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Die
Erfindung betrifft eine Anbohrarmatur für ein Fluid führende Leitungen,
insbesondere für
Gasleitungen, mit einem Gehäuse,
mit einer Einrichtung, durch die mittels eines Werkzeugs ein Bohrloch
in die Wandung der das Fluid führenden
Leitung einbringbar ist, mit einem in dem Gehäuse befindlichen Rohrelement
zum Anschluss an das Bohrloch in der das Fluid führenden Leitung, mit einem
von dem Rohrelement abzweigenden Abzweigrohr zum Anschluss einer
Abzweigungsleitung, mit einem Strömungswächter zum selbstständigen Absperren
des aus der das Fluid führenden
Leitung durch das Bohrloch, das Rohrelement und das Abzweigrohr
in die Abzweigungsleitung strömenden
Fluides.
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Anbohrarmaturen
für Gasleitungen
dienen dazu, von bereits vorhandenen Rohrleitungen für die Versorgung
mit Gas Abzweigstellen zu schaffen. Diese Abzweigstellen werden
benötigt,
um beispielsweise ein Haus an die Gasversorgung anzuschließen.
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Gasrohrleitungen
bestehen häufig
aus Kunststoff und besitzen einen kreisförmigen Querschnitt, ebenso
die abzweigenden Leitungen. Auch die Anbohrarmaturen selbst sind
häufig
aus Kunststoff gefertigt, um Funkenschlag und dadurch entstehende
Gefahren möglichst
zu reduzieren. Die Anbohrarmaturen besitzen einen Sattel, mit dem
sie auf die vorhandene Gasrohrleitung aufgesetzt und auf dieser
fixiert werden können.
Mit dem Aufsetzen wird zugleich auch eine dichte Verbindung zwischen
der Armatur und der Gasrohrleitung hergestellt.
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Für den eigentlichen
Bohrvorgang ist jetzt ein Werkzeug vorgesehen. Mit diesem Werkzeug
wird über
geeignete Elemente und Durchgänge
in der Anbohrarmatur die Rohrleitung jetzt angebohrt, nachdem die
Anbohrarmatur mit ihrem Sattel auf die Gasrohrleitung aufgesetzt
und fixiert ist.
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Durch
das entstehende Bohrloch in der Wandung der Rohrleitung wird eine
Verbindung zwischen dem inneren der Rohrleitung und dem mit einem
Abzweigstut zen der Armatur verbundenen Hausanschluss hergestellt.
Die Anbohrarmatur verbleibt nach der Herstellung weiterhin an dieser
Stelle und bildet nun den Abzweigbereich für die Abzweigleitung. Zu diesem
Zweck ist in der Anbohrarmatur ein Ventil vorgesehen, mit dem die
Verbindung des Hausanschlusses zur Gasrohrleitung im Bedarfsfall geschlossen
werden kann, etwa zu Reparaturzwecken.
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Bekannt
sind derartige Anbohrarmaturen für Gasrohrleitungen
beispielsweise aus der
DE
101 15 656 A1 . Dort wird ferner vorgeschlagen, dass das Werkzeug,
mit dem die Bohrung erfolgt, zu dem Ventilkörper versetzt angeordnet ist,
der das Verschließen
im Bedarfsfalle vornimmt. Dies führt
zu sehr aufwändigen
und kostspieligen Konzeptionen.
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Bei
Gasrohrleitungen besteht stets das Risiko, das es etwa bei Baggerarbeiten
oder anderen Erdarbeiten zu Rohrschäden in der Verbindungsleitung
zwischen der Abzweigstelle und dem Verbraucher kommt. Aus den abgerissenen
oder beschädigten
Leitungen kann dann das Gas austreten. Da es sich um ein brennbares
Medium handelt, besteht eine erhebliche Explosionsgefahr. Es besteht
daher der Wunsch, dass eine möglichst
automatisch funktionierende Möglichkeit
vorgesehen wird, um das weitere Nachströmen von Gas in diese Abzweigleitungen
zu unterbinden, da es natürlich
viel zu lange dauern würde,
das Ventil manuell zu schließen.
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Dies
wird im Stand der Technik häufig
dadurch gelöst,
dass Strömungswächter in
die Abzweigleitung zwischen der Anbohrarmatur und dem Verbraucher
eingesetzt werden. Ein solcher Strömungswächter ist im Normalfall so
eingestellt, dass er ein freies Durchströmen von Gas zulässt. Bei Überschreiten
einer bestimmten Druckdifferenz schließt er jedoch und verhindert
ein weiteres Nachströmen. Dies
erfolgt häufig
dadurch, dass eine Kugel gegen die Schwerkraft oder eine Federkraft
arbeitet und bei zu hoher Druckdifferenz eine Öffnung verschließt.
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Aus
der
DE 20 2005
007 431 U1 ist ein Vorschlag bekannt, einen derartigen
Strömungswächter anders
als vorstehend beschrieben nicht in die Abzwei gungsleitung zwischen
die Anbohrarmatur und den Verbraucher einzuschalten, sondern ihn
in der Anbohrarmatur selbst anzuordnen. Die Anbohrarmatur ist dabei,
wie herkömmlich,
auch als T-Stück
ausgebildet. Das T-Stück
besteht aus einem Standrohr, das senkrecht von der Hauptgasleitung
abzweigt, und einem den Fuß des
T bildenden Abzweigrohr, an das sich die Abzweigleitung anschließt. In das
Standrohr wird nun der Strömungswächter eingebaut.
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Der
Vorteil dieser Konzeption ist es, dass auch bei einem Abreißen der
Abzweigleitung insgesamt oder auch einer Zerstörung der Anbohrarmatur bei
den Bagger- oder sonstigen Erdarbeiten der Strömungswächter immer noch schließt.
