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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbringung eines Drehmoments zum Anziehen und/oder Lösen von einem ersten Bauteil mit einem zweiten Bauteil angeordnet auf einer gemeinsamen Drehachse und gekoppelt über ein Gewinde, im Wesentlichen bestehend aus einem Eingriffsglied zur Aufbringung des Drehmoments.
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Vorrichtungen zur Aufbringung von Drehmomenten insbesondere zur Herbeiführung einer festen oder hochfesten Verschraubung von zwei Bauteilen sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt.
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Um ein definiertes Drehmoment beispielsweise auf eine Schraube aufzubringen, sind so genannte Drehmomentschlüssel vorgesehen. Drehmomentschlüssel ist die allgemeine Bezeichnung für ein in der Regel handgeführtes Schraubwerkzeug, mit dem ein definiertes Anzugsmoment auf ein Verbindungselement wie eine Schraube, Mutter, Rohr oder dergleichen ausgeübt werden kann, um die notwendige Klemmkraft zwischen den zu verbindenden Bauteilen auch während des Einsetzens von hohen bis maximalen Betriebskräften zu gewährleisten.
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Um ein Drehmoment beispielsweise zum Verschrauben zweier Rohre herbeizuführen, sind aus dem Stand der Technik hydraulische Drehmomentschlüssel beschrieben. Hierfür werden diese stirnseitig auf das zu verbindende Bauteil (Rohr) aufgeschoben und entsprechend an der dafür vorgesehenen Stelle angesetzt. In der Regel wird das weitere Bauteil fest eingespannt. Der hydraulische Drehmomentschlüssel setzt somit an dem ersten Bauteil an und führt bei Betätigung des Drehmomentschlüssels dazu, dass eine Verdrehung gegenüber dem weiteren zweiten Bauteil stattfindet. Auf diese Art und Weise kann eine Verschraubung beider Bauteile, die auf einer gemeinsamen Drehachse angeordnet sind, erzielt werden.
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Die zuvor beschriebenen hydraulischen Drehmomentschlüssel haben jedoch den technischen Nachteil, dass diese stirnseitig auf das Bauteil aufgeschoben werden muss. Sind die beiden Enden jedoch durch Funktionselemente belegt, ist die Anbringung eines hydraulischen Drehmomentschlüssels nicht mehr möglich.
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Ferner ist aus der
WO 2008/157424 A2 eine Vorrichtung zum Lösen einer Schraubverbindung, vorzugsweise gebildet durch zwei Rohre, bekannt. Diese Vorrichtung umfasst ein Eingriffsglied, das um das erste Rohr angeordnet ist und ein Gegenlager, das um das zweite Rohr gelagert ist. Die Anordnung erfolgt mit einer das jeweilige Rohr umgebende und spannbare Kette. Eingriffsglied und Gegenlager sind mechanisch miteinander gekoppelt, derart, dass sich durch Ansetzen einer Kraft an dem Gegenlager, das Rohr, das von dem Eingriffsglied umfasst wird, in entgegengesetzter Richtung bewegt und somit die Verbindung zwischen den beiden Rohren gelöst wird.
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Aus der
US 3,880,024 A ist eine Vorrichtung bekannt, die dazu dient, insbesondere zwei Rohre mit einem großen Durchmesser über ein Gewinde zu verbinden. Dabei weist die Vorrichtung ebenfalls ein Eingriffsglied und ein Gegenlager auf, wobei das Eingriffsglied an dem ersten Rohr und das Gegenlager an dem zweiten Rohr angeordnet ist. Die Anordnung bzw. Fixierung erfolgt über eine kettenartige Ausbildung, die jeweils das Rohr umgibt. Durch Kopplung von Eingriffsglied und Gegenlager wird die entsprechende Kraft zum Verdrehen des einen Rohres gegenüber dem weiteren Rohr bereitgestellt.
