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Anbohrarmatur
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Die Erfindung betrifft eine Anbohrarmatur für eine unter Druck stehende
und dem Transport eines Gases oder einer Flüssigkeit dienende Rohrleitung gemäA
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Anbohrarmatur dieser Gattung zählt durch die DE-PS 21 23 539
zum Stand der Technik. Der Ventilteller bildet hierbei Bestandteil eines mit einer
vertikalen Versteifungsrippe versehenen Winkelhebels. Der vertikale Schenkel des
Winkelhebels ist als Führungsauge mit Innengewinde ausgebildet und wird von der
Ventilspindel vertikal durchsetzt. Der horizontale Hebelarm des Winkelhebels weist
am freien Ende einen nach unten gerichteten Zapfen auf, der von einem Dichtring
umgeben ist. In der Schließstellung steht der Dichtring mit einer Ventilsitzfläche
in Kontakt, die umfangsseitig einer im Boden des Aufsatzgehäuses vorgesehenen Durchströmöffnung
in Verlängerung der geplanten bzw. fertiggestellten Bohrung der Rohrleitung vorgesehen
ist. Auf der mit Bezug auf die Spindellängsachse dem Ventilteller abgewandten Seite
ist am Führungsauge ein radial vorstehender Nocken angeformt, der in eine an der
Innenseite des Aufsatzgehäuses ausgebildete schraubengangfdrmige Führungsnute eingreift.
Die Führungsnut verläuft bevorzugt gleichsinnig zum Gewinde der Ventilspindel.
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Infolge des Eingriffs des Nockens in die Führungsnut vollzieht der
Ventilteller bei einer entsprechenden Drehung der Ventilspindel ~er den außerhalb
des Aufsatzgehäuses befindlichen
Betätigungsansatz sowohl eine
Vertikalbewegung als auch eine sich damit überlappende Schwenkbewegung um die Längsachse
der Ventilspindel. Dieser Bewegungsablauf macht folglich ein vergleichsweise kompliziertes
und dabei volumenmäßig großes Aufsatzgehäuse zur Bedingung. Die schraubengangförmige
Führungsnut sollte schon genau an die Gewindesteigung der Ventilspindel angepnRf
ein, um die geforderte Leichtgängigkeit des Ventiltellers bei liner Verlagerung
sicherzustellen.
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Diese Bedingung muß insbesondere deshalb erfüllt sein, damit der Ventilteller
auch einwandfrei dichtend an die Ventilsitzfläche gedrückt werden kann. Hierfür
steht nur die Ventilspindel zur Verfügung. Ein solcher Kontakt ist nämlich unbedingt
erforderlich, da das unter Druck stehende Medium in der Rohrleitung den Ventilteller
permanent in bffnungsrichtung beaufschlagt und folglich immer bestrebt ist, den
Ventilteller von der Ventilsitzfläche abzuheben. Durch das Spiel zwischen dem Führungsauge
und der Ventilspindel einerseits sowie dem Nocken und der Führungsnut andererseits
kann jedoch schon eine geringfügige Verdrehung der Ventilspindel - beispielsweise
durch Erschütterungen im Erdreich - ausreichen, um den gewünschten Dicht kontakt
aufzuheben, so daß das unter Druck stehende Medium in der Rohrleitung ohne Schwierigkeit
am Ventilsitz vorbeiströmen kann.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die bekannte Bauart
einer Anbohrarmatur so zu verbessern, daß das Aufsatzgehäuse einfacher gestaltet
sowie kleinvol miger gehalten werden kann und daß Ungenauigkeiten am Verstellmechanismus
des Ventiltellers keine negativen Auswirkunge#n auf die Dichtfunktion des Ventils
haben können.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den im kennzeichnenden Teil
ded Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.
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Bei einer Verlagerung des Ventiltellers aus der Offenstellung in
die Schließstellung oder umgekehrt vollzieht der Ventilteller jetzt nur noch eine
Schwenkbewegung um eine einzige Achse. Da der Ventilteller gewissermaßen aufgeht
ist, kann der Schwenkwinkel klein und damit auch der Schwenkweg gering gehalten
werden. Das Aufsatzgehäuse baut folglich relativ schmal, wobei die Breite lediglich
vom Durchflußquerschnitt des Ventils abhängig ist. Eine besondere Bedeutung erlangt
die hängende Anordnung des Ventiltellers aber dadurch, daß er in der Schließstellung
von unten an den Ventilsitz gedrückt wird. Das unter Druck stehende Medium in der
Rohrleitung kann dadurch voll auf den Ventilteller einwirken und unterstützt also
maßgeblich die Dichtfunktion. Herstellungs- bzw. fertigungsbedingte Ungenauigkeiten
im Schwenkgetriebe für den Ventilteller oder von außen, z.B. durch Erdbewegungen,
an der Ventilspindel bewirkte geringfügige Drehbewegungen können daher die Dichtheit
des Ventils nicht negativ beeinflussen. Dadurch ist es auch nicht notwendig, den
Verstellmechanismus für den Ventilteller mit besonderer Genauigkeit zu fertigen.
