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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung zweier jeweilige Durchgangsbohrungen aufweisenden Bauteile, mit einem durch die beiden Durchgangsbohrungen durchführbaren Bolzen, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verbindung zweier jeweilige Durchgangsbohrungen aufweisenden Bauteile gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 4.
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Im Schwermaschinenbau ist es erforderlich, dass Verbindungen mit allseitigem Kraftschluss zuverlässig gespannt und auch wieder gelöst werden können. Die aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten, zur Übertragung von großen Drehmomenten eingesetzten Verbindungselemente müssen meist in engen Toleranzen gefertigt sein und können nur wenige Zehntel Millimeter radial überbrücken. Zur Drehmomentübertragung und Positionierung gegen Querverschiebung werden Passbolzen, hydraulisch eingezogene Kegelverbindungen und mechanische Spreizbolzen verwendet. Sämtliche der genannten Verbindungen können nur in einem engen Toleranzfeld eingesetzt werden.
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Beispielsweise muss eine mit Passbolzen verschraubte Turbinenkupplung, mit der ein großes Drehmoment übertragen wird, nach einer bestimmten Betriebsstundenzahl gewartet werden. In der Regel zeigt sich bei einer solchen Wartung, dass sich der Passbolzen gerade bei reversiblem Betrieb in die Durchgangsbohrungen der Flansche eingearbeitet und die Bohrung beschädigt hat. Der auf Passmaß gefertigte Passbolzen wird beim Einbau axial vorgespannt. Verbindungselemente, wie zum Beispiel Schrauben, erfahren durch ein solches Vorspannen eine elastische Verlängerung, wodurch sich für den Schraubenbolzen auch eine Querkontraktion ergibt. Dadurch längt und verjüngt sich der Passbolzen unter axialer Belastung elastisch. Das radiale Passmaß, auf den der Passbolzen gefertigt wurde, ist dadurch im verbauten Zustand nicht mehr erhalten. Bei der sich im Betrieb zur Übertragung von Drehmoment einstellenden Querbelastung kommt es zwischen den Flanschen und dem verschlankten Passbolzen zu einer Mikrobewegung. Der Passbolzen stellt sich in der Bohrung quer, bis er punktuell in der Flanschbohrung radial anliegt. Diese kleinen Kontaktflächen zwischen dem Passbolzen und der Flanschbohrung werden hoch beansprucht, wodurch der auf Scherung belastete und nur punktuell tragende Passbolzen die Bohrung beschädigt. Wird die Kupplung nun bei der Revision getrennt, wird beim Ausbau die Verschraubung gelöst. Der entspannte Bolzen verändert sich wieder elastisch und strebt seine ursprüngliche Form an. Da die Bohrung aber beim Betrieb beschädigt wurde, lässt sich der Passbolzen oft nicht einfach herausnehmen und beim Austreiben wird die Flanschbohrung häufig noch weiter beschädigt. Dadurch ist es notwendig, dass die Bohrung aufwendig nachgearbeitet werden muss, bevor erneut ein Verbindungselement eingesetzt werden kann.
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Wurde die Bohrung bei dieser Nachbearbeitung ausgespindelt und aufgerieben ergibt sich ein neuer, größerer Bohrungsdurchmesser. Dieser kann allerdings nicht genau vorhergesagt werden, da die Bohrung entsprechend der entstandenen Beschädigung in der Flanschbohrung, die durch den tragenden Passbolzen und dessen Demontage aufgetreten ist, gegebenenfalls sehr weit aufgearbeitet werden muss. Wenn die Flanschbohrung nun auf einen neuen Durchmesser aufgearbeitet wurde, ist es erforderlich, das Verbindungselement ebenfalls auf diesen neuen Durchmesser zu bringen. Meist bedeutet dies, dass komplett neue Verbindungselemente gefertigt oder zumindest vorgefertigte Bolzen überarbeitet werden müssen.
