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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anbohrarmatur gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.
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Aus
der EP B 0 572 817 A1 ist eine derartige Armatur bekannt, deren
Gehäuse
insbesondere durch Schweißen
mit einem Rohr verbindbar ist. Das Gehäuse der Armatur und ebenso
das Rohr bestehen bevorzugt aus einem schweißbaren Kunststoff, insbesondere
aus Polyethylen, wobei das Gehäuse in
einem Sattel eine Heizwicklung zum Elektroschweißen aufweist. Ferner enthält das Gehäuse einen
Stutzen, in welchen eine Führungsbuchse
aus Metall integriert und insbesondere eingespritzt ist, wobei die
Führungsbuchse
an der Außenfläche Rillen,
Zapfen oder dergleichen zur Drehsicherung und zur axialen Sicherung
im Kunststoff des Stutzens aufweist. Die Führungsbuchse weist ein Innengewinde für einen
Bohrer auf, dessen Außengewinde
in das Innengewinde eingreift und welche nach der Herstellung der
Verbindung der Armatur mit dem Rohr das Einbringen einer Bohrung
in das Rohr ermöglicht. Des
weiteren ist mit dem Stutzen ein Abzweigstutzen zum Anschluß einer
Abzweigleitung verbunden. Diese Armatur ermöglicht das Anbohren des Rohres
unter Druck, also ohne daß das
durch das Rohr strömende
Medium, wie insbesondere Wasser oder Gas, abgesperrt werden muß, wobei üblicherweise
in Versorgungsnetzen für
Wasser ein Druck bis zu 16 bar und in Versorgungsnetzen für Gas ein
Druck 10 bar vorherrschen kann.
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Ferner
ist aus der US A 4 258 742 A eine Anbohrarmatur aus Kunststoff bekannt,
welche keine Führungsbuchse
für den
Bohrer aufweist. Der Bohrer ist direkt in eine Innengewinde des
Stutzens eingeschraubt. Das Innengewinde wird nach der Herstellung
bzw. dem Spritzen des Kunststoffgehäuses in dessen Stutzen eingebracht
und nachfolgend wird der Bohrer in das sich über die gesamte Stutzenlänge erstreckende
Innengewinde eingeschraubt. Das Anbohren von Rohren unter Druck
ist mit einer solchen Anbohrarmatur nicht ohne weiteres möglich, da insbesondere
aufgrund von Fertigungstoleranzen nach dem Anbohren das unter Druck
strömende
Medium in unzulässiger
Weise durch den Gewindebereich zwischen Bohrer und Stutzen nach
außen
gelangen kann. Bei Vorgabe zu enger Toleranzen muß mit erheblichen
Drehmomenten zum Durchführen des
Anbohrens gerechnet werden, wobei Beschädigungen der Anbohrarmatur
oder gar des Rohres nicht ausgeschlossen werden können.
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Des
weiteren ist aus der WO 01/967 78 A2 eine Anbohrarmatur mit einem
Bohrer bekannt, dessen Außengewinde
in die Innenfläche
des Stutzens eingreift, wobei die Innenfläche anschließend an
das Außengewinde
zunächst
zylindrisch ausgebildet ist. Der Bohrer ist bei der Herstellung
des Gehäuses, welches
insbesondere aus Kunststoff wie Polyäthylen besteht, in den Stutzen
eingespritzt. Beim Anbohren wird durch Drehen des Bohrers in einer
axialen Vorschubrichtung in die genannte zunächst zylindrische Innenfläche mittels
des Außengewindes
des Bohrers ein Innengewinde eingebracht. Hierfür ist ein hohes Bewegungsmoment
bzw. Drehmoment für
das Drehen und Bewegen des Bohrers in der axialen Vorschubrichtung
insbesondere während
des Anbohrvorgangs, erforderlich. Das Bewegungsmoment ist bei einer
solchen Kunststoffgewindeausführung
relativ hoch und im starken Maße
abhängig
vom Toleranzfeld Bohrer/Kunststoffinnengewinde. Des weiteren ist
zu beachten, dass infolge unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten
einerseits des Kunststoffes des Armaturgehäuses bzw. dessen Stutzens und andererseits
des Metalls, aus welchem regelmäßig der
Bohrer besteht, und zwar bevorzugt Messing oder Edelstahl oder verzinkter
Stahl, sich das Passungsspiel im Bereich der Gewindeflanken während der
Anbohrung verändern
kann und somit Leckageprobleme auftreten können.
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Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anbohrarmatur
der genannten Art mit einem geringen konstruktiven Aufwand dahingehend
weiterzubilden, daß mit
einem geringen Material- und Fertigungsaufwand eine funktionssichere
Funktion gewährleistet
ist. Die Anbohrarmatur soll als Druckanbohrarmatur ausgebildet sein
und problemlos das Anbohren von unter Druck stehenden Rohren ermöglichen.
Das Anbohren des Rohres soll mit einem niedrigen Drehmoment durchführbar sein
und eine hohe Funk tionssicherheit soll gewährleistet sein. Ferner soll
das Bewegungs- und/oder Anbohrmoment reduziert werden, so dass insbesondere
bei tieferen Temperaturen als 15°C
und/oder bei vergleichsweise großen Anbohrquerschnitten, insbesondere
größer als
40 mm, das Anbohren problemlos durchführbar ist und/oder aufwändige Maßnahmen bzw.
