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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für ein Rohrleitungssystem, die
einen in dem Rohrleitungssystem untergebrachten Adapter und eine
in dem Adapter abdichtend montierbare Rohrzugangseinrichtung umfasst.
Eine solche Vorrichtung ist hauptsächlich gedacht für ein Wasserwerksystem
oder für
ein weiterverarbeitendes Industrierohrleitungssystem.
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Stand der
Technik
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Eine
Vorrichtung des durch die Einleitung beschriebenen Typs ist in WO
9858137 offenbart, welches besonders eine Vorrichtung für ein Sperrventil betrifft,
das im Boden verlegt ist und mit einem Rohrleitungssystem verbunden
ist. Diese Vorrichtung erlaubt einem im Rohrleitungssystem angeordneten Ventil
für den
Zweck der Reinigung, Erneuerung oder teilweises Auswechseln aufgenommen
zu werden ohne die Notwendigkeit arbeitsintensiver und teurer Aushubarbeit.
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Ein
Problem, das mit dieser Vorrichtung im Zusammenhang steht ist, dass,
obwohl die Aushubarbeit vermieden wurde, es relativ teuer bleibt,
die sich im Boden befindenden Teile auszuwechseln und außerdem ist
die Vorrichtung komplizierter und somit teurer als ein konventionelles Ventil.
Zum Beispiel umfasst ein Wasserwerksystem in einem Wohnbezirk eine
Hauptrohrleitung, welche ein Ventil für jedes Abzweigrohr besitzt.
Dies erfordert eine große
Zahl von Ventilen, wobei viele, welche sehr selten oder nie verwendet
werden, nur als Wasserdurchtrittspassagen dienen. Die Bereitstellung
einer Vorrichtung gemäß WO 9858137
für jede
dieser Ventile würde
unnötige
Kosten beinhalten.
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Ziel der Erfindung
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Vorrichtung gemäß WO 9858137
weiter zu entwickeln und eine vereinfachte und flexiblere Vorrichtung
bereitzustellen, welche erlaubt, dass die zum Auswechseln eines
Ventils erforderliche Unterbrechungszeit oder dergleichen reduziert
wird und die Möglichkeiten
für Inspektion
und Service von Wassersystemen und anderen Flüssigkeitssystemen verbessert
wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird dieses
Ziel mittels einer Vorrichtung des durch die Einleitung beschriebenen
Typs erreicht, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,
dass der Adapter einen durch zwei gegenüberliegende Wände definierten
Raum besitzt, wobei die Rohrzugangseinrichtung in einer Einschubrichtung
zwischen den Wänden
einschiebbar ist, jede Wand eine zu der Einschubrichtung parallele,
innere Oberfläche
mit einer Öffnung
besitzt, die Öffnungen
der inneren Oberflächen einander
gegenüberliegend
angeordnet sind, und, dass die Rohrzugangseinrichtung Endoberflächen besitzt,
die eine zu den inneren Oberflächen
der Adapterwände
komplementäre
Form besitzen, wobei jede Endoberfläche eine Öffnung besitzt, entlang deren
Umfang sich ein Kanal erstreckt, wobei eine hinter dem Kanal hervorragende
elastische Ringversiegelung gegen den Adapter auf eine abdichtende
Weise drückt
und die Öffnungen
der Endoberflächen
den entsprechenden Öffnungen
in der Adapterwand gegenüberliegen.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist, dass sie ermöglicht,
eine Rohrzugangseinrichtung auf einfache und schnelle Weise zu ersetzen,
da Schrauben oder andere Befestigungsmittel nicht länger für das Verbinden
der Rohrzugangseinrichtung mit dem Adapter erforderlich sind. Die
Rohrzugangseinrichtung kann, wie erforderlich, verschiedene Funktionen
haben und weil die Einrichtung leicht und schnell ersetzt werden
kann, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
flexibler sein, was unter Beachtung der Tatsache, dass die komplexeren
Ventile nur verwendet werden müssen,
wenn sie wirklich benötigt
werden, eine ökonomischere
Verwendung ermöglicht. Überdies
kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorteilhaft in der Nahrungsmittelindustrie verwendet werden, zum
Beispiel in Milchhöfen,
wo Ventile, die selten verwendet werden, manchmal aus Gründen der
Hygiene ungeeignet sind, da sich Flüssigkeit in Taschen der Ventile
ansammeln kann, was unter anderem ein Risiko von sich darin entwickelnden
Bakterien impliziert.
