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Haschine und Verfahren zur Herstellung von Rohrverbindungen u. dgl.
Die Erfindung betrifft das Schneiden von Werkstoffen und insbesondere Verbesserungen
für Verfahren und Maschinen zum Schneiden von Rohren und anderen Materialien in
Vorbereitung zur Herstellung von Verbindungen.
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Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Verbesserungen für
Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung von Schnitten von kreisförmigem Querschnitt
in Bauwerksteilen, wie 3ohren, Stangenmaterial, Platten od. dgl., um die Herstellung
von Verbindungen von verschiedenen Arten zwischen diesen Teilen mit weniger Arbeitsvorgängen
und in kürzerer
Zeit zu ermöglichen, als es mit den bekannten Verfahren
und Einrichtungen der Fall ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Verbesserungen
für Verfahren zur Verbindung von Bauwerksteilen mit einer verbesserten Vorrichtung
zum Schneiden einer kreisförmigen Öffnung in einem Rohr, einer Schiene, einer Platte
oder in einem anderen Bauwerksteil, wobei der Schnitt dadurch hergestellt wird,
daß ein zylindrisches Schneidwerkzeug in einer axialen Bahn bewegt wird,
die zur Längsachse oder der Ebene der Fläche des Werkstücks senkrecht ist oder mit
einem angemessenen bestimmten Winkel zu dieser verläuft.
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Einweiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens
und einer Maschine zum Schneiden von Bauwerksteilen, um sie zur Bildung von baulichen
oder Strömungsmittelverbindungen vorzubereiten, wobei ein Schneidwerkzeug verwendet
wird, welches die Form eines länglichen zylindrischen Abschnitts hat, das an seinem
einen Ende auf einer drehbaren Spindel angeordnet ist, während sein entgegengesetztes
Ende eine kreisförmige Schneidkante aufweist, wobei die Spindel so gelagert
ist, daa sie in einer axialenRichtung mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu einer
Einspannvorrichtung bewegt werden kann, durch welche der zu schneidende Teil starr
gehalten
wird, und eine Führung für das Schneidwerkzeug vorgesehen ist,
welche das Schneidende des Werkzeugs teles-
kopisch drehbar lagert, so daß
es in axialer Ausfluchtung mit der tragenden Spindel gehalten wird, während
die Schneid-
kante am Werkstück angreift und dieses schneidet,
Ein weiteres
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Vorbereitung
eines Rohres, einer Stange, einer
Schiene, einer Platte od, dgl,
zur Verbindung mit einem
anderen Teil für die Herstellung einer baulichen
oder ström-
ungsleitenden Verbindung, in dem ein kreisförmiger Schnitt
mit
Hilfe eines zylindrischen Schneidwerkzeugs hergestellt
wird, das eine
beträchtliche Länge hat und eine verhältnismässig schmale Vorderkante
aufweist, die mit Zähnen oder
ähnlichen Schneidelementen versehen ist,
die dazu dienen,
eine verhältnismässig schmale kreisförmige Bahn
zu schneiden,
wenn das Werkzeug um seine Längsachse gedreht wird und sei-
ner
Schneidkante ein Vorschub in einer axialen Richtung durch
eine rohrförmige
Führung hindurch mitgeteilt wird, welche in
fester Stellung benachbart
der Fläche des Werkstücks gehalten
Wird, bei dem der Schnitt durchgeführt
werden soll.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung, ist die Schaffunm einer Vorrichtung
zum Schneiden von Rohren, Schienen, Platten oder anderen Bauelementen zur Bildung
einer kreisförmiger Öffnung
für den Hindurchtritt eines Strömungsmittels
oder einer kreisförmigen Fläche an einem Ende oder einer Kante des Bauelements für
das Zusammenwirken mit einer gleichen Fläche an einem anderen Element für die Herstellung;
einer Verbindung, welche Vorrichtung umfaßt ein Schneidwerkzeug in Form eines länglichen
Zylinders, dgs an seinem einen Ende in axialer Ausfluchtung auf einer drehbaren
Spindel angeordnet werden kann und an seinem freien Ende einen Umfangswandabschnitt
aufweist, der mit einer Schneidkante endet, welche gegen ein seitliches Wandern
oder Gleiten während des Vorschubs in ih-.r er Achsrichtung und in der Schneidstellung