Werkzeuge nicht erforderlich sind.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt gemäß der im
Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.
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Die
erfindungsgemäße Anborarmatur
zeichnet sich durch einen einfachen und funktionsgerechten Aufbau
aus und ermöglicht
mit hoher Funktionssicherheit das Anbohren auch von unter Druck
stehenden Rohren. Der Bohrer oder eine zur Führung des Bohrers vorgesehene
Hülse weisen
ein selbstschneidendes Gewinde auf, welches während des Anbohrvorgangs direkt
in die im übrigen
zylindrische Innenfläche
des Stutzens einschneidet und/oder einprägt. Die Gewindeflanken sind
mit einem spitzen Winkel ausgeführt,
um ein leichtes Eindringen in die Innenfläche des Stutzens zu realisieren.
Der hierbei verdrängte
Kunststoff fließt
in den Gewindegrund und führt
dort zu einer Abdichtung. Die Eindringtiefe der Gewindeflanken in
die Innenfläche
des Stutzens ist derart vorgegeben, daß eine automatische Abdichtung
gegen das unter dem Bohrer unter Druck anstehende Medium gewährleistet
ist. An dem in Vorschubrichtung vorderen Ende des Gewindes ist der Außendurchmesser
des Gewindes um einen vorgegebenen Betrag größer vorgegeben als am übrigen Gewinde.
Mittels des vorderen Gewindeendes erfolgt somit eine stärkere Verdrängung des
Kunststoffes, insbesondere des Polyethylens, als in dem weiteren wesentlich
längeren
Gewindebereich. Somit wird das Drehmoment zum Eindrehen des Gewindes
in den Kunststoff erheblich reduziert, denn der lange Gewindebereich
mit geringerem Durchmesser als der vordere Gewindebereich passiert
leicht und problemlos das in den Kunststoff mittels des vorderen
Gewindebereiches eingeschnittene und/oder vorgeprägte Gewinde
in der Innenfläche
des Stutzens. Im Vergleich mit Anbohrarmaturen, welche in der Innenfläche des Stutzens
ein vorgefertigtes Gewinde enthalten, sind Fertigungstoleranzen
praktisch ohne Bedeutung, und eine sichere Abdichtung zwischen dem
Gewinde des Bohrers oder der Hülse
und dem während
des Eindrehens derselben in die Innenfläche des Stutzens erzeugten
Gewindes ist gewährleistet.
Beim Zurückdrehen
des Bohrers oder der Hülse
findet deren Außengewinde
selbsttätig
das zuvor geschaffene Gewinde in der Innenfläche des Stutzens, so daß der Bohrer
oder die Hülse
weiterhin sicher abgedichtet bis in die gewünschte Endposition wieder gelangen kann.
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In
einer besonderen Ausgestaltung werden der Bohrer oder die den Bohrer
aufnehmende Hülse bei
der Herstellung der Anbohrarmatur in den Stutzen unmittelbar integriert
und insbesondere eingespritzt, wobei im übrigen aber die zum Einschneiden
des genannten Gewindes vorgesehene Innenfläche des Stutzens zylindrisch
ausgebildet ist. Die Innenfläche des
Stutzens enthält
somit eine eingeformte Gewindezone entsprechend dem Gewinde des
Bohrers oder der Hülse.
Beim Anbohren mittels des Bohrers oder beim Drehen der Hülse werden
letztere aus der eingeformten Gewindezone des Stutzens, welcher auch
als Dom bezeichnet wird, in die zylindrische Innenzone des Stutzens
herausgedreht. In dieser Zone wird erfindungsgemäß das Bewegungsgewinde eingeprägt, wobei
das verdrängte
Kunststoffmaterial in die Gewindeflanken verdichtet und als Gewindegang ausgeformt
wird. Beim Zurückdrehen
des Bohrers oder der Hülse
schneiden sich die Gewindeflanken wieder in das vorgeschnittene
Gewindeprofil in der Innenfläche
des Stutzens hinein und verdichten das Kunststoffmaterial in den
Flanken. Hierdurch wird zuverlässig
eine Abdichtung auch während
der Zurückbewegung
sichergestellt. Erfindungsgemäß enthält der Bohrer
oder die den Bohrer aufnehmende Hülse am Bohrerumfang zu Beginn
der Gewindeflanke des Außengewindes
eine Bohrung, welche unter einem vorgegebenen Winkel in den Bohrer
eingebracht ist. Der vorgegebene Winkel liegt insbesondere in einem Bereich
zwischen 15° und
45° und
ist insbesondere in der Größenordnung
von 30 Winkelgraden vorgegeben. Der genannte Winkel ist auf eine
durch die Längsachse
des Bohrers verlaufende Axialebene bezogen, und zwar zu derjenigen
Hälfte
des Bohrers hin, in welcher das Gewinde beginnt. Die Bohrung ist am
Anfang der Gewindeflanke in die Wand des Bohrers eingebracht, wobei
eine Schnittkante und/oder definierte Schneide geschaffen ist. Die
am Anfang der Gewindeflanke somit vorhandene Schneidkante steht
in unmittelbarer Verlängerung
der Innenfläche der
Bohrung über
die in Bohrrichtung an das Außengewinde
anschließende
zylindrische Außenfläche des
Bohrers vor. In dem in Vorschubrichtung des Bohrers, bevorzugt im
wesentlichen direkt anschließenden
Bereich, weist im Vergleich mit dem Gewindekern des Außengewindes
der Bohrer einen reduzierten Außendurchmesser
auf, wodurch das Anbohren weiter erleichtert wird. Bei der Betätigung des Bohrers
wird an der Schneidkante der Gewindeflanke ein bevorzugt endloser
Span erzeugt und durch die genannte Bohrung kontinuierlich in den
inneren Hohlraum des Bohrers gefördert.