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Um
ein geeignetes Verfahren zu gewährleisten,
müssen
der Adapter und die Rohrzugangseinrichtung bezüglich der Dimensionen präzise angepasst
werden, so dass in der eingefügten
Position die inneren Oberflächen
des Adapters mit einer exakten Passung gegen die Endoberflächen der
Rohrzugangseinrichtung aufliegen. Ein Abdichtungs-O-Ring ist zwischen
den Oberflächen
angeordnet, wobei der O-Ring sogar fester gegen den Adapter gedrückt wird,
wenn eine unter Druck stehende Flüssigkeit, die den O-Ring radial
auswärts
drückt,
in dem Adapter und der Rohrzugangseinrichtung vorhanden ist.
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Vorzugsweise
ist die Abdichtung ein O-Ring, dessen Querschnittsdurchmesser größer als
die Tiefe des Kanals und kleiner als die Breite des Kanals ist.
Um eine optimale Abdichtungswirkung zu erhalten, sollte das Verhältnis des
Querschnittsdurchmessers des O-Rings zu der Tiefe des Kanals in
dem Bereich von 1:0,78–1:0,82,
vorzugsweise 1:0,8 sein, und das Verhältnis des Querschnittsdurchmessers des
O-Rings zu der Breite des Kanals sollte in dem Bereich von 3:3,5–3:4,5,
vorzugsweise 3:4 sein.
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Außerdem,
sind die Endoberflächen
der Rohrzugangseinrichtung und die inneren Wände des Adapters vorzugsweise
eben, wodurch die Herstellung davon erleichtert wird, aber sie können natürlich auch
eine gewölbte
Form haben.
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Um
die Einschub der Rohrzugangseinrichtung in den Adapter zu erleichtern,
besitzt die Innenseite des Adapters, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
stromaufwärts
des Adapterraums, gesehen in der Richtung des Einschubs, die Form
eines Trichters, und die Endoberflächen der Rohrzugangseinrichtung
sind im Wesentlichen rechteckig, wobei die Ecken, die in der Einschubrichtung
zum Boden des Raums orientiert sind, abgerundet sind.
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Vorzugsweise
besitzt der Adapterraum einen Boden, der eine Schulter umfasst,
wobei die Rohrzugangseinrichtung in der eingeschobenen, abgedichteten
Position gegen die Schulter drückt,
welche die Position ist, in welcher die Öffnungen von jeweils dem Adapter
und der Rohrzugangseinrichtung sich gegenüber einander befinden.
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Unterhalb
der Schulter besitzt der Boden des Adapterraums vorzugsweise einen
Schmutzsammelraum zum Sammeln von Schmutz, welcher während des
Einschubs die Rohrzugangseinrichtung von dem Boden mitnehmen kann.
Ohne diesen Raum könnten große Schmutzpartikel
die Rohrzugangseinrichtung davon abhalten, ihre Abdichtungsposition
zu erreichen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
besitzt die Rohrzugangseinrichtung die Gestalt eines Rohres mit
einer Werkzeughalterung, die auf dem zentralen Teil des Rohrmantels
angeordnet ist, wobei die Werkzeughalterung die Anfügung einer
Stange beim Einschieben der Rohrzugangseinrichtung in den Adapter
oder Entfernen davon erlaubt.
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Wenn
die Vorrichtung der Erfindung in einem im Boden vergrabenen Wasserwerksystem
verwendet wird, besitzt der Adapter vorzugsweise oberhalb des Raums
einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden eines abgedichteten Bohrlochrohrs,
der sich auf Bodenhöhe
zu erstreckt und durch welchen die Rohrzugangseinrichtung einschiebbar
ist.
