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Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen des
Inneren eines Rohres mit einer zylindrischen Innenoberfläche. Das
Rohr ist mit einer Zutrittsöffnung
mit einem Durchmesser versehen, welcher im wesentlichen gleich oder
kleiner als der Durchmesser der zylindrischen Innenoberfläche des Rohres
ist.
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Es
gibt Vorrichtungen zum Erzeugen einer Öffnung in der Wand einer Rohrleitung
selbst dann, wenn die Rohrleitung unter Flüssigkeits- oder Gasdruck steht.
Als Verweis auf Vorrichtungen, die zum Anzapfen einer unter Druck
stehenden Rohrleitung verwendet werden können, siehe die nachstehenden U.S.
Patente 3,614,252 mit dem Titel "Tapping
Apparatus"; 4,579,484
mit dem Titel "Unterwater
Taping Machine";
und 4,880,028 mit dem Titel "Completion Machine".
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Um
den Durchfluß durch
einen Abschnitt einer Rohrleitung, die unter Flüssigkeits- oder Gasdruck steht,
zu unterbrechen, nachdem sie durch eine Anzapfmaschine wie in den
vorstehend erwähnten
Patenten beschrieben, angezapft wurde, ist es häufig erforderlich das Innere
der Rohrleitung zu verschließen.
Eine Vorrichtung, welche die Verwendung von zwei konzentrischen
Steuerstangen zum Einführen
und Manipulieren eines Stopfens in dem Inneren eines Rohres darstellt,
ist in EP-A-488966
dargestellt. Diese Vorrichtung enthält jedoch keinerlei Verriegelungseinrichtung
zur Verhinderung einer relativen Drehung zwischen den Steuerstangen.
Normalerweise werden bei der Auslegung eines Leitungssystems Ventile
in der Rohrleitung dort installiert, wo es erforderlich ist, den
Durchfluß der
Flüssigkeiten oder
Gase durch die Rohrleitung anzuhalten oder zu regeln, aber in vielen
Fällen
wird es notwendig, den Durchfluß in
einem Längenabschnitt
einer Rohrleitung anzuhal ten, der kein für diesen Zweck zuvor eingebautes
Ventil aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Durchführung
dieses Dienstes. Andere haben bereits Verschlußeinrichtungen zum Verschließen des
Inneren einer Rohrleitung durch eine in der Wand der Rohrleitung
ausgebildete Öffnung
vorgeschlagen. Für
einen Hintergrundverweis auf Rohrverschlußvorrichtungen siehe die nachstehenden
U.S. Patente 3,665,966 mit dem Titel "Pipe Plugger", erteilt am 30. Mai 1972 und 3,626,475 mit
dem Titel "High
Temperature Pipe Plugging Apparatus", erteilt am 7. Dezember 1971.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Rohrverschlußvorrichtung.
Die zu beschreibenden Verbesserungen sind insbesondere beim Verschließen des
Inneren eines Rohres wichtig, das unter erheblichem Flüssigkeits-
oder Gasdruck steht.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen des
Inneren eines Rohres mit einer zylindrischen Innenoberfläche nach
Anspruch 1. Das Rohr ist mit einer Zutrittsöffnung mit einem Durchmesser
versehen, welcher im wesentlichen gleich oder kleiner als der Durchmesser
der zylindrischen Innenoberfläche
des Rohres sein kann. Die Verschlußvorrichtung beinhaltet ein
aufrecht stehendes rohrartiges Verschlußvorrichtungsgehäuse mit
einem Flansch oder einer anderen Einrichtung an dem unteren Ende
zum Befestigen an einem Sattelanschlußstück oder einer anderen Vorrichtung,
welche mit einer Öffnung
in der Rohrleitung in Verbindung steht. In dem typischen Betriebsablauf,
bei dem ein Loch in ein existierendes Rohr, das unter Flüssigkeits-
oder Gasdruck steht, eingebracht ist, ist ein Schieberventil an
einem Flansch befestigt, der die Öffnung in dem Rohr umfaßt.
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Das
Verschlußvorrichtungsgehäuse ist
an der Oberseite des Zwischenventils so angebracht, daß, wenn
das Ventil offen ist, eine Verbindung zwischen dem Inneren des Verschlußvorrichtungsgehäuses und
dem Inneren des Rohrs durch die Öffnung
bereitgestellt wird. Ein Gehäuseverschlußelement
ist schwenkbar an dem oberen Ende des Verschlußvorrichtungsgehäuses befestigt.
Das Gehäuseverschlußelement
ist ein rohrförmiges
Element mit einem integrierten beschnittenen kugelförmigen Außendurchmesser,
d.h., ein Kugelabschnitt mit einer zylindrischen Öffnung durch
diesen. Das obere Ende des rohrförmigen
Verschlußvorrichtungsgehäuses besitzt
einen Kugelsitz und eine Verschlußplatte, die den sphärischen
Abschnitt des Verschlußelementes in
Kontakt mit dem sphärischen
Sitz hält.
Innerhalb des Verschlußelementes
ist teleskopartig eine längliche
vertikale zylindrische Steuerstange aufgenommen. An der Steuerstange
ist an deren unterem Ende ein Verschlußelement befestigt. Das Verschlußelement
kann in verschiedenen Formen vorliegen. In einer Ausführungsform
ist eine elastomerische Dichtmanschette an einem festen Verschlußvorrichtungskopf
befestigt, der an dem unteren Ende der Steuerstange angebracht ist.
Die Steuerstange kann so positioniert werden, daß sie den Verschlußvorrichtungskopf
in das Innere des Rohres etwas über
die Zugangsöffnung
hinaus zum Verschließen
des Inneren des Rohres vorschiebt.
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Eine
weitere Form eines Verschlußvorrichtungskopfes
enthält
eine auf einer Trägerplatte
gelagerte elastomerische Manschette. Die Trägerplatte wird beweglich von
einem Steuerstangenkopf an dem unteren Ende des Steuerstangen gelagert,
wobei die Trägerplatte
einen sich nach unten erstreckenden Fuß besitzt. Mittels schräger Schlitze
in der Trägerplatte
und von dem Steuerstangenkopf gelagerter Rollen wird die Trägerplatte
nach vorne gedrückt,
sobald die Steuerstange nach unten gedrückt wird, so daß der Fuß die untere
Innenoberflä che
des Rohres erfaßt.
Die Vorwärtsbewegung
der Trägerplatte
mit der zwischen ihr und der vorderen Platte eingeschlossenen elastomerischen
Dichtmanschette drückt
die elastomerische Dichtmanschette radial in die Innenwand des Rohres,
um das Rohr weiter gegen einen Fluidstrom abzudichten. Dieses stellt
eine verbesserte Dichtfähigkeit
gegenüber
sehr niedrigem Fluiddrücken
und/oder bei unerwünschten
Rohrinnenbedingungen bereit.
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Ein
dritter Typ eines Verschlußvorrichtungskopfes,
der in dieser Erfindung dargestellt und beschrieben wird, ist ein
Faltkopf. Bei diesem Verschlußvorrichtungstyp
ist der Kopf in zwei Hälften
unterteilt, wobei jede eine Hälfte
einer zylindrischen Dichtmanschette enthält. Der Verschlußkopf wird
gefaltet und dann in das Innere des Rohres durch eine darin ausgebildete Öffnung eingeführt, welche
etwa 70% des Innendurchmessers des Rohres haben muß. Dann
wird der Verschlußvorrichtungskopf
entfaltet, um einen Stopfen in dem Inneren des Rohrs zum Blockieren
des Flusses von Flüssigkeit
oder Gas dadurch auszubilden. Wenn ein gefalteter Verschlußvorrichtungskopf
verwendet wird, ist die Steuerstange aus zwei Abschnitten ausgebildet,
das heißt
aus einem äußeren Rohrabschnitt
und einem inneren Stababschnitt. Durch die Verwendung der Handgriffe an
dem oberen Ende der Innen- und Außenabschnitte der des Steuerstange,
können
die unterschiedlichen Hälften
des Faltverschlußvorrichtungskopfes manipuliert
werden, um den Kopf aus der gefalteten in die entfaltete Position
und umgekehrt zu bewegen. In einer Ausführungsform der Erfindung kann
die vertikale Position der Steuerstange und des Verschlußvorrichtungskopfes
manuell von der Bedienungsperson gesteuert werden, welche physisch
die Steuerstange nach unten zum Bewegen des Verschlußvorrichtungskopfes
in die Pipeline drückt,
oder die Steuerstange nach oben zieht, um den Verschlußvorrichtungskopf
aus dem Inneren der Pipeline in das Verschlußvorrichtungsgehäuse zu bewegen.
