DE2153880C2 - Vorrichtung zum Schneiden einer Öffnung in einem Druckbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung ent«;prechend dem Oberbegiff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 27 030 bekannt. Bei dieser Vorrichtung erfolgt der Vorschub des Werkzeugs mittels eines Vorschubantriebs, der eine Vorschubschraube aufweist und auf eine das Werkzeug aufnehmende Spindel geschraubt ist. Die gesamte Vorrichtung wird zum Bohren bzw. Schneiden am Werkstück mittels Schrauben befestigt. Die Drehung der Spindel erfolgt mittels einer Schneekenradanordnung. Bei der Bearbeitung von Rohren ändert sich aufgrund der Rohrkrümmung die Drehmomcntlast am Werkstück. Für ein einwandfreies Arbeiten wäre es erforderlich, die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs der sich änderndem Drehmomcntlast anzupassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß durch Drehmomentlaständerungen am Schneidwerkzeug sich auch die Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs ändert Es soll also möglich sein, die Vorschubgeschwindigkeit zu erhöhen, wenn die Drehmomentlast am Schneidwerkzeug abnimmt und umgekehrt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Aufgrund dieser Ausbildung kann erreicht werden, daß sich die relative Drehgeschwindigkeit der das Schneidwerkzeug tragenden Bohrstange und der Vor- M schubspindel bei Änderung der Drehmomentlast ebenfalls ändert. Dabei wird bei konstanter Drehgeschwindigkeit der Vorschubspindel die Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs erhöht, wenn die Last abnimmt und umgekehrt. Eine Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs verringert die relative Drehgeschwindigkeit zwischen Bohrstange und Vorschubspindel und damit die Vorschubgeschwindigkeit Umgekehrt erhöht eine Zunahme der Drehgeschwindigkeit des Werkzeugs die relative Drehgeschwindigkeit der Bohrstange und der Vorschubspindel und damit die Vorschubgeschwindigkeit.

Die Erfindung wird nachstehend aiihand der F i g. 1 bis 9 beispielsweise erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorderansicht der Vorrichtung, teilweise jo im Schnitt,

Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung in Fig. 1 längs der Linie 2-2,

Fig.3 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht der rechten Seite der Vorrichtung der F i g. 1, J5 Fig.4 eine Aufsicht des oberen Teils der teilweise geschnittenen Vorrichtung in F i g. 3,

Fig.5 eine Aufsicht des unteren Teils der auf eine Rohrleitung aufgesetzten Vorrichtung der F i g. 1, und Fig.6 bis Fig.9 Strömungsmittclschaltbilder der Steueranlage der Vorrichtung.

Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung weist ein oberes Rohr 10 und ein unteres Rohr 11 auf, die an den einander benachbarten Enden einen Flansch 12 bzw. 13 haben, die durch ein Getriebegehäuse 14 miteinander verbundcn sind.

Eine Vorschubspindel 15 ist am oberen Rohr 10 drehbar gelagert (F i g. 4). Das obere, gewindefreie Ende 15.7 der Vorschubspindel 15 hat einen Abschnitt 156 mit vergrößertem Durchmesser, der auf einem Rollenlager 16 aufliegt. Das Rollenlager 16 sitzt auf einem ringförmigen Inncnflansch 17, der an einer Antriebshülse 18 einstückig ausgebildet ist. In Längsrichtung versetzt angeordnete Lager 19 liegen an Vorsprüngen der Antriebshülse 18 und des Rohres 10 an und sind durch « einen Abstandring 19a auseinandergehalten. Ein Drucklager 21 ist zwischen einem seillichen Flansch 20 der Vorschubspindel 15 und dem Innenflansch 17 der Antriebshülsc 18 angeordnet.

Eine rohrförmige Bohrstange 40 umgibt die Vor-M) schubspindel 15. Der obere Abschnitt 40a der Bohrstange 40 ist mit einem Gewinde versehen, das mit dem Gewinde der Vorschubspindel 15 in Eingriff steht. Am unteren Ende der Bohrstange 40 befindet sich ein Schneidwerkzeug 41 (Fig. 5), mittels dem in eine bs Druckrohrleitung 42 eine öffnung geschnitten werden kann. Durch Schließen eines auf dem Rohr 42 sitzenden Ventils 43 kann die Vorrichtung abgenommen oder überholt werden, ohne die Leitung 42 zu öffnen.

