DE2406660A1

DE2406660A1 - Verstoepselungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2406660A1
Application number: DE19742406660
Authority: DE
Inventors: Coy D Osburn; Burton Vernooy
Original assignee: WILLIAMSON Inc T; TD Williamson Inc
Current assignee: WILLIAMSON Inc T; TD Williamson Inc
Priority date: 1973-02-16
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1974-08-29
Also published as: CA992474A; GB1413444A; FR2218512A1; BE811098A; US3872880A; NL7401601A; FR2218512B1; AU6514174A

Description

PATENTANWÄLTE O / Π C C C Π

DIPL-ING. MARTIN LICHT . 24UbbbU

DR. REINHOLD SCHMIDT . _ 12. Februar 1974

DIPL-VVIRTSCH.-ING. HANSiviANIv
DIPL.-PHYS. SEB. HERRMANN

MÜNCHEN 7,".

THERESIENSI^ASSE 33 Ke/ce

/T

T.D. WILLIAMSON, INC.

P.O.Box 34o9

Tulsa, Oklahoma 741o1

USA

Verstöpselungsvorrichtung ·

Die Erfindung betrifft eine Verstöpselungs- oder Verschlußvorrichtung, die sich insbesondere zum Zustöpseln einer Seitenöffnung in einer Leitung oder einem Behälter eignet, welche sich unter Über- oder Unterdruck befindet. Vor allem bezieht sich die Erfindung jedoch auf eine Verstöpselungsvorrichtung der Art, die sich besonders gut zum Veistöpseln einer Seiten-Öffnung in einem T-Stück eignet, das in eine Rohrleitung eingebaut ist, ohne daß dadurch der Durchfluß durch den Hauptzweig der Rohrleitung unterbrochen wird.

Es sind verschiedenartige Vorrichtungen der obengenannten Art bereits bekannt, die alle zum Verstöpseln von Rohrleitungen un d Behältern dienen, welche unter einem Druck stehen, der sich von dem Aussendruck, also dem Atmoshphärendruck, unterscheidet. Einige dieser bekannten Stöpselvorrichtungen sind so gebaut, daß sie sich durch eine in der Rohrleitung befindliche Seitenöffnung erstrecken, um zu der einen Seite der Seitenöffnung

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einen Stopfen quer zur Rohrleitung zu bilden. Diese Vorrichtungen verschließen oder verstöpaeln die Seitenöffnung als solche nicht. Andere Stöpselvorrichtungen, wie sie beispielsweise in der US_PS 2 17o 866 dargestallt sind, dienen zum Verstöpseln oder Verstopfen der Seitenöffnung, jedoch nicht des Hauptstrangs der Rohrleitung. Die bisher bekannten Verstöpselvorrichtungen für Seitenöffnungen weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. So ist beispielsweise der Ausdehnmechanismus für das Dichtungselement relativ kompliziert aufgebaut und kann als solcher selbst Ursache für Leckage durch die Seitenöffnung hindurch sein, und zwar selbstdann, wenn das Dichtungselement in der vorgesehenen Weise arbeitet, so daß der Ausdehnmschanismus an den Wänden der Seitenöffnung abgedichtet ist. Desweiteren wird eine Abdichtung bei einer Seitenöffnung problematisch, deren Nenndurchmesser annähernd demjenigen der Rohrleitung ist, und zwar aufgrund dar komplizierten Form der Seitenöffnung, wenn diese im Aufriss betrachtet wird. So erscheint beispielsweise bei dar in der US-PS 3 544 136 beschriebenen Vorrichtung die Seitenöffnung in der Hauptrohrleitung in Draufsicht in einer einfachen kreisrunden Form, betrachtet man sie jedoch im Aufriss, so ist die Öffnungsform sehr viel komplizierter, wobei verlangt wird, daß die Dichtungseinrichtung über die ganze Länge des komplizierten Umfangs einer solchen Seitanöffnung die gewünschte Wirkung zeigt.

Dia Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Verschluß- oder Stöpselvorrichtung zu schaffen, die eine Überdruckdichtung mit den Wänden einer Seitenöffnung in einer Rohrlaitungoder einem Behälter herstellen kann, um die Seitenöffnung wirksam zu verschließen, wobei ein Ausdehnkopf nicht nur dazu dient, einen zylindrischen

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Dichtungskörper auszudehnen, um dadurch eine solche Dichtung zu bilden, sondern in der Lage ist, da er keine Durchbrüche aufweist, selbst den Hauptteil des Stopfens zu bilden.