Das im Verstellmechanismus notwendige Spiel unterstützt vielmehr die Bestrebungen
des Mediums aus der Rohrleitung. Dieselbe Feststellung trifft für die Ausbildung
des Ventiltellers und des Ventilsitzes zu. Die Dichtheit des Ventils wird jetzt
nicht mehr allein durch die über die Ventilspindel ausübbare Anpreßkraft bestimmt,
sondern zusätzlich durch das unter Druck stehende Medium aus der Rohrleitung.
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Eine einfache und funktionssichere Ausgestaltung des Ventils wird
nach einem vateilhaften Merkmal der Erfindung dadurch erreicht, daß der unterhalb
der Trennwand vorgesehene Ventilsitz flächig oval bei entsprechender Gegengestaltung
des Ventiltellers ausgebildet ist. Ein flächiger Ventilsitz bedarf
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einer Nachbearbeitung. Er reicht auch völlig aus, da der Ventilteller durch das
Medium aus der Rohrleitung mit angedrückt wird.
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Ein geringer Schwenkwinkel für den Ventilteller wird erfindungsgemäß
dadurch erzielt, daß die Ventilsitzebene unter einem Winkel von etwa 450 zur Längsachse
der Ventilspindel verläuft. Dies hat auch den weiteren Vorteil, daß die Strömungsverhältnisse
am Ventil, insbesondere in der Durchströmöffnung, günstig gehalten bleiben. In der
Offenstellung bildet der Ventilteller quasi ein Leitelement für das abströmende
Medium. Turbulenzen werden vermieden. Zu diesem Zweck kann das Aufsatzgehäuse ferner
so ausgebildet 3ein, daß der Ventilteller in der Offenstellungkonturgerecht in eine
entsprechende Nische des Aufsatzgehauses einschwenkbar ist.
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In bevorzugter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens
ist die getriebliche Verbindung des Ventiltellers mit der Spindelhülse durch ein
dem Ventilteller zugeordnetes Zahnsegment und einen an der Spindelhülse vorgesehenen
Zahnstangenabschnitt gebildet. Der Zahnstangenabschnitt ist hierbei vorteilhaft
einstückig an die Spindelhülse angeformt. Sowohl seine axiale Länge als auch die
Winkelerstreckung des Zahnsegments können gering gehalten werden, da der Ventilteller
bei einer Verlagerung von der Offenstellung in die Schlie£-stellung und umgekehrt
nur kurze Schwenkwege zurilekzul<en braucht.
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Genausogut wie der Zahnstangenabschnitt einstückiger Bestandteil
der Spindelhülse bilden kann, ist es nach der Erfindung auch möglich, daß der Ventilteller
und das Zahnsegment
einstückig ausgebildet sind.
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Zum Ausgleich etwaiger Ungenauigkeiten-durch Fertigungs-, Material-
oder Montagefehler wird eine besonders vorteilhafte Ausfflhrungsform der Erfindung
darin gesehen, daß das Zahnsegment Bestandteil eines Tragarms bildet, an den der
Ventilteller begrenzt kugelgelenkig befestigt ist. Der Ventilteller bzw. der ihm
zugeordnete Dichtkörper können sich folglich unter Abstützung am Tragarm konturgenau
an den Ventilsitz anschmiegen. Eine Verdrehung des Ventiltellers gegenüber dem Tragarm
wird zweckmäßig durch einen außermittigen Sicherungsstift unterbunden.
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Die hängende und gleichzeitig fliegende Lagerung des Ventiltellers
kann auf verschiedene Art und Weise verwirklicht werden. Eine besonders einfache
Lösung besteht erfindun#sgemä.ß darin, daß die fliegende Lagerung für den Ventilteller
einen das AufsatgehMuse quer durchsetzenden Bolzen umfaßt. Der Bolzen ist endseitig
in Konsolen des Aufsatzgehäuses gelagert. Die Konsolen können einstückiger Bestandteil
des Aufsatzgehäuses bilden. Der Bolzen kann in den Konsolen drehbar sein. In diesem
Fall ist der Ventilteller bzw. der Tragarm mit dem Bolzen unverdrehbar verbunden.
