Vorrichtung zum Anziehen von mit Widerlagerteilen versehenen holzenartigen Verbindungs- oder Befestigungselementen, insbesondere Schrauben, und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung Bei der vorliegenden Erfindung wird unter den Verbindun@gs- und Befestigungselementen etwa ein mit einer Verankerung versehener Bolzen mit einem Gegenteil verstanden, wobei der Bolzen ein Schrau bengewinde und der Gegenteil als Schraubenmutter ein. Innen-Schraubengewinde aufweisen kann, und der Bolzen ausserdem einen Verankerungsteil, z. B.
einen Kopf, einen Knebel oder einen konischen Auf lageteil an seinem Ende trägt. Jedoch kann der Bol zen auch ohne Schraubengewinde als glatter Stift ausgebildet sein, der mit einem Nietorgan an einer Anordnung befestigt werden kann.
Bei der Anordnung ist vor allem an ein Aggregat mehrerer Teile, beispielsweise Platten, gedacht, die mit einer gemeinsamen öffnung zur Durchführung des Bolzens versehen sind und durch den Bolzenkopf einerseits und das Befestigungsmittel anderseits mit einander verbunden oder befestigt werden. Dabei kann die Befestigung ausser durch Schrauben und Nieten beispielsweise auch. durch Klemmen erfolgen.
Um eine Anordnung mit mehreren. Einzelteilen: durch Verbindungs- und Befestigungselemente zusammen zu schliessen, muss das Verbindungselement eine ge wisse Längserstreckung aufweisen; es braucht jedoch nicht notwendig zylindrisch zu sein oder durch eine Öffnung .in den Einzelteilen der Anordnung hin durchgeführt zu sein.
Der Vorgang der Befestigung von Bolzen und. Muttern grösserer Abmessungen erfolgt üblicherweise mittels eines Spannschlüssels, dessen, Bedienung eine verhältnüsmässsg grosse Anstrengung und. Geschick lichkeit erfordert.
Im allgemeinen bedient man sich, zur Bewegung des Schlüssels eines Vorschlagham mers, was sich jedoch oftmals sehr schwierig ge staltet, besonders dann, wenn die Bolzen und Muttern von grossen Abmessungen in einem nicht gut zu gänglichen Raum, beispielsweise im Kurbelgehäuse einer Schiffsmaschine, angebracht werden sollen. Un ter solchen Verhältnissen ist es schwierig, wenn nicht unmöglich, eine grössere Anzahl von gleichartigen Bolzen und Muttern mit. gleicher Spannung an der Vorrichtung zu befestigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzusehen, auf Grund derer der Be festigungsvorgang erleichtert wird und welche ausser dem die Möglichkeit einschliesst, dass eine Mehrzahl gleichartiger Bolzen: und Muttern. mit im wesentlichen gleichem Spannungsgrad befestigt wird.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Anziehen von mit Widerlagerteilen versehenen bolzenartigen Verbindungs- oder Befestigungselemen ten, insbesondere Schrauben, welche dadurch gekenn zeichnet ist, dass mindestens ein Widerlagerteil einen auf seiner der Verankerung dienenden Seite offenen ringförmigen Hohlraum aufweist oder dass ein Ring teil vorgesehen ist, welcher einen in axialer Rich tung offenen ringförmigen Hohlraum aufweist oder zusammen mit dem Verbindungs- oder Befestigungs element einen solchen begrenzt,
wobei die öffnung des Hohlraums durch in Bolzenachsenrichtung ver schiebbare Wandungsteile verschlossen ist und im Innern des Hohlraumes eine feste, nachgiebige, mindestens annähernd inkompressble Masse ange ordnet ist, und dass ferner in: den den Hohlraum be grenzenden festen Wandungsteilen Schraubmittel vor gesehen sind, durch die auf mindestens einen Teil der festen:
Masse ein Druck ausgeübt und dadurch deren axiale Stellung verändert werden kann, derart, dass diabei die verschiebbaren Wandüngsteile in achs paralleler Richtung verschoben werden. Bei dieser achsparallelen Bewegung der ver schiebbaren Wandteile wird der Widerlagerteil von seiner Auflagefläche auf der Anordnung etwas abge hoben, so dass zwischen beiden ein Zwischenraum entsteht.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Ver fahren zum Betrieb der erfindungsgemässen Vorrich tung, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zuerst das Verbindungs- oder Befestigungselement mit den Widerlagerteilen ohne oder unter geringer Vorspan- nung in Eingriff gebracht wird, dass dann die Schraubmittel angezogen werden und dadurch dem Verbindungs- oder Befestigungselement eine erhöhte Vorspannung erteilt wird,
so dass sich die Auflage fläche des einen Widerlagerteils von seiner Gegen fläche abhebt, während statt dessen die dieser zu gewandte Oberfläche der verschiebbaren Wandungs- teile den Gegendruck der Gegenfläche aufnimmt, wo bei ein.
Zwischenraum zwischen Auflagefläche und, Gegenfläche entsteht, welcher anschliessend durch Unterlegelemente mindestens teilweise ausgefüllt wird, woraufhin die Schraubmittel wieder gelockert werden, so dass die Unterlegelemente zwischen der Auflagefläche und der Gegenfläche eingeklemmt wer den.
Durch diese Massnahme gestaltet sich der Be festigungsvorgang nicht nur verhältnismässig einfach, weil das Befestigungselement, beispielsweise die Schraubenmutter, nicht von vornherein auf ihren Enddruck gebraucht zu werden braucht, sondern nur mit geringerem Kraftaufwand betätigt wird. Es ist hierdurch gleichzeitig möglich, mehrere Verbindungs- und Befestigungselemente auf genau gleiche Befesti gungsspannung zu bringen.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das bolzenartige Verbin dungsmittel mit einer Bohrung in Achsrichtung ver sehen wird und- in dieser ein Stab einseitig befestigt wird, während dieser mit seinem anderen Ende in der Bohrungsöffnung frei endigt. Da sich das Ver bindungselement bei der durch den Befestigungsvor gang auftretenden Spannung dehnt und dieser Stab an dieser Dehnung nicht teilnehmen kann, muss sich bei der Dehnung des Befestigungsmittels der Ab stand des freien Endes des Stabes von der Bohrungs öffnung ändern. Dadurch, dass man diese Abstands änderungen beobachtet oder misst, kann man die Spannungen sämtlicher Verbindungsmittel auf den gleichen Zustand bringen.
