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" Bohrvorrichtung, insbesondere für das Herstellen
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radialer Abzweigbohrungen an Röhren aus Stahl, Gußeisen, Keramik
etc.
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Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung insbesondere für das Herstellen
radialer Abzweigbohrungen an Röhren aus Stahl, Gußeisen, Keramik, etc., bestehend
aus einem mit Schneiden versehenen Grundkörper, in dem ein zentrierender Bohrer
konzentrisch zu den Schneiden auswechselbar angeordnet ist.
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Derartige Bohrvorrichtungen werden im allgemeinen in Verbindung mit
einem Gehäuse eingesetzt, welches nach Beendigung der Bohrarbeiten an der angebohrten
Röhre verbleibt und zum Anschluß der Abzweigleitung dient. Das betreffende Gehäuse
umschließt
dabei die anzubohrende Röhre nach Art einer Rohrschelle und wird auf einer Seite
mit einer abnehmbaren Hilfseinrichtung versehen, die zur Halterung und Führung der
Bohrvorrichtung dient. Die Bohrvorrichtung selbst wird dabei manuell durch eine
Ratsche oder eine aufgesetzte Bohrmaschine betätigt und während des Bohrvorgangs
durch ein Gewinde gegen die anzubohrende Röhre vorgeschoben. Nach dem Entfernen
der Hilfseinrichtung wird das Gehäuse mit einem Rohrstopfen oder Rohranschluß versehen
und bleibt mit der Röhre dauerhaft verbunden Die in Frage kommenden Röhren haben
in der Regel eine verhältnismäßig große Wandstärke. Röhren aus Metall können dabei
mit einer Auskleidung aus einem minieralischen Werkstoff, beispielsweise aus Zement
oder Keramik versehen sein. Die betreffenden Röhrenwerkstoffe führen zu einer hohen
Belastung der Bohrvorrichtung sowie zu einem starken Verschleiß der Schneiden.
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Bei den bisher bekannten Bohrvorrichtungen sind die Schneiden mit
dem Grundkörper unlösbar verbunden und bilden eine Art Bohrkrone, bei der eine Vielzahl
von Schneiden in der Fläche eines Kreisrings angeordnet sind. Infolge der hohen
Belastung der Schneiden kommt es nicht nur zu einem Stumpfwerden, sondern auch gelegentlich
zum Ausbrechen ganzer Zähne, an denen sich die Schneiden befinden. Ein Nachschleifen
stumpfgewordener Zähne ist auf der Baustelle unmöglich, da h-ierfür eine Spezialvorrichtung
benötigt wird; die Bohrvorrichtung muß zum Nachschleifen an einen Spezial betrieb
eingeschickt werden. Beim Ausbrechen einzelner Zähne ist eine Reparatur
in
der Regel unmöglich, so daß die gesamte Bohrkrone verworfen werden muß. Da diese,
insbesondere bei einer Bestückung mit Hartmetallzähnen, ein teueres Bauteil darstellt,
haben sich die Bohrarbeiten bisher als ein teurer Bearbeitungsvorgang erwiesen.
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Hinzukommt, daß mittels der bekannten Bohrkrone eine Art Hohlzylinder
aus der Röhre herausgetrennt wird, der beim Bohrvorgang praktisch unvermeidbar in
die Röhre fällt und mit dem Inhalt der Röhre fortgespült wird. Dadurch kann es an
anderen Stellen des Rohrleitungssystems zu Störungen bzw.
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Verstopfungen kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung der
eingangs beschriebenen Art anzugeben, die leicht zu handhaben, bei Schäden an den
Schneiden einfach instand zu setzen und für einen Einsatz bei unterschiedlichen
Röhrenwerkstoffen leicht umzurüsten ist.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen
Bohrvorrichtung erfindungsgemäß dadurch, daß am Grundkörper, auf den Umfang verteilt,
mindestens zwei Sitzflächen angeordnet sind, auf denen Wendeplatten auswechselbar
befestigt sind, deren in Arbeitsstellung befindliche Schneidkanten im wesentlichen
in zur Bohrerachse "A" radialen Ebenen liegen.
