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Hintergrund
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein die Technik des Anbohrens von Leitungen, Rohren oder rohrähnlichen Werkstücken und insbesondere das Anbohren einer vorhandenen Leitung zum Anschluss an eine weitere Leitung. Nach einer Ausführungsform werden eine Anbohr-Abzweiganordnung und ein Verfahren mit einer verbesserten Kappenanordnung geschaffen zum Anbohren einer vorhandenen Kunststoffleitung (beispielsweise einer Gasleitung oder einer Wasserleitung), um eine Fluidverbindung zwischen der Kunststoffleitung und einer weiteren, sekundären Leitung herzustellen, ohne dass es erforderlich wäre, die Kappenanordnung abzunehmen. Zwar beschreibt die vorliegende Offenbarung die obige Ausführungsform speziell detailliert, jedoch sei deutlich gemacht, dass der hier beschriebene Gegenstand breitere Anwendungen findet und mit Vorteil bei verwandten Gebieten und Anwendungen eingesetzt werden kann.
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Polymere und Kunststoff-Verrohrungen haben in vielen Industriezweigen allgegenwärtige Anwendung gefunden und werden in vielen unterschiedlichen Arten von Leitungsnetzwerken eingesetzt (beispielsweise in Wasserleitungen, Gasleitungen, etc.). Das Leitungsnetzwerk umfasst typischerweise häufig erdverlegte Hauptleitungen, um das transportierte Fluid (beispielsweise Wasser oder Gas) an verschiedene Stellen und zu verschiedenen Versorgungsleitungen zu liefern, welche einen Haushalt oder ein Geschäft mit einem bestimmten Hauptrohr verbinden.
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Insbesondere handelt es sich bei der Hauptleitung häufig um eine vorhandene oder vorher installierte Leitung, die kontinuierlich ein Fluid transportiert (d h., eine vitale Leitung), deren Abschaltung in hohem Maße vermeidenswert und unbequem ist. Anbohrabzweigungen werden häufig und mit Vorteil eingesetzt, um Sekundärleitungen, wie etwa Versorgungsleitungen, an Hauptrohre anzuschließen, insbesondere dann, wenn die Sekundärleitung an eine vitale Leitung angeschlossen werden soll. Eine Anbohrabzweigung kann ein bohrerartiges oder Schneidwerkzeug mit einer Montagemanschette aufweisen, um die Abzweigung an jeder gewünschten Stelle der Leitung positionieren zu können.
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Typischerweise wird die Abzweigung zuerst an der Leitung befestigt, und zwar unter Verwendung einer geteilten Manschettenanordnung, oder aber es besteht als Alternative die Möglichkeit, die Abzweigung mit der Leitung zu verschweißen. Sodann wird das Schneidwerkzeug durch die Seitenwand der Leitung vorangetrieben, um einen Fluiddurchgang zwischen der Leitung und der Anbohrabzweigung zu öffnen. Die Anbohrabzweigung weist häufig eine geeignete Struktur zur einfacheren und bequemeren Verbindung mit der Sekundärleitung auf, wobei eine solche Verbindung häufig vor dem Anbohren der Hauptleitung fertiggestellt wird (d. h., vor dem Vorantreiben des Schneidwerkzeugs, um die Fluidverbindung herzustellen). Ein Vorteil einer solchen Anbohrabzweigung besteht darin, dass es nicht erforderlich ist, die gesamte Hauptleitung tatsächlich aufzutrennen oder andernfalls die durch die Hauptleitung geleistete Versorgung zu unterbrechen, um die Abzweigung anzuschließen. Vielmehr erfordert die Anbohrabzweigung lediglich das Bohren eines Lochs in die Hauptleitung, um mit dieser eine Fluidverbindung herzustellen.
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Eine bespielhafte mechanische Anbohrabzweigung zum Einsatz beim Anschließen einer Versorgungsleitung an eine Hauptleitung ist offenbart in dem in Gemeinschaftsbesitz befindlichen
U.S.-Patent Nr. 4,809,735 , welches hier durch Bezugnahme ausdrücklich inkorporiert wird. Insbesondere offenbart das '735-Patent eine Anbohr-Abzweiganordnung mit einer umgreifenden Sattel- oder Traganordnung, die rund um die Hauptleitung angeordnet wird. Ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse ist einteilig mit der Traganordnung ausgebildet und enthält eine Anbohranordnung. Ein mit Innengewinde versehener Kanal erstreckt sich durch das Gehäuse und verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Hauptleitung. Das zylindrische Gehäuse weist einen Außengewindeabschnitt auf, der selektiv eine Kappe in Gewindeeingriff auf dem Gehäuse hält, um ein offenes, oberes Ende des Kanals zu verschließen. Die Anbohranordnung steht in Gewindeeingriff mit dem mit Innengewinde versehenen Kanal und kann von einem geeigneten Werkzeug selektiv vorwärts bewegt oder zurückgezogen werden, wenn die Kappe abgenommen und dadurch ein Zugang in den Kanal hinein zu der Anbohranordnung geschaffen worden ist.
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Im Einzelnen umfasst die Anbohranordnung ein Schneidelement, das bei abgenommener Kappe unter Gewindeeingriff selektiv durch eine Seitenwand der Leitung vorangetrieben werden kann, wobei es, wenn es durch die Seitenwand hindurchgedreht wird, eine Öffnung ausbildet. Insbesondere wandert ein Spreiz- oder konischer Abschnitt des Schneidelementes vorwärts durch die Öffnung, um, wenn korrekt plaziert, mit festem Eingriff an der Innenwand der Hauptleitung anzugreifen. Ein langgestreckter Abschnitt des Schneidelements verbleibt innerhalb der Hauptleitung, und zwar im Wesentlichen radial innenliegend, bezogen auf den Konusabschnitt. Ein oberer Abschnitt der Anbohranordnung wird nachfolgend unter Gewindeeingriff vom Schneidelement zurückgezogen, um eine Fluidverbindung von der Hauptleitung aus durch im Schneidelement vorgesehene Öffnungen zu einer Abzweig- oder Versorgungsleitung herzustellen, die an das Gehäuse angeschlossen ist. Wird Zugang zu der Anbohranordnung nicht länger benötigt und ist die Fluidverbindung zur Hauptleitung hergestellt, kann die Kappe wieder auf das Gehäuse aufgesetzt werden, um das obere, offene Ende des Kanals zu verschließen. Das '735-Patent offenbart ferner eine zweite Ausführungsform, bei der wiederum ein zweiteiliges Schneidwerkzeug verwendet wird, jedoch ist dieses derart modifiziert, dass aus der Seitenwand der Hauptleitung ausgeschnittenes Material bzw. ein Coupon, wie er im Allgemeinen bezeichnet wird, aus dem Inneren der Hauptleitung entfernt wird. In den meisten anderen Beziehungen arbeitet diese modifizierte Ausführungsform weitgehend in derselben Weise, um einen Fluiddurchgang von der Hauptleitung zu einem Abzweigkanal oder einer Versorgungsleitung herzustellen.
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Eine weitere beispielhafte mechanische Anbohrabzweigungen zum Anschluss einer Versorgungsleitung an eine Hauptleitung ist offenbart in dem in Gemeinschaftsbesitz befindlichen
U.S.-Patent Nr. 5,425,395 , das ebenfalls ausdrücklich durch Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung integriert wird. Im Einzelnen offenbart das '395-Patent eine Anbohr-Abzweiganordnung mit einem Gehäuseelement, das einen Innenkanal aufweist, welcher eine Anbohreinrichtung aufnimmt, bestehend aus einem Schneidwerkzeug mit einer Schneidkante an seinem einen Ende und aus einer Hülse, die auf dem Schneidwerkzeug angeordnet ist. Wie nach dem '735-Patent, weist das Gehäuseelement ein Außengewinde auf, um selektiv eine Kappe in Gewindeeingriff auf dem Gehäuseelement zu halten, um ein oberes, offenes Ende des Innenkanals zu verschließen. Ist die Kappe abgenommen, so ist die Anbohreinrichtung im Innenkanal zugänglich für selektiven Vortrieb oder Rückzug.
