CN1436291A - 钻孔配件 - Google Patents

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Abstract

钻孔配件具有一个外壳，该外壳特别是可通过电焊与一根管子连接并具有一个管接头(2)，且在该管接头中有一个用于管子钻孔的钻头(24)，其中管接头(2)具有一个内表面(34)。用很少的结构费用就可实现钻孔配件的如下改进：即，可进行简单的制造，而又可保证高度的功能可靠性。为此建议：钻头(24)或一个借助于螺纹连接(74，76；80，82)而可使钻头(24)在其中进行轴向运动的套筒(70)配置外螺纹(32)，该外螺纹啮合在管接头(2)的内表面(34)中；紧接着外螺纹(32)的内表面(34)首先构成圆筒形；通过钻头(24)或套筒(70)沿一个轴向进给方向(30)旋入该内表面(34)便可借助于外螺纹(32)产生内螺纹。

Description

钻孔配件
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的钻孔配件。
从EP-B-0 572 817已知这种配件，其外壳特别是可通过焊接与一根管子连接。该配件的外壳和该管子最好都用一种可熔接的塑料尤其是聚乙烯制成，其中该外壳在一个鞍形座中具有一个电焊用的加热线圈。此外，该外壳具有一个管接头、在该管接头中装入尤其是浇入一个用金属制成的导向套，该导向套在外表面上具有槽或榫，以防止其旋转并轴向固定在管接头的塑料中。导向套具有钻头的内螺纹，其外螺纹啮合在该内螺纹中，并在该配件与管的连接建立后，该导向套可嵌入该管的一个孔中。此外，用来连接一根支管的支管接头与该管接头连接。这种配件可在压力下对管子进行钻孔，亦即无需关闭流过该管子的介质，特别是例如水或气体，其中供水管路网内的压力一般到16巴，而供气管路网内的压力则为10巴。
此外，从US-A-4 258 742已知一种用塑料制成的钻孔配件，该配件没有钻头的导向套。该钻头直接旋入管接头的内螺纹。该内螺纹在塑料外壳制造后或注塑后插入它的管接头中，然后钻头旋入在整个管接头长度上延伸的内螺纹中。用这种钻孔配件对管子进行钻孔不可能是没有问题的，因为特别是由于制造公差在钻孔后在压力下的流动介质以不允许的方式通过钻头和管接头之间的螺纹区向外渗漏。在规定紧公差的情况下，必须用大的扭矩来进行钻孔，因而不能避免钻孔配件甚至管子的损坏。
根据这种情况，本发明的目的是以很少的结构费用对上述的钻孔配件进行下述的改进，用很少的材料费用和制造费用就能保证其可靠的功能。钻孔配件作为压力钻孔配件构成并可不成问题地在保持压力下进行管子的钻孔。管子的钻孔用低的扭矩即可进行并可保证功能可靠。
这个目的是按权利要求1所述的特征来实现的。
本发明钻孔配件以其简单和功能完好的结构而可在压力作用下以高度的功能可靠性进行管子的钻孔。钻头或钻头导向用的套具有自攻螺纹，这种螺纹在钻孔过程中可直接攻入或压入管接头的一般呈圆筒形的内表面。螺纹轮廓侧面做成一个尖角，以便容易压入管接头的内表面。由此挤出的塑料流入螺纹牙底并导致该处的密封。螺纹轮廓侧面压入管接头内表面的深度是这样规定的，即能保证在钻头下面受压力作用的介质的自动密封。在螺纹进给方向的前端，螺纹的外直径比其余螺纹的外直径大一定的值。所以用这种螺纹前端产生的塑料尤其是聚乙烯的挤出比其余长得多的螺纹区多些，从而明显地减小也螺纹拧入的扭矩，因为具有较小直径的长的螺纹区比前端螺纹区容易通过，具有前端螺纹区切入和/或压入塑料中的螺纹顺利地进入管接头的内表面。与在管接头的内表面设置有预加工的螺纹的钻孔配件比较，加工误差实际上就不重要了，而且保证了钻头或套筒与其在旋入管接头内表面的过程中产生的螺纹之间的可靠密封。在钻头或套筒回转时，其外螺纹自动位于管接头内表面的先前制成的螺纹中，从而可使钻头或套筒进一步可靠密封，直至重新到达要求的终端位置为止。