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Bei den Wendeplatten handelt es sich um handelsübliche Produkte, die
bisher allerdings noch nicht in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung
benutzt worden sind. In Frage kommen hierfür beispielsweise Wendeplatten in Form
einer
flachen', regelmäßigen Dreikantpyramide.
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Bei einem Stumpfwerden oder Ausbrechen der Schneiden lassen sich die
Wendeplatten durch Lösen threr Befestigungsschraube in eine Position drehen, in
der eine neue, einwandfreie Schneide zum Einsatz kommt. Sobald sämtliche Schneiden
unbrauchbar geworden sind, lassen sich die Wendeplatten einfach durch neue ersetzen.
Derartige Wendeplatten sind auch bei hoher Qualität verhältnismäßig preiswert. Das
Umsetzen bzw. der Austausch der Wendeplatten ist auch auf der Baustelle leicht durchzuführen;
das Einsenden an einen Spezialbetrieb, der mit Maschinen für das Nachschleifen der
bekannten Bohrkronen ausgestattet ist, erübrigt sich. Müssen auf der Baustelle unterschiedliche
Röhrenwerkstoffe bearbeitet werden, so lassen sich die Wendeplatten insgesamt leicht
durch solche ersetzen, deren Werkstoffeigenschaften und Geometrie auf den speziellen
Röhrenwerkstoff abgestimmt sind. Es ist dadurch möglich, mit ein und demselben Grundkörper
Röhren aus sehr unterschiedlichen Werkstoffen zu bearbeiten.
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Bei dem zentrierenden Bohrer handelt es sich zweckmäßig um einen handelsüblichen
Spiralbohrer, der im Falle eines Stumpfwerdens auch auf einer Baustelle mittels
einer üblichen Schleifmaschine (Schleifbock) auch von weniger geübten Personen leicht
nachgeschliffen werden kann. Die benötigten Spiralbohrer sind verhältnismäßig preiswert
und können notfalls auch in größerer Stückzahl mitgeführt werden, so daß im Bedarfsfall
auch ein vollständiger Austausch des zentrierenden Bohrers durchgeführt werden kann.
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Es ist dabei besonders zweckmäßig, den Grundkörper als im wesentlichen
massiven Hohlzylinder auszubilden, in dessen zentrischer Bohrung der zentrierende
Bohrer angeordnet ist.
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Dabei werden auf dem Umfang des Hohl zylinders in äquidistanter Verteilung
mehrere etwa sektorförmige Ausnehmungen angebracht, deren Anzahl der Anzahl der
Wendeplatten entspricht. Die Ausnehmungen dienen dabei zur Aufnahme und Abfuhr des
zerspanten Materials. Jede der Ausnehmungen besitzt dabei zwei etwa im rechten Winkel
zueinander stehende Wandflächen, von denen eine teilweise um die Dicke "d" der Wendeplatte
gegenüber einer radialen Ebene zurückgesetzt ist, in der die betreffende Schneidkante
der Wendeplatte liegt. Die zurückgesetzte Fläche ist dann die sogenannte Sitzfläche
für die Wendeplatte, die um einen spitzen Winkel von wenigen Grad gegenüber einer
streng radialen Ebene geneigt sein kann. Die Neigung versteht sich hierbei in einer
achsparallelen Richtung. Es versteht sich, daß die Zurücksetzung der Sitzfläche
entgegen der Drehrichtung des Bohrers erfolgt, so daß die Schneidkante stets im
wesentlichen in einer radialen Ebene liegt.