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Wenn
die Rohrzugangseinrichtung mit einer Werkzeughalterung ausgestattet
ist, kann die Einrichtung ein Ventil sein, das eine Ventilspindel
umfasst, welche sich durch den Rohrmantel erstreckt und nicht drehbar
mit der Werkzeughalterung verbunden ist, wobei die Werkzeughalterung
drehbar ist um die Betätigung
der Ventilspindel zu ermöglichen, welche
ein Justierungsmittel in dem Ventil steuert. Es ist offensichtlich,
dass der an die Werkzeughalterung angefügte Stab während des Einschubs der Rohrzugangseinrichtung
auch verwendet werden kann, um das Ventil zu betätigen. Das Ventil kann ein
Sperrventil sein, ein Steuerungsventil oder irgendein anderes passendes
Ventil abhängig
von der Anwendung.
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In
alternativen Ausführungsformen
besitzt die Rohrzugangseinrichtung auf der Innenseite eine stromstoppende
Querwand oder eine Querwand, die mit einer Öffnung zur Begrenzung des Flusses
ausgestattet ist.
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Wenn
die Rohrzugangseinrichtung mit einer Querwand ausgestattet ist,
besitzt sie vorzugsweise auch Vorsprünge zur Verbindung einer externen Funktionseinheit
auf beiden Seiten der Querwand.
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Die
externe Funktionseinheit kann ein Durchflussmesser sein oder ein
Auslassmittel, das zum Beispiel für Druckausgleichszwecke gedacht
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im Folgenden mittels einer beispielhaften, aber nicht
einschränkenden,
Ausführungsform
beschrieben, welche in den begleitenden Zeichnungen schematisch
illustriert ist.
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1a ist
eine Querschnittsansicht in einer Richtung des Flusses durch einen
Adapter in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
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1b ist
eine Draufsicht auf den Adapter von 1.
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2a ist
eine Querschnittsansicht in einer Richtung des Flusses durch eine
Rohrzugangseinrichtung in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
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2b ist
eine Seitenansicht von den Endoberflächen der in 2a gezeigten
Rohrzugangseinrichtung;
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3a ist
eine Querschnittsansicht, wobei bestimmte Teile entfernt sind, die
einen O-Ring veranschaulicht, welcher in einen Kanal in der Endoberfläche der
Rohrzugangseinrichtung eingefügt
ist;
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3b ist
eine Querschnittsansicht, wobei bestimmte Teile entfernt sind, die
die Rohrzugangseinrichtung und den O-Ring von 3a als
in den Adapter eingeschoben veranschaulicht;
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3c ist
die gleiche Ansicht wie die von 3b, veranschaulicht
jedoch die Deformation des O-Rings in dem Fall, wo eine unter Druck
stehende Flüssigkeit
in der Rohrzugangseinrichtung und dem Adapter vorhanden ist;
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4a–f veranschaulicht
alternative Ausführungsformen
der Rohrzugangseinrichtung;
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5a ist
eine schematische Ansicht von einem im Boden verlegten Adapter,
wobei der Adapter mit einem Bohrlochrohr verbunden ist und eine
Rohrzugangseinrichtung ohne interne Querwand aufnimmt;
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5b ist
die gleiche Ansicht wie die von 5a, wobei
der einzige Unterschied ist, dass die Rohrzugangseinrichtung von
dem Adapter mittels eines Stabes entfernt wurde, welcher an einer
Werkzeughalterung auf der Rohrzugangseinrichtung eingefügt ist;
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5c ist
die gleiche Ansicht wie die von 5a, wobei
der einzige Unterschied ist, dass die Rohrzugangseinrichtung von 5a durch
eine Rohrzugangseinrichtung, die eine interne Querwand besitzt,
ersetzt wurde; und
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6 ist
eine Ansicht von einem Bohrlochrohr, die mit einer Abdeckung zusammen
mit einem Adapter ausgestattet ist.
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Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
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Die
in den Figuren gezeigte erfinderische Vorrichtung umfasst einen
Adapter und eine Rohrzugangseinrichtung.
