DE102014119410B4

DE102014119410B4 - Anbohrarmatur und Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zu einer medienführenden Leitung mittels einer solchen Anbohrarmatur

Info

Publication number: DE102014119410B4
Application number: DE102014119410.1A
Authority: DE
Inventors: Torsten Kehl; Markus Wilhelm
Original assignee: Aliaxis Deutschland GmbH
Current assignee: Aliaxis Deutschland GmbH
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2034-12-23
Also published as: DE102014119410A1

Abstract

Anbohrarmatur, mit
- einem Bohrstutzen (10),
- einer Zustellhülse (20), die in dem Bohrstutzen (10) drehbar gelagert ist, und
- einem axial in dem Bohrstutzen (10) bewegbaren Bohrer (30), der in der Zustellhülse (20) drehbar gelagert ist; wobei die Zustellhülse (20) ein Innengewinde (22) und ein Außengewinde (24) aufweist und das Außengewinde (24) eine größere Steigung als das Innengewinde ( 22) aufweist; und
wobei in dem Bohrstutzen (10) ein oberer Anschlag (12) und ein unterer Anschlag ( 14) der Zustellhülse (20) definiert sind;
dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellhülse (20) einen oberen Anschlag (26) und einen unteren Anschlag (28) des Bohrers (30) definiert, wobei der Bohrer (30) zwischen dem oberen Anschlag und dem unteren Anschlag (26, 28) des Bohrers in der Zustellhülse (20) bewegbar ist und der Bohrer zumindest am unteren Anschlag ( 28) in axialer Richtung aus der Zustellhülse (20) und aus dem Bohrstutzen (10) ragt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anbohrarmatur sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zu einer medienführenden Leitung mittels einer solchen Anbohrarmatur.
Aus der EP 0 734 499 B1 ist eine Anbohrarmatur bekannt, die einen Bohrstutzen und eine Zustellhülse aufweist, die in dem Bohrstutzen drehbar gelagert ist. Die Anbohrarmatur weist weiterhin einen axial in dem Bohrstutzen bewegbaren Bohrer auf, der in der Zustellhülse drehbar gelagert ist. Die Zustellhülse weist ein Innengewinde und ein Außengewinde auf, wobei das Außengewinde eine größere Steigung als das Innengewinde besitzt. In dem Bohrstutzen ist eine obere Anschlagposition und eine untere Anschlagposition der Zustellhülse definiert. Bohrer und Zustellhülse sind mittels einer Friktionskupplung miteinander fixierbar, wozu Bohrer und Zustellhülse Rippen und Noppen aufweisen, die die notwendige Haftreibung erzeugen. Die Kupplung greift genau dann, wenn der Bohrer bis zu einem oberen Bohreranschlag in die Zustellhülse eingedreht ist. Da Zustellhülse und Bohrer durch die Friktionskupplung miteinander fixiert sind, können sie gemeinsam den Bohrstutzen entlang hinunter gedreht werden.
Ähnliche Anbohrarmaturen sind auch aus der EP 1 441 168 A1 , der WO 01/96778 A 2 und aus der DE 100 21 592 A1 bekannt.
Bei der aus der EP 0 734 499 B1 bekannten Anbohrarmatur ist die untere Anschlagposition des Bohrers gerade dadurch definiert, dass der Bohrer an dem Armaturgehäuse zum Anliegen kommt. Armaturgehäuse sind in der Regel aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, etwa um ein Verbinden der Anbohrarmatur mit einem Bohrer im Zuge des Elektroschweißens zu ermöglichen. Im Gegensatz zu dem Armarturgehäuse ist der Bohrer in der Regel aus Edelstahl gefertigt. Dies ist insofern nachteilig, als dass der Bohrer in seiner unteren Bohrposition auf dem vergleichsweise weichen Armaturboden keine definierte Position einnimmt, was die Handhabung der Armatur nachteilig gestaltet.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Anbohrarmatur derart weiterzuentwickeln, dass der Bohrer sowohl in einer oberen als auch in einer unteren Anschlagposition eine definierte Ausrichtung in Bezug auf den Bohrstutzen einnimmt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anbohrarmatur mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst. Eine alternative Lösung der Aufgabe wird durch eine Anbohrarmatur mit den Merkmalen des Anspruchs 5 bereitgestellt. Der nebengeordnete Anspruch 7 betrifft ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zu einer medienführenden Leitung mittels einer Anbohrarmatur nach Anspruch 1. Die abhängigen Ansprüche betreffen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass die Zustellhülse einen obere Anschlagposition und eine untere Anschlagposition des Bohrers definiert, worin der Bohrer zwischen der oberen und der unteren Anschlagposition des Bohrers in der Zustellhülse bewegbar ist und der Bohrer zumindest in der unteren Anschlagposition in axialer Richtung aus der Zustellhülse und aus dem Bohrstutzen ragt. Erfindungsgemäß wird somit gerade die Definition einer oberen und einer unteren Anschlagposition des Bohrers auf die Zustellhülse verlagert. Dies wird dadurch erreicht, dass die Zustellhülse einen oberen und einen unteren Anschlag aufweist, zwischen welchen der Bohrer hin und her bewegbar ist. Diese Anschläge können bei einer Ausführungsform der Erfindung als Ringflansche ausgebildet sein.