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Gleichwohl
bleibt unverändert
ein erhebliches Bedürfnis
nach weiteren Verbesserungen an Anbohrarmaturen, mit denen die Sicherheit
noch weiter gesteigert werden kann, ohne die Konzeptionen zu aufwendig
zu gestalten.
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Diese
Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Anbohrarmatur dadurch gelöst, dass
der Strömungswächter in
einer Hülse
aufgenommen ist, die innerhalb des Rohrelementes nach erfolgter
Anbohrung der das Fluid führenden
Leitung in oder an das Bohrloch bewegbar ist.
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Mit
einer derartigen Konzeption wird überraschend die Aufgabe gelöst. Dies
gilt ganz besonders dann, wenn die Hülse zylindrisch und in Längsrichtung
ihrer eigenen Achse verschiebbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Anbohrarmatur
ist insbesondere für
Gasleitungen sehr geeignet, da hier die sicherheitsrelevanten Vorteile
besonders gut zur Geltung kommen. Grundsätzlich ist sie jedoch auch für Leitungen
geeignet, die andere Fluide führen,
wie beispielsweise Wasser oder Abwasser, da auch bei diesen Fluiden
die Möglichkeit
besteht, das unbeabsichtigt ein Abriss der Abzweigungsleitungen
erfolgen kann.
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Während in
der
DE 20 2005
007 431 U1 noch eine Möglichkeit
für eine
Anordnung für
den Strömungswächter gesucht
wird, die diesem eine im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen relativ vorteilhafte
Position gibt, wird erfindungsgemäß ermöglicht, den Strömungswächter über die
verschiebbare Hülse
direkt in das Bohrloch hinein zu platzieren, also optimal im Verhältnis zur
Gasströmung.
Der Strömungswächter sitzt
damit näher
am Ursprung des Gasstromes als im herkömmlichen Stand der Technik
und auch noch deutlich näher
als in der
DE 20
2005 007 481 U1 .
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Darüber hinaus
ist der Strömungswächter auch
noch für
Reparatur- und Wartungszwecke auswechselbar, da die Verschiebbarkeit
der Hülse
es möglich
macht, diese später
auch aus der Bohrlochwandung mit geeigneten Werkzeugen innerhalb
des Gehäuses
wieder zu entnehmen und durch eine andere zu ersetzen, wenn beispielsweise
eine Änderung
der Bedingungen in der Abzweigleitung entsteht, etwa durch größere oder
kleinere Verbraucher, die andere Abschaltbedingungen für den Strömungswächter sinnvoll
erscheinen lassen.
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Darüber hinaus
wird es auch möglich,
eine solche Konzeption praktisch unverändert bei verschiedenen Gasleitungsdurchmessern
zu verwenden, da eine Verschiebbarkeit auch dann möglich ist, wenn
unterschiedliche Anbringungsarten der Anbohrarmatur an der Gasleitung
vorgesehen werden oder diese auf Grund der unterschiedlichen Durchmesser
andere Sattelformen bedingt.
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Erfindungsgemäß wird zunächst mit
einem Werkzeug über
die Anbohrarmatur ein Bohrloch in die Gasleitung eingebracht. Die
Anbohrarmatur bleibt an ihrem Platz. Das für das Anbohren eingesetzte Werkzeug
wird jetzt durch ein anderes Werkzeug ersetzt oder aber durch entsprechende
Ausgestaltung nun als Setzwerkzeug verwendet. Mit diesem Setzwerkzeug
kann gasaustrittsfrei die Hülse
mit samt dem Strömungswächter in
die Anbohrarmatur bis an beziehungsweise in das gerade erbohrte
Bohrloch ragend eingebracht werden.
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Dieses
Einbringen der Hülse
mit dem Gasströmungswächter kann
durch einfachstes Einstecken in kürzester Zeit ausgeführt werden.
Das Verwenden einer derartigen Hülse
beschleunigt den Einbau erheblich.
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Alternativ
kann auch eine Hülse
mit einem Außengewinde
verwendet werden, die in ein Innengewinde im Rohrelement eingeschraubt
wird. In diesem Fall dauert der Einbau länger und das Vorsehen eines
Innengewindes ist mit dem Nachteil behaftet, dass während des
Anbohrens des Bohrloches Beschädigungen
am Innengewinde entstehen, mit anschließenden Problemen beim Einbringen
der Hülse. Gleichwohl
kann auch eine solche Konzeption unter bestimmten Randbedingungen
ihre Vorteile haben.
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Bevorzugt
ist es, wenn die Hülse
mittels einer lösbaren
Verriegelungsmechanik in der Wandung des Rohrelementes in einer
vorgegebenen Position feststellbar ist.
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Die
Verriegelung der Hülse
mit dem Strömungswächter in
dem Rohrelement kann nun automatisch durch die Kugeln erreicht werden,
die auf Grund ihrer Vorspannung nach außen in einen vorbereiteten
Sitz streben. Die Kugeln kann man sowohl kostengünstig als auch gleichzeitig
zuverlässig
aus Edelstahl fertigen.
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Wenn
die Anbohrarmatur mit einer verschiebbaren Hülse mit den oben erwähnten Kugeln zum
einfachen Einbau und Ausbau ausgeführt wird, so wird dadurch besonders
sicher vermieden, dass der geschlossene Strömungswächter, insbesondere Gasströmungswächter, aus
seinem Sitz herausgedrückt
werden kann. Dieser Gasströmungswächter muss
den Druckkräften
des Mediums standhalten können,
um seine Funktion im Ernstfall erfüllen zu können.