Dieses System funktioniert zufriedenstellend, wenn die Verschlußoperation
an einem Rohr mit einem bereits niedrigen Flüssigkeits- oder Gasdruck ausgeführt wird.
Wenn jedoch versucht wird, ein Rohr mit größerem Durchmesser zu verschließen, wird
es schwierig, manuell die Steuerstange in der Höhe zu positionieren. Der Grund
dafür ist,
daß der
Flüssigkeits-
oder Gasdruck eine Aufwärtskraft
auf die Steuerstange ausübt,
welche in direkten Bezug zu dem Druck/Querschnittsfläche mal
der Querschnittsfläche der
Steuerstange steht. Zur Lösung
dieses Problems offenbart die vorliegende Erfindung die Verwendung einer
Verschiebevorrichtung, d.h., eine Verschiebevorrichtung ist an dem
oberen Ende des Gehäuseverschlußelementes
angebracht, wobei die Hebeinrichtung teleskopartig die Steuerstange
aufnimmt. Mittels die Steuerstange umgebenden Betätigungselementen
und Federn, welche Kraft auf die Betätigungselemente ausüben, kann
ein Verschiebevorrichtungshandgriff verwendet werden, um Kraft zwischen
den Betätigungselementen
oder zwischen den Verschiebevorrichtungsgehäuse und dem oberen Betätigungselement
aufzubringen, um die Steuerstange über inkrementelle Schritte
zu bewegen. In einer Position des Handgriffs kann die Steuerstange nach
unten verschoben werden, um eine Verschlußvorrichtungskopf in das Innere
einer Pipeline zu verschieben. In einer anderen Position des Handgriffs kann
die Steuerstange nach oben verschoben werden, um den Verschlußvorrichtungskopf
aus dem Inneren der Pipeline heraus und in das Verschlußvorrichtungsgehäuse zu bewegen.
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Die
Verschiebevorrichtung enthält
eine Zugeinstellung, so daß die
zum Bewegen der Steuerstange nach oben gegen die Schwerkraft erforderliche
Greifkraft eingestellt werden kann.
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Ein
weiteres Merkmal der Vorrichtung zum Verschließen des Inneren eines Rohrs
dieser Offenbarung ist die Verwendung ei nes Klemmelementes, das
entweder an dem oberen Ende des Gehäuseverschlußelementes angebracht ist,
wenn keine Verschiebevorrichtung verwendet wird, oder, wenn eine Verschiebevorrichtung
verwendet wird an dem oberen Ende der Verschiebevorrichtung, so
daß die
Bedienungsperson die Steuerstange in einer festen Anhebeposition
verriegeln kann und in Kombination mit einer später beschriebenen Verriegelungseinrichtung in
halbfixierten Rotationspositionen in Bezug auf das Gehäuseverschlußelement.
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Zum
Einführen
eines Verschlußvorrichtungskopfes
in das Innere eines Rohrs, das von einer Öffnung durchdrungen ist, muß der Verschlußvorrichtungskopf
in dem Rohrinneren hinter der Öffnung
positioniert sein, um eine vollständige Abdichtung um den vollen
360 Grad Umfang der Verschlußvorrichtungskopfmanschette
zu bewirken. Aus diesem Grunde muß die Steuerstange in die Richtung
des Rohrinneren geschwenkt werden, in welchem die Verschlußvorrichtung
anzubringen ist. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist das Vorsehen
einer Einrichtung zum Verriegeln der Steuerstange in einer festen
Winkelposition in Bezug auf das Verschlußvorrichtungsgehäuse so,
daß sie
in einer solchen Position verbleibt, während die Bedienungsperson
den Verschlußvorgang
beendet.
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Ein
weiteres Verbindungsmerkmal dieser Offenbarung, das die Verwendung
eines Faltverschlußvorrichtungskopfes
betrifft, ist eine Einrichtung zum Verriegeln des Verschlußvorrichtungskopfes
in der entfalteten Position zum Verschließen eines Rohrs oder zum Verriegeln
des Faltverschlußvorrichtungskopfes
in der gefalteten Position, wenn die Bedienungsperson den Verschlußvorrichtungskopf
aus dem Inneren des Rohrs entfernen möchte. Diese Einrichtung zum
Verriegeln des Faltverschlußvorrichtungskopfes
in einer gefalteten oder entfalteten Position wird durch ein Paar
von Handgriffen gesteu ert, daß an
den oberen Enden der Innen- und Außen-Abschnitte der Steuerstange
angebracht ist. Insbesondere wird zum Betätigen eines Faltverschlußvorrichtungskopfes
ein Handgriff verwendet, der sich radial aus dem Rohrabschnitt der
Steuerstange erstreckt, und ein zweiter Handgriff ist an dem inneren
zylindrischen Abschnitt der Steuerstange befestigt und erstreckt
sich radial von diesem weg. Durch Drehen eines der Handgriffe um
seine Längsachse
wird ein Stift zurückgezogen,
welcher ansonsten die Handgriffe in einer festen Relativposition
zueinander verriegelt.
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Die
vorliegende Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die in den 1 bis 7 und 23 dargestellte Ausführungsform
erläutert.
Die 8 bis 22 und 24 bis 27,
welche nicht erfindungsgemäß sind, sind
informationshalber beigefügt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine Aufrißansicht
einer Rohrleitung, an welcher ein Flansch befestigt ist, der mit
einer Zutrittsöffnung
in einem Rohr in Verbindung steht. Auf dem Flansch gelagert befindet
sich ein Schieberventil, das zum Öffnen und Schließen einer
Verbindung zu der Zutrittsöffnung
verwendet wird. Auf der Oberseite des Schieberventils ist ein Verschlußvorrichtungsgehäuse angeordnet
und auf dem Verschlußvorrichtungsgehäuse ist
eine Verschiebevorrichtung angeordnet. Eine Steuerstange wird teleskopartig
in dem Verschlußvorrichtungsgehäuse und der
Verschiebevorrichtung aufgenommen und wird zum Installieren eines
Verschlußvorrichtungskopfes in
dem Rohr durch die Zutrittsöffnung
hindurch verwendet. Der Verschlußvorrichtungskopf kann dann zum
Verschließen
der Rohrleitung gegen den Durchfluß einer Flüssigkeit oder Gases durch diese
hindurch positioniert werden.
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2 ist eine vergrößerte Ansicht
der Vorrichtung zum Verschließen
des Inneren eines Rohres gemäß Darstellung
in 1, wobei das Verschlußvorrichtungsgehäuse teilweise
im Querschnitt dargestellt ist. 2 ist
eine Aufrißansicht
in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse des Rohres ist, an welchem
die Vorrichtung befestigt ist, wobei das Rohr in dieser Figur nicht
dargestellt ist.
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3 ist eine Aufrißansicht
entlang der Linie 3–3
von 2. Das Verschlußvorrichtungsgehäuse ist
teilweise aufgeschnitten dargestellt und die Verschiebevorrichtung
ist aufgeschnitten dargestellt, um die Innenabschnitte offenzulegen.
Die Verschiebevorrichtung stellt eine Einrichtung zum Absenken der Steuerstange
nach unten bereit, um so eine Verschlußvorrichtung in einem Rohr
einzubauen oder nach oben anzuheben, um eine Verschlußvorrichtung
aus einem Rohr zu entfernen.
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4 ist eine Explosionsansicht
einer Steuerstange des Typs, die mit einem Faltverschlußvorrichtung
verwendet wird. Die Komponenten einer Faltverschlußvorrichtung
sind unterhalb der Steuerstange und Handsteuervorrichtungen dargestellt
und manuelle Steuervorrichtungen, die zum Drehen der Innen- und
Außenabschnitte
der Steuerstange über der
Steuerstange verwendet werden, sind über der Steuerstange dargestellt.
Die Steuerstange von 4 ist
der Typ, der in den 1, 2 und 3 dargestellt ist.
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5 ist eine Horizontalansicht
entlang der Linie 5–5
von 4, welche den oberen
Handgriffverbinder darstellt, der an dem Innenabschnitt der Steuerstange
befestigt ist.
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6 ist eine nach unten blickende
Ansicht entlang der Linie 6–6
von 4, welche den unteren Handgriffverbinder
darstellt, der an dem äußeren Rohrabschnitt
der Steuerstange befestigt ist.
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7 ist eine vergrößerte segmentierte
Ansicht eines Abschnittes des oberen Handgriffverbinders, welche
die Einrichtung zeigt, mittels welcher ein Handgriff gedreht werden
kann, um einen Verriegelungsstift zurückzuziehen, der dazu verwendet
wird, die Handgriffverbinder in vorgewählten Positionen in Bezug zueinander
zu verriegeln.