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Im Einzelnen trägt das Schneidwerkzeug ein Außengewinde, das bei abgenommener Kappe eine Vorwärtsbewegung der Anbohreinrichtung gestattet, um eine Öffnung in einer Seitenwand der Hauptleitung, auf der das Gehäuseelement befestigt ist, auszubilden. Ein Rückhalteelement, wie etwa ein O-Ring, kann dazu verwendet werden, die Hülse und das Schneidwerkzeug zusammen zu halten, insbesondere während der Vorwärtsbewegung der Anbohreinrichtung, und die Hülse kann ein Außengewinde tragen, das in die Seitenwand der Hauptleitung eingreift.
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Nach Ausbilden der Seitenwandöffnung und Herstellen des Gewindeeingriffs in die Seitenwand, lässt ein Zurückziehen des Schneidwerkzeugs die Hülse an ihrem Platz verbleiben, um die Anbohreinrichtung an der Hauptleitung zu sichern und durch jene hindurch eine Fluidverbindung zu schaffen. Die Außengewinde des Schneidwerkzeugs und der Hülse haben vorzugsweise unterschiedliche Gewindesteigungen, so dass die Hülse mit einer geringfügig größeren Geschwindigkeit als das Schneidwerkzeug vorrückt, um einen abdichtenden Eingriff zwischen der Hauptleitung und dem Gehäuseelement zu erleichtern. Zwischen der Hülse und dem Schneidwerkzeug ist vorzugsweise eine Einweg-Antriebsanordnung vorgesehen, so dass das Schneidwerkzeug, sobald die Hülse in der Hauptleitung positioniert ist, abgezogen werden kann, ohne die Lage der Hülse zu verändern. Ein O-Ring kann ringförmig um die Hülse und in radialem Abstand zu dieser vorgesehen sein, um rund um die Öffnung, die vom Schneidwerkzeug durch die Seitenwand der Hauptleitung hindurch ausgebildet worden ist, abdichtend einzugreifen. Wie nach dem '735-Patent, kann die Kappe wieder auf das Gehäuse aufgesetzt werden, um den Innenkanal zu verschließen, nachdem ein Zugang zur Anbohreinrichtung nicht länger benötigt wird (d. h., nachdem die Fluidverbindung mit der Leitung hergestellt und das Schneidwerkzeug zurückgezogen worden ist).
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Die mechanischen Anbohrabzweigungen nach den '735- und '395-Patenten waren kommerziell erfolgreich und sind in der Lage, eine leckagesichere Abdichtung mit den Leitungen, an die die Anbohrabzweigungen angeschlossen sind, herzustellen. Ein Nachteil dieser Anbohrabzweigungen besteht jedoch darin, dass ein Zugang zu der innenliegenden Anbohreinrichtung lediglich ermöglicht wird durch Entfernen der Kappe vom Gehäuse, in welchem die Anbohreinrichtung angeordnet ist. Ein Vorschieben und Zurückziehen der Anbohreinrichtung und ihres Schneidwerkzeugs kann also nur stattfinden, während die Kappe abgenommen ist. Dies mag in bestimmten Anwendungsfällen unerwünscht sein, da das von der Leitung transportierte Fluid durch den Kanal entweichen kann, nachdem eine Fluidverbindung mit der Leitung hergestellt ist und bevor die Kappe auf dem Gehäuse befestigt ist, um den Innenkanal zu verschließen und abzudichten.
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Die
DE 100 21 592 B4 beschreibt eine Ventilbohrarmatur für ein Rohr. Die Ventilbohrarmatur weist ein Gehäuse, eine ein Innen- sowie ein Außengewinde aufweisende Zwischenhülse und eine Innenhülse auf, die mit einem zum Anbohren dienenden Schneidwerkzeug axialfest und drehfest ist.
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Die
DE 195 31 913 A1 beschreibt eine Anbohrarmatur, aufweisend ein Gehäuse mit einem Standrohr und einem Abgangsrohr, wobei das Standrohr mit einem Innengewinde versehen ist, und mit einem im Innengewinde des Standrohres verschraubbaren, zylindrischen Anbohrwerkzeug, welches eine Aufnahme für eine Drehhandhabe und eine Ventil-Gegendichtstelle besitzt.
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Die
DE 102 10 844 A1 beschreibt eine Ventil-Anbohrarmatur mit einem Gehäuse, einem aus dem Gehäuse herausgeführten Anschlussstutzen und einem Sattel, wobei in das Gehäuse ein Ventiloberteil eingesetzt ist, in dem ein Ventilkörper und ein Werkzeug zum Auftrennen der Rohrleitung über eine Spindel linear verschiebbar angeordnet sind, und wobei der Ventilkörper über ein Außengewinde in dem mit einem Innengewinde versehenen Ventiloberteil geführt ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Alternative für die bekannten Anbohrarmaturen bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird mit einer Anbohr-Abzweiganordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 19 und 20 sowie mit einem Verfahren zum Anbohren einer Leitung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
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Zusammenschau
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Nach einem Aspekt wird eine mechanische Anbohr-Abzweiganordnung zum Fluidanschluss an eine Leitung geschaffen. Im Einzelnen umfasst die Anbohr-Abzweiganordnung nach diesem Aspekt ein Gehäuse, das eine Leitungsausnehmung zum Aufnehmen der Leitung in enger Zuordnung zu dem Gehäuse und ferner einen Hauptkanal zum Fluidanschluss der Leitungsausnehmung an einen Abzweigkanal definiert. Der Hauptkanal ist in dem Gehäuse mit einem ersten, der Leitungsausnehmung benachbarten Ende und einem vom ersten Ende beabstandeten, offenen zweiten Ende ausgebildet. Ein mit Gewinde versehenes Schneidwerkzeug ist im Hauptkanal aufgenommen und steht in Gewindeeingriff mit einem Gewindeabschnitt des Hauptkanals, um bei einer Drehung relativ zum Gehäuse innerhalb des Hauptkanals selektiv vorgeschoben und zurückgezogen zu werden, wobei das Schneidwerkzeug eine Schneidkante aufweist, um bei einer selektiven Vorwärtsbewegung gegen die in der Leitungsausnehmung aufgenommene Leitung durch eine Seitenwand der Leitung zu schneiden, um eine Fluidverbindung zwischen dem Hauptkanal und der Leitung herzustellen. An dem Gehäuse ist eine Kappenanordnung befestigt, um das offene zweite Ende des Hauptkanals zu verschließen. Die Kappenanordnung gestattet eine Drehung des im Hauptkanal aufgenommenen Schneidwerkzeugs ohne Abnehmen der Kappenanordnung vom Gehäuse.
