiltopf 30 nicht
behindert. Der Ventiltopf 30 befindet sich oberhalb des
Abzweigs 12 im Gehäuse 10.
Durch geeignete Bemessung könnte
auch das Schneidwerkzeug 29 im Öffnungszustand der Armatur
von 5 außerhalb
des Strömungswegs 73 plaziert
sein.
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In
voller Offenposition von 5 ist,
wie bereits gesagt wurde, der Axialabstand 39 zwischen dem
Schneidwerkzeug 29 und dem Ventiltopf 30 beseitigt.
Jetzt können
die bisher unwirksam gesetzten Kupplungsmittel 40 in Eingriff
kommen. Wenn der Ventiltopf 30 bei 61 anschlägt, fährt der
Federring 44 zunächst
aus der flachen Rastaufnahme 62 heraus. Die Rastaufnahme 62 ist
nämlich
verhältnismäßig flach
und hat geneigte Flanken. Dann schnappt aber der Federring 41 in
die tiefere Ringnut 42, wo er gefangen wird. Die Ringnut 42 ist
nämlich
nicht nur tiefer, sondern auch mit einer steilen Schulter versehen, hinter
welche der Federring 41 greift. Von da ab sind der Federtopf 30 und
das Schneidwerkzeug 29 miteinander formschlüssig verbunden.
Es liegt dann ein fester Verbund zwischen der Baueinheit 60,
bestehend aus Innenhülse 21 und
Schneidwerkzeug 29, einerseits und dem Ventiltopf 30 andererseits
vor. Dieser Verbund ist in 5 und 6 mit 20 gekennzeichnet.
Die Kupplungsmittel 40 sind in Eingriff und durch geeignete
Profilierung ist ihr Eingriff gesichert. Die Kupplungsmittel 40 wirken
also wie ein Gesperre, das sich nicht wieder ohne weiteres voneinander
lösen lässt. Dieser
feste Verbund 20 in 5 stört nicht;
im Gegenteil, er ist sehr erwünscht.
Der Anbohrbetrieb ist beendet und es kann jetzt der Ventilbetrieb
beginnen.
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Um,
ausgehend vom Öffnungszustand
von 5, das Ventil zu
schließen,
wird die Spindel 17 im Sinne des Drehpfeils 75 von 5 gedreht. Bei dieser Ventildrehung 75 sorgt
die Kupplung 40 dafür, dass
das voll eingefahrene Schneidwerkzeug 29 sich nicht mehr
aus dem Ventiltopf 30 herausdrehen kann. Die im Zusammenhang
mit 3 und 4 beschriebene Verschraubung
der Gewinde 27, 28 mit kleiner Gewindesteigung
findet nicht statt. Ausgehend von 5 ergibt
sich ein großer
Ventilvorschub 67, der auf die große Steigung der ineinandergreifenden
Gewinde 24, 26 zurückzuführen ist. Die Zwischenhülse 20 schraubt
sich aus der Außenhülse 30 heraus
und nimmt dabei den ganzen Verbund 20 mit. Der erwähnte obere
Endanschlag 36 ist als Anschlagbund ausgebildet, an dem
sich während
des Ventilbetriebs von 5 und 6 das untere Stirnende der
Zwischenhülse 22 oberseitig
abstützen
kann. 6 zeigt den sich
dabei ergebenden Endzustand.
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In 6 ist der Verbund 20 mit
seinem Ventiltopf 30 abdichtend am ortsfesten Ventilsitz 53 zur Anlage
gekommen. Es liegt der Absperrzustand der Armatur vor. Beachtenswert
ist, dass die Schneidkante 65 sich dabei noch deutlich
oberhalb des vorausgehend geschnittenen Bohrlochs 74 im
Rohr 50 befindet. Sofern sich eine Verkantung (seitlicher
Versatz) ergeben sollte, wird das Bohrloch 74 vom Schneidwerkzeug 29 nicht
mehr beschädigt
(durchsetzt). Die Schneidkante 65 befindet sich in jedem Fall
in einem ausreichend großen
axialen Abstand 77 gegenüber dem Rohrinneren 51.
In der Absperrposition der Armatur wird die Hauptströmung des
Mediums im Rohrinneren 51 nicht beeinträchtigt.
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Um
das Ventil zu öffnen,
erfolgt eine Rückdrehung
im Sinne des Pfeils 75' von 5. Dabei wird wieder der
ganze Verbund 20, also die Baueinheit 60 zusammen
mit dem Ventiltopf 30 in den Öffnungszustand von 5 zurückgeführt. Die Bauteile sind dabei
so bemessen, dass bei der Umsteuerung während des Ventilbetriebs der
Ventiltopf 30 mit seinen Umfangsflächen 78 sich an der
zylindrischen Gehäuseinnenfläche 76 entlang
bewegen kann. Diese Führungswirkung
bei 76, 78 findet im übrigen auch während des
Anbohrens in der Phase von 1 bis 3 statt. Eine ähnliche
Führungswirkung
ergibt sich in der darauffolgenden Phase des Anbohrens durch die Umfangsfläche des
rohrförmigen
Schneidwerkzeugs 29 einerseits und der Innenfläche 46 des
Ventiltopfes 30 andererseits. Letztere Führungswirkung
spielt beim Übergang
zwischen 3 in 4 eine Rolle.