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Auch die
US 3,364,555 A zeigt eine Vorrichtung mit einem Eingriffsglied und einem Gegenlager. Mit dem Unterschied zum bisherig zitierten Stand der Technik wird keine Dreh- sondern eine Verschiebung in Längsrichtung bewirkt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Aufbringung eines Drehmoments zum Anziehen und/oder Lösen von mindestens zwei Bauteilen, die gemeinsam auf einer Drehachse zu koppeln sind, bereitzustellen, ohne dass stirnseitig die Vorrichtung für das Aufbringen eines Drehmomentes aufgeschoben werden muss.
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Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale von Anspruch 1 charakterisiert. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass beispielsweise Rohrverbindungen, die bereits stirnseitig jeweils durch Funktionselemente belegt sind, trotzdem mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung sogar hochfest (Drehmoment grösser als 10000 Nm) verschraubt werden können. Dies wird insbesondere dann notwendig, wenn hochfeste Verschraubungen zu kontrollieren bzw. nachzuziehen sind. Ein solcher Anwendungsfall kann sich beispielsweise bei Kurzkupplungen eines Schienenfahrzeugs ergeben. Hier sind die freien Enden der beiden miteinander verschraubten Bauteile durch Lagerelemente belegt. Der Durchmesser der beiden Bauteile beträgt beispielsweise 160 mm.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung selbst besteht aus zwei Bauelementen, nämlich einem Eingriffsglied und einem Gegenlager. Beide Bauelemente sind schalenartig mehrteilig ausgebildet und werden über entsprechende Fixierungselemente auf den vorzugsweise rohrartigen Bauteilen aufgebracht. Das Eingriffsglied - als erstes Bauelement - umschliesst dabei das erste Bauteil, wohingegen das Gegenlager als zweites Bauelement das weitere zweite Bauteil umschliesst. Die Erfindung ist aber nicht auf die Anbringung auf rohrartig ausgebildeten Bauteilen beschränkt. Vielmehr können die mehrteilig ausgebildeten Bauelemente mit jeglicher denkbarer Kontur ausgebildet sein.
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Sowohl das Eingriffsglied als auch das Gegenlager werden drehfest auf den Bauteilen angeordnet und derart zueinander geführt, dass eine drehbare Spindelvorrichtung, die Teil des Eingriffsgliedes ist, mit einem Ausleger, der Teil des Gegenlagers ist, gekoppelt wird, sodass sich die Spindelvorrichtung auf dem Ausleger abstützt. Durch Drehbewegungen der Spindelvorrichtung wird eine Verdrehung der relativen Position von Eingriffsglied und Gegenlager erreicht. So kann beispielsweise bei Aufbringung eines Drehmoments von ca. 80 Nm auf die Spindelvorrichtung ein Drehmoment bis zu über 10000 Nm auf die beiden Bauteile erzielt werden.
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Im Gegensatz zu den herkömmlich hydraulisch angetriebenen Drehmomentschlüsseln bzw. Drehmomentschraubvorrichtungen umgreift somit die Vorrichtung das zu verdrehende Bauteil unabhängig davon, ob die Stirnseiten frei gestaltet sind oder nicht. Aufgrund der schalenartigen Ausbildungen ist es möglich, je nach Wahl der Durchmesser der Schalenelemente, unterschiedliche Rohrdurchmesser oder Umfänge der Bauteile zu umgreifen.
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Die Spindelvorrichtung selbst umfasst ein Drehelement, eine mit dem Drehelement gekoppelte Spindel, ein Auflager sowie mit dem Ende der Spindel gekoppelte Flyerkette, wobei die Flyerkette mit ihrem anderen Ende mit dem Eingriffsglied gekoppelt ist. Durch das Anziehen der Spindelvorrichtung (Verdrehen des Drehelements beispielsweise mit einem Schraubenschlüssel), deren Spindel bzw. Auflager sich auf dem Ausleger des Gegenlagers abstützt, entsteht in der Spindel eine Zugkraft. Die Zugkraft selbst wird über die Flyerkette an das Eingriffsglied übertragen und führt somit zu einer Drehbewegung dieses Eingriffsglieds. Da das Eingriffsglied drehfest mit der ersten Bauteil verbunden ist, führt dies zu einer Relativdrehbewegung bezogen auf das weitere Bauteil.