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Der
Adapter 2 ist gedacht, um mit einem Flüssigkeitsrohrleitungssystem
verbunden zu werden und besitzt, wie in 1a gezeigt,
eine Wand 8 mit zwei diametrisch entgegen gesetzten Öffnungen 4 zum
Verbinden der Adapter mit den Rohrleitungen in dem Rohrleitungssystem.
Ein Raum 6 ist zwischen den Öffnungen vorgesehen, wobei
die Rohrzugangseinrichtung angepasst ist, um in den Raum in einer Richtung
des Einschubs (Pfeil I) eingeschoben zu werden. Der Raum ist in
einer rechtwinkligen Richtung zu der Richtung des Einschubs definiert
und in der Richtung des Flusses von der Flüssigkeit durch zwei ebene innere
Oberflächen 10,
die sich gegenüber
einander befinden. Die Öffnungen 4 und 12 bilden
zusammen eine Durchgangsbohrung in der Adapterwand.
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Der
Raum 6 besitzt einen Boden 24 und eine Schulter 18,
die sich davon nach oben entlang der ebenen inneren Oberflächen 10 erstreckt.
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Oberhalb
des Raums bildet die Innenseite der Adapterwand einen Trichter.
Die Außenseite
der Adapterwand besitzt oberhalb des Raums einen Verbindungsabschnitt 14,
der eine Schulter 16 einschließt, die sich oberhalb der Öffnung 4 zum
Verbinden eines Bohrlochrohrs befindet.
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So
bildet der Adapter ein nach oben geöffnetes Element, das eine Durchgangspassage
in der horizontalen Richtung besitzt und einen inneren Raum, der
angepasst ist, um zum Beispiel ein Ventil, wie im Folgenden beschrieben,
aufzunehmen.
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Die
Rohrzugangseinrichtung 3 von 2a und 2b besitzt
Endoberflächen 5,
welche wie die inneren Oberflächen
der Adapterwände
eben sind und welche durch rechtwinklige Flansche 5 gebildet werden.
Jeder Flansch besitzt eine ringförmige Öffnung 7,
einen ringförmigen
Kanal 9, welcher konzentrisch mit der Öffnung ist, wobei er sich ringsherum der Öffnung erstreckt
und gedacht ist um einen O-Ring aufzunehmen.
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Zwischen
den Flanschen ist ein Vorsprung 11 für eine Werkzeughalterung auf
der Außenseite der
Rohrzugangseinrichtung vorgesehen.
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Der
Abstand zwischen den Flanschen ist ein oder ein paar Zehntel eines
Millimeters kleiner als der Abstand zwischen den inneren Wänden des
Adapters.
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So
ist die äußere Gestalt
der Rohrzugangseinrichtung sorgfältig
an die Abmessungen des Adapterraums angepasst, sowie die Öffnungen 7 der Rohrzugangseinrichtung
an die Öffnungen 12 des Adapters
angepasst sind. Jedoch kann das Innere der Rohrzugangseinrichtung
auf verschiedene Arten ausgelegt werden.
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3a-c
zeigen wie der nachgiebige O-Ring verformt ist, wenn die Rohrzugangseinrichtung
in den Adapter eingeschoben ist. In 3a ist
der O-Ring 13 in einen in der inneren Oberfläche der
Rohrzugangseinrichtung vorgesehenen Kanal 9 eingeschoben
und kragt über
die Kante des Kanals hervor. Der Kanal ist im Querschnitt rechtwinklig
und etwas weiter als der O-Ring. Vorzugsweise ist der O-Ring in dem
Kanal befestigt, zum Beispiel mittels eines Klebstoffes oder einer
Schmierung (nicht gezeigt), um ihn vor dem Herausrutschen während des
Einschubs der Rohrzugangseinrichtung in den Adapter zu bewahren.