-
Zur
Mediendichtigkeit während
des Ventilbetriebs dienen weitere Dichtungsmittel 79, die
gemäß 5 zwischen der Außenhülse 23 und
der Zwischenhülse 22,
ferner zwischen der Anschlaghülse 25 und
dem Gehäuse 10 und
schließlich
zwischen der Kappe 16 und dem Gehäuse 10 vorgesehen
sind. Außerdem
gibt es auch noch einen dichtenden O-Ring 80, der, wie 2 zeigt, in einer Ringnut
der Innenhülse 21 eingelassen
ist und mit einer glatten, gewindefreien Innenfläche 81 der Zwischenhülse 22 zusammenwirkt. 7 zeigt eine alternative
Mediendichtigkeit an dieser Stelle. Hier ist anstelle des O-Rings
eine PTFE-Dichtung 80' vorgesehen,
die inmitten der hier durchgehenden Gewinde 27, 28 der beiden
Bauteile 21, 22 vorgesehen ist. Bei der Verschraubung
während
des Anbohrens wird diese Dichtungen 80' in den Gewinden entlanggeführt.
-
8 zeigt eine alternative
Ausbildung eines Kupplungsmittels 40'. Hier besteht das bewegliche Kupplungsglied 71 aus
einem oder mehreren Index-Stiften 71. Dieser Index-Stift 71 sitzt
in einer Radialkammer des Schneidwerkzeugs 29 und wird
von einer Druckfeder 83 radial nach außen belastet. In 8 ist die Kupplungsstellung
der Kupplungsmittel 40 dargestellt, was der 5 bzw. 6 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht.
Dabei greift der Index-Stift 71 in einer Index-Bohrung 72 ein,
die sich im Ventiltopf 30 befindet.
-
- 10
- Gehäuse
- 11
- Hauptraum
- 12
- Abzweig
- 13
- Sattel
- 14
- Flansch
von 13
- 15
- Dichtungsmatte
zwischen 13, 52
- 16
- Kappe
- 17
- Drehwerkzeug,
Spindel
- 18
- Dichtung
bei 17
- 19
- Stopfen
- 20
- Verbund
aus 60, 30
- 21
- Innenhülse
- 22
- Zwischenhülse
- 23
- Außenhülse
- 24
- ortsfestes
Innengewinde von 23, große Steigung
- 25
- Anschlaghülse
- 26
- Außengewinde
von 22, große
Steigung
- 27
- Innengewinde
von 22, kleine Steigung
- 28
- Umfangsgewinde
von 21, kleine Steigung
- 29
- Schneidwerkzeug,
Fräser
- 30
- Endhülse, Ventiltopf
- 31
- Topfmantel
von 30
- 32
- ringförmiger Topfboden
von 30
- 33
- bewegliches
Ventilglied an 30, Topfstirnende
- 34
- Elastomermaterial
bei 33
- 35
- Führungsabschnitt
an 21 für 30 (2)
- 36
- oberer
Endanschlag bei 35 für 30,
Anschlagbund für 30 (6)
- 37
- unterer
Endanschlag bei 35 für 30,
axiale Schulter von 29 (2)
- 38
- Pfeil
der Axialverschiebung von 30 (2)
- 39
- Axialabstand
zwischen 37 und 30 (2a)
- 40
- Kupplungsmittel
- 40'
- alternative
Ausführung
von 40 (8)
- 41
- bewegliches
Kupplungsglied von 40, Federring (2a)
- 42
- Kupplungsaufnahme
für 41,
Ringnut (2a)
- 43
- Kraftpfeil
für 41 (2a)
- 44
- Umfangsnut
in 29 für 41
- 45
- Außenfläche von 29 (2a)
- 46
- Innenfläche von 30 (2a)
- 47
- axiale
Gegenschulter für 29 an 32 (2a)
- 48
- Gleitflächen von 33 (2a)
- 49
- Dichtungsmittel
in 48 (2a)
- 50
- Rohr
- 51
- Rohrinneres
von 50
- 52
- Umfangsfläche von 50
- 53
- ortsfester
Ventilsitz an 10
- 54
- Bohrkern
aus 50
- 55
- Hülsendurchmesser
von 21
- 56
- Kappeninneres
- 57
- Spindelbetätigungsende
von 17 (1)
- 58
- Spindelinnenende
von 17 (1)
- 59
- Bohrdurchmesser
von 29
- 60
- Baueinheit
aus 21, 29 (2a)
- 61
- Stirnende
von 25 (2)
- 62
- Rastmittel,
Rastaufnahme für 41
- 63
- Innenflansch
an 22
- 64
- Drehpfeil
des Bohrbeginns von 17 (3)
- 65
- Schneidkante
von 29 (3)
- 66
- Drehpfeil
der Bohrweiterdrehung von 17 (4)
- 67
- großer Bohrvorschub,
Ventilvorschub (3 und 5)
- 68
- kleiner
Bohrvorschub (4)
- 69
- maximale
Ausfahrstrecke von 29 aus 30 (4)
- 70
- maximale
Einfahrstrecke von 29 in 30 (5)
- 71
- Indexstift
von 40' (8)
- 72
- Indexbohrung
von 40' (8)
- 73
- Medien-Strömungsweg
zwischen 51 und 12 (5)
- 74
- Bohrloch
in 50 (5)
- 75
- Schließ-Ventildrehung
von 17 (5)
- 75'
- Öffnungs-Ventildrehung
von 17 (6)
- 76
- Gehäuseinnenfläche (6)
- 77
- axialer
Abstand zwischen 65 und 51 (6)
- 78
- Umfangsfläche von 30 (6)
- 79
- Dichtmittel
zwischen 23, 22 bzw. 25, 10
- 80
- O-Ring
zwischen 21 und 22 (2 und 5)
- 80'
- PTFE-Ring
(7)
- 81
- gewindefreie,
glatte Innenfläche
von 22 (2)
- 82
- Radialkammer
für 29 (8)
- 83
- Druckfeder
für 71 (8)