DE102021129470A1

DE102021129470A1 - Durchbruchvorrichtung

Info

Publication number: DE102021129470A1
Application number: DE102021129470.3A
Authority: DE
Inventors: Josef Scherer
Original assignee: Scherer Engineering GmbH
Current assignee: Scherer Engineering GmbH
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2023-05-11
Also published as: EP4429839A1; WO2023083994A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Durchbruchvorrichtung (1) zum Einbringen eines Durchbruchs (44) in ein Wandungselement (2) mittels eines spanbildenden Bearbeitungsverfahrens. Die Durchbruchvorrichtung (1) weist eine Bearbeitungsanordnung (6) mit einer Werkzeugaufnahme (7), einer Spindel (8) und einem Rotationsantrieb (9) sowie eine Rahmenkonstruktion (14) mit einer Vorschubeinrichtung (15) und einer Halteanordnung (16) auf. Die Werkzeugaufnahme (7) ist zur Aufnahme zumindest eines Werkzeugs (10) mit Innenkühlung ausgebildet Die Vorschubeinrichtung (15) weist eine Linearführung (17) und einen Vorschubantrieb (18) auf. Die Bearbeitungsanordnung (6) ist durch die Linearführung (17) parallel zu einer Vorschubachse (25) der Durchbruchvorrichtung (1) geführt und mittels des Vorschubantriebs (18) linear entlang der Vorschubachse (25) verlagerbar an der Halteanordnung (16) festgelegt und/ oder festlegbar. Die Linearführung (17) ist ihrerseits an der Halteanordnung (16) festgelegt und/ oder festlegbar und die Halteanordnung (16) weist Halteelemente (23) auf, mittels derer die Halteanordnung (16) und somit die Durchbruchvorrichtung (1) an dem Wandungselement (2) festlegbar ist. Die Durchbruchvorrichtung (1) weist eine Kühlanordnung (29) zum zumindest Kühlen des Werkzeugs (10) und/ oder des Wandungselements (2) mittels eines Inertgases auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchbruchvorrichtung zum Einbringen eines Durchbruchs in ein Wandungselement mittels eines spanbildenden Bearbeitungsverfahrens, wobei die Durchbruchvorrichtung eine Bearbeitungsanordnung mit einer Werkzeugaufnahme, einer Spindel und einem Rotationsantrieb sowie eine Rahmenkonstruktion mit einer Vorschubeinrichtung und einer Halteanordnung aufweist, wobei die Werkzeugaufnahme zur Aufnahme zumindest eines Werkzeugs mit einem internen Kühlmittelkanal ausgebildet ist, wobei die Werkzeugaufnahme derart mit der Spindel in Wirkverbindung gebracht und/ oder bringbar ist, dass die Werkzeugaufnahme mittels der Spindel um eine Drehachse der Werkzeugaufnahme herum drehbar und/ oder um eine Rotationsachse der Spindel herum rotierbar ist, wobei durch den Rotationsantrieb ein Antriebsdrehmoment erzeugbar ist, wobei die Bearbeitungsanordnung zumindest ein Übertragungsmittel aufweist, mittels dessen das Antriebsdrehmoment auf die Spindel übertragbar ist, sodass mittels des Rotationsantriebs das an der Werkzeugaufnahme festgelegt Werkzeug dreh- und/ oder rotierbar ist, wobei die Vorschubeinrichtung eine Linearführung und einen Vorschubantrieb aufweist, wobei die Bearbeitungsanordnung durch die Linearführung parallel zu einer Vorschubachse der Durchbruchvorrichtung geführt und linear entlang der Vorschubachse verlagerbar an der Halteanordnung festgelegt und/ oder festlegbar ist, wobei der Vorschubantrieb derart mit der Bearbeitungsanordnung in Wirkverbindung gebracht und/ oder bringbar ist, dass eine mittels des Vorschubantriebs erzeugbare Vorschubkraft auf die Bearbeitungsanordnung übertragbar und die Bearbeitungsanordnung entlang der Vorschubachse verlagerbar sowie ein Abstand zwischen dem Werkzeug und dem Wandungselement veränderbar ist, wobei die Linearführung an der Halteanordnung festgelegt und/ oder festlegbar ist und wobei die Halteanordnung Halteelemente aufweist, mittels derer die Halteanordnung und somit die Durchbruchvorrichtung an dem Wandungselement festlegbar ist.
Durchbruch meint vorliegend eine Ausnehmung, die insbesondere zum behelfs- und notfallmäßigen Eröffnen eines Bereichs, bspw. eines Raumes, eines Brandschutzabschnitts, eines Behälters oder Ähnlichem, in ein Wandungselement einer diesen Bereich umschließenden Wandung eingebracht wird. Dabei ist nicht zwangsläufig ein vollständiges Durchdringen des Wandungselements gefordert, sondern es ist ausreichend, wenn mittels des Durchbruchs entweder Zugang zu dem Bereich erlangt werden kann, beispielsweise durch das Freilegen einer Verriegelungsmechanik, oder wenn mittels des Durchbruchs auf den Bereich eingewirkt werden kann, beispielsweise indem der Durchbruch geeignet ist, ein Löschmittel in den Bereich einzubringen. Wandungselement im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst alle Elemente, die Bestandteil einer Wandung sein können, also insbesondere Türen, Tore, Mauern, Metallplatten, Fenster oder ähnliches.
Um mittels eines Werkzeugs eine möglichst hohe Bearbeitungsleistung zu erreichen, ist es bekannt insbesondere spanbildende Werkzeuge, wie beispielsweise Bohrer oder Fräser, mit einer Kühlung zu versehen und/ oder in Wirkverbindung zu bringen. Besonders im Bereich der Metallbearbeitung kommen Werkzeuge mit einer sogenannten Innenkühlung zur Anwendung. Diese Werkzeuge weisen einen Kühlmittelkanal auf, der das Werkzeug vom Schaft aus durchdringt und mittels dessen das Kühlmittel in den Bereich der Schneidflächen des Werkzeugs förderbar ist, wo es durch zumindest eine Austrittsausnehmung aus dem Werkzeug austritt. Um eine möglichst hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit und ein möglichst gutes Schneidbild zu erreichen, wird als Kühlmittel bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen eine Schneidemulsion verwendet, die sich aus Wasser und einem Öl zusammensetzt. Zusätzlich zum Kühleffekt dient diese Schneidemulsion auch der Spanabfuhr aus dem Bearbeitungsbereich.
