DE1427024A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Durchbohren der Stahlwand von einem Behaelter,einer Leitung od.dgl. - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Durchbohren der Stahlwand von einem Behälter, einer Leitung oder dergleichen.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchbohren; von mit Stahlwänden versehenen Teilen, beispielsweise, um ein in ihnen enthaltenes Medium abzuleiten oder zu entfernen. Insbesondere ist die Erfindung zum Anzapfen von flüssige Medien enthaltenden Teilen geeignet, deren innerer oder Flüssigkeitsdruck zwischen 2,8 und 8,5 kg/cm 2 oder hüher liegt. Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist besonders gut als Zweigrohrverbindungsstück geeignet.
• Nach der Erfindung enthält eine Vorrichtung zum Durchbohren der Wand eines Stahlteiles, beispielsweise einer Rohrleitung, einen Rohrstutzen, der an dieser Wand und im wesentlichen senkrecht angreift, einen langgestreckten Bohrstahl und von dem Rohrstutzen getragene Einrichtungen, die den Bohrstahl praktisch koaxial in dem Stutzen einstellen, dabei jedoch eine Drehbewegung und eine Axialbewegung des Bohrstahls gestatten, wobei der Bohrstahl einen praktisch zylindrischen, ' konzentrischen, an der Wand angreifenden Endteil aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der innere Durchmesser des der Wand benachbarten Rohrstutzeriendes und wobei der kleinere Endteil eine geneigte Stirnfläche aufweist.
• Die Erfindung besteht weiterhin in einem Anwendungsverfahren für eine solche Vorrichtung, bei dem das Ende des Rohrstutzens vorzugsweise dadurch, daß es rund um seine Umrißlinie an der Wand des Stahlteiles festgeschweißt wird, abgedichtet wird, bevor der Bohrstahl seine Arbeit beginnt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden arnianu der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in ihrer Anwendung an einer, hier im Querschnitt dargestellten Stahlrohrleitung oder einem anderen Stahlbehälter, Fig. 2 in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch die sich in ihrer Ausgangsstellung befindende Vorrichtung' Fig. 3 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 2 einer Einzelheit, wobei der Bohrstahl am Ende des Bohrvorganges dargestellt ist, Fig. 4 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 2, wobei das Bohrwerkzeug zurückgezogen ist, so daß das Medium um diesen herum zu einer Auslaßöffnung strömen kann, und wobei eine an dem Verbindungsstück angebrachte Dichtungskappe dargestellt ist, Fig. 5 einen Schnitt durch eine Einzelheit, wobei eine Zwischenstellung während des Bohrvorganges dargestellt ist, Fig. 6 einen Schnitt durch eine Einzelheit, wobei das dargestellte Bohrwerkzeug als ein Ventil zum Abdichten der durchbohrten Öffnung dient, Fig.*7 in größerem Maßstab als Fig. 5 eine Teilansicht, die den Bohrvorgang veranschaulicht, und Fig. 8 eine Stirnansicht des Bohrwerkzeuges, wobei der Bereich dargestellt ist, der während des Bohrvorganges mit dem Werkstück in Berührung steht.
• Die gezeigte Vorrichtung besteht aus einem Zweigrohrverbindungsstück zur Verwendung an einer Hochdruchleitung 109 beispielsweise einer iiechdruckgasleitung, die ein Gas unter

  einem Druck von 2,8 bis 8,5 kg/cm2 enthält. Die Erfindung

  erweist sich als besonders zweckmäßig bei Rohren eines

  Durchmessers von mindestens 15 cm. Solche Rohre haben im

  allgemeinen eine Wandstärke von 0,6 cm oder mehr. Das Teil

  10 kann jedoch auch eine Stahlwand eines Behälters oder eine

  Stahlplatte sein, wenn-die Härte der Behülterwände oder

  der Platte etwa der Härte entspricht, die die Wände von

  Stahlrohren der beschriebenen Art im allgemeinen aufweisen.