Die Antriebshülse 18 umgibt die Bohrstange 40, die mit der Antriebshülse 18 durch einen in eine Nut 44 greifenden Keil 43' axial verschiebbar, jedoch drehfest verbunden ist.

Die Vorschubspindel 15 ist nahe dem oberen Ende als ■> Sechskant 15c ausgebildet (Fig.4) und greift in eine Sechskantbohrung einer Kupplungshülsc 22. Die Kupplungshülse 22 ist axial verschiebbar und ist an ihrem oberen Ende durch den oberen Abschnitt 15c/der Vorschubspindel 15 geführt. Eine Schraubenfeder 23 drückt die Kupplungshülse 22 nach oben in die in F i g. 4 gezeigte Stellung, in der die Kupplung eingerückt ist. In dieser Stellung greift ein Keil 24 in eine Nut 25 einer Hülse 26, die in einem Zahnred 27 sitzt, so daß dessen Drehung auf die Vorschubspindel 15 übertragen wird. ii

Das Zahnrad 27 wird von einer Schnecke 28 und diese wiederum von Kegelrädern 29, 30 gedreht. Lctzfcrcs sitzt auf der Antriebswelle eines Hydraulikmotors 31, der über Leitungen 33a, 336 gespeist wird. Je nach der Drehrichtung der Vorschubspindel 15 dient eine der Leitungen als Ab- und die andere als Zuleitung.

Die Verstellung der Kupplungshülse 22 erfolgt ','ureh einen Kolben 34 in einem Zylinder 35 oberhalb der Vorschubspindel. Durch Druckbeaufschlagung des Zylinders 35 über eine Leitung 35a kann der Kolben 34 die Kupplungshülse 22 nach unten bewegen, bis der Keil 24 aus der Nut 25 austritt und der Drehantrieb der Vorschubspindel 15 unterbrochen wird.

Zwischen dem Kolben 34 und der Kupplungshülse 22 befindet sich ein Lager 36, so daß die Hülse gegenüber dem Kolben frei drehbar ist. Wenn der Kolben 34 nicht mit Druck beaufschlagt wird, rückt die Feder 23 die Kupplung v/ieder ein. so daß die Vorschubspindel 15 vom Motor 31 wieder angetrieben werden kann. Das Zahnrad 27 ist in Lagern 37 gelagert. Das Zahnradge- π triebe und die Kupplung sind in einem Gehäuse 38 angeordnet, das durch eine Kappe 39 abgedeckt und vom Rohr 10 getragen ist.

Auf der Antriebshülse 18 sitzt ein Zahnkranz 45 (Fig. 3),der von oiner Antriebsschnecke 46(Fig. l)ge- 4» dreht wird, die von Zahnrädern 48a. 486 angetrieben wird. Das Zahnrad 486 sitzt auf der Ausgangswel!« eines Hydraulikmotor 49. Das Schneckenrad 46 ist in F i g. I nach links durch eine Welle 46a verlängert, die ein Schwungrad 47 dreht, so daß schnelle Änderungen der -r> Belastung des an der Bohrstange sitzei.den Schneidwerkzeuges ausgeglichen werden können.

An den Hydraulikmotor 49 iind zwei Leitungen 50ii, 506 angeschlossen, über die der Motor in Abhängigkeit von der Stellung eines Ventils 32 in der einen oder andcren Drehrichtung angetrieben wird. Weiterhin ist ein Drehzahlsteuerventil 53 vorgesehen, durch das die Drehzahl der Antriebshülse 18 und damit der Bohrstange 40 einstellbar ist.

Für den Hydraulikmotor 31 sind ebenfalls ein Umkehrventil 54 und ein Drehzahlsteuerventil 55 vorgesehen. Beide Drehzahlsleuer- und beide Umkehrvcniilc sind auf einer Instrumententafel 56 angebracht, auf der sich auch ein Steuerventil 57 für die hydraulisch bctäligbare Kupplung und Druckmesser58 und 59 zur Anzeige bO des Druckes des den Antriebsmotoren zugeführicn Strömungsmittels befinden.