durch eine feste hülsenförmige Führung gehalten wird, welche die Schneidkante drehbar
lagert und eng benachbart der Fläche angeordnet ist, in welcher der Schnitt vorgenommen
wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Maschine zum
Schneiden einer kreisförmigen Öffnung in ein Werkstück mit einem stehenden tragenden
Rahmen, der eine Einspannvorr ichtung für ein Werkstück an seinem einen Ende aufweist,
und auf dem ein hin- und herbeweglicher Schlitten angeordnet ist, der mit einer
kraftgetriebenen Spindel versehen ist, die ein Schneidwerkzeug in Form eines Zylinders
aufnehmen kann, das an seinem einen Ende eine Schneidkante besitzt und an seinem
anderen Ende mit einer Spindelbefestigungsvorrichtung versehen ist, wobei benachbart
der Werkstückeinspannvorrichtung
eine ringförmige Führung vorgesehen
ist, durch welche das Schneidwerkzeug bei seinem Vorschub und wenn die Schneidkante
in Angriff am Werkstück gebracht wird, in ruhiger Lage gehalten wird.
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Die vorstehenden und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen und zwar zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht, mit weggebrochenen Teilen,
einer PZaterialschneidmaschine, die zur Durchführung der Erfindung geeignet ist;
Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig. 1 dargestellten Maschine; Fig. 3 eine Endansicht
der Maschine; Fig, 4 in vergrössertem Maßstab eine Ansicht im Schnitt nach der Linie
4-4 in Fig. 1; Fig, 5 eine Teilansicht in Draufsicht, wobei sich die Werkstückeinspannvorrichtunn
in einer anderen Stellung befindet; Fis.. 6 eine schematische Ansicht der Druckluftanlage
zur
Regelung der Bewegung des Schlittens, der die Spindel und deren
Antriebsmechanismus trägt; Fig. 7 eine Draufsicht einer in der erfindungsgemässen
Weise hergestellten verzweigten Rohrverbindung; Fig. 8 eineAnsicht im Schnitt nach
der Linie 8-8 in Fig. 7; Fig. 9 eine Draufsicht, welche die Stellung der beiden
Rohrstücke vor dem Schneiden der Enden desselben in Vorbereitung zur Herstellung
einer Verbindung zeigt und Fig.lo eine Ansicht zur Erläuterung eines abgeänderten
Verfahrens zum Schneiden einer Öffnung in ein Hauptrohr in Vorbereitung zur Herstellung
einer erfindungsgemässen Zweigverbindung. Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung
mit der Bearbeitung rohrförmiger Teile zur Verbindung eines Endes eines rohrförmigen
Teils mit einem anderen rohrförmigen Teil in der Weise, daß das Innere des einen
Teils mit dem Inneren des anderen Teils-in Verbindung steht und Strömungsmittel
frei durch die Verbindung hindurchtreten kann, wenn die Teile miteinander ver-
schweißt
oder in anderer Weise bleibend miteinander ver-
bunden sind, Die Erfindung
ist ferner auf die Bildung bau-
licher Verbindungen und auf die Bearbeitung
von Schienen,
Winkelstücken u, dgl, zur Verbindung mit der Wand
eines
Rohres oder einer anderen zylindrischen F14che
anwendbar,
wobei-die Verbindungen mit einem beliebigen gewünschten Winkel
der
Teile hergestellt werden können, Ferner können die Teile
von verschiedener
Grösse, verschiedener Dicke und aus ver-
schiedenen Materialien sein, wie
Stahl, korrosionsbeständiger
Stahl, Messing, Kupfer, Aluminium, Legierungen,
Kunststoff
od, dgl" Zn Fig, 1 - 6 ist eine Maschine dargestellt,
die besonders
zum Schneiden von rohrförmigen Teilen geeignet ist, um
die
Verbindungen zu erhalten, die bei der Durchführung der erfindungsgemgssen
Verfahren möglich sind, Die dargestellte
Maschine besitzt einen stehenden
Tragrahmen 1o mit einer
waagrecht angeordneten Oberplatte 11, auf
der parallele ste-
hende Endglieder 12 und 13 angeordnet sind, zwischen welchen
sich
parallele Stangen oder Schienen 14 und 15 erstrecken,
die als Führungen
für einen hin- und herbeweglichen Schlitten
16 dienen, auf dem ein
Kraftantrieb 17 angeordnet ist, Der
dargestellte Kraftantrieb weist einen
Elektromotor 18 und
eine Leistungsabgabeeinrichtung 2o mit einem
Mechanismus für eine veränderliche Drehzahl im Verbindungsgehäuse 21
auf.
