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Spannmittel für Dicht- und Spannköpfe Zusatz zum Patent; 1216 633
Gegenstand des Hauptpatents 1216 633 ist ein Dicht- und Spannkopf zum einseitigen
Verschließen und Halten von abzudrückenden Hohlkörpern, insbesondere Rohren, mit
einem aus zwei axial dicht miteinander verschraubten 'Peilen bestehenden Gehäuse,
in Glas von einer Seite her ein, offenes Ende des Hohlkörpers und von der anderen
Seite her das Druckmittel einführbar ist und in dem ein das eingeschobene Rohrende
umschließender Dichtring sowie ein radial gegen den Rohrumfang anstellbares Spannmittel
angeordnet ist, die beide dem Druck des Abdrückmittels ausgesetzt sind. Bei diesem
Dicht- und Spannkopf besteht das von dem Dichtring getrennte Spannmittel aus einem
von einer Dichtmanschette aus gummielastischem Werkstoff umschlossenen Klemmteil,
das als metallische Hülse mit von deren Stirnflächen ausgehenden axialen, gegeneinander
in Umfangsrichtung versetzten und sich überlappenden Schlitzen ausgebildet ist.
Diese Klemmhülse hat einen Nachteil insofern, als sie in Umfangsrichtung nur um
die halbe Summe der Weite der Längsschlitze zusammengedrückt werden kann. Bei gegebener
Schlitzweite muß die Zahl der Schlitze also doppelt so groß sein, als für die im
Betrieb notwendige Durchmesserverkleinerung der Hülse an sich erforderlich wäre.
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Da die Schlitzweiten schon in der ungespannten Hülse möglichst klein
sein müssen und eine vom Druckmitteldruck, vom Dichtmanschettenwerkstoff und von
der Manschettendicke abhängige Größe nicht überschreiten dürfen, wird die Mindestzahl
der Schlitze unverhältnismäßig groß, so daß die Herstellung derartiger, von beiden
Enden her wechselweise geschlitzter Hülsen schwierig und teuer ist. Da außerdem
die Schlitzweite aus Herstellungsgründen nicht beliebig klein gewählt werden kann,
ist man bei gegebenem Druckmittelüberdruck in der Auswahl der Dichtmanschettenwerkstoffe
bzw. ihrer Elastizität und der Wandstärke der Dichtmanschetten nicht frei, so daß
das Spannmittel unter Umständen steifer als wünschenswert ausgeführt werden muß.
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Infolgedessen muß zum Zusammendrücken des Spannmittels auf die Dichtmanschette
ein unerwünscht großer Druckmitteldruek ausgeübt werden, bevor das Klemmittel anspricht
und den einzusparenden Körper faßt. Das kann unter Umständen dazu führen, daß durch
den Axialdruck des Prüfmittels der Spannkopf vom Werkstück abgeschoben bzw. das
Werkstück aus dem Spannkopf ausgeschoben wird.
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Gemäß einem älteren Vorschlag werden als Klemmittel in einen aus weichelastischem
Werkstoff bestehenden Ringkörper mit gegenseitigem Abstand eingelassene Stäbe verwendet.
Dabei hat sich jedoch gezeigt, daß je nach der Größe der Verformung des Ringkörpers
gewisse Teile der Dichtmanschette, insbesondere die zwischen den Stäben liegenden
Teile, nach längerem oder kürzerem Gebrauch zerstört werden und sich die Stäbe lösen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannmittel zu finden,
dessen Klemmteil so ausgebildet ist, daß auch bei ausreichend großem Spannbereich
die ihn bildenden harten Stäbe so enge Spalte zwischen sich einschließen, daß ein
Eindringen von Teilen der das Klemmteil umschließenden Manschette in sie auch dann
ausgeschlossen ist, wenn diese aus für den Zweck des Spannmittels ausreichend nachgiebigem
Werkstoff besteht und auf sie ein extrem hoher Druckmitteldruck wirkt.