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Zur Lösung dieses Problems schlägt die eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren beschreibende
EP 2 191 150 B1 den Einsatz eines Spreizbolzens mit einseitig in Längsrichtung geschlitzter, konischer Hülse vor. Dabei wird durch das Verschieben der konischen, einseitig geschlitzten Hülse über den konischen Spreizbolzen eine radiale Vorspannkraft aufgebaut. Durch diese radiale Vorspannung liegt die Hülse weitestgehend vollflächig in den Durchgangsbohrungen der Flansche an und weitet diese im verbauten Zustand definiert elastisch auf. Dadurch tragen die Spreizbolzen in der Bohrung unter Querbelastung in radialer Richtung nicht nur punktuell sondern weitestgehend vollflächig. Auch beim Ausbau des Spreizbolzens und der konischen Hülse kann die axiale und radiale Vorspannung abgebaut und der Spreizbolzen kann einfach demontiert werden, ohne dass die Bohrung beschädigt wird.
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Mit diesen Spreizbolzen kann demnach eine definierte axiale und radiale Vorspannung erzeugt werden. Jedoch kann mit diesem Spreizbolzen keine radiale Überbrückung mit aktiver axialer und radialer Vorspannung über mehrere Millimeter eines Bohrungsdurchmessers ohne die Notwendigkeit einer spanenden Überarbeitung des Verbindungselementes erreicht werden, da sich die einseitig geschlitzte konische Hülse nur über einen sehr begrenzten radialen Durchmesserbereich aufweiten kann. Auch die anderen bekannten, im Schwermaschinenbau Verwendung findenden Verbindungselemente sind nicht in der Lage, radial einen Spalt von einigen Millimetern ohne mechanische Nacharbeit zu überbrücken.
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Vielmehr müssen Passbolzen oder auch Spreizbolzen, die mit Übermaß vorgefertigt sind, mittels spanender Bearbeitung auf ein zu der jeweiligen Flanschbohrung passendes Endmaß nachbearbeitet werden, was gerade bei Spreizbolzen mit radial einseitig geschlitzter Hülse aufgrund des unterbrochenen Schnitts beim Überdrehen zu einem hohen Aufwand führt. Da die Überarbeitung oft vor Ort und unter hohem Zeitdruck vorgenommen wird, beinhaltet die Überarbeitung das Risiko, dass die mechanische Bearbeitung nicht den benötigten Toleranzen und Oberflächenqualitäten genügt. Eine geschlitzte Hülse, wie sie bei der Lösung gemäß der
EP 2 191 150 B1 verwendet wird, kann außerdem nur mit einer entsprechenden Aufnahme auf einer Drehbank oder Rundschleifmaschine überarbeitet werden.
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Bei Revisionen von schweren Maschinen verursacht die Ausfallzeit der Anlage einen erheblichen Anteil der Kosten. Wenn zur Drehmomentübertragung Passbolzen, hydraulisch eingezogene konische Bolzen oder Spreizbolzen erst nach der Überarbeitung der schadhaften Bohrung auf den durch die Überarbeitung bedingten neu entstandenen Bohrungsdurchmesser angefertigt oder überarbeitet werden können, erhöht sich die Stillstandszeit der Anlage um die Bearbeitungszeit der Bolzen, was neben den Bearbeitungskosten der Bolzen auch zu erheblichen zusätzlichen vermeidbaren Ausfallkosten der Anlage führt.
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In der
DE 40 30 978 A1 ist eine Verbindungseinrichtung für ein rohrförmiges Bauteil beschrieben, das wenigstens ein eine stirnseitige Ausnehmung aufweisendes Anschlussende besitzt, das mittels einer unsichtbaren, durch Schrauben herstellbaren Verbindung unter Bildung einer Stoßfuge mit einem Anschlussende eines anderen Bauteils verbindbar ist. Zwecks einfacher Montage und Demontage enthält die Verbindungseinrichtung ein in die Ausnehmung einsetzbares, mit wenigstens einem Längsschlitz versehenes und dadurch spreizbares, hülsenförmig ausgebildetes Teil, das einen dem Innendurchmesser der Ausnehmung entsprechenden Außendurchmesser aufweist. Ferner weist die Verbindungseinrichtung ein zumindest teilweise in das spreizbare Teil einführbares Spreizteil auf, das eine zum radialen Aufweiten des spreizbaren Teils bestimmte Spreizfläche aufweist, die mit einer entsprechend ausgebildeten Fläche des spreizbaren Teils großflächig zusammenwirkt.