In der Zeichnung sind einige beispielsweise Aus führungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Kopfschraube mit einer Schraubenmutter, Fig.2 eine Draufsicht auf die Schraubenmutter gemäss der Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Aus führungsform des Erfindungsgegenstandes, Fig.4 einen Teillängsschnitt durch ein Ausfüh- rungsbeispiel, bei dem der Hohlraum am Schrauben kopf angeordnet ist, Fig.5 und 6 eine weitere Ausführungsform mit im Schraubenkopf angeordnetem Hohlraum,
Fig.7-10 zwei Ausführungsformen, bei denen die Schraubmittel radial zur Balzenachse angeordnet sind, und zwar einmal in einer Schraubenmutter und das andere Mal im Schraubenkopf, und Fig. 11 eine Messvorrichtung für den Spannungs- zustand, des Bolzens.
In den Fig. 1 und 2 bedeutet 1 eine Schraube, die durch eine Anordnung 2 hindurchgezogen. ist und mit dieser verfestigt werden soll.
Die Schraube weist einen Kopf 3 auf, der unter halb der Anordnung 2 auf dieser aufliegt. Auf das mit dem Schraubengewinde versehene Ende 4 des Verbindungselements 1 ist eine Schraubenmutter 5 aufgesetzt, Im unteren Teil dieser Schraubenmutter ist ein ringförmiger Kanal 6 mit parallelen Wänden angeordnet, dessen Seitenwände konzentrisch zur Achse der Schraubenmutter 5 verlaufen.
Der Kanal 6 ist nach unten: geöffnet und durch einen ringförmigen stempelartigen Körper 7 verschlossen, der so in den Kanal eingepasst ist, d@ass er längs der Seitenwände zu gleiten vermag, und, der somit einen axial verschieb lichen Wandungsteil des durch den Kanal 6 gebildeten Hohlraumes bildet. Der Teil 7 ,ist daher auch als be weglicher Bodenteil des durch den Kanal 6 gebildeten Hohlraumes anzusprechen.
Der Hohlraum ist mit einer nachgiebigen, jedoch mindestens annähernd nicht kompressiblen Masse 8 gefüllt, die nach dem Ausführungsbeispiel aus Gummi besteht und ring förmige Gestalt hat.
In der Schraubenmutter 5 sind ausserdem eine Anzahl axial gerichteter Aufnahmen 9 angeordnet, von denen in der Zeichnung drei dargestellt sind (vgl. insbesondere Fig. 2), und die unten offen sind und in den Kanal 6 münden:. In jeder dieser Auf nahmen 9 ist ein Metallkolben 10 angeordnet, wel cher in der Aufnahme in axialer Richtung zu gleiten vermag.
Die Aufnahmen 9 sind an ihren oberen En den mit mit Innenschraubengewinde versehenen Boh rungen 11 verbunden, in welchen als Schrauben 12 ausgebildete Schraubmittel angeordnet sind, die von der Oberseite der Mutter 6 zugänglich sind und in Berührung mit dem Kolben 10 gebracht werden kön nen. Die die Schraubmittel und, den Kolben enthal tenden Teile der Mutter stellen gleichzeitig die festen Wandteile des Hohlraums dar.
Die Innen und Aussenkanten der Oberflächen des ringförmigen Stempels 7 und der Kolben 10, die den Gummiring 8 begrenzen, sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, an dien Stellen 13 abgerundet, so dass diese Oberflächen eine gewisse Konkavität aufwei sen. Der ringförmige Stempel 7 ist mit einer Aus nehmung 14 auf seiner dem Gummiring 8 abge wandten Seite versehen, zu einem Zweck, der weiter unten beschrieben werden wird.
Die Schraubenmutter 5 ist nach dem Ausfüh rungsbeispiel eine übliche Hexagonalschraubenmut- ter; sie könnte aber auch als eine anders gestaltete Mutter mit oder ohne geriffelter Oberfläche und mit zylindrischem Querschnitt ausgebildet sein. Die Aus- nehmungen 33 dienen zur Aufnahme eines kleinen Drehstiftes zur leichteren Handhabung des Schraub vorganges.
Beim Gebrauch werden der Bolzen 1 und die Mutter 5 zunächst von Hand, gegebenenfalls unter Zu hilfenahme eines Drehstiftes, der in die Aufnahmen 33 eingeführt wird, so zusammengebracht, dass sie die miteinander zu verbindenden Anordnungsteile 2 zusammendrücken.
Alsdann werden die Spannschrau- ben 12 in die Schraubenmutter hineingeschraubt, wo bei sie die Kolben 10 gegen und in den nachgiebigen, aber im wesentlichen inkompressiblen Gumnuring 8 drücken, wodurch sich der Gummiring deformiert, in dem Sinne, dass er seine Hauptachserstreckung ver grössert, was zur Folge hat,
dass die Schraubenmutter auf Grund der Gegenwirkung des ringförmigen Stem pels 7 gegen die als Anschlag wirkende Anordnung 2 angehoben wird, wobei der Bolzen um einen Betrag angezogen. wird, welcher dem vom Stempel 7 auf die Anschlagsfläche der Anordnung 2 ausgeübten Druck entspricht.
Wenn :die Mutter 5 ein gewisses Stück ange hoben und der Bolzen 1 um einen gewünschten Be trag gestreckt ist, wird ein Schlitzma:ntelring 15 ge eigneter Dicke zwischen den Rand der Mutter 5 und die Auflagefläche der zusammengepressten Anord- nung 2 geschoben, wobei er in den von der Aus nehmung 14 des ringförmigen Stempels 7 gebildeten Raum hineinragt. Die Schrauben 12 werden darauf hin gelockert, so dass der Schlitzmantelring 15 fest in seiner Lage eingeklemmt wird und der Bolzen einen Streckspannungszustand gewünschter Grösse annimmt.
Der Druck des deformierten Gummiringes 8 ist so gross, dass eine gewisse plastische Deformation. :in der Innenwand des Kanals 6 innerhalb der Mutter 5 eintritt, wodurch sich Teile der Sehraubenwindung der Mutter 5 in die Schraubenwindungen des Bolzens 1 hineindrücken, was in der Zeichnung zwischen den angezeichneten Stellen X-X angedeutet ist, wodurch eine gewisse Selbstsperrung der Schraubengänge ein tritt.