In bevorzugter Weise ist der genannte Hohlraum nach unten bzw. in Richtung
zum anzubohrenden Rohr insbesondere mittels eines Bodens im wesentlichen
abgeschlossen, so dass der beim Anbohren durch das Einschneiden
des Außengewindes
in die Innenfläche entstehende
Span nicht in den von einem Medium durchströmbaren Innenraum des anzubohrenden Rohres
gelangen kann.
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Weiterbildungen
und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie
der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten
besonderen Ausführungsformen
näher erläutert, ohne
daß insoweit
eine Beschränkung
erfolgt. Es zeigen:
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1 einen
Schnitt durch die Anbohrarmatur mit integriertem Bohrer,
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2 einen
Schnitt durch den Bohrer gemäß 1,
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3 eine
seitliche Ansicht des Bohrers mit einer Eintrittsbohrung am Beginn
der Gewindeflanke,
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4 einen
axialen Schnitt durch den Bohrer in der Schnittebene B gemäß 3,
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5 einen
radialen Schnitt in der Schnittebene A gemäß 3,
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6 das
Detail X gemäß 5,
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7 eine
perspektivische Ansicht des Bohrers,
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8 eine
weitere Ausführungsform
der Anbohrarmatur mit einer dem Bohrer teleskopartig aufnehmbaren
Hülse,
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9, 10 einen
Schnitt bzw. eine perspektivische Darstellung der Hülse und
des Bohrers der Anbohrarmatur gemäß 8,
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11 die
Anbohrarmatur gemäß 8, wobei
der Bohrer in der Position nach dem Anbohren eines Rohres dargestellt
ist,
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12 die
Anbohrarmatur gemäß 7, wobei
die Hülse
und der Bohrer in der Position nach dem Anbohren und Zurückfahren
dargestellt sind,
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13–17 eine
besondere Ausgestaltung der Anbohrarmatur, deren Bohrer eine mit
einem Wellenschliff versehene Schnittkante aufweist.
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1 zeigt
einen Schnitt durch die Anbohrarmatur, deren aus Kunststoff bestehendes
Gehäuse einen
Stutzen 2 mit einem seitlichen Abzweistutzen 4 und
einem Sattelstück 6 enthält. Das
Sattelstück 6 weist
eine halbzylindrische Innenfläche 8 koaxial
zu einer Längsachse 10 auf
und erstreckt sich orthogonal zur Zeichenebene. Im Bereich der Innenfläche 8 ist
eine Heizelement 12 koaxial zu einer Stutzenachse 14 angeordnet,
wobei mittels des Heizelement 12 in bekannter Weise eine
dichte Verbindung mit einem hier nicht weiter dargestellten Rohr
herstellbar ist, dessen Längsachse
mit der Längsachse 10 übereinstimmt.
Das Heizelement 12 besteht in zweckmäßiger Weise aus Draht und/oder
aus einem elektrischen Leiter und/oder es ist als eine Wicklung
bzw. Schweißwicklung
ausgebildet. Des weiteren kann das Heizelement 12 bzw.
können
der oder die elektrischen Leiter auf der zu verschweißenden Oberfläche der
Anbohrarmatur bzw. der Innenfläche
des Sattelstücks 6 aufgebracht
sein und insbesondere aus elektrisch leitfähigem Material aufgedampft
sein oder als Metallgitter oder als elektrisch leitende Kohlenstofffasern
oder aus elektrisch leitfähigem
Kunststoff oder Polymeren ausgebildet sein. Die Zuführung der Schweißenergie
mittels des Heizelements 12 kann durch elektrische Widerstandsheizung
ebenso erfolgen wie durch Anwendung der Induktions- oder Mikrowellentechnologie.
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Am
oberen Ende des Stutzens, der auch als Dom bezeichnet wird, ist
eine Kappe 16 vorgesehen, mittels welcher nach der Herstellung
der Verbindung der Anbohrarmatur mit dem genannten Rohr und dessen
Anbohren der Stutzen oder Dom 2 dicht verschlossen wird.
Hierzu enthält
der Stutzen 2 in einer Ringnut am oberen Ende einen Dichtring 18,
welcher dichtend an der Innenfläche
der Kappe 16 anliegt. Wie ersichtlich, ist die Kappe 16 über eine
Gewindeverbindung mit dem Stutzenende verbunden, wobei in der dargestellten
Position mittels ineinandergreifenden Rastelementen 20, 22 ein
Lösen der
Kappe unterbunden wird. Es ist der Zustand bzw. die Position der
Kappe 16 nach dem Anbohren und nach dem Zurückfahren
eines im Inneren des Stutzens 2 angeordneten Bohrers dargestellt.