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Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Anbohren einer Leitung geschaffen. Insbesondere ist nach diesem Aspekt eine Anbohr-Abzweiganordnung vorgesehen mit einem Gehäuse, das eine Leitungsausnehmung zum Aufnehmen der Leitung und ferner einen Hauptkanal mit einem darin aufgenommenen Schneidwerkzeug definiert. Der Hauptkanal weist ein erstes, der Leitungsausnehmung benachbartes Ende und ein vom ersten Ende beabstandetes, offenes zweites Ende auf. Das zweite Ende ist von einer Kappe verschlossen. Das Gehäuse der Anbohr-Abzweiganordnung wird an der in der Leitungsausnehmung aufgenommenen Leitung befestigt. Das Schneidwerkzeug wird entlang des Hauptkanals gegen die Leitung ohne Abnehmen der Kappe von dem Gehäuse vorangetrieben, um die Leitung anzubohren und eine Fluidverbindung zwischen der Leitung und dem Hauptkanal herzustellen.
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Nach noch einem weiteren Aspekt wird eine leckagedichte Anbohr-Abzweiganordnung geschaffen zum Anbohren einer Leitung, um eine Fluidverbindung zwischen der Leitung und einer weiteren, sekundären Leitung herzustellen. Genauer gesagt, umfasst die Anbohr-Abzweiganordnung nach diesem Aspekt ein Gehäuse mit einem oder mehreren sattelförmigen Abschnitten, die eine Leitungsausnehmung zum Aufnehmen der Leitung in enger, zusammenwirkender Zuordnung definieren. Das Gehäuse definiert einen Hauptkanal, der sich von der Leitungsausnehmung aus nach außen fort von der Leitung zu einem von der Leitungsausnehmung beabstandeten offenen Ende erstreckt. Ein mit Außengewinde versehenes Schneidwerkzeug ist in dem Hauptkanal aufgenommen und steht in Gewindeeingriff mit einem Gewindeabschnitt des Hauptkanals, um bei einer Drehung des Schneidwerkzeugs relativ zum Gehäuse innerhalb des Hauptkanals selektiv vorwärts und rückwärts bewegt zu werden. Das Schneidwerkzeug weist eine Schneidkante auf zum Schneiden durch eine Seitenwand der Leitung, um eine Fluidverbindung herzustellen zwischen dem Hauptkanal und der Leitung. Eine Kappenanordnung verschließt abdichtend das offene Ende des Hauptkanals, wobei sie eine selektive Drehung des Schneidwerkzeugs zulässt.
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Nach noch einem weiteren Aspekt wird eine Anbohr-Abzweiganordnung zum Fluidanschluss an eine Leitung geschaffen. Genauer gesagt, umfasst die Anordnung nach diesem Aspekt ein Gehäuse, das eine Leitungsausnehmung zum Aufnehmen der Leitung in enger Zuordnung zu dem Gehäuse und ferner einen Hauptkanal zum Fluidanschluss der Leitungsausnehmung an einen Abzweigkanal definiert. Der Hauptkanal ist in dem Gehäuse mit einem ersten, der Leitungsausnehmung benachbarten Ende und einem vom ersten Ende beabstandeten, offenen zweiten Ende ausgebildet. Ein mit Gewinde versehenes Schneidwerkzeug ist im Hauptkanal aufgenommen und steht in Gewindeeingriff mit einem Gewindeabschnitt des Hauptkanals, um bei einer Drehung relativ zum Gehäuse innerhalb des Hauptkanals selektiv vorgeschoben und zurückgezogen zu werden. Das Schneidwerkzeug weist eine Schneidkante auf, um bei einer selektiven Vorwärtsbewegung gegen die in der Leitungsausnehmung aufgenommene Leitung durch eine Seitenwand der Leitung zu schneiden, um eine Fluidverbindung zwischen dem Hauptkanal und der Leitung herzustellen. Auf dem Gehäuse ist eine Kappenanordnung befestigt, um das offene zweite Ende des Hauptkanals zu verschließen. Vorgesehen ist eine Einrichtung zum Drehen des Schneidwerkzeugs ohne Abnehmen der Kappenanordnung, um das Schneidwerkzeug selektiv gegen die Leitung vorwärts zu bewegen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Stirnansicht eines oberen Klammerabschnitts einer verbesserten Anbohr-Abzweiganordnung mit einer verbesserten Kappenanordnung, die Zugang zu einer Anbohreinrichtung gestattet, ohne dass ein Abnehmen der Kappe erforderlich wäre.
- 2 ist eine Querschnittsansicht des oberen Klammerabschnitts entlang der Linie 2-2 in 1 und zeigt insbesondere eine Anbohreinrichtung in einer vorgeschobenen Position.
- 3 ist eine vergrößerte, teilweise geschnittene Ansicht der einzelnen Komponenten, die miteinander zusammenwirken, um die Anbohranordnung nach 2 zu bilden.
- 4 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des oberen Klammerabschnitts nach 2.
- 5 ist eine Draufsicht auf einen unteren Klammerabschnitt der Anbohr-Abzweiganordnung.
- 6 ist eine Querschnittsansicht des unteren Klammerabschnitts entlang der Linie 6-6 in 5.
- 7 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Anbohr-Abzweiganordnung und einer Leitung, auf der die Anbohr-Abzweiganordnung fest verklammert werden kann.
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Detaillierte Beschreibung
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Es sei nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, deren Darstellungen lediglich zur Illustration einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen dienen sollen; die Figuren zeigen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Anbohrung und eines Fluidanschlusses an einem zugehörigen rohrförmigen oder leitungsförmigen Element, wie etwa einer Gas- oder Wasserleitung oder dergleichen. Genauer gesagt, wie es am besten in 7 gezeigt ist, umfasst eine mechanische, leckagedichte Anbohr-Abzweiganordnung 10 ein Gehäuse 14, 16, das sicher an ein zugehöriges rohrförmiges Element oder eine zugehörige Leitung 12. (beispielsweise eine Wasser- oder Gasleitung) angeklammert werden kann. Die Anbohr-Abzweiganordnung 10 nach der dargestellten Ausführungsform arbeitet mit einer geteilten Ring- oder Manschettenanordnung, die einen ersten oder oberen Klammerabschnitt 14 und einen zweiten oder unteren Klammerabschnitt 16 umfasst, wobei diese gemeinsam das Gehäuse 14, 16 bilden. Wie für den Fachmann erkennbar und verständlich, können die oberen und unteren Klammerabschnitte 14, 16 des Gehäuses beide aus einem polymeren oder Kunststoffmaterial bestehen, wie auch die Hauptleitung 12, auf der die Abschnitte befestigt sind.
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Der obere Klammerabschnitt 14 umfasst ein bogenförmiges Sattelement 18 mit einer im Wesentlichen halbzylindrischen Innenfläche 20, im Folgenden auch als gekrümmte Ausnehmung oder gekrümmter Bereich bezeichnet, der dazu geeignet ist, einen Abschnitt der zylindrischen Außenfläche des rohrförmigen Elements oder der rohrförmigen Leitung 12 in enger Umfassung oder Anpassung aufzunehmen und eine vorbestimmte Reihe von radial einwärts vorspringenden, über dem Umfang verteilten Rippen 20a umfasst. Diese Rippen, die axial beabstandet sind, erleichtern einen Reibeingriff zwischen dem bogenförmigen Sattelement 18 und der Hauptleitung 12, wobei sie eine Relativdrehung zwischen diesen Bauteilen verhindern. Bei der dargestellten Anordnung ist die Innenfläche 20 so konfiguriert, dass sie ungefähr eine Hälfte des Umfangs der Hauptleitung 12 überdeckt, und zwar entlang einer begrenzten axialen Erstreckung der Hauptleitung.