在一种特殊的结构中，钻头或装钻头的套筒在制作钻孔配件时直接做在一起尤其是注塑在管接头中，但用于切入上述螺纹所设置的管接头的内表面则做成圆筒形。所以管接头的内表面具有一个相当于钻头或套筒螺纹的切入螺纹区。在用钻头钻孔或在套筒旋转时，后者从管接头(也称拱顶)的切入螺纹区旋出而进入管接头的圆筒形内区。根据本发明，在此内区中压入了丝杠螺纹，而且挤出的塑料材料压入螺纹轮廓侧面并构成螺纹线。在钻头或套筒回转时，螺纹轮廓侧面重新切入管接头内表面的精切螺纹轮廓中并把塑料材料压入侧面，从而可靠地保证了往回运动过程中的密封。通过本发明的螺纹形状避免了切屑形成，而通常在按标准ISO(国际标准组织)制作公制螺纹或细螺纹时则有切屑形成。此外，应当指出，对钻孔配件来说，在钻孔或套筒旋转的过程和过程结束后的切屑形成以及由此引起管路网的污染是不允许的。在具有加大螺纹直径的第一螺纹区前面的进给方向内，以特别合适的方式设置了螺纹的入口区，在该区的“螺纹齿”的直径从钻头或套筒的螺纹芯的直径开始最好连续增加，直至达到第一螺纹区的外直径为止。这样就不会存在切削刃，这样的切削刃会导致塑料的不允许的切屑料。螺纹入口区在一个预定的圆周角的范围内延伸，该圆周角至少为90°，最好至少180°。该螺纹入口最好最大延伸到360°圆周角，特别是到180°。用第一螺纹区在管接头或拱顶的圆筒形内表面预压螺纹，并在压入第二螺纹区下面的螺纹线后压实和作为螺纹线构成管接头的内表面。总的来说，就这样达到了钻孔配件的经济的制作，并保证了在钻头或套筒运动过程中在管子钻孔过程结束后，已钻孔的管子内存在的介质的压力作用下的密封功能。
本发明的各种改进方案和特殊结构可从各项从属权利要求以及下面的说明中得知。
下面结合附图所示的一些特殊的、而又不受其限制的结构型式来详细说明本发明，附图表示：
图1带有做成一体的钻头的钻孔配件的一个断面；
图2通过图1钻头剖开的断面；
图3类似于图1的钻孔配件的一个断面，其中该钻头表示位于管子钻孔前的一个位置内；
图4带有一个套筒的钻孔配件的另一种结构型式的一个断面，在该套筒中布置了一个借助于一根丝杠而可轴向运动的钻头；
图5图4所示的钻孔配件，其中套筒和钻头位于管子钻孔之前的一个位置内；
图6图4所示的套筒和钻头；
图7图4所示的钻孔配件，其中钻头位于钻孔过程中；
图8带有一个装钻头的可伸缩的套筒的钻孔配件的另一种结构型式；
图9、10图8所示钻孔配件的套筒和钻头的一个断面或透视图；
图11图8所示的钻孔配件，其中钻头位于管子钻孔后的位置内；
图12图7所示钻孔配件，其中套筒和钻头处于钻孔后和返回后的位置内。
图1表示钻孔配件的一个断面，该钻孔配件用塑料制成的外壳含有一个带一个侧向支管接头4和鞍形座6的管接头2。鞍形座6具有一个与纵轴线10同轴的半圆筒内表面8并垂直于绘图平面延伸。在内表面8的范围内，与管接头轴线14同轴设置了一个焊接线圈12。用这个焊接线圈12可按熟知的方式与这里未示出的管子实现密封的连接，该管子的纵轴线与纵轴10是一致的。在管接头的上端(也叫拱顶)，设置了一个罩16，在钻孔配件与上述管子建立连接后，管接头2或拱顶的钻孔用该罩进行密封。为此，管接头2在上端的一个环形槽中有一个密封圈18，该密封圈紧密贴合在罩16的内表面上。如图所示，罩16通过一个螺纹连接与管接头端部进行连接，其中用相互啮合的固定元件20、22固定在图示的位置内，以防止该罩的松动。