Die Anbohrarmatur wird werksseitig bereitgestellt und an einen Anwender
in der Weise ausgeliefert, daß die
Unterkante 26 der Kappe 16 die mit strichpunktierter
Linie 28 angedeutete Position einnimmt, wobei das Kappen-
Rastelement 20 mit einem weiteren Rastelement 23 des Stutzens
in Eingriff steht. In dieser Position ist eine vorläufige Arretierung
der Kappe gewährleistet,
wobei aber nach Überwindung
eines vorgegebenen Drehmoments die Rastverbindung ohne weiteres manuell
gelöst
und die Kappe 16 gemäß Zeichnung nach
oben gedreht und von dem Stutzen 2 entfernt werden kann,
so daß nunmehr
der Bohrer 24 mittels eines entsprechenden Anbohrwerkzeuges
gedreht und bezüglich
der Stutzenachse 14 in Richtung des Pfeiles 30 axial
zum Anbohren des Rohres bewegt werden kann.
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Der
Bohrer 24 ist werkseitig bei der Herstellung der Anbohrarmatur
bzw. beim Spritzen des Gehäuses
in den Stutzen 2 integriert. Der Bohrer 24 und ebenso
die Schweißwicklung 12 werden
in geeigneter Weise in das Spritzgußwerkzeug eingelegt und arretiert
und nachfolgend wird das Gehäuse
aus Kunststoff, insbesondere aus Polyethylen, in bekannter Weise
gespritzt. Der Bohrer weist ein nachfolgend noch zu erläuterndes
Spezialgewinde 32 auf, welches in den Kunststoff des Stutzens
eingebettet ist und nach der Fertigung bis zum Anbohren die dargestellte
Position des Bohrers am oberen Stutzenende sicherstellt. Im übrigen,
also zum unteren Ende hin weist der Stutzen 2 eine zylindrische
Innenfläche 34 auf.
Unterhalb des Spezialgewindes 32 besitzt der Bohrer 24 einen
zylindrischen Teil 36 mit einem reduzierten Außendurchmesser 38 derart,
daß zur
zylindrischen Innenfläche 34 ein
Ringspalt 40 vorhanden ist. Das untere Ende 42 des
Bohrers ist als Schneid- oder Bohrkante in bekannter Weise zum Anbohren des
erwähnten
Rohres ausgebildet. Zwischen dem zylindrischen Teil 36 und
dem Gewinde 32 ist ein Anlaufbund 44 vorhanden,
welcher beim Anbohren nach einer definierten Eintauchtiefe des Bohrers 24 auf
dem Scheitel des mittels der Schweißwicklung 12 verbundenen
Rohres aufliegt. Der Anlaufbund 44 verhindert ein weiteres
Eintauchen des Bohrers 24 in das Rohr und ein Durchbohren
der gegenüberliegenden
Rohrwand. Infolge einer umlaufenden Hinterschneidung am Anlaufbund
wird ein Stanzen des Anschlags in die Rohrwandung beim Weiterdrehen
verhindert. Vielmehr wird der Kunststoff verdichtet und ein vom
Monteur unmittelbar spürbarer
Anschlag bzw. eine Drehmomenterhöhung
festgestellt und ein Weiterdrehen verhindert.
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Beim
Zurückdrehen
des Bohrers entgegen der mittels des Pfeiles 30 dargestellten
Vorschubrichtung schneiden sich die Gewindeflanken des Gewindes 32 wieder
in das nunmehr in der Innenfläche 34 vorhandene
vorgeschnittene Gewindeprofil hinein und verdichten das Kunststoffmaterial
in den Flanken. Hierdurch wird eine Abdichtung während und nach der Bewegung
des Bohrers nach oben sichergestellt und ein Ausströmen des
im angebohrten Rohr unter Druck stehenden Mediums mit hoher Zuverlässigkeit
verhindert. Es sei festgehalten, daß die Innenfläche 34 des
Stutzens 2 über
eine vorgegebene Länge
zylindrisch ausgebildet ist, wobei die Länge mindestens so groß ist, wie
der von der gezeigten oberen Ausgangsposition beim Vorschub des
Bohrers 24 benötigte
Weg zum vollständigen
Einbringen der Durchgangsbohrung in die Wand des Rohres. Somit kann
insbesondere am unteren Ende des Stutzens 2 im Bereich
des Sattelstücks
ein hier strichpunktiert angedeuteter Ansatz oder Ringbund 46 für den Anlaufbund 44 des
Bohrers 24 vorhanden sein. Des weiteren kann im Rahmen
der Erfindung der Ansatz 46 oben als Ventilsitz 48,
insbesondere konisch, ausgebildet sein, wobei auch der anlaufbund 44 entsprechend
konisch oder als Ventilfläche
ausgebildet ist, um somit in der unteren Stellung des Bohrers eine zusätzliche
Ventil- und Absperrfunktion zu erhalten.
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Der
Stutzen 2 weist am oberen Ende einen Bereich 66 auf,
welcher einen kleineren Durchmesser als die Innenfläche 34 besitzt.
Dieser nach innen verjüngte
Bereich 66 bildet einen Anschlag für den Bohrer 32, welcher
am oberen Ende gleichfalls einen reduzierten Durchmesser besitzt.