Derartige Vorrichtungen werden auch im Bereich des Rettungswesens verwendet, beispielsweise durch Einsatzkräfte der Feuerwehren. So werden etwa mit Magnethaltern versehene Kernbohrmaschinen genutzt, um Durchbrüche in Metalltüren einzubringen. Diese sind teilweise ebenfalls mit einer der oben beschriebenen Kühlungen versehen und mittels einer Schneidemulsion kühlbar, um die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist, dass selbst die durch Kühlung mit der Schneidemulsion erreichbare Bearbeitungsgeschwindigkeit für eine große Zahl möglicher Einsatzszenare des Rettungswesens unzureichend ist. Insbesondere das Durchbrechen von sogenannten Feuerschutztüren und Tresortüren dauert mit diesen Vorrichtungen zu lange. So dauert das Öffnen einer als Feuerschutzabschluss der Klasse T60 typisierten Tür mit den bekannten Vorrichtungen zwischen 40 und 60 Minuten.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist, dass sie in bestimmten Einsatzszenaren nicht oder nur eingeschränkt genutzt werden können. So kann die Verwendung der oben beschriebenen Schneidemulsion bei Löscharbeiten unter Umständen zu einer Gefährdung der Einsatzkräfte führen, beispielsweise bei Bränden an elektrischen Leitungen oder Anlagen, bei Bränden unter Beteiligung von Gefahrstoffen oder Ähnlichem.
Weiterhin ist die Verwendung der Schneidemulsion nachteilig, wenn das zu bearbeitende Wandungselement bereits eine hohe Temperatur aufweist. Hierdurch ist die Wahrscheinlichkeit von Dampfbildung erhöht. Eine spontane Verdampfung der Schneidemulsion geht mit einer potentiell erhöhten Wahrscheinlichkeit von Verletzungen für eventuell umstehende Personen einher.
Als Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird es daher angesehen, die aus dem Stand der Technik bekannten Durchbruchvorrichtungen derart weiterzuentwickeln, dass die Zeit zum Herstellen eines Durchbruchs verringerbar und die Sicherheit bei einer Verwendung der Durchbruchvorrichtungen erhöhbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Durchbruchvorrichtung eine Kühlanordnung aufweist, wobei die Kühlanordnung einen Gasanschluss, zumindest einen Gaskanal sowie einen in die Werkzeugaufnahme integrierten Werkzeuganschluss aufweist, wobei der Gasanschluss mit einer Inertgasquelle gasleitend verbunden und/ oder verbindbar ist, wobei der Gaskanal sich von dem Gasanschluss zu dem Werkzeuganschluss erstreckt, wobei der Werkzeuganschluss derart ausgebildet und an das Werkzeug angepasst ist, dass der Kühlmittelkanal des Werkzeugs so mit dem Inertgas beaufschlagbar ist, dass mittels des Inertgases das Werkzeug im Bereich der Werkzeugschneide und/ oder zumindest ein zu bearbeitender Bearbeitungsbereich des Wandungselements kühlbar sind. Inertgase im Sinne des Erfindungsgedankens sind solche Gase, die im Rahmen ihres Einsatzes keine, oder nur eine sehr geringe Reaktion mit ihrer Umgebung eingehen.
Bei einer besonders vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass das Inertgas Kohlenstoffdioxid ist. Kohlenstoffdioxid ist günstig in der Herstellung, verhältnismäßig einfach zu handhaben und behält seine inerten Eigenschaften über einen breiten Temperaturbereich. Bei einer Temperatur von ca. 20°C und einem Druck von ca. 60 bar liegt Kohlenstoffdioxid in flüssiger Form vor, sodass große Mengen davon in Druckgasflaschen transportierbar sind. Insofern es erforderlich ist, kann als Inertgas auch ein Edelgas verwendet werden, beispielsweise Argon. Durch die Kühlung der erfindungsgemäßen Durchbruchsvorrichtung mittels eines Inertgases wird erreicht, dass auch dann eine Kühlung des Bearbeitungswerkzeugs und des Wandungselements erfolgen kann, wenn auf eine Kühlung mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Schneidemulsion verzichtet werden muss.
Um Funktionsstörungen aufgrund von zu starker Abkühlung von Bestandteilen der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung und/ oder mit der Durchbruchvorrichtung zusammenwirkenden Komponenten zu verhindern, ist es vorgesehen, dass die einzelnen Komponenten der Durchbruchvorrichtung so aneinander sowie an die Inertgasquelle und das Werkzeug angepasst sind, dass ein mit Abkühlung verbundener Phasenübergang des Inertgases unterbunden ist, und das Inertgas von der Inertgasquelle bis zu der Austrittausnehmung verflüssigt und/ oder fließfähig ist und erst im Bereich der Austrittsausnehmung expandiert und dadurch abkühlt.
Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Rotationsantrieb und/ oder der Vorschubantrieb einen Elektromotor, einen Hydraulikmotor und/ oder einen pneumatischen Motor aufweisen können. Es ist weiterhin vorgesehen, dass der Vorschubantrieb vorteilhafterweise auch einen Linearantrieb aufweisen kann, wobei der Linearantrieb insbesondere als ein elektrischer, ein hydraulischer und/ oder ein pneumatischer Linearantrieb ausgebildet sein kann.
Bei einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens, ist es vorgesehen, dass die Kühlanordnung einen Druckminderer aufweist, mittels dessen ein Gasdruck des Inertgases von einem Eingangsdruck, den das Inertgas stromaufwärts des Druckminderers aufweist, auf einen Arbeitsdruck, den das Inertgas stromabwärts des Druckminderers aufweisen soll, verringerbar ist, wobei Leitungsquerschnitte des Gasanschlusses, des Druckminderers, des Gaskanals und des Werkzeuganschlusses derart aneinander und an Parameter der Inertgasquelle und des Werkzeugs sowie Leitungsquerschnitte des Kühlmittelkanals und einer Austrittsausnehmung des Kühlmittelkanals angepasst und/ oder anpassbar sind, dass das Inertgas mittels des Druckminderers isotherm von dem Eingangsdruck auf den Arbeitsdruck entspannbar ist, wobei das auf den Arbeitsdruck entspannte Inertgas mittels des Gaskanals, des Werkzeuganschlusses und des Kühlmittelkanals zu der Austrittsausnehmung förderbar ist, wobei das Inertgas im Bereich der Austrittsausnehmung des Werkzeugs expandierbar und die Gastemperatur so auf -50°C bis -90°C absenkbar ist, sodass durch das aus der Austrittsausnehmung des Werkzeugs austretende Inertgas ein Wandungsmaterial des Wandungselements in dem Bearbeitungsbereich derart abkühlbar ist, dass das Wandungsmaterial versprödbar und eine Durchbruchszeit, die benötigt wird, um den Durchbruch in das Wandungselement einzubringen, verringerbar ist
Bei Verwendung von markverfügbaren Kohlenstoffdioxid-Druckbehältern beträgt der Eingangsdruck ca. 60 bar. Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass dieser Eingangsdruck mittels des Druckminderers auf einen Arbeitsdruck von 2 bis 4 bar absenkbar ist, wobei es vorteilhafterweise vorgesehen ist, dass die Durchbruchvorrichtung so abgestimmt und eingestellt und/ oder abstimmbar und einstellbar ist, dass das Inertgas mit einem Druck von mehr 2 bar aus den Werkzeugs austritt.