In diesem Zusammenhang soll die zu schaffende Vorrichtung in der Lage sein, die Seitenöffnungen der Rohrleitung auch in den Fällen wirksam zu verstöpseln oder zu verstopfen, in denen diese Seitenöffnung einen Nenndurchmesser hat, der in etwa an den Durchmesser der Rohrleitung herankommt, so daß der Rand der öffnung eine verhältnismäßig komplizierte Gestalt hat, wenn man diese beispielsweise mit einer einfachen kreisrunden Durchgangsöffnung durch eine flache Platte.vergleicht.

Schließlich soll die erfindungsgemäße Vorrichtung Binfach aufgebaut sein und sich dennoch leicht anwenden lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein strömungsmitteldichtes Gehäuse geschaffen, das sich auf einer Rohrleitung oder einem Behälter anbringen läßt, um eine Seitenöffnung in der Rohrleitung bzw. dem Behälter zu umgeben und das Entweichen von Strömungsmittel aus der Rohrleitung bzw. dem Behälter zu verhindern. Von einem Stopfenträger wird eine Stopfenanordnung so getragen, daß sie sich aus einer zurückgezogenen Lage in dem Gehäuse in eine ausgefahrene Verstopfungslage in der Seitenöffnung und umgekehrt bewegen läßt. Die Stopfenanordnung weist einen Dichtungsträger und einen Dichtungsausdehnkopf auf, die in bezug aufeinander hin- und herbeweglich sind. Zwischen dem Dichtungsträger und dem Ausdehnkopf befindet sich ein hohler, zylindrischer, elastischer Dichtungskörper, der ein offenes Ende zur Aufnahme des Ausdehnkopfes aufweist. Letzterer hat einen zylindrischen Teil, dessen Aussendurchmesser größer ist als der

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Innendurchmesser des Dichtungskörpers, wenn dieser sich im entspannten Zustand befindet, also nicht ausgedehnt wird. Somit IaBt sich der zylindrische Teil des Ausdehnkopfes durch ein offenes Ende des Dichtungskörpers in diesen hineinbewegen, um ihn auszudehnen, so daß er einen gleichmäßigen Innendurchmesser aufweist, wenn er sich im ausgedehnten Zustand befindet. Dadurch wird zwischen dem Ausdehnkopf und den Wänden der Seitenöffnung eine Druckdichtung geschaffen, und zwar solange die Seitenöffnung, gesehen längs ihrer Achse, eine kreisrunde Form aufzuwei- " sen scheint, und unabhängig von der Gestalt der Seitenwände, wenn die Seitenöffnung im Aufriss betrachtet wird. Darüberhinaus ist der Ausdehnkopf nicht durchbrochen, so daß er wie eine einteilige Strömungsmittelbarriere wirkt, die sich durch den ganzen Innenraum des ausgedehnten Dichtungskörpers erstreckt.

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

Figur 1 eine auf geeigneten Paßstücken, die mit der Rohrleitung verbunden sind, befestigte Verstöpselungsvorrichtung, mit der eine Seitenöffnung zugestöpselt werden kann, die normalerweise mit einem T-Stück in Strömungsmittelverbindung steht, daß in die Rohrleitung eingebaut ist,

Figur 2 eine vergrößerte Ansicht des unteren Teils der Vorrichtung von Figur 1, wobei jedoch die Verstöpselungsvorrichtung senkrecht geschnitten ist.

Figur 3 eine isometrische Ansicht, die den Zusammenhang zwischen einer großen Seitenöffnung in einer Rohrleitung und der Verstöpselungsvorrichtung verdeut-

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licht, wobei die anderen in Figur 1 gezeigter» Teile der Vorrichtung hier weggelassen sind, und

Figur 4 eine teilweise im Aufriss gezeigte und teilweise geschnittene Ansicht der Verstöpselungsvarrichtung in nicht ausgedehnter Lage.

In der Zeichnung ist eine Rohrleitung 1o gezeigt, die mit einem geschlitzten T-Stück 11 verbunden istj diese Anordnung ist in der US-PS 3 544 136 näher erläutert.. Die Rohrleitung 1o hat eine Seitenöffnung 12, die verstöpselt oder verstopft werden soll. Das T-Stick 11 weist das übliche Anzapfventil 13 auf, das auf ihm befestigt ist. Auf diesem Anzapfventil ist ein stromungsmitteldichtes Gehäuse 14 angebracht, das einen Teil der hier beschriebenen Vorrichtung bildet. Somit läßt sich das strömungsmitteldichte Gehäuse so befestigen, daß es die Öffnung 12 in der Rohrleitung umgibt und ein Entweichen von Strömungsmittel in die Atmosphäre während des Verstöpselungsvorganges verhindert.

