-
Die Erfindung bezieht sich auf Schneidvorrichtungen, insbesondere, wenn
auch nicht ausschließlich, auf eine Schneidvorrichtung zum Schneiden
eines Werkstückes in Form eines Rohres oder einer Röhre. Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Schneiden eines Werkstückes, wie
etwa eines Rohres oder einer Röhre, sowie ein Verfahren zum
Verbinden eines Rohres mit einem Stammrohr.
-
Es ist oft erforderlich, ein Loch oder ein "Fenster" in die Wand eines
Rohres oder einer Röhre zu schneiden, beispielsweise dann, wenn ein
Zweigrohr mit einem Starmnrohr verbunden wird, um eine T-Verzweigung
herzustellen. In den meisten Fällen ist es erwünscht, das Fenster so
genau wie möglich einzuschneiden, und zwar sowohl hinsichtlich der
Schnittiefe, als auch der Schnlttlinie. Beispielsweise sind Rohre aus
Gußeisen oder einem anderen Metall oft mit einer Kunststoffverkleidung
bedeckt, und wenn ein Zweigrohr mit einem Stammrohr verbunden wird,
ist es üblich, das Zweigrohr dicht mit der Kunststoffverkleidung zu
verbinden. Es ist daher wünschenswert, aus der metallischen Außenwand
ein Fenster ohne Eindringen bzw. ohne erhebliches Einschneiden in die
Kunststoffverkleidung auszuschneiden, wodurch ein Bereich der äußeren
Oberfläche der Kunststoffverkleidung freigelegt wird, an die das
Abzweigrohr in einer nachfolgenden Operation angeschlossen werden kann.
Es versteht sich daher, daß eine genaue Kontrolle über die Schnittiefe
besonders wichtig sein kann, um zu gewährleisten, daß die metallische
Außenwand im wesentlichen völlig durchdrungen wird, ohne bzw. ohne
erheblich in die Kunststoffverkleidung einzuschneiden.
-
Leider hat sich herausgestellt, daß in der Praxis aus einer Reihe von
Gründen die erforderliche Genauigkeit nur schwer erreicht werden kann.
Beispielsweise macht es die gekrümmte Aüßenoberfläche des Rohres
schwierig, eine Bezugsoberfläche herzustellen und aufrechtzuerhalten,
gegen die die Schneidbewegung gemessen werden kann. Eine weitere
Schwierigkeit ergibt sich aus dem Anbringungsort des Rohres an sich. Es
ist bei Rohren üblich, daß an ihnen an Ort und Stelle gearbeitet wird
und daß der Zugang zum Rohr sehr wohl beschränkt sein kann,
insbesondere, wenn das Rohr im Boden verlegt ist, wie etwa in einem
Hauptgasleitungs- oder einem Hauptwasserleitungssystem.
-
Die Publikation "Gas World", April 1988, Seite 25 und der Artikel mit
der Überschrift "Axial Pipe Window cutter for Steel Pipe without
Damage to Inserted Plastic" in den American Gas Association's "1971
Operating Section Proceedings" Seiten D121 bis D123 offenbaren einen
Rohraxialschneider und außerdem einen getrennten Rohrradialschneider. Der
Rohraxialschneider umfaßt ein Fahrgestell mit Schneidrädern, das gleitend
auf Tragstangen montiert ist. Die Tragstangen sind auf einem zu
schneidenden Rohr durch Verbindungsketten befestigt und gesichert die das
Rohr umfassen. Das Fahrgestell, und somit auch die Schneidräder,
können rückwärts und vorwärts entlang der Tragstangen sowie in
Längsrichtung des Rohres gleiten, während eine Zubringerschraube die
Schneidräder in das Rohr vorrückt, mit dem Ergebnis, daß Längsschnitte im
Rohr angebracht werden. Der Rohraxialschneider kann auf dem Rohr
gedreht werden, so daß an einer anderen Position auf dem Umfang des
Rohres ein weiterer Längsschnitt im Rohr angebracht werden kann. Der
Rohraxialschneider erzeugt nur Längsschnitte im Rohr. Der getrennte
Rohrradialschneider weist allgemein die Form eines Klemmbügels mit
Rollen und gegenüberliegenden Schneidrädern auf. Das zu schneidende
Rohr wird zwischen den Rollen und den gegenüberliegenden
Schneidrädern
plaziert. Die Schneidräder können in das Rohr vorgerückt werden,
und der Rohrradialschneider kann über den Umfang des Rohres über
einen Bogen gedreht oder vorwärts und rückwärts bewegt werden, so daß
die Schneidräder einen in Umfangsrichtung verlaufenden Schnitt im Rohr
anbringen. Der Rohrradialschneider kann dann vom Rohr entfernt und
auf ihm an einer anderen Stelle entlang des Rohres befestigt werden, wo
im Rohr ein weiterer Schnitt in Umfangsrichtung über einen
entsprechenden Bogen ausgeführt werden kann. Die getrennten Axial- und
Radialschneider können auf dem Rohr in unterschiedlichen Zeitpunkten
montiert werden, um einander kreuzende Längs- und Umfangsschnitte zur
Bildung eines Fensters herzustellen, das aus dem Rohr entfernt wird.