  Ein Verbindungsstück, in der Zeichnung ein Zweigleitungs-

  anschluß, das an dem Rohr 10 festgeklammert, festgeschweißt

  oder auf andere Weise befestigt ist, besitzt einen an. den

  Enden offenen, rohrförmigen Abschnitt 12 und eine Abzweigung

  14, die mit einem mittleren Teil des Abschnittes 12, vor-

  zugsweise an einem erweiterten Bereich 16, in Verbindung

  steht und seitlich aus diesem herausragt. Die Art des Ver-

  bindungsstückes ist allgemein als T-Stück bekannt. Vorzugs-

  weise ist das eine Ende des Abschnittee 12 wie bei 18 dar-

  gestellt, abgeschrägt, so daß es bei 20 durch. eine Schweiß-

  naht derart mit dem Teil 10 verbunden werden kann, daß es

  praktisch senkrecht zu dem Teil verläuft, mit dem es ver-

  schweißt wird und, wie in der Zeichnung dargestellt, prak-

  tisch radial zu dem Rohr 10. Die Schweißnaht 20 verläuft rund-

  um den Abschnitt 12, so daß ene-Abdichturig für ein strömen-

  des Medium besteht. Das freie Ende der Abzweigung 14 ist-in

  irgendeiner üblichen Weise mit einem Abzweigrohr 26 verbun-

  den. Wie dargestellt., ist die Abzweigung 14 bei '22 so abge-

  schrägt, daß sie zusammen mit dem Ende eines Abzweigrohres,

  dem der Inhalt des Rohres 10 zugeführt werden soll, eine umlaufende, abdichtende Schweißnaht 24 aufnimmt. Das gegenüber dem abgeschrägten Ende 18 liegende Endstück 28 von Abschnitt 12 des Verbindungsstückes ist mit Außengewinde 30 und mit Innengewinde 32 versehen. Der Abschnitt 28 ist vorzugsweise langgestreckt, und die inneren Schraubenwindungen 32 sind vorzugsweise verhältnismäßig fein oder von geringer Steigung und besitzen vorzugsweise 6 bis 10 Windungen pro cm. Ein Bohrwerkzeug oder Bohrteil weist an seinem einen Ende einen langgestreckten, außen mit Gewinde versehenen Teil 34 auf, der mit dem Gewinde 32 des Abschnitts 28 verschraubt ist. Vorzugsweise ist im Ende des Teiles 34 ein sechseckiges oder anderes, nicht kreisförmiges Zager 346 ausgebildet, um ein WerlLzeug zum Drehen des Bohrteiles aufzunehmen. Das Bohrteil ist langgestreckt und besitzt vorzugsweise durchgehend zylindrischen Querschnitt und enthält, wie in der Zeichnung dargestellt, einen sich von dem Gewindeteil 34 aus verjüngenden Teil 38, einen praktisch zylindrischen Zwischenteil 40, dessen Durchmesser geringer ist als der des Teiles 34, einen zweiten schmäleren, sich von dem zylindrischen Teil 40 aus verjüngenden Teil 42 und einen praktisch zylindrischen freien Endteil 44, dessen Durchmesser wesentlich kleiner und vorzugsweise halb so groß wie der Durchmesser der Bohrung des Abschnittes 12 ist. Wie in I'ig. 8 dargestellt, weist der zylindrische Endteil 44 in seiner Umrililinie keine Unterbrechung auf. Der zylindrische Endteil 44 endet in einer planen Stirnfläche 46, die schräg zu der Achse des Bohrteiles liegt, zweckmäßig unter einem Winkel von 10o bis 25o, vorzugsweise 15o zu einer senkrecht zur ' Achse des Bohrteiles verlaufenden Ebene. In einer Ausführungsform der Erfindung hat der Endteil 44 des Werkzeugs einen Durchmesser von vorzugsweise ungefähr 1,0 cm für eine Bohrung des Rohrabschnittes 12 von etwa 2,0 cm Durchmesser. Das Bohrteil besteht vorzugsweise aus einem Werkzeugstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, der bis zu maximaler Zähigkeit gehärtet wurde, ohne dabei spröde zu werden. Es kann auch ein weicher Stahl der Art verwendet werden, wie er in Schraubenmaschinen verarbeitet wird, nachdem er zunächst gekohlt und gehärtet wurde. Die Länge des Bohrteiles ist so gewählt, da13 eine beträchtliche Anzahl von Windungen des Teiles 34 mit den Windungen 32 des Zwischenstückes in dem Zeitpunkt in Eingriff steht, in dem die Spitze des Endteiles 44 des Werkzeuges mit der äußeren Oberfläche des Teiles 10 in Berührung gelangt und der Schneid- oder Bohrvorgang beginnt. Eine