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8 ist eine Aufrißansicht
einer ersten Verschlußvorrichtungskopfhälfte, wobei
der Rohrabschnitt, welcher zum Befestigen dieses an dem unteren
Ende der äußeren Steuerstange
verwendet ist, im Querschnitt dargestellt ist.
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9 ist eine Aufrißansicht
einer zweiten Verschlußvorrichtungskopfhälfte, wobei
der Rohrabschnitt, welcher zum Befestigen dieses an dem unteren
Ende der inneren Steuerstange verwendet ist, im Querschnitt dargestellt
ist.
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10 ist eine Endseitenansicht
der ersten Verschlußvorrichtungshälfte entlang
der Linie 10–10 von 8.
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11 ist eine Endseitenansicht
der zweiten Verschlußvorrichtungshälfte entlang
der Linie 11–11 von 9.
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12 ist eine isometrische
Ansicht der ersten Verschlußvorrichtungskopfhälfte gemäß Darstellung
in 8 und 10 ist.
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13 ist eine isometrische
Ansicht der zweiten Verschlußvorrichtungskopfhälfte gemäß Darstellung
in 9 und 11 ist.
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14 ist eine isometrische
Ansicht der oberen Betätigungselementkomponente
der Steuerstangen Verschiebevorrichtung.
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15 ist eine Draufsicht auf
das obere Betätigungselement
von 14.
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16 ist eine Querschnittsansicht
des oberen Betätigungselementes
entlang der Linie 16–16 von 15.
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17 ist eine isometrische
Ansicht einer in der Steuerstangenverschiebevorrichtung verwendeten
unteren Betätigungselementkomponente.
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18 ist eine Draufsicht auf
das untere Betätigungselement
von 17.
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19 ist eine Querschnittsansicht
des unteren Betätigungselementes
entlang der Linie 19–19 von 18.
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20 ist eine Draufsicht auf
das Freigabebetätigungselement,
das mit dem Steuerstangenheber verwendet wird.
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21 ist eine Querschnittsansicht
des Freigabebetätigungselementes
entlang der Linie 21–21 von 20.
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22 ist eine Draufsicht auf
die Klemme, welche die Steuerstange umgibt und welche dazu verwendet
wird, die Steuerstange an einer ausgewählten Anhebeposition in Bezug
auf das obere Verschlußelement
des Verschlußvorrichtungsgehäuses zu
halten. 22 ist entlang
der Linie 22–22
von 3 aufgenommen und
stellt die Klemme auf der Oberseite der Verschiebevorrichtung gelagert
dar.
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23 ist eine Aufrißansicht,
welche das Verschlußvorrichtungsgehäuse im Querschnitt
mit dem schwenkbaren Verschlußelement
an der Oberseite des Gehäuses
befestigt darstellt. 23 veranschaulicht
die Erfindung, in welcher keine Verschiebevorrichtung verwendet
wird, d.h., in welcher die Vorrichtung dazu verwendet wird die Operationen
innerhalb eines Rohres zu steuern, wenn der Druck in dem Rohr niedrig
genug ist, daß die
Steuerstange sicher von Hand durch die Bedienungsperson ohne die Notwendigkeit
des mechanischen Vorteils, der durch die Verwendung einer Verschiebevorrichtung
erzielt wird, angehoben oder abgesenkt werden kann.
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24 ist eine Explosionsansicht
eines Typs eines Verschlußvorrichtungskopfes.
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25 ist eine Aufrißansicht
des Verschlußvorrichtungskopfes
entlang der Linie 25–25
von 24.
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26 ist eine Querschnittsaufrißansicht des
Verschlußvorrichtungskopfes
entlang der Linie 26–26
von 25, welche die Vorrichtung
darstellt, mittels welcher die Verschlußdichtmanschette axial in einen
Sitzeingriff mit dem Inneren eines Rohres vorgeschoben werden kann.
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27 ist eine Querschnittsansicht
eines fixierten Verschlußvorrichtungskopfes,
der mit der Erfindung verwendet werden kann. Der befestigte Verschlußvorrichtungskopf
ist an dem unteren Ende der Steuerstange gelagert und lagert eine
elastomerische Dichtmanschette, wobei die Dichtmanschette nicht
dargestellt ist. Dieser Typ eines Verschlußvorrichtungskopfes durch eine
Schwenkbewegung der Steuerstange kann in das Innere der Pipeline
bewegt werden.
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Detaillierte
Beschreibung
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Gemäß den Zeichnungen
und zuerst gemäß 1 weist ein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnetes
Rohr eine Öffnung 12 in
seiner Seitenwand auf. Die Öffnung 12 kann
beispielsweise mittels eines Anzapfvorgangs, wie er beispielsweise
in den U.S. Patenten 3,614,252; 4,579,484 und 4,880,028 offenbart ist,
erzeugt werden, d.h., die Öffnung 12 kann
in dem Rohr 10 selbst dann erzeugt werden, wenn das Rohr unter
Flüssigkeits- oder Gasdruck steht.
In Verbindung mit der Erzeugung einer Öffnung in einem Rohr, das unter
Druck steht, wird zuerst ein Sattelanschlußstück oder eine andere Form eines
Anschlußstücks 14 an
die Außenseite
des Rohres geschweißt,
wobei das Anschlußstück einen
Flansch 16 oder ein Außengewinde
für die
Aufnahme eines mit einem Gewinde versehenen Ventils aufweist tils
aufweist. An dem Flansch 16 ist ein Schieberventil 18 befestigt,
welches so geöffnet
und geschlossen werden kann, daß es
einen Zutritt über
den vollen Durchmesser zu der Öffnung 12 und
somit zu dem Rohr 10 bereitstellt. Wenn das Ventil geschlossen
ist können
Vorrichtungen an dessen Oberseite befestigt werden, und wenn es
geöffnet
ist, ist der Zutritt von den Vorrichtungen aus in das Innere des
Rohres bereitgestellt. Das Sattelanschlußstück 14 und das Schieberventil
sind nicht Bestandteil der Erfindung, sondern veranschaulichen die
Vorrichtung, mit welcher die Erfindung verwendet wird. Diese Erfindung
betrifft die Vorrichtung, welche auf der Oberseite des Schieberventils 18 als eine
Einrichtung zum Verschließen
des Inneren des Rohr befestigt ist. Es dürfte sich verstehen, daß die Vorrichtung
dieser Erfindung nicht vollständig
von der Verwendung eines Schieberventils abhängt – es können auch andere Arten von
Zutrittsvorrichtungen verwendet werden, aber ein Schieberventil
ist typisch für die
Anlagen, bei welchen diese Erfindung angewendet werden kann.
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Ein
rohrartiges Verschlußvorrichtungsgehäuse 20 ist
mit einem Flansch 22 an dem unteren Ende versehen, welcher
direkt an dem Schieberventil 18 befestigt werden kann,
oder mit einem Außengewinde
das bei kleineren mit Gewinde versehenen Ventilen verwendet werden
kann. Die untere Endkonfiguration des rohrartigen Verschlußvorrichtungsgehäuses 20 hängt von
der Vorrichtung ab, an welcher es befestigt wird – somit
ist der Flansch 22 eine Veranschaulichung nur einer Möglichkeit,
dieses an der an dem Rohr 10 befestigten Vorrichtung anzubringen.
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An
dem oberen Ende des rohrartigen Verschlußvorrichtungsgehäuses 20 ist
schwenkbar ein geschwenktes Gehäuseabschlußelement 24 befestigt.
Oberhalb des Gehäuseabschlußelementes 24 ist eine
Verschiebevorrichtung 26 befestigt. In dem Gehäu seabschlußelement 24 und
in der Verschiebevorrichtung 26 ist teleskopartig eine
zylindrische Steuerstange 28 angeordnet. An dem unteren
Ende der Steuerstange 28 befindet sich eine in gestrichelter Darstellung
und mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnete Verschlußvorrichtung.
Gemäß nachstehender Beschreibung
kann die Verschlußvorrichtung 30 eine Vielzahl
von Formen annehmen (wovon drei anschließend beschrieben werden), wird
aber unabhängig
von der Form zum dichten Verschließen des Inneren des Rohres 10 gegen
den Durchfluß von Flüssigkeit
oder Gas verwendet.
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Das
obere Ende der Steuerstange 28 weist ein oberen Handgriffverbinder 32 und
einen unteren Handgriffverbinder 34 auf, welche zum Manipulieren des
Steuerstanges 28 und dadurch der Verschlußvorrichtung 30 verwendet
werden.