Der Antriebsmotor 18 ist oberhalb der Leistungsabgabeeinrichtung 2o angeordnet,
die am Schlitten 16 befestigt ist. Von der Leistungsabgabeeinrichtung 2o erstreckt
sich eine Abtriebswelle 22, die eine Spindel für ein Schneidwerkzeug bildet. Auf
der die Spindel bildenden Welle 22 f ist eine zylindrische Werkzeugeinapannacheibe
25 mit einem
eine Nabe bildenden Teil 26 angeordnet, welch letzterer
sich von der Rückseite der Sehe4be 25 aus erstreckt und auf die Spindelwelle 22
aufgekeilt sowie durch eine Stellschraube 27 gesichert ist. Die Vorderseite 28
der Scheibe 25 dient zur
Aurnahme eines Schneidwerkzeugs bzw. einer
Lochsäge 30, wel-
che die Form eines zylindrischen Abschnitts hat, in dessen
einem Ende eine Einspannplatte 31 befestigt ist, welche mit geeigneten Bohrungen
für Stiftschrauben 32 und eine Zentrierschraube 33 versehen ist, die die@axiale
Ausfluchtung des Schneidwerkzeugs 30 mit der Welle 22 sicherstellt, Das Schneidwerkzeug
bzw, die Lochsäge 3o besitzt eine sägezahnförmige Schneidkante 35 an ihrem vorderen
Ende und erstreckt sich in der Richtung einer Werkstückeinspannvorrichtung 36, die
zum Einspannen eines Rohrstücks od, dgl, 37 in der richtigen Stellung zum Schneiden
durch das Werkzeug 3o dient.
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Ein Werkzeug- oder Sägeführungs- und Trägerglied 38 in Form ., eines
kurzen zylindrischen oder rohrförmigen Abschnitts ist auf einer Halterung 4o angeordnet,
die sich zwischen den Führungsstangen
14 und 15 erstreckt.
Die Halterung 4o weist
eine eine Klemme
bildende untere Platte 41 auf,
welche
durch das Drehen von Stiftschrauben 42 festgespannt werden
kann,
die die Platte mit
dem Hauptkörper der Halterung 4o
verbinden. Die
Sägeführung
38 ist in der richtigen Höhe
vorgesehen und zwischen den
Führungsschienen
14 und 15 so
angeordnet, das sie sich mit der Säge 30
in axialer Ausfluchtung
befindet. Die Führungshülse 38 hat einen Innen-
durchmesser,
der geringfügig grösser
als der Aussendurch-
messer der Säge 30 ist,
um diese aufzunehmen
und sie gleich-
zeitig in Ausfluchtung
zu halten und ferner übermässige
Schwingungen zu verhindern, wenn der
Säge ein Vorschub zum
Angriff am Werkstück 37 mitgeteilt wird.
Der Schlitten 16 besitzt einen Vorsehubmechanismus
mit einem
Druckluftzylinder
5o,
der mit einem hydraulischen Schalt-
system ausgerüstet Ist. Der
Druckluftzylinder
5o ist auf
einer einen Rahmen bildenden Platte 51, die
unterhalb des
Schlittens 16 befestigt Ist, angeordnet.
Eine Halterung
52
sichert das Ende des Kolbens 53 an der stehenden Rahmenplatte
13 am hinteren Ende
der Maschine.