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Die
US 2018/0106281 A1 beschreibt einen Kupplungsbolzen, der ein Paar um einen Schaft eines Bolzens angeordnete, übereinanderliegende konische Hülsen aufweist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur allseits kraftschlüssigen Verbindung zweier jeweilige deckungsgleiche, gegebenenfalls im Bohrungsdurchmesser variierende Durchgangsbohrungen aufweisenden Bauteile zu schaffen, mit denen auch durch entsprechende Durchmesserunterschiede entstehende grö-ßere, variable Zwischenräume zwischen einem Bolzen und den miteinander zu verbindenden Bauteilen im Sinne einer einfachen und kostensparenden Lösung überbrückt werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch den erfindungsgemäßen Bolzen und die am Außendurchmesser desselben angeordneten konischen Halbschalen sowie das zwischen dem den geringeren Innendurchmesser aufweisenden Ende der konischen Halbschalen und einer der Muttern angeordnete Distanzelement, können Bohrungen, welche in radialer Richtung im Durchmesser nicht exakt vorbestimmt sind und dementsprechend radiale Unterschiede über mehrere Millimeter aufweisen, komplett radial ausgefüllt und radial und axial vorgespannt werden. Bei Verbindungen, die zur Momentübertragung auf Scherung belastet werden, ist es zwingend erforderlich, dass die Querbelasteten Bolzen kein radiales Spiel zu den Bohrungen haben.
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Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung zur radialen Spaltüberbrückung entfällt die ansonsten regelmäßig notwendige Überarbeitung des Verbindungselementes mit Werkzeugmaschinen. Dadurch wird der Austausch bestehender Verbindungselemente gegen neue, um einer Vergrößerung der Durchgangsbohrung Rechnung zu tragen, wesentlich vereinfacht, da während der Revision mit Ausnahme der Durchgangsbohrung kein Bauteil mechanisch überarbeitet werden muss. Der vorzugsweise auf das Bohrungsnennmaß vorgefertigte Bolzen zur Spaltüberbrückung wird vielmehr mit vorgefertigten Komponenten abhängig vom Bohrungsdurchmesser nach dem Baukastenprinzip zusammengestellt, eingebaut und allseitig vorgespannt. Die üblicherweise wenigen Millimeter, die im Durchmesser für die Instandsetzung der Durchgangsbohrung durch die Flansche der Bauteile benötigt werden, können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung überbrückt und die Bohrung kann auch noch radial vorgespannt werden, sodass sich der Bolzen im anschließenden Betrieb nicht einarbeiten kann und auch bei einer erneuten Revision weder für die Bohrung noch für den Bolzen eine mechanische Nachbearbeitung notwendig wird.
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Beispielsweise können bei Revisionen von Kupplungen die demontierten Passbolzen durch die radial und axial vorspannbaren Bolzen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ersetzt werden. Wenn solche allseits vorgespannten Verbindungselemente eingesetzt werden, die in der Bohrung weitestgehend vollflächig tragen, kommt es bei Querbelastung des Bolzens gegenüber der zylindrischen Aufnahme nicht zu Mikrobewegungen. Da die radial vorgespannten Verbindungselemente vollflächig und nicht punktuell in der Bohrung tragen, arbeiten sich die Spannelemente nicht in das Material der Flanschbohrung ein und beschädigen diese dementsprechend auch nicht. Da die radiale Vorspannkraft bei der Demontage wieder abgebaut werden kann, wird die Bohrung auch in diesem Fall nicht beschädigt und es ist keine Nacharbeit notwendig.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Überbrückung eines größeren Durchmesserunterschieds zwischen dem Außendurchmesser des Bolzens und dem Innendurchmesser der Durchgangsbohrungen ein weiteres Paar konischer Halbschalen mit einer größeren Wandstärke einsetzbar ist. Auf diese Weise wird eine Überbrückung eines größeren Durchmesserunterschieds zwischen dem eingesetzten Bolzen und der nachbearbeiteten Durchgangsbohrung problemlos möglich. Auch eine Kombination von zylindrischen oder konischen Schraubenbolzen mit mehreren konischen Halbschalen, welche übereinander gelegt und axial verschoben werden, ist denkbar.