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Die
Verschiebevorrichtung 26 wird dazu verwendet, um die Steuerstange
des Gehäuseverschlußelementes
aufwärts
und abwärts
zu bewegen, d.h., vertikal oder mindestens in einer vertikalen Ebene
in Bezug auf das Verschlußvorrichtungsgehäuse 20, wobei
die Verschiebeoperationen durch eine manuelle Betätigung des
Verschiebevorrichtungshandgriffes 36 erreicht wird.
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An
dem oberen Ende der Verschiebevorrichtung 26 befindet sich
eine von einem Hebel 40 gesteuerte Stangenklemme 38.
Die Stangenklemme 38 kann dazu verwendet werden, die Steuerstange
in Höhenpositionen
bezüglich
des Gehäuseverschlußelementes 24 zu
verriegeln.
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Eine
von dem Hebel 42 betätigte
Steuerstangenzugeinstellung wird zur Einstellung des Widerstandes
gegen die Abwärtsbewegung
des Steuerstanges 28 verwendet. All diese Komponente werden nun
detaillierter beschrieben.
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Anschließend wird
unter Bezugnahme auf die 2 und 3 wird nun die Funktion des
Verschlußvorrichtungsgehäuses 20, der
Verschiebevorrichtung 26, des Schwenkgehäuseverschlusses 24 und
der Steuerstange 28 detaillierter beschrieben.
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Zuerst
wird das geschwenkte Gehäuseverschlußelement 24 beschrieben.
Diese Vorrichtung ist rohrförmig,
d.h., sie besitzt eine Innenzylinderoberfläche 44, welche verschiebbar
die Steuerstange 28 aufnimmt. Ferner besitzt sie eine integrierte
außen beschnittene
Kugeloberfläche
oder einen Kugelabschnitt 46. Der Kugelabschnitt 46 ruht
in der unteren Hälfte
einer Kugelbuchse in der Form einer Platte 48 mit einem
Durchtritt, welcher durch eine halbkugelförmige Oberfläche 50 definiert
ist, wobei die Platte an dem oberen Abschnitt 52 des Verschlußvorrichtungsgehäuses 20 befestigt
ist. Eine Abdeckplatte 54 besitzt ebenfalls einen von einer
halbkugelförmigen Oberfläche 46 ausgebildeten
Durchtritt. Die Abdeckplatte 54 ist an dem oberen Abschnitt 52 des
Verschlußkopfgehäuses beispielsweise
durch Verschraubung befestigt. Die kombinierten Oberflächen 50 und 54 dienen
zum Erfassen und schwenkbaren Lagern des Kugelabschnittes 46 des
Gehäuseverschlußelementes 24.
Das obere Ende des Gehäuseverschlußelementes 24 ist
an dem unteren Ende der Verschiebevorrichtung 26 befestigt.
Insbesondere der obere Rohrabschnitt des Verschlußelementes 24 ist
mit einem integrierten, sich radial erstreckenden Flanschabschnitt 58 versehen,
welcher zwischen Drucklagern 59A und 59B erfaßt ist.
Das Drucklager 59B ist aufgeteilt, so daß es um
den Rohrabschnitt des Verschlußelementes 54 herum
montiert werden kann. Die Drucklager 59A, 59B mit
dem Flanschabschnitt 58 werden in einer Aussparung 6 in
einer Verschiebevorrichtungsbodenendplatte 61 mittels eines Halterungsringes 62 festgehalten.
Somit wird die Verschiebevorrichtung 26 schwenkbar von
dem Verschlußelement 94 getragen.
Ferner ist die Verschiebevorrichtung 26 in Bezug auf das
Verschlußelement 24 wie
durch die Drucklager 59A, 59B vorgesehen drehbar.
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Die
Verschiebevorrichtung enthält
das rohrförmige
Gehäuse 26,
das von der unteren Endplatte 61 und einer oberen Endplatte 63 verschlossen
wird. Die Endplatten 61 und 63 besitzen Öffnungen
dadurch, welche eine Steuerstange 28 aufnehmen. Das Verschiebevorrichtungsgehäuse 26 ist
rohrförmig,
so daß die
Steuerstange 28 durch das Verschiebevorrichtungsgehäuse hindurchtritt.
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Die
Innenkomponenten des Verschiebevorrichtungsgehäuses 26 sind am besten
in 3 zu sehen. Innerhalb
des Gehäuses 26 positioniert
und auf der Steuerstange 26 aufgenommen befindet sich ein unteres
Betätigungselement 64,
ein Freigabebetätigungselementen 66,
und ein oberes Betätigungselement 68,
eine gewickelte Druckfeder 70, welche sich stauchbar zwischen
dem Freigabebetätigungselement 66 und
dem oberen Betätigungselement 68 erstreckt,
und Federscheiben 72. Die Federscheiben sind zwischen dem
unteren Betätigungselement 64 und
der unteren Endplatte 61 positioniert. Eine detaillierte
Darstellung der Betätigungselemente 64, 66 und 68 ist
in den 14 bis 21 dargestellt, auf welche
nun Bezug genommen wird.
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Das
untere Betätigungselement 64 ist
in den 17, 18 und 19 dargestellt. Es ist ein einteiliges Element
mit einer zylindrischen Öffnung 74 dadurch. Die Öffnungsachse
ist leicht in Bezug auf die Basis 76 versetzt. Das untere
Betätigungselement
besitzt einen Spitzfortsatzabschnitt 78, gegen welchen
ein Verschiebevorrichtungshandgriff arbeitet, und einen zweiten
Spitzfortsatzabschnitt 80, der sich durch eine Öffnung 82 in
dem Verschiebevorrichtungsgehäuse 26 gemäß Darstellung
in 2 und 3 erstreckt.
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Die
Betätigung
des unteren Betätigungselementes 64 wird
anschließend
beschrieben.
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In 14, 15 und 16 ist
das obere Betätigungselement 68 dargestellt.
Es ist ein einteiliges Element mit einer zylindrischen Öffnung 84 dadurch. Die
Achse der zylindrischen Öffnung 84 ist
in einem Winkel in Bezug auf die obere Betätigungselementbasisoberfläche 86 angeordnet.
Das obere Betätigungselement
besitzt einen einteiligen Spitzfortsatzabschnitt 88, gegen
welchen ein Verschiebevorrichtungshandgriff arbeitet, wie es nachstehend
beschrieben wird.
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20 und 21 stellen das Freigabebetätigungselement 66 dar.
Es ist eine einteilige metallische Vorrichtung, wie z. B. aus Stahl,
die eine Aussparung 90 mit größerem Durchmesser darin und
ein konzentrische zylindrische Öffnung 92 besitzt.
Die zylindrische Öffnung 92 ist
im Durchmesser etwas größer als
der Außendurchmesser
der zylindrischen Steuerstange 28. Die Aussparung 90 nimmt
das untere Ende der Feder 70 auf, wie es in 3 dargestellt ist. Das obere
Ende der Feder 70 wird von einer Aussparung 87 mit
vergrößertem Durchmesser
aufgenommen, die in der Basisoberfläche 86 des oberen Betätigungselements 68 gemäß Darstellung
in 16 ausgebildet ist.
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Das
Freigabebetätigungselement 66 besitzt einteilige
beabstandete Spitzfortsatzabschnitte 94A und 94B,
wovon jeder eine Öffnung
darin besitzt, die einen Stift 96 lagert. Die Spitzfortsatzabschnitte 94A und 94B sind
voneinander beabstandet, um das vordere Ende eines Verschiebevorrichtungshandgriffes aufzunehmen,
was nachstehend beschrieben wird.
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Zurückkehrend
zu 3 nun wird die Betriebweise
der Verschiebevorrichtung zum Anheben und Absenken der Steuerstange 28 beschrieben. Aus
der Außenseitenwand
des Hebegehäuses 26 sich
erstreckend sind beabstandete Vorsprünge 98 angeordnet,
wovon einer in 3 zu
sehen ist. Die Vorsprünge 98 sind
im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Spitzfortsatzabschnitten 94A und 94B des
Freigabebetätigungselementes 66 gemäß Darstellung
in 20 beabstandet. Ein
Stift 100 wird von dem Vorsprung 96 aufgenommen.
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Die
Steuerstange 28 wird unter Verwendung der Verschiebevorrichtung 26 mittels
der manuellen Betätigung
eines Verschiebevorrichtungshandgriffes 102 angehoben und
abgesenkt. Der Verschiebevorrichtungshandgriff 102 enthält einen
vorderen flachen Abschnitt 104 mit einem unteren gekrümmten Abschnitt 106 und
einer oberen Aussparung 108, die für die Erfassung des Stiftes 96 und 100 während Anhebeoperationen
konfiguriert ist.