Die Verstöpselungsvorrichtung weist außerdem einen Stopfenträger auf, der in dem Gehäuse 14 beweglich ist. Ein solcher Träger ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Stange 15 versehen, die durch eine Spindel oder einen Hydraulikmechanismus 16 in dem Gehäuse hin- und herbeweglich ist. Eine allgemein mit 17 bezeichnete Stopfenanordnung wird von der Stange 15 so getragen, daß sie zwischen einer in Figur 1 gezeigten Verstöpselungslage und einer zurückgezogenen Lage hin- und herbeweglich ist, wobei in letzterer die Stopfenanordnung in das Gehäuse 14 zurückgezogen ist.

Die Stopfenanordnung ist mit einem Ausdehnkopf 18 ausgestattet, der bei dieser Ausführungsform durch Schrauben 19 mit der Stange 15 verschraubt ist. Die Stopfenanordnung

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weist außerdem einen Dichtungsträger auf, der hierin Form einer Stütz- oder Tragplatte 2o ausgebildet ist, die mit dem Ausdehnkopf in gleitender Verbindung steht. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird diese Verbindung durch eine Verlängerung 21 des Ausdehnkopfes hergestellt, die sich durch eine Öffnung 22 hindurcherstreckt und in einer Mutter 23 endet, welche die Bewegung der Stützplatte in Richtung von dem Ausdehnkopf weg, wie aus Figur 4 ersichtlich, begrenzt. Desweiteren ist die Stützplatte mit einem Teiloder einer Verlängerung 24 ausgestattet, der die Innenwand einer Rohrleitung berühren kann, sobald die Verstöpselungsvorrichtung benutzt wird, wie dies die Figuren 1 und 2 zeigen. Das untere Ende der Verlängerung 24 ist vorzugsweise gekrümmt, so daß es sich an die innere Oberfläche der Rohrleitung anpaßt, an die es anstoßen soll, um dadurch die während des Einbaus des Stopfens auftretende Belastungzu verteilen. Um sicherzustellen, daß das gekrümmte untere Ende die richtige Ausrichtung in bezug auf die Gleichgewichtslage der Verstöpselungsvorrichtung beibehält, läßt sich ein Keil 25 vorsehen, der in einen Schlitz 26 gleitet, so daß eine relative Drehbewegung zwischen der Dichtungsstützplatte 2o und dem Ausdehnkopf 1ö verhindert wird.

Ein hohler, zylindrischer, elastischer Dichtungskörper 27 ist zwischen der Dichtungsstützplatte und dem Ausdehnkopf angeordnet und weist ein offenes Ende zur Aufnahme des Ausdehnkapfes auf. Der Ausdehnkopf ist vorzugsweise zylindrisch

- oder wenigstens der Teil des Kopfes, der sich in den Dichtungskörper hineinerstreckt, ist zylindrisch geformt und hat einen Aussendurchmesser, der etwas größer ist als der Innendurchmesser des Dichtungskörpers, wenn sich letzterer in seinem in Figur 4 gezeigten ertepannten Zustand befindet. Der Aussendurchmesser des Ausdehnkopfes liegt seiner Größe nach vorzugsweise in der Mitte zwischen dem Innendurchmesser und dem Aussendurchmesser desDichtungskörpers. Sobald deshalb der Ausdehnkopf aus seiner in Figur 4 gezeigten Lage

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in die Lage von Figur 2 in denDichtungskörper hineinbewegt worden ist, weist der Dichtungskörper entlang seiner effektiven Dichtungslänge einen einheitlichen Innendurchmesser auf. Der Ausdruck "effektive Dichtungslänge" bedeutet hier die axiale Länge des Dichtungskörpers, die mit der Öffnung in Berührung steht, welche verstöpselt und abgedichtet werden soll. So reicht beispielsweise in Figur 2 die effektive Dichtungslänge von dem Rand 12a der Öffnung 12 zum oberen Rand 12b. Desweiteren wird unter der Bezeichnung "Nenndurchmesser" der Seitenöffnung der in den Figuren 1 und 2 mit "D1" bezeichnete Durchmesser verstanden, und dieser Durchmesser ist auch der, den man sieht, wenn man entlang der Achse der Öffnung direkt in die Rohrleitung hineinblickt.