Die axiale Bewegung der Bohrstange, die sich aufgrund einer relativen Drehung zwischen der Vorschubspindel 15 und der Bohi'Ptange 40 ergibt, kann von der h> Bedienungsperson nicht beobachtet werden. Daher sind Mittel vorgesehen, die der Bedienungsperson die relative Bewegung der Bohrstange gegenüber der Vorschubspindel anzeigen. Hierzu treibt die drehfest mit der Bohrstange 40 verbundene Antriebshülse 18 die Eingangswelle öl eines Differentialgetriebes 60 an. Auf der Ausgangswelle des Differentialgetriebes 60 sitzt ein Kettenrad 62, das über eine Kette 63 mit einem Kettenrad 64 in Verbindung steht, das auf dem Abschnitt 156 der Vorschubspindel 15 sitzt.

Das Differentialgetriebe weist auch ein Zahnrad 65 auf. das mit einer Verzahnung am Umfang des Flansches 17 der Antricbshüise 18 in Eingriff steht. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 65 und dieser Verzahnung und zwischen den Kettenrädern 62, 64 ist derart, daß die Eingangsweile61 pro Einheit der geradlinigen Bewegung der Bohrstange 40 gegenüber der Vorschubspindel 15 eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen durchführt. Die Welle 61 verläuft nach unten durch ein Gehäuse 67 und treibt eine Zählvorrichtung 68 an, die die geradlinige Bewegung anzeigt.

Die Hydraulikmotor«! 31 und 49 sind Motoren, die mit einem Strömungsmedium mit konstantem Druck gespeist werden, und ihre Drehzahl nimmt ab. wenn die Motorlast /unimmi und umgekehrt. In Verbindung mit den Motoren werden Strömungsmittel verwendet, die den Motoren das Strömungsmedium mit mehr Druck und höherem Volumen zuführen, als es für eine bestimmte Last erforderlich ist. Dadurch können die Drehzahlsleuerventile 53 und 55 so eingestellt werden, daß sich bei einer bestimmten Last am Schneidwerkzeug die gewünschte Drehzahl ergibt. Durch Änderung der Drehzahl der Motoren 31 und 49 kann somit die relative Drehgeschwindigkeit zwischen der Vorschubspindel 15 und der Bohrstange 60 verstellt werden. Die Bedienungsperson kann daher die beiden Drehzahlsteuerventilc so einstellen, daß die Bohrstange sich um einen besummten Betrag schneller als die Vorschubspindel dreht. Dadurch kann das Schneidwerkzeug mit einer bestimmten Geschwindigkeit gegen das Rohr 42 bewegt werden. Beim Schneidvorgang nimmt die Last am Schneidwerkzeug zu. Dadurch wird die Drehgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs und damit der Bohrstange verringert, und die relative Drehung zwischen der Bohrstange und der Vorschubspindel wird ebenfalls verringert. Als Folge hiervon wird die Vorschubgeschwindigkcit des Schneidwerkzeugs verringert: diese Verringerung ist proportional der Last am Schneidwerkzeug. Wenn die Last zunimmt, ergibt sich eine weitere Verringerung der relativen Drehgeschwindigkeit der Bohrstange und der Vorschubspindel. Wenn die Last am Schneidwerkzeug abnimmt, nehmen die relative Drehung und die Vorschubgeschwindigkeit proportional der Last zu.

Der Vorschub des Schneidwerkzeugs stellt sich also automatisch auf die auftretende Last ein. Wenn das Schneidwerkzeug zum Stillstand kommen oder seine Drehgeschwindigkeit se weit herabgesetzt weraen sollte, daß sie geringer als die der Vorschubspindel ist, wird die Vorsehubrichiung umgekehrt, und die Vorschubspindel bewegt das Schneidwerkzeug vom Werkstück weg. Wenn das Werkzeug vom Werkstück getrennt ist. wird die ursprüngliche relative Drehung zwischen der Bohrstange und der Vorschubspindel wiederhergestellt, und das Werkzeug wird wieder gegen das Werkstück vorgeschoben. Dieser Vorgang erfolgt automatisch, ohne daß die Bedienungsperson eingreifen muß.