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Bohrstutzen eine Öffnung einer Abgangsleitung auf, wobei die axiale Länge der Zustellhülse gerade so gewählt ist, dass in mindestens einer Position der Zustellhülse die Öffnung der Abgangsleitung von der Zustellhülse vollständig abgedeckt ist. Dadurch, dass erfindungsgemäß mit Hilfe der Zustellhülse gerade definierte obere und untere Anschlagpositionen des Bohrers definiert sind, kann auch die Abdeckung der Öffnung, beispielsweise in der oberen Anschlagposition des Bohrers, sehr definiert erfolgen und es ist insbesondere nicht damit zu rechnen, dass sich aufgrund einer undefinierten unteren Anschlagposition der Verstellweg des Bohrers oder der Zustellhülse verändert und damit ein zuverlässiges Abdichten der Abgangsleitung nicht sichergestellt werden kann.
Bei noch einer anderen Ausführungsform sind der Bohrer und die Zustellhülse durch eine auf den Bohrer ausgeübte Kraft bewegbar. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Verhältnis zwischen dem Gewindehub zwischen Innengewinde und Außengewinde der Zustellhülse so gewählt ist, dass bei einem Drehantrieb des Bohrers die Zustellhülse mit angetrieben wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Außengewinde der Zustellhülse ein Rundgewinde. Praxisversuche haben gezeigt, dass Rundgewinde wesentlich weniger anfällig gegenüber Verklemmen aufgrund von Verunreinigungen sind, wie sie beispielsweise bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Anbohrarmatur im Abwasserbereich auftreten und sich dementsprechend im Außengewinde der Zustellhülse bzw. im Innengewinde des Bohrstutzens, in welchem die Zustellhülse geführt ist, ablagern können. Vorzugsweise weist daher der Bohrstutzen ein als Rundgewinde ausgebildetes Innengewinde auf, das zu dem Außengewinde der Zustellhülse korrespondiert.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Anbohrarmatur vorgeschlagen, die einen Bohrstutzen sowie einen axial in dem Bohrstutzen bewegbaren Bohrer aufweist, der in dem Bohrstutzen drehbar gelagert ist. Der Bohrstutzen weist ein Innengewinde und der Bohrer ein dazu korrespondierendes Außengewinde auf, wobei in dem Bohrstutzen ein oberer Anschlag und ein unterer Anschlag des Bohrers definiert sind. Der Bohrer ist zwischen des oberen und des unteren Anschlags in dem Bohrstutzen bewegbar, wobei der Bohrer zumindest in dem unteren Anschlag in axialer Richtung aus der Zustellhülse und aus dem Bohrstutzen herausragt. Diese Ausführungsform zeichnet sich gerade dadurch aus, dass das Innengewinde des Bohrstutzens und das korrespondierende Außengewinde des Bohrers als Rundgewinde ausgeführt sind. Wie zuvor beschrieben wurde, hat die Verwendung von Rundgewinden den Vorteil, dass diese gegenüber Verklemmen aufgrund von Verunreinigungen unanfällig sind.
Darüber hinaus hat sich herausgestellt, dass es die Verwendung als korrespondierende Rundgewinde ausgebildeter Innen- und Außengewinde erlaubt, dass der Bohrstutzen und sein Innengewinde aus einer Messinglegierung und der Bohrer und sein Außengewinde aus Edelstahl gefertigt sind. Insbesondere dann, wenn die aus dem Stand der Technik bekannten, herkömmlichen Gewinde, beispielsweise Sägegewinde, verunreinigt sind, sind sie bei Betätigung der Anbohrarmatur hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, was bei einer Messing-Edelstahl-Gewindekombination dazu geführt hat, dass das Messinggewinde zu Lasten des Edelstahlgewindes übermäßig gelitten hat. Aufgrund der selbstreinigenden Effekte des Rundgewindes ist die genannte Materialkombination von Innen- und Außengewinde wesentlich unanfälliger gegenüber Zerstörung, weil folglich bei Betätigung der Anbohrarmatur wesentlich geringere Drehmomente, insbesondere auch beim Anbohrvorgang, erforderlich sind. Die Verwendung des Rundgewindes hat weiterhin den Vorteil, dass es dazu geeignet ist, sowohl während der Anbohrphase und den damit verbundenen hohen Drehmomenten beim Durchstanzen des Kunststoffrohres, als auch bei der späteren Ventilfunktion, bei der niedrigere Drehmomente erforderlich sind, und unter allen Betriebsbedingungen, insbesondere hinsichtlich der Umgebungstemperatur, die erforderlichen Drehmomente sicher aufzunehmen.
Darüber hinaus ermöglicht es die zuvor beschriebene Ausführungsform, dass die aus Bohrstutzen und Bohrer gebildete Kartusche so kompakt ausgeführt werden kann, dass diese in einem einzigen Arbeitsgang umspritzt werden kann. Dies ermöglicht eine vollständige Automation des Fertigungsprozesses und damit eine erhebliche Kostenreduzierung. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass der Bohrstutzen mit einem einstückigen Kunststoffgehäuse umspritzt ist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zu einer medienführenden Leitung mittels einer Anbohrarmatur der eingangs genannten Art, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