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Besonders vorteilhaft ist es, dass erfindungsgemäß wenigstens zwei Paare konischer Halbschalen mit unterschiedlichen Wandstärken vorgesehen sind, da der Anwender auf diese Weise das jeweils passende Halbschalenpaar entsprechend dem Bohrungsdurchmesser auswählen kann.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, zur Überbrückung eines größeren Durchmesserunterschieds zwischen dem Außendurchmesser des Bolzens und dem Innendurchmesser der Durchgangsbohrungen Distanzelemente mit unterschiedlichen axialen Längen einzusetzen.
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Um das für die jeweiligen Verhältnisse passende Distanzelement verwenden zu können, kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Distanzelemente mit unterschiedlichen axialen Längen einsetzbar sind.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht demnach aus einer Kombination des den konischen Abschnitt aufweisenden Bolzens mit unterschiedlich starken konischen Halbschalen und abgestuften, d.h. unterschiedliche axiale Längen aufweisenden Distanzelementen. Damit können Bohrungsdurchmesser, welche über mehrere Millimeter abweichen, radial ausgefüllt und allseitig vorgespannt werden, ohne dass der Bolzen erheblich aus seiner axialen Positionierung einseitig verschoben wird.
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Eine verfahrensgemäße Lösung der Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale von Anspruch 4.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auf sehr einfache Weise und in sehr kurzer Zeit ausführen, ohne dass, mit Ausnahme der zuvor erfolgenden Vergrößerung der Durchgangsbohrung, eine zerspanende Bearbeitung der beteiligten Bauteile erforderlich ist. Die Überholung der Bohrungen, welche nach dem Einsatz von Passbolzen notwendig wird, ist beim Austausch gegen den radial einstellbaren Spreizbolzen geringer, da nicht alle Bohrungen auf das gleiche Passmaß mit sehr engen Toleranzfeldern gebracht werden müssen. Es genügt, wenn die Oberflächenqualität der Bohrung ausreichend ist. Die Bohrungen müssen nur nach dem Grad ihrer Beschädigung aufgearbeitet werden. Die Bohrungen können durchaus unterschiedliche Bohrungsdurchmesser in Grenzen von einigen Millimetern aufweisen, da die radial einstellbaren Spreizbolzen individuell variabel angepasst werden können. Wenn unterschiedliche Bohrungsdurchmesser an einer Flanschverbindung aufgrund von Überholung der Bohrungen vorliegen, muss, wenn mit Passbolzen gearbeitet wird, jeder einzelne Passbolzen für jede Bohrung individueller angefertigt werden. Diese aufwendige Prozedur entfällt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Erfindungsgemäß ist des Weiteren vorgesehen, dass für den Fall, dass der Zwischenraum zwischen dem Bolzen und den Bauteilen mittels des Paars konischer Halbschalen nicht überbrückt werden kann, ein Paar konischer Halbschalen mit einer größeren Wandstärke in den Zwischenraum eingeführt wird. Auf diese Weise können durch größere Durchmesserunterschiede entstehende größere Zwischenräume zwischen dem Bolzen und den Bauteilen in einfacher Weise ausgeglichen werden.
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Da die Gewindelänge die durch das Beistellen der Mutter hervorgerufene axiale Verschiebung des Bolzens limitiert und es auch nicht gewünscht ist, dass der Bolzen einseitig in die Kupplung eingreift oder auch vorsteht, gibt es alternativ oder zusätzlich die Möglichkeit, dass für den Fall, dass der Zwischenraum zwischen dem Bolzen und den Bauteilen mittels des Paars konischer Halbschalen nicht überbrückt werden kann, ein Distanzelement mit einer größeren axialen Länge eingeführt wird. Auch dies ermöglicht das Ausgleichen größerer Zwischenräume zwischen dem Bolzen und den zu verbindenden Bauteilen, da das Distanzelement die konischen Halbschalen dann weiter auf den Bolzen aufschiebt, wodurch ein größerer Außendurchmesser der Kombination des Bolzens mit dem Paar konischer Halbschalen erzeugt wird.