-
Der
integrierte Spitzfortsatzabschnitt 78 des unteren Stellhebels 64,
die Spitzfortsatzabschnitte 94A und 94B des Freigabebetätigungselementes 66 und
der Spitzfortsatzabschnitt 88 des oberen Betätigungselementes 68 erstrecken
sich durch einen Schlitz 110 in dem rohrförmigen Verschiebevorrichtungsgehäuse 26,
was es ermöglicht,
daß diese
Elemente durch eine Verschiebevorrichtungshandgriff 102 betätigt werden.
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Gemäß Darstellung
in 3 befindet sich der
Verschiebevorrichtungshandgriff 102 in der Position zum
Erfassen des Stiftes 96 bei Lösen des Betätigungselementes 106.
Wenn der Verschiebevorrichtungshandgriff 102 nach unten
bewegt wird, wird das Freigabebetätigungselement 66 in
Bezug auf die Steuerstange 26 verkantet, das bewirkt, daß das Freigabebetätigungselement
die zylindrische Steuerstange erfaßt. Die durch das untere Betätigungselement
an die Steuerstange übertragene
Greifkraft ist, übertragen
nur durch die durch die Federscheiben 72 erzeugte Vorbelastung,
relativ klein. Diese Vorbelastung kann etwas erhöht werden, jedoch nicht um
einen großen
Betrag, indem die Vorbelastungseinstellung nach oben verschoben
wird, was effektiv den freien Raum verringert, in welchem die Federscheiben
sich befinden, indem die Position des unteren Betätigungselementes
abgesenkt wird. Die Orientierung der Kontakt- (Greif)-Punkte der
oberen und unteren Betätigungselemente
(wie durch die Orientierung der durch diese verlaufenden Löcher bestimmt) erlaubt
ein Gleiten der Steuerstange nach unten durch die Verschiebevorrichtung,
welche nur den Kraftaufwand bis zu dem Betrag der Zugvorbelastung
erfordert. Die Orientierung dieser Kontaktpunkte erlaubt kein Aufwärtswandern
der Steuerstange. Jede Kraft, wie z. B. ein Pipeline-Innendruck,
welcher versucht, die Steuerstange nach oben zu drücken, erhöht die Greifkraft
des unteren Betätigungselementes
um denselben Betrag. Diese Kraft wird in einen Anschlag 79 durch
den Spitzfortsatz 80 übertragen, der
Zweck des Anschlages 112 besteht in der Verhinderung einer Überrotation
des Verschiebevorrichtungshandgriffes bis zu dem Punkt, an dem die
an das untere Betätigungselement übertragene
Kraft ein ungesteuertes Gleiten der Steuerstange nach oben durch
die Verschiebevorrichtung erzeugen kann, wenn ein Pipeline-Innendruck
vorhanden ist.
-
Um
die Steuerstange anzuheben, wenn Pipeline-Innendruck versucht, sie
nach oben zu drücken,
bewirkt eine abwärts
gerichtete Kraft auf den Verschiebevorrichtungshandgriff, daß das Freigabebetätigungselement
die Steuerstange erfaßt,
und somit eine Abwärtskraft
auf den Spitzfortsatz 78 erzeugt, was etwas das grifferzeugende
Moment auf das untere Betätigungselement
durch die auf den gegenüberliegende
Spitzfortsatz 90 durch den Anstalt 79 rückwärts ausgeübte Kraft
umkehrt. Diese Reduzierung des Eingriff-erzeugenden Momentes ermöglicht ein
gesteuertes Aufwärtsgleiten
der Steuerstange.
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Um
die Steuerstange anzuheben, wenn kein oder nur geringer Innendruck
vorhanden ist, wird dieselbe Aktion mit dem Verschiebevorrichtungshandgriff
unternommen, wobei aber in diesem Falle die durch das Freigabebetätigungselement übertragene Aufwärtskraft
einfach die Steuerstange durch das untere Betätigungselement nach oben zieht.
Das Zugeinstellungsmerkmal stellt primär eine gewisse Eingriff erzeugende
Federvorbelastung sicher, um sicherzustellen, daß sich die Steuerstange nicht
nach oben bewegen kann, wenn Innenrohrdruck vorhanden ist. Eine
sekundäre
Funktion ermöglicht
die Funktion der Kompensation des Eigengewichtes der Steuerstangenanordnung,
wenn die Steuerstange ohne Unterstützung durch den Pipelineinnendruck
angehoben wird. Dieses kann auch erreicht werden, indem etwas Zug
ausgeübt
wird. Die Aufwärtsbewegung
der Steuerstange setzt sich solange fort, wie der Verschiebevorrichtungshandgriff 102 nach
unten geschwenkt wird. Der Handgriff berührt den Anschlag 112,
der innen mit dem Verschiebevorrichtungsgehäuse der unteren Endplatte 60 ausgebildet
ist. Eine wiederholte vertikale Betätigung der Verschiebevorrichtung
ermöglicht
dem Freigabebetätigungselement 66,
sich selbst in eine untere Position mittels der Kompressionsfeder 70 zurückzuziehen,
so daß bei
jeder Betätigung
die Steuerstange 28 inkrementell nach oben bewegt wird.
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Um
die Steuerstange abzusenken, wird der Verschiebevorrichtungshandgriff 102 in
der gestrichelten Position gemäß Darstellung
in 3 positioniert. D.h.,
dort wo die Aussparung 102 in dem vorderen flachen Abschnitt 104 der
Steuerstange den Stift 100 erfaßt, und der gekrümmte Abschnitt 106 des Verschiebevorrichtungshandgriffes
den Spitzfortsatzabschnitt 88 des oberen Betätigungselementes 68 erfaßt. Wenn
dieses Betätigungselement
nach unten geschwenkt wird, erfaßt es die Außenzylinderoberfläche der
Steuerstange 28 und drückt
es nach unten. Wiederholte vertikale Bewegungen des Verschiebevorrichtungshandgriffes 102 gegen
den Spitzfortsatzabschnitt 88 des oberen Betätigungselementes 68 bewegen
die Steuerstange in inkrementellen Schritten nach unten. Die Abwärtsbewegung
der Steuerstange ist sehr wichtig. Wenn die Vorrichtung von 3 in Verbindung mit dem
Inneren einer Pipeline mit hohem Gas- oder Flüssigkeitsdruck angebracht ist,
wird diese hydraulische Kraft ausgeübt, welche tendenziell versucht,
die Steuerstange nach oben zu bewegen, wobei die Kraft direkt proportional
zu den Druck X der Querschnittsfläche der Steuerstange ist. Man
kann sehen, daß in
einer Pipeline mit erheblichem Druck die Hydraulikkraft, welche
versucht die Steuerstange 28 nach oben zu bewegen so groß sein kann,
daß sie
von einer Bedienungsperson nicht von Hand unten gehalten werden
kann. Durch die Bereitstellung des Verschiebevorrichtungssystems
gemäß vorstehender
Beschreibung kann die Steuerstange 28 sicher von einer
Bedienungsperson unter Verwendung des Verschiebevorrichtungshandgriffs
und ohne Notwendigkeit einer unüblichen
Stärke
aufwärts
und abwärts
bewegt werden.
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Um
die Operationen zu beschleunigen, ist es, wenn nur wenig oder kein
Gas- oder Flüssigkeitsdruck
in einer Pipeline vorhanden ist, erwünscht, daß man manuell die Steuerstange 28 nach
unten bewegen kann. Das Gewicht der Steuerstange wird von dem unteren
Betätigungselement 64 getragen
und daher steuert die Vorbelastung des Betätigungselementes die erforderliche
Kraft, um die Stange nach unten zu bewegen. Das Verhalten des unteren
Betätigungselementes 64 kann
durch den Zugeinstellungshebel 42 gesteuert werden, welcher
einen Gewindeabschnitt 114 (ebenfalls in 3 zu sehen) gegenüber dem Spitzfortsatzabschnitt 80 anlegt,
um die Vorbelastung des unteren Betätigungselementes 64 zu
steuern, indem der Zuganteil, den man antrifft, wenn die Steuerstange
manuell nach unten bewegt wird, geregelt wird.
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Es
ist auch wichtig, die Anhebe- und Rotationsposition der Steuerstange
zu kontrollieren. Für diesen
Zweck ist die Stangenklemme 38 an der oberen Endplatte 62 des
Verschiebevorrichtungsgehäuses 26 befestigt.