Um eine ungewollte Expansion und Abkühlung des flüssigen Inertgases innerhalb der Durchbruchvorrichtung zu verhindern ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Kühlmittelkanal des in die Werkzeugaufnahme eingesetzten Werkzeugs und der stromabwärts des Druckminderers ausgebildete Abschnitt des Gaskanals den gleichen Durchmesser aufweisen. Bevorzugt liegt dieser Durchmesser im Bereich weniger Millimeter. Da schon kleine Durchmesseränderungen zu einem unerwünschten Phasenübergang führen können ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Kühlmittelkanal des Werkzeugs und der Gaskanal der Durchbruchvorrichtung gleichartig ausgebildet sind. Gleichartig bedeutet vorliegend, dass sie zumindest mit den gleichen Fertigungstoleranzen für Maßhaltigkeit und/ oder Oberflächenrauigkeit gefertigt sind, sodass Strömungsparameter innerhalb des Gaskanals und des Kühlmittelkanals im Wesentlichen gleich sind.
Um auch im Bereich des Werkzeuganschlusses einen ungewollten Phasenübergang zu unterbinden, ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Gaskanal und der Kühlmittelkanal im Bereich des Werkzeuganschlusses deckungsgleich und spaltlos miteinander kontaktiert sind, sodass der Kühlmittelkanal und der Gaskanal zwischen dem Druckminderer und/ oder dem Gasanschluss eine Gaskapillare mit konstantem Durchmesser bilden. Durch diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung ist es ermöglicht, dass das Inertgas erst bei seinem Austritt aus der Austrittsausnehmung des Werkzeugs entspannt und schlagartig in seine Gasphase übergeht, wodurch sich die Gastemperatur auf -70°C verringert.
Ein weiterer vorteilhafter Effekt, der aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Durchbruchvorrichtung mittels der niedrigen Temperatur des Inertgases erreicht wird, ist die Kühlung des Wandungselements als Ganzes. Metalltüren neigen dazu, sich bei Bränden zu verziehen und im Türrahmen zu verspannen, so dass sie nicht mehr geöffnet werden können. Durch die erfindungsgemäß ermöglichte schnelle und effektive Kühlung eines solchen als Tür ausgebildeten Wandungselements ist eine durch Hitzeeinwirkung entstandene Verspannung lösbar.
Bei einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass die Durchbruchvorrichtung eine Dichtanordnung mit zumindest einem Dichtkörper und zumindest einem Dichtungselement aufweist, das bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Durchbruchanordnung zumindest entlang einer Dichtlinie an dem Wandungselement anliegt und einen Abdichtabschnitt des Wandungselements umläuft, wobei durch die Dichtanordnung Durchbruchvorrichtung und den Abdichtabschnitt des Wandungselements ein Arbeitsvolumen umschlossen ist, dass mittels der Dichtanordnung gasdicht gegenüber einem Umgebungsgasvolumen abdichtbar ist, sodass das Arbeitsvolumen mit dem Inertgas befüllbar ist. Durch eine solche Dichtanordnung ist weiterhin ein übermäßiger Austritt des Inertgases verhinderbar. Unabhängig von ihren hervorragenden technischen Eigenschaften, weisen Inertgase sowohl für individuelle Lebewesen als auch für die Natur als ganze Risiken auf, die so weit es geht vermieden werden sollten. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Dichtanordnung sind diese Risiken minimierbar.
Bei einer vorteilhaften Umsetzung der erfinderischen Idee ist es vorgesehen, dass der Dichtkörper als ein Glockenförmiges Bauteil ausgebildet ist, das mit einer ersten Dichtanordnung entlang einer ersten durchgehenden Dichtlinie mit dem Wandungselement in Anlage bringbar ist, während es mit einer zweiten Dichtanordnung entlang einer zweiten durchgehenden Dichtline, so zumindest teilweise zumindest mit einigen der restlichen Komponenten der Durchbruchvorrichtung in Anlage bringbar ist, dass das Arbeitsvolumen abdichtbar und mit dem Inertgas befüllbar ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Komponenten der Durchbruchvorrichtung, die von der zweiten Dichtlinie umlaufen sind, einen gasdichten Abschluss bilden, sodass das Inertgas nicht unbeabsichtigt durch diese Komponenten der Durchbruchvorrichtung hindurch aus dem Arbeitsvolumen austreten kann.
Um die Bedienung einer mit zumindest einem Dichtkörper ausgerüsteten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung zu vereinfachen, ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Dichtkörper zumindest abschnittsweise aus einem transparenten Werkstoff hergestellt sein kann, beispielsweise aus einem Glas, einem Polymer oder Ähnlichem.
Um die Einflüsse der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung auf die Umgebung der Durchbruchvorrichtung weiter zu verringern ist es bei einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass das die Dichtanordnung einen Absauganschluss aufweist, wobei mittels des Absauganschlusses eine gasleitende Verbindung zwischen dem Arbeitsvolumen und einer Absauganlage herstellbar ist, sodass in dem Arbeitsvolumen angeordnetes Gas mit einem Unterdruck beaufschlagbar und absaugbar ist. Bei einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung dieser Idee ist es vorgesehen, dass die Absauganlage mit einem separaten Auffangbehälter verbunden und/ oder verbindbar ist, in dem das abgesaugte Inertgas sammelbar ist.
Um eine möglichst kompakte Bauform der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung zu ermöglichen, ist es bei einer Umsetzung des Erfindungsgedankens vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Bearbeitungsanordnung und/ oder die Rahmenkonstruktion zumindest abschnittsweise als Dichtkörper der Dichtanordnung ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Durchbruchvorrichtung keinen separaten Dichtkörper aufweist, der die restlichen mit der ersten Dichtanordnung entlang der ersten durchgehenden Dichtlinie mit dem Wandungselement in Anlage bringbar ist, während er mit der zweiten Dichtanordnung entlang der zweiten durchgehenden Dichtline zumindest teilweise zumindest mit einigen der restlichen Komponenten der Durchbruchvorrichtung in Anlage bringbar ist, sondern es ist vorgesehen, dass durch die Komponenten der Bearbeitungsvorrichtung sowie den oder die Dichtkörper die erste Dichtanordnung gebildet ist, die entlang der ersten Dichtlinie mit dem Wandungselement in Anlage bringbar ist, wobei die zweite Dichtlinie innerhalb der Durchbruchvorrichtung verläuft.