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Die Montage der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn in einem Zustand, in dem das Paar konischer Halbschalen sowohl an dem Bolzen als auch an den Bauteilen radial anliegt, die Mutter sich an dem den geringeren Außendurchmesser aufweisenden Ende des Bolzens über eine Unterlegscheibe außen am Flansch und innen auf der Distanzhülse abstützt und mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogen wird, wobei der Bolzen axial verschoben wird und kraftgesteuert die Halbschalen radial aufweitet. Die axiale Verschiebung des Bolzens und die damit verbundene radiale Aufweitung kann man durch Beistellen der Mutter an der gegenüberliegenden Seite des Bolzens auf ein definiertes axiales Abstandsmaß begrenzen. Wurde der Bolzen nun axial verschoben und beide Muttern liegen über Ihre Unterlegscheiben an den Flanschen an, kann, nachdem sich die radiale Vorspannkraft aufgebaut hat, durch weiteres Anziehen der linken oder rechten Mutter, da der Bolzen sich nun nicht mehr axial bewegen kann, nur noch axiale Klemmkraft generiert werden.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
- 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem ersten Zustand;
- 2 die Vorrichtung aus 1 in einem zweiten Zustand;
- 3 eine modifizierte erfindungsgemäße Vorrichtung in einem ersten Zustand; und
- 4 die Vorrichtung aus 3 in einem zweiten Zustand.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Verbindung zweier Bauteile 2 und 3. Bei den beiden Bauteilen 2 und 3 kann es sich zum Beispiel um Flansche einer in ihrer Gesamtheit nicht dargestellten Kupplung, zum Beispiel einer Kupplung für eine Turbine, handeln. Die beiden Bauteile 2 und 3 weisen jeweilige Durchgangsbohrungen 4 und 5 auf, die fluchtend zueinander angeordnet sind.
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Bevor die beiden Bauteile 2 und 3 mit der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung 1 verbunden wurden, waren sie mittels eines nicht dargestellten, jedoch an sich bekannten Passbolzens miteinander verbunden.
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Aufgrund der hohen Querbelastung hat sich der Passbolzen über die Betriebsdauer der Kupplung in die beiden Durchgangsbohrungen 4 und 5 eingearbeitet. Bei einer aufgrund einer Revision durchgeführten Demontage hat der Passbolzen dann beim Austreiben die Durchgangsbohrungen 4 und 5 noch weiter beschädigt, weshalb diese im Durchmesser überarbeitet wurden, um die erforderliche Oberflächenqualität zu erzeugen. Dies hat zu einem größeren Durchmesser geführt, so dass der bislang eingesetzte Passbolzen nicht mehr verwendet werden konnte. Die Folge hiervon ist letztendlich der Einsatz der im Folgenden beschriebenen Vorrichtung 1, um die beiden Bauteile 2 und 3 wieder miteinander verbinden zu können. Dabei weisen die deckungsgleichen bzw. miteinander fluchtenden Durchgangsbohrungen 4 und 5 einen bestimmten Durchmesser mit entsprechendem Toleranzfeld auf.
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Die Vorrichtung 1 weist einen durch die beiden Durchgangsbohrungen 4 und 5 durchführbaren Bolzen 6 auf. Der Bolzen 6 weist an seinen beiden Endbereichen jeweilige Gewindeabschnitte 7 und 8 und in einem mittleren Bereich einen konischen Abschnitt 9 auf. Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 zwei an den Gewindeabschnitten 7 und 8 anbringbare Muttern 10 und 11 auf. Den Muttern 10 und 11 sind jeweilige Unterlegscheiben 12 und 13 zugeordnet, über die sich die Muttern 10 und 11 an den Bauteilen 2 bzw. 3 abstützen. Während im vorliegenden Fall die Unterlegscheiben 12 und 13 als separate Bauteile ausgeführt sind, könnten sie auch in die Muttern 10 und 11 integriert sein.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 ein Paar voneinander getrennter konischer Halbschalen 14a auf, das um den äußeren Durchmesser des konischen Abschnitts 9 des Bolzens 6 angeordnet werden kann. Die Konizität bzw. die Steigung der inneren Fläche der konischen Halbschalen 14a entspricht dabei der Konizität bzw. Steigung des konischen Abschnitts 9 des Bolzens 6. Durch eine Verschiebung der konischen Halbschalen 14a in axialer Richtung ergibt sich damit eine Vergrößerung des Außendurchmessers der konischen Halbschalen 14a. Es stellt sich auch eine radiale Erweiterung im Durchmesser der Vorrichtung 1 ein, wenn die konischen Halbschalen 14a axial festgestellt sind und der konische Abschnitt 9 des Bolzens 6 in Richtung des geringeren Durchmessers des Konus verschoben wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Steigung beispielsweise 1:10, es sind jedoch auch andere Steigungen bzw. Konuswinkel möglich.