Die Stangenklemme 38 gemäß Darstellung in 22 ist ein Metallelement
mit einer zylindrischen Öffnung 116 darin,
die die Steuerstange 28 aufnimmt. Ein Schlitz 118 ermöglicht,
daß die Stangenklemme
auf der Steuerstangenaußenoberfläche mittels
einer Schraube 120 angezogen wird, die von einem Hebel 40 gesteuert
wird. Somit klemmt sich, wenn der Hebel 40 zum Anziehen
der Schraube 120 gedreht wird, die Stangenklemme 38 um
die Steuerstange, so daß sie
weder in der Höhe
noch in der Drehung in Bezug auf das Verschiebevorrichtungsgehäuse 26 bewegt
werden kann. Die Stangenklemme 38 ist an der oberen Endplatte 63 des
Verschiebevorrichtungsgehäuses
mittels Ansatzschrauben 122 befestigt, die in den 1, 2 und 3 zu
sehen sind und die sich durch Öffnungen 124 in
der Stangenklemme hindurch erstrecken. Gegenbohrungen 125 und überdimensionierte
Löcher 124 ermöglichen der
Stangenklemme 38 eine leichte Verschiebung gegenüber der
oberen Endplatte 63 des Verschiebevorrichtungsgehäuses, und
ermöglichen
somit der Stangenklemme 38 die Steuerstange 28 zu
biegen und zu erfassen.
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Es
ist wichtig, daß die
Bedienungsperson die Schwenkung der Steuerstange 28 in
Bezug auf das Verschlußvorrichtungsgehäuse 20 steuern
kann und dadurch in Bezug auf die Pipeline, auf welcher das Verschlußvorrichtungsgehäuse befestigt
ist. Dieses wird mittels einer geschwenkten Verriegelungseinrichtung
gemäß Darstellung
in 2 erreicht. Ein Vorsprung 124 erstreckt
sich aus der Außenoberfläche der
Verschiebevorrichtung 26 und nimmt schwenkbar eine Gewindeverriegelungseinrichtung 126 auf.
Die Verriegelungseinrichtung 126 schwenkt um einen Stift 128 in
dem Vorsprung 124. Auf der Gewindeverriegelungseinrichtung 126 ist
verschiebbar eine Klaue 130 mit einem integrierten Lippenabschnitt
angeordnet, wobei die Klaue mittels einer Flügelmutter 132 festgehalten
wird. Der Lippenabschnitt der Klaue 130 ist so konfiguriert,
daß er
in eine Umfangslippe 134 eingreift, die in dem oberen Abschnitt 52 des
Verschlußvorrichtungsgehäuses 20 eingebaut
ist. Wenn die Steuerstange 28 in den von der Bedienungsperson
gewünschten
Winkel geschwenkt wird, wobei die Steuerstange um den Kugelabschnitt 56 des
Gehäuseverschlußelementes 24 geschwenkt wird,
kann die Bedienungsperson die Steuerstange in der ausgewählten geschwenkten
Position halten, indem er die Klaue 130 mit der Lippe 134 in
Eingriff bringt. Mittels Vorstellen der Flügelmutter 134 kann die
Position beibehalten werden. Eine auf der Gewindeverriegelungseinrichtung 126 aufgenommene
Feder 136 übt
eine Federkraft aus, um die Klaue 130 gegen die Flügelmutter 132 zu
halten, und um die Gewindeverriegelungseinrichtung 126 unten
in der verriegelten Position, falls sich die Klaue 130 aus
der Lippe 134 löst,
oder in der aufrechten Lagerungsposition zu halten.
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Wie
vorstehend für
die Vorrichtung zum Verschließen
des Inneren eines Rohrs erläutert,
kann diese Erfindung auch ohne die Verwendung der Verschiebevorrichtung 26 in
die Praxis umgesetzt werden, wenn der Druck der zu verschließenden Pipeline nicht übermäßig groß ist. 23 stellt die Vorrichtung
in der Anpassung für
eine manuelle Absenkung und Anhebung der Steuerstange 28 dar,
in welcher dieselbe Fähigkeit
zur Steuerung der Schwenkbeziehung der Steuerstange vorgesehen ist.
In 23 wird ein Gehäuseflansch 138 anstelle
der Verschiebevorrichtung 26 gemäß Beschreibung in den 1, 2 und 3 verwendet.
Das geschwenkte Gehäuseverschlußelement 24 ist
an dem Gehäuseflansch 138 in derselben
Weise befestigt, wie an der unteren Endplatte des Verschiebevorrichtungsgehäuses, wie
vorstehend beschrieben. In dieser Ausführungsform ist der Vorsprung 24,
der zum Steuern der Schwenkposition der Steuer stange 28 verwendet
wird, an der Außenoberfläche des
Gehäuseflansches 138 angebracht.
Die Gewindeverriegelungseinrichtung 126 ist schwenkbar
an einem Stift 128 befestigt und besitzt eine Klaue 130,
Flügelmutter 132 und
Feder 136, wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Somit arbeitet die Gewindeverriegelungseinrichtung
in derselben Weise, um die Steuerstange in einer vorgewählten Winkelstellung
mit oder ohne die Verwendung einer Verschiebevorrichtung zu halten.
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In
der Anordnung von 23,
in welcher keine Verschiebevorrichtung verwendet wird, ist die von dem
Hebel 40 betätigte
Stangenklemme 38 an dem Gehäuseflansch 38 befestigt
und funktioniert in derselben Weise wie vorstehend unter 2 beschrieben.
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Die
Steuerstange 28 kann dazu genutzt werden eine Vielzahl
von Funktionen innerhalb einer Pipeline bereitzustellen, wobei aber
ein Hauptzweck der Vorrichtung in dem Einbau einer Verschlußvorrichtung
in eine Pipeline darstellt, um diese gegenüber Gas- oder Flüssigkeitsströmung zu
verschließen.
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Die
Offenbarung stellt drei unterschiedliche Typen von Verschlußvorrichtungen
bereit, wobei der erste zu beschreibende eine Faltverschlußvorrichtung
ist, die in den 4 und 8 bis 12 dargestellt ist. Wie in der Explosionsansicht
von 4 dargestellt, besitzt
die Faltverschlußvorrichtung
einen ersten Faltverschlußvorrichtungskopf 140 und
einen zweiten Faltverschlußvorrichtungskopf 142.
Die Steuerstange 28 liegt in der Form eines äußeren rohrförmigen Teil,
das durch das Bezugszeichen 28 bezeichnet wird, und einer
inneren zylindrischen Stange 144 vor. Gemäß Darstellung
in 4 besitzt die innere zylindrische
Stange 144 einen vergrößerten Endabschnitt 146 an
dem unteren Ende, der in eine rohrförmige Aussparung 148 in
dem ersten Verschlußvorrichtungskopf 140 eintritt,
wobei der Endabschnitt 146 in der Aussparung mit tels einer Schraube 150 festgehalten
wird. Der rohrförmige
Außenabschnitt 28 der
Steuerstange besitzt einen abgestuften runden Abschnitt 152,
der mit dem Rohrabschnitt 154 des zweiten Verschlußvorrichtungskopfes 142 in
Eingriff steht. Keilnuten in Elementen 146, 148, 152 und 154 stehen
mit Keilen 151 und 153 in Eingriff, um die Drehung
des ersten Verschlußvorrichtungskopfes 140 und
zweiten Verschlußvorrichtungskopfes 142 zu
steuern. Somit wird die Winkelposition der Verschlußvorrichtungköpfe 140 und 142 in
Bezug zueinander durch die Rotationspositionen der Steuerstange 28 und
ihrer Innenstange 144 gesteuert.
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9 bis 12 veranschaulichen die Basiskomponenten
des ersten Verschlußvorrichtungskopfes 140 und
zweiten Verschlußvorrichtungskopfes 142 mit
den Abschnitten, welche die rohrförmigen Aussparungen 148 und 154 bereitstellen.
Der erste Verschlußvorrichtungskopf 140 besitzt
eine Hälfte
einer elastomerischen Dichtmanschette 156, die daran befestigt
ist, und in gleicher Weise besitzt der zweite Verschlußvorrichtungskopf 142 eine
Hälfte
einer elastomerischen Dichtmanschette 158. Wenn die Verschlußvorrichtungköpfe gedreht
werden, daß sie in
einer Ebene miteinander liegen, vereinen sich die elastomerischen
Dichtmanschetten 156 und 158 miteinander, um eine
vollständige
Dichtmanschette und eine Umfangsoberfläche auszubilden, die mit dem
Inneren eines Rohres in Eingriff steht, um das Innere des Rohres
zu verschließen.