Anzahl der Windungen verbleiben in Eingriff, wenn das Bohrteil in die in Fig. 6 gezeigte Stellung gelangt, in der der verjüngte Teil 42 sich in eine in das Teil 10 gebohrte Öffnung wie ein Keil oder abdichtend einsetzt. Nachdem beispielsweise das Verbindungsstück bei 20 an dem Teil 10 und bei 26 an der Leitung festgesch:Teißt ist, die zu dem Auslaß führt, zu dem das in dem Teil 10 enthaltene strömende Medium geleitet werden soll, und nachdem das Bohrteil wie in Fig. 2 dargestellt, in das Verbindungsstück eingesetzt worden ist, kann der Bohr- oder Anzapfvargang beginnen. Ein Schlüsselbeispielsweise ein Steckschlüssel, dient dazu, das Bohrteil zu drehen und vorwärtszubewegen. Der Schlüssel besitzt vorzugsweise einen Handgriff von mindestens 35 cm Länge, damit ein der Arbeit angemessener Hebelarm. vorhanden ist. Die anfängliche Drehbewegung des Bohrteilen dient dazu,in die äußere Oberfläche des Teiles 10 eine kreisrunde Nut zu schneiden, deren Durchmesser praktisch dem des Endteiles 44 entspricht. Wird das Bohrwerkzeug gedreht, so bewegt es sich, je nach der Steigung des Gewindes 32, mit einer Geschwindigkeit von 1/10 cm bis 1/6 cm je Umdrehung in axialer Richtung vorwärts. Eine weitere Drehung des Bohrteiles bewegt dieses in, das Werkstück hinein, und zwar in einem Vorgang, in dem in das Teil 10 eingeschnitten und in dessen äußerer Oberfläche fortschreitend eine Ausnehmung gebildet wird. Wie am besten aus den Fig. 5 und 7 ersichtlich, besitzt die Ausnehmung während ihrer Ausbildung eine praktisch zylindrische Seitenwand 48, sowie eine praktisch konische Stirnwand 50. Die Ausbildung der Ausnehmung und das Einschneiden der Wand 10 geht fortschreitend weiter und kennzeichnet sich durch einen begrenzten und nur ungefähr linearen Berührungsbereich der Stirnfläche 46 des Werkzeuges mit der inneren Stirnaand 50 des Werkstückes, wie schematisch in Strichlinien bei 52 in Fig. 7 und E3 dargestellt ist, wodurch die Reibungskomponente des Widerstandes gegenüber der fortschreitenden Drehbewegung des Bohrteiles auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird und-das Eindringen in die Wand 10 schrittweise erfolgt, so daß nur ein Mindestma 2 an Widerstand gegenüber der Arbeit des Werkzeuges auftritt und damit seine Betätigung durch Drehen eines (nicht dargestellten) Schlüssels mit langem Hebelgriff von Hand erleichtert wird. Die Arbeit schreitet solange fort, bis schließlich ein Zapfen 54 (Fig. 1) aus dem Teil 10 ausgestanzt ist, dessen Durchmesser praktisch dem des Endteilen 44 des Bohrteiles entspricht. Für das Verfahren ist weiterhin kennzeichnend, daß die Innenfläche des Werksstückes 10 rund um die in ihr angebrachte Bohrung abgebogen oder erweitert ist, wobei diese Erweiterung einen praktisch kreisförmigen nach innen ragenden Grat oder eine Rippe 58 bildet.
• Hat das Bohrwerkzeug die Bohrung 56 ausgebildet, so kann es entweder in die in Fig. 6 gezeigte Stellung vorwärtsbewegt werden, wobei der verjüngte Teil in dem äußeren Ende der Bohrung, wie in Fig. 6 dargestellt., aufkeilehd sitzt, um die Bohrung 56 abzudichten, oder es kann zurückgezogen werden, damit das Medium frei durch die Öffnung 56 und des Verbindungsotück in die Leitung 26-strömen kann, wie dies in Fig..4 gezeigt ist. In der in Pig. 4 gezeigten Stellung der Teile ist die Spitze des Bohrwerkzeugen zurückgezogen, so daß sie im Abstand von dem Werkstück 10 liegt, während die Schraubenwindungen des Teiles 34 mit den inneren Schraubenwindungen 32 des Verbindungeetückea in Eingriff bleiben, so daß an dem äußeren Ende des rohrförmigen Abschnittee 12 des Verbindungestücken eine praktisch ausreichende Dichtung besteht. In dieser Stellung ist das Bohrteil derart zurückgezogen, daß das aus der Bohrung 56 ausströmende Medium frei um die verjüngten Teile 441 42 und 40 des Bohrteiles