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Wie sich aus 1 ergibt, liegen die konischen Halbschalen 14a im montierten Zustand der Vorrichtung 1 am äußeren Durchmesser des Bolzens 6 und am inneren Durchmesser der Durchgangsbohrungen 4 und 5 an und überbrücken somit einen zwischen dem Bolzen 6 und den Bauteilen 2 und 3 entstehenden Zwischenraum. Neben der Überbrückung des Zwischenraumes kann über den vollflächigen Kontakt der aufgeweiteten Halbschalen 14a auch eine radiale Vorspannkraft in den Durchgangsbohrung 4 und durch weiter definiertes Verschieben der Halbschalen 14a aufgebaut werden.
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Die Vorrichtung 1 weist ein Distanzelement 15a auf, das zwischen dem den geringeren Innendurchmesser aufweisenden Ende der konischen Halbschalen 14a und der Mutter 10 und der Unterlegscheibe 12 angeordnet ist. Das Distanzelement 15a sorgt dafür, dass die konischen Halbschalen 14a sich in axialer Richtung nicht bewegen können, wenn die Mutter 10 angezogen wird und den Bolzen 6 axial verschiebt. Beim Anziehen der Mutter 10 mit entsprechendem Drehmoment wird der Bolzen 6 in axialer Richtung zu der Mutter 10 verschoben und weitet die axial fixierten konischen Halbschalen 14a, wodurch sich die Durchgangsbohrungen 4 und 5 definiert radial aufspreizen.
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Zur Montage der Vorrichtung 1, d. h. zur Durchführung eines Verfahrens zur Verbindung der beiden Bauteile 2 und 3, wird der Bolzen 6 durch die Durchgangsbohrungen 4 und 5 hindurchgeführt. In den aufgrund des Vorhandenseins der konischen Halbschalen 14a in 1 nicht erkennbaren Zwischenraum zwischen dem Bolzen 6 und den Bauteilen 2 und 3 werden die konischen Halbschalen 14a eingeführt. Die Durchgangsbohrungen 4 und 5 werden demnach mit dem Bolzen 6 und den entsprechenden konischen Halbschalen 14a weitestgehend ausgefüllt, wobei es möglich ist, die konischen Halbschalen 14a entweder nach dem Bolzen 6 oder zusammen mit demselben, d.h. auf demselben aufliegend, in die Durchgangsbohrungen 4 und 5 einzuführen.
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Anschließend wird an dem den geringen Innendurchmesser aufweisenden Ende der konischen Halbschalen 14a das Distanzelement 15a in die Durchgangsbohrungen 4 und 5 eingeführt. Das Distanzelement 15a stützt sich stirnseitig an den beiden konischen Halbschalen 14a ab. Über das Distanzelement 15a werden die konischen Halbschalen 14a in den Durchgangsbohrungen 4 und 5 axial positioniert und fixiert. Durch das anschließende Beistellen der Mutter 10 wird der konische Bolzen 6 in axialer Richtung zu der Mutter 10 verschoben. Die konischen Halbschalen 14a weiten sich auf, bis sie auf dem konischen Abschnitt 9 des Bolzens 6 aufliegend, radial die Durchgangsbohrungen 4 und 5 komplett ausfüllen.