这是一个布置在管接头2内部的钻头在钻孔和返回后，罩16的状态或位置。钻孔配件由制造厂制备，并按这样的方式向用户供货，即罩16的下边缘26具有用点划线28示出的位置，其中罩的固定元件20与管接头的另一个固定元件23保持啮合。在这个位置内，保证了该罩的临时固定，但在克服规定的扭矩后，可毫不困难地用人工松开这种固定连接，并按图向上旋转该罩16和从管接头2上取下它，这样钻头24便可用一个适当的钻孔工具进行旋转并相对于管接头轴线14在箭头30的方向内与管子的钻孔进行轴向运动。
钻头24由厂家在制作钻孔配件时或在外壳注塑时一体集成在管接头2中。钻头24和焊接线圈12以适当的方式放入注塑模中加以固定，然后按熟知的方式用塑料尤其是用聚乙烯注射外壳。钻头具有尚待下面说明的特制螺纹32，这种螺纹埋入管接头的塑料中，并在钻孔完成后在管接头上端确保钻头的图示位置。朝下端的方向，管接头2具有圆筒形的内表面34。在特制螺纹32的下方，钻头24具有一个这样减少外直径38的圆筒段36，即朝圆筒形内表面34存在一个环形缝隙40。钻头的下端42作为切削刃或钻削刃构成并按熟知的方式进行上述管子的钻孔。在圆筒段36和螺纹32之间有一个止推凸肩44，它在钻头24钻孔进入一定的深度后紧贴在用焊接线圈12连接和管子的顶部。止推凸肩44防止钻头24的继续切入管子中和钻穿对面的管壁。由于在该止推凸肩上的一个环形的侧凹，防止了在继续旋转时该止挡压入管壁中。更确切地说，塑料被压实，并可由一个安装工直接感觉出有止挡或扭矩增加和阻止了继续旋转。
在钻头沿箭头30所示进给方向的相反方向回转时，螺纹32的螺纹轮廓侧面重新切入内表面34中存在的粗切螺纹断面形状中并把塑料材料压实在侧面内。从而在钻头运动过程中和向上运动以后确保了密封并以高度的可靠性防止了已钻孔的管中在压力作用下的介质的流出。应当指出，管接头2的内表面34在整个规定的长度上都做成圆筒形，其中，该长度至少与钻头24在进给时从图示上部起始位置到完全钻通进入管子壁中所需的行程相等。所以，特别是在管接头2下端的鞍形座的范围内可为钻头24的止推凸肩44设置一个图中用虚线示出的凸台或环形凸肩46。此外，在本发明的范围内，凸肩46上方可作为阀座48构成，特别是可做成锥形，其中止推凸肩44也可相应地做成锥形或做成阀面，以便在钻头的下部位置内获得一个附加的阀功能和关闭功能。
管接头2在上端具有一个区段66，该区段比内表面34具有较小的直径。这个向里缩小的区段66构成钻头24的止挡，该止挡在上端同样具有一个减小的直径。所以，即使在最不利的情况中，也防止了在钻孔后钻头24通过管内存在的压力从管接头中向上压出。区段66和钻头24的上端最好做成两个台阶和缩小。此外，钻头24上端里面含有作为多边缘构成的啮合区或面68，用于夹持相应的钻孔工具，用该钻孔工具引入钻头24的旋转运动和轴向进给。
图2表示最好用金属制成的钻头24的一个轴向断面。在按箭头30的进给方向内，螺纹具有第一螺纹区50并在进给方向相反的方向内具有紧接着的第二螺纹区52。第一螺纹区50具有一个外直径54，而第二螺纹区52则具有一个外直径56。螺纹轮廓侧面夹成一个尖角58。第一外直径54比第二外直径56大一定的值。这两个直径54和56的直径差最好为0.3至0.8毫米，特别是0.4至0.7之间的范围，并最好至少为0.5毫米。从而在钻头24的进给运动过程中在圆筒形内表面34上预压一个螺纹并在压入下面的螺纹线后进行压实。用第一螺纹区50达到圆筒形内表面34的塑料的加强的挤压，所以第二螺纹区通过管接头2的内表面34的这种预压螺纹。