Somit ist sichergestellt, daß auch
im ungünstigsten
Falle der Bohrer 24 nach dem Anbohren durch den im Rohr
vorherrschenden Druck nicht nach oben aus dem Stutzen nach oben
herausgedrückt
werden kann. Zweckmäßig ist
der Bereich 66 und entsprechend das obere Ende des Bohrers 24 zweifach
gestuft und verjüngt ausgebildet.
Des weiteren enthält
der Bohrer 24 am oberen Ende innen als Mehrkant oder dergleichen ausgebildete
Eingriffsbereiche oder Flächen 68 für ein korrespondierendes
Anbohrwerkzeug, mittels welchem die Drehbewegung und der axiale
Vorschub des Bohrers 24 eingeleitet wird.
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2 zeigt
einen axialen Schnitt durch den Bohrer 24, welcher bevorzugt
aus Metall besteht. Das Gewinde weist in Vorschubrichtung gemäß Pfeil 30 einen
ersten Gewindebereich 50 und entgegen der Vorschubrichtung
einen anschließenden
zweiten Gewindebereich 52 auf. Der erste Gewindebereich 50 besitzt
einen Außendurchmesser 54 und
der zweite Gewindebereich 52 einen Außendurchmesser 56. Die
Gewindeflanken schließen
einen spitzen Winkel 58 ein. Der erste Außendurchmesser 54 ist
um einen vorgegebenen Betrag größer als
der zweite Außendurchmesser 56.
Die Durchmesserdifferenz der beiden Durchmesser 54 und 56 liegt
bevorzugt im Bereich zwischen 0,3 bis 0,8 mm, insbesondere zwischen
0,4 bis 0,7 mm, und beträgt
bevorzugt zumindest näherungsweise
0,5 mm. Hierdurch wird bei der Vorschubbewegung des Bohrers 24 in
der zylindrischen Innenfläche 34 ein
Gewinde vorgeprägt
und nach dem Eindrücken
in den nachfolgenden Gewindegängen
verdichtet. Mittels des ersten Gewindebereiches 50 wird
eine verstärkte
Verdrängung
des Kunststoffs der zylindrischen Innenfläche 34 erreicht, so
daß der
zweite Gewindebereich das derart vorgeprägte Gewinde in der Innenfläche 34 des
Stutzens 2 passiert. Im Ergebnis wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung
des Gewindes des Bohrers das Drehmoment im Vergleich mit einem Bohrer,
dessen Gewinde über
die gesamte Länge
den gleichen Durchmesser aufweist, erheblich reduziert. Gleichwohl
ist aufgrund der vorgegebenen Gesamtlänge 60 des Gewindes
eine sichere koaxiale Führung
des Bohrers 24 im Stutzen 2 gewährleistet.
Der erste Gewindebereich 50 umfaßt wenigstens einen sich über 360° um die Achse 14,
welche mit der Stutzenachse übereinstimmt,
sich erstreckenden Gewindegang. Vorteilhaft weist der erste Gewindebereich 50 zwei Gewindegänge auf,
so daß das
Gewinde im ersten Gewindebereich 50 einen sich über ein
Umfangswinkel von zumindest näherungsweise
720° erstreckenden "Gewindezahn" besitzt. Die Anzahl
der Gewindegänge
im zweiten Gewindebereich mit reduziertem Außendurchmesser 56 ist
wesentlich größer als
die Anzahl des oder der Gewindegänge
im ersten Gewindebereich 50, wobei in der dargestellten
bevorzugten Ausführungsform
im zweiten Gewindebereich 52 fünf Gewindegänge vorhanden sind. Der Gewindekern
besitzt einen Durchmesser 62, welcher über die Gesamtlänge 60 bevorzugt
im wesentlichen konstant ist. In Vorschubrichtung 30 vor
dem ersten Gewindebereich 50 ist ein Gewindeeinlauf 64 vorhanden,
in welchem der Außendurchmesser
des dort vorhanden Gewindes beginnend vom Kerndurchmesser 52 bevorzugt
kontinuierlich auf den Außendurchmesser 54 anwächst. Der
Gewindeeinlauf 64 erstreckt sich bevorzugt mindestens über einen
Umfangswinkel von 90 bis 180° und/oder
maximal über einen
Umfangswinkel von 360° bis
180°.
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3 zeigt
eine seitliche Ansicht des Bohrers 24 mit dem Außengewinde 32.
In Vorschubrichtung am Beginn des Außengewindes 2 enthält der Bohrer 24 eine
von außen
nach innen gerichtete Bohrung 72. Am Beginn des Außengewindes 32 bzw. dessen
Gewindeflanke ist somit eine Schneidkante 73 vorhanden,
welche beim Drehen des Bohrers 24 in die Innenfläche des
Kunststoffes des Stutzens einschneidet. Der hierbei entstehende
Span tritt in die Eintrittsbohrung 72 ein und wird radial
nach innen in einem dort vorhandenen Hohlraum des Bohrers 24 gefördert. Der
an der Schneidkante 73 der Gewindeflanke aus dem Kunststoff
erzeugte Endlosspan wird kontinuierlich in den genannten Hohlraum
durch die radiale Bohrung 72 gefördert.