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Die jeweils andere Wandfläche erhält dabei einen solchen Verlauf,
daß die etwa sektorförmigen Ausnehmungen sich auf dem größten Teil des Grundkörpers
nicht mit der Bohrung für den zentrierenden Bohrer überschneiden, so daß der Hauptquerschnitt
im wesentlichen ungeschwächt bleibt. Lediglich im Bereich der Spitze des zentrierenden
Bohrers erhält die andere Wandfläche einen solchen Verlauf, daß sich die etwa sektorförmige
Ausnehmung an dieser Stelle mit der Bohrung
für den zentrierenden
Bohrer überschneidet. Dies äußert sich in der Seitenansicht so, daß der zentrierende
Bohrer auch im Bereich des Grundkörpers über eine kurze Länge auf einem Teilumfang
sichtbar ist. Diese Maßnahme dient dazu, die Wendeplatten auf ihren Sitzflächen
in der Weise anzuordnen, daß sie mit mindestens einer Ecke oder Kante in die Spannuten
des zentrierenden Bohrers hineinragen. Da ein Spiralbohrer üblicherweise zwei Spannuten
hat, werden auf dem Umfang des Grundkörpers verteilt auch zwei Wendeplatten angeordnet.
Durch das Oberschneiden von Spiralbohrer und Wendeplatten -Schneiden wird eine durchgehende
Schneide erreicht. Dadurch wird das gesamte Material der in der Röhre herzustellenden
Bohrung zu Spänen oder Pulver zerspant, welches von dem in der Röhre geführten Medium
leicht fortgespült werden kann, ohne zu einer Verstopfung des Rohrleitungssystems
zu führen.
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Sofern dabei die an sich bekannten Wendeplatten verwendet werden,
können diese beispielsweise im Grundriß die Form eines gleichseitigen Vielecks haben.
In Frage kommen beispielsweise Wendeplatten in Form eines Pyramidenstumpfes mit
einem Grundriß eines gleichseitigen Dreiecks. In diesem Falle können nacheinander
drei Schneidkanten zum Einsatz gebracht werden.
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Es ist aber ganz besonders vorteilhaft, die Wendeplatten als Kegelstümpfe,
d.h. mit einer kreisförmigen Schneidkante auszubilden. In einem solchen Falle können
die Wendeplatten mehr als dreimal umgesetzt werden, bis der gesamte Umfang ausgenutzt
worden ist.
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Bei Verwendung kegelstumpfförmiger Wendeplatten werden diese in besonders
vorteilhafter Weise konzentrisch zu ihrer Bohrung mit Indexeinrichtungen versehen,
durch die die Wendeplatten in Umfangsrichtung definiert um Winkel versetzbar sind,
die einem ganzzahligen Bruchteil eines Vollwinkels entsprechen. Beispielsweise kann
die Indexeinrichtung aus einer kreisringförmigen Fächer-Verzahnung bestehen, so
daß die Wendeplatten der Zahnteilung entsprechend im Umfang versetzbar sind.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus den übrigen Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend
anhand der Figuren 1 bis 5 näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht einer vollständigen Bohrvorrichtung
mit einer pyramidenstumpfförmigen Wendeplatte, Figur 2 eine Seitenansicht der Bohrvorrichtung
nach Figur 1 im rechten Winkel zur Darstellung in Figur 1, Figur 3 eine Draufsicht
auf die Bohrerspitze der Vorrichtung gemäß Figur 2,
Figur 4 eine
Variante des Gegenstandes nach Figur 2 mit einer kegelstumpfförmigen Wendeplatte
und Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V - V durch Figur 4 in v e r g r ö ß
e r t e m Maßstab.
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In den Figuren 1 bis 3 ist ein Grundkörper 1 gezeigt, der im wesentlichen
als massiver Hohl zylinder aus Stahl hergestellt ist. Der Grundkörper besitzt eine
zentrische zylindrische Bohrung 2, in der ein zentrierender Bohrer 3 in Form eines
üblichen Spiralbohrers angeordnet ist. Der Bohrer besitzt zwei Schneidkanten 4,
zwei zugehörige Spannuten 5 und eine Bohrerspitze 6.
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An dem der Bohrerspitze 6 zugekehrten Ende ist der Grundkörper 1 mit
einer (unterbrochenen) Kegelfläche 7 versehen.