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Die
Abdichtung der Hülse
mit dem Strömungswächter kann
bevorzugt mittels eines gasbeständigen
O-Ringes gegenüber
dem Ventilgehäuse, also
gegenüber
dem Rohrelement erfolgen. Dabei kann man praxisnah die Abdichtung
und Verriegelung für
einen Betriebsdruck von etwa 5 Bar (500 kPa) auslegen. Durch diese
einfache Funktionsweise wird zugleich auch das Montagerisiko minimiert
und auch eine aus herkömmlichen
Konstruktionen bekannte Fließrichtungsfehlmontage
vollständig
ausschließen.
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Dadurch,
dass erfindungsgemäß der Strömungswächter in
das Bohrloch hineinragt, kann verhindert werden, dass sich die beim
Anbohren der Gasleitung entstehenden Bohrspäne in den Strömungswächter begeben
und dort später
die Funktionstüchtigkeit
des Strömungswächters beeinträchtigen.
Diese Bohrspäne,
die sich üblicherweise
während
des Bohrvorganges auf dem Rohrscheitel um das Bohrloch herum sammeln
werden nämlich
mittels der Erfindung gekammert und damit aus dem kritischen Bereich
ferngehalten.
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Mit
einem Wechsel der Aufnahme am Setzwerkzeug zu einem späteren Zeitpunkt
kann die Hülse
mit dem Strömungswächter auch
nachträglich
entnommen und zur Leitungsanpassung ausgetauscht werden.
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Bevorzugt
ist es ferner, wenn die Hülse
mit dem Strömungswächter einen
von dem Strömungswächter weg
vorgespannten Entriegelungsstift aufweist, der durch Druckmittel
des Elementes der Betriebsabsperrung in Richtung des Strömungswächters drückbar ist,
um diese nach einer sperrenden Betätigung wieder zu lösen.
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Das
geeignete Betätigen
einer Betriebsabsperrung bewirkt darüber hinaus, dass der geschlossene
Strömungswächter auf
einfachste Weise mechanisch geöffnet
wird.
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Erfindungsgemäß entstehen
eine Reihe von Vorteilen. So wird der Hausanschluss einer Abzweigleitung
von einer Gasleitung direkt in oder unmittelbar an dem Bohrloch
abgesichert.
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Es
entsteht eine Kostenreduzierung, da auch weniger Schweißfittings
als herkömmlich
eingebracht werden müssen.
Das Vorsehen des Strömungswächters in
einer Hülse
innerhalb der Anbohrarmatur erübrigt
jedes Vorsehen von Strömungswächtern an
anderen Punkten der Leitung. Dadurch wird auch vermieden, dass der
Erddruck in irgendeiner Weise eine Gefährdung der Abzweigungsleitung
hervorruft.
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Eine
Montage kann auf schnelle und einfachste Weise und ohne das Risiko
von Bedienungsfehlern ermöglich
werden. Neben der Auswechselbarkeit der Hülse mit dem Strömungswächter ist
auch auf die erhöhte
Funktionssicherheit während
des Betriebes hinzuweisen.
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Ein
geringer Druckverlust kann durch die einfache und zuverlässige Bauart
sichergestellt werden. Der Strömungswächter ist
auch nach einem Ansprechen im Falle eines Leitungsschadens mechanisch entsperrbar.
Darüber
hinaus ist die erfindungsgemäße Anbohrarmatur
schmutzunempfindlich.
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Besonders
bevorzugt ist es ferner, wenn die Hülse im unteren, dem Bohrloch
zugewandten Abschnitt konisch ausgebildet ist.
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Bei
einer solchen Ausbildung wird bei einem Einbringen der Hülse in das
Bohrloch insbesondere bei Leitungsrohren aus Polyethylen ein zusätzlicher Vorteil
erreicht. Der konische Abschnitt der Hülse dichtet dann bereits im
Bohrloch ab und lässt
so den Gasströmungswächter bereits
im Bohrloch selbst wirksam werden.
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Weitere
bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Die
Erfindung ist insbesondere für
Gas und Gasleitungen geeignet. Bei geeigneter Wahl der Werkstoffe
ist auch ein Einsatz für
Wasser oder andere Flüssigkeiten
und Fluide denkbar und es hat sich bereits in Tests herausgestellt,
dass es Modifikationen gibt, die sowohl für Flüssigkeiten als auch für Gase geeignet
sind, die üblicherweise
verwendet werden. Dies bedeutet eine erhebliche Erleichterung insbesondere
für die
Lagerhaltung von Stadtwerken und anderen Versorgungsunternehmen,
die für
derartige Anbohrarmaturen und Hülsen
mit Strömungswächtern dann
nur noch ein entsprechendes Modell auf Vorrat nehmen müssen, um
dieses rasch für
unterschiedliche Einsatzzwecke einsatzbereit zu haben.
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Im
Folgenden werden anhand der Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine Übersicht über die
Situation einer Gasleitung mit einer Abzweigungsleitung;
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2 eine
Seitenansicht einer Gasleitung mit einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anbohrarmatur;
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3 einen
Schnitt senkrecht zur Gasleitung durch die Situation aus 2;
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4 eine
vergrößerte Darstellung
der Ansicht z aus 3;
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5 eine
vergrößerte Ansicht
der Hülse aus 4;
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6 eine
Draufsicht auf die Darstellung aus 5;
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7 die
Hülse aus 5 in
Ansicht von außen;
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8 eine
Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung mit einer Betriebssperrung;
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9 einen
Schnitt durch die Situation aus 8;
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10 eine
Seitenansicht der zweiten Ausführungsform
aus 8 der erfindungsgemäßen Anbohrarmatur in anderer
Stellung;
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11 einen
Schnitt durch die Situation aus 10;
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12 eine
Seitenansicht der zweiten Ausführungsform
ohne Hülse
und Werkzeug;
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13 einen
Schnitt durch die Situation aus 12;
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14 die
Situation aus 12 in einer anderen Stellung;
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15 einen
Schnitt durch die Situation aus 14;
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16 eine
vergrößerte Darstellung
der Ansicht Y aus 9;
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17 die
Hülse aus 9 in
Ansicht von außen;
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18 eine
Draufsicht auf die Situation aus 17;
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19 einen
Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
einer Hülse
für eine
Anbohrarmatur gemäß der Erfindung;
und
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20 eine
Draufsicht auf die Ausführungsform
aus 19.