In Fig. 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, bei der der ringförmige Stempel 7 mit einem in axialer Richtung sich verhältnismässig weit erstreckenden kragenförmigen. Rand 16 versehen ist, welcher eine verhältnismässig geringe radiale Ab messung aufweist, wodurch ein Zwischenraum zwi schen dem Teil 16 und dem äusseren Rand der Mut ter 1 entsteht, in den emm kragenförmiger Ring 17 eingeschraubt ist.
Bei dieser Anordnung wird nach Anziehen der Schraube 12 der Ring 17 so weit aus der Mutter 11 herausgeschraubt, bis er mit der Auf lagefläche der Anordnung 2 in Berührung kommt, so dass er nach Lockern der Schrauben 12 den vom Ring 8 und dem Stempel 7 ausgeübten Druck aufzu nehmen vermag und die gewünschte Anspannung der Schraubenmutter und Streckung des Bolzens aufrechterhält.
Die Anordnung gemäss Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen gemäss Fig. 1 bzw. 2 im wesentlichen dadurch, dass die anhand dieser Figurenbeschriebe nen Befestigungsmittel statt in der Schraubenmutter 5 im Bolzenkopf 3 angeordnet sind. Sowohl die An ordnung als auch die Betätigung der Mittel sind sinngemäss die gleichen.
Der beschriebene Befesti gungsvorgang hat im allgemeinen eine messbare Be wegung des Bolzenkopfes 3 fort von der Auflage- fläche der Anordnung 2-2 zur Folge;
dabei kann der beschriebene Vorgang wiederholt werden und der ursprüngliche Schlitzmantelring 15 entfernt und durch einen anderen Schlitzmantelring 15 von geeig neter grösserer Dicke ersetzt werden, wobei die Schrauben 12 abermals gelockert werden und der Ring 8 entspannt werden kann, so dass der neue substituierte Ring 15 fest zwischen dem Bolzenkopf und der Auflagefläche der Anordnung eingeklemmt wird.
In den Fig. 5 und 6 ist eine andere Ausführungs form dargestellt, bei der die Schraubmdttel im Kopf ,des Bolzens 1 angeordnet sind.
In diesem Falle ist der Bolzenkopf 3 mit einem von parallelen Seitenflächen eingeschlossenen Ring 6 versehen, dessen Basis an der Stelle 32 kreisförmig abgerundet ist. Der ringförmige Stempel 7, welcher wiederum axial verschieblich im Kanal 6 angeordnet ist, weist auf seiner Innenseite ebenfalls einen kreis förmigen Querschnitt bei 33 auf.
Der Stempel 7 ist mit einem äusseren flanscharbigen Ringansatz 34 versehen und kann gegebenenfalls auch noch einen ringförmigen Ansatz 35 aufweisen, der zwischen dem Schaft des Bolzens 1 und der Bohrung der mitein- ander zu verbindenden Anordnungsteile 2 zu liegen kommt, um den Bolzen zu zentralisieren. Der Gummiring 36 weist ebenfalls kreisförmigen Quer schnitt auf und befindet sich in dem zwischen der Basis 32 des Kanals 6 und der kreisbogenförmigen Begrenzungsfläche des Stempels 7 gebildeten Hohl raum.
Im Bolze.nkopf befinden sich wiederum meh rere gleichförmig verteilte Aufnahmen. 9, die in den Kanal 6 münden. In :diesen Aufnahmen 9 sind. Gummiblöcke 37 angeordnet, welche genau in die Aufnahmen passen und .in Berührung mit dem Gummiring 3-6 gebracht werden können.
Ausserdem befinden sich in den Aufnahmen 9 Bolzen 38 aus gehärtetem Stahl, die ebenfalls in die Aufnahmen 9 genau eingepasst ;sind und durch Schrauben 12 be lastet werden können, so dass sie einen Druck auf die Gummiblöcke 37 ausüben.
Wenn die am ande ren Ende des Bolzens befindliche Schraubenmutter angezogen wird, sind( die beschriebenen Teile und ein zwischen dem unteren Rand des Kopfes 3 und :dem Flanschteil 34 befindlicher Schlitzmantelring 15 n *t dem Stempel<B>7</B> und der Anordnung 2 zusammen- x gedrückt, so dass sämtliche Teile einander innig be rühren.
Alsdann werden in beschriebener Weise die Schrauben angezogen, so dass der Bolzen gestreckt und der Kopf 3 angehoben wird und der ursprüng liche Ring 15 durch einen anderen Ring grösserer Ab messungen ersetzt werden kann. Daraufhin werden die Schrauben 12 wiederum gelockert, so dass der neue Ring 15 eingeklemmt wird und den Spannungs druck<I>des</I> Bolzens aufrechterhält.
Die in Fig. 7 und 8 dargestellte Anordnung un terscheidet sich von: den bisherigen Ausführungsbei spielen dadurch, d ass anstelle der bisher vorgesehe nen, in axialer Richtung wirkenden Spannschrauben 12 radial wirkende Spannschrauben 25 in Anwen dung kommen.
Ausserdem ist der Hohlraum weder in der Schraubenmutter noch im Bolzenkopf, sondern m einem besonderen Verankerungsrnittel angeordnet, welches durch einen Ring 18 gebildet wird, in dem sich wiederum ein konzentrischer Kanal 19 mit achs- parallelen Wänden befindet, in welchem ein ring förmiger Kolben 20 axial gleitverschieblich angeord net ,ist, dessen untere Begrenzungsfläche die oben befindliche öffnung des Hohlraums 9 verschliesst.
Im Hohlraum ist wiederum ein Gummiring, der mit 21 bezeichnet ist, der jedoch auch durch eine andere feste, nachgiebige und im wesentlichen inkompres- sible Masse ersetzt sein kann.