• a) dichtes Anbinden der Anbohrarmatur an die medienführende Leitung;
• b) aus einem oberen Anschlag der Zustellhülse in dem Bohrstutzen und einem oberen Anschlag des Bohrers in der Zustellhülse Drehen des Bohrers wobei die Zustellhülse unbeweglich in dem Bohrstutzen verbleibt, bis der Bohrer den unteren Anschlag in der Zustellhülse erreicht; und
• c) gemeinsames Bewegen von Bohrer und Zustellhülse, bis deren unteren Anschlag der Zustellhülse in dem Bohrstutzen erreicht wird.

Bei einer Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin im Anschluss an den Schritt c) die Schritte auf:

• d) Zurückbewegen des Bohrers, bis dieser den Anschlag in der Zustellhülse erreicht; und
• e) gemeinsames Bewegen von Bohrer und Zustellhülse, bis die Zustellhülse den oberen Anschlag in dem Bohrstutzen erreicht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:

1 bis 5 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anbohrarmatur im Längsquerschnitt, wobei der Bohrer jeweils in anderen Stellpositionen angeordnet ist; und
6 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anbohrarmatur.

Die in den 1 - 5 gezeigte Anbohrarmatur weist einen Bohrstutzen 10 mit einer darin aufgenommenen Zustellhülse 20 auf, innerhalb welcher ein Bohrer 30 beweglich angeordnet ist. Bohrstutzen 10 , Zustellhülse 20 und Bohrer 30 sind gerade konzentrisch zueinander angeordnet, wobei zwischen dem Bohrstutzen 10 und der Zustellhülse 20 eine erste Gewindeverbindung ausgebildet ist und wobei zwischen der Zustellhülse 20 und dem Bohrer 30 eine zweite Gewindeverbindung ausgebildet ist. Die erste Gewindeverbindung weist ein Außengewinde 24 der Zustellhülse 20 auf, das eine größere Steigung als ein Innengewinde 22 des Außengewindes 24 der Zustellhülse 20 aufweist. Die Zustellhülse 20 weist einen oberen Anschlag 26 und einen unteren Anschlag 28 auf, welche gerade als Ringflansche am Innenumfang der Zustellhülse 20 ausgebildet sind. Zwischen den Anschlägen 26 , 28 ist der Bohrer 30 über die zweite Gewindeverbindung hin und her bewegbar. Durch die Anschläge 26, 28 nimmt der Bohrer in Bezug auf die Zustellhülse 20 eine definierte obere und untere Anschlagposition ein. Der Bohrer 30 weist an seinem freien Ende eine zylinderförmige Klinge 40 auf, welche durch Betätigung des Antriebes 50 in ein Kunststoffrohr, auf das die Anbohrarmatur aufgesetzt ist, eingetrieben werden kann. Ein Betätigungsschaft 70 ist mit dem Antrieb 50 drehgekoppelt und gegenüber dem Bohrstutzen über Dichtelemente 72, 74 abgedichtet.