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4 zeigt
in einer Axialebene einen Schnitt durch den Bohrer 24 mit
dem inneren Hohlraum 74, welcher gemäß Zeichnung nach unten bzw.
in Bohrrichtung mittels eines Verschlußkörpers oder Bodens 75 abgeschlossen
ist, damit der in den Hohlraum 74 eintretende Kunststoffspan
nicht nach unten in den Anbohrbereich des Bohrers 24 oder
gar in das anzubohrende Rohr gelangt. Die Entrittsbohrung 72 ist
in bevorzugter Weise nicht exakt radial auf die Bohrerachse gerichtet,
sondern in einem vorgegebenen Winkel. In Vorschubrichtung bzw. gemäß Zeichnung nach
unten an das Außengewinde
bevorzugt unmittelbar anschließend
ist der Außendurchmesser 71 des
dort zylindrischen Bereiches des Bohrers 24 kleiner als
der des Gewindekern des Außendurchmessers.
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5 zeigt
den Bohrer in einer radialen Schnittebene, wobei hier gut die schräg zur Axialebene
angeordnete Bohrung oder Eintrittsbohrung 72 zu erkennen
ist. Bezogen auf die Axialebene, welche im Bereich der Schneidkante 73 verläuft, und
in Richtung zum Gewindeanfang 77 ist die Bohrung 72 im Winkel 76 schräg angeordnet,
welcher hier mit 30° angegeben
ist. Der Winkel 76 öffnet
sich, bezogen auf die vorstehend genannte Axialebene, in Richtung zum
Gewindeanfang 77. Zum Anbohren wird der Bohrer 24 in
Richtung des Pfeiles 78 gedreht, so dass der mit der Schneidkante 73 erzeugte
Span kontinuierlich in die Bohrung 72 eintreten kann nach innen
in den Hohlraum 74 gefördert
wird. Die Eintritts bohrung 72 ist somit gegen die Drehrichtung 78 bezüglich der
genannten Axialebene schräg
angeordnet.
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6 zeigt
vergrößert die
Eintrittsbohrung 72. Wie ersichtlich, ist die Schneidkante 73 im
gleichen Winkel wie die Bohrung 72 schräg angeordnet. Die Schneidkante 73 liegt
in direkter Verlängerung desjenigen
Teils der Innenfläche 78,
welcher dem Gewindeanfang 77 zugewandt ist.
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7 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Bohrers 24 mit der Eintrittsbohrung 72 am
Anfang des Außengewindes 32.
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8 zeigt
eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anbohrarmatur mit einer
Teleskop-Baugruppe, welche eine Hülse 70 und den Bohrer 24 enthält. Durch
das teleskopartige Ineinandergreifen des Bohrers 24 in
die Hülse 70 ist
die axiale Baulänge
des Stutzens 2 erheblich verkürzt vorgegeben. Diese Teleskop-Baugruppe
befindet sich am unteren Ende des die zylindrische Innenfläche 34 enthaltenden
Stutzens 2. In dieser Position wurde die Anbohrarmatur
mit der integrierten, bevorzugt dünnwandigen Hülse 70 gefertigt.
Der Bohrer 24 besitzt einen Außendurchmesser, der näherungsweise
gleich ist wie der Innendurchmesser der Hülse 70, wobei der
Bohrer 24 einen Bereich mit einem Außengewinde 80 aufweist,
der in ein korrespondierendes Innengewinde 82 der Hülse 70 eingreift.
Die genannten Gewinde 80, 82 sind wiederum als
Feingewinde ausgebildet. Der Bohrer 24 enthält am oberen
Ende einen Eingriffsbereich 68 für ein Anbohrwerkzeug. Zum Anbohren
des Rohres wird lediglich der Bohrer 24 axial nach unten
gedreht, wobei aber die Hülse 70 die dargestellte
untere Position beibehält.
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Die
Teleskop-Baugruppe wird bevorzugt bei der Herstellung in den Kunststoff
des Gehäuses
integriert bzw. eingespritzt. Alternativ kann im Rahmen der Erfindung
die Teleskop-Baugruppe
nach der Fertigung des Armaturengehäuses in die zylindrische Innenfläche des
Stutzens bzw. Doms von unten her eingesetzt und eingeschraubt werden,
wobei mit den beiden oben erläuterten
Gewindebereichen das Innengewinde in den Kunststoff des Armaturengehäuses eingeprägt wird.
Es sei an dieser Stelle ausdrücklich
festgehalten, daß auch
für die
anderen Ausführungsformen
zunächst
allein das Kunststoffgehäuse gefertigt
werden kann und nachfolgend der Bohrer oder die Hülse mit
den erfindungsgemäßen Gewindebereichen
in den Stutzen eingebracht werden können.
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9, 10 zeigen
die Hülse 70 mit
dem Bohrer 24, welcher hierbei die nach unten zum Bohren
ausgefahrene Position einnimmt. Das Außengewinde 80 des
Bohrers 24 und das korrespondierende Innengewinde 82 der
dünnwandigen
Hülse 70 sind hier
gut zu erkennen. Am oberen Ende besitzt die Hülse 70 einen radial
nach innen gerichteten Ringbund und/oder Anschlag 84, mittels
welchem ein Herausdrehen des Bohrers 24 nach oben unterbunden wird.