In der Aussenwandung des Ringes 18 sind gleich mässig verteilt Aufnahmen 22 radial angeordnet, die in den Kanal 19 münden und in denen Stempel 23 angeordnet sind, welche in den Aufnahmen radiale Gleitbewegungen auszuführen vermögen und mit ih ren inneren Enden in Berührung mit dem Gummi ring 21 kommen können. Für die Zugschrauben 25 sind ebenfalls radiale Bohrungen 24 im Ring 18 vor gesehen, derart, dass die Schrauben 25 ,in, Berührung mit den Kolben 23 kommen können. Die beschriebe nen Teile werden wieder in der Weise zusammenge setzt,
dass der Bolzen 1 in seiner Arbeitslage relativ zu der Anordnung 22 gebracht wird, wobei der Ring 18 mit entlasteten Schrauben 25 über das Bolzen ende geschoben wird und die Schraubenmutter in Berührung mit dem Teil 18 gebracht wird, so drass sie in Anschlag gegen den geteilten Ring 26 kommt, der sich in einem Zwischenraum zwischen der Mutter 5 und dem Ring 18 befindet. Nachdem die Schrau benmutter 5 von Hand angezogen ist, werden die Zugschrauben 25 angezogen, so dass sie die Kolben 23 radial nach innen drücken, wodurch der Gummi- ring 21 deformiert wird.
Dies hat wiederum zur Folge, dass der ringförnuge Stempel 20 von der Auflagefläche des Teils 18 auf der Anordnung fort bewegt wird, wodurch die Schraubenmutter 5 ange hoben und der Bolzen 1 gespannt wird. Es kann nun wiederum, wie bei den anderen Ausführungsbeispie len beschrieben, der Ring 26 durch einen anderen Ring grösserer Abmessungen ersetzt werden, worauf die Spannschrauben 25 entlastet werden können.
In den Fig. 9 und 10 ist eine andere Ausfüh rungsform mit radialer Zugschraubenanordnung dar gestellt, wobei wiederum einbesonderes Veranke- rungsorgan vorgesehen ist, das in diesem Falle jedoch am Schraubenkopf bzw. Bolzenkopf angeordnet ist. Insbesondere ist die ringförmige Gummimasse 39, die sich in dem im Teil 1,8 befindlichen Hohlraum ,befindet, auf ihrer Innenseite gleitend auf dem Hals des Bolzens 1 angeordnet.
Ausserdem verlaufen die Schraubmittel 43 nicht einmal genau radial, sondern nur in einer Ebene senkrecht zur Achse des Bolzens und münden- tangential zum Ring 39. In ihrer eben falls tangentialen Aufnahme, die sich in einem an den ringförmigen Verankerungsteil 18 sich anschliessen- dem Fortsatz 50 befindet, sind ausser einem harten Stempel 42 aus Stahl Druckübertragungsmibtel 41 entsprechend den Druckübertragungsmitteln: 37 ge mäss Fig. 5 angeordnet.
Bei diesem Ausführungsbei spiel sind insgesamt zwei Schraubmittel vorgesehen, deren Aufnahmen im Teil 50 parallel zueinander verlaufen und tangential in: den ringförmigen Kanal 6 münden. Die Druckübertragungsmittel 41 sind an ihrem dem Kanal 6 zugewandten Ende derart kon kav ausgebildet, dass sie sich an den Ring 39 an schmiegen können. Der ringförmige Kolben 6 liegt am Kopf 3 des Bolzens 1 an. Mit 15 sind wieder die Unterlegmittel, insbesondere ein Spaltmantelring, be zeichnet.
Die Wirkungsweise ist mutatis mutandis dieselbe wie bei den vorangehenden Beispielen.
Mit der zwischen Verbindungselement und Be festigungselement erzeugten Spannung ist normaler weise eine Verlängerung des Verbindungselements insbesondere des Bolzens verbunden. Durch die Er findung ist es ermöglicht, den Verlängerungsbetrag zu ermitteln und infolgedessen die Anspannung der Zugschrauben 12, 25 bzw. 43 derart einzustellen, ,dass die Erstreckung des Bolzens auf einen vorher bestimmten Betrag abgestimmt werden kann. Die Ermittlung des jeweiligen Dehnungszustandes des Bolzens lässt sich, wie im folgenden eingehend ge schildert wird, leicht durchführen.
Zu diesem Zweck ist der Bolzen gemäss Fig. 1 und 3 mit einer achsparallelen, vorzugsweise zen tralen Bohrung 27 versehen, in die ein Stab 28 ein geführt ist. Dieser ist an seinem unteren Ende mit dem Bolzen befestigt, und zwar nach den Ausfüh rungsbeispielen durch Verschweissung mit dem Bol- zenkopf 3. Das andere Ende des Stabes endet frei in der anderen Bohrungsöffnung 'bzw. in deren Nähe, wie aus Fig. 1 und 11 ersichtlich ist.
Wenn sich nun der Bolzen auf Grund der Be festigungsspannung dehnt, verlängert sich der Stab 28 nicht, sondern behält seine ursprüngliche Länge bei. Es entsteht auf diese Weise ein Abstand zwi schen dem freien Stabendie und der Öffnung bzw. der Stirnfläche des Bolzens. Dieser Abstand ist ein Mass für die Verlängerung des Bolzens und damit auch ein Mass für die angewandte Zugspannung.
Dieser Abstand kann durch übliche Mittel leicht gemessen werden; in Fig. 11 ist ein Ausführungsbei spiel hierfür dargestellt. Die Messvorrichtung weist gemäss Fig. 11 eine Mikrometer-Schraubenlehre 44 auf, deren Basis durch einen Ring 45 aus magneti schem Material gebildet wird, mit dem sie durch einen Isolierkörper 46 verbunden ist.
Durch den magnetischen Ring 45 kann die Messvorrichtung an -den Eisenteil 4 in jeder Lage angesetzt werden und auf die Bohrung 27 zentriert werden.
Wenn die Schraubenmutter 5 aufgesetzt ist, so dass der Bolzenkopf und, die Schraubenmutter die Anordnung berühren, wird auch die Mikrometervor- richtung auf das Ende des Bolzens aufgesetzt und die Mikrometerspindel 47 in Berührung mit dem freien Ende des Stabes 28 gebracht, wodurch die Nullstellung festgelegt ist. Die Spindel 47 wird! nun mehr um einen vorher bestimmten Betrag vorwärts gedreht.
Dieser Betrag kann nach einem typischen) Beispiel 0,0006 mm auf 1 mm Bolzenlänge ausma-. chen. Obgleich hierbei die Spitze der Spindel 47 das Ende des Stabes 28 weiterhin berührt und infolge- dessen das Mikrometer etwas verkippt wird, wird die Messvorrichtung durch die magnetische Basis 47 weiter auf der Oberfläche des Teils. 4 festgehalten.