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In ähnlicher Weise weist der untere Abschnitt 16 ein bogenförmiges Sattelelement 22 mit einer inneren, halbzylindrischen Fläche 24 auf, im Folgenden auch als gekrümmte Ausnehmung oder gekrümmter Bereich bezeichnet, der dazu geeignet ist, einen Abschnitt der äußeren Umfangsfläche der Leitung 12 in enger Umfassung oder Anpassung aufzunehmen. Wie am besten in den 5 und 6 gezeigt, kann der untere Abschnitt 16 erhabene Rippenabschnitte 24a aufweisen, die axial mit den Rippen 20a des oberen Abschnitts 14 fluchten, wenn die Anbohr-Abzweiganordnung an der Leitung 12 befestigt ist. Wie dargestellt, können die erhabenen Abschnitte 24a in den oberen Abschnitt 14 hinein vorstehen, um zwischen den Abschnitten 14, 16 einen Eingriff von erhöhter Sicherheit zu schaffen. Wie die Fläche 20, kann die Innenfläche 24 des unteren Abschnitts 16 so konfiguriert sein, dass sie etwa eine Hälfte des Gesamtumfangs der Hauptleitung 12 entlang einer begrenzten axialen Erstreckung der Leitung überdeckt. Mit den Flächen 20, 24 definiert das Gehäuse 14, 16 eine Leitungsausnehmung 26, die so konfiguriert ist, dass sie die Leitung 12 in enger Relation zu dem Gehäuse aufnimmt (d. h., die Flächen 20, 24 und die Außenfläche der Leitung sind zueinander komplementär). Genauer gesagt, bilden die Flächen 20, 24 bei der dargestellten Ausführungsform eine kontinuierliche Umfangsfläche, die die Leitung 12 umgibt, wenn diese in der Leitungsausnehmung 26 aufgenommen ist.
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Wie dem Fachmann bekannt und verständlich, kann eine Befestigungsanordnung dazu verwendet werden, die ersten und zweiten Gehäuseabschnitte 14, 16 miteinander zu verbinden und einen Klemmeingriff auf der Außenfläche der Leitung 12 zu erzeugen, wenn die Leitung in der Leitungsausnehmung 26 zwischen den Abschnitten 14, 16 angeordnet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform, siehe weiterhin 7, umfasst die Befestigungsanordnung eine Mehrzahl einzelner Befestigungselemente 30, die in fluchtenden Öffnungen aufgenommen werden, die in beiden, den oberen und unteren Klemmenabschnitten 14, 16 definiert oder vorgesehen sind. Bei den Befestigungselementen 30 kann es sich um bolzenartige Befestigungselemente mit einem Gewinde 30a handeln, das sich axial entlang eines ihrer Enden erstreckt, und sie können aus Nylon oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Befestigungselemente 30 durch Öffnungen 32 im oberen Klammerabschnitt 14 gesteckt und in Gewindeöffnungen 24 eingeschraubt, die im unteren Klammerabschnitt 16 ausgebildet sind, wobei die Öffnungen 32, 34 miteinander fluchten, wenn die Klammerabschnitte 14, 16 auf der Leitung 12 befestigt werden. Zusätzlich dazu können, wie gezeigt, im oberen Klammerabschnitt 14 Ausrichtöffnungen 44 vorgesehen sein, die Ausrichtstifte 42 aufnehmen können, welche einteilig mit dem unteren Klammerabschnitt 16 ausgebildet sind. Die Ausrichtstifte 42 können mit leichtem Festsitz in die Öffnungen 44 des oberen Abschnitts 14 eingreifen, um das Gehäuse 14, 16 um die Leitung 12 herum zusammen zu halten, wenn es auf der Leitung befestigt wird.
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Natürlich muss die Befestigungsanordnung nicht so ausgebildet sein, wie es in Bezug auf die dargestellte Ausführungsform gezeigt und beschrieben ist. Beispielsweise können die Öffnungen 32 im oberen Klammerabschnitt 14 ebenfalls mit Gewinde versehen sein, um mit den darin aufgenommenen Befestigungselementen 30 in Gewindeeingriff zu treten, oder die Befestigungselemente können als Alternative von größerer Länge sein, und ein Gewindeelement (beispielsweise eine Mutter) kann einfach auf ein Ende des Befestigungselements aufgeschraubt werden. Alternativ können Befestigungsstrukturen einteilig mit einem der oberen und unteren Klammerabschnitte 14, 16 ausgebildet sein. Solche einteilig ausgebildeten Befestigungsstrukturen können sodann in entsprechenden Öffnungen aufgenommen werden, die in dem anderen der oberen und unteren Klammerabschnitte ausgebildet sind. Bei einteiligen Befestigungsstrukturen können Kappen oder irgendwelche anderen Gewindeelemente (beispielsweise Muttern) auf ein distales Ende jeder Befestigungsstruktur, das sich durch eine entsprechende Öffnung hindurch erstreckt, aufgeschraubt werden. Ein Anziehen solcher Kappen auf den distalen Gewindeenden der entsprechenden Befestigungsstrukturen 30 kann das Gehäuse (beispielsweise die oberen und unteren Klammerabschnitte 14, 16) und folglich die Anbohr-Abzweiganordnung 10 fest auf dem Umfang der rohrförmigen Hauptleitung 12 verklammern. Als weitere Möglichkeit können die Befestigungselemente in einen der oberen und unteren Klammerabschnitte 14, 16 eingegossen sein. Beispielsweise können mit Gewinde versehene Befestigungselemente, wie etwa Bolzen, in den unteren Klammerabschnitt 16 eingegossen sein. Überwiegend funktionieren solche eingegossenen Befestigungselemente wie einteilig ausgebildete Befestigungselemente, gestatten es jedoch, dass der Klammerabschnitt, in den sie eingegossen sind (z. B. der untere Klammerabschnitt 16) aus einem ersten Material, wie etwa einem polymeren und Kunststoffmaterial, und der eingegossene Einsatz oder das eingegossene Befestigungselement aus einem zweiten, unterschiedlichen Material, wie etwa aus Edelstahl, hergestellt wird.
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Um die Ausbildung einer leckagefreien Verbindung zu fördern, weist der erste Gehäuseabschnitt 14 eine ringförmige Ansatzstruktur 36 auf, die von der Fläche 20 absteht und eine ringförmige Ausnehmung oder Nut 38 definiert. Eine Dichtung, wie etwa eine O-Ring-Dichtung 38a, kann in der Ausnehmung 38 aufgenommen sein, um abdichtend an der Hauptleitung anzugreifen, insbesondere nachdem die Befestigungsanordnung dazu eingesetzt wurde, dass Gehäuse 14, 16 der Anbohr-Abzweiganordnung 10 an der Hauptleitung 12 zu befestigen. Genauer gesagt, definiert bei der dargestellten Ausführungsform der erste Abschnitt 14 die ringförmige Ausnehmung 38, in der die Dichtung 38a aufgenommen ist, um eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse 14, 16 und der Leitung 12 herzustellen, wenn die Klammerabschnitte 14, 16 aneinander befestigt und auf die Leitung 12 aufgeklemmt sind. Wie weiter unten näher beschrieben, sind der ringförmige Ansatz 36 und die Dichtung 38a auf der Innenfläche 20 derart angeordnet, dass sie ringförmig eine Stelle umgeben, an der ein Schneidwerkzeug 72 durch eine Seitenwand der Leitung 12 hindurch schneidet.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Anbohr-Abzweig-Turm 50 auf dem oberen Klammerabschnitt 14 angeordnet und einteilig mit diesem ausgebildet. Der dargestellte Turm 50 umfasst ein erstes Element oder einen ersten Abzweig 52, der sich, wenn die Anbohr-Abzweiganordnung 10 auf der Hauptleitung installiert ist, senkrecht nach außen erstreckt, und zwar bezogen auf eine Längsachse der Hauptleitung 12. Der Abzweig 52 kann eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweisen, obwohl andere Konfigurationen mit gleichem Erfolg verwendbar sind. Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich ein erster oder Hauptkanal 54 durch den Turm 50 und insbesondere durch den Abzweig 52 hindurch und umfasst einen Innengewindeabschnitt 56 auf, der sich axial über mindestens einen Teil eines axialen Abschnitts des Kanals 54 erstreckt. Der Hauptkanal 54 fluchtet im Wesentlichen mit der ringförmigen Ausnehmung 38, und zwar derart, dass die Ausnehmung, bezogen auf den Hauptkanal, radial außen liegt. Eine Innenschulter 58 ist im Hauptkanal 54 vorgesehen, und zwar aus Gründen, die im Folgenden noch deutlicher werden.