Hierzu korrespondierend weist der Bohrer 24 eine Ringschulter 86 auf,
welche beim Drehen des Bohrers 24 nach oben in Richtung
des Pfeiles 30 schließlich
am Anschlag 84 der Hülse 70 zur
Anlage gelangt. Es sei ausdrücklich
festgehalten, daß bei dieser
Ausführungsform
die Vorschubrichtung gemäß Pfeil 30 nach
oben zum oberen Stutzenende hin definiert ist. Der erste Gewindebereich 50 der
Hülse 70 befindet
sich somit an deren oberen Ende und der zweite Gewindebereich 52 mit
geringerem Außendurchmesser
schließt
nach unten an.
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11 zeigt
die Anbohrarmatur, wobei die Hülse 70 die
Position gemäß 8 unverändert beibehalten
hat, während
der Bohrer 24 zum Anbohren des Rohres axial mittels des
Anbohrwerkzeugs nach unten gedreht worden ist. Es sei ausrücklich darauf hingewiesen,
daß durch
die Ausbildung des Innengewindes und des korrespondierenden Außengewindes,
insbesondere als Feingewinde, das Drehen des Bohrers 24 bezüglich der
Hülse 70 mit
einem erheblich geringeren Drehmoment durchführbar ist, als das Drehen der
Hülse 70 bezüglich des
Kunststoffes des Stutzens 2. Somit behält die Hülse 70 beim Drehen des
Bohrers nach unten die bei der Herstellung eingenommene Position
ein.
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12 zeigt
die Anbohrarmatur, wobei die Teleskop-Baugruppe, welche den Bohrer 24 und
die Hülse 70 enthält, in der
Vorschubrichtung entsprechend Pfeil 30 nach oben bewegt
worden ist. Hierzu wurde das Anbohrwerkzeug entgegen der Drehrichtung
während
des Anbohrens gedreht, wobei zunächst
der Bohrer 24 mit der anhand von 9 und 10 erläuterten
Ringschulter 86 an den Anschlag bzw. Ringbund 84 der
Hülse 70 zur
Anlage gelangte. Durch Weiterdrehen in der besagten Richtung wurde auch
die Hülse 70 nach
oben bewegt, wobei mittels des an der Außenfläche der Hülse angeordneten Gewindebereiche 50, 52 in
die zuvor zylindrische Innenfläche
des Stutzens 2 das Gewinde eingeprägt worden ist, wobei die diesbezüglichen
Erläuterungen entsprechend 1 und 2 sinngemäß gelten. Aufgrund
des innenliegenden Anschlagbereichs 66 am oberen Ende des
Stutzens 2 wird der Vorschub beendet und ein vollständiges Herausdrehen
sicher unterbunden.
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In 13 bis 17 ist
eine besondere Ausgestaltung der Anbohrarmatur dargestellt, deren Bohrer 24 in
bevorzugter Weise eine mit einem Wellenschliff versehene Schnittkante 88 zum
Anbohren des Rohres aufweist, mit welchem die Anbohrarmatur insbesondere
mittels einer Schweißverbindung verbunden
ist. Die wellenförmig
ausgebildete Schnittkante 88 enthält wenigstens eine in Richtung
der Bohrer- bzw. Stutzenachse 14, gemäß Zeichnung nach unten vorstehende
Erhebung 90 und in Umfangsrichtung anschließend wenigstens
eine Vertiefung 92. In vorteilhafter Weise sind wenigstens
zwei derartige Erhebungen 90 bzw. Vertiefungen 92 vorgesehen
und bevorzugt sind vier derartige Erhebungen 90 bzw. Vertiefungen 92 vorgesehen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, maximal zehn, insbesondere
maximal acht, derartige Erhebungen 90 bzw. Vertiefungen 92 der
Schneidkante 88 vorzusehen, welche vorteilhaft in Umfangsrichtung
gleichmäßig beabstandet
angeordnet sind. Die Anzahl der Erhebungen 90 bzw. Vertiefungen 92 wird
bevorzugt in Abhängigkeit
des Durchmessers des Bohrers 24 vorgegeben. Mittels der
mit einem derartigen Wellenschliff versehenen Schneidkante 88 wird
eine optimierte Qualität
des Schnittbildes bzw. der Schnittfläche in dem genannten Rohr erreicht.
Es erfolgt ohne die beim Bohren bei vorbekannten Anbohrarmaturen bisher übliche Bildung
eines Spanes oder gar vieler Späne
erfindungsgemäß ein Herausschneiden und/oder
Ausstanzen einer Kalotte aus dem genannten Rohr. Das der Einfachheit
halber als Bohrer bezeichnete Werkzeug 24 ist aufgrund
des Wellenschliffs der Schnittkante ein Schneidwerkzeug, und zwar
ein Stanzwerkzeug, welches um die Längsachse gedreht wird und in
das Material des Rohres einschneidet, und zwar ohne Spanbildung.