Wenn nun beim Befestigungsvorgang durch Anziehen der Zugschrauben der Bolzen sich dehnt, weicht der Stab 28 in der Bohrung zurück, bis die magnetische Basis 45 wieder innig mit der Oberfläche des Teils 4 in Berührung kommt und anderseits die Spindel 47 ausser Kontakt mit dem Ende des Stabes 28 kommt. Dieser Zustande ist die Bedingung für die gewünschte Verlängerung und Belastung des Bolzens.
Nach dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig.ll ist ein elektrischer Kreis vorgesehen, der aus einer Lampe 48 und einer Batterie 49 besteht und der über den Stab 28 und- die Spindel 47 sowie über den Bol zen 1 und die magnetische Basis 45 geschlossen wird. Der elektrische Kreis ist so eingerichtet, dass die, Lampe aufleuchtet, solange der Befestigungsvor gang durch Anspannen der Zugfedern vor sich geht und erlischt, sobald die Spindelspitze 47 ausser Kon takt mit dem Ende des Stabes 28 kommt.
Das Verfahren nach der Erfindung findet eine besonders wichtige Anwendung, wenn eine Mehr zahl von Verbindüngs- und Befestigungselementen mit derselben Zugkraft verankert werden muss, was 'beispielsweise bei der Montage von Achsendlagern der Fall ist, wobei alle Verbindungs- und Befesti gungselemente, insbesondere Bolzen und Muttern, die gleichen Abmessungen besitzen. Hierbei ist es zweckmässig,
den Bolzen mit einer Bohrung zu ver sehen und hier in der beschriebenen Weise einen Stab 28 anzuordnen und in der beschriebenen Weise unter dem Bolzenkopf oder der Mutter einen Spalt mantelring anzuordnen, wie er in den Ausführungs beispielen mit 15 oder 26 bezeichnet wurde, und- dier eine der erforderlichen Zugfestigkeit entsprechende Dicke aufweist.
Der Bolzen wird durch den Befesti gungsvorgang gestreckt, so dass er eine vorherbe stimmte Verlängerung annimmt, die mit Hilfe der anhand der Fig. il beschriebenen Mikrometervor- richtung bestimmt werden kann, während der Spalt zwischen der Mutter bzw. dem Bolzenkopf und dem Spaltmantelring mit einer Spaltlehre gemessen wer den kann.
Wenn hierbei festgestellt wird, dass dieser Spalt grösser ist, als der vorherbestimmten Verlänge rung bei Anwendung einer entsprechenden elastischen Belastung auf die miteinander zu verbindenden An ordnungsteile 2-2 entspricht, wird: ein neuer Spalt mantelriag auf eine Dicke gebracht, die gleich der Summe aus der Dicke des ursprünglichen. Ringes und der gemessenen Spaltbreite ist, gebracht und anstelle des ursprünglichen Ringes unter der Mutter bzw. dem Bolzeukopf angeordnet;
es ist dann sicher gestellt, dass nach Lockern der Spannschrauben 12 bzw. 2@5 die richtige Bolzenspannung erreicht ist.
Wenn für ein und dieselbe Anordnung mehrere Bolzen vorgesehen sind, genügt es, wenn ein, einziger Bolzen mit einer zentralen Bohrung 28 versehen ist und die Bolzendehnung in der beschriebenen Weise beobachtet und die Dicke dies endgültigen Spaltman- telringes bestimmt wird,
denn nach seinem Muster können dann .alle übrigen Bolzen ohne Anwendung eines Stabes 28 eingebracht werden, weil es genügt, für sämtliche anderen Bolzen Spaltmantelringe genau gleicher Dicke herzustellen und als endgültige Un- terlegelemente unter den Bolzenköpfen bzw. Muttern der anderen Bolzen zu verwenden.
Bei Verwendung sehr langer Bolzen. genügt es, die Bohrung nur durch einen Teil dies Bolzens zu führen und einen kürzeren Stab 28 auf dem Grunde dieser Bohrung zu festigen.
Die beschriebene Bolzen und Mutteranordnung weist über die beschriebenen Vorteile hinaus noch weitere Fortschritte gegenüber den herkömmlichen Verfestigungsarten auf.
Da ;die Mutter nicht unter Last gedireht zu wer den braucht, ist die Gefahr verringert, dass die, Schrauben reissen, und ausserdem braucht keine Rei bung beim Eindrehen der Schraubenmuttern über wunden zu werden.
Bei der Montage grosser Bolzen und Schrauben; bedarf es nicht mehr der Verwendung eines Vor schlaghammers oder anderer Spannmittel.
Da die auf die Mutter auszuübende Last auf dien Unterlegring verteilt ist, wird die Konzentration die ser Last auf die Zugschrauben verteilt, so dass die Ermüdungsfestigkeit erhöht wird.
Die Verteilung der Kräfte auf die Gummiringe bewirkt, dass sich die Mutter bzw. der Bolzenkopf selbst ausrichtet und keine Biegebeanspruchungen im Gewindefuss auftreten, was bei den herkömmli chen Befestigungsmethoden ein sehr ernstes Pro blem darstellt.
Die genaue Einstellung einer vorherbestimmten Spannung im Bolzen kann mit grösserer Genauigkeit durchgeführt werden als bisher.
Der radiale Druck der Gummiringe auf d'ie Innenwand jungen des Kanals -drängt die Gewinde gänge von Bolzen und Mutter gegeneinander, so dass eine Selbsthemmung zustande kommt.
Schliesslich erfordert die Anwendung dies Ver fahrens nach der Erfindung keinerlei besondere Ge schicklichkeit.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist auch sehr gut bei der Befestigung von Schiffspropellern auf der Propellerwelle geeignet, wobei das Ende der Propellerwelle zweckmässig mit einem konisch aus gebildeten Widerlagerteil zur Aufnahme der Propel lernabe und einem Gewindeteil zur Aufnahme einer Befestigungsmutter versehen ist. Die Befestigungs mutter ist dabei vorzugsweise wie in Fig. 1 dargestellt ausgebildet.