In den 2 - 5 ist der Bewegungsablauf des Bohrers 30 über seinen Stellweg zwischen der oberen und der unteren Anschlagposition veranschaulicht. Wie 2 zeigt, bewegt sich beim Einschrauben des Bohrers 30 , das heißt bei der Bewegung des Bohrers 30 auf ein anzubohrendes Rohr zu, zunächst der Bohrer 30 in der Zustellhülse 20 zwischen seiner oberen und seiner unteren Anschlagposition 26, 28 . In 2 ist die Stellposition dargestellt, bei welcher der Bohrer 30 die untere Anschlagposition 28 erreicht hat. Im Vergleich dazu ist in 1 der Bohrer 30 so ausgerichtet, dass er an seiner oberen Anschlagposition 26 anliegt.
Wie in 3 gezeigt ist, bewirkt weiteres Hereindrehen des Bohrers 30 , dass nunmehr die Zustellhülse 20 in dem Bohrstutzen 10 vertikal nach unten bewegt wird, während der Bohrer 30 an der unteren Anschlagposition 28 der Zustellhülse 20 lagert. In 3 ist die Situation dargestellt, dass sowohl der Bohrer 30 als auch die Zustellhülse 20 jeweils in ihrer untersten Position angeordnet sind, so dass der Bohrer 30 mit seiner Klinge 40 aus dem unteren Ende der Armatur herausragt.
Die 4 und 5 veranschaulichen, dass die Zurückbewegung des Bohrers 30 aus seiner in 3 gezeigten Stellung in die in 1 dargestellte Stellung gerade umgekehrt zu seiner Einschraubbewegung erfolgt. Demgemäß bewegt sich beim Hochschrauben des Bohrers 30 zunächst die Zustellhülse 20 in dem Bohrstutzen 10 in ihre obere Stellposition, während der Bohrer 30 selbst in seiner unteren Anschlagposition 28 verbleibt. Erst wenn die Zustellhülse 20 ihre obere Stellposition erreicht hat, wird, wie in 5 dargestellt ist, der Bohrer 30 in der Zustellhülse 20 von der unteren Anschlagposition 28 in die obere Anschlagposition 26 überführt.
Die genannte Hierarchie der Schraubbewegungen kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Gewindeverbindungen, zum einen zwischen Bohrstutzen 10 und Zustellhülse 20 , und zum anderen zwischen Zustellhülse 20 und Bohrer 30 geeignet aufeinander abgestimmt sind, etwa derart, dass das zwischen Bohrstutzen 10 und Zustellhülse 20 ausgebildete Gewinde eine größere Steigung aufweist, als das zwischen Zustellhülse 20 und Bohrer 30 ausgebildete Gewinde.
In 6 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei welcher insbesondere das Außengewinde 24 der Zustellhülse 20 bzw. das Innengewinde des Bohrstutzens 10 als Rundgewinde ausgebildet sind. Es hat sich herausgestellt, dass Rundgewinde unanfällig gegen Verklemmen aufgrund von Verunreinigungen sind. Vielmehr hat sich gezeigt, dass Rundgewinde einen selbstreinigenden Effekt aufweisen, so dass auch bei Betätigung der Anbohrarmatur, dass heißt bei Überführung des Bohrers 30 und damit der Zustellhülse 20 aus ihrer oberen Offenposition, in der der Abgang freigegeben ist, in ihre untere Schließposition, in der der Abgang von der Zustellhülse 20 verdeckt ist, die Zustellhülse 20 nicht in dem Bohrstutzen 10 verklemmt, etwa weil sich über die Jahre Verunreinigungen im Innengewinde des Bohrstutzens 10 abgelagert haben.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Bezugszeichenliste

