DE4405798C2 - Anbohrarmatur - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anbohrarmatur gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus dem DE-GM 18 92 992 ist eine derartige Anbohrarmatur bekannt, in deren Anbohrstutzen ein drehbar angeordneter Ventilkörper mit einer Durchgangs­ bohrung angeordnet ist. Diese Anbohrarmatur enthält ein Gehäuse mit einem Stutzen, mit welchem ein im Drehkörper enthaltenes Gehäuse eines Schiebers verbindbar ist. Der Schieber ist ein separates Bauteil und mittels Gewinde mit dem genannten Stutzen verbunden. Der Drehkörper ist in einer zentralen Durch­ gangsbohrung des Schiebergehäuses angeordnet und die Durchgangsbohrung weist einen derartigen Durchmesser auf, daß der Drehkörper von der einen Seite des Schiebegehäuses her in die Durchgangsbohrung eingesetzt werden kann. Zur Abdichtung sind Kunststoffringe vorgesehen, deren sphärische Sitzflächen an dem kugelförmigen Drehkörper anliegen. Ferner ist im Bereich des Anbohrlochs zwischen dem Metallrohr und dem gleichfalls aus Metall bestehenden Gehäuse der Anbohrarmatur ein Dichtungsring sowie eine Zwischenlage angeordnet, mittels welcher in bekannter Weise ein Ausgleich und eine Abdichtung zwischen den Metallteilen erreicht wird. Die Anbohrarmatur besteht aus einer Anzahl unterschiedlicher Teile aus verschiedenen Werkstoffen und es sind besondere Maßnahmen erforderlich, damit die genannten Kunststoffringe und Dichtungs­ ringe bei der Montage ordnungsgemäß positioniert sind. Ferner muß mit zusätz­ lichen Mitteln sichergestellt werden, daß nach dem Anbohren des Rohres das Schiebegehäuse dauerhaft und funktionssicher mit dem Verbindungsstutzen der Anbohrarmatur verbunden bleibt. Die Herstellung einer derart ausgebildeten Anbohrarmatur erfordert einen nicht unerheblichen Aufwand und eine Anzahl von unterschiedlichen Bauteilen.

Ferner ist aus dem DE-GM 74 12 333 eine Anbohrvorrichtung bekannt, welche aus einer Anzahl von unterschiedlichen und miteinander zu verbindenden Bautei­ len besteht. Ein im Prinzip zylindrischer Ventilkörper ist von einer Seite her in ein Ventilgehäuse eingeführt und in diesem mittels eines Lagerdeckels festgelegt. Das Ventilgehäuse enthält ferner einen seitlichen Abgang für eine Abzweiglei­ tung. Nach dem Anbohren des Rohres wird der durch den Ventilkörper hindurch­ führbare Bohrer entfernt und durch einen Dichtkörper sowie einen Ventilring ersetzt. Der Stutzen mit dem Ventilgehäuse weist bezüglich des Rohres eine vergleichsweise große radiale Erstreckung auf.

Des weiteren ist aus dem DE-GM 76 25 721 eine Anbohrvorrichtung bekannt, deren Hahngehäuse ein zylindrisches Küken enthält. Das Küken ist von der Seite her in eine Bohrung des Hahngehäuses eingesetzt und mittels einer Platte mit dem Hahngehäuse verbunden, wobei ferner zwei elastische Dichtringe dem Küken zugeordnet sind.

Schließlich ist aus der DE 38 30 395 C1 eine Anbohrarmatur für Kunststoffrohre bekannt, welche in einem Sattelstück eine Heizwendel zur Verbindung mit der Außenfläche des Rohres aufweist. Der zum Rohr orthogonal angebrachte Stutzen dient zur Befestigung eines Anbohrgerätes und enthält einen Bohrer. Nach dem Anbohren des Rohres wird der Bohrer in den Stutzen zurückbewegt, um den Weg des Mediums zu einem Anschlußstutzen und einer daran angeschlossenen Ab­ zweigleitung freizugeben. Der Anschlußstutzen liegt in einer Ebene parallel zur Längsachse des Rohres und orthogonal zur Stutzenachse. Es müssen zusätzliche Absperrmittel vorgesehen werden, damit nach dem Anbohren und insbesondere beim Abnehmen des Anbohrgerätes ein Austreten des Mediums aus der regel­ mäßig unter Druck stehenden Rohrleitung vermieden wird.