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Die
in der 1 dargestellte Anordnung zeigt eine Gasleitung 10 unterhalb
des Erdbodens E. Das Gas in dieser Gasleitung 10 soll zu
einem Verbraucher 16 geführt werden. Hierzu muss der
Verbraucher 16 an die Gasleitung 10 angeschlossen werden.
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Zu
diesem Zweck wird in die Gasleitung 10 ein Bohrloch 11 eingebracht.
Dazu wird die in der 1 nur grob skizzierte Anbohrarmatur
mit dem Gehäuse 20 und
dem Werkzeug eingesetzt. Das Werkzeug ist vom Erdboden E aus bedienbar.
Das Bohrloch 11 befindet sich oben auf dem Rohrscheitel der
Gasleitung 10. Das dort austretende Gas wird innerhalb
des Gehäuses 20 ein
kurzes Stück
senkrecht nach oben geführt,
ehe es in ein Abzweigrohr 22 horizontal umgelenkt wird.
Das Abzweigrohr 22 dient zum Anschließen an eine Abzweigleitung 15,
durch die das Gas dann zum Verbraucher 16 geführt wird.
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In
der 2 ist nun der Bereich vergrößert gezeichnet, in dem die
Abzweigung aus der Gasleitung 10 zur Abzweigleitung 15 angeordnet
ist. Man sieht die Gasleitung 10 horizontal von der Seite.
Sie wird von einer manschettenartigen Konstruktion umschlossen,
die auf dem Rohrscheitel oben einen Sattel 25 besitzt.
Von dem Sattel ragt einstückig
oder eingeschraubt oder in anderer Weise befestigt weiter nach oben
das Gehäuse 20,
in dem das hier nicht sichtbare Rohrelement 21 vertikal
nach oben und zugleich senkrecht zur Gasleitung 10 verläuft. Am
oberen Ende des Gehäuses 20 liegt
der Eintrittspunkt für das
hier nicht dargestellte Werkzeug.
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Auf
den Betrachter zu ist in der 2 das Abzweigrohr 22 gerichtet.
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In
der 3 sieht man die Konzeption aus 2 senkrecht
im Schnitt, und zwar gesehen von der in 2 linken
Seite aus. Die Gasleitung 10 ist bereits angebohrt und
weist auf dem Rohrscheitel ein Bohrloch 11 auf. Zum Bohrvorgang
wird eine Erläuterung
weiter unten gegeben. Die Gasleitung 10 ist von der Manschette
umgeben, die hier den Sattel 25 ausbildet.
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In
den Sattel 25 ist das Gehäuse 20 der Anbohrarmatur
eingeschraubt. Das Werkzeug ist bereits entnommen. Vom Bohrloch 11 aus
ragt nach oben das Rohrelement 21. Das Rohrelement 21 bildet
zugleich den Bohrkanal für
das Werkzeug. Es führt
zu einer Abzweigstelle, aus der hier nach rechts das Abzweigrohr 22 in
Richtung auf eine in 3 nicht dargestellte Abzweigleitung 15 führt. Das
Gas wird zunächst
aus seiner horizontalen Strömungsrichtung
innerhalb der Gasleitung 10 senkrecht zur Bildebene in 3 über das
Bohrloch 11 in eine kurze senkrechte Strömung aufwärts durch
das Rohrelement 21 umgelenkt und dann wieder in eine horizontale
Richtung in das Abzweigrohr 22 geführt, die aber nicht parallel
zur Gasleitung 10 führt,
beziehungsweise führen
muss.
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Die
erwähnte
zweite Umlenkung in der Abzweigstelle zum Abzweigrohr 22 findet
in einer Kugel 50 statt. Die Kugel 50 ist drehbar
und wird von Durchgangskanälen
durchsetzt. Durch das entsprechende Anordnen dieser Kanäle, bezie hungsweise
das Drehen der Kugel lässt
sich die Strömung
des Gases in die Abzweigungsleitung 15, beziehungsweise
das Abzweigrohr 22 führen
beziehungsweise sperren.
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Das
Einstellen, beziehungsweise Drehen der Kugel erfolgt mit Hilfe der
von links in der 3 gegenüber dem Abzweigrohr 22 in
die Kugel 50 ragenden Betätigungsspindel 52.
Diese Betätigungsspindel 52 wird
als Hilfsabsperrung bezeichnet.
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In
der normalen Betriebsstellung ist mittels der Betätigungsspindel 52 die
Kugel 50 so gedreht, dass das Gas, wie oben beschrieben
aus der Gasleitung 10 durch das Bohrloch 11 in
dem Rohrelement 21 aufwärts
und dann durch die Kugel 50 in das Abzweigrohr 22 zur
Abzweigleitung 15 strömt.
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Durch
die Betätigungsspindel 52 lässt sich die
Kugel 50 aber auch in andere, nur für bestimmte Maßnahmen
erforderliche Stellungen drehen.