Somit wird das Fenster unter Benutzung zweier getrennter
unterschiedlicher Vorrichtungen hergestellt.
-
Die Druckschrift DE-A-3 151 641 offenbart eine Schneidvorrichtung zum
Herausschneiden einer nicht länger benötigten Zweigleitung aus einer
Hauptgasversorgungsleitung, ohne irgendeine Unterbrechung des
Gasstromes. Die Schneidvorrichtung umfaßt einen Tragrahmen, der an der
Hauptgasleitung mit Hilfe zweier Ketten festgespannt wird, sowie ein
Fahrgestell, das eine Schneidvorrichtung ist und auf dem Tragrahmen
gleitend und in Bezug auf diesen einstellbar montiert ist, und die
Schneidvorrichtung ist mit dem Fahrgestell schwenkbar verbunden so daß
die Schneidvorrichtung in eine Stellung bewegt werden kann, in der sie
quer und vollständig die Zweigleitung durchschneidet. Die
Schneidvorrichtung besitzt ein kreisförmiges Sägeblatt oder ein gerades Sägeblatt
mit einer Platte, die hinter dem Blatt befestigt ist. Das Sägeblatt ist so
angeordnet, daß es die Abzweigleitung nur quer durchschneiden kann,
wobei sie entweder einen Abschnitt des kreisförinigen Blattes oder der
Platte, zeitweihg - das andernfalls offene Ende des verbleibenden
Stummels der Abzweigleitung - abdichtet oder sperrt, der mit der
Hauptgasleitung
verbunden ist, um so ein größeres als das relativ geringfügige
Entweichen von Gas zu verhindern, ehe das offene Ende dauerhaft durch
Deckel oder Stopfen verschlossen wird.
-
Die Druckschrift DE-A-3 120 009 offenbart eine Vorrichtung zum
Schneiden und Trennen von kontinuierlich zugeführten rohrförmigen
Werkstücken in vorbestimmte Längen. Die Vorrichtung umfaßt einen
Tragrahmen und ein Fahrgestell, das auf dem Rahmen montiert ist und relativ
zu diesem in den Längsrichtungen der Werkstücke rückwärts und
vorwärts gleiten kann. Das Fahrgestell weist zwei beabstandete Backensätze
zum Greifen der rohrförmigen Werkstücke auf. Ein Schlitten, der ein
Schneidblatt und zwei damit ausgefiuchtete Trennblätter trägt ist gleitbar
auf dem Fahrgestell montiert und kann rückwärts und vorwärts in Quer-
oder Diagonalrichtung des erfaßten rohrförmigen Werkstückes angetrieben
werden, so daß während jedes Betriebszyklus das Schneidblatt nur in
einer Diagonalrichtung des Rohres einen Schnitt im Rohr in einem
Bereich des Zwischenabstandes zwischen den beiden Backensätzen
anbringt, wobei eines der trennenden Blätter in den Schnitt eindringt und
eine vorbestimmte Länge vom rohrförmigen Werkstück abtrennt.