Ausgehend von dem eingangs genannten DE-GM 18 92 992 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anbohrarmatur der genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei einfacher Konstruktion das Anbohren des Rohres mit hoher Funktionssicherheit und Zuverlässigkeit durchgeführt werden kann. Die Handhabung vor, während und nach dem An­ bohren soll vereinfacht werden und aufwendige Hilfsmittel sollen nicht erforder­ lich sein. Die Anbohrarmatur soll eine kompakte und funktionssichere Konstruk­ tion aufweisen und problemlos und mit geringem Zeitaufwand den Anschluß der Abzweigleitung ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die vorgeschlagene Anbohrarmatur zeichnet sich durch die Integration des dreh­ baren Ventilkörpers in den Stutzen bei funktionssicherer Konstruktion aus. Der Ventilkörper wird beim Herstellen der Armatur in diese im gleichen Arbeitsgang mit eingespritzt. Das Gehäuse der Armatur besteht aus spritzbarem Kunststoff, wobei dessen Schrumpfungsverhalten beim Abkühlen nach dem Spritzen und fer­ ner das Schrumpfungsverhalten des Ventilkörpers aufeinander abgestimmt sind.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das Material des Gehäuses bzw. des Stutzens stärker schrumpft als das des Ventilkörpers, wobei jedoch die Abstim­ mung derart erfolgt, daß der Ventilkörper nach dem Abkühlen dichtend wirksam ist aber auch noch in der erforderlichen Weise ohne zu hohen Kraftaufwand betätigt bzw. um seine Drehachse gedreht werden kann. Der Wärmedehnungs­ koeffizient des Gehäuses ist zweckmäßig um einen vorgebbaren Faktor größer als der Wärmedehnungskoeffizient des Ventilkörpers. Die vorgeschlagene Anbohr­ armatur ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung, zumal ein inte­ grierter Bohrer nicht vorhanden ist. Es ist ein in den Stutzen integriertes "Einmal- Ventil" mit der Anbohrarmatur kombiniert, wobei eine nicht leckratenfreie Anbohrung zugelassen wird. Die Anbohrarmatur ist vor allem für Druckbereiche einschließlich der Druckstufe PN 10 ausgelegt. Die Anbohrarmatur weist kom­ pakte Außenabmessungen auf und kann problemlos auch derart eingebaut wer­ den, daß die Stutzenachse im wesentlichen horizontal liegt, wodurch ein geringer Bodenaushub ermöglicht wird.

Der Ventilkörper, welcher als Rotationskörper, insbesondere als eine Kugel ausgebildet ist, enthält eine Durchgangsbohrung, deren Achse durch Drehen des Ventilkörpers auf die Längsachse des Stutzens ausgerichtet werden kann. In dieser Stellung kann der Bohrer eines mit dem Stutzen verbundenen Anbohr­ gerätes durch den Ventilkörper hindurchgeführt werden, um nachfolgend das Rohr anzubohren. Die Querschnittsfläche der Durchgangsbohrung ist in zweck­ mäßiger Weise wesentlich kleiner als die Durchtrittsfläche für das Strömungs­ medium in der Rohrleitung und/oder als die Innenfläche des anzubohrenden Rohres. Nach dem Anbohren und Herausfahren des Bohrers aus der Durchgangs­ bohrung des Ventilkörpers wird dieser mittels des Betätigungselements um ca. 90° gedreht, um so den vom Rohr abgewandten Teil des Stutzens abzusperren, damit das Anbohrgerät entfernt und eine Abzweigleitung an den Stutzen angeschlossen werden kann. Danach kann durch Drehen des Ventilkörpers die Durchgangs­ bohrung wieder auf die Längsachse des Stutzens ausgerichtet werden. Nach Entfernen des Betätigungselements aus dem Querstutzen wird dieser mittels einer Kappe oder eines Stopfens abgedichtet. Das derart in den Stutzen integrierte Ventil gelangt nur einmalig beim Anbohren und beim nachfolgenden Anschließen einer Abzweigleitung zum Einsatz und im übrigen wird keine weitere Ventilfunk­ tion erreicht und erwartet. Zum zeitweiligen Ankuppeln des Betätigungselements weist der Ventilkörper zweckmäßig eine Ausnehmung in Form eines Vierkants oder dergleichen auf, in welche ein korrespondierendes Teil des Betätigungs­ elements einführbar ist.