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Die
Kugel 50 besitzt hier beispielsweise eine T-Bohrung und
lässt sich
auch so drehen, dass von oben ein Werkzeug vollständig durch
sie hindurchtreten kann. In genau dieser Stellung wird beim Anbohrvorgang
die Armatur auch positioniert. Es wird also die Manschette mit dem
Sattel 25 und dem in den Sattel 25 eingeschraubten
Gehäuse 20 aufgesetzt. Zu
diesem Zeitpunkt ist die Gasleitung 10 noch unberührt. Mit
der Betätigungsspindel 52 wird
die Kugel 50 so gedreht, dass der Bohrkanal in dem Rohrelement 21 durchgängig nach
oben in Richtung der Oberseite des Gehäuses 20 ragt. Es kann
jetzt ein (nicht dargestelltes) Bohrwerkzeug durch den Bohrkanal
beziehungsweise das Rohrelement 21 frei nach unten bis auf
die Gasleitung 10 geführt
werden. Dort wird jetzt das Bohrloch 11 durch das Bohrwerkzeug
eingebracht. Das (nicht dargestellte) Werkzeug dichtet dabei zugleich
hermetisch in der oberen Öffnung
des Gehäuses 20 ab.
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Besitzt
die Kugel 50 wie erwähnt
einen Durchgangskanal, der als Teil einer T-Bohrung ausgestaltet ist, kann das T
so gestaltet werden, dass die T-Bohrung in der Offenstellung auch
den Weg in das Abzweigrohr 22 freigibt. Das Abzweig rohr 22 oder eine
bereits angeschlossene Abzweigungsleitung 15 sollten in
diesem Fall vor dem Anbohrvorgang verschlossen werden, beispielsweise
mittels eines Stopfens.
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Ist
das Bohrloch 11 hergestellt, kann natürlich das in der Gasleitung 10 befindliche
Gas durch das Bohrloch 11 in das Rohrelement 21 dringen,
wird jedoch durch die Abdichtung des Werkzeuges in dem Gehäuse 20 am
Ausströmen
aus dem oberen Ende des Gehäuses 20 gehindert.
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Das
Werkzeug wird unter weiterer Abdichtung jetzt nach oben herausgezogen,
bis die Kugel 50 mittels der Hilfsabsperrung beziehungsweise
der Betätigungsspindel 52 in
eine sperrende Position gebracht werden kann. Die Bohrspindel mit
Bohrer kann komplett in das Gehäuse
des Bohrwerkzeugs zurückgezogen
werden ohne dass die Abdichtung aufgegeben wird. Die Kugel 50 kann
in dieser Position dann wunschgemäß frei gedreht werden.
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In
dieser sperrenden Position sperrt die Kugel 50 sowohl den
Weg nach oben als auch den Weg nach rechts in das Abzweigrohr 22 ab.
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Es
wird jetzt – wenn
nicht bereits geschehen – an
das Abzweigrohr 22 die Abzweigungsleitung 15 zum
Verbraucher 16 (in 3 nicht
dargestellt) angeschlossen.
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Nun
wird von oben mit einem Setzwerkzeug eine Hülse 51 eingeführt. Auch
dieses Setzwerkzeug dichtet nach oben das Gehäuse 20 ab, sodass
das Gas aus der Gasleitung 10 nicht am Setzwerkzeug vorbei
durch die obere Öffnung
aus dem Gehäuse 20 dringen
kann.
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Ein
solches Setzwerkzeug kann mit einer Hülse 41 befrachtet
nach unten geführt
werden. Die Hülse 41 enthält den Strömungswächter 40,
der hier schematisch anhand einer Kugel zu erkennen ist. Wie man
in der 3 sieht, kann die Hülse 41 mit dem Strömungswächter 40 bis
in das Bohrloch 11 hineingeführt werden.
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Das
Setzwerkzeug gibt in dieser Position den Strömungswächter frei, der in dieser Position
stehen bleibt. Wie dies erfolgt, wird im Folgenden noch im Zusammenhang
mit der 4 beschrieben. Nach der Freigabe
wird das Setzwerkzeug wieder nach oben aus den Gehäuse 20 herausgezogen,
dichtet während
dieses Vorgangs aber wiederum innerhalb des Bohrkanals beziehungsweise
des Rohrelementes 21 ab, bis mittels der Hilfsabsperrung
der Betätigungsspindel 52 die
Kugel 50 wieder in eine den Bohrkanal sperrenden Position
gebracht werden kann.
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In
geschlossener Stellung dichtet im Falle einer Kugel 50 mit
T-Bohrung die Kugel 50 sowohl oberhalb als auch unterhalb
des Abzweigrohres 22 ab.
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Danach
wird das Setzwerkzeug nach oben ganz herausgezogen und durch eine
Betriebsabsperrung 31 ersetzt. Diese ist in 3 nicht
dargestellt, wird aber noch weiter unten beschrieben. Diese Betriebsabsperrung
dichtet ebenfalls oberhalb der Kugel 50 den Bohrkanal im
Rohrelement 21 ab.
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Somit
kann bei aufmontiertem Bohrwerkzeug ebenso wie mit aufgesetztem
Setzwerkzeug und ebenso mit Betriebsabsperrung 31 die Kugel 50 beziehungsweise
deren Kanäle
geöffnet
und geschlossen werden.
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In
alternativen Anwendungs- und Ausführungsformen kann die Einstellbarkeit
beziehungsweise Drehbarkeit der Kugel 50 mittels der Betätigungsspindel 52 dazu
genutzt werden, um die Strömung auf
ein bestimmtes Maß einstellen,
also eine Regulierung vorzunehmen.
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In
der 4 ist die Einzelheit Z aus der 3 noch
besser zu erkennen. Im Zentrum steht das Rohrelement 21 in
dem Gehäuse 20;
unten ist noch der Rohrscheitel der Gasleitung 10 und das Bohrloch 11 zu
erkennen.