-
Die Druckschrift GB 2 197 044 offenbart eine Schneidvorrichtung sowie
ein Verfahren zum Schneiden einer kreisförmigen Öffnung in die äußere
Schicht einer Hauptleitung, die eine äußere und eine innere Schicht
aufweist; und sie beschreibt weiter ein Verfahren zum Anschließen einer
Zweigleitung an die Hauptleitung. Ein drehender Becherbohrer oder
Tankschneider ist an einer Bohrvorrichtung befestigt die geradlinig zum
Rohr hin auf eine gewählte Radiuslinie des Rohres bewegt wird, um die
kreisförmige Öffnung zu schneiden, die dann einen Durchmesser besitzt,
der im wesentlichen der gleiche wie der Durchmesser des
Schneidwerkzeuges ist. Während der Schneidoperation drängt eine Sonde, die an der
Schneidvorrichtung befestigt ist, einen Teil der inneren Schicht nach
innen, um einen Spielraum zwischen der äußeren und der inneren
Schicht zu schaffen, so daß das Schneidwerkzeug nicht in die innere
Schicht schneidet. Nach Entfernen des Schneidwerkzeuges zusammen mit
der Sonde kann ein Abzweigrohr an der inneren Schicht befestigt
werden, woraufhin eine Öffnung in der inneren Schicht hergestellt wird, um
die Verbindung zwischen dem Inneren der Hauptleitung und der
Zweigleitung zu ermöglichen.
-
Die Druckschrift DE-A-2 749 287, die als das der Erfindung am
nächsten kommende Dokument des Standes der Technik betrachtet wird,
offenbart ein Rohrwand-Kreislochfräswerkzeug, das an eine
Kopiervorrichtung angeschlossen ist, die auf der Wand des Rohres gehaltert ist.
Das Werkzeug ist auf einer Schwenkachse montiert, die im wesentlichen
senkrecht zur Längsachse des Rohres verläuft. Das Werkzeug ist um die
Schwenkachse beweglich gelagert, um einen vollen Kreis zu beschreiben
und kann parallel zu der genannten Achse verschoben werden, wobei das
Werkzeug auf einem Schlitten befestigt ist, der parallel zur Schwenkachse
in Richtung auf die Wand des Rohres bewegbar ist. Das Werkzeug kann
auch zur Schwenkachse hin- und von dieser wegbewegt werden, um den
Radius des zu umschreibenden Kreises einzustellen.
-
Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer aus einem einzigen Teil
bestehenden Schneidvorrichtung zur Ausführung sowohl in
Umfangsrichtung, als auch in Längsrichtung verlaufender Schnitte in der Wand eines
Rohres, und die der Anwendung der Art und Weise, in der das Rohr
geschnitten werden kann, in einem Verfahren zum Verbinden eines
Rohres an einem Stammrohr, das eine äußere Materialschicht und eine
innere Verkleidung aufweist.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung zum
Schneiden eines Fensters in ein Rohr auf: ein Chassis mit einer
Schneidgruppe, die eine Schneideinheit umfaßt, welche mit einem fräsenden
Schneidwerkzeug versehen ist, wobei die Schneidgruppe beweglich auf
sdem Chassis montiert ist, derart, daß sie in longitudinaler Richtung des
Rohres bewegbar ist, während die Schneideinheit in Richtungen quer zu
den Bewegungsrichtungen der Schneidgruppe entlang des Chassis sowie,
bei Benutzung, zum Rohr hin und von diesem weg bewegbar ist, und
daß das Schneidwerkzeug in der Lage ist, Schnitte in die Rohrwand in
Querrichtungen auszuführen; Befestigungseinrichtungen, die angepaßt sind,
um das Rohr zu umklammern und das Chassis am Rohr zu befestigen,
und um das Chassis zu befähigen, relativ zum Rohr in Richtungen
bewegt zu werden, die quer zu den Bewegungsrichtungen der
Schneidgruppe entlang des Chassis sowie in Umfangsrichtung des Rohres bewegt
werden, wenn die Vorrichtung in Benutzung ist; und Zugeinrichtungen,
die dem Chassis zugeordnet sind, um das genaue Steuern der
Positionierung und der Bewegung des Chassis relativ zum Rohr zu erleichtern.