Der insbesondere als Kugel ausgebildete Ventilkörper wird beim Herstellen der Armatur in diese im gleichen Arbeitsgang mit eingespritzt. Das Gehäuse der Armatur besteht zweckmäßig aus spritzbarem Kunststoff, wobei dessen Schrumpfungsverhalten beim Abkühlen nach dem Spritzen und ferner das Schrumpfungsverhalten des Ventilkörpers aufeinander abgestimmt sind. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn das Material des Gehäuses bzw. des Stutzens stärker schrumpft als das des Ventilkörpers, wobei jedoch die Abstimmung derart erfolgt, daß der Ventilkörper nach dem Abkühlen dichtend wirksam ist aber auch noch in der erforderlichen Weise ohne zu hohen Kraftaufwand betätigt bzw. um seine Drehachse gedreht werden kann. Der Wärmedehnungskoeffizient des Ge­ häuses ist zweckmäßig um einen vorgebbaren Faktor größer als der Wärmedeh­ nungskoeffizient des Ventilkörpers.

Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten besonderen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Anbohrarmatur,

Fig. 2 bis 4 Schnitte der Anbohrarmatur zur Erläuterung des Montageablaufs.

Fig. 1 zeigt die als Sattelstück ausgebildete Anbohrarmatur mit einer ersten Halbschale 2 und einem mit diesem integral verbundenen Stutzen 4. An der Innenfläche 6 der Halbschale 2 ist eine Heizwendel 8 angeordnet. Mittels einer zweiten Halbschale 10 sowie hier als Schrauben ausgebildeten Befestigungs­ elementen 12 erfolgt die Befestigung der Anbohrarmatur in bekannter Weise auf der Außenfläche eines hier nicht weiter dargestellten Rohres, dessen senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Längsachse im wesentlichen koaxial mit der Längs­ achse 14 der Anbohrarmatur ist. Durch Beaufschlagung der Heizwendel 8 mit Strom erfolgt in bekannter Weise das Anschweißen der Anbohrarmatur an der Außenfläche des genannten Rohres.

Am Stutzen 4 ist ein Querstutzen 16 vorgesehen, dessen Achse 18 im wesentli­ chen orthogonal zur Stutzenachse 20 ausgerichtet ist. Im Inneren des Quer­ stutzens 16 ist wenigstens ein Dichtring 22, 23 angeordnet. Alternativ können im Rahmen der Erfindung der oder die Dichtringe auf einem Betätigungselement an­ geordnet sein und zusammen mit diesem in den Querstutzen eingesetzt werden. Durch den Querstutzen kann ein um die Achse 18 drehbares Betätigungselement hindurchgeführt werden, wobei mittels den beiden Dichtringen 22, 23 eine Ab­ dichtung erfolgt. Der Querstutzen 16 dient also nicht als Anschluß für eine Abzweigleitung, sondern ist ausschließlich vorgesehen, um eine Betätigung, und zwar Drehung eines Ventilkörpers 24 zu ermöglichen.

Der Ventilkörper 24 ist hier als eine Kugel mit einer Durchgangsbohrung 26 dargestellt, doch kann im Rahmen der Erfindung der Ventilkörper auch eine andere rotationssymmetrische Außenkontur, beispielsweise eines Ellipsoids, aufweisen. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung ist auf den Durchmesser des Bohrers der Anbohrarmatur erfindungsgemäß abgestimmt. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung ist zumindest gleich, zweckmäßig um einen vorgegebenen Betrag größer als der Durchmesser des Bohrers. Die Querschnittsfläche der Durchgangsbohrung 26 ist wesentlich kleiner als die Querschnittsfläche des Rohres, durch welches das Medium strömt. Wichtig ist die Drehbarkeit des Ventilkörpers 24 um die Achse 18 derart, daß entsprechend seiner Drehstellung mittels der Durchgangsbohrung 26 der Strömungsweg des Stutzens 4 freigegeben oder gesperrt werden kann. Abgesehen von der Durchgangsbohrung 26 ist der Ventilkörper 24 rotationssymmetrisch bezüglich seiner Drehachse bzw. der Achse 18 des Querstutzens ausgebildet.