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Mit dem Hauptkanal 54 steht ein zweiter oder Abzweigkanal 62 in Verbindung, der von einem zweiten, im Wesentlichen zylindrischen Element oder Abzweig 64 gebildet wird. Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der Abzweig 64 vom ersten Abzweig 52 aus in einer Richtung orthogonal relativ zu einer Ebene, die von einer Achse des ersten Abzweigs 52 und der Längsachse der Hauptleitung 12 definiert wird. Der Abzweigkanal 62 eignet sich zum Anschluss an eine (nicht dargestellte) Versorgungsleitung oder eine andere individuelle Leitungsschaltung, deren Einzelheiten in der Technik wohl bekannt sind und hier keiner weiteren Beschreibung bedürfen. Vorzugsweise ist der Abzweig 64 ebenfalls einteilig mit dem ersten Gehäuseabschnitt 14 ausgebildet, so dass er zusammen mit dem Turm 50 als einheitliche Struktur montiert werden kann. Als Alternative können auch gesonderte Komponenten verwendet werden, obwohl diese nicht ebenso einfach im Zusammenbau und in der Installation sind.
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Die Anbohr-Abzweiganordnung 10 umfasst ferner eine Anbohreinrichtung 70, die eine erste Komponente oder ein Schneidwerkzeug 72 und eine zweite Komponente oder Hülse 74 aufweist. Das Schneidwerkzeug 72 umfasst einen ersten radialen Abschnitt 76 mit einer ringförmigen Schneidkante 78, die an einem ersten Ende 80 vorgesehen ist. Die Schneidkante 78 kann zum Teil definiert werden von einer umlaufenden Verjüngung 82, die am ersten Ende 80 in einer Außenfläche 84 des ersten radialen Abschnitts 76 vorgesehen ist. Wie weiter unten noch detailliert beschrieben, ist die Schneidkante 78 so dimensioniert oder konfiguriert, dass sie letztlich durch eine Seitenwand der Hauptleitung 12 schneiden kann, um eine Fluidverbindung zwischen der Hauptleitung und den Kanälen 54, 62 herzustellen, so dass ein in der Hauptleitung 12 befindliches Fluid zu einer Versorgungsleitung geliefert werden kann, welche an den zweiten Abzweig 64 angeschlossen ist.
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Das Schneidwerkzeug 72 umfasst ferner einen zweiten radialen Abschnitt 86 mit einem Außengewindeabschnitt 88. Im Einzelnen werden das mit Gewinde versehene Schneidwerkzeug 72 und die Hülse 74 von dem Hauptkanal 54 aufgenommen, wenn die Anbohr-Abzweiganordnung 10 vollständig zusammengebaut ist. Das mit Gewinde versehene Schneidwerkzeug 72, insbesondere der Gewindeabschnitt 88, steht im Gewindeeingriff mit dem Gewindeabschnitt 56 des Hauptkanals 54, um bei einer Drehung relativ zum Gehäuse 14, 16 innerhalb des Hauptkanal 54 selektiv vor und zurück bewegt zu werden. Der Gewindeabschnitt weist eine erste vorgewählte Gewindesteigung auf, die mit dem Innengewindeabschnitt 56 des Hauptkanals 54 zusammen arbeitet. Bei einer Drehung des Schneidwerkzeugs 72 relativ zum Gehäuse wird das Schneidwerkzeug bezüglich der Hauptleitung 12 axial entweder vor oder zurück bewegt, und zwar in Abhängigkeit von der Drehrichtung.
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Eine Werkzeugaufnahme 90, wie etwa eine sechseckige Werkzeugausnehmung, ist in einem zweiten Ende 92 definiert. Zwischen den ersten und zweiten Enden 80, 92 befindet sich eine umlaufende Nut 94 in der Außenfläche 84 des ersten radialen Abschnitts 76. Die Nut 94 nimmt ein elastisches Element 96, wie etwa einen O-Ring auf, der geeignet ist zur Schaffung eines abdichtenden Festsitzes in der Hülse 74. Eine Aufgabe des O-Rings 96 besteht darin, die Hülse 74 und das Schneidwerkzeug 72 in einem anfänglich montierten Zustand mindestens zeitweilig zusammenzuhalten, insbesondere wenn die Hülse und das Schneidwerkzeug außerhalb des Turmes 50 gehandhabt werden, jedoch eine Relativbewegung zuzulassen, wenn das Schneidwerkzeug 72 im Turm vor und zurück bewegt wird. Der zweite radiale Abschnitt 86 umfasst ferner einen Gesperrebereich oder ein Gesperreelement 98, das für einen selektiven Antrieb zwischen dem Schneidwerkzeug und der Hülse sorgt, wie es weiter unten noch eingehender beschrieben wird.
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Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich ein Kanal 100 axial durch das Schneidwerkzeug 72 hindurch, und zwar vom ersten Ende 80 zum zweiten Ende 92. Bei der vorliegenden Ausführungsform bildet die Werkzeugaufnahme 90 nichts anderes als einen Abschnitt des Kanals 100, der am zweiten Ende 92 liegt. Am ersten Ende 80 erweitert sich ein Abschnitt 102 des Kanals 100 in Umfangsrichtung, um einen dünneren Wandabschnitt 104 zu bilden, der zusammen mit der Verjüngung 82 die Schneidkante 78 definiert. Wie weiter unten detaillierter beschrieben, ist der im Durchmesser erweiterte Abschnitt oder die Ausnehmung 102 dazu geeignet und in Axialrichtung so dimensioniert, dass sie einen ausgeschnittenen Abschnitte oder Ausschnitt aufnehmen kann, die von der Schneidkante 78 erzeugt worden ist. Entlang des Abschnitts 102 können innenliegende Gänge 106 vorgesehen sein, die sich von dem dünneren Wandabschnitt 104 aus radial nach innen erstrecken, um einen Ausschnitt zurückzuhalten, der innerhalb der Ausnehmung bzw. des Abschnitts 102 aufgenommen worden ist, wie es im Weiteren noch beschrieben wird.
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Die Hülse 74 bildet ein im Wesentlichen rohrförmiges oder hohles zylindrisches Element mit einem Außengewinde 112, das sich von einem ersten Ende 114 aus axial einwärts erstreckt, und mit einer radialen Schulter 116 an oder nahe einem zweiten Ende 118. Wenn die Anbohreinrichtung 70 vollständig montiert ist, umgibt die Hülse 74 das Schneidwerkzeug 72. Die Hülse 74 ist so dimensioniert, dass sie das Schneidwerkzeug 72 mit geringem Abstand umgibt und mit jenem über den O-Ring 96 einen Passsitz bildet. Das Gewinde 112 wandert in die Seitenwand der Hauptleitung 12 hinein und gelangt mit dieser in Gewindeeingriff, nachdem die Schneidkante 78 des Schneidwerkzeugs 72 aus der Seitenwand der Hauptleitung einen Abschnitt entfernt hat, der typischerweise als „Coupon“ bezeichnet wird. Das Gewinde 112 kann sich axial entlang der Hülse 74 über eine Länge erstrecken, die ausreicht, mit der gesamten Tiefe der Seitenwand in Eingriff zu gelangen. Wie im Weiteren noch beschrieben, verbleibt das Gewinde 112 in Gewindeeingriff mit der Leitung 12, wenn das Schneidwerkzeug 72 zusammen mit dem Leitungscoupon zurückgezogen wird.