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Gemäß 4 ist der obere Handgriffverbinder
oder die Kopfplatte 32 an der inneren zylindrischen Zylinderstange 144 befestigt,
und der untere Handgriffverbinder oder die Kopfplatte 34 ist
an der äußeren Rohrsteuerstange 28 befestigt.
Somit positionieren die mit Handgriffen versehenen Verbinder 30 und 34 drehbar
die Stangen 28 und 14 und dadurch die Verschlußvorrichtungskopfabschnitte 140 und 142.
Gemäß Dar stellung
in den 5 und 6 in die Köpfe jeweils
mit einer Schlitzeinrichtung versehen, um eine Schraube aufzunehmen,
so daß die
Köpfe auf
der zylindrischen Stange 144, bzw. der Steuerstange 28 festgeklemmt
werden können.
Der obere Handgriffverbinder 32 besitzt eine Öffnung 160 darin, die
lösbar
einen oberen Handgriff 162 aufnimmt, und ein unterer Handgriffverbinder 34 besitzt
eine Öffnung 164 darin,
der einen Handgriff 176 aufnimmt. Mittels der Handgriffe 162 und 166 kann
die Bedienungsperson die Position der Verschlußvorrichtungköpfe 140 und 142 steuern,
um sie entweder in eine parallele Beziehung zueinander zu falten,
oder sie in eine gleichförmige
Ebene zu falten, um einen Verschlußvorrichtungskopf mit vollem
Durchmesser zu erzeugen, um das Innere des Rohres zu verschließen.
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Es
ist wichtig, daß die
Orientierung der Verschlußvorrichtungköpfe 140 und 142 in
Bezug zueinander, so wie von der Bedienungsperson gewählt, beibehalten
wird. Aus diesem Grunde besitzt, wie es in 7 dargestellt ist, der obere Handgriffverbinder 32 eine
vertikale Öffnung 168 darin,
die einen Kolben 170 aufnimmt, der von einem Führungseinsatz 172 positioniert
und in der Abwärtsposition
von einer Feder 174 vorgespannt wird. Ein integraler Scheibenabschnitt 176 mit
vergrößertem Durchmesser
ist auf dem Kolben 170 ausgebildet.
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Der
Handgriff 162 besitzt eine darin ausgebildete Aussparung 178,
welche gegenüberliegende Lippen
ausbildet, die mit dem integralen Scheibenabschnitt 176 in
Eingriff stehen. Wenn der Handgriff 162 durch die Bedienungsperson
gedreht wird, wird der Kolben 170 mitgezogen, wobei aber,
wenn die Drehkraft entfernt ist, die Feder 174 automatisch
den Kolben 170 vorschiebt.
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Der
untere Handgriffverbinder 134 besitzt beabstandete Öffnungen 180,
die den Kolben 170 aufnehmen können. Die Öff nungen 180 sind
so angeordnet, daß sie
den gefalteten Verschlußvorrichtungskopf,
d.h., die Verschlußvorrichtungköpfe 140 und 142 entweder
in der vollständig
gefalteten oder vollständig
entfalteten Position festhalten. Somit kann die Bedienungsperson
die Handgriffe 162 und 166 entfernen und in der
vollständig
gefalteten oder entfalteten Position tritt der Kolben 170 eine
der Öffnungen 180 ein,
um den gefalteten Verschlußvorrichtungskopf
in der ausgewählten
Position festzuhalten. Dieses System ermöglicht es der Bedienungsperson den
Faltverschlußvorrichtungskopf
entweder in der gefalteten oder entfalteten Position zu verriegeln, ohne
ihre Hände
von den Hebel 162 und 168 wegzunehmen – ein wichtiges
Sicherheitsmerkmal.
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24, 25 und 26 stellen
den erfindungsgemäßen Verschlußvorrichtungskopf
dar. Wie in 24 dargestellt,
kann dieser Typ eines Verschlußvorrichtungskopfes
eine einteilige Steuerstange 28 verwenden, das heißt, sie
weist keine getrennte innere Steuerstange auf. Die Steuerstange
ist zylindrisch und muß mittels
der Verschiebevorrichtung gemäß 3 betätigt werden, um eine ausreichende
Kraft zum Aktivieren der Verschlußvorrichtungs-Trägerplatte 192 zu
erzeugen. An dem unteren Ende der Steuerstange 28 ist ein
Verschlußvorrichtungskörper 182 mit
einem oberen rohrartigen Abschnitt 183 befestigt, welcher
teleskopartig das untere En de der Steuerstange 28 so aufnimmt,
daß er
mit dem Steuerstange verschraubt werden kann.
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Wie
es am besten in 25 zu
sehen ist, weist der Verschlußvorrichtungskörper 182 zwei
in einem Stück
damit ausgeführte
parallele Gabelabschnitte 184 und 186 auf. Jeder
von den Gabelabschnitten weist einen länglichen oberen Schlitz 188 und
unteren Schlitz 190 auf. Die Ebene der oberen Schlitze 188 ist
parallel zu der Ebene der unteren Schlitze 190 angeordnet
und diese Eben befinden sich in einem spitzen Winkel in Bezug auf
die Längsachse
des rohrartigen Abschnittes 183, was wiederum bedeutet,
daß sich
die Schlitze in einem spitzen Winkel in Bezug auf die Längsachse
der Steuerstange 28 befinden.
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Zwischen
den Gabelabschnitten 184 und 186 ist verschiebbar
eine Verschlußvorrichtungs-Trägerplatte 192 aufgenommen.
Die Verschlußvorrichtungs-Trägerplatte 192 weist
gegenüberliegende
parallele Seiten auf, die verschiebbar so an den beabstandeten Gabelabschnitten 184 und 186 des
Verschlußvorrichtungskörpers angreifen,
daß die
Trägerplatte
fest zwischen den Gabelabschnitten festgehalten wird. Eine obere
Gewindeöffnung 194 ist
in der Trägerplatte 192 vorgesehen,
und in gleicher Weise ist eine untere Gewindeöffnung 196 vorgesehen.
Diese Öffnungen
nehmen gegenüberliegende
Schrauben 198 auf, wobei jede Schraube eine Rolle 200 lagert.
Somit ist die Trägerplatte 192 zwischen
den Gabelabschnitten des Verschlußvorrichtungskörpers an dem
Ende der Steuerstange angeordnet, wobei sich aber die Trägerplatte
seitlich zu den Gabelabschnitten bewegen kann, wenn sie der seitlichen
Richtung entsprechend nach oben oder unten verschoben wird.
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Eine
zentrale Öffnung 202 nimmt
einen Bolzen 204 auf, der mit einem Gewinde versehen ist
und an dem vorderen Ende eine Mutter 206 aufweist. Auf dem
Bolzen 204 ist eine vordere Platte 208 aufgenommen,
welche eine elastomerische Dichtmanschette 210 in ihrer
Lage hält.
Die Trägerplatte 192 weist
einen in einem Stück
damit ausgeführten
Flanschabschnitt 212 auf, welcher die elastomerische Dichtmanschette 210 unterstützt. Der
Flanschabschnitt der Trägerplatte 192 weist
eine schräge
Umfangsoberfläche 214 auf,
die an dem rückwärtigen konisch
geformten Abschnitt der Manschette 210 angreift. Diese
schräge
Oberfläche
greift an der konischen Innenoberfläche der Manschette 210 an
und dehnt, wenn sie nach außen
gedrückt
wird, tendenziell die elastomerische Manschette 210 aus,
um sie dadurch fester gegen die zylindrische Innenwand eines Rohres
anzudrücken.
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Das
rückwärtige Ende
des Bolzens 204 nimmt einen damit verschweißten Stab 216 auf,
um die Vorwärtsbewegung
des Bolzens zu begrenzen, da dieser an den Hinterkanten der Gabelabschnitte 184 und 186 angreift.
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An
dem unteren Ende der Trägerplatte 192 befestigt
befindet sich ein Fußabschnitt 218,
welcher wie dargestellt, in einem Stück mit der Trägerplatte 192 ausgeführt sein
kann. Die Funktion des Fußabschnittes 218 besteht
in einem Eingriff mit der unteren Innenwand eines Rohres, in welches
die Verschlußvorrichtung
gedrückt
wird. Wenn ein nach unten gerichteter Druck über die Verschiebevorrichtung 26 auf
den Steuerstange 28 und dadurch auf die Trägerplatte 192 ausgeübt wird,
greift der Fußabschnitt 218 an
der unteren Innenwand des Rohres an und drückt die Trägerplatte nach oben, was deren
Vorwärtsbewegung
in Bezug auf die Schlitze 188 und 190 bewirkt
und dadurch die Trägerplatte 192 in
die Manschette 210 zwingt, welche von der vorderen Platte 208 durch
den Bolzen 204 und die Mutter 206 in ihrer Lage
gehalten wird, und somit die Manschette 210 ausdehnt und
radial nach außen
in das Innere eines Rohres zwingt. Die Verschiebevorrichtung 26, welche
die für
diese Ausdehnung erforderliche Kraft aufbringt, ist mittels einer
Einstellklammer 38 und einer Klinke 126 gesichert.