Der Ventilkörper 24 enthält ein dem Querstutzen 16 zugewandtes Kupplungs­ element 28, welches gemäß Zeichnung als eine Ausnehmung ausgebildet ist. Zwischen der Durchgangsbohrung 26 und dem Kupplungselement 28 bzw. der Nut ist eine Trennwand 30 vorhanden, so daß abgesehen von einer geringen Leckrate kein Medium aus dem genannten Rohr oder dem Stutzen 4 in den Querstutzen 16 gelangen kann. Mit den Dichtringen 22, 23, welche in zweckmäßi­ ger Weise eine weitere Abdichtung bezüglich des Betätigungselements ermög­ lichen, wird beim Anbohren mit hoher Sicherheit ein unzulässiges Austreten von Medium vermieden. Das Betätigungselement weist ein dem Kupplungselement 28 zugeordnetes weiteres Kupplungsteil auf, welches bei der hier dargestellten Ausführungsform als ein mit der Ausnehmung korrespondierender Zapfen ausgebildet ist.

Der Ventilköper 24 ist in einem verstärktem Bereich des Stutzens 4 angeordnet, wobei in diesem Bereich die Wanddicke 32 wenigstens doppelt so groß ist wie die Wanddicke 34 am freien Ende des Stutzens 4.

Der Ventilkörper 24 wird bei der Herstellung der Anbohrarmatur in diese inte­ griert. Die Herstellung erfolgt vorzugsweise nach einem Spritzverfahren, bei welchen die Halbschale 2, der Stutzen 4 sowie der Querstutzen 16 als einteiliges Formstück aus Kunststoff, insbesondere Polyethylen, in einer entsprechenden Spritzform gleichzeitig hergestellt werden. Vor dem Spritzen wird der Ventilkör­ per 24 in der Spritzform angeordnet. Die Festlegung und Ausrichtung erfolgt mittels eines Dornes, welcher in die Durchgangsbohrung 26 des Ventilkörpers 24 eingreift und beim Spritzen ferner zur Schaffung des Hohlraumes im Stutzen 4 dient. Von besonderer Bedeutung ist eine Dichtlippe 36 an der Innenseite des Stutzens 4, welche dichtend an dem Ventilkörper 24 anliegt. Diese Dichtlippe 36 ist in zweckmäßiger Weise integraler Bestandteil des Stutzens 4 und wird gemein­ sam mit dem Stutzen beim Spritzen der Anbohrarmatur hergestellt. Die Dicht­ lippe gewährleistet nach dem Anbohren und während des Anschließens einer Abzweigleitung an den Stutzen 4 eine zuverlässige Abdichtung. Die Außenfläche 38 am freien Ende des Stutzens 4 dient zum Anschluß einer Abzweigleitung, insbesondere mittels einer Elektroschweißmuffe.

Nach Herstellung der Verbindung mit der Abzweigleitung und Drehung des Ventilkörpers 24 in die dargestellte Durchgangsposition, wird der Querstutzen 16 mittels einer Kappe 40 dicht abgeschlossen. Die Kappe 40 enthält innen eine Heizwicklung 42. Die Kappe 40 weist außen zwei Kontakte 44, 45 zur Stromzu­ führung auf. Nach Durchführung aller Montagemaßnahmen wird die Kappe 40 auf den Querstutzen 16 aufgesetzt und durch Beaufschlagung der Heizwicklung 42 mit Strom erfolgt eine dichte und dauerhafte Verbindung, so daß mit hoher Funktionssicherheit ein Austreten von Medium durch den Querstutzen 16 dauerhaft unterbunden wird. Alternativ kann anstelle der Kappe 40 ein in das Innere des Querstutzens 16 einsetzbarer Stopfen vorgesehen sein, welcher an seiner Außenfläche die Heizwicklung aufweist.

Anhand der Fig. 2 bis 4 soll der Montageablauf erläutert werden. Gemäß Fig. 2 ist mit dem Stutzen 4 ein Anbohrgerät 46 verbunden, welches einen Bohrer 48 enthält. Zuvor wurde das Sattelstück mittels der zweiten Halbschale 10 und den Schrauben 12 an der Außenfläche des Rohres 50 angeordnet und durch Beauf­ schlagung der oben erläuterten Heizwendel mit der Rohraußenfläche dicht und dauerhaft verbunden. Der Bohrer 48 ist durch die Durchgangsbohrung 26 des Ventilkörpers 24 hindurchgeführt und hat gemäß Zeichnung die Rohrwand durchbohrt. Wie durch die Pfeile 52 angedeutet, steht das Rohr unter Druck des durchströmenden Mediums.