Die Inbetriebnahme eier Schneidvorrichtung wird nun anhand des Sirönuingsmittelschallbildes der F i g. 6 bis 9 erläutert. Die Vorrichtung wird zunächst auf dem Ventil 43 angebracht (F i g. 5). Das Schneidwerkzeug 41

befindet sich dabei über dem Ventil 43 in einem Rohr 43,r Das Ventil 43 wird nun geöffnet, und das Schneidwerkzeug wird nach unten in ein Rohr 436 in eine Stellung unmittelbar über dem Druckrohr 42 gebracht. Hierzu wird nur die Vorschubspindel 15 gedreht. D.ibei sind, wie F i g. 6 zeigt, zwei Pumpen 70 und 72 in Betrieb. Die Pumpe 70 speist über eine Leitung 71 das Umkehrventil 52, das so geschallet ist, daß das Strömungsmittel den Antriebsmotor 31 der Vorschubspindel 15 über die Leitung 33i> speist. Das Strömungsmittel umgeht dabei das Drehzahlsteuerventil 55 über ein Rückschlagventil 55a, da keine Drehzahlsteuerung erforderlich ist.

Dem Antriebsmotor 49 für die Bohrstange 40 wird kein Strömungsmittel zugeleitet, da das Ventil 54 geschlossen ist. Dadurch wird die Bohrstange schnell in axialer Richtung vorgeschoben, bis die Stellung in F i g. 5 erreicht ist. Durch Beobachtung der Zählvorrichtung 68 kann die Drehung der Vorschubspindel angehalten werden, wenn das Schneidwerkzeug die gewünschte Stellung erreicht hat.

Es erfolgt nun der Anschneidvorgang. Zunächst werden die Drehzahlsteuervcntile 53 und 55 für die Motoren 31 und 49 so eingestellt, daß sich die Vorschubspindel 15 und die Bohrstange 40 mit der gleichen Drehzahl drehen, also keine axiale Bewegung der Bohrstange erfolgt. Es kann nun überprüft werden, ob die Vorrichtung ordnungsgemäß arbeitet. Die Pumpen 70 und 72 benöligen keine Ablaßventile, es sind jedoch Ablaßventile 74 aus Sicherheitsgründen und für eine mögliche Entlastung beim Anlassen der Vorrichtung vorgesehen.

Wenn die Vorrichtung ordnungsgemäß arbeitet, wird die Drehgeschwindigkeit der Vorschubspindel mittels des Ventils 55 verringert. Die Drehzahl wird soweit verringert, bis die gewünschte Vorschubgcschwindigkeii der Bohrstange erreicht ist. Die Drehrichtung der Vorschubspindel ist während des Anschneidvorganges entgegengesetzt zu derjenigen der Vorschubspindel, wenn das Schneidwerkzeug nach unten bewegt wird. d. h.. die Vorschubspindel dreht sich in der gleichen Richtung wie bei der Bewegung des Werkzeuges weg vom Werkstück. Dadurch, daß sich die Bohrstange schneller dreht als die Vorschubspindel ergibt sich die relative Drehung, die erforderlich ist. um das Schneidwerkzeug gegen das Werkstück zu bewegen. Die Vorschubgeschwindigkeil wird durch Beobachtung der Zählvorrichtung 68 beobachtet. Es verbleibt zunächst ein genügender Abstand zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Werkstück, um die Vorschubgeschwindigkeil einzustellen, bevor das Werkzeug das Werkstück erreicht. Beim Anschneiden erfolgt eine Verringerung der Drehgeschwindigkeit. Diese Verringerung wird bei der Einstellung der Drehgeschwindigkeit ohne Last berücksichtigt. Die Verringerung der Drehgeschwindigkeit ist ein Erfahrungswert, der bei der Einstellung berücksichtigt wird.