-
Die Befestigungseinrichtungen umfassen vorzugsweise eine oder mehrere
Ketten. Um die Reibung zu verringern, kann die Kette oder können die
Ketten mit Rollen versehen werden, und das Chassis kann mit Rädern
bestückt werden.
-
Die Zugeinrichtung umfußt zweckmäßig eine Kette zur Befestigung am
Werkstück, die mit den gezahnten Einrichtungen in Eingriff stehen,
welche auf dem Chassis montiert sind. Die gezahnten Einrichtungen
können beispielsweise durch ein Getriebe oder ein Schneckenrad
angetrieben werden. Das Chassis kann mit Befestigungseinrichtungen versehen
sein um eine Bewegung des Chassis während des Schneidens des
Werkstückes durch die Bewegung des Schneidwerkzeuges relativ zum Chassis
zu verhindern. Solche Befestigungseinrichtungen können einen oder
mehrere Klemmbügel oder Einstellschrauben aufweisen, die gegen die
Oberfläche des Werkstückes fest angezogen werden können.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum
Verbinden eines Rohres mit einem Stammrohr, das eine äußere
Materialschicht und eine innere Verkleidung aufweist: das Anwenden eines
Schneidwerkzeuges zum Durchschneiden der äußeren Schicht, um eine
Schnittlinie um einen Abschnitt oder einen Bereich der äußeren Schicht
herzustellen; das Entfernen des genannten Abschnittes vom Rohr, um ein
Fenster oder eine Öffnung herzustellen, die einen Bereich der
darunterliegenden Verkleidung freilegt; das Herstellen einer Öffnung im
freigelegten Bereich der Verkleidung und das Verbinden des Rohres mit der
freigelegten Verkleidung, um ein Zweigrohr zu bilden, das durch die
Öffnung mit dem Inneren des Stammrohres in Verbindung steht, wie
gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung definiert, wobei das
Schneidwerkzeug in Querrichtungen bewegt wird, um durch die äußere Schicht
in querverlaufenden Richtungen zu schneiden, ohne bzw. ohne erheblich
in die darunterliegende innere Verkleidung einzuschneiden, um die
Schnittlinie um den Abschnitt oder den Bereich der äußeren Schicht
herzustellen.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum
Ausschneiden und Entfernen eines Abschnittes einer äußeren Schicht
eines Stammrohres, das eine äußere Materialschicht und eine innere
Verkleidung aufweist: das Anwenden eines Schneidwerkzeuges zum
Durchschneiden der äußeren Schicht, um eine Schnittlinie um einen
Abschnitt oder einen Bereich der äußeren Schicht herzustellen; und das
Entfernen des genannten Abschnittes vom Rohr, um ein Fenster oder
eine Öffnung herzustellen, die einen Bereich der darunterliegenden
Verkleidung freilegt, wie gemaß dem ersten Aspekt der Erfindung
definiert, wobei das Schneidwerkzeug in Querrichtungen bewegt wird, um
durch die äußere Schicht in querverlaufenden Richtungen zu schneiden,
ohne bzw. ohne erheblich in die darunterliegende innere Verkleidung zu
schneiden, um die Schnittlinie um den Abschnitt oder den Bereich der
äußeren Schicht herzustellen.
-
Damit die vorliegende Erfindung besser verstanden wird, wird nun der,
nur beispielshalber, auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen.
Diese Zeichnung, nämlich Fig. 1, ist eine perspektivische Ansicht, die
eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Einsatz und auf
einem Rohr montiert darstellt.
-
In Fig. 1 ist eine Schneidvorrichtung 10 auf einem Rohr 12 montiert
dargestellt. Das Rohr 12 besitzt eine metallische äußere Schicht 12A,
beispielsweise aus Gußeisen, und eine innere Kunststoffverkleidung 12B.