und in die Abzweigung 14 der angeschlossenen Leitung.26 strömen kann. In diesem Zusammenhang ist ersichtlich, daß der Endteil 44 des Werkzeuges wesentlich länger ist als die Dicke der Wand 10. Der verjüngte Teil 42 ist verhältnismäßig kurz und verjüngt sich nur unter einem kleinen Winkel, so daß der Querschnitt des Teiles 40 den des Endteiles 44 nicht wesentlich übersteigt. Auch in der Länge sind die Teile so gestaltet, daß Teil 40 in der in Fig. 4 dargestellten zurückgezogenen, die Strömung freigebenden Stellung des Bohrteiles praktisch mit der Kammer des verbreiterten Abschnittes 16 des Zwischenstückes abschließt, so daß dieser Teil keine große Behinderung der Strömung innerhalb des Verbindungsstückes bildet.
• Eine innen mit Gewinde versehene Kappe 60 kann auf das äußere Gewinde 30 des Endes 28 des Verbindungsstückes aufgeschraubt werden. Sie schafft eine zweite Abdichtung gegen Leckverluste an dem Teil 28 des Verbindungsstückes, wenn sich das Bohrteil in der in ii'ig. 4 gezeigten Stellung befindet, in der das Medium durch das Verbindungsstück strömen kann. In anderen Worten, eine Dichtung gegen Leckverluste des Mediums in dem Abschnitt 28 wird durch die miteinander kämmenden Gewinde des Endes 34 des Bohrteiles mit dem Inneren des Abschnittes 28 hergestellt, während eine zweite Dichtung durch die Gewindeverbindung zwischen der Kappe 60 und den äußeren Schraubenwindungen 30 des Zwischenstückes gebildet wird. Die Kappe kann entfernt werden, wenn das Bohrteil betätigt werden soll, beispielsweise um die Anzapfbohrung 56 durch die Bewegung des verjüngten, als Ventil wirkenden Teiles 42 in eine abdichtende Eingriffsstellung mit der Bohrung 56 zu bringen. Die das Bohrteil, wie in Fig. 6 dargestellt, als Ventil zu verwenden, ist wichtig, da hierdurch die Zeitung 26 von dem Verbindungsstück entfernt werden kann, das dann in einer nicht dargestellten, jedoch dem Fachmann geläufigen Weise mit einer Kappe versehen wird, die den Ansatz 14 abdichtetT ähnlich wie die Kappe 60 das Ende des Abschnittes 28 des Verbindungsstückes abdichtet. So kann eine Abzweigung 26 abgeschaltet werden, ohne daß die Gefahr von Leckverlusten auftritt, ohne.daß das Verbindungsstück entfernt werden muß und ohne daß die Gefahr übermäßiger Leckverluste während des Betriebes besteht.
• Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Tatsache, daß das Verbindungsstück infolge seiner auf kleinem Raum befindlichen, umlaufenden, praktisch konzentrischen Schweißnaht bei 20 an dem zu durchbohrenden Werkstück 10 als eine Verstärkung für den zu durchstoßenden Bereich dient. Die Verstärkung vermindert die durch den oben beschriebenen Durchstanzvorgang drohende Verzerrung oder Verformung des Werkstückes 10 und ermöglicht eine wirksame, einen Zapfen ausstoßende Durchbohrung'in der beschriebenen Weise. Die Ausbildung eines Zapfens ist äußerst vorteilhaft, da ein solcher Zapfen ein beträchtliches Gewicht besitzt und in dem Rohr 10 ?m wesentlichen an der Stelle verbleibt, auf die er infolge seines Gewichtes fällt, wenn er aus der Wand 10 ausgestoßen wird. In anderen Worten, der Zapfen 54 bleibt unter normalen Umständen an einer Stelle ortsfest in dem Werkstück 10 und führt auch unter Einwirkung der Strömung eines Druckmediums keine Bewegung im Behälter aus. Daher stellt er innerhalb des Werkstückes kein gefährliches Element dar, das ein Ventil zerstören oder eine Abzweigung verstopfen könnte. Dadurch unterscheidet sich die Erfindung vorteilhaft von einem üblichen Bohrverfahren, da ein solches Verfahren Späne von verhältnismäßig geringem Gewicht und beträchtlicher Größe ergibt, die durch ein vorbeiströmendes Medium beeinflußt und möglicherweise von diesem in eine Stellung getragen werden, in der sie die Strömung in der Leitung und den ihr zugeordneten Teilen behindern.