其结果是，与在整个长度上的螺纹具有相同直径的钻头比较，按本发明制作钻头的螺纹则明显地减小了扭矩。由于预先给定了螺纹的总长度60，所以保证了钻头24在管接头2内的可靠的同轴导向。第一螺纹区50包括至少一个在360°围绕轴14延伸的螺纹线，该轴与管接头轴线一致。第一螺纹区50最好具有两条螺纹线，所以第一螺纹区50的螺纹具有一个至少接近于720°圆周角延伸的“螺纹齿”。具有减小外直径56的第二螺纹区的螺纹线的数目比第一螺纹区50的螺纹线数目大得多。在图示的优选结构型式中，第二螺纹区有五条螺纹线。螺纹芯具有一个直径62，该直径在整个长度60上最好大致不变。在第一螺纹区50前面，在进给方向30内有一个螺纹入口64，在该螺纹入口中，该处存在的螺纹的外直径从芯径52开始最好连续增加到外直径54，螺纹入口64最好至少在一个90°至180°的圆周角和/或最大在360°至180°的圆周角延伸。所以，由于这种螺纹入口，螺纹不存在切削刃，这种切削刃以不利的方式导致切屑形成。
图3表示钻孔配件的一个示意轴向断面，在形成管接头2的内表面34的内螺纹时，钻头24相当于上述结构轴向向下运动。钻头24的前端42位于图中未示出的管子的钻孔开始的位置内。应当指出，图1所述的罩已从管接头2上取掉，所以钻孔工具可与啮合区68啮合。
图4表示钻头24直接用一个套筒70布置在管接头2内的一个特殊结构型式。套筒70具有相当于上述结构的特制外螺纹32。一根丝杠72与钻头24抗扭连接，该丝杠的外螺纹74作为细螺纹构成并啮合在套筒70的相应内螺纹76中。套筒70在上端具有一个旋入工具用的位于里面的啮合区68。此外，在管接头2的上端设置了一个直径减小的止挡区66，相应地，套筒70的上端也作为安全止挡构成。紧接在特制螺纹32下面，套筒70具有圆筒区36，象在钻头24和管接头2的内表面34的圆筒区之间那样，在这个圆筒区之间有一个环形缝隙。在制作钻孔配件时，套筒70放入注塑模中并随即浇入管接头或配件外壳的塑料中。与图4所示位置比较，该套筒此时位于更上面，所以相应于套筒端的台阶结构制成了台阶状的止挡区66。然后钻头24用丝杠72旋入套筒70的内螺纹76中。
图5表示钻孔配件的一个断面，此时套筒70连同钻头24在同时压入内螺纹在内表面34的先前的圆筒区时轴向向下运动，直至钻头24的下端42接触到与鞍形座6焊接的管子的外表面为止。为了管子的随后钻孔，取下与啮合区68首先连接的工具，并把另一个工具与丝杠72上端的啮合区68进行啮合。旋转丝杠72以进行管子的钻孔，这时钻头24的轴向进给通过外螺纹74和内螺纹76来实现，而套筒70则保持在所处的图示位置。所以在实际的钻孔过程中，通过丝杠72引入的扭矩实际上只被用来钻孔，尤其是套筒70和丝杠72之间的螺纹连接实际上只用极小的扭矩即可操动。应当指出，实际的钻孔不需要附加扭矩来攻入或压入管接头的内螺纹，所以总的来说，用相当小的扭矩即可进行钻孔。
图6表示与钻头24抗扭连接的丝杠72和套筒70的放大图，不带配件外壳。丝杠72的外螺纹74和套筒70的相应内螺纹76都作为标准细螺纹尤其是ISO公制细螺纹构成。所以钻头24相对于套筒70轴向向下运动进行管子的钻孔只需很小的力或扭矩即可实现。如图所示，相当于上述结构的套筒70在进给方向30具有第一螺纹区50，与进给方向30相反的紧接着的第二螺纹区52比较，第一螺纹区具有较大的外直径。
图7表示在管子钻孔过程中或在钻孔结束后在钻头24的位置内的钻孔配件。套筒70位于象图5的相同的轴向位置内，而钻头24借助于丝杠72朝套筒70在进给方向30内继续向下运动。