10: Bohrstutzen
12: Obere Anschlagposition
14: Untere Anschlagposition
16: Öffnung
20: Zustellhülse
22: Innengewinde
24: Außengewinde
26: Obere Anschlagposition
28: Untere Anschlagposition
30: Bohrer
40: Klinge
70: Betätigungsschaft
72: oberes Dichtelement
74: unteres Dichtelement

Claims

Anbohrarmatur, mit - einem Bohrstutzen (10), - einer Zustellhülse (20), die in dem Bohrstutzen (10) drehbar gelagert ist, und - einem axial in dem Bohrstutzen (10) bewegbaren Bohrer (30), der in der Zustellhülse (20) drehbar gelagert ist; wobei die Zustellhülse (20) ein Innengewinde (22) und ein Außengewinde (24) aufweist und das Außengewinde (24) eine größere Steigung als das Innengewinde ( 22) aufweist; und wobei in dem Bohrstutzen (10) ein oberer Anschlag (12) und ein unterer Anschlag ( 14) der Zustellhülse (20) definiert sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Zustellhülse (20) einen oberen Anschlag (26) und einen unteren Anschlag (28) des Bohrers (30) definiert, wobei der Bohrer (30) zwischen dem oberen Anschlag und dem unteren Anschlag (26, 28) des Bohrers in der Zustellhülse (20) bewegbar ist und der Bohrer zumindest am unteren Anschlag ( 28) in axialer Richtung aus der Zustellhülse (20) und aus dem Bohrstutzen (10) ragt.
Anbohrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrstutzen (10) eine Öffnung (16) einer Abgangsleitung aufweist und dass die axiale Länge der Zustellhülse (20) so gewählt ist, dass in mindestens einer Position der Zustellhülse (20) die Öffnung ( 16) der Abgangsleitung vollständig abgedeckt ist.
Anbohrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrer (30) und Zustellhülse (20) durch eine auf den Bohrer (30) ausgeübte Kraft bewegbar sind.
Anbohrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengewinde (24 ) der Zustellhülse (20) ein Rundgewinde ist.
Anbohrarmatur, mit - einem Bohrstutzen, und - einem axial in dem Bohrstutzen bewegbaren Bohrer, der in dem Bohrstutzen drehbar gelagert ist; wobei der Bohrstutzen ein Innengewinde und der Bohrer ein dazu korrespondierendes Außengewinde aufweist; wobei in dem Bohrstutzen ein oberer Anschlag und ein unterer Anschlag des Bohrers definiert sind; und wobei der Bohrer zwischen dem oberen und dem unteren Anschlag des Bohrers in dem Bohrstutzen bewegbar ist und der Bohrer zumindest am unteren Anschlag in axialer Richtung aus einer Zustellhülse und aus dem Bohrstutzen ragt, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde und das korrespondierende Außengewinde als Rundgewinde ausgeführt sind, und dass der Bohrstutzen und sein Innengewinde aus einer Messinglegierung und der Bohrer und sein Außengewinde aus Edelstahl bestehen.
Anbohrarmatur nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrstutzen mit einem einstückigen Kunststoffgehäuse umspritzt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zu einer medienführenden Leitung mittels einer Anbohrarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit den Schritten: a) dichtes Anbinden der Anbohrarmatur an die medienführende Leitung; b) aus einem oberen Anschlag (12) der Zustellhülse (20) in dem Bohrstutzen (10) und einem oberen Anschlag (26) des Bohrers (30) in der Zustellhülse (20) Drehen des Bohrers (30), wobei die Zustellhülse (20) unbeweglich in dem Bohrstutzen (10) verbleibt, bis der Bohrer (30) den unteren Anschlag (28) in der Zustellhülse (20) erreicht; und c) gemeinsames Bewegen von Bohrer (30) und Zustellhülse (20), bis deren unteren Anschlag (14) der Zustellhülse (20) in dem Bohrstutzen (10) erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 7, weiter mit den Schritten: d) Zurückbewegen des Bohrer (30 ), bis dieser den oberen Anschlag (26) in der Zustellhülse (20) erreicht; und e) gemeinsames Bewegen von Bohrer (30) und Zustellhülse (20), bis die Zustellhülse (20) den oberen Anschlag (12) in dem Bohrstutzen (10) erreicht.