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Wenn
die Rohrzugangseinrichtung in den Adapter eingeschoben ist, wie
in 3b gezeigt, drückt
der O-Ring, welcher
etwas oval verformt ist, in einer abdichtenden Weise gegen die innere
Oberfläche
des Adapters. Wie in 3c gezeigt, verursacht der Druck
der Flüssigkeit 15 in
dem Rohrleitungssystem weitere Verformung des O-Rings, welcher eine im
Wesentlichen viereckige Form erreicht und ist noch fester gegen
die Adapterwand angelegt. In dieser Position ist der O-Ring radial
auswärts
gepresst.
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Die
Innenseite der Rohrzugangseinrichtung kann in verschiedenen Arten
abhängigen
von der geplanten Anwendung ausgelegt sein. Jedoch auf der Außenseite
besitzen sie vorzugsweise die gleiche Erscheinung um dem Adapter
und andere Werkzeuge und Verbindungseinheiten zu entsprechen. In
einer bevorzugten Ausführungsform,
wie in 4a gezeigt, ist eine Querwand 21 auf
der Innenseite der Rohrzugangseinrichtung vorgesehen, wobei die Wand
den Fluss durch die Rohrzugangseinrichtung blockiert. Auf der Außenseite
der Rohrzugangseinrichtung sind zwei Vorsprünge 23 zum Verbinden
eines Durchflussmessers, Entlüftungsstellen,
etc. (4d und 4e) vorgesehen,
wobei die Vorsprünge
auf beiden Seiten der Querwand angeordnet sind und eine solche Stärke besitzen,
dass Gewindelöcher
darin hergestellt werden können.
Zwischen den Vorsprüngen
besitzt die Rohrzugangseinrichtung Vorsprung für eine Werkzeughalterung 11.
Wenn die Rohrzugangseinrichtung ein Ventil ist (4f)
oder wenn sie angepasst ist um vollständig (4c) oder teilweise
(4b) den Durchlauf eines Flusses zu erlauben, ist
die Querwand vollständig
oder teilweise entfernt.
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5a–c zeigt
ein Bohrlochrohr, welches an seinem unteren Ende mit der beschriebenen
Vorrichtung verbunden ist. In 5a ist
der Fluss durch die Rohrzugangseinrichtung unbehindert. Um den Fluss durch
die Rohrzugangseinrichtung zu stoppen, ist der Fluss zumindest stromaufwärts der
Einrichtung abgeschaltet. Ein Stab wird dann an der Werkzeughalterung
der Rohrzugangseinrichtung angefügt
und die Rohrzugangseinrichtung wird durch das Bohrlochrohr heraufgezogen,
wie in 5b gezeigt. Eine mit einer stromstoppende
Querwand ausgestattete Rohrzugangseinrichtung wird dann in seinen
Platz geschoben, wie in 5c gezeigt,
woraufhin der Fluss wieder eingelassen wird, jedoch stromabwärts der
Rohrzugangseinrichtung abgeschaltet wird. Der Wechsel ist schnell
und einfach und keine weiteren Mittel, wie Schrauben, sind erforderlich
um eine Abdichtung zwischen der Rohrzugangseinrichtung und dem Adapter
zu erreichen. So besteht hier kein Grund teure Sperrventile in ein
Wasserwerksystem an all den Punkten einzubauen, wo der Fluss zu
der einen oder anderen Zeit abgeschaltet werden muss. Die vorliegende
Erfindung erlaubt einem Sperrventil oder dergleichen, wenn notwendig,
nachträglich
eingebaut zu werden.
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6 zeigt
einen Adapter und ein mit einer Abdeckung 22 ausgestattetes
Bohrlochrohr. Wenn der Adapter im Boden verlegt wird, wird das Bohrlochrohr
abdichtend damit verbunden.
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Es
ist für
den Fachmann offensichtlich, dass die vorstehend beschriebene Vorrichtung
nur eine mögliche
Ausführungsform
darstellt, und dass sie alternativ auch in der Verarbeitungsindustrie
verwendet werden kann, besonders in der Nahrungsmittelindustrie,
zum Beispiel in Milchhöfen,
in welchem Fall Bohrlochrohre und andere für im Boden verlegte Systeme
gedachte Teile offensichtlich nicht erforderlich sind.