Claims (1)

1. a t.entans prthe o Vorriehtzum rohbohreit der -wand eines 8twtrkk-, siUoo ` beispielsweise eise gehrleitu# ,eissi,al aet dur8& *JJkobretutsen. (12)9 .der praktts1.& so rocht au den"a. aageerdt worden kg»# woiter##. hta durch eihea iaesirofem Zohrstahl (3g - 44) Meid Bigcrichtungen (28t 32)edie an des Iohrstutsen aagebraeht sind, um dem Bohretshl praktiseh kossial in den äohr- staiten einrustellen# die dabei jedoch e3,» Brehbewe und eine Bewegung , in ssialer Richtung des Bohrstählen erlaubeng, wobei der bührstahl einen praktisch :Vliadri*- scheu, konzentrischen, tut Angreifen an der wand - hw stimmten Endteil (44) aufweist, des®en Durehnesser kleiner ist alsder innere lhurshnesser des benachbart der WsM angeordneten »schnitten des Rohretutsens (12) und wobei. dieser kleinere Endteil ein schräg verlautende Stirn- fläche (46) besitzt. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1' dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (46)@des Bohrstahle unter einen Winkel von 100 bis 35° zu einer Ebene senkrecht zu der Dreh- aohne angeordnet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (46) des Bohrteilen unter einet Win- kel von etwa 150 zu einer Ebene senkrecht zu der Dreh- aohse angeordnet ist. 49 ToxrUdt**bg# rein« der@rriurr@prlxoetiart Awpelo t t 1 *oi@cbaeiori, dU die li"gebt»W» BUM: i« to&» (34 # ) in de* Uhmtut»t (1) »wo» @düt@ die dort »Ob»iaU '110i @rw@r@itz i1@a@,rt rss@ürtslo@te@t. S. Teswi"twez xNft Pra" 4, daäureh saheuasetate d»# dir lnroaeUwiehtun4« »o »geordnet sind # dal sie de* tahi sztal mit einer SesshwiadiAoit vom 1/1ü bis 1/i $»/bmarohund beaodt. d. #orriohtun« nach "sprueh 4. oder 311 dadureb dslnnn»itb- »t# iaß die ileweaun,@soixrishtuout mtoinazder kämeade Sohraub*newindo (32 bar. 34) auf den xebrstut:en md doa Böärstahl wobei die Windufa auf d« B stutzen an dessen vom der Wand eatfersberart äedo liedom& ? . Vorriehtung nach Ans pruet d f dadureh gekonnte ickme t , daß die äcäraubemrindungen (34) des Bohrstahls auf einem ver- breiterten ändteil angeordnet sind. B. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anaprüchee, da- durch geksnnzeiahnet, daß der Bohrstahl (f2) einen kon- zentrischen kegelatumptförmigen Teil (42) aufweist* der eich von dem Endteil (44) mit kleinerem Durchmesser aus erweitert und von der schrägen Stirnfläche (46) um eine Entfernung abliegt, die größer ist als die zu durchbohren- de Wand, so daß der Teil (42) zusammen mit der in der Wand. auszubildenden Öffnung als ein Ventil wirken kann. Vorrichtung naob einen der vorhergehenden iasprüchs, r dadar*gekeaeic, dag zwisehen den finden des Rohr- stuens (12) 61r -Abzweig(14) vorgesehen ist, wo- bei der stahl so gestaltet ist# dag er mit der Zx»u,xe des gobretutsem siuen freien Maue sehssffte durch den aus de* gUhlwerkwtüok auuströnendes Bediarur zu der'@1ilea@@ gelaiNpa s 10. Verrlahtasaeh einem der vorhergehendou Ansprüehei da-o dare, «shean:eiahnet, daß eine Kappe (6t3) lösbar und abd,4tßht exd an den äußeren lade des Rohrstutzens an;e- bra®ht Ast' Il. VerrichtuM »ah einest der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet-, daß die schräge Stirnfläche (46) des Bohrteilen praktisch eben ist. 12, Verfahren zum Durchbohren der Wandung einen Stahlwerk- -stücken fester Verwendung einer Vorrichtung nach einsatt der vorhergehenden AimprUahe, dadurch gekennzeichnet, daß das .Ende des Rohrstutzexaa rund um seine Umrißlinie mit der '-Wand den Stahlwerkstücken abgedichtet wirdv bevor der Rohrstahl zum Durchstoßen der Wand bewegt wird. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstutzen mit der Wand verschweißt ist. Torfsbrex am& a»12 oder 13, dadurch gek*»»liek- alt, d:& der sohratahl sinddeatenr teilxel,se :so der ix der Wand gebohrte Oftnun; :urückgenoea wUt# » da= ltrimlnder Medium aua des gtahlwerkrtüelc dsrok@ die #bsweig»föffkung dien loäratutae» ausatrtmen läsaeftf