Andererseits besteht selbstverstndlich auch die Möglichkeit, den Bolzen in den Kosten
starr zu lagern und eine Relativverdrehung des Ventiltellers bzw. des Tragarms zum
Bolzen vorzusehen.
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Eine besonders einfache Lagerung des Bolzens kennzeichnet sich dadurch,
daß die Konsolen mit horizontalen Lagerschlitzen versehen sind, deren Mündungen
der Trennwand abgewandt
sind. Auf diese Weise brauchen keine besonderen
Befestigungen für den Bolzen vorgesehen zu werden. Nach dem Einsetzen des Bolzens
in die Lagerschlitze und Montage der Ventilspindel greifen Zahnsegment und Zahnstangenabschnitt
direkt ineinander und bewirken auf diese Weise die sichere Lagerung des Ventiltellers.
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Die oberhalb der Trennwand in der Gehäusekopfplatte vorgesehene Gewindebohrung
dient in bekannter Weise zur lösbaren Befestigung eines Bohrgeräteaufsatzes bzw.
zum Anschluß einer Zweigleitung. Dabei kann eine Zweigleitung unter Eingliederung
einer Winkelverschraubung angeschlossen sein. Eine weitere Ausbildung besteht e##findungsgemäß
darin, daß der Raum oberhalb der Trennwand mit einer quergerichteten Anschlußgewindebohrung
versehen ist. In diesem Fall dient die in der Vertikalen ausgerichtete Gewindebohrung
in der Regel zum Ansetzen eines Bohrgeräteaufsatzes, wohingegen die quergerichtete
Gewindebohrung zum Anschluß einer Zweigleitung vorgesehen ist.
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Eine Verdrehung der Spindelhfilse wird nach der Erfindung dadurch
vermieden, daß der Spindelhülse eine Vertikalführung zugeordnet ist.
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Schließlich besteht ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung noch
darin, daß dem Bohrgeräteaufsatz eine Abführvorrichtung für Bohrspäne lösbar zugeordnet
ist. Dies Abfü#rvorrichtung kann aus einem Schlauch bestehen, der über eine Schnellkupplung
mit dem Bohrgeräteaufsatz verbunden wird. Bei hochgezogenem Bohrer und geöffnetem
Ventil kann folglich unter Verwendung des Mediums aus der Rohrleitung eine Reinigung
des Aufsatzgehäuses von Spänen durchgeführt werden. Auf diese Weise
wird
verhindert, da sich Späne eventuell auf den Ventilsitz bzw. auf den Ventilteller
legen und die gewünschte Dichtheit beeinträchtigen.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine an eine Rohrleitung festgelegte Anbohrarmatur
in der Ansicht, teilweise im vertikalen Querschnitt, Fig. 2 in vergrößerter Darstellung
das Aufsatz#ehäuse der Anbohrarmatur im vertikalen Qurschnitt nach dem Anschluß
der Rohrleitung an eine Zweigleitung; Fig. 3 einen vertikalen Längsschnitt durch
das Aufsatzgehäuse der Fig. 2 gemäß der LinieTil-Ill; Fig. 4 eine weitere Ausführungsform
eines Aufsatzgehäuses im vertikalen Querschnitt; Fig. 5 eine Ansicht auf den Ventilteller
des Aufsatzgehäuses der Fig. 4 gemäß dem Pfeil V der Fig. 6 und Fig. 6 eine Seitenansicht
auf den Ventilteller der Fig. 5 gemäß dem Pfeil VI.
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Mit 1 ist in den Figuren 1, 2 und 4 eine Rohrleitung bezeichnet,
die ein unter Druck stehendes gasförmiges oder flüssiges Medium führt. Um an diese
Rohrleitung 1, die beispielsweise
eine entlang eines Straßenzugs
verlegte Hauptleitung sein kann, eine zu einem Wohnhaus führende Zweigleitung 3
anschließen zu können (Fig. 2), ist es erforderlich, bei voll in Betrieb befindlicher
Rohrleitung 1 in diese eine Anschlußbohrung 2 einzubringen, die dann mit der Zweigleitung
3 verbunden werden kann.