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In
das Rohrelement 21 ist von oben die Hülse 41 vertikal eingeführt worden.
Die Hülse
besitzt hier eine glatte Außenwandung
und einen kreisförmigen
Quer schnitt und ist daher weitgehend zylindrisch geformt. Sie kann
daher leicht durch die ebenfalls hohlzylindrische Form des Rohrelementes 21 nach unten
geführt
werden. Durch konische Bereiche wird die Hülse 41 selbst zentriert
und trifft genau in das Bohrloch 11.
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In
dem Rohrelement 21 ist in der Wandung eine umlaufende Nut
oder in einer anderen Ausführungsform
umlaufend eine Reihe von kleinen Ausnehmungen vorgesehen. In diese
Ausnehmungen passen Kugeln 42. Die Kugeln 42 sind
in der zylindrischen Außenwandung
der Hülse 41 angeordnet. Während des
Einführens
der Hülse 41 in
das Rohrelement 21 schließen sie zunächst noch außen mit
der Außenwand
der Hülse 41 ab,
da das in der 4 zu erkennende Verriegelungselement 44 gegen
die Wirkung einer Feder 43 nach unten gedrückt ist
und die Feder stärker
zusammendrückt,
als in einer umlaufenden 4 zu erkennen. Das führt dazu,
dass die Kugeln 42 sich in der Ausnehmung 45 dieses
Verriegelungselementes 44 aufhalten können. Dieses Zusammendrücken der
Feder 43 erfolgt durch das Setzwerkzeug.
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In
dem Moment, in dem sich die Hülse 41 an ihrem
angestrebten Platz in dem Bohrloch in der Gasleitung 10 abgesetzt
hat, haben die Kugeln 42 in der Ausnehmung 45 die
gleiche Höhe
wie die gegenüberliegende
Ausnehmung in der Innenwandung des Rohrelementes 21 erreicht.
Das Setzelement entspannt nun durch Aufwärtsbewegen des Verriegelungselementes 44 die
Feder 43, wodurch die Kugeln 42 aus der sich ebenfalls
nach oben bewegenden Ausnehmung 45 herausgedrückt werden.
Dies ist möglich,
da jetzt auf der Außenseite
der Wandung der Hülse 41 kein
Widerstand mehr ist, da sich dort die Ausnehmung in der Innenwandung
des Rohrelementes 21 befindet. Die Kugeln 42 treten
mithin über den
Zylinderumfang der Hülse 41 hinaus
und ragen teilweise in diese Ausnehmung. Damit bilden sie jedoch
eine feste Verriegelung gegenüber
einer achsparallelen Bewegung der Hülse 41 in dieser Position,
auch dann, wenn jetzt anschließend
das Betriebsabsperrungselement 31 wie in der 4 dargestellt
vollständig
entnommen ist.
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Im
Inneren der Hülse 41 in
der 4 kann man gut den Strömungswächter 40 erkennen.
Dieser wird in diesem Falle durch eine Kugel innerhalb eines Strömungskanals
gebildet. Die Schwerkraft übt
eine Kraft auf diese Kugel nach unten aus, das auf Grund der Druckdifferenz
strömende
Gas dagegen eine Kraft nach oben. Diese beiden Kräfte können gut
im Gleichgewicht gehalten und vorher bestimmt werden. Erst dann,
wenn der Unterdruck oberhalb der Kugel einen zu niedrigen Druckwert
annimmt und damit die Druckdifferenz zwischen dem Gas in der Gasleitung 10 und
dem Gas oberhalb der Kugel im Rohrelement 21 zu groß wird,
wird die Kugel in dem Strömungswächter nach
oben bewegt und verschließt
dort abrupt und automatisch den weiteren Zustrom von Gas in die
Abzweigungsleitung 15 hinter dem Abzweigrohr 22 aus
der 3 beziehungsweise der 1.
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Auch
andere Formen von Strömungswächtern 40 sind
natürlich
möglich.
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In
der 4 kann man einen weiteren vorteilhaften Effekt
dieser Konzeption der Erfindung gut beobachten. Um die Hülse 41 herum
befindet sich oberhalb der Gasleitung 10 ein kammerartiger
Freiraum 12. Während
des Anbohrens des Bohrloches 11 in die Gasleitung 10 bilden
sich nämlich
Bohrspäne,
und zwar stets auf Grund des Bohrvorganges oben auf dem Rohrscheitel
um das Bohrloch 11 herum. Bei herkömmlichem Einbau neigen diese
Späne dazu,
in die Gasleitung 10 zu fallen oder in anderer Form über das
Bohrloch 11 in die Anbohrarmatur zu gelangen. Baut man
dort dann Strömungswächter ein,
können
diese Späne
sich bei einer Konzeption mit Kugeln um diese herum anordnen und
dann im Extremfall ein Schließen
des Strömungsweges
des Gases vollständig
verhindern.
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Erfindungsgemäß werden
diese Späne gleich
in diesen kammerartigen Freiräumen 12 oberhalb
der Gasleitung um das Bohrloch 11 herum eingeschlossen
und festgehalten und können
keinen weiteren Schaden mehr anrichten.
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Die
Hülse 41 aus
der 4 ist in der 5 nochmals
einzeln herausgezeichnet, um die zugehörigen Elemente noch besser
erkennen zu können. 5 zeigt
diese Hülse
wiederum in einem senkrechten Schnitt. Gut zu erkennen ist wiederum,
dass zumindest zwei einander hier im Ausführungsbeispiel gegenüberliegende
Kugeln 42 die zylindrische Wandung der Hülse 41 nach
außen überragen
können, sofern
sie innen durch das Verriegelungselement 44 abgestützt werden.