Device for tightening wood-like connecting or fastening elements provided with abutment parts, in particular screws, and method for operating the device. In the present invention, the connecting and fastening elements are understood to mean, for example, a bolt provided with an anchoring with an opposite, the bolt a screw thread and the opposite as a screw nut. May have internal screw threads, and the bolt also has an anchoring part, e.g. B.
carries a head, a toggle or a conical part on its end. However, the Bol zen can also be designed as a smooth pin without a screw thread, which can be attached to an arrangement with a rivet member.
The arrangement is primarily a unit of several parts, for example plates, which are provided with a common opening for the passage of the bolt and which are connected or fastened to one another by the bolt head on the one hand and the fastening means on the other. In addition to screws and rivets, the fastening can also, for example. done by clamping.
To create an arrangement with several. Individual parts: to be joined together by connecting and fastening elements, the connecting element must have a certain longitudinal extent; however, it need not necessarily be cylindrical or through an opening in the individual parts of the arrangement.
The process of fastening bolts and. Nuts of larger dimensions are usually done by means of a wrench, the operation of which is a relatively great effort. Requires skill.
In general, one uses to move the key of a sledge hammer, which is often very difficult ge staltet, especially when the bolts and nuts of large dimensions in a not easily accessible space, for example in the crankcase of a ship's engine, are attached should. Under such circumstances it is difficult, if not impossible, to use a large number of bolts and nuts of the same type. to attach the same voltage to the device.
The invention is based on the object of providing a device on the basis of which the fastening process is facilitated and which also includes the possibility that a plurality of bolts of the same type: and nuts. is attached with essentially the same degree of tension.
The invention relates to a device for tightening bolt-like connecting or fastening elements, in particular screws, provided with abutment parts, which is characterized in that at least one abutment part has an annular cavity open on its side serving for anchoring or that a ring part is provided which has an annular cavity open in the axial direction or, together with the connecting or fastening element, delimits such a space,
the opening of the cavity is closed by wall parts which can be moved in the direction of the bolt axis and inside the cavity a firm, flexible, at least approximately incompressible mass is arranged, and furthermore in: the fixed wall parts bordering the cavity be provided with screw means, on at least part of the fixed:
Mass a pressure can be exerted and the axial position thereof can be changed in such a way that the displaceable wall parts are displaced in the axially parallel direction. With this axially parallel movement of the movable wall parts, the abutment part is lifted slightly from its bearing surface on the arrangement, so that a gap is created between the two.
The invention also relates to a method for operating the device according to the invention, which is characterized in that the connecting or fastening element is first brought into engagement with the abutment parts with no or little pre-tension, and then the screwing means are tightened and thereby the connecting or fastening element is given increased prestress,
so that the support surface of one abutment part lifts off its counter surface, while instead the surface of the displaceable wall parts facing it absorbs the counter pressure of the counter surface, where a.
Gap between the support surface and the mating surface is created, which is then at least partially filled by washer elements, whereupon the screwing means are loosened again so that the washer elements are wedged between the supporting surface and the mating surface.
With this measure, the fastening process is not only relatively simple because the fastening element, for example the nut, does not need to be used to its ultimate pressure from the outset, but is operated with less force. It is hereby possible at the same time to bring several connection and fastening elements to exactly the same fastening voltage.
This can be done, for example, in that the bolt-like connec tion means is seen ver with a bore in the axial direction and a rod is fastened on one side in this, while its other end ends freely in the bore opening. Since the connecting element expands in the tension occurring by thefixing process and this rod cannot participate in this expansion, the distance from the free end of the rod from the hole opening must change when the fastening means is stretched. By observing or measuring these changes in distance, the tensions of all connecting means can be brought to the same state.
In the drawing, some exemplary embodiments of the device according to the invention are shown.
1 shows a longitudinal section through a head screw with a screw nut, FIG. 2 shows a plan view of the screw nut according to the arrangement according to FIG. 1, FIG. 3 shows a longitudinal section through another embodiment of the subject matter of the invention, FIG. 4 shows a partial longitudinal section an embodiment in which the cavity is arranged on the screw head, FIGS. 5 and 6 a further embodiment with a cavity arranged in the screw head,
7-10 two embodiments in which the screw means are arranged radially to the beam axis, namely once in a screw nut and the other time in the screw head, and FIG. 11 shows a measuring device for the tension state of the bolt.
In FIGS. 1 and 2, 1 denotes a screw which has been pulled through an arrangement 2. is and should be solidified with this.
The screw has a head 3 which rests on this under half of the arrangement 2. A screw nut 5 is placed on the end 4 of the connecting element 1 provided with the screw thread. In the lower part of this screw nut, an annular channel 6 with parallel walls is arranged, the side walls of which run concentrically to the axis of the screw nut 5.
The channel 6 is downwards: opened and closed by an annular stamp-like body 7, which is fitted into the channel in such a way that it can slide along the side walls, and which thus forms an axially displaceable wall part of the wall section through the channel 6 formed cavity forms. The part 7 is therefore also to be addressed as a movable bottom part of the cavity formed by the channel 6.
The cavity is filled with a resilient, but at least approximately non-compressible mass 8, which according to the embodiment consists of rubber and has a ring-shaped shape.
In addition, a number of axially directed receptacles 9 are arranged in the nut 5, three of which are shown in the drawing (cf. in particular FIG. 2), and which are open at the bottom and open into the channel 6. In each of these took on 9 a metal piston 10 is arranged, wel cher is able to slide in the receptacle in the axial direction.
The receptacles 9 are connected at their upper En with the internal screw thread Boh ments 11, in which formed as screws 12 screw means are arranged, which are accessible from the top of the nut 6 and can be brought into contact with the piston 10 NEN. The parts of the nut containing the screwing means and the piston simultaneously represent the solid wall parts of the cavity.
The inner and outer edges of the surfaces of the annular punch 7 and the piston 10, which limit the rubber ring 8, are, as can be seen from Fig. 1, rounded at the points 13, so that these surfaces aufwei sen a certain concavity. The annular punch 7 is provided with a recess 14 from its side facing away from the rubber ring 8, for a purpose which will be described below.
According to the exemplary embodiment, the screw nut 5 is a conventional hexagonal screw nut; but it could also be designed as a differently designed nut with or without a corrugated surface and with a cylindrical cross section. The recesses 33 are used to accommodate a small pivot pin for easier handling of the screwing process.