Somit wird, wie aus der Zeichnung ersichtlich, ein Teil des Dichtungselementes, der sich unmittelbar zwischen den Seitenwandteilen der Öffnung und der Aussenwand des Ausdehnkopfes befindet dann, wenn die Verstöpselungsvorrichtung in die in Figur 2 gezeigte Lage gebracht worden ist, zusammengepreßt, um eine Überdruckdichtung zu bilden, und zwar selbst dann, wenn diese Aussenwand in bezug auf den Ausdehnkopf nach oben verläuft, wie dies durch die gestrichelten Linien in Figur 2 angedeutet ist. Somit ist tatsächlich ein Dichtungskörperband vorhanden, das sich rund um den ganzen Ausdehnkopf erstreckt und dadurch gegen die Ränder der Seitenöffnung gepreßt wird, um eine Druckdichtung zu bilden. Dies geschieht unabhängig von der Umrissform derSeitenöffnung, wenn diese im Aufriss (Figur 2) betrachtet wird, solange nur die Öffnung, gesehen entlang ihrer Achse, rund ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Ausdehnkopf sinngemäß nicht durchbrochen oder durchlöchert ist, d.h. es erstrecken

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sich keinerlei Kanäle von dem einen Ende zum anderen durch ihn hindurch. Bei einer solchen Konstruktion wirkt der Ausdehnkopf wie eine einheitliche Strömungsmittelbarriere, die sich durch den Innenraum des Dichtungskörpers erstreckt, so daß der Dichtungskörper mit keinem der anderen Teile der Verstöpselungsvorrichtung verbunden oder auf andere Weise gegen solche Teile abgedichtet werden muß, da die einzige erforderliche Abdichtung die zwischen dem Ausdehnkopf und den Wänden der Seitenöffnung vorhandene Druckdichtung ist.

Der Dichtungskörper kann aus irgend einem geeigneten Material, beispielsweise Gummi bestehen, wird jedoch vorzugsweise aus Polyurethan hergestellt.

Die Betriebsweise der obenbeschriebenen Vorrichtung ergibt sich augenscheinlich aus der obigen Beschreibung, wobei jedoch dazu zur Vervollständigung noch folgendes erwähnt werden soll. Nachdem das Anzapfventil 13 geöffnet worden ist, wrd die Stange 15 abwärts bewegt, um die Verstöpselungsvorrichtung in die Seitenöffnung einzuführen. Sobald die Verlängerung 24 mit der Innenwand der Rohrleitung in Berührung tritt, beginnt der Ausdehungskopf sich in bezug auf die Stützplatte abwärts zu bewegen und bewegt sich dabei in den Dichtungskörper hinein, um diesen auszudehnen. Um diesen Vorgang zu erleichtern, kann das untere Ende des Ausdehnkopfes, wie bei 28 gezeigt, abgeschrägt sein. Der Ausdehnkopf setzt dann seine Abwärtsbewegung durch den Dichtungskörper solange fort, bis er die in Fig. ί gezeigte Lage erreicht, in der dann die Abdichtung vollzogen ist. Um die Verstöpselungsvorrichtung wieder zu entfernen, wird die Stange 15 nach oben bewegt, so daß sich der Ausdehnkopf in die in Figur 4 gebrachte Lage verschiebt, und de Verstöpselungsanordnung in das Gehäuse hineinbewegt wird.