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Die Lösung dieser Aufgabe soll erfindungsgemäß dadurch erfolgen, daß
das Klemmteil aus einer Vielzahl von im Querschnitt rechteckigen oder trapezförmigen,
durch Spalte voneinander getrennten, gegen Federkraft gegeneinanderdrückbaren Stäben
besteht. Die Stäbe nehmen an den radialen und tangentialen Bewegungen der Manschette
unter Einhaltung gleicher Abstände zueinander teil. Diese Stäbe können entweder
bei der Herstellung der Dichtmanschette an deren Innenfläche angegossen oder nachträglich
an diese angeklebt sein. In beiden Fällen
hat es sich zur Wahrung
der Abstände zwischen den einzelnen Stäben als zweckmäßig erwiesen, zwischen sie
elastische Einlagen einzulegen, die außerdem beim Angießen der Stäbe ein Eindringen
von Gießwerkstoff in die Spalte verhindern.
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Die Stäbe können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auf der
Innenfläche der Dichtmanschetten in längs verlaufenden Nuten gehalten sein, in die
sie mit entsprechend ausgebildeten leistenartigen Ansätzen eingreifen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Klemmmittels sind erfindungsgemäß
im Querschnitt rechteckige oder trapezförmige Stäbe durch zwischen ihnen angeordnete
tangential wirkende Blattfedern an der Innenffäche der Dichtmanschette gehalten,
ohne sonst mit dieser verbunden zu sein. Infolge der tangential wirkenden Federn
und der durch sie hervorgerufenen Radialkraft verhält sich diese Anordnung wie eine
radial gegen die Innenwand der Dichtmanschette drückende federnde Hülse. Zur Erleichterung
der Montage sowie unter Umständen auch zur Erhöhung der radialen Anpreßkräfte im
unbelasteten Zustand können noch radial wirkende Ringfedern vorgesehen sein, die
versenkt in der von den Stäben gebildeten Innenfläche des Klemmteils liegen.
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Da bei dieser Ausführungsform die Stäbe und Blattfedern ohne Schwierigkeiten
sehr dünn ausgeführt werden können, ist es möglich, auf dem Umfang des Klemmittels
so viele Stäbe und Blattfedern anzuordnen, wie zum Erreichen kleinstnotwendiger
Spalte erforderlich ist.
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Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungsbeispiele für das aus
Dichtmanschette und einem von Einzelstäben gebildeten Klemmteil bestehende Spannmittel
nach der Erfindung.
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F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Spannmittel, bei dem das
Klemmteil aus einzelnen Stäben besteht, die auf der Innenfläche der Dichtmanschette
durch Angießen oder Ankleben gehalten und bei dem zwischen die Stäbe Streifen aus
Schaumgummi eingelegt sind; F i g. 1 a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Fig.1;
F i g. 2 zeigt teils in Stirnansicht, teils im Querschnitt das Spannmittel nach
F i g. 1; F i g. 2 a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der F i g. 2; F i g. 3
zeigt einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Spannmittels, bei
der die Stäbe mit leistenartigen Ansätzen in Längsnuten an der Innenseite der Dichtmanschette
eingreifen; F i g. 4 zeigt einen Querschnitt des Spannteils nach Fig.3; F i g. 4
a zeigt einen vergrößerten Teilquerschnitt des Spannmittels nach den F i g. 3 und
4 mit Stäben, deren Halteleisten schwalbenschwanzförmigen Querschnitt haben; F i
g. 4 b zeigt einen vergrößerten Teilquerschnitt eines Spannmittels, dessen Stäbe
Halteleisten mit kreisförmigem Querschnitt haben; F i g. 5 zeigt einen Längsschnitt
durch ein Spannmittel, bei dem das Klemmittel aus Stäben mit dazwischenliegenden
Blattfedern besteht, die in ihrer Lage durch zwei Ringfedern gesichert sind; F i
g. 5 a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig.5; F i g. 6 zeigt einen Querschnitt
durch das Spannmittel nach F i g. 5; F i g. 6 a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt
der Fig.6; F i g. 7 zeigt in Ansicht ein Ende einer Blattfeder mit die Ringfeder
aufnehmender Nut; F i g. 8 zeigt in Ansicht ein Ende einer schmaleren Blattfeder
ohne Nut.