Um ein einfache Wartung und Umrüstung der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Komponenten der Bearbeitungsanordnung unabhängig von der Rahmenkonstruktion aneinander festgelegt und/ oder festlegbar sind, so dass die Bearbeitungsanordnung eine eigenständige Baugruppe der Durchbruchvorrichtung bildet und als ein Ganzes an der Rahmenkonstruktion festlegbar und von der Rahmenkonstruktion lösbar ist. Es dabei auch möglich und vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Bearbeitungsanordnung einen Hilfsrahmen aufweisen kann, mittels dessen und/ oder an dem die Komponenten der Bearbeitungsanordnung festgelegt und/ oder festlegbar sind. Es vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Hilfsrahmen als ein zylindrische Bauteil ausgebildet sein kann, dessen Wandung ein Aufnahmevolumen umschließt, in das die Bauteile der Bearbeitungsanordnung einsetzbar sind, wobei auf der Außenseite der Wandung Führungsmittel angeordnet sind, mittels derer eine Wirkverbindung zwischen dem Hilfsrahmen und der Linearführung herstellbar ist.
Um eine Handhabbarkeit der Durchbruchvorrichtung zu verbessern, ist es erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen, dass zumindest eines der Halteelemente der Rahmenkonstruktion als ein aktives Halteelement ausgebildet ist, das aktivierbar und deaktivierbar ist, indem eine Energiezufuhr zu dem Halteelementen ein- und ausschaltbar ist. Dabei ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass das zumindest eine Halteelement insbesondere mittels elektrischer oder pneumatischer Energie betreibbar sein kann. Das Halteelement kann demnach beispielsweise als ein ein Saugnapf, als ein Elektromagnet oder Ähnliches ausgebildet sein.
Es ist daher erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen, dass zumindest eines der Haltelemente als ein magnetisches Halteelement ausgebildet ist, mittels dessen eine magnetische Haltekraft auf das Wandungselement ausübbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Halteelement insbesondere einen Permanentmagneten aufweisen.
Um die erfindungsgemäße Durchbruchvorrichtung möglichst autonom betreiben zu können, ist es bei einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass die Durchbruchvorrichtung eine Energiespeichereinrichtung aufweist, wobei die Energiespeichereinrichtung derart mit dem Rotationsantrieb und/ oder dem Vorschubantrieb in Wirkverbindung gebracht und/ oder bringbar ist, dass der Rotationsantrieb und/ oder der Vorschubantrieb mit Energie versorgbar ist, sodass ein Betrieb des Rotationsantriebs und/ oder des Vorschubantriebs ohne eine externe Energiequelle ermöglicht ist. Dabei ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Energiequelle insbesondere eine Batterie, ein Druckspeicher oder Ähnliches sein kann.
Die Energiespeichereinrichtung kann vorteilhafterweise auch eine Vorrichtung zum Umwandeln einer Energieform in eine andere Energieform aufweisen, insbesondere von chemischer, kinetischer, potentieller und/ oder elektrische Energie, beispielsweise eine Brennstoffzelle, eine Motor-Generator-Einheit oder Ähnliches.
Bei einer besonders vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist die Energiespeichereinrichtung als eine auswechselbare elektrische Spannungsquelle ausgebildet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung ist es vorgesehen, dass die Durchbruchvorrichtung die Inertgasquelle aufweist. Die Inertgasquelle kann beispielsweise als eine Druckgasflasche ausgebildet sind. Derartige Druckgasflaschen sind in normierten Größen bekannt und marktverfügbar, beispielsweise ist Kohlenstoffdioxid in Wechselkartuschen mit einem sogenannten Schnellwechselverschluss und einer Füllmenge von 1 bis 10 kg erhältlich. Es daher vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Durchbruchvorrichtung ein zu diesen Schnellwechselverschlüssen kompatibles Anschlusselement aufweisen kann.
Es ist weiterhin möglich und erfindungsgemäß Vorgesehen, dass die Durchbruchvorrichtung einen integrierten Druckbehälter aufweisen kann, der mit dem Inertgas befüllbar ist und der in seinem befüllten Zustand die Inertgasquelle bildet. Es ist auch möglich und vorteilhafterweise vorgesehen, dass der integrierte Druckbehälter auswechselbar ausgebildet sein kann.
Bei einer alternativen Umsetzung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass die in die Durchbruchvorrichtung integrierte Inertgasquelle auch die oben beschriebene Energiequelle bilden kann, beispielsweise indem mittels des bereitgestellten Gasdrucks ein Rotationsantrieb, der einen pneumatischen Motor aufweist, mit Energie versorgbar ist.
Um einen möglichst effizienten Betrieb der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung zu ermöglichen, ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass zumindest eines der Übertragungsmittel ein Getriebe aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung wird es ermöglicht, dass das Antriebsdrehmoment und eine Antriebsdrehzahl, die durch den Rotationsantrieb bereitstellbar sind, mittels des Getriebes des Übertragungsmittel zu einem Arbeitsdrehmoment und einer Arbeitsdrehzahl umwandelbar sind, die in die Spindel einleitbar ist.
Das Getriebe kann vorteilhafterweise insbesondere als ein mechanisches oder hydraulisches Getriebe ausgebildet sein. Weiterhin ist es möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Getriebe eine Kupplung, beispielsweise eine Rutschkupplung, aufweisen kann. Je nach Ausgestaltung des Verwendeten Motors, des zu bearbeitenden Material und/ oder des verfügbaren Werkzeugs kann das Getriebe vorteilhafterweise eine Übersetzung und eine Untersetzung aufweisen. Es ist weiterhin vorgesehen, dass das Getriebe auch als ein schaltbares und/ oder automatisches Getriebe ausgebildet sein kann. Das Getriebe kann auch als ein stufenloses Getriebe ausgebildet sein.
Getriebe im Sinne der vorliegenden Erfindung meint auch alle Arten von Winkeltrieben, Vorgelegen und Planetengetrieben, die nicht zwangsläufig eine Über- oder Untersetzung aufweisen, sondern die insbesondere auch dazu dienen, einen mechanischen Kraftfluss umzulenken.
Bei einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass die Spindel und ein Rotor des Rotationsantrieb so zueinander angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Rotationsachse der Spindel und eine Antriebsachse des Rotors nicht deckungsgleich sind. Die Rotationsachse und die Antriebsachse können dabei sowohl parallel als auch unter einem Antriebswinkel zueinander ausgerichtet sein.