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Am zweiten Ende 118 der Hülse 74 ist eine zweite, zusammenwirkende Gesperreregion bzw. ein zweites, zusammenwirkendes Gesperreelement 120 vorgesehen. Das Gesperreelement 98 des Schneidwerkzeugs 72 und das Gesperreelement 120 der Hülse 74 werden jeweils definiert von einer Reihe abfallender oder rampenförmiger Schultern. Die rampenförmigen Schultern sind in Umfangsrichtung beabstandet und sorgen für einen Einweg-Antriebseingriff zwischen dem Schneidwerkzeug 72 und der Hülse 74. Die Gesperreelemente 98, 120 wirken also miteinander zusammen (d. h., die abfallenden Schultern greifen ineinander), um eine Antriebsdrehung und eine axiale Bewegung der Hülse 74 zu bewirken, wenn das Schneidwerkzeug 72 in einer ersten Richtung gedreht wird (beispielsweise in einer Vortriebsrichtung, bezogen auf die Hauptleitung 12). Eine Drehung des Schneidwerkzeugs 72 in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung (beispielsweise in einer Rückzugsrichtung, bezogen auf die Hauptleitung 12) erlaubt den Schrägflächen, übereinander zu gleiten, und somit wird der Hülse von dem Schneidwerkzeug keine axiale Bewegung erteilt. Wie vom Fachmann erkannt und verstanden, können bei der dargestellten Anbohr-Abzweiganordnung 10 andere Antriebsanordnungen eingesetzt werden, einschließlich anderer Einweg-Antriebsanordnungen. Beispielsweise können anstelle von abfallenden Schultern einander gegenüberliegende kontinuierliche, schraubenlinienförmige Kanten auf dem Schneidwerkzeug und der Hülse vorgesehen sein, wie es in dem oben erwähnten '395-Patent gezeigt und beschrieben ist.
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Das Außengewinde 112 auf der Hülse 74 kann eine zweite vorgewählte Gewindesteigung aufweisen, die sich von der Gewindesteigung des Gewindes 88 des Schneidwerkzeugs 72 unterscheidet bzw. gegenüber dieser variiert. Insbesondere kann auf dem Schneidwerkzeug 72 eine größere Anzahl von Gewindegängen pro Längeneinheit vorgesehen sein, als auf der Hülse 74. Lediglich als Beispiel sei erwähnt, dass die Gewindesteigung auf dem Schneidwerkzeug 72 ca. 3,2 Gewindegänge pro Zentimeter (8 Gewindegänge pro Zoll) betragen kann, während die Gewindesteigung auf der Hülse 74 ca. 2,4 Gewindegänge pro Zentimeter (6 Gewindegänge pro Zoll) betragen kann. Dieses Verhältnis erfordert eine geringere Anzahl von Drehungen, um die Hülse 74 um eine vorbestimmte Strecke voranzutreiben, als sie erforderlich ist, um das Schneidwerkzeug 72 in Axialrichtung um dieselbe Strecke oder denselben Abstand voranzutreiben.
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Die Anbohr-Abzweiganordnung 10 nach der dargestellten Ausführungsform umfasst ferner eine Kappenanordnung 130, die mit dem Gehäuse 14, 16 verbunden ist, um das obere, offene Ende 54a des Hauptkanals 54 abdichtend zu verschließen, während nach wie vor eine selektive Drehung der Anbohreinrichtung 70, einschließlich des Schneidwerkzeugs 72 zugelassen ist. Dies bedeutet, dass die Kappenanordnung 130 eine Drehung des im Hauptkanal 54 aufgenommenen Schneidwerkzeugs 72 ohne Abnahme der Kappenanordnung 130 vom Gehäuse 14, 16 gestattet. Genauer gesagt, umfasst der Turm 50 der dargestellten Ausführungsform nahe dem oberen Ende 52a des ersten Abzweigs 52 einen Außengewindeabschnitt 132 zum Aufschrauben einer Kappe 134 der Kappenanordnung 130. Im Einzelnen umfasst die Kappe 134 ein Innengewinde 136, das mit dem Außengewindeabschnitt 132 des Turms 50 in Gewindeeingriff tritt, um die Kappe 134 am Gehäuse 14, 16 zu befestigen und das offene Ende 54a des Hauptkanals 54 zu verschließen. Bei der dargestellten Ausführungsform bildet der Turm 50 benachbart einem oberen Ende des Außengewindeabschnitts 132 eine Außenschulter 138, die an einer Innenschulter 140 der Kappe 134 angreift und die axiale Vorwärtsbewegung der Kappe auf dem Turm begrenzt. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Kappe 134 mit anderen Mitteln auf dem Turm 50 zu befestigen und/oder abzudichten. Beispielsweise kann die Kappe 134 mit dem Turm 50 verschweißt sein.
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Der Turm 50 definiert eine zweite Schulter 142 zum Tragen einer ringförmigen Dichtung bzw. eines O-Rings 144. Die Dichtung 144 liegt radial zwischen der Kappe 134 und dem Gehäuse 14, 16, um eine Abdichtung zwischen diesen Bauteilen zu schaffen. Beide Schultern 138, 142 sind ringförmig auf dem Turm 50 angeordnet, jedoch liegt die zweite Schulter 142 näher benachbart dem Ende 52a, und sie ist im Durchmesser kleiner als die erste Schulter 138. Die Dichtung 144 greift an einer im Radius reduzierten Flache 146 (im Radius reduziert, bezogen auf das Innengewinde 136) der Kappe 134 an, um dadurch einen Fluiddurchgang zu verhindern. Die Kappe 134 umfasst ferner einen radial langgestreckten Abschnitt 148, der sich von einem Plateauabschnitt 150 aus nach oben erstreckt. Von den Abschnitten 148, 150 wird eine langgestreckte Kappenöffnung 152 definiert zum Aufnehmen einer für die abgedichtete Anbohreinrichtung vorgesehenen, drehbaren Werkzeuganordnung 154, die den Einsatz eines (nicht dargestellten) Werkzeugs ermöglicht, um die Anbohreinrichtung 70 selektiv zu drehen, ohne die Kappe 134 abzunehmen und/oder ohne Fluidleckage aus dem Hauptkanal 54.