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Um das Drehmoment auf das Eingriffsglied aufbringen zu können, ist eine weitere Voraussetzung, dass das Gegenlager drehfest auf dem weiteren Bauteil angeordnet ist. Damit das Gegenlager drehfest an dem weiteren Bauteil angeordnet ist, können beispielsweise so genannte Krallenelemente oder formschlüssige Elemente vorgesehen sein, die an dem weiteren Bauteil anbringbar sind. Weist dieses weitere Bauteil beispielsweise ein Auge zur Aufnahme eines Lagerelements an seinem freien Ende auf, so können die Krallenelemente an dem abgeplatteten Bereich im vorderen Teil des Auges ansetzen. Aufgrund der Ausbildung der Krallenelemente ergibt sich wiederum der Vorteil, dass Lagerelemente, die mit dem Auge koppelbar sind, unterschiedlich gestaltet sein können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit unabhängig von der Ausgestaltung der entsprechenden Lagerelemente, die mit dem Auge konnektiert sind. Ist mit der weiteren Bauteil, das an seiner einen Seite ein Auge aufweist, ein Lagerelement gekoppelt, so ist es aus technischen Gründen nicht zulässig, das Drehmoment, welches durch die vorliegende Vorrichtung erzeugt wird, über das Lagerelement abzufangen. Vielmehr ist die zuvor beschriebene Lösung zu wählen, dass im abgeplatteten Bereich der augenartigen Ausbildung die krallenartigen Elemente anzusetzen sind, die eine drehfeste Verbindung des Gegenlagers an dem weiteren Bauteil ermöglichen.
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Das Eingriffsglied selbst bietet unterschiedliche Möglichkeiten, dass dieses drehfest mit der ersten Bauteil gekoppelt ist. Ein Ausführungsbeispiel kann vorsehen, dass mindestens ein stiftartiges Element von dem Umfang des ersten Bauteils beanstandet ist und so eine mitnehmartige Funktion bereitstellt. In den schalenartigen Ausbildungen des Eingriffsglied ist eine entsprechende Ausnehmung vorgesehen, in diese ein stiftartiges Element, das fest mit dem ersten Bauteil verbunden ist und von dessen Umfang absteht, eingreifen kann. Dadurch wird eine zumindest formschlüssige Verbindung zwischen dem Eingriffsglied und der ersten Bauteil bereitgestellt. Die kraftschlüssige Verbindung entsteht dadurch, dass die schalenartigen Elemente des Eingriffsglieds über entsprechende Spannelemente miteinander verbindbar sind.
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Vorteilhafterweise wird für das Einleiten eines Drehmoments auf ein erstes Bauteil, das rohrartig ausgebildet und nicht stirnseitig zugänglich ist, eine Lösung bereitgestellt, die eine hochfeste Schraubverbindung mit einem weiteren Bauteil erlaubt. Das erste und das zweite Bauteil sind beispielsweise über ein Gewinde der Grössenordnung M160 miteinander verschraubt. Ein Anzugsmoment von über 13000 Nm kann somit auf die Schraubverbindung aufgebracht werden.
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Ist das Gegenlager zunächst auf der weiteren Bauteil angeordnet, so kann das Eingriffsglied auf der ersten Bauteil ebenfalls fixiert werden und zwar derart, dass die Spindelvorrichtung bzw. deren Spindel mit dem Auflager des Gegenlagers korrespondiert. Die Spindel stützt sich somit mit dem Auflager auf dem Ausleger ab und führt bei einer Drehbewegung dazu, dass sich das Eingriffsglied zusammen mit dem ersten Bauteil gegenüber dem zweiten Bauteil verdreht.