Wenn das Verriegelungselement 44 allerdings parallel zur
Achse der Hülse 41 und
damit zugleich des Rohrelementes 21 verschoben wird, können die
Kugeln 42 nach innen in die Ausnehmung 45 bewegt
werden.
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Auf
dem Umfang der zylindrischen Hülse 41 ist
darüber
hinaus ein O-Ring 48 angeordnet. Dieser sorgt für eine vollständige Abdichtung
der Hülse 41 gegenüber dem
Rohrelement 21.
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Der
Strömungswächter 40 mit
seiner Kugel und den weiteren Elementen ist ebenfalls gut zu erkennen.
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In 6 ist
eine Draufsicht auf die Hülse 40 zu
erkennen. Hier sieht man, dass sechs Kugeln vorgesehen sind, die
in gleichmäßigen Abständen auf dem
zylindrischen Umfang in gleicher Höhe der Hülse 41 vorgesehen
sind, die hier die Wandung leicht überragen.
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In
der 7 sieht man die Hülse von außen. Sie ist hier spiegelbildlich
dargestellt; die Kugeln 42 und der O-Ring 48 befinden
sich daher hier unten und nicht oben, wie in der 5.
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In
der 8 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei
der eine Situation gezeigt ist, bei der eine Betriebsabsperrung 31 eingesetzt
ist. Die 8 zeigt wiederum eine Ansicht
mit Gasleitung 10, Sattel 25, Gehäuse 20,
hier aber zusätzlich
mit der Betriebsabsperrung 31. Insoweit wäre der Aufbau ähnlich wie bei
der ersten Ausführungsform.
Die Betriebsabsperrung 31 ermöglicht es, vom Erdboden E (vergleiche 1)
aus die Hülse 41 komplett
abzudecken und somit die Rohrleitung 21 für das durchströmende Gas zu
schließen.
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In
der Schnittdarstellung in der 9 ist wiederum
gut die Hülse 41 im
Rohrelement 21 zu erkennen, die auch genau in das Bohrloch 11 der
Gasleitung 10 eingesetzt ist.
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Weiter
oben ragt in dieser Darstellung der Betriebsabsperrung 31 durch
die Kanäle 51 in
der Kugel 50 in Höhe
des Abzweigrohres 20 und setzt sich oben auf die Hülse 41 mit
dem Strömungswächter 40 in
dem Rohrelement 21.
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Im
Inneren der Hülse 41 befindet
sich der Strömungswächter 40.
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In
den 10 und 11 befindet
sich eine Darstellung der gleichen Ausführungsform. Hier ist die Betriebsabsperrung 31 in
einer Situation gezeigt, in der sie noch nicht durch die Kugel 50 vollständig hindurch
gestoßen
ist und daher noch nicht auf der Hülse 41 aufsetzt. Ein
Vergleich insbesondere der 9 und 11 zeigt
dabei, dass die Betriebsabsperrung 31 durch Drehung um
ihre Achse mittels eines Gewindes ein Teilelement nach unten fährt, während der
obere Teil mit der Angriffsmöglichkeit
vom Erdboden E aus in der unveränderten
Höhenlage verbleibt.
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Man
sieht insbesondere eine nach unten gerichtete Verlängerung
der Betriebsabsperrung 31. Diese dient in dieser Ausführungsform
dazu, eine nach dem Absperren festsitzende Kugel im Strömungswächter 40 zu
lösen und
nach unten zu drücken.
Zu berücksichtigen
ist nämlich,
dass beim Auslösen
des Strömungswächters diese
Kugel des Strömungswächters 40 mit
sehr großer
Kraft nach oben gerissen wird. Man stelle sich vor, die Abzweigungsleitung,
die sich knapp rechts außerhalb
des Bildes befindet, würde
auf Grund eines Abrisses etwa bei Bauarbeiten getrennt und Gas würde dort
ausströmen.
Das Gas aus der Gasleitung 10 würde dann mit sehr großer Kraft
und sehr großer
Geschwindigkeit aufwärts
durch die Hülse 41 und
das Rohrelement 21 strömen
und dadurch wie beabsichtigt den Strömungswächter 40 auslösen. Dies
führt dazu,
dass die Kugel des Strömungswächters 40 nach
oben in eine Kunststofffassung der Hülse 41 gedrückt wird
und dort durch die ausgeübte
Kraft auch festsitzt.
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Durch
das Abwärtsbewegen
des Dornes am Boden der Betriebsabsperrung 31 kann dieser
Dorn die Kugel aus diesem Sitz herauslösen und freigeben. Diese Maßnahmen
erfolgen natürlich
erst nach einer Reparatur der Abzweigungsleitung 15 und/oder des
Abzweigrohrs 22 oder jedenfalls nach einer Abdichtung dieser
Elemente.
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Eine
Alternative zu diese Konzeption wird noch weiter unten im Zusammenhang
mit den 19 und 20 beschreiben.
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In
der 12 ist die Ausführungsform aus den 8 bis 11 vor
der Einführung
der Hülse 41 in
das Rohrelement 21 dargestellt, sodass sich hier der kammerartige
Freiraum 12 noch nicht gebildet hat. Dies ist besonders
gut in der 13 im Schnitt zu sehen.
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Die 14 und 15 zeigen
eine ähnliche Ausführungsform
jetzt mit einem Gewinde im Abzweigrohr 22 und einer Gewindeanordnung
zum Aufsetzen des Werkzeuges 31.
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16 zeigt
die Einzelheit Y aus den 8 bis 11 in
vergrößerter Darstellung.