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Das Spannmittel nach F i g. 1, 1 a; 2, 2 a besteht aus der Dichtmanschette
1 und den stabförmigen Klemmteilen 2, die rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt
haben können und die aus einem Werkstoff bestehen, der eine größere Härte bzw. Festigkeit
als der Werkstoff der Dichtmanschette hat.
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Zwischen die Stäbe sind zur Sicherung ihrer Abstände und bei angegossenen
Stäben auch zur Verhinderung des Eindringens von Gießwerkstoff in die Spalte Schaumgummistreifen
eingefügt. Die Stäbe 2 sind an einer Längsfläche 2' mit der Innenfläche 1' der Dichtmanschette
fest vergossen oder verklebt, während nach F i g. 3, 3 a; 4, 4 a die Stäbe 12 bzw.
13 mit im Querschnitt schwalbenschwanzförmigen oder runden leistenartigen Ansätzen
14 bzw. 15 versehen sind, die in den Ansatzquerschnitten entsprechend geformte Nuten
14 bzw. 15 an der Innenfläche der Dichtmanschette 1 eingreifen.
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Wie leicht zu erkennen, läßt sich sowohl bei der Ausführungsform nach
F i g. 1 und 2 wie bei derjenigen nach F i g. 3 und 4 die Erstreckung der Stäbe
in Umfangsrichtung nahezu beliebig klein und damit ihre Zahl sowie die Zahl der
Spalte 4 bzw. 16 entsprechend groß und damit die Weite dieser Spalte extrem klein
gestalten.
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Die in den F i g. 5, 5 a; 6, 6 a und 7 gezeigten Stäbe 22 sind mit
der Dichtmanschette 21 nicht fest verbunden, sondern sie liegen nur an der Innenfläche
der Dichtmanschette 21 an und werden durch die von den Blattfedern 23 erzeugte Tangentialkraft
radial nach außen und somit an die Dichtmanschette 21 angedrückt. Die Blattfedern
23 haben in der Ausführungsform nach F i g. 7 die gleiche Höhe a wie die Stäbe 22
und besitzen putenförmige Vertiefungen 25', die sich mit gleichen Vertiefungen 25
in den Stäben 22 decken und mit diesen zur Aufnahme von Ringfedern 24 bestimmt sind.
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Bei der Ausführung nach F i g. 8 ist die Höhe b der Blattfedern 23
a wenigstens um die Dicke der Ringfedern 24 kleiner als die Höhe der Stäbe 22. Die
Federn 23a haben infolgedessen keine Nuten. Die Federn 23 a kommen somit nicht mit
dem zu klemmenden Werkstück in Berührung. Die Blattfedern 23 a haben den Vorteil
einfacherer und billigerer Herstellung. Da bei der Ausführung des Klemmteils nach
den F i g. 5 bis 8 auf eine Befestigung der Stäbe 22 an oder in der Dichtmanschette
keine Rücksicht genommen zu werden braucht, können die mittleren Stabstärken überaus
klein, die Zahl der Stäbe überaus groß und damit die Spaltweiten besonders klein
gehalten werden, so daß auch die Wandstärke s der Dichtmanschette und unter Umständen
der Elastizitätsmodul des Dichtmanschettenwerkstoffs klein und damit die Elastizität
des Spannmittels groß gehalten werden kann, so daß mit derartigen Klemmteilen versehene
Spannmittel zuverlässig fassen, wenn sie zu gleicher Zeit vom Prüfmitteldruck beaufschlagt
werden wie das zu prüfende Werkstück.
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Die Erfindung umfaßt auch ein Klemmteil, dessen nicht mit der Dichtmanschette
verbundene Stäbe durch radialen Druck mit dieser in Anlage gehalten werden, bei
dem die Federn 23 entfallen und die
Stäbe 22 deren Aufgabe mit übernehmen,
indem sie selbst aus in Umfangsrichtung federnden stabförmigen Elementen bestehen.
Hier können sich jedoch Nachteile ergeben, wenn die unter Spanndruck stehenden federnden
stabförmigen Elemente nicht nahe genug nebeneinander liegen und bei axialer Belastung
zu stark auf Biegung beansprucht werden. Sie können dann womöglich in Umfangsrichtung
ausknicken, wodurch die von ihnen übertragene Klemmkraft nachteilig beeinflußt werden
kann.