During use, the bolt 1 and the nut 5 are first brought together by hand, if necessary with the aid of a pivot pin which is inserted into the receptacles 33, so that they press the assembly parts 2 to be connected together.
Then the clamping screws 12 are screwed into the nut, where they press the pistons 10 against and into the flexible, but essentially incompressible rubber ring 8, whereby the rubber ring is deformed in the sense that it increases its main axis extension, which has the consequence
that the screw nut is raised due to the counteraction of the annular stem 7 against the arrangement 2 acting as a stop, the bolt being tightened by an amount. which corresponds to the pressure exerted by the punch 7 on the stop surface of the arrangement 2.
When: the nut 5 is raised a certain distance and the bolt 1 is stretched by a desired amount, a Schlitzma: ntelring 15 of suitable thickness is pushed between the edge of the nut 5 and the contact surface of the compressed arrangement 2, whereby it protrudes into the space formed by the recess 14 of the annular punch 7. The screws 12 are then loosened so that the slotted casing ring 15 is firmly clamped in its position and the bolt assumes a state of stretching stress of the desired size.
The pressure of the deformed rubber ring 8 is so great that a certain plastic deformation. : Enters the inner wall of the channel 6 inside the nut 5, whereby parts of the screw threading of the nut 5 press into the screw turns of the bolt 1, which is indicated in the drawing between the marked points X-X, whereby a certain self-locking of the screw threads occurs.
In Fig. 3 a modified embodiment is shown, in which the annular punch 7 with a collar-shaped extending relatively far in the axial direction. Edge 16 is provided, which has a relatively small radial measurement from, whereby a gap between tween the part 16 and the outer edge of the courage ter 1 is created, in the emm collar-shaped ring 17 is screwed.
In this arrangement, after tightening the screw 12, the ring 17 is screwed out of the nut 11 until it comes into contact with the bearing surface of the arrangement 2, so that after loosening the screws 12 the ring 8 and the punch 7 exerted Able to take pressure and maintain the desired tension of the nut and elongation of the bolt.
The arrangement according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 1 or 2 essentially in that the fastening means based on these descriptions of the figures are arranged in the bolt head 3 instead of in the nut 5. Both the arrangement and the actuation of the means are mutatis mutandis.
The fastening process described generally results in a measurable movement of the bolt head 3 away from the bearing surface of the arrangement 2-2;
The process described can be repeated and the original slotted jacket ring 15 removed and replaced by another slotted jacket ring 15 of appropriately larger thickness, the screws 12 being loosened again and the ring 8 relaxed, so that the new substituted ring 15 firmly is clamped between the bolt head and the bearing surface of the arrangement.
5 and 6 another embodiment is shown in which the screw means in the head of the bolt 1 are arranged.
In this case, the bolt head 3 is provided with a ring 6 enclosed by parallel side surfaces, the base of which is circularly rounded at the point 32. The annular punch 7, which in turn is axially displaceable in the channel 6, also has a circular cross-section at 33 on its inside.
The punch 7 is provided with an outer flange-colored ring extension 34 and can optionally also have an annular extension 35, which comes to lie between the shaft of the bolt 1 and the bore of the assembly parts 2 to be connected to one another in order to centralize the bolt. The rubber ring 36 also has a circular cross-section and is located in the cavity formed between the base 32 of the channel 6 and the circular arc-shaped boundary surface of the stamp 7.
In the bolt head there are, in turn, several evenly distributed receptacles. 9, which open into the channel 6. In: these recordings are 9. Arranged rubber blocks 37 which fit exactly into the receptacles and can be brought into contact with the rubber ring 3-6.
In addition, there are bolts 38 made of hardened steel in the receptacles 9, which are also precisely fitted into the receptacles 9 and can be loaded by screws 12 so that they exert pressure on the rubber blocks 37.
When the screw nut located at the other end of the bolt is tightened, (the parts described and a slotted casing ring located between the lower edge of the head 3 and: the flange part 34 are n * t the punch 7 and the Arrangement 2 pressed together x so that all parts touch each other intimately.
Then the screws are tightened in the manner described, so that the bolt is stretched and the head 3 is raised and the original ring 15 can be replaced by another ring larger from measurements. The screws 12 are then loosened again so that the new ring 15 is clamped and the tension pressure of the bolt is maintained.
The arrangement shown in Fig. 7 and 8 differs from: the previous Ausführungsbei play in that instead of the previously provided clamping screws 12 acting in the axial direction, radial clamping screws 25 are used.
In addition, the cavity is arranged neither in the nut nor in the bolt head, but m a special anchoring means, which is formed by a ring 18 in which there is in turn a concentric channel 19 with axially parallel walls in which a ring-shaped piston 20 axially is slidably angeord net, the lower boundary surface of which closes the opening of the cavity 9 located above.
In the cavity there is again a rubber ring, which is denoted by 21, but which can also be replaced by another solid, flexible and essentially incompressible mass.
In the outer wall of the ring 18, evenly distributed receptacles 22 are arranged radially, which open into the channel 19 and in which punches 23 are arranged, which are able to perform radial sliding movements in the receptacles and with their inner ends in contact with the rubber ring 21 can come. For the lag screws 25, radial bores 24 are also seen in the ring 18, in such a way that the screws 25 can come into contact with the piston 23. The described parts are reassembled in such a way that
that the bolt 1 is brought into its working position relative to the arrangement 22, the ring 18 with relieved screws 25 is pushed over the end of the bolt and the nut is brought into contact with the part 18, so it drass into abutment against the split ring 26 comes, which is located in a space between the nut 5 and the ring 18. After the screw nut 5 is tightened by hand, the lag screws 25 are tightened so that they press the pistons 23 radially inward, whereby the rubber ring 21 is deformed.
This in turn has the consequence that the ring-shaped punch 20 is moved away from the bearing surface of the part 18 on the arrangement, whereby the nut 5 is lifted and the bolt 1 is tensioned. It can now turn, as described in the other Ausführungsbeispie len, the ring 26 can be replaced by another ring of larger dimensions, whereupon the tensioning screws 25 can be relieved.
9 and 10 show another embodiment with a radial tension screw arrangement, with a special anchoring element being provided, which in this case, however, is arranged on the screw head or bolt head. In particular, the annular rubber mass 39, which is located in the cavity located in part 1, 8, is arranged on its inside so as to slide on the neck of the bolt 1.