Gemäß Fig. 3 ist der Bohrer 48 mittels des Anbohrgerätes 46 wieder zurückge­ fahren und durch den Querstutzen 16 kann das eingangs erläuterte Betätigungs­ element eingeführt und mit dem Ventilkörper 24 gekoppelt werden. Nunmehr erfolgt die Drehung des Ventilkörpers 24 bezüglich der Drehachse 18 um im wesentlichen 90 Winkelgrade.

Hat der Ventilkörper 24 die in Fig. 4 dargestellte Position eingenommen, so ist das Ventil geschlossen und das Anbohrgerät 46 kann vom Stutzen 4 abgenommen werden. Das im Rohr 50 unter Druck stehende Medium kann ersichtlich nicht zum freien Ende des Stutzens 4 gelangen. An dem Stutzen 4 wird dann eine Abzweigleitung angeschlossen, so daß nachfolgend durch nochmalige Drehung des Ventilkörpers 24 um wiederum 90 Winkelgrade der Strömungsweg freige­ geben wird und Medium aus dem Rohr 50 durch die Durchgangsbohrung 26 über den Stutzen 4 in die angeschlossene Abzweigleitung gelangen kann. Durch Auf­ schweißen der erläuterten Kappe 40 auf den Querstutzen 16 wird insoweit ein unzu­ lässiges Austreten von Medium funktionssicher und dauerhaft ausgeschlossen.

Claims (6)

1. Anbohrarmatur, welche mit einem Rohr verbindbar ist, enthaltend ein Gehäu­ se mit einer Halbschale (2) und mit einem Stutzen (4), in welchem ein Ventilkör­ per (24) mit einer Durchgangsbohrung (26) drehbar angeordnet ist und in wel­ chen ein Bohrer (48) einführbar ist, sowie einem Querstutzen (16), welcher in den genannten Stutzen mündet und welcher für ein Betätigungselement (12) vor­ gesehen ist, mittels welchem der Ventilkörper (24) um seine Drehachse derart drehbar ist, daß wahlweise der Strömungsweg des Stutzens (4) abgesperrt oder durch die Durchgangsbohrung (26) hindurch freigegeben ist, wobei der Bohrer (48) durch die Durchgangsbohrung (26) hindurchführbar ist, sofern diese auf eine Stutzenachse ausgerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Ventilkörper (24) in das aus Kunst­ stoff bestehende Gehäuse der Anbohrarmatur eingespritzt ist, wobei der Stutzen (4), der Querstutzen (16) sowie die Halbschale (2) einteilig in einem gemein­ samen Spritzverfahren hergestellt sind,
daß der Werkstoff des Ventilkörpers (24) einerseits und der Kunststoff des Stut­ zens (4) andererseits im Schrumpfungsverhalten aufeinander abgestimmt sind, damit in der Abkühlungsphase nach dem Spritzen der Kunststoff des Stutzens (4) auf den Ventilkörper (24) derart aufschrumpft, daß nach dem Abkühlen zum einen eine funktionssichere Abdichtung erreicht ist und zum anderen der Ventil­ körper (24) im Stutzen (4) noch hinreichend drehbar um die Drehachse (18) ist,
und daß dem Querstutzen (16) eine Kappe (40) oder ein Stopfen zugeordnet ist, mittels welchen der Querstutzen (16) nach dem Anbohren dicht verschließbar ist.

2. Anbohrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Stutzen (4), vorzugsweise im oberen Bereich des Stutzens (4), eine Dichtlippe (36) vorgesehen ist, welche am Ventilkörper (24) dichtend anliegt.

3. Anbohrarmatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (36) beim Spritzen einteilig mit der Anbohrarmatur hergestellt ist.

4. Anbohrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Querstutzens (16) wenigstens ein Dichtring (22, 23) vor­ gesehen ist, welcher nach dem Einführen des Betätigungselements (12) an diesem dichtend anliegt.

5. Anbohrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (4) im Bereich des Ventilkörpers (24) eine Wanddicke (32) aufweist, welche um einen vorgegebenen Faktor größer ist als die Wanddicke (34) des Stutzens (4) an dessen freiem Ende, wobei der genannte Faktor zumindest den Wert (2) aufweist.

6. Anbohrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (40) oder der Stopfen eine Heizwicklung (42) zum Verschweißen mit dem Querstutzen (16) aufweisen.