Parallel zum Druck-
luftzylinder
50 erstrecken sich zwei Führungsstangen
54 von
einer Halterung 55
und
auf einer der Stangen 54 isfein Schneidvorschub-Auslöseglied
56 zur Anlage am vorderen Ende
des Zylinders 50 verstellbar angeordnet.
Am
vorderen Ende
des hydraulischen Schaltteils des
Druckluftzyllnders
5o
ist ein Gesehwindigkeitsregelventil
57 innerhalb bequemer
Reichweite der Bedienungsperson angeordnet,
während
ein
Druckluft-Speicherbehälter
58 in den Rahmen
an der einen
Seite
des oberen Hahmenteils
11 eingebaut und mit
einer
Druckluftquelle
verbunden ist. Auf der einen Seite des Schlittens
16 befindet
sich ein von Hand bedienbares
Regelventil
6o in bequemer Reichweite
der Bedienungsperson. Wie aus
Fig.
6 ersichtlich ist, umfaßt
die Druckluftanlage
das Ubliche
Filter 61, ein Anzeigegerät 62
und eine Schmiereinrichtung
63. Der dargestellte Druekluftsylinder
5o ist eine
im Handel gut bekannte
Einheit, die von der Piraa
Air Control, Ina., Chicago, Illinois, Y.St.A,,
geliefert und als ihre "Electro-Meahano"-Outward
Control Upit (A4-14)
bezeichnet
Wird.
| Die Verkstückeinspannvorrichtung 36 am vorderen Ende
der |
| Maschine isst auf einer Halterung 64 angeordnot, dii eine |
| Oberplatte 65 aufweist und durch einen Gelenkbolzen 66 mit |
| der Grundglatte 67 der Einepannvorrichtung 34 verbten |
| ist, welch, letztere mit einem bogenförmigen Sahlttg
6$ ver- |
| sehen ist, der zur Aufnahm eines Anachlägsti,tteo 7g dient |
| und die Winkelbewegung der Einspannvorricbtu»,g begrenzt. |
| Die Einspannvorrichtung besitzt eine Backe 71
von winkeligem |
Querschnitt,
die an einer Grundplatte 72 durch zwei parallele
stehende
Seitenplatten 73 und
73' befestigt ist. Die Grund-
platte 72 hat parallele
Schlitze 74 und 74#
zur Aufnahme
zusammenwirkender
Stifte 75 und 75',
die vom Boden bzw.
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von der Grundplatte 67 nach oben abstehen. Eine Verstell-
schraube
16 ist axial in einer stehenden Halterung 77 auf
der Grundplatte
67 drehbar und befindet sich in Gewinde-
eingriff mit einer
vertikalen Platte 78 auf der horizontalen
Platte 72s so daa
durch die Verwendung eines geeigneten
Werkzeugs zum Drehen
der Schraube 76 die Platte 72 auf der
Grundplatte 67 verstellt
werden kann, wobei die Platte 72
in richtiger Ausfluehtung
durch eine Hut- und Federverbindung
8o gehalten wird. Zwei herkömmliche
Kniehebel-Kettenspannvorrichtungen 81 und 81' sind auf tragenden Zapfen
82 und
82' angeordnet, die sioh von den Seitenplatten 73 und
73'
so erstrecken, daB sie Werkstöcke von verschiedener
Form aufnehmen können. Die Maschine ist mit einem Rohrabschnitt
37
dargestellt, der in Fig. 2 in einer Stellung zum Bohren
einer geraden
öffAung eingespannt ist, während in Fig. 5
die Klemmvorrichtung
36 zum Bohren einer Öffnung im Rohr-
abschnitt 37 mit einem Winkel
zur Längsachse des Rohrab-
schnitte eingestellt ist.
