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Vorrichtung zum Verschluß eines Abzweigrohres
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschluß eines Abzweigrohres
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Im Rohrleitungsbau kommt es häufig vor, daß Versorgungsleitungen für
Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten aller Art als Hauptleitungen im Erdreich verlegt
werden, wobei an der Hauptleitung bereits Abzweige vorhanden sind, an die zu einem
späteren Zeitpunkt Nebenanlagen angeschlossen werden.
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Da zum Zeitpunkt der Vornahme eines Nebenanschlusses die Hauptleitung
regelmäßig bereits in Betrieb ist, wird verlangt, daß dieser Nebenanschluß ohne
Unterbrechung des Betriebes der Hauptleitung installiert werden kann. Wenn das Abzweigrohr
lediglich durch Schweißen oder eine schraubbare Flanschverbindung verschlossen ist,
dann ist ein Anschluß der Nebenanlage nur durch ein kompliziertes Verfahren möglich,
bei welchem das im Abzweigrohr stehende Medium vereist wird. Dieses Verfahren ist
praktisch nur verwendbar, wenn das Medium Wasser ist. Eine andere Möglichkeit zum
Verschluß des Abzweigrohres in der oben verlangten Art besteht darin, im Abzweigrohr
ein Ventil zu montieren. Ein solches Ventil ist jedoch sehr aufwendig, und es besteht
die Gefahr, daß das Ventil mit der Zeit undicht wird. Häufig vergehen Jahre, bis
die Montage einer Nebenanlage an dem verschlossenen Abzweigrohr erfolgt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verschlußvorrichtung
der eingangs genannten Art zu entwickeln, die zuverlässig dichtet, in ihrem Aufbau
einfach ist und einfach zu betätigen ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil
des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
genannt.
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Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die
Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung gemäß der Erfindung in Verschlußlage, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel
für ein Detail in Figur 1, mit welchem die Verschlußvorrichtung nach Inbetriebnahme
der Nebenanlage wieder geschlossen werden kann, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, Figur 4a-c den Übergang einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung aus der Verschlußlage in die geöffnete Lage.
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In Fig. 1 ist das an die nicht dargestellte Hauptrohrleitung angeschlossene
Abzweigrohr mit 1 bezeichnet. An dieses ist die Verschlußvorrichtung 2 gemäß der
Erfindung angeschlossen, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel durch Schweißen.
Die Anschlußvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Rohrstück 4, das innen
an dem dem Abzweigrohr abgewandten Endabschnitt eine umlaufende Verengung aufweist.
An der hierdurch gebildeten umlaufenden Schulter 6 ist ein dichtungsfähiger Kugelsitz
7 angeordnet. Der Kugelsitz kann z.B. metallisch
sein oder durch
aufgebrachtes Elastomer dichten. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 erstreckt
sich die Verengung von dem Kugelsitz 7 bis zum linken Ende des Rohrstück 4. Dies
ist selbstverständlich nicht zwingend.
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Jedoch ist es zweckmäßig, den Rohrdurchmesser in diesem Bereich wieder
dem Innendurchmesser d des Abzweigrohres 1 anzupassen.
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In dem Rohrstück 4 ist eine Kugel 8 frei beweglich angeordnet, deren
Durchmesser vorzugsweise nur wenig kleiner als der Durchmesser D des Rohrstücks
4 ist.
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Seitlich am Rohrstück 4 ist ein Rohrstutzen 14 angeordnet, der an
seinem unteren Ende durch einen als Verschlußschraube ausgebildeten Deckel 16 dicht
verschlossen ist. Zur Dichtung des Deckels ist ein Dichtungsring 17 vorhanden.
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Die Verschlußvorrichtung gemäß der Erfindung muß so montiert werden,
daß der Rohrstutzen 7 nach unten zeigt,beispielsweise senkrecht nach unten wie im
Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1. Auf jeden Fall muß der Boden 12 des Rohrstutzens
um so viel tiefer als das Rohrstück 4 liegen, daß die Kugel 8 in den Rohrstutzen
6 hineinfallen kann und vom Rohrstutzen blockiert wird, wenn Medium vom Abzweigrohr
in die angeschlossene Nebenanlage strömt.