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In dem Zustand, in dem die konischen Halbschalen 14a sowohl an dem Bolzen 6 als auch an den Bauteilen 2 und 3 anliegen, sie also radial auf Bohrungskontakt sind, wird die Mutter 10 an dem den geringeren Außendurchmesser aufweisenden Ende des Bolzens 6 mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogen, wodurch eine definierte radiale Vorspannkraft in den Durchgangsbohrungen 4 und 5 erzeugt wird. Dadurch wird der Bolzen 6, der von der Mutter 11 auf der gegenüberliegenden Seite noch nicht festgestellt ist, auf bestimmte Art und Weise axial verschoben. Über den Steigungswinkel des konischen Abschnitts 9 und den axialen Einzug des Bolzens 6 wird so eine definierte radiale Aufweitung erzielt. Die durch die Vorrichtung 1 erzielte radiale Aufweitung kann kraftgesteuert und auch durch die gegenüberliegende Mutter 11 wegbegrenzt ausgeführt werden. Ist der Bolzen 9 in Verbindung mit den Halbschalen 14a radial bestimmt aufgeweitet, kann der Bolzen 9 abschließend durch Anziehen der Mutter 11 an dem gegenüberliegenden Gewinde des Bolzens 6 axial vorgespannt werden. Durch dieses Anziehen der Mutter 11 wird demnach die axiale Klemmkraft zum Verbinden der beiden Bauteile 2 und 3 generiert. Damit ist die Verbindung axial und radial vorgespannt. Es ist auch möglich, wenn die radiale Vorspannung durch die Mutter 10, welche mit einem bestimmten Anzugsmoment angezogen wurde, hergestellt ist, die Mutter 11 auf der gegenüberliegenden Seite auf Anschlag beizustellen. Dann kann sowohl von der Mutter 10 als auch von der Mutter 11 von beiden Seiten aus, durch weiteres Anziehen einer Mutter 10 oder 11, da jede der beiden Muttern 10 und 11 auch als Gegenlager dient, neben der bereits erzeugten radialen Vorspannkraft auch eine axiale Klemmkraft eingeleitet werden. Damit ist die Vorrichtung 1 in den Durchgangsbohrungen 4 und 5 allseitig vorgespannt.
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Mit der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 lassen sich gewisse Durchmesserunterschiede zwischen dem Außendurchmesser des Bolzens 6 und dem Durchmesser der Durchgangsbohrungen 4 und 5 überbrücken.
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Beispielsweise kann, wie in 2 dargestellt, der Bolzen 6 weiter in die Durchgangsbohrungen 4 und 5 eingeführt werden, so dass sich das den größeren Außendurchmesser aufweisende Ende des Bolzens 6 weiter in den Durchgangsbohrungen 4 und 5 befindet. Dadurch wird der konische Abschnitt 9 des Bolzens 6 weiter in die axial fixierten konischen Halbschalen 14a eingezogen und durch diese Positionierung werden die konischen Halbschalen 14a einen größeren wirksamen Außendurchmesser radial ausfüllen. Dies ist auch an der Position der beiden konischen Halbschalen 14a im rechten Bereich der 1 bis 4 erkennbar.
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Da dieses Verschieben des konischen Abschnitts 9 des Bolzens 6 über die Länge der Gewindeabschnitte 7 und 8 limitiert ist, kann ein Distanzelement 15b mit einer größeren axialen Länge in die Durchgangsbohrungen 4 und 5 eingeführt werden. Dieses längere Distanzelement 15b ist in 3 dargestellt. Auf diese Weise werden die konischen Halbschalen 14a weiter in die Durchgangsbohrungen 4 und 5 eingeschoben, wie aus einem Vergleich von 3 mit den 1 und 2 erkennbar ist.
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Analog zu der Vorgehensweise von 2 kann auch bei der Verwendung des längeren Distanzelements 15b ein größerer Durchmesserunterschied zwischen dem Bolzen 6 und den Durchgangsbohrungen 4 und 5 überbrückt werden, wenn der Bolzen 6 weiter in die Durchgangsbohrungen 4 und 5 eingeführt wird, wie dies in 4 dargestellt ist.