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Claims

Patentansprüche

ly'Verstöpselungsvorrichtung zur Verstöpselung und Abdichtung einer Seitenöffnung in einer unter einem Überdruck oder Unterdruck stehenden Rohrleitung, wobei die Seitenöffnung einen Nenndurchmesser hat, der seiner Größe nach mit dem Rohrleitungsdurchmesser vergleichbar ist, gekennzeichnet durch ein strömungsmitteldichtes Gehäuse (14), das auf einer Rohrleitung (1o) angebracht werden kann, um die in der Rohrleitung befindliche Seitenöffnung (12) zu umgeben, einen in dem Gehäuse hin- und herbeweglichen Stopfenträger (17) eine von dem Träger getragene Stützplatte (2o), die einen Teil (24) aufweist, der mit der Innenwand der Rohrleitung (1o) in Berührung bringbar ist, sobald die Verstöpselungsvorrichtung benutzt wird, ferner durch ein hohles, zylindrisches, elastisches Dichtungselement (27), das den Träger umgibt und mit dem einen Ende auf der Stützplatte (2o) aufsitzt, während das andere Ende offen ist, und durch einen einheitlichen, massiven, zylindrischen Ausdehnkopf (18) auf dem Träger, der in das offene Ende das Dichtungselements (27) hineinbewegbar ist, wobei das Dichtungselement im entspannten Zustand einen Aussendurchmesser aufweist,der kleiner ist als der Durchmesser der zu verstöpselnden Seitenöffnung (12), und der Ausdehnkopf (18) miteinem Aussendurchmesser versehen ist, der seiner GröBe nach zwischen dem Innendurchmesser und dem Aussendurchmesser des Dichtungselementes (27) liegt, so daß das Dichtungselement dann, wenn sich der Ausdehnkopf (18) in das Element hineinbewegt, ausgedehnt wird, um über seine Länge einen im wesentlichen einheitlichen Innendurchmesser zu erhalten, wobei diese Länge so groß ist, daß das Dichtungselement (27) mit der Seitenöffnung (12) entlang dem ganzen öffnungs· umfang eine Abdichtung bildet.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnkopf (18) an dsm Stapfenträger (15) fest angebracht ist und eine Verlängerung (21) aufweist, die mit der Stützplatte (2o) in gleitender Verbindung steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnkopf (18) ein abgeschrägtes Ende hat, um sein Hineinbewegen in das Dichtungselement (27) zu erleichtern.
4. Verstöpselungsvorrichtung zum Verstöpseln und Abdichten einer Seitenöffnung in einer Rohrleitung oder einem Behälter, die unter einem Druck stehen, der sich von dam äußeren Atmosphärendruck unterscheidet, gekennzeichnet durch ein strömungsmitteldichtes Gehäuse (14), das auf dBr Rohrleitung (1o) bzw. dem Behälter anbringbar ist, um die darin befindliche Seitenöffnung (12) zu umgeben, einen Stopfenträger (15), der in dem Gehäuse (14) beweglich ist, eine von dem Träger getragene Stopfenvorrichtung (17), zu der eine Dichtungsstützplatte (2o) gehört, einen Dichtungsausdehnkopf (18), der in bezug auf einen hohlen, zylindrischen, elastischen Dichtungskörper (27) hin- undherbeweglich ist, der sich zwischen der Dichtungsstützplatte (2o) und dem Ausdehnkopf befindet und ein offenes Ende zur Aufnahme des Ausdehnkopfes aufweist, wobei der Ausdehnkopf (18) einen zylindrischen Teil hat, dessen Aussendurchmesssr größer ist als der Innendurchmesser des Dichtungskörpers (27), wann sich letzterer in entspanntem Zustand befindet, wobei ferner dieser Ausdehnkopfteil in den zylindrischen Dichtungskörper (27) durch dessen offenes EndB hindurch und damit in das Innere des Dichtungskörpers hineinbewegt werden kann, um den Dichtungskörper auszudehnen, so daß dieser entlang seiner effektiven Dichtungslänge einen im wesentlichen einheitlichen Innendurchmesser aufweist, und wobei schließlich der Ausdehnkopf (18) nicht durchbrochen ist, so daß dann, wenn die Verstöpselungsvorrichtung eine

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Seitenöffnung (12) verschließt, der Ausdehnkopf den Dichtungskörper nicht nur mit den Wänden der Seitenöffnung in Dxchtungsberuhrung hält, sondern auch als einheitliche Strömungsmittelbarriere wirkt, die sich quer durch das Innere des Dichtungskörpers (27) erstreckt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstützplatte (2o) einen Teil (24) aufweist, der mit einer Innenwand der Rohrleitung (1o) bzw. des Behälters in Berührung bringbar ist, wenn die Verstöpselungsvorrichtung benutzt wird.

B. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Dichtungskörpers (27) und des zylindrischen Kopfteils des Ausdehnkopfes (18) so bemessen ist, daß der Dichtungskörper mit dem ganzen Umfang der in der Rohrleitung befindlichen Seitenöffnung (12) in Eingriff steht, wenn diese Seitenöffnung einen Nenndurchmesser aufweist, der seiner Größe nachdem größeren Teil des Durchmessers der Rohrleitung (1o) entspricht.

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