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Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Maschine 1o
ist zum Schnei-
den einer kreisförmigen Öffnung eingestellt
und der Rohr-
abschnitt 37 ist in einer solchen Stellung
starr eingespannt, daß seine Längsachse im rechten Winkel zum Zustellweg des Werkzeugs
3o verläuft. Der Drehantrieb des Werkzeugs 30 wird durch die Betätigung der Regelorgane
des Antriebsmotors 2o eingeleitet, worauf das Regelventil 6o für den Vorschub betätigt
wird, um dem 6chlitten 16 einen Vorschub mitzuteilen. Der Vorschub des Schlittens
geschieht unter der Wirkung des Druckluftzylinders 50 mit einem schnellen
Zustellhub, durch welchen das Werkzeug 30 in eine Stellung für den Beginn
des Schnittes gebracht wird,die durch die Einstellung des Vorschubauslöseorgans
56 bestimmt wird. Die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs 3o kann dann durch die
Betätigung des Ventils 57 am Druckluftzylinder 5o eingestellt werden. Vorzugsweise
beginnt der Vorschub ziemlich langsam und wird die Geschwindigkeit erhöht bis der
Motor richtig belastet erscheint. Nach der Beendigung des Schrittes wird der Schlitten
16 rasch durch eine Betätigung des Druckluftzylinders 5o unter der Regelung des
Ventils 6o zurückgeführt, worauf das berkstück aus der Einspannvorrichtung 36 entfernt
werden kann. Die Grösse der Lochsäge bzw, des Vj'erhzeugs 3o hängt natürlich von
dem Durchmesser des gewünschten Schnittes ab. Es können Werkzeuge von verschiedener
Grosse mit einer zusammenwirkenden Führung 38 von geeigneter Grösse für den Betrieb
mit einer ScP:ge 30 von besonderer ir@sse verwendet werden, d a die Maschine
zur
Aufnahme von Werkzeugen von verschiedener Grösse innerhalb bestimmter Grenzen geeignet
ist, welche durch die Grösse 4r Maschine und die Leistung der arbeitenden Vorrichtungen
bestimmt werden. Die Führung 38 kann lösbar und durch eine Führung von anderer Grösse
auswechselbar gemacht werden oder es kann ein verhältnismässig grosser Führungsträger
mit geeigneten Mitteln zum Einspannen von Führungseinsätzen von der richtigen Grösse
für das verwendete Werkzeug vorgesehen werden. Die in Fig. 5 gezeigte Einspannvorrichtung
36 ermöglicht die Anordnung des Werkstückes, das als Rohrstück 37 dargestellt ist,
mit einem bestimmten Winkel zur Hahn des Werkzeugs 30, so daß die Rohrwand unter
Bildung einer Öffnung geschnitten wird, die einen Durchmesser hat, welcher dem Aussendurchmesser
des Werkzeugs 30 entspricht. Es kann daher eine Öffnung von einem beliebigen
gewünschten Durchmesser in die Wand des Rohres durch die Verwendung eines Werkzeugs
von entsprechender Grösse geschnitten werden.
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Bei der Bearbeitung von Rohrteilen zur Bildung einer Strömungsverbindung,
beispielsweise der in Fig. 7 und 8 gezeigten Rohrverzweigung, wird das Hauptrohr
85 mit einer Öffnung 86 versehen, die in der für den Rohrabschnitt 37 beschriebenen
Weise eingeschnitten wird, wobei ein Sägewerkzeug 30 verwendet wird,
dessen
Aussendurchmesser dem Innendurchmesser des Abzweig-
rohres 87 entspricht oder
geringfügig kleiner ist. Das Ende
des Abzweigrohres 87 wird so geschnitten,
daß Kantenflächen
erhalten werden, die der Oberfläche des Hauptrohres 85 an
der
für die Verbindung gewünschten Stelle entspricht, so daß
zueinander
passende Flächen erhalten werden, die zur Bildung
einer einwandfreien Schweißverbindung
oder anderen strömungsdichten Verbindung geeignet sind. Das Ende des Abzweigrohres
87
kann in der in dem USA-Patent 3.o62.567 beschriebenen
Weise geschnitten werden,
wobei eine V-förmige Nut erhalten
wird, die zur Aufnahme von Schweißmaterial