Die Schneidvorrichtung 10 umfaßt einen Chassisrahmen 14, der aus zwei
parallelen, länglichen, rohrförmigen Elementen 16 gebildet ist, die an
ihren jeweiligen Enden durch querverlaufende, gekrümmte Endbalken 18
verbunden sind. Jeder Endbalken 18 trägt ein Paar von Rädern 20 an
seiner äußeren Seite. Die Räder 20 sitzen auf dem Rohr 12 auf und
tragen daher den Chassisrahmen 14 in einem festen Abstand von der
äußeren Oberfläche des Rohres 12.
-
Die Räder 20 sind zum Drehen auf entsprechenden Längsachsen 22
montiert, die in passender Weise mit den rohrförmigen Elementen 16
ausgefluchtet sind wie dargestellt. Die Räder 20 ermöglichen es also
dem Chassisrahmen 14, sich in Umfangsrichtung relativ zum Rohr 12 zu
bewegen, wobei sie den Chassisrahmen 14 in einem festen Abstand vom
Rohr 12 halten. Umgekehrt widerstehen die Räder 12 der
Längsbewegung auf dem Chassisrahmen 14 relativ zum Rohr 12.
-
Jeder Endbalken 18 wirkt mit einer entsprechenden Befestigungskette 24
zusammen, um das Rohr 12 zu umschließen, wobei die Enden jeder
Befestigungskette 24 mit entsprechenden Enden jedes Balkens 18
verbunden sind. Mindestens ein Ende jeder Befestigungskette 24 ist vom
zugehörigen Endbalken 18 ablösbar, um das Montieren bzw. Demontieren
des Chassisrahmens 14 auf bzw. vom Rohr 12 zu ermöglichen.
-
Die Befestigungsketten 24 werden im Gebrauch dicht um das Rohr 12
gelegt, wodurch die Räder 20 in engem Kontakt mit der äußeren
Oberfläche des Rohres 12 gehalten werden. Eine Reihe von Rollen 26 sowie
ein Satz von Rädern 28, die von jeder Kette 24 getragen werden,
erleichtern die Umfangsbewegung jeder Kette 24 um das Rohr 12 durch
Verringern der Reibung.
-
Die Umfangsbewegung des Chassisrahmens 14 um das Rohr 12 wird
durch ein handbetätigtes, getriebegekuppeltes Kettenrad 30 gesteuert, das
von einer Stütze 32 getragen wird, die auf dem Endbalken 18
vorgesehen ist, welcher zur linken Seite der Fig. 1 hin dargestellt ist. Das
Kettenrad 30 steht mit einer Zugkette 34 in Eingnff die das Rohr 12
an einer Stelle außenbords der Befestigungsketten 24 umschließt und fest
umgreift.
-
Eine Schneidgruppe, die allgemein durch das Bezugszeichen 36
gekennzeichnet ist, umfaßt einen Gleitblock 38, der eine Gleitgruppe 40 trägt.
Die Gleitgruppe 40 trägt ihrerseits eine Schneideinheit 42 zum radialen
Bewegen relativ zum Rohr 12 unter der Kontrolle eines Handrades 44
mit Spindel 46. Die Schneideinheit 42 wird vorzugsweise von einem
Hydraulikmotor 48 angetrieben. Einstellbare Stoppereinrichtungen können
vorgesehen sein, um die Schnittiefe auf einen gewünschten Wert zu
begrenzen.
-
Die Schneidgruppe 36 wird vom Chassisrahmen 14 für die
Längsbewegung relativ zum Rohr 12 gehaltert. Hierzu ist die Unterseite des
Gleitblockes 38 mit Buchsen 50 versehen, die die entsprechenden
rohrförmigen Elemente 16 aufnehmen und (zusammen mit dem Gleitblock 38)
entlang derselben gleiten.
-
Die Längsbewegung der Schneidgruppe 36 wird durch ein Handrad 52
mit Spindel 54 gesteuert. Die Spindel 54 verläuft parallel zu den
rohrförmigen Elementen 16 und wird an jedem Ende durch Lagerstützen 56
getragen, die auf jedem Endbalken 18 vorgesehen sind.