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Die Kappenanordnung 130, genauer gesagt, die Werkzeuganordnung 154 umfasst ein langgestrecktes Stangenelement 160, das drehfest mit dem Schneidwerkzeug 72 verbunden ist und relativ zur Kappe 134 gedreht werden kann. Wie im Folgenden noch genauer beschrieben, erstreckt sich das Stangenelement 160 drehbar durch die Kappenöffnung 152, um das Schneidwerkzeug 72 zu drehen. Die Kappenanordnung 130 umfasst ferner ein langgestrecktes, zylindrisches Hülsenelement 164, das drehbar in der Kappenöffnung 152 angeordnet ist. Das Hülsenelement 164 ist drehfest mit dem langgestreckten Stangenelement 160 verbunden, so dass eine Drehung des Hülsenelements 164 eine Drehung des langgestreckten Stangenelements 160 bewirkt, welches seinerseits eine Drehung des Schneidwerkzeugs 72 hervorruft. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Hülsenelement 164 relativ zur Kappe 132 axial fixiert, während das Stangenelement 160 relativ zum Hülsenelement 164 axial bewegbar, relativ zum Schneidwerkzeug 72 jedoch axial fixiert ist. Eine Drehung des axial fixierten Hülsenelements 164 in einer ersten Richtung (beispielsweise im Uhrzeigersinn) dreht das Stangenelement 160 in der ersten Richtung, welches seinerseits das Schneidwerkzeug 72 in der ersten Richtung dreht, um das Schneidwerkzeug gegen die Leitungsausnehmung 26 voran zu bewegen. Eine Drehung des axial fixierten Hülsenelements 164 in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung (beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn) dreht das Stangenelement 160 in der zweiten Richtung, welches seinerseits das Schneidwerkzeug 72 in der zweiten Richtung dreht, um das Schneidwerkzeug fort von der Leitungsausnehmung 26 zurück zu ziehen. Das Stangenelement 160 bewegt sich axial relativ zum Hülsenelement 164 und zum Kappenelement 134, wenn das Schneidwerkzeug 72 innerhalb des Hauptkanals 54 vor und zurück bewegt wird.
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Das Hülsenelement 164 weist ein erstes Ende 164a auf, welches eine polygonale Öffnung 168a definiert, in der das Stangenelement 160 aufgenommen ist. Genauer gesagt, weist das Stangenelement 160 eine komplementäre, polygonale Form auf, die eng in die polygonale Öffnung 168a des Hülsenelements 164 passt, um das Stangenelement 160 drehfest mit dem Hülsenelement 164 zu verbinden. Bei der dargestellten Ausführungsform kann es sich bei Stangenelement 160 um ein sechseckiges Stangenelement handeln, welches ein erstes Ende 160a aufweist, welches kooperativ in der sechseckigen Öffnung 90 der Anbohreinrichtung 70 aufgenommen ist und/oder in diese Ausnehmung eingreift. Benachbart dem Ende 92 des Schneidwerkzeugs und dem Ende 160a des Stangenelements kann ein Federstift 162 durch das Schneidwerkzeug 72 und die sechseckige Stange 160 hindurch gehen, um das Schneidwerkzeug 72 mit dem Stangenelement 160 zu verbinden. Das Stangenelement 160 kann derart langgestreckt sein, dass ein zweites Ende 160b relativ zu dem im Turm 50 definierten Kanal 54 sich axial nach außen erstreckt oder axial vorsteht. Da das Stangenelement 160 sechseckig ist, ist auch das zweite Ende 160b sechseckig, und dementsprechend kann auch die Öffnung 168 sechseckig ausgebildet sein, um auf den in ihr aufgenommenen Abschnitt des Stangenelements komplementär zu passen.
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Wie dargestellt, kann das zweite Ende 160b des Stangenelements 160 über einen Stopfen bzw. ein Stopfenelement 166 mit dem langgestreckten Zylinderelement 164 verbunden sein. Insbesondere kann das langgestreckte Zylinderelement 164 eine solche Länge haben, dass das erste Ende 164a über den Stopfen 166 mit dem Ende 160b des Stangenelements 160 verbunden ist und dass ein zweites Ende 164b aus dem radial langgestreckten Abschnitt 148 der Kappe 134 vorsteht und/oder heraus ragt. Wie gezeigt, kann das langgestreckte Zylinderelement 164 über einem Abschnitt seiner axialen Länge eine Öffnung 168 definieren (d. h., der Öffnungsabschnitt 168a stellt lediglich einen Abschnitt der Öffnung 168 dar), und zwar derart, dass der Stopfen 166 in der Öffnung aufgenommen ist, um das Stangenelement 160 mit dem Zylinderelement 164 zu verbinden. Das zweite Ende 164b kann ebenfalls mit einer oder mehreren geeigneten Werkzeugangriffsflächen 170 versehen sein, beispielsweise mit externen Sechseckflächen, die durch ein geeignetes (nicht gezeigtes) Werkzeug gedreht werden können.
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Dichtungen 172, 174, wie etwa O-Ring-Dichtungen, sitzen in jeweiligen Nuten 176, 178, die in einer Außenfläche des Stopfens 166 ausgebildet sind, um eine Fluidverbindung zwischen dem Zylinderelement 164 und dem Stopfen 166 zu verhindern. Im Einzelnen greifen die Dichtungen 172, 174 an einer die Öffnung 168 definierenden Innenfläche des Zylinderelements 164 an, um dadurch eine Fluidleckage zu verhindern. Wie dargestellt, umfasst der Stopfen 166 einen Einsatz- oder Stopfenabschnitt 166a, der axial innerhalb des Endes 160a des Stangenelements 160 sitzt, sowie einen zweiten oder Abdichtabschnitt 166b, nämlich denjenigen Abschnitt, der die Nuten 176, 178 definiert und der im Durchmesser lediglich geringfügig kleiner ist, bezogen auf diejenige Fläche des Zylinderelements 164, die die langgestreckte Öffnung 168 definiert; es handelt sich um den insbesondere kreisförmigen Öffnungsabschnitt 168b.
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Eine Außenfläche 182 des Zylinderelements 164 kann Umfangsnuten 184, 186 aufweisen, die jeweils Dichtungen 188, 190 aufnehmen zur Schaffung einer Abdichtung zwischen der Außenfläche 182 des Zylinderelements und derjenigen Innenfläche der Kappe 134, die die langgestreckte Öffnung 152 definiert. Sicherungsringe 192, 194 können ringförmig auf dem Zylinderelement 164 vorgesehen sein und den sich radial erstreckenden Abschnitt 148 der Kappe 134 zwischen sich einschließen, um eine Axialbewegung des Zylinderelements relativ zur Kappe 134 zu begrenzen. Nach Wunsch können geeignete Scheiben 196, 198 ebenfalls ringförmig auf dem Zylinderelement 164 angeordnet sein und, wie dargestellt, mit den Sicherungsringen 192, 194 zusammen wirken.
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Die folgende Beschreibung betrifft den Betrieb der Anbohr-Abzweiganordnung 10 sowie ein Verfahren zum Anbohren der Hauptleitung mittels der Anbohr-Abzweiganordnung 10. Wie früher schon erwähnt, sind, wenn sich die Leitung in der Leitungsausnehmung 26 befindet, die Sattelemente 14, 16 (nämlich das Gehäuse) auf dem Umfang der Hauptleitung 12 angeordnet, und die oberen und unteren Klammerabschnitte 14, 16 sind unter Einsatz der vorgesehenen Befestigungsanordnung aneinander befestigt.