图8表示带有一个包括套筒70和钻头24的伸缩组件的本发明钻孔配件的一个特殊结构。通过钻头24的伸缩式的啮合在套筒70中可大大缩短管接头2的预先确定的轴向长度。这个伸缩组件位于含有圆筒形内表面34的管接头2的下端。在这个位置内，钻孔配件用整体的、最好是薄壁的套筒70加工。钻头24具有一个接近等于套筒70内直径的外直径并具有一个带外螺纹80的区域，该区域啮合在套筒70的相应内螺纹82中。上述螺纹80、82也是作为细螺纹构成。钻头24在上端具有钻孔工具的啮合区68。只有钻头24轴向向下旋转即可实现管子的钻孔，而套筒70则保持在所示的下部位置。
伸缩式组件最好在制造时放入或浇入外壳的塑料中。另一个解决办法是，在本发明的范围内，该伸缩式组件可在配件外壳制成后从下方插入或旋入管接头的圆筒形内表面中。其中用上述的两个螺纹区把内螺纹压入管配件外壳的塑料中。该外壳被固定在这个位置，而在其他结构型式时，也可首先单独制造塑料外壳，然后可把钻头或带有本发明螺纹区的套筒放入管接头中。
图9，10表示带钻头24的套筒70，此时该钻头位于向下移到钻孔的位置。图中可清楚看出钻头24的外螺纹80和薄壁套管70的相应内螺纹82。套筒70在上端具有一个径向向内的环形凸缘和/或止挡84，用该止挡阻止钻头24向上旋出。为此，钻头24具有一个相应的环形凸肩86，在钻头24向上沿箭头30方向旋转时，该环形凸肩最终到达停靠在套筒70的止挡84上。应当强调指出，在这种结构型式中，进给方向按箭头30向上朝管接头上端。所以套筒70的第一螺纹区50位于其上端，而向下则紧接具有较小外直径的第二螺纹区52。
图11表示这样的钻孔配件，此时套筒70保持图8所示位置不变，而钻头24则用钻孔工具向下旋转进行管子的轴向钻孔。应当强调指出，通过内螺纹和相应外螺纹尤其作为细螺纹的构成，钻头24相对于套筒70的旋转所需的扭矩比套筒70相对于管接头2的塑料的旋转所需的扭矩小得多。所以在钻头向下旋转时，套筒70保持在制造时所处的位置。
图12表示这样的钻孔配件，其中含有钻头24和套筒70的伸缩式组件按箭头30的进给方向已向上运动。为此，钻孔工具在钻孔过程中沿旋转方向相反的方向旋转，其中钻头24首先用图9和10所述的环形凸肩86到达停靠在套筒70的止挡或环形凸缘84上。通过在上述方向内的继续旋转，套筒70也向上运动，其中用布置在套筒外表面上的螺纹区51、52而把螺纹压入管接头2的先前的圆筒形内表面。图1和2有关的说明在这里同样有效。由于管接头2上端的位于里面的止挡区66，进给结束，并可靠地防止了完全的旋出。
参考符号2      管接头/拱顶4      支管接头6      鞍形座8      6的内表面10     纵轴线12     焊接线圈14     管接头轴线16     罩18     密封圈20     16的固定元件22，23 2的固定元件24     钻头26     16的下边缘28     点划线30     箭头/进给方向32     24的外螺纹/特制螺纹34     2的圆筒形内表面36     24的圆筒部分38     缩小的外直径40     环形缝隙42     24的下端44     止推凸肩46     凸台/环形凸肩48     阀座50     第一螺纹区52     第二螺纹区54     50的外直径56     51的外直径58     锐角60     总长度62     螺纹根直径64    螺纹入口66    区段/止挡68    啮合区70    套筒72    丝杠74    72的外螺纹76    70的内螺纹78    72的啮合区80    24的外螺纹82    70的内螺纹84    止挡/环形凸缘86    24的环形凸肩