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Zu diesem Zweck ist das bei gemeinsamer Betrachtung der Fig. Ibis
3 erkennbare Aufsatzgehäuse 4 in Verbindung mit einem Bohrgeräteaufsatz 5 vorgesehen,
welche mittels einer die Rohrleitung 1 von unten umfassenden Schelle 6 sowie Schraubbolzen
7 und Muttern 8 unter Eingliederung eines Dichtelements 9 umfangsseitig der Rohrleitung
1 festgelegt werden.
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Der Unterteil 10 des Aufsatzgehäuses 4 ist dazu ebenfalls an die Außenkontur
der Rohrleitung 1 angepaßt. Das Dichtelement 9 ist in Fig. 3 weggelassen worden.
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Das Aufsat#gehäuse 4 ist beispielsweise eine Gußkonstruktion und
besitzt in der Kopfplatte 11 eine etwa in der durch die Längsachse 12 der Rohrleitung
1 verlaufenden Vertikalebene liegende Gewindebohrung 13, die, wie die Fig. 2 und
3 erkennen lassen, beispielsweise durch eine Schraube 14 zunächst dicht verschlossen
sein kann.
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Ebwa im mittleren Höhenbereich zwischen der Rohrleitung 1 und der
Gewindebohrung 13 ist das Aufsatzg häuse 4 im Innern durch eine unter 450 verlaufende
Trennwand 15 in zwei Räume 16 und 17 unterteilt. In der Trennwand 15 ist eine Durchströmöffnung
18 vorgesehen, die durch einen Ventilteller 19 verschließbar ist. Der Ventilteller
19 ist in fliegender
und hängender Anordnung um eine Achse 20 schwenkbar,
die sich parallel zur Trennwand 15 etwa in einer Ebene befindet, welche die Achse
21 einer horizontalen Gewindebohrung 22 schneidet, die in der den oberhalb der Trennwand
15 liegenden Raum 16 seitlich begrenzenden Wand 23 eingearbeitet ist. Auch diese
Gewindebohrung 22 kann zunächst durch eine Schraube 24 dicht verschlossen sein (Fig.
1).
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Aufgrund der Schräglage der Trennwand 15 und der darin vertikal eingebrachten
Durchströmöffnung 18 sind sowohl der Ventilteller 19 mit dem Dichtkörper 25 als
auch der auf der Unterseite der Trennwand 15 angeordnete Ventilsitz 26 oval gestaltet.
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Der Ventilteller 19 ist fest mit einem Bolzen 27 verbunden, der endseitig
in Bestandteil des Aufsatzgehäuses 4 bildende Konsolen 28 schwenkbar gelagert ist.
Wie in diesem Zusammenhang insbesondere die Fig. 2 erkennen läßt, sind die Enden
des Bolzens 27 lediglich in horizontale Lagerschlitze 29 der Konsolen 28 eingeschoben,
deren Mündungen von der Trennwand 15 abgewandt sind.
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Mit dem Ventilteller 19 ist einstückig ein Zahnsegment 30 verbunden,
dessen Zähne 31 sich etwa vtber einen 0 Wickel von 90 erstrecken. Das Zahnsegment
30 greift in einen Zahnstangenabschn-itt 32 ein, der trennwandseitig einer Spindel
hülse 33 vorgesehen ist. Die Spindelhfllse 33 besitzt ein Innengewinde 34, welches
auf einer mit einem Außengewinde 35 versehenen Ventilspindel 36 axial verlagerbar
ist. Ferner weist die Spindelhülse 33 auf der dem Zahnstangenabschnitt 32 gegenüberliegenden
Umfangsseite eine Führungsleiste 37 auf, mit der
sie in einen vertikal
ausgerichteten FUhrungskanal 38 im Aufsatzgehäuse 4 eingreift. Der Führungskanal
38 erstreckt sich etwa über die halbe Höhe einer seitlichen Erweiterung 39 des Aufsatzgehäuses
4. In dieser Erweiterung 39 ist die Ventilspindel 36 drehbar, jedoch dicht gelagert.
Ein Betätigungsansatz 40 mit einem Mehrkant 41 ragt nach oben aus der Gehäuseerweiterung
39 heraus.
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Bei Drehung des Ansatzes 40 und damit auch der Ventilspindel 36 wird
die Spindelhülse 33 in Längsrichtung der Ventilspindel 36 verlagert, wobei durch
das Zusammenwirken des Zahnstangenabschnitts 32 mit dem Zahnsegment 30 der in den
Fig. 1 bis 3 in der Offenstellung dargestellte Ventilteller 19 von unten an den
Ventilsitz 26 herangedrückt wird. Durch entgegengesetzte Drehung der Ventilspindel
36 wird der Ventilteller 19 wieder in die dargestellte Offenstellung herabgeschwenkt.