Sie entspricht der 4 der ersten Ausführungsform
und zeigt hier die Anordnung des Gewindes anstelle der Kugeln 42 sowie
den Vorgang des Entsperrens.
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Die 17 zeigt
die Hülse
aus dieser zweiten Ausführungsform
separat im Schnitt und die 18 eine
Draufsicht auf die Hülse
aus 17.
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19 zeigt
im Schnitt einen alternativen Aufbau einer Hülse 41 mit einem Strömungswächter 40 im
Schnitt, also in ähnlicher
Form, wie in der 17.
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Zu
sehen ist wiederum der Aufnahmesitz in der Hülse 41, in den die
Kugel 40 gedrückt
wird, wenn Gas von unten in die Hülse 41 mit einer Geschwindigkeit
beziehungsweise einer Menge einströmt, die oberhalb einer vorgegebenen
Toleranzschwelle liegt. In dieser Position klemmt die Kugel des
Strömungs wächters 40 im
Regelfall in diesem Sitz fest und versperrt dadurch, wie beabsichtigt
definitiv und sicher den weiteren Weg für das ausströmende Gas
aus der Gasleitung 10.
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Nach
der Reparatur der Abzweigungsleitung 15 oder des sonstigen
Defektes ist es nun allerdings erforderlich, den Strömungswächter 40 wieder
in seine ursprüngliche
Position zurück
zu bewegen, damit das Gas aus der Gasleitung 10, wie beabsichtigt,
im normalen Zustand nach oben durch die Hülse 41 und das Rohrelement 21 in
das Abzweigrohr 22 strömen kann.
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Um
zu diesem Zweck die Kugel des Strömungswächters 40 zu lösen, ist
hier ein Entriegelungsstift 61 axial in der Strömungsmitte
angeordnet. Der Entriegelungsstift 21 wird durch ein Halteblech 63 in
dieser mittigen Position gehalten. Eine Feder 62 spannt
den Entriegelungsstift 61 so vor, dass er aus dem Halteblech 63 nach
oben ragt, also in eine Richtung weg von dem Strömungswächter 40.
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Das
Halteblech 63 ist in der Wandung der Hülse 41 befestigt.
Der Entriegelungsstift 61, die Feder 62 und das
Halteblech 63 sind mithin mit der Hülse 41 und dem Strömungswächter 40 gemeinsam durch
das oben beschriebenen Setzwerkzeug handhabbar und einsetzbar.
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In
der 20 ist die Konzeption aus 19 schematisch
von oben gesehen dargestellt. Man sieht den Kopf des Entriegelungsstiftes 61 auf
den Betrachter zu gerichtet, der in einem an der Wandung der Hülse 41 befestigten
Halteblech 63 aufgenommen ist, relativ zu diesem jedoch
verschiebbar ist.
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Nach
dem Auslösen
des Strömungswächters 40 ist
dieser nach oben bewegt worden und drückt gegen den Fuß des Entriegelungsstiftes 61 und
hat diesen gegebenenfalls sogar noch etwas nach oben geschoben.
Hier ist damit der Strömungswächter 40 in
der Hülse 41 zunächst blockiert.
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Wird
jetzt die Betriebsabsperrung 31 beispielsweise aus der 9 nach
unten gedreht, wobei diese Betriebsabsperrung 31 hier ohne
den nach unten gerichte ten Dorn vorzustellen ist, so wird sie vor Erreichen
der Hülse 41 den
Kopf des Entriegelungsstiftes 61 erreichen, auf diesen
drücken
und damit den Entriegelungsstift 61 gegen die Kraft der
Feder 62 in dem Halteblech 63 nach unten drücken. Dadurch
wird sie mit dem Fuß des
Entriegelungsstiftes 61 den Strömungswächter 40 aus seinem
festen Lager in der Hülse 41 herausdrücken und
dieser wird sich bei weiterer Fortsetzung der Kraft lösen und
in seine ursprüngliche
Ausgangsposition nach unten fallen.
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Wird
dann die Betriebsabsperrung 31 noch weiter gedreht, gelangt
sie schließlich
in ihre Anlageposition auf der Oberseite der Hülse 41, sofern dies gewünscht ist.
An sich kann die Betriebsabsperrung 31 jedoch in diesem
Falle jetzt wieder in die Ausgangsstellung nach oben gedreht werden,
um den Gasstrom durch die Kugel 50 in das Abzweigungsrohr 22 wieder
freizugeben.
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Die
vorgenannte Ausführungsform
ist in allen Figuren im Zusammenhang mit Gas in einer Gasleitung 10 beschrieben.
Grundsätzlich
denkbar ist es auch, dass es sich um eine Frischwasserleitung 10 für die Wasserversorgung
eines Haushaltes handelt. Die Anbohrarmatur mit den entsprechenden
Elementen und dem Zubehör
ist für
Frischwasser geeignet, ebenso auch für andere Fluide.
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- 10
- Leitung,
die ein Fluid führt,
insbesondere Gasleitung
- 11
- Bohrloch
- 12
- kammerartiger
Freiraum
- 15
- Abzweigungsleitung
- 16
- Verbraucher
- 20
- Gehäuse
- 21
- Rohrelement
- 22
- Abzweigrohr
- 25
- Sattel
- 31
- Betriebsabsperrung
- 40
- Strömungswächter
- 41
- Hülse
- 42
- Kugeln
- 43
- Feder
- 44
- Verriegelungselement
- 45
- Ausnehmung
in 44
- 48
- O-Ring
- 50
- Kugel
- 51
- Kanäle in der
Kugel 50
- 52
- Betätigungsspindel
- 61
- Entriegelungsstift
- 62
- Feder
- 63
- Halteblech
- E
- Erdboden