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An dem der Kegelfläche 7 abgekehrten Ende ist der Grundkörper 1 mit
einer Gewindebohrung 8 versehen, mit der der Grundkörper auf einer nicht gezeigten
Antriebswelle befestigbar ist.
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Zwischen der Bohrung 2 und der Gewindebohrung 8 befindet sich eine
Trennwand 9, die gegenüber der Bohrung 2 eine Grundfläche 10 besitzt, aus der eine
in Richtung der Bohrerachse wirksame Stellschraube 11 hervorragt. Mittels dieser
Stellschraube ist es möglich, den Bohrer 3 in axialer Richtung festzulegen, wenn
beispielsweise ein Nachschleifen durchgeführt worden ist. Durch Kiemmschrauben 12
wird der Bohrer 3 gegen Verdrehen gesichert.
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Von der Mantelfläche 13 des Grundkörpers 1 ausgehend erstrecken sich
nach innen in äquidistanter Verteilung zwei etwa sektorförmige Ausnehmungen 14,
die jeweils zwei etwa im rechten Winkel zueiander stehende Wandflächen 15 und 16
aufweisen. Die Wandflächen 15 sind dabei gleichzeitig die Sitzflächen für Wendeplatten
17 in Form eines Pyramidenstumpfes mit einem Grundriß in Form eines gleichseitigen
Dreiecks.
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Die Wendeplatten besitzen eine Dicke "d" und die Wandflächen 15 sind
um eben diese Dicke in Drehrichtung gegenüber einer radialen Ebene E zurückgesetzt,
in der die einsatzfähigen Schneidkanten 18 der Wendeplatten 17 liegen (Figur 3).
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Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß die Wandfläche 15 in spitzem Winkel
zur Längsrichtung des Bohrers verläuft, so daß der Spanwinkel positiv ist. Dieser
Winkel beträgt zwischen 1 und 5 Grad. Aus Figur 1 ist weiterhin ersichtlich, daß
die zurückgesetzte Wandfläche 15 nur Abmessungen hat, die in etwa der Projektion
der Wendeplatte 17 in ihrer Arbeitsstellung entsprechen. Außerhalb der Wendeplatten
17 springt das Material des Grundkörpers 1 um ein Maß vor, welches etwa der Dicke
"d" der Wendeplatte entspricht, so daß Wandflächen 19 gebildet werden, die mittels
eines gut abgerundeten Obergangs 19a aus dem Grundkörper 1 herausführen.
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Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß die andere Wandfläche 16 einen ganz
bestimmten Verlauf hat. Dieser Verlauf ist so gewählt, daß die sektorförmige Ausnehmung
14 sich auf dem
größten Teil des Grundkörpers nicht mit der Bohrung
2 für den Bohrer 3 überschneidet, so daß an dieser Stelle eine Restwandstärke "s"
erhalten bleibt, durch deren Existenz der Grundkörper auf seinem Umfang in sich
geschlossen ist. Im Bereich der Spitze des zentrierenden Bohrers 3 hingegen nimmt
die Wandfläche einen solchen Verlauf 16a, daß sie sich mit der Bohrung 2 für den
Bohrer 3 überschneidet. Auf diese Weise ist der Grundkörper in Umfangsrichtung unterbrochen,
d.h. der Bohrer 3 ist von der Seite her auf einem zusätzlichen Teil seiner Länge
und auf einem Teilumfang sichtbar, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Auf diese
Weise werden die beiden Spannuten 5 von der Seite her zugänglich. Durch diese Maßnahme
ist es möglich, daß die Wendeplatten 17 mit einer Ecke 20 in die Spannut und damit
in die Hüllfläche der seitlichen Schneidkanten des Bohrers 3 hineinragen.
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Dies ist die Voraussetzung für ein restloses Zerspanen des herausgebohrten
Materials.