Claims (11)

1.带有一个外壳的钻孔配件，该外壳特别是可通过电焊与一根管子连接并含有一个管接头(2)，且在该管接头中有一个用于管子钻孔的钻头(24)，其中管接头(2)具有一个内表面(34)，其特征为：
钻头(24)或套筒(70)具有外螺纹(32)，在该套筒中，钻头(24)借助于螺纹连接(74、76；80、82)可进行轴向运动，该外螺纹啮合在管接头内表面(34)中；
紧接外螺纹(32)的内表面(34)构成圆筒形；
通过钻头(24)或套筒(70)沿一个轴向进给方向(30)旋入上述的内表面(34)便可借助于外螺纹(32)产生内螺纹。
2.按权利要求1的钻孔配件，其特征为，外螺纹(32)具有一个在进给方向(30)内的第一螺纹区(50)，在该进给方向相反方向内，紧接该第一螺纹区有一个第二螺纹区(52)，且第一螺纹区(50)具有一个外直径(54)，该外直径比第二螺纹区(52)的外直径(56)大一个规定的值。
3.按权利要求2的钻孔配件，其特征为，第一螺纹区(50)和第二螺纹区(52)之间的直径差为0.3至0.8毫米之间的范围，特别是0.4至0.7毫米之间的范围，并最好接近0.5毫米。
4.按权利要求1至3任一项的钻孔配件，其特征为，第一螺纹区(50)具有螺纹线，该螺纹线在一个规定的圆周角内相对于管接头轴线(14)延伸和/或规定的圆周角范围至少接近于360°延伸和/或该圆周角范围至少接近720°，其中第一螺纹区(50)至少接近有两条螺纹线。
5.按权利要求2至4任一项的钻孔配件，其特征为，第二螺纹区(52)比第一螺纹区(50)具有大得多的轴向长度和/或第二螺纹区(52)具有至少四条螺纹线和/或第一螺纹区(50)具有至少一条螺纹线，其中螺纹线被定义为在一个360°圆周角内延伸的螺纹部分。
6.按权利要求1至5任一项的钻孔配件，其特征为：管接为(2)在上端具有一个止挡区(66)，其内直径小于内表面(34)的内直径；钻头(24)或套筒(70)设有一个相应的止挡。
7.特别是按权利要求1至6任一项的钻孔配件，其特征为，钻头(24)或套筒(70)具有一个特别是圆筒形部分(36)，该部分相对于螺纹(32)的芯直径(62)具有一个减小的外直径(38)，其中在上述部分(36)和内表面(34)的首先无螺纹的圆筒区之间存在一个环形缝隙(40)。
8.按权利要求1至7任一项的钻孔配件，其特征为，在钻孔配件制造后，钻头(24)首先被布置在管接头(2)的上端范围内并可向下尤其是朝外壳(32)的鞍形座(6)的方向运动以实现钻孔，其中进入首先为无螺纹的圆筒形内表面(34)和/或钻头(24)在钻孔配件制造期间浇入该外壳的塑料中。
9.按权利要求1至7任一项的钻孔配件，其特征为，套筒(70)有内螺纹(76)，一根与钻头(24)抗扭连接的丝杠(72)的相应外螺纹(74)啮合在该内螺纹中，其中，上述螺纹(76，74)最好作为细螺纹构成。
10.按权利要求1至7任一项的钻孔配件，其特征为，套筒(70)有内螺纹(82)，钻头(24)的相应外螺纹啮合在该内螺纹中，和/或套筒(70)和钻头(24)作为伸缩式组件构成，其中钻头(24)至少部分地布置在套筒(70)的内部；和/或上述螺纹(82，80)由细螺纹构成。
11.按权利要求10的钻孔配件，其特征为，套筒(70)在钻孔配件制造时首先被布置在管接头(2)的下端和/或套筒(70)与钻头(24)一起在钻孔后可在指向管接头(2)上端的进给方向(30)在管接头(2)中进行运动。
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