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Die Lage des Rohrstutzens 14 muß in Längsrichtung des Rohrstück 4
so weit von der Schulter 6 entfernt liegen, daß die Kugel 8 aus ihrer Verschlußlage
nicht ungewollt, z.B.
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durch Erschütterungen und kurzfristige Druckabfälle, in den Rohrstutzen
14 hineinrollen kann. Wenn die Kugel 8 durch eine Schraube 20 oder eine andere Haltevorrichtung
in ihrer Verschlußlage gesichert ist, ist der eben genannte Abstand nicht kritisch.
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Um beim Öffnen der Verschlußvorrichtung durch Aufbringung von Gegendruck
das Herabfallen der Kugel 8 in den Rohrstutzen 14 weiter zu sichern, kann an der
Innenseite des Rohrstücks 4 ein Anschlag 22 vorhanden sein, der
verhindert,
daß die Kugel im Rohrstück 4 sich weiter in Richtung auf das Abzweigrohr 1 bewegen
kann, als dies für ein sicheres Herunterfallen der Kugel in den Rohrstutzen 14 erforderlich
ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 kann sich die Kugel 8 schon deshalb
nicht über die Vertiefung 11 hinaus nach rechts bewegen, weil der Rohrstutzen 14
praktisch am rechten Ende des Rohrstück 4 liegt und der Durchmesser D sich hier
auf den Durchmesser d des Abzweigrohres reduziert.
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Der Rohrstutzen 14 kann auch durch eine beliebige andere in der Wand
des Rohrstückes 4 vorhandene Vertiefung ersetzt werden. Voraussetzung ist stets
lediglich, daß im montierten Zustand mindestens Teile der Vertiefung soweit unterhalb
des Rohrstücks 4 liegen, daß die Kugel 8 durch ihre Schwerkraft in diese Vertiefung
so weit absinken kann, daß sie hier sicher gehalten wird und ein ausreichender Strömungsquerschnitt
im Rohrstutzen 4 freigelegt wird.
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Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, bei dem
der Rohrstutzen 14 schrägt nach unten gerichtet am Rohrstück angeordnet ist. Im
übrigen zeigt dieses Ausführungsbeispiel keine wesentlichen Unterschiede gegenüber
dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, und die Bezugszeichen in Figur 3 bezeichnen
die gleichen Teile wie in Figur 1.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird anhand der
Figuren 4a-c erläutert: Solange das Abzweigrohr 1 von der Verschlußvorrichtung verschlossen
gehalten werden soll,liegt die Kugel 8 in der in Figur 4a gezeigten Lage.
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Der Druck des Mediums im Abzweigrohr preßt die Kugel 8 gegen den Kugelsitz
7, so daß einerseits das Abzweigrohr verschlossen ist und andererseits die Kugel
8 aus der gezeigten Lage nicht wegrollen kann. Um ein Wegrollen der Kugel und ihr
Herunterfallen in die Vertiefung 11 auch bei vorübergehend stillgelegter Hauptrohrleitung
zu verhindern (Betriebsdruck Null), ist am freien Ende des Rohrstücks 4
eine
formschüssige Haltevorrichtung für die Kugel 8 vorhanden, die in den gezeigten Ausführungsbeispielen
aus einer in die Kugel 8 einschraubbaren Schraube 20 besteht, die sich mittels einer
Scheibe oder eines Steges 21 auf der Stirnseite des Rohrstücks 4 abstützt. Die Schraube
braucht nur lose in die Kugel 8 eingedreht zu werden, da sie nicht die Aufgabe hat,
die Kugel gegen den Kugelsitz 7 zu ziehen.