In dieser Offenstellung befindet sich der Ventiltdler 19 in einer möglichst konturgenau
an seinen Umriß angepaßten Nische 42 des Aufsatzgehäuses 4.
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Zur Herstellung der aus der Fig. 2 erkennbaren Anschlußbohrung 2
in der Rohrleitung 1 wird zunächst die Schraube 14 aus der oberen Gewindebohrung
13 entfernt und dafür der aus der Fig. 1 erkennbare Bohrgeräteaufsatz 5 dicht in
die Gewindebohrung 13 eingedreht. Der im Aufsatz 5 vertikal beweglich geführte und
bezüglich der Bohrstange 43 nach außen abgedichtete Bohrer 44 befindet sich dabei
in der angehobenen Stellung, die in strichpunktierter Linienführung veranschaulicht
ist. Die seitliche Gewindebohrung 22 bleibt zunächst durch die Schraube 24 verschlossen.
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Nunmehr wird mit Hilfe des auf die Bohrstange 43 kraftschlüssig aufsetzbaren
Handhebels 45 der Bohrer 44 im Bohrgeräteaufsatz
5 abwärts gedreht
und die Anschlußbohrung 2 in der Rohrleitung 1 erzeugt. Das aus der Rohrleitung
1 ausströmende Medium treibt nun beim Zurückziehen des Bohrers 44 eventuell noch
vorhandene Bohrspäne durch das Aufsatzgehäuse 4 und an der Bohrstange 43 entlang
über einen mittels einer Schnellkupplung 46 an den Bohrgeräteaufsatz 5 angeschlossenen
Spülschlauch 47 ins Freie. Der Spülschlauch 47 besitzt eine nicht näher dagestellte
Absperreinrichtung, die nach dem Spülvorgang schließbar ist.
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Hat der Bohrer 44 wieder die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete
Ausgangsstellung erreicht, wird mit Hilfe der Ventilspindel 36 der Ventilteller
19 gegen den Ventilsitz 26 gepreßt, wobei das aus der Rohrleitung 1 ausströmende
und unter Druck stehende Medium das Anpressen des Ventiltellers 19 an den Ventilsitz
26 unterstützt und damit den Raum 17 hermetisch nach außen abdichtet.
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Nunmehr kann der Bohrgeräteaufsatz 5 abgenommen und anstelle des
Bohrgeräteaufsatzes 5 eine Zweigleitung an die obere Gewindebohrung 13 oder an die
seitliche Gewindebohrung 22 angeschbssen werden. Im Falle der Darstellung der Fig.
2 ist eine Zweigleitung 3 beWp-ielsweise an die seitliche Gewindebohrung 22 angeschlossen.
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Die Ausführungsform der Fig. 4 bis 6 entspricht in ihren wesentlichen
Grundzügen identisch der AusfUhrungsform der Fig. 1 bis 3, so daß auf eine nochmalige
Erläuterung verzichtet werden kann.
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Ein Unterschied besteht jedoch darin, daß keine seitliche Gewindebohrung
22 vorgesehen ist. DafUr kann in der oberen Gewindebohrung 13 eine Winkelverschmubung
48 mit Hilfe einer Überwurfinutter 49 festgelegt werden, an die dann ebenfalls eine
seitlich abgehende Zweigleitung anschließbar ist.
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Ein weiterer Unterschied ist die Ausbildung des Ventiltellers 50.
Dieser mit dem Dichtkörper 25 versehene Ventilteller 50 ist nunmehr begrenzt kugelgelenkig
an einem Tragarm 51 gelagert, der in der anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Weise
im Aufsatzgehäuse 4 gelagert ist. Die Verbindung des Tragarms 51 mit dem Ventilteller
50 erfolgt über eine Innensechskantschraube 52, die eine Bohrung im Tragarm 51 durchsetzt
und in eine Gewindebohrung eines kugelabschnittförmig geformten Vorsprungs 53 des
Ventiltellers 50 eingedreht ist. Zur Vermeidung einer Relativverschwenkung um die
Schraube 52 ist am Ventilteller 50 ein Sperrstift 54 vorgesehen, der in einen Längsschlitz
55 im freien Endabschnitt des Tragarms 51 eingreift.
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