DE4405798C2 - Anbohrarmatur - Google Patents
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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.
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.
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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