Bei einer besonders kompakten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Bearbeitungsanordnung eine sogenannte Vorsatzgetriebemotorspindel aufweist. Der Rotationsantrieb umfasst hierbei einen Elektromotor, der auf ein Vorsatzgetriebe wirkt, das seinerseits auf die Spindel wirkt, wobei der Elektromotor und die Spindel nebeneinander angeordnet und die Rotationsachse der Spindel und die Antriebsachse des Rotors des Elektromotors zwar parallel zueinander angeordnet und ausgerichtet, jedoch nicht deckungsgleich sind.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Spindel und der Rotor des Rotationsantriebs so zueinander angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Rotationsachse der Spindel und die Antriebsachse des Rotors koaxial sind. Diese Bauform ist beispielsweise bei einer getriebelosen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung anwendbar, die eine sogenannte Motorspindeleinheit aufweist. Es ist vorgesehen, dass der Rotor und die Spindel bei dieser Ausführungsform eine Einheit bilden, wobei die Übertragungsmittel als Verbindungselemente ausgebildet sind, mittels derer die Spindel an dem Rotor festgelegt ist. Bei einer einstückigen Fertigung von Rotor und Spindel, etwa indem die Spindel als integraler Bestandteil des Rotors ausgebildet ist, sind die Übertragungsmittel vorteilhafterweise ebenfalls in eine solche Spindel-Rotor-Einheit integriert.
Es ist weiterhin möglich und erfindungsgemäß vorteilhafterweise vorgesehen, dass Rotor und Spindel mittels eines als Getriebe ausgebildeten Übertragungsmittels so miteinander in Wirkverbindung gebracht sein können, dass die Rotationsachse der Spindel und die Antriebsachse des Rotors koaxial sind. Maßgeblich im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die Lage der die Rotationsachse der Spindel und der Antriebsachse des Rotors. Bezogen auf ein als Übertragungsmittel fungierendes Getriebe bedeutet das, dass eine erste Drehachse einer Eingangswelle des Getriebes und eine zweite Drehachse einer Ausgangswelle des Getriebes koaxial sein müssen. Es ist daher vorteilhafterweise vorgesehen, dass alle Arten von Getrieben zur Realisierung dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet werden können, die die vorgenannte Bedingung erfüllen.
Bei einer vorteilhaften Umsetzung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass die Linearführung der Vorschubeinrichtung ein stangenförmig ausgebildetes Führungselement aufweist, wobei die Halteanordnung eine Grundplatte aufweist und wobei das Führungselement sich senkrecht von der Grundplatte weg erstreckt. Durch eine derartige Ausgestaltung ist es ermöglicht, die Durchbruchvorrichtung nach Art einer Säulenbohrmaschine auszubilden. Diese Bauform zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie einen relativ freien Blick auf den zu bearbeitenden Abschnitt des Wandungselements zulässt.
Um die erfindungsgemäße Durchbruchvorrichtung an einer Vielzahl von unterschiedlich ausgebildeten Wandungselement festlegen zu können ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Anordnung der Halteelemente zueinander und/ oder den restlichen Komponenten der Durchbruchvorrichtung variabel ist. Variabel im Sinne der vorliegenden Erfindung meint, dass eine Position der Halteelemente in zumindest einer Raumrichtung veränderbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

1A bis 1C eine Schnittansicht sowie zwei Draufsichten einer Ausführungsform der Durchbruchvorrichtung mit einer Motorspindeleinheit,
2A bis 2C eine Schnittansicht sowie zwei Draufsichten einer Ausführungsform der Durchbruchvorrichtung mit einer Motorspindeleinheit und einer Umlaufwerkzeugspindel,
3 Schnittansicht einer Ausführungsform der Durchbruchvorrichtung mit Getriebe und
4 Schnittansicht einer Ausführungsform der Durchbruchvorrichtung mit stangenförmig ausgebildetem Führungselement.

In 1 ist eine schematisch dargestellte Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung 1 gezeigt. Die Durchbruchvorrichtung ist mit einem Wandungselement 2 in Anlage gebracht, wobei das Wandungselement 2 mehrschichtig ausgebildet ist und neben zwei Stahlplatten 3 auch eine Füllung 4 sowie verschiedene Armierungsmaterialien 5 aufweist.
Die dargestellte Durchbruchvorrichtung 1 weist eine Bearbeitungsanordnung 6 mit einer Werkzeugaufnahme 7, einer Spindel 8 und einem Rotationsantrieb 9 auf. Spindel 8 und Rotationsantrieb 9 bilden bei der dargestellten Ausführungsform der Durchbruchvorrichtung 1 eine Motorspindeleinheit 8, 9. In der Werkzeugaufnahme 7 ist ein Werkzeug 10 angeordnet, wobei das Werkzeug 10, eine Werkzeugschneide 10a, sowie eine Austrittsausnehmung 10b die mit einem Kühlmittelkanal 11 verbunden ist, aufweist.
Die Werkzeugaufnahme 7 ist an der Motorspindeleinheit 8, 9 festgelegt, sodass die Werkzeugaufnahme mittels der Motorspindeleinheit 8, 9 um eine Drehachse 12 der Werkzeugaufnahme herum drehbar sowie um eine Rotationsachse der Spindel herum rotierbar ist. Die Drehachse 12 und die Rotationsachse 13 sind bei der in 1 gezeigten Ausführungsform der Durchbruchsanordnung 1 koaxial. Die Motorspindeleinheit 8, 9 ist weist integrierte Übertragungsmittel (weder dargestellt, noch bezeichnet) auf, mittels derer ein Antriebsdrehmoment von dem Rotationsantrieb 9 der Motorspindeleinheit 8 ,9 auf die Spindel 8 übertragbar und so das Werkzeug 10 antreibbar ist.
Die gezeigt Durchbruchvorrichtung 1 weist weiterhin eine Rahmenkonstruktion 14 mit einer Vorschubeinrichtung 15 und einer Halteanordnung 16 auf. Die Vorschubeinrichtung 15 weist eine Linearführung 17 und einen Vorschubantrieb 18 auf. Die Bearbeitungsanordnung 6 weist eine Ringstütze 19 auf, auf deren Außenseite (nicht bezeichnet) ein Nutenstein 20 der Linearführung 17 angeordnet ist. Die Halteanordnung 16 weist ein zylindrisches Gehäuseelement 21 auf, an dem Stützstreben 22 festgelegt sind. Die Stützstreben 22 sind über Halteelemente 23 an dem Wandungselement 2 festgelegt. In das Gehäuseelement 21 ist eine Führungsnut 24 der Linearführung 17 eingebracht, innerhalb derer der Nutenstein 20 läuft. Die Ringstütze 19, der Nutenstein 20, die Führungsnut 24 und das Gehäuseelement 21 bilden die Linearführung 17, durch die die Bearbeitungsanordnung 6 parallel zu einer Vorschubachse 25 der Durchbruchvorrichtung 1 geführt ist und linear entlang der Vorschubachse 25 verlagerbar an den Halteelementen 23 der Halteanordnung 16 festgelegt ist.