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Die Distanzelemente 15a und 15b sind in beiden Ausführungsformen vorzugsweise als ringförmige Distanzhülsen ausgebildet. Der Außendurchmesser der Distanzelemente 15a und 15b ist etwas geringer als der Durchmesser der Durchgangsbohrungen 4 und 5. Gegebenenfalls können auch mehrere Distanzelemente 15a und 15b mit unterschiedlichen axialen Längen kombiniert werden und Teil der Vorrichtung 1 sein.
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Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung 1 zusätzlich zu den in den 1 bis 4 dargestellten konischen Halbschalen 14a auch ein weiteres Paar konischer Halbschalen, die jeweils einen gleichen konischen Innendurchmesser, jedoch eine größere Wandstärke und damit einen größeren Außendurchmesser aufweisen. Diese werden eingesetzt, wenn die Durchgangsbohrungen 4 und 5 im Durchmesser zu groß sind, sodass die konischen Halbschalen 14a nicht gleichzeitig mit dem Bolzen 6 und mit den Bauteilen 2 und 3 in Anlage gebracht werden können, ohne dass der Bolzen 6 zu weit in axialer Richtung verschoben werden muss. Es ist offensichtlich, dass durch den Einsatz von konischen Halbschalen mit einer größeren Wandstärke ein größerer Durchmesserunterschied zwischen dem Bolzen 6 und den Durchgangsbohrungen 4 und 5 überbrückt werden kann und es in solchen Fällen möglich ist, durch die Verwendung von konischen Halbschalen mit einer größeren Wandstärke dieselben gleichzeitig sowohl mit dem Bolzen 6 als auch mit den Bauteilen 2 und 3 in Anlage zu bringen. Mit solchen, eine größere Wandstärke aufweisenden konischen Halbschalen wären analog zu den 1 bis 4 entsprechende Konfigurationen der Vorrichtung 1 zur Verbindung der beiden Bauteile 2 und 3 möglich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 1 demnach den Bolzen 6, die Muttern 10 und 11, das Paar konischer Halbschalen 14a, ein nicht dargestelltes, eine größere Wandstärke aufweisendes Paar konischer Halbschalen sowie die beiden Distanzelemente 15a und 15b. Hierbei wird, wie erläutert, vorzugsweise jeweils nur ein Paar der konischen Halbschalen und nur eines der Distanzelemente eingesetzt.
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Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, zwei der Distanzelemente 15a und/oder 15b in axialer Richtung hintereinander zu verwenden. Des Weiteren sind bevorzugt die beiden Unterlegscheiben 12 und 13 Teil der Vorrichtung 1. In nicht dargestellter Weise ist es außerdem möglich, dass die Vorrichtung 1 mehr als zwei Paare konischer Halbschalen und mehr als zwei Distanzelemente umfasst. Dadurch könnten noch größere Durchmesserunterschiede überbrückt werden.
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Aufgrund der Tatsache, dass die konischen Halbschalen 14a über eine möglichst gleiche axiale Länge an den beiden Bauteilen 2 und 3 anliegen sollten, ist mit einer Vielzahl an Kombinationsmöglichkeiten von Halbschalen 14a und Distanzelementen 15a bzw. 15b die Überbrückung eines großen radialen Spiels zwischen der Vorrichtung 1 und den Durchgangsbohrungen 4 und 5 möglich, ohne den Bolzen 6 zu sehr axial zu verschieben. Damit besteht keine Gefahr, dass die Vorrichtung 1 in den Durchgangsbohrungen 4 und 5 nur einseitig axial eingreift.
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Bei der Demontage der Vorrichtung 1 werden die beiden Muttern 10 und 11 gelöst. Auf der breiten Seite des Bolzens 6 wird ein nicht dargestellter Distanzring aufgelegt, der sich stirnseitig auf den konischen Halbschalen 14a abstützt. Wird dieser Distanzring mit axialer Kraft beaufschlagt, verschieben sich die konischen Halbschalen 14a auf dem Bolzen 6. Dadurch ist die radiale Verspannung in den Durchgangsbohrungen 4 und 5 aufgehoben und der Bolzen 6 und die Halbschalen 14a können einfach ausgeschoben werden.