Darüberhinaus
ist von besonderer Bedeutung, dass eine erhebliche Reduzierung und/oder
Vergleichmäßigung des
zum Ausstanzen erforderlichen Drehmoments des Stanzwerkzeuges 24 erreicht
wird. Dies gilt vor allem zu Beginn des Anbohrens, wenn die Schnittkante 88 mit
der Außenfläche des
anzuschneidenden Rohres in Eingriff gelangt. Eine wesentliche Optimierung,
insbesondere zu Beginn des Anbohrens bzw. Ausstanzens aber auch
hinsichtlich der Reduzierung des Anbohrmomentes ebenso wie dessen
Vergleichmäßigung wird
durch die Vorgabe des Neigungswinkels 94 und/oder des Neigungswinkels 95 der
an die Erhebung 90 anschließenden Bereiche der Schnittkante 88 erreicht.
Erfindungsgemäß sind die
Neigungswinkel 94 und/oder Neigungswinkel 95 im
wesentlichen näherungsweise
gleich groß wie
die Steigung bzw. der Winkel 96 des Außengewindes 32 bezüglich der
zur Längsachse 14 orthogonalen
Ebene. Es sei festgehalten, dass mittels des Außengewindes 32 die
Axialbewegung des Stanzwerkzeuges 24 bei Drehung desselben
vorgegeben ist.
-
Durch
die Kombination der vorstehend erläuterten Neigungswinkel 94, 95 mit
der Bohrung 72 am Anfang des Gewindes 32 wird
das Drehmoment erheblich reduziert, welches für den axialen Vorschub des
Bohrers bzw. Stanzwerkzeuges 24 in dem genannten Stutzen
der Anbohrarmatur und zum Ausstanzen und Durchstanzen des mit der
Anbohrarmatur verbundenen Rohres erforderlich ist.
-
In 16 ist
das Detail X gemäß 4 vergrößert dargestellt.
Die Schnittkante 88 besitzt einen Schnittwinkel 98,
welcher im Bereich zwischen 30 und 60°, vorzugsweise zwischen 40 und
50° vorgegeben
ist und zumindest näherungsweise
45° groß ist.
-
Des
weiteren enthält
der Bohrer und/oder das Stanzwerkzeug 24 eine gemäß Zeichnung
nach oben an die Schnittkante 88 anschließende Innenfläche 100 bevorzugt
mit einem Innengewinde 102. Das Innengewinde 102 besitzt
eine Steigung bzw. bezogen auf die zur Längsachse 14 orthogonale
Radialebene einen Winkel 104. Die Steigung bzw. der Winkel 104 des
Innengewindes 102 ist im wesentlichen gleich groß wie die
Steigung bzw. der Winkel 96 des Außengewindes 32, gemäß welchem
der axiale Vorschub des Bohrers und/oder Stanzwerkzeuges 24 bei
Einleitung eines Drehmoments vorgegeben ist. Der beim Anbohren des
genannten Rohres entstehende Bohrkern, welcher auch als Rohrkalotte
bezeichnet wird, wird von dem genannten Innengewinde 102 somit
funktionssicher und weitgehend ohne Erhöhung des beim Anbohren aufzubringenden Drehmoments
im Inneren des Bohrers und/oder Stanzwerkzeuges 24 aufgenommen.
-
- 2
- Stutzen/Dom
- 4
- Abzweigstutzen
- 6
- Sattelstück
- 8
- Innenfläche von 6
- 10
- Längsachse
- 12
- Heizelement/Schweißwicklung
- 14
- Stutzenachse
- 16
- Kappe
- 18
- Dichtring
- 20
- Rastelement
von 16
- 22,
23
- Rastelement
von 2
- 24
- Bohrer/Stanzwerkzeug
- 26
- Unterkante
von 16
- 28
- strichpunktierte
Linie
- 30
- Pfeil/Vorschubrichtung
- 32
- Außengewinde/Spezialgewin
de von 24
- 34
- zylindrische
Innenfläche
von 2
- 36
- zylindrischer
Teil von 24
- 38
- reduzierter
Außendurchmesser
- 40
- Ringspalt
- 42
- unteres
Ende von 24
- 44
- Anlaufbund
- 46
- Ansatz/Ringbund
- 48
- Ventilsitz
- 50
- erster
Gewindebereich
- 52
- zweiter
Gewindebereich
- 54
- Außendurchmesser
von 50
- 56
- Außendurchmesser
von 52
- 58
- spitzer
Winkel
- 60
- Gesamtlänge
- 62
- Kerndurchmesser
- 64
- Gewindeeinlauf
- 66
- Bereich/Anschlag
- 68
- Eingriffbereich
- 70
- Hülse
- 71
- Außendurchmesser
- 72
- Bohrung
in 24
- 73
- Schneidkante
von 32
- 74
- Hohlraum
in 24
- 75
- Boden/Abschluss
von 74
- 76
- Winkel
- 77
- Gewindeanfang
- 78
- Innenfläche von 72
- 79
- Drehrichtung
- 80
- Außengewinde
von 24
- 82
- Innengewinde
von 70
- 84
- Anschlag/Ringbund
- 86
- Ringschulter
von 24
- 88
- Schnittkante
- 90
- Erhebung
- 92
- Vertiefung
- 94,
95
- Neigungswinkel
- 96
- Winkel/Steigung
von 32
- 98
- Schnittwinkel
- 100
- Innenfläche von 24
- 102
- Innengewinde
von 24
- 104
- Winkel/Steigung
von 102