Der Vorschubantrieb 18 der gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung 1 weist einen Motor 26 und ein Linearübertragungselement 27 auf. Der Motor 26 ist an der Ringstütze 19 festgelegt, wobei das Linearübertragungselement 27 an dem Gehäuseelement 21 festgelegt ist und wobei mittels des Motors 26 eine Vorschubkraft 28 auf das Linearübertragungselement 27 ausübbar und die Bearbeitungsanordnung 1 entlang der Vorschubachse 25 verlagerbar sowie ein Abstand (weder dargestellt noch bezeichnet) zwischen dem Werkzeug 10 und dem Wandungselement 2 veränderbar ist.
Die gezeigt erfindungsgemäße Durchbruchvorrichtung 1 weist die eine Kühlanordnung 29 zum Kühlen des Werkzeugs 10 sowie des Wandungselements 2 mittels eines Inertgases auf. Die Kühlanordnung 29 weist einen Gasanschluss 30 mit integriertem Druckminderer 31, einen Gaskanal 32, einen in die Werkzeugaufnahme 7 integrierten Werkzeuganschluss 33 sowie eine an den Gasanschluss 30 angeschlossene Inertgasquelle 34 auf. Die Inertgasquelle 34 ist als eine Druckgasflasche ausgebildet, die Kohlenstoffdioxid bei 20°C und 57 bar Druck bereitstellt. Der Druckminderer 31 weist eine Drehdurchführung auf mittels derer der Gasanschluss 30 gasleitend und rotierbar mit dem Gaskanal 32 verbunden ist. Der Gaskanal 32 erstreckt sich von dem Gasanschluss 30, durch die Motorspindeleinheit 8, 9 hindurch zu dem Werkzeuganschluss 33, sodass bei der gezeigten Durchbruchvorrichtung 1 eine Wirkverbindung zwischen der Inertgasquelle 29 und dem Werkzeuganschluss 33 in der Werkzeugaufnahme 7 hergestellt ist. Mittels des Werkzeuganschlusses 33 ist die Kühlmittelkanal 11 des Werkzeugs 10 mit der Inertgasquelle 29 verbunden und mit dem Inertgas beaufschlagbar.
Der Druckminderer 31 der in 1 gezeigten Durchbruchvorrichtung 1 weist ein integriertes Regelventil (weder dargestellt noch bezeichnet) auf, mittels dessen eine Durchflussmenge des Inertgases einstellbar ist, sodass die Durchbruchvorrichtung 1 an verschiedene Werkzeuge 10 angepasst werden kann. Der Druckminderer 31 ist so eingestellt, dass das von der Inertgasquelle 29 bereitgestellte Kohlenstoffdioxid isenthalp so entspannt wird, dass es in seiner flüssigen Phase verbleibt, bis es im Bereich der Werkzeugschneide 10a durch die Austrittsausnehmung 10b aus dem Kühlkanal 11 des Werkzeugs 10 austritt. Das Inertgas weist aufgrund der Expansion dann eine Temperatur von -70°C auf, was zu einer Versprödung des Wandungselements 2 führt, wodurch die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht ist.
Die Durchbruchvorrichtung 1 weist auch eine Energiespeichereinrichtung 35 auf, mittels derer der Rotationsantrieb und der Motor des Vorschubantriebs mit elektrischer Energie versorgt werden.
Die in den 1A bis 1C gezeigte Durchbruchvorrichtung 1 weist eine Dichtanordnung 36 mit einem Dichtkörper 37 und einem Dichtungselement 38 auf. Das Dichtungselement 38 ist bei der gezeigten Ausführungsform der Durchbruchvorrichtung 1 als eine in Richtung des Wandungselements 2 weisende Dichtfläche ausgebildet. Das Dichtungselement 38 liegt entlang einer in 1B gezeigten Dichtlinie 39 an dem Wandungselement 2 an und umläuft einen Abdichtabschnitt (weder dargestellt noch bezeichnet) des Wandungselements 2. Dabei ist durch die Dichtanordnung 36 der Durchbruchvorrichtung 1 und den Abdichtabschnitt des Wandungselements 2 ein Arbeitsvolumen 40 umschlossen, dass mittels der Dichtanordnung 36 gasdicht gegenüber einem Umgebungsgasvolumen (nicht bezeichnet) abgedichtet ist. Ein Teil der Dichtwirkung wird dabei auch durch die Bearbeitungsanordnung 1 und die Rahmenkonstruktion 14 bereitgestellt.
Wie in 1C gezeigt, weist die Dichtanordnung 36 der Durchbruchvorrichtung 1 einen Absauganschluss 41 auf. Der Absauganschluss 41 ist mit einer nicht dargestellten Absauganlage in Wirkverbindung gebracht, so dass das Inertgas aus dem Arbeitsvolumen 40 absaugbar ist.
Der Kühlmittelkanal 11 des in die Werkzeugaufnahme 7 eingesetzten Werkzeugs 10 und der stromabwärts des Druckminderers 31 ausgebildete Abschnitt des Gaskanals 32 weisen einem Durchmesser von 1 mm auf. Sie sind im Bereich der Werkzeuganschlusses 33 deckungsgleich und spaltlos kontaktiert und bilden so eine Gaskapillare, die sich von dem Druckminderer 31 bis zu einer Austrittsausnehmung 10a im Bereich einer Werkzeugschneide 10b des Werkzeugs 10 erstreckt. Innerhalb der Gaskapillare verbleibt das Inertgas bei Raumtemperatur in seiner flüssigen Phase. Bei Austritt aus der Austrittsausnehmung 10a des Werkzeugs 10 entspannt das Inertgas schlagartig und geht seine Gasphase über, wodurch sich die Gastemperatur auf -70°C verringert.
Anders als die in den 1A bis 1C gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung 1 weist die in den 2A bis 2C gezeigte Ausführungsform zusätzlich eine Umlaufwerkzeugspindel 42 auf. Die Umlaufwerkzeugspindel 42 ist an der Werkzeugaufnahme 7 festgelegt und mittels des Werkzeuganschlusses 33 mit der Inertgasquelle 34 in Wirkverbindung gebracht. Innerhalb der Umlaufwerkzeugspindel 42 ist ein Spindelgaskanal (nicht dargestellt oder bezeichnet) ausgebildet, mittels dessen das Inertgas zu dem an der Umlaufwerkzeugspindel 42 festgelegten Werkzeug 10 leitbar ist.