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Soll an das verschlossene Abzweigrohr zu einem späteren Zeitpunkt
eine Nebenanlage angeschlossen werden, so können, da die in Betrieb befindliche
Hauptrohrleitung Betriebsdruck auf die Kugel 8 ausübt, die Schraube 20 und die Scheibe
21 entfernt werden, und der Nebenanschluß kann in beliebiger Weise an das Rohrstück
4 angeschlossen werden, z.B. durch Schweißen oder durch Innen- oder Außengewinde
und Überwurfmutter (Figur 4b). Nachdem dies geschehen ist, wird von der Seite des
Nebenanschlusses her kurzfristig ein hydraulischer oder pneumatischer Druck P1 aufgebracht,
der größer als der Betriebsdruck P in der Hauptrohrleitung ist.
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Hierdurch wird die Kugel 8 im Sinne der Figur 4b nach links gerollt
und fällt unter der Wirkung der Schwerkraft in die von dem Rohrstutzen gebildete
Vertiefung 11 (Figur 4c; siehe auch die strichpunktierte gezeichnete Lage in Figur
1 und 2). Es ist also wichtig, daß das spezifische Gewicht der Kugel größer als
das des transportierten Mediums ist.
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Das untere Ende des Rohrstutzens 14 kann grundsätzlich fest verschlossen
sein, z.B. durch Schweißen. Zweckmäßiger ist es jedoch, den Rohrstutzen 14 durch
einen abnehmbaren Deckel zu verschließen.
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Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung kann die Verschlußvorrichtung
auch so ausgebildet sein, daß nach Installierung eines Nebenanschlusses die Verschlußvorrichtung
zu beliebiger Zeit erneut verschlossen werden kann. Zu diesem Zweck kann in dem
Rohrstutzen 14 eine von außen betätigbare Verschiebeeinrichtung vorhanden sein,
mit der die Kugel aus dem Rohrstutzen heraus in das Rohrstück 4
geschoben
werden kann. Es ist nun lediglich erforderlich, daß eine gewisse Abnahme von Medium
durch das Rohrstück 4 erfolgt,um die Kugel 8 in ihre Verschlußlage zu bringen.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 besteht diese Verschiebeeinrichtung
aus einem Stößel 24, der verschiebbar im Deckel 16 angeordnet ist und der an der
Außenseite des Deckels in einem druckfesten Balgen 25 steckt, der einerseits am
Deckel 16 und andererseits am Stößel dichtend befestigt ist. Der Stößel kann somit
von außen von Hand oder mit einem druckerzeugendem Gerät (z.b.
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hydraulisch oder pneumatisch) in den Rohrstutzen 14 hineingeschoben
werden. An der inneren Stirnseite des Stößels ist eine Platte 26 vorhanden, die
sich auf dem Schraubdeckel abstützt und die mit dem Stößel 24 in der Regel fest
verbunden ist oder ein Teil des Stößels ist.
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Das Vorhandensein einer Verschiebeeinrichtung für die Kugel ist unabhängig
davon,ob der Deckel abnehmbar oder fest am Ende des Rohrstutzens 14 angeordnet ist.
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Auch der Boden 12 des Rohrstutzen 14 kann mit einem für die Kugel
8 bemessenen Kugelsitz 13 versehen sein, gegen den die Kugel 8 dichtend anliegt,
wenn sie sich im Rohrstutzen 14 befindet. Der Deckel 16 kann dann abgeschraubt werden,
ohne daß Medium ausströmen kann.
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Die Verschlußvorrichtung gemäß der Erfindung kann an das Abzweigrohr
1 in beliebiger Weise angeschlossen werden. So kann z.B. statt der in Figur 1 gezeigten
Schweißverbindung auch eine Schraubverbindung mit Überwurfmutter verwendet werden.
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann grundsätzlich für Rohre aller Nennweiten,
für jedes Medium und für jeden Betriebsdruck verwendet werden. Die in der Vorrichtung
verwendete Kugel 8 besteht vorzugsweise aus Edelstahl, Stahl, Rotguß oder gummiertem
Stahl.