geeignet ist,
das in Fig. 7 und 8 mit 88 bezeichnet ist. Das Ende des
Ab-
zweigrohres wird so angeordnet, daa sich die Öffnung
86 mit
der Innenseite des Abzweigrohres 87 in Ausfluchtung befindet,
und die Verbindungsstelle wird zur Herstellung einer bleibenden
Verbindung geschweißt, wodurch keine wesentliche Be-
hinderung für die
Strömung des Strömungsmittels aus dem Ab-
zweigrohr 87 in das Hauptrohr 85
entsteht. Gegebenenfalls
kann das Ende des Abzweigrohres 87 dadurch bearbeitet
werden,
daß dieses mit der Maschine 1o unter Verwendung der richtigen
Grösse
des Werkzeugs 3o geschnitten wird, Das Abzweigrohr 87
wird in der Einspannvorrichtung
36 so gehalten, daß es den
richtigen Winkel mit Bezug auf die Bahn
des Werkzeugs 30
hat,,wobei ein Werkzeug 30 verwendet wird, das einen Aussen-
durchmesser
hat, welcher dem Aussendurchmesser des Hauptrohres
$5
entspricht, so daß das Werkzeug 3o durch das Ende des Rohres 87
bei der Herstellung des kreisförmigen Schnittes hindurchtritt und die Endkanten
des Rohres, welche bei dem Schneidvorgang erhalten werden, zur Fläche des Hauptrohres
$5 passend sind und zur bleibenden Verbindung aneinander anliegen. Wenn eine Anzahl
Verbindungen von der gleichen Grösse und mit dem gleichen Winkel hergestellt werden
soll, können zwei Rohrenden auf einmal mit der in Fig. 9 schematisch dargestellten
Maschine dadurch geschnitten werden, daß die Rohre 95 und 96 in axialer Ausfluchtung
in der Weise eingespannt werden, daß sich die zu schneidenden Enden in einem geringen
Abstand befinden, und ein Schnitt mit einem einzigen Vorschub des Werkzeugs 3o auf
einer axialen Linie so durchgeführt wird, da? beide Rohrenden in einem Arbeitsgang
bearbeitet werden. Bei der Bearbeitung der Teile zur Bildung der in Fig. 7 und gezeigten
Abzweigverbindung kann ein abce''r.c1,ertes Verfahren angewendet werden, wie in
Fig. 1o dargestellt. Das Hauptrohr 9o kann eingespannt oder in anderer Weise in
fester Stellung gehalten Werden und ein kurzer Rohrabschnitt 91 von der gleichen
Grüsse wie das Abzweigrohr kann so geschnitten werden, daß das eine Ende Kantenflächen
erhält, die zu der Wand des Hauptrohres 9o passen, wenn sie gegen diese zur Anlage
gebracht werden. Der kurze @:ohrabscr.itt 91 kann
dann durch eine
Heftschweisse oder eine andere zeitweilige Verbindung in der Stellung gesichert
werden, in welcher die Verbindung gebildet werden soll, und als Führung zumSchneiden
der Öffnung im Hauptrohr verwendet werden, wobei die Maschine 1o zum Schneiden der
Öffnung bei abgenommener Werkzeugführung 38 und 4iit dem kurzen Rohrabschnitt 91
axial ausgefluchtetem Werkzeug 3o benutzt wird, so daß der letztere als Führung
für das Werkzeug 30 während des Schneidvorgangs dient, wobei das Werkzeug
30 für den Vorschub durch den Rohrabschnitt 91 und zum Schneiden einer Öffnung
in der Wand des Hauptrohres die richtige Grösse und einen Durchmesser hat; der nur
geringfügig kleiner als der Durchmesser des Rohrabschnittes 91 ist. Nachdem der
Schneidvorgang für die Öffnung beendet ist und das Werkzeug 3o zurückgeführt worden
ist, kann der Rohrabschnitt 91 dadurch gelöst werden, daß die zeitweilige Verbindung
gebrochen und entfernt wird, damit das Abzweigrohr, das zur bleibenden Verbindung
bearbeitet worden ist, an dessen Stelle gesetzt und zur Bildung der fertigen Verbindung
bleibend verbunden werden kann. Obwohl besondere .Materialien und besondere Einzelheiten
der Bauform in Verbindung mit der Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung
gemäß der Erfindung erwähnt wurden,
ist die Erfindung natürlich nicht hierauf
beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.