In addition, the screw means 43 do not even run exactly radially, but only in a plane perpendicular to the axis of the bolt and open tangentially to the ring 39. In their likewise tangential receptacle, which is connected to an extension 50 to the annular anchoring part 18 is, in addition to a hard punch 42 made of steel, pressure transmission means 41 corresponding to the pressure transmission means: 37 are arranged according to FIG.
In this game Ausführungsbei a total of two screw means are provided, the recordings of which in part 50 run parallel to one another and open tangentially into: the annular channel 6. The pressure transmission means 41 are formed at their end facing the channel 6 concave that they can nestle against the ring 39. The annular piston 6 rests on the head 3 of the bolt 1. With 15 the shims, in particular a gap jacket ring, are again distinguished.
The mode of action is mutatis mutandis the same as in the previous examples.
The tension generated between the connecting element and the fastening element is normally associated with an extension of the connecting element, in particular of the bolt. He makes it possible to determine the amount of extension and consequently to adjust the tension of the tension screws 12, 25 and 43 in such a way that the extension of the bolt can be matched to a predetermined amount. The determination of the respective state of elongation of the bolt can be carried out easily, as will be described in detail below.
For this purpose, the bolt according to FIGS. 1 and 3 is provided with an axially parallel, preferably zen tral bore 27 into which a rod 28 is guided. This is attached to the bolt at its lower end, namely, according to the exemplary embodiments, by welding it to the bolt head 3. The other end of the rod ends freely in the other bore opening 'or in their vicinity, as can be seen from FIGS. 1 and 11.
If now the bolt expands due to the loading tension, the rod 28 is not extended, but retains its original length. In this way, a distance is created between the free rod and the opening or the end face of the bolt. This distance is a measure for the extension of the bolt and thus also a measure for the tensile stress applied.
This distance can easily be measured by conventional means; In Fig. 11, a Ausführungsbei is shown game for this. According to FIG. 11, the measuring device has a micrometer screw gauge 44, the base of which is formed by a ring 45 made of magnetic cal material, with which it is connected by an insulating body 46.
By means of the magnetic ring 45, the measuring device can be attached to the iron part 4 in any position and centered on the bore 27.
When the screw nut 5 is put on so that the bolt head and the screw nut touch the arrangement, the micrometer device is also placed on the end of the bolt and the micrometer spindle 47 is brought into contact with the free end of the rod 28, whereby the zero position is established is. The spindle 47 is! now rotated forward by a predetermined amount.
According to a typical example, this amount can be 0.0006 mm per 1 mm bolt length. chen. Although the tip of the spindle 47 continues to touch the end of the rod 28 and as a result the micrometer is tilted somewhat, the measuring device is still on the surface of the part due to the magnetic base 47. 4 held.
If the bolt expands during the fastening process by tightening the lag screws, the rod 28 retreats in the bore until the magnetic base 45 again comes into intimate contact with the surface of the part 4 and, on the other hand, the spindle 47 out of contact with the end of the rod 28 is coming. This state is the condition for the desired elongation and loading of the bolt.
According to the embodiment according to Fig.ll, an electrical circuit is provided which consists of a lamp 48 and a battery 49 and which is closed via the rod 28 and the spindle 47 and via the Bol zen 1 and the magnetic base 45. The electrical circuit is set up so that the lamp lights up as long as the fastening process is going on by tightening the tension springs and goes out as soon as the spindle tip 47 comes out of contact with the end of the rod 28.
The method according to the invention finds a particularly important application when a plurality of connecting and fastening elements must be anchored with the same tensile force, which is the case, for example, when assembling axle end bearings, with all connecting and fastening elements, especially bolts and Nuts that have the same dimensions. It is useful to
to see the bolt with a bore and here to arrange a rod 28 in the manner described and to arrange a gap jacket ring in the manner described under the bolt head or the nut, as it was designated in the execution examples with 15 or 26, and dier has a thickness corresponding to the required tensile strength.
The bolt is stretched by the fastening process so that it assumes a predetermined extension that can be determined with the aid of the micrometer device described with reference to FIG. 11, while the gap between the nut or the bolt head and the gap jacket ring with a Gap gauge can be measured.
If it is found here that this gap is larger than the predetermined extension when a corresponding elastic load is applied to the parts 2-2 to be connected to each other, a new gap is brought to a thickness equal to the sum of the thickness of the original. Ring and the measured gap width is brought and placed in place of the original ring under the nut or the bolt head;
It is then ensured that the correct bolt tension is achieved after loosening the tensioning screws 12 or 2 @ 5.
If several bolts are provided for one and the same arrangement, it is sufficient if a single bolt is provided with a central bore 28 and the bolt elongation is observed in the manner described and the thickness of the final split jacket ring is determined,
all other bolts can then be inserted according to his pattern without the use of a rod 28, because it is sufficient to produce gap jacket rings of exactly the same thickness for all the other bolts and to use them as final shim elements under the bolt heads or nuts of the other bolts.
When using very long bolts. it is sufficient to lead the hole only through a part of this bolt and to fix a shorter rod 28 at the bottom of this hole.
In addition to the advantages described, the bolt and nut arrangement described has further advances over conventional types of consolidation.
Since the nut does not need to be turned under load, the risk of the screws breaking is reduced, and there is also no need to overcome friction when screwing in the screw nuts.
When assembling large bolts and screws; It is no longer necessary to use a hammer or other clamping device.
Since the load to be exerted on the nut is distributed over the washer, the concentration of this load is distributed to the lag bolts, so that the fatigue strength is increased.
The distribution of the forces on the rubber rings causes the nut or bolt head to align itself and no bending stresses occur in the thread root, which is a very serious problem with conventional fastening methods.
The exact setting of a predetermined tension in the bolt can be carried out with greater accuracy than before.
The radial pressure of the rubber rings on the inner wall of the channel presses the threads of the bolt and nut against each other, so that a self-locking is achieved.
Finally, the application of this method according to the invention does not require any particular skill.
The inventive device is also very suitable for fastening ship propellers on the propeller shaft, the end of the propeller shaft being expediently provided with a conically formed abutment part for receiving the propel learning hub and a threaded part for receiving a fastening nut. The fastening nut is preferably designed as shown in FIG.