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Die Wendeplatten 17 sind mit einer Bohrung 21 versehen (Figur 5),
deren Achse durch den Schwerpunkt der Wendeplatte geht und senkrecht auf der Ebene
steht, in der die Schneidkanten 18 liegen. Dies bedeutet bei einem gleichseitigen
Pyramidenstumpf, daß die Bohrungsachse mit der Symmetrieachse des Pyramidenstumpfs
zusammenfällt. Durch die betreffende Bohrung ist eine Befestigungsschraube 22 hindurchgeführt,
mit der die Wendeplatte 17 gegen ihre Sitzfläche verspannt ist. Eine zwischen den
Wandflächen 15 und 19 gebildete Schulter 15a dient zu einer derartigen Fixierung
der Wendeplatte 17, daß deren in Arbeitsstellung befindliche Schneidkante 18 parallel
zu der nächstliegenden Mantellinie der Kegelfläche 7 verläuft.
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In Figur 4 ist eine Ausführungsform einer Bohrvorrichtung gezeigt,
in der an die Stelle der dreieckigen Wendeplatten gemäß'den Figuren 1 bis 3 als
Rotationskörper ausgebildete Wendeplatten 23 getreten sind, d.h. solche, die als
Kegelstümpfe ausgebildet und mit einer kreisförmigen Schneidkante 24 versehen sind.
Im übrigen sind gleiche Teile wie in den vorangegangenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
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Die Wendeplatten 23 sind in analoger Weise wie zuvor angeordnet, jedoch
zusätzlich mit Indexeinrichtungen 25 versehen, die beispielsweise nach Art einer
kreisringförmigen Zahnung ausgeführt sind.
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Unter Heranziehung von Figur 5 gilt folgendes: Zwischen der Wendeplatte
23 und ihrer Befestigungsschraube 22 liegt eine Gegenplatte 26, die komplementäre
Indexeinrichtungen 27 aufweist. Die Gegenplatte 26 ist in Figur 4 teilweise weggebrochen
gezeichnet, um eine Draufsicht auf die Indexeinrichtungen 25 zu ermöglichen. Die
Gegenplatte besteht aus einem kreisringförmigen Teil 26a,# aus einer sich daran
radial anschliessenden Lasche 26b sowie aus einem im rechten Winkel abgebogenen
Haken 26c, mit dem die Gegenplatte in eine Bohrung 29 im Grundkörper 1 eingreift.
Nach Lösen der Befestigungsschraube 22 und gegebenenfalls auch der Schraube 28 läßt
sich die Wendeplatte 23 um einen Winkel weiter drehen, der einem ganzzahligen Bruchteil
eines Vollwinkels entspricht. Die Umfangsfläche des kreisringförmigen Teils 26a
ist im Bereich der Schneidkante 24 als Spanleitfläche 30 gestaltet.
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Aus Figur 4 ist noch-ersichtlich, daß die Wandfläche 16 im
Bereich
der Wendeplatte 23 gleichfalls einen Verlauf 16a hat, so daß die dadurch gebildete
etwa sektorförmige Ausnehmung 14 sich völlig analog mit der nicht näher bezeichneten
Bohrung 2 für den Bohrer 3 überschneidet, so daß auch hier die Schneidkante 24 in
eine der Spannuten 5 des Bohrers 3 eingreifen kann. Der Obergang zwischen den Wandflächenteilen
16 und 16a ist der Kontur der Wendeplatte 23 angepaßt, d.h. kreisförmig abgerundet.
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Es ist noch zu erwähnen, daß der Durchmesser des Bohrers 3 gegenüber
dem Grundkörper 1 möglichst klein sein sollte, um eine möglichst kleine Querschneide
zu erhalten. Die Einstellung des Bohrers 3 in Achsrichtung zum Grundkörper 1 sollte
dabei zweckmäßig so gewählt werden, daß der vorstehende Teil des Bohrers die Wendeplatten
17 bzw. 23 um das 0,5- bis l,0-fache des Bohrerdurchmessers überragt.
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Die Wendeplatten 17 und 23 bestehen aus den hierfür üblichen Werkstoffen
wie Hartmetall, Keramik, Cermet etc.
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Die Wendeplatte 23 gehört hinsichtlich ihrer Form nicht zum Stande
der Technik.