-
Die Spindel 54 steht im Gewindeeingriff mit einem Block 58, der auf
der Oberseite des Gleitblockes 38 befestigt ist. Einstellbare Anschläge 60
sind auf der Spindel 54 vorgesehen, um den Bereich der Längsbewegung
zu begrenzen, wobei die Grenzen durch Anstoßen der Anschläge 60 am
Block 58 bestimmt sind.
-
Um während des longitudinalen Schneidens eine Bewegung des
Chassisrahmens 14 in Umfangsrichtung um das Rohr 12 zu verhindern, sind auf
beiden Endbalken 18 Klemmen oder Stellschrauben 61 vorgesehen. Die
Klemmen oder Stellschrauben 61 können fest nach unten auf die
Rohroberfläche angezogen werden, so daß der Chassisrahmen 14 in einer
unveränderten Position relativ zum Rohr 12 festgeklemmt ist.
-
Bei Gebrauch wird die Schneidvorrichtung 10 auf dem Rohr 12, wie
beschrieben, montiert, und die Befestigungsketten 24 werden an die
Endbalken 18 angeschlossen. Die Zugkette 34 wird ebenfalls am Rohr 12
in einer Position befestigt, die für den Eingriff mit dem Kettenrad 30
passend ist. Die Ketten 24 und 34 werden dann festgezogen.
Anschließend wird die Schneideinheit 42 eingeschaltet und der Höhe nach über
dem Rohr eingestellt, derart, daß das Schneidwerkzeug 62, das die Form
eines Frässchneiders besitzt durch das Handrad 44 in Berührung mit der
Oberfläche des Rohres 12 gebracht wird, um an einem gewünschten
Platz auf dem Rohr das Ausschneiden eines Fensters zu beginnen. Wenn
das Schneidwerkzeug 62 eine ausreichende Tiefe erreicht hat, um durch
die äußere metallische Schicht 12A des Rohres 12 hindurchzuschneiden,
wird die Schnittiefe des Schneidwerkzeuges eingestellt, und die
Schneideinheit 42 wird, ohne oder ohne erheblich in die Kunststoffverkleidung
zu schneiden, in Längsrichtung und in Umfangsrichtung jeweils mit Hilfe
der entsprechenden Handräder 52 und 30 solange bewegt, bis ein
vollständiges Fenster ausgeschnitten worden ist. Die Schneidvorrichtung 10
kann dann vom Rohr 12 abgenommen werden, so daß das Fenster
entfernt werden kann, um die Kunststoffverkleidung 12B freizulegen. Die
Kunststoffverkleidung 12B kann in einem späteren Schritt perforiert
werden, um eine Öffnung zu schaffen und ein Kunststoffrohr vorzusehen,
das in dem freigelegten Bereich mit der Kunststoffverkleidung 12B zur
Bildung eines Zweigrohres verbunden wird, welches durch die Öffnung
(nicht dargestellt) mit dem Inneren des Rohres 12 in Verbindung steht.
-
Wenn mit dem Schneidwerkzeug 62 Schnitte in Umfangsrichtung
angebracht werden, kann die Schneidgruppe 36 in ihrer longitudinalen
Position zum Rohr verriegelt oder befestigt werden, beispielsweise durch
Schrauben der Stopper 60 bis zum Stopper mit den entsprechenden
entgegengesetzten Seiten des Blockes 58.
-
Wie es für Fachleute deutlich ist, verwendet die oben beschriebene
Vorrichtung nur ein einziges Schneidwerkzeug, um Schnitte selektiv in
querverlaufenden Richtungen anzubringen, und sie bildet ein zuverlässiges,
wirksames und präzises Mittel zum Schneiden eines Fensters in ein Rohr.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bietet Vorteile, insbesondere in
Fällen, in denen die Schnittiefe groß ist.
-
Natürlich kann das oben beschriebene Verfahren und die beschriebene
Vorrichtung auch bei Stamm- bzw. Wirtsrohren verwendet werden, die
aus anderen Materialien bestehen, sowie bei Rohren, die nicht verkleidet
sind, um darin Löcher oder "Fenster" zu schneiden.