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Die Spindelvorrichtung selbst kann entweder handbetrieben oder maschinell über das Drehelement bedient werden. Alternativ kann auch vorgesehen werden, dass an dem Spindelende als Drehelement eine mutterartige Ausbildung vorgesehen ist, die mit einem hydraulischen oder pneumatischen Drehmomentschlüssel zu bedienen ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor.
Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
- 1 zeigt eine erste perspektivische Ansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zusammen mit einem ersten und einem weiteren Bauteil, in Teildarstellung;
- 2 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht auf die Vorrichtung gemäß 1, in Teildarstellung;
- 3 eine andere perspektivische Ansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, teilweise im Schnitt und in Teildarstellung, jedoch gegenüber 1 und 2 mit einem Lagerelement angeordnet an dem weiteren Bauteil;
- 4 eine perspektivische Ansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch im Unterschied zu 1 und 2 ohne die entsprechenden Bauteile.
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In den 1 bis 4 ist perspektivisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäße n Vorrichtung 1 dargestellt. Sie dient dazu, ein Drehmoment zu erzeugen, das zwischen einem ersten Bauteil K1 und einem zweiten Bauteil K2 (jeweils 1 bis 3) aufgebracht werden soll. Die beiden Bauteile K1, K2 sind rohrartige Ausbildungen. Das Bauteil K1 ist ein entsprechendes Rohr, das an seinem einen Ende ein Gewinde aufweist, das mit einem weiteren Bauteil K2 verbunden werden soll. Das weitere Bauteil K2 weist an seinem anderen Ende ein Auge A auf, das zur Aufnahme von einem Lagerelement L geeignet ist.
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In der Regel schliesst sich zu beiden Seiten der Bauteile K1 und K2 ein jeweiliges Auge A (dargestellt in 3) an. In den Zeichnungen ist es aus Vereinfachungsgründen nur auf einer Seite dargestellt (Teildarstellung). Aufgrund dieser technischen Ausgestaltung sind die freien Enden der beiden Bauteile durch Funktionselemente (bestehend aus Auge und Lagerelement) belegt und bieten damit nicht die Möglichkeit, dass handelsübliche Drehmomentschlüssel stirnseitig aufgeschoben werden können.
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Die beiden Bauteile K1 und K2 gemäß den 1 bis 3 sind über ein Gewinde, das in den Zeichnungen nicht näher dargestellt ist, gekoppelt.
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Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht einer Zugkopplung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Vielmehr ist diese überall dort einsetzbar, bei denen die Möglichkeiten der stirnseitigen Aufschiebung von Drehmomentschlüssel bzw. Drehmomentschrauber nicht gegeben sind. Zudem ist die Erfindung in ihrer Grösse skalierbar und daher für unterschiedliche Durchmesser anwendbar.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird das erste Bauteil K1 in eine erste Drehrichtung (Drehpfeil 2) verdreht, wohingegen das weitere Bauteil K2 fixiert ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1, wie sie in den 1 bis 4 dargestellt ist, besteht aus einem Eingriffsglied 4 und einem Gegenlager 5. Das Eingriffsglied 4 ist auf dem ersten Bauteil angeordnet, wohingegen das Gegenlager 5 auf dem weiteren Bauteil K2 drehfest angeordnet ist. Die drehfeste Anordnung wird dadurch erreicht, dass das Eingriffsglied 4 formschlüssig mit einem stiftartigen Element M verbunden ist, das kraft- und formschlüssig in dem ersten Bauteil angeordnet ist (dargestellt in 2). Das Gegenlager 5 ist über entsprechende Krallenelemente KR an dem weiteren Bauteil K2 drehfest montiert. Die Krallenelemente KR umgreifen bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zumindest teilweise das Auge A der weiteren Bauteile K2 und sind über Kraft- und Formschlusselemente, die in den Zeichnungen nicht näher dargestellt sind, verbunden. Alternative Anordnungen der Krallenelemente im abgeplatteten Bereich des Auges A sind ebenfalls denkbar.