Durch die Umlaufwerkzeugspindel 42 wird das Werkzeug 10 gleichzeitig entlang einer Kreisfräserbahn 43 um die Rotationsachse 13 der Spindel 8 der Motorspindeleinheit 8, 9 rotiert und um seine Drehachse 12 gedreht, sodass ein Durchbruch 44 erzeugbar ist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Werkzeugs 10. Wie in 2B zu erkennen ist, weist die gezeigte Durchbruchvorrichtung 1 drei Werkzeuge 10 auf, die entlang der Kreisfräserbahn 43 geführt werden.
In 3 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchbruchvorrichtung 1 gezeigt, bei der anstelle der Motorspindeleinheit 8, 9 eine separate Spindel 8 und ein separater Rotationsantrieb 9 verbaut sind. Die Durchbruchvorrichtung weist ein als Vorsatzgetriebe ausgebildetes Übertragungsmittel 45 auf, mittels dessen der Rotationsantrieb 9 und die Spindel 8 miteinander in mechanische Wirkverbindung gebracht sind. Die Kühlanordnung 29 ist bei der gezeigten Ausführungsform in der Spindel 8 untergebracht. Die Spindel 8 und der Rotationsantrieb 9 sind so zueinander angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Rotationsachse 12 der Spindel 8 und eine Antriebsachse 46 des Rotationsantriebs 9 nicht deckungsgleich, aber parallel zueinander ausgerichtet sind.
Im Gegensatz zu den in den 1A bis 3 gezeigten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Durchbruchsvorrichtung 1 weist die in 4 gezeigt Ausführungsform keine Dichtanordnung auf. Weiterhin weist die Linearführung 17 der Vorschubeinrichtung 15 ein stangenförmig ausgebildetes Führungselement 47 auf. Die Halteanordnung 16 weist eine Grundplatte 48 mit einer Ständeraufnahme 49 auf, in der das Führungselement 47 verdrehsicher festgelegt ist. Das Führungselement 47 ist durch die Ständeraufnahme 49 senkrecht zu der Grundplatte 48 angeordnet.
Spindel 8 und Rotationsantrieb 9 sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Führungselements 47 angeordnet und mittels des Gehäuseelements 21 aneinander festgelegt. Das Führungselement 47 weist die Führungsnut 24 und ein als Zahnstangenabschnitt ausgebildetes Linearübertragungselement 27 auf, wobei die Vorschubeinrichtung 15 als ein Handhebel ausgebildet ist, mittels dessen die Vorschubkraft 28 erzeugbar ist. Die Führungsnut 24 und das Linearübertragungselement 27 liegen einander gegenüber, wobei der Nutenstein 20 so an dem Gehäuseelement 21 festgelegt ist, dass er in der Führungsnut 24 gleitet und so die Bearbeitungsanordnung 6 verdrehsicher an dem Führungselement 47 festgelegt ist.
Das Übertragungsmittel 27 ist bei der gezeigten Durchbruchvorrichtung 1 als ein Riemenantrieb ausgebildet.
Bezugszeichenliste

1: Durchbruchvorrichtung
2: Wandungselement
3: Stahlplatten
4: Füllung
5: Armierungsmaterial
6: Bearbeitungsanordnung
7: Werkzeugaufnahme
8: Spindel
9: Rotationsantrieb
10: Werkzeug
10a: Austrittsausnehmung
10b: Werkzeugschneide
11: Kühlmittelkanal
12: Drehachse
13: Rotationsachse
14: Rahmenkonstruktion
15: Vorschubeinrichtung
16: Halteanordnung
17: Linearführung
18: Vorschubantrieb
19: Ringstütze
20: Nutenstein
21: Gehäuseelement
22: Stützstrebe
23: Halteelement
24: Führungsnut
25: Vorschubachse
26: Motor
27: Linearübertragungselement
28: Vorschubkraft
29: Kühlanordnung
30: Gasanschluss
31: Druckminderer
32: Gaskanal
33: Werkzeuganschluss
34: Inertgasquelle
35: Energiespeichereinrichtung
36: Dichtanordnung
37: Dichtkörper
38: Dichtungselement
39: Dichtlinie
40: Arbeitsvolumen
41: Absauganschluss
42: Umlaufwerkzeugspindel
43: Kreisfräserbahn
44: Durchbruch
45: Übertragungsmittel
46: Antriebsachse
47: Führungselement
48: Grundplatte
49: Ständeraufnahme

Claims

Durchbruchvorrichtung (1) zum Einbringen eines Durchbruchs (44) in ein Wandungselement (2) mittels eines spanbildenden Bearbeitungsverfahrens, wobei die Durchbruchvorrichtung (1) eine Bearbeitungsanordnung (6) mit einer Werkzeugaufnahme (7), einer Spindel (8) und einem Rotationsantrieb (9) sowie eine Rahmenkonstruktion (14) mit einer Vorschubeinrichtung (15) und einer Halteanordnung (16) aufweist, wobei die Werkzeugaufnahme (7) zur Aufnahme zumindest eines Werkzeugs (10) mit einem internen Kühlmittelkanal (11) ausgebildet ist, wobei die Werkzeugaufnahme (7) derart mit der Spindel (8) in Wirkverbindung gebracht und/ oder bringbar ist, dass die Werkzeugaufnahme (7) mittels der Spindel (8) um eine Drehachse (12) der Werkzeugaufnahme (7) herum drehbar und/ oder um eine Rotationsachse (13) der Spindel (8) herum rotierbar ist, wobei durch den Rotationsantrieb (9) ein Antriebsdrehmoment erzeugbar ist, wobei die Bearbeitungsanordnung (6) zumindest ein Übertragungsmittels (45) aufweist, mittels dessen das Antriebsdrehmoment auf die Spindel (8) übertragbar ist, sodass mittels des Rotationsantriebs (9) das an der Werkzeugaufnahme (7) festgelegt Werkzeug (10) dreh- und/ oder rotierbar ist, wobei die Vorschubeinrichtung (15) eine Linearführung (17) und einen Vorschubantrieb (18) aufweist, wobei die Bearbeitungsanordnung (6) durch die Linearführung (17) parallel zu einer Vorschubachse (25) der Durchbruchvorrichtung (1) geführt und linear entlang der Vorschubachse (25) verlagerbar an der Halteanordnung (16) festgelegt und/ oder festlegbar ist, wobei der Vorschubantrieb (18) derart mit der Bearbeitungsanordnung (6) in Wirkverbindung gebracht und/ oder bringbar ist, dass eine mittels des Vorschubantriebs (18) erzeugbare Vorschubkraft (28) auf die Bearbeitungsanordnung (6) übertragbar und die Bearbeitungsanordnung (6) entlang der Vorschubachse (25) verlagerbar sowie ein Abstand zwischen dem Werkzeug (10) und dem Wandungselement (2) veränderbar ist, wobei die Linearführung (17) an der Halteanordnung (16) festgelegt und/ oder festlegbar ist und wobei die Halteanordnung (16) Halteelemente (23) aufweist, mittels derer die Halteanordnung (16) und somit die Durchbruchvorrichtung (1) an dem Wandungselement (2) festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbruchvorrichtung (1) eine Kühlanordnung (29) aufweist, wobei die Kühlanordnung (29) einen Gasanschluss (30), zumindest einen Gaskanal (32) sowie einen in die Werkzeugaufnahme (7) integrierten Werkzeuganschluss (33) aufweist, wobei der Gasanschluss (30) mit einer Inertgasquelle (34) gasleitend verbunden und/ oder verbindbar ist, wobei der Gaskanal (32) sich von dem Gasanschluss (30) zu dem Werkzeuganschluss (33) erstreckt, wobei der Werkzeuganschluss (33) derart ausgebildet und an das Werkzeug (10) angepasst ist, dass der Kühlmittelkanal (11) des Werkzeugs (10) so mit dem Inertgas beaufschlagbar ist, dass mittels des Inertgases das Werkzeug (10) im Bereich der Werkzeugschneide (10b) und/ oder zumindest ein zu bearbeitender Bearbeitungsbereich des Wandungselements (2) kühlbar sind.
Durchbruchvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (29) einen Druckminderer (31) aufweist, mittels dessen ein Gasdruck des Inertgases von einem Eingangsdruck, den das Inertgas stromaufwärts des Druckminderers (31) aufweist, auf einen Arbeitsdruck, den das Inertgas stromabwärts des Druckminderers (31) aufweisen soll, verringerbar ist, wobei Leitungsquerschnitte des Gasanschlusses (30), des Druckminderers (31), des Gaskanals (32) und des Werkzeuganschlusses (33) derart aneinander und an Parameter der Inertgasquelle (34) und des Werkzeugs (10) sowie Leitungsquerschnitte des Kühlmittelkanals (11) und einer Austrittsausnehmung (10a) des Kühlmittelkanals (11) angepasst und/ oder anpassbar sind, dass das Inertgas mittels des Druckminderers (31) isotherm von dem Eingangsdruck auf den Arbeitsdruck entspannbar ist, wobei das auf den Arbeitsdruck entspannte Inertgas mittels des Gaskanals (32), des Werkzeuganschlusses (33) und des Kühlmittelkanals (11) zu der Austrittsausnehmung (10a) förderbar ist, wobei das Inertgas im Bereich der Austrittsausnehmung (10a) des Werkzeugs (10) expandierbar und die Gastemperatur so auf -50°C bis -90°C absenkbar ist, sodass durch das aus der Austrittsausnehmung (10a) des Werkzeugs (10) austretende Inertgas ein Wandungsmaterial des Wandungselements (2) in dem Bearbeitungsbereich derart abkühlbar ist, dass das Wandungsmaterial versprödbar und eine Durchbruchszeit, die benötigt wird, um den Durchbruch (44) in das Wandungselement (2) einzubringen, verringerbar ist.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbruchvorrichtung (1) eine Dichtanordnung (36) mit zumindest einem Dichtkörper (37) und zumindest einem Dichtungselement (38) aufweist, das bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Durchbruchvorrichtung (1) zumindest entlang einer Dichtlinie (39) an dem Wandungselement (2) anliegt und einen Abdichtabschnitt des Wandungselements (2) umläuft, wobei durch die Dichtanordnung (36) Durchbruchvorrichtung (1) und den Abdichtabschnitt des Wandungselements (2) ein Arbeitsvolumen (40) umschlossen ist, dass mittels der Dichtanordnung (36) gasdicht gegenüber einem Umgebungsgasvolumen abdichtbar ist, sodass das Arbeitsvolumen (40) mit dem Inertgas befüllbar ist.
Durchbruchvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Dichtanordnung (36) einen Absauganschluss (41) aufweist, wobei mittels des Absauganschlusses (41) eine gasleitende Verbindung zwischen dem Arbeitsvolumen (40) und einer Absauganlage herstellbar ist, sodass in dem Arbeitsvolumen (40) angeordnetes Gas mit einem Unterdruck beaufschlagbar und absaugbar ist.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsanordnung (6) und/ oder die Rahmenkonstruktion (14) zumindest abschnittsweise als Dichtkörper (37) der Dichtanordnung (36) ausgebildet sind.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten der Bearbeitungsanordnung (6) unabhängig von der Rahmenkonstruktion (14) aneinander festgelegt und/ oder festlegbar sind, so dass die Bearbeitungsanordnung (6) eine eigenständige Baugruppe der Durchbruchvorrichtung (1) bildet und als ein Ganzes an der Rahmenkonstruktion (14) festlegbar und von der Rahmenkonstruktion (14) lösbar ist.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Halteelemente (23) der Rahmenkonstruktion (14) als ein aktives Halteelement (23) ausgebildet ist, das aktivierbar und deaktivierbar ist, indem eine Energiezufuhr zu dem Halteelemente (23) ein- und ausschaltbar ist.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Haltelemente (23) als ein magnetisches Halteelement (23) ausgebildet ist, mittels dessen eine magnetische Haltekraft auf das Wandungselement (2) ausübbar ist.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbruchvorrichtung (1) eine Energiespeichereinrichtung (35) aufweist, wobei die Energiespeichereinrichtung (35) derart mit dem Rotationsantrieb (9) und/ oder dem Vorschubantrieb (18) in Wirkverbindung gebracht und/ oder bringbar ist, dass der Rotationsantrieb (9) und/ oder der Vorschubantrieb (18) mit Energie versorgbar ist, sodass ein Betrieb des Rotationsantriebs (9) und/ oder des Vorschubantriebs (18) ohne eine externe Energiequelle ermöglicht ist.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbruchvorrichtung (1) die Inertgasquelle (34) aufweist.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Übertragungsmittel (45) ein Getriebe aufweist.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (8) und ein Rotor des Rotationsantrieb (9) so zueinander angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Rotationsachse (13) der Spindel (8) und eine Antriebsachse (46) des Rotors nicht deckungsgleich sind.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (8) und der Rotor des Rotationsantriebs (9) so zueinander angeordnet und ausgerichtet sind, dass die Rotationsachse (13) der Spindel (8) und die Antriebsachse (46) des Rotors koaxial zueinander ausgerichtet sind.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung (17) der Vorschubeinrichtung (15) ein stangenförmig ausgebildetes Führungselement (47) aufweist, wobei die Halteanordnung (16) eine Grundplatte (48) aufweist und wobei das Führungselement (47) sich senkrecht von der Grundplatte (48) weg erstreckt.
Durchbruchvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Halteelemente (23) zueinander und/ oder den restlichen Komponenten der Durchbruchvorrichtung (1) variabel ist.