Der Fußabschnitt 218 kann mit
einem (nicht dargestellten) Rad zum Rollen auf der Innenoberfläche eines
Rohres versehen sein, wenn die Verschlußvorrichtung in einem Rohr
positioniert wird.
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Ein
Stift 220 ist an der vorderen Platte befestigt und erstreckt
sich durch die elastomerische Manschette 210 und eine Öffnung 222 in
der Trägerplatte 192.
Der Stift 220 dient zur Führung und Positionierung der
vorderen Platte und der elastomerischen Manschette 210,
wenn diese in Bezug auf die Trägerplatte 192 bewegt
wird. Der Stift 220 dient somit zur Führung der vorderen Platte und
Manschette 210, wenn die Elemente in Bezug zueinander bewegt
werden.
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Der
dritte Typ eines Verschlußvorrichtungskopfes
ist in 27 dargestellt.
Ein rohrförmiger
feststehender Verschlußvorrichtungskörper 228 ist
für eine
Aufnahme auf dem unteren Ende einer zylindrischen Steuerstange 28 des
in 24 dargestellten Typ
angepaßt,
der der Typ ist, der keinen internen Rotationsstangenabschnitt erfordert.
An dem feststehenden Verschlußvorrichtungskörper 228 ist
ein Dichtmanschettenträger 230 befestigt.
Der Dichtmanschettenträger 230 ist
zylindrisch mit einer ebenen vorwärtsgerichteten Oberfläche 232,
die für
die Aufnahme einer elastomerischen Dichtmanschette darauf konfiguriert
ist, wobei die Dichtmanschette nicht dargestellt ist. Der feststehende
Dichtmanschettenträger
von 27 verwendet normalerweise eine
vordere Platte, um die Dichtmanschette in Position zu halten, wie
z.B. eine vordere Platte 208, wie sie in 26 beschrieben ist. Der feststehende Dichtmanschettenträger von 27 ist eine einfache und
wirtschaftliche Vorrichtung für
die Einführung
in ein Rohr, wobei die Bedienungsperson den Dichtmanschettenträ ger 230 in
das Innere des Rohres bewegt und dann die Steuerstange in eine Richtung schwenkt,
um die Dichtmanschette, die von dem Dichtmanschettenträger getragen
wird, in das Innere des Rohres angrenzend an die Öffnung zu
verschieben, um dadurch das Rohr zu verschließen.
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23 stellt alternative Ausführungsformen der
Erfindung dar. An der Steuerstange 28 ist an deren oberen
Ende ein erster Steuerblock 234 befestigt. Das Einwärtsende
eines Handgriffs 236 ist drehbar in einer Aussparung in
einem ersten Steuerblock oder einer Kopfplatte 234 aufgenommen.
Der Handgriff 236 besitzt einen Exzenter 238,
welcher angrenzend an den ersten Steuerblock 234 positioniert
ist. An dem oberen Ende der internen zylindrischen Stange 144 ist
ein zweiter Steuerblock oder eine Kopfplatte 240 befestigt.
Insbesondere weist der zweite Steuerblock 240 eine Öffnung durch
sich auf, die die interne zylindrische Stange 144 aufnimmt.
Der zweite Steuerblock 240 ist axial zu jedoch in der Drehrichtung
mit der internen zylindrischen Stange 144 verriegelt verschiebbar.
Ein in einer externen Aussparung auf der internen zylindrischen
Stange 144 aufgenommene Klinke 242 greift in eine
Druckfeder 244 ein, welche an einen unteren Ende der Aussparung
in dem zweiten Steuerblock 240 sitzt. Die Feder 244 drückt den zweiten
Steuerblock 240 nach unten in der Richtung auf den ersten
Steuerblock 234.
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Die
Steuerblöcke 234 und 240 sind
relativ zueinander so versetzt, daß wenn der Handgriff 236 gedreht
wird, der Exzenter 238 in den zweiten Steuerblock 240 eingreift,
um ihn nach oben unter Zusammendrücken der Feder 244 zu
verschieben.
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Der
zweite Steuerblock 244 besitzt eine Aussparung, welche
drehbar das Innenende eines Handgriffes 246 aufnimmt, welcher
einen Exzenter 248 besitzt. Wenn der Handgriff 246 gedreht
wird, greift der Exzenter 248 in den ersten Steuer block 234 ein,
um den zweiten Steuerblock 240 nach oben unter Zusammendrücken der
Feder 244 zu verschieben. Somit wird der zweite Steuerblock 240 nach
oben durch die Drehung entweder des Handgriffes 236 oder 246 verschoben,
oder es können
natürlich
die Handgriffe gleichzeitig gedreht werden, um den Steuerblock 240 nach
oben zu verschieben.
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Der
zweite Steuerblock 240 weist eine Aussparung 250 mit
einem kleinen Durchmesser darin in der Oberfläche auf, die mit dem ersten
Steuerblock 234 in Eingriff steht. Ein Stift 252 erstreckt
sich aus der oberen Oberfläche
der ersten Steuerstange 234. Wenn die Handgriffe 236 und 246 nicht
gedreht sind, d.h., wenn die Steuerblöcke in einer zusammenhängenden
Beziehung durch die Druckfeder 244 gehalten werden, tritt
der Stift 252 in die Aussparung 250 ein, um die
Steuerblöcke 234 und 240 in
Bezug zueinander zu verriegeln, um so die Drehung der internen Zylinderstange 144 und
der Steuerstange 28 in Bezug zueinander zu verhindern.
Offensichtlich kann mehr als eine Aussparung 250 in den
zweiten Steuerblock vorgesehen sein, was es der Bedienungsperson
ermöglicht,
die zylindrische Stangen 144 und 28 in Bezug zueinander
in mehr als nur einer Position zu verriegeln. Somit ist die Anordnung
von 23 ein alternatives
Verfahren der Steuerung der Beziehung der Stangen zueinander im
Vergleich zu dem System, das unter Bezugnahme auf die 5, 6 und 7 beschrieben
wurde.
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23 stellt dar, wie die Vorrichtung
zum Verschließen
des Inneren eines Rohres, wie sie hierin offenbart wurde, für andere
Zwecke als das Einsetzen eines Verschlußvorrichtungskopfes verwendet werden
kann. In 28 wird ein Verrohrungsstopfenhalter 254 von
dem unteren Ende der Steuerstange 28 getragen. Der Verrohrungsstopfenhalter 254 besitzt
ein sich aus diesem erstreckendes Betätigungselement 256.
Ein zweiter Verrohrungsstopfenhalter 258 ist an dem unteren
Ende der internen zylindrischen Stange 144 befestigt. Die
Verrohrungsstopfenhalter 256 und 258 können zum
Einbauen eines (nicht dargestellten) Verrohrungsstopfens in einer Sattelbefestigung
(siehe Element 14 von 1)
verwendet werden, nachdem eine Rohrverschlußoperation abgeschlossen worden
ist. D.h., die Verschlußvorrichtungen,
wie sie hierin beschrieben sind, sind primär zur Verwendung als temporärer Verschluß eines
Rohres gedacht. Wenn sie nicht mehr benötigt werden, werden der Verschlußvorrichtungsköpfe aus dem
Rohr gezogen, wobei aber die Öffnung, über welche
die Verschlußvorrichtungskopf
eingebaut wurden, verschlossen werden müssen. Für diesen Zweck besteht die übliche Prozedur
im Aufschrauben oder Verwenden eines (nicht dargestellten) Verriegelungs-Verschlußstopfen
im oberen Bereich des Sattelanschlußstückes 14, um dadurch
das Entfernen des Ventils 18 zu ermöglichen. Nach der Entfernung des
Ventils 18 kann ein Blindflansch an dem Flansch 16 des
Sattelanschlußstücks befestigt
werden, um den Vorgang abzuschließen. Ein Verrohrungsstopfenhalter 254 mit
Betätigungselementen 256 und 258 ist
für den
Zweck dargestellt, zu zeigen, daß die Vorrichtung zum Verschließen des
Inneren eines Rohres, wie es hierin beschrieben wurde, für diesen
und weitere Zwecke verwendet werden kann.