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Die Vorrichtung 1, bestehend aus dem Eingriffsglied 4 und dem Gegenlager 5 ist schalenartig ausgebildet. Wie 4 zeigt, besteht das Eingriffsglied 4 bzw. das Gegenlager 5 jeweils aus zwei schalenartigen Ausbildungen. Das Eingriffsglied 4 besteht aus einem ersten Schalenelement 4a und einem weiteren Schalenelement 4b, wohingegen das Gegenlager 5 aus einem ersten Schalenelement 5a und einem weiteren Schalenelement 5b besteht.
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Das Eingriffsglied 4 mit seinen beiden schalenartigen Elementen 4a und 4b, die über Spannelemente 6 lösbar zumindest kraftschlüssig (vorzugsweise auch formschlüssig) miteinander verbindbar sind, sind unterschiedlich aufgebaut. Das erste schalenartige Element 4a weist eine Spindelvorrichtung 7 auf, die aus einer Spindel 8, einem Auflager 9 und einer Flyerkette 10 besteht. Ferner ist am freien Ende der Spindel 8 ein Drehelement 11 vorgesehen. Dieses Drehelement 11 dient dazu, die Spindel 8 in oder gegen die Pfeilrichtung 12 zu verdrehen.
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Das Auflager 9 der Spindel 8 korrespondiert mit einem Ausleger 13, wobei der Ausleger 13 Bestandteil des Gegenlagers 5 ist. Der Ausleger 13 ist an dem schalenartigen Element 5b des Gegenlagers 5 fest angeordnet und weist eine Ausnehmung 14 auf, in die die Spindel 8 mit deren Auflager 9 einführbar ist und zwar derart, dass das Auflager 9 auf der freien Seite 15 des Auslegers 13 zur Anlage gelangt. Das Auflager 9 stützt sich somit auf der freien Seite 15 des Auslegers 13 ab.
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Da sowohl das Eingriffsglied 4 als auch das Gegenlager 5 drehfest mit dem jeweiligen Bauteil K1 und K2, wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, angeordnet ist, wird bei einer Drehbewegung des Drehelements 11 in Pfeilrichtung 12, wie beispielsweise in 3 dargestellt, eine Verdrehung des ersten Bauteils K1 zum zweiten Bauteil K2 erreicht. Somit wird durch das Anziehen des Drehelements 11, das sich an der freien Seite 15 des Auflagers 13 abstützt, in der Spindel 8 eine Zugkraft erzeugt. Diese Zugkraft wird über die Flyerkette 10 an das Eingriffsglied 4 übertragen und führt zu der zuvor genannten Drehbewegung. Dabei wird das erste Bauteil K1 mitgenommen. Der Ausleger 13 selbst stützt sich indirekt dabei an den Krallenelementen KR an dem Vorderteil des Auges ab. Die über das Drehelement eingeführte Zugkraft führt letztendlich zu einer Verdrehung des Bauteils K1 gegenüber dem Bauteil K2 und somit zu einem Anziehen des Gewindes zwischen den Bauteilen K1 und K2.
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Somit wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung 1 bereitgestellt, die es ermöglicht, eine vorzugsweise hochdrehfeste Verbindung bereitzustellen, ohne dass es notwendig ist, die zur Erzeugung des Drehmoments notwendigen Mittel stirnseitig aufzuschieben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Drehpfeil
- 4
- Eingriffsglied
- 4a
- erstes Schalenelement
- 4b
- weiteres Schalenelement
- 5
- Gegenlager
- 5a
- erstes Schalenelement
- 5b
- weiteres Schalenelement
- 6
- Spannelemente
- 7
- Spindelvorrichtung
- 8
- Spindel
- 9
- Auflager
- 10
- Flyerkette
- 11
- Drehelement
- 12
- Pfeilrichtung
- 13
- Ausleger
- 14
- Ausnehmung
- 15
- freie Seite
- A
- Auge
- K1
- Bauteil
- K2
- Bauteil
- KR
- Krallenelemente
- L
- Lagerelement
- M
- stiftartiges Element