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Die zusammengebaute Anbohreinrichtung 70 kann vorab im Hauptkanal 54 positioniert sein, wobei der Gewindeabschnitt 86 des Schneidwerkzeugs insbesondere benachbart dem oberen Ende 54a des Hauptkanals liegt. Die ringförmige Schneidkante 78 des Schneidwerkzeugs 72 kann gegen die Hauptleitung voran bewegt werden, und zwar mittels des Gewindeeingriffs zwischen dem Schneidwerkzeug 72 und dem Gewindeabschnitt 46 des Hauptkanals 54. Genauer gesagt, kann ein (nicht dargestelltes) Werkzeug dazu verwendet werden, in einer ersten Richtung, bezogen auf den Abzweig 52, eine Drehkraft auf das Schneidwerkzeug 72 auszuüben, um das Schneidwerkzeug gegen die Hauptleitung zu bewegen. Anders als bei vielen bekannten Anbohrabzweigungen, ist es bei der dargestellten Anbohrabzweigung 10 nicht erforderlich, deren Kappe 134 abzunehmen, um Zugang zur Anbohreinrichtung 70 zu schaffen. Vielmehr kann ein Werkzeug an den freiliegenden Flächen 170 zum Einsatz gebracht werden, um die Anbohreinrichtung 70 und genauer gesagt das Schneidwerkzeug 72 zu drehen, ohne dass die Kappe 134 entfernt worden wäre. Eine fortgesetzte Drehung und Vorwärtsbewegung des Schneidwerkzeugs 72 lässt dieses schließlich eine Öffnung in der Seitenwand der Hauptleitung erzeugen. Ist das Einschneiden in die Hauptleitung beendet, so wird ein Ausschnitt oder Coupon in Umfangsrichtung innerhalb der Ausnehmung 102 des Schneidwerkzeugs zurückgehalten, wobei die Gänge 106 diesen Haltevorgang unterstützen.
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Eine weitere Fortsetzung der Drehung und Vorwärtsbewegung des Schneidwerkzeugs 72 lässt sodann die Hülse 74 unter Krafteinwirkung in die Leitung eintreten. Insbesondere hat die Hülse 74 einen Durchmesser, der den Durchmesser der Öffnung in der Hauptleitung geringfügig übersteigt. Erwartungsgemäß stimmt der Durchmesser der Öffnung in der Hauptleitung im Wesentlichen mit dem Schneidwerkzeug 72 überein, und zwar insbesondere mit dem unteren radialen Abschnitt 76 des Schneidwerkzeugs. Aufgrund des geringfügig größeren Durchmessers der Hülse und ihres Gewindes 112 tritt die Hülse über das Hülsengewinde 112 in Gewindeeingriff mit der Seitenwand der Leitung, wenn die Hülse vom Schneidwerkzeug 72 unter Krafteinwirkung vorwärts in die Leitung hinein bewegt wird. Dieser Gewindeeingriff gewährleistet eine leckagesichere Verbindung zwischen der Hülse 74 und der Leitung (d. h., ein Fluid wird daran gehindert, zwischen dem Außengewinde der Hülse 74 und der Seitenwand der Leitung, mit der die Hülse in Gewindeeingriff steht, hindurch zu treten).
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Während der Vorwärtsbewegung der Hülse 74 durch die Seitenwand der Hauptleitung hindurch hat die Hülse 74 die Tendenz, sich schneller als das Schneidwerkzeug 72 vorwärts zu bewegen, und zwar aufgrund der geringeren Gewindesteigung des Hülsengewindes 112 (d. h., mehr Gewindegänge pro Längeneinheit), bezogen auf die Gewindesteigung des Schneidwerkzeuggewindes 88. Wie ausführlicher in dem oben erwähnten '395-Patent diskutiert, kann sich also die Hülse 74 vom Schneidwerkzeug 72 trennen (d. h., die Gesperreelemente 98, 120 können sich voneinander lösen), und zwar zu bestimmten Stufen des axialen Vortriebs der Anbohreinrichtung, insbesondere dann, wenn die Hülse 74 damit beginnt, in die Hauptleitung einzuschneiden und mit dieser in Gewindeeingriff zu treten.
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Ein Ziel des unterschiedlichen Gewindeverhältnisses zwischen dem Schneidwerkzeug 72 und der Hülse 74 besteht darin sicherzustellen, dass eine Außenfläche der Leitung in abdichtender Berührung mit dem oberen Klammerabschnitt 14 gehalten wird, und zwar über den O-Ring, der in der Nut 38 liegt, welche die Öffnung der Hauptleitung umgibt; dies insbesondere während des Vorschubs der Hülse 74 in die Leitung hinein. Die unterschiedlichen Gewindesteigungen auf dem Schneidwerkzeug 72 und der Hülse 74 führen dazu, dass die Hauptleitung in eine enge abdichtende Berührung mit dem oberen Klammerabschnitt 14 (und der Dichtung) gedrängt oder gezogen wird, während die Hülse in die Hauptleitung eindringt. Zwar können das Schneidwerkzeug 72 und die Hülse 74 während des axialen Vorschubs der Anbohreinrichtung 70 zeitweilig getrennt werden, jedoch führen eine fortgesetzte Drehung und ein fortgesetzter axialer Vorschub des Schneidwerkzeugs 72 gegen die Hauptleitung letztlich zu einem kooperativen Eingriff zwischen den Gesperreelementen 98, 120 für eine fortgesetzte Drehung und einen fortgesetzten axialen Vorschub der Hülse 74 in die Seitenwand der Hauptleitung hinein, wie es bereits beschrieben wurde.
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Ein axialer Vorschub der Hülse 74 wird begrenzt durch die Innenschulter 58 des Turms 50. Genauer gesagt, kann die Hülse 74 in Richtung auf die Hauptleitung 12 vorwärts bewegt werden, bis die Hülsenschulter 116 an der Innenschulter 58 angreift (eine Position, wie sie in den 2 und 4 dargestellt ist). Dies liefert dem Benutzer oder Installateur eine positive Rückmeldung dafür, dass die Hülse 74 voll in Position ist und dass der Hauptleitungsausschnitt aus der Hauptleitung ausgeschnitten worden ist. Darüber hinaus wirkt die Schulter 116 mit der Innenschulter 58 des Anbohrturms 50 dahingehend zusammen, das der Vortrieb des ersten Endes 114 der Hülse in die Hauptleitung hinein begrenzt wird. Auf diese Weise erstreckt sich lediglich eine minimale Länge der Hülse 74 in den von der Hauptleitung definierten Fluidweg hinein. Hinzu kommt ferner, dass die Hülse 74 einen beträchtlichen Widerstand gegen Auszugskräfte bietet, d. h. gegen Kräfte, die entlang der Längsachse des Turmes 50 gerichtet sind. Außerdem stabilisiert die Gewindehülse 74 die Anbohreinrichtung 70 gegen Bewegungen in Umfangsrichtung der Hauptleitung und auch entlang der Längsachse der Hauptleitung. Dies in Verbindung mit der von den Klammerabschnitten gebildeten Klammeranordnung sichert die Anbohr-Abzweiganordnung 10 entlang der Hauptleitung.
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Falls noch nicht installiert, kann nun die zugehörige Verrohrung an den zweiten Abzweig 64 angeschlossen werden, und sodann kann das Schneidwerkzeug 72 aus der Leitung zurückgezogen und von der Hülse 74 getrennt werden. Der Gewindeeingriff zwischen der Hülse 74 und der Leitung reicht aus, die Reibverbindung zwischen der Dichtung 96 und der Hülse 74 zu überwinden, so dass ein Zurückziehen des Schneidwerkzeugs 72 die Hülse in ihrer Position in der Leitung belässt. Das Rückwärtsschrauben des Schneidwerkzeugs 72 kann sich fortsetzen, bis die Endkante des zweiten Endes 92 des Schneidwerkzeugs 72 mit dem oberen Ende des Anbohrturms 50 fluchtet.
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Die als Beispiel dienende Ausführungsform bzw. die Ausführungsformen wurden beschrieben unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen. Offensichtlich fallen Dritten beim Lesen und Verstehen der vorstehenden detaillierten Beschreibung Modifikationen und Änderungen ein. Die beispielhaften Ausführungsformen sind so auszulegen, als umfassten sie sämtliche solcher Modifikationen und Änderungen, insoweit als diese im Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche oder deren Äquivalente liegen.