Bei einer fehlerhaft eingestellten Vorschubgeschwindigkeit wird die Vorrichtung jedoch nicht beschädigt. Wird das Werkzeug mit zu hoher Vorschubgeschwindigkeit bewegt, wird es infolge der erhöhten Last durch das Werkstück abgebremst Dadurch wird die relative Drehung zwischen der Bohrstange und der Vorschubspindel und damit wird auch die Vorschubgeschwindigkeit verringert. Wenn die auftretende Last zu groß ist, daß die Drehgeschwindigkeit des Werkzeuges unter die der Vorschubspindel sinkt, wird die Vorschubrichtung umgekehrt und das Werkzeug wird vom Werkstück wegbewegt, bis die Drehgeschwindigkeit wieder die der Vorschubspindel übersteigt. Diese automatische Änderung der Vorschubgeschwindigkeit ist besonders dann von Vorteil, wenn das Werkzeug hängenbleibt.

Nach Beendigung des Schneidvorganges wird die Bohrstange über das Ventil 43 zurückgezogen. Dieser Vorgang ergibt sich aus F i g. 8. In F i g. 8 ist gegenüber Fig.6 die Slrömungsrichtung des Strömungsmittels zum Motor 31 mittels des Ventils 52 geändert. Wenn sich das Werkzeug über dem Ventil 43 befindet und dieses Ventil geschlossen ist, kann das Werkzeug von der Bohrstange entfernt werden. Es können nun weitere

κι Arbeitsvorgänge durchgeführt werden. Zum Beispiel kann ein Stopfen in die geschnittene öffnung eingesetzt werden, so daß das Ventil entfernt werden kann. Hierzu wird der Stopfen an der Bohrstange befestigt, das Ventil wird geöffnet und die Vorschubspindel wird wie in

r> (·' i g. 6 betätigt, um den Stopfen in die Öffnung einzusetzen. Der Stopfen kann an der Bohrstange durch eine Gewindeverbindung befestigt werden. Durch Drehen der Bohrstange kann diese dann vom Stopfen entfernt werden. Hierzu wird das Ventil 57 geöffnet, wie Fig. 9

2(i zeigt, um die Vorschubspindel vom Motor 31 zu trennen und ihre freie Drehung zusammen mit der Bohrstange zu ermöglichen. Der Antriebsmotor der Bohrstange kann dann betätigt werden, um die Bohrstange vom Stopfen abzuschrauben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schneiden einer Öffnung in einem Druckbehälter, z. B. in Rohrleitungen oder dergleichen, mit einem auf den Druckbehälter aufzusetzenden Gehäuse, mit einer im Gehäuse drehbar gelagerten Vorschubspindel, und mit einer an ihrem vorderen Ende ein Schneidwerkzeug tragenden Bohrstange, welche in ihrem Inneren die Vorschubspindel aufnimmt und mit dieser verschraubt ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange (40) an einen Drehantrieb (45,46} angeschlossen ist, dessen Eingangswelle {46a} mit einem drehmomentempfindlichen Druckmittelmotor (49) in Verbindung steht, und daß der Drehantrieb (27—30) der relativ zur Bohrstange (40) drehbaren Vorschubspindel (15) an einen Druckmittelmotor (3t) angeschlossen ist, dessen Speisedruck in Abhängigkeit vom durch den drehmomentempfindlichen Druckmist^Imotor (49) der Bohrstange (40) abgefühlten Drehmoment veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrstange (40) axial verschiebbar und drehfest gesichert in einer Antriebshülse (18) geführt ist, derart, daß die Drehung der Bohrstange (40) auf die Antriebshülse übertragen wird, daß die Antriebshülse (18) über ein Differentialgetriebe (60) mit der Vorschubspindel (15) verbunden ist, und daß die Antriebshülse (18) außerdem an ihrem Außenumfang einen Zahnkranz (45) trägt, mit dem eine mit dem Druckmittelmoior (49) kraftschlüssig verbundene Antriebsschnecke (46) i-. Eingriff ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfest m; der Bohrstange (40) verbundene Antriebshülse (18) der Eingangswelle (61) des Differentialgetriebes (60) antreibt, und daß die Ausgangswelle des Differentialgetriebes über ein Antriebselement (Kette 63) mit der Vorschubspindel (15) in Antriebsverbindung steht.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbeaufschlagung des Druckmittelmotors (31) für i)ie Vorschubspindel (15) über ein an sich bekanntes Strömungssteuerventil (52) erfolgt, dessen Ausgang in Abhängigkeit von der Drehzahl des Druckmittelmotors (49) für die Bohrstange (40) regelbar ist.