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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum stirnseitigen Verbinden
von Stahlstäben, insbesondere Bewehrungseisen, mit Hilfe einer aluminothermisch
erschmolzenen Masse, mit einem Tiegel zum Erschmelzen der aluminothermischen Masse
und mit einer die Stabenden umgebenden Hülse als Hohlraum zur Aufnahme der aluminothermischen
Masse, welche die Verbindung zwischen den Stabenden und der Hülse bildet. Eine derartige
Vorrichtung ist zwar bereits vorgeschlagen, aber noch nicht bekanntgeworden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen schnellen Zusammenbau
und einen leichten Abbau der Einzelteile der Vorrichtung zu erhalten, womit die
Verbindung der Stahlstabenden in kurzer Zeit bequem erzeugt werden kann.
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Bei der Herstellung von Stumpfverbindungen mittels der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind besonders ausgebildete Hülsen vorgesehen, die die zu verbindenden
Stabenden in radialem Abstand umfassen und nach Ausfüllen des Raumes zwischen den
Stäben und der Hülse mittels eines sich verfestigenden Gießwerkstoffes einen Bestandteil
der endgültigen Verbindung bilden. Diese Hülsen werden in ihrer Länge und in ihrem
Durchmesser entsprechend den jeweiligen technischen Erfordernissen für die verschiedenen
Sorten von Bewehrungseisen unterschiedlichen Durchmessers jeweils ausgewählt. Man
benötigt also bei Stumpfverbindungen von Bewehrungseisen verschiedene Arten von
Hülsen.
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Eine Schwierigkeit beim Verbinden der Einzelteile beruht darin, den
Eingußkörper, der beim Gießvorgang für die Gießfüllung die Verbindung zwischen dem
Tiegel und der Hülse herstellt, immer genau in eine derartige Lage zu bringen, daß
die Austrittsöffnung des Eingußkörpers mit der Einfüllöffnung der jeweils benutzten
Hülse ausgerichtet ist. -Zwar könnte man für jede Sorte von Bewehrungseisen
eine komplette, besonders gestaltete Vorrichtung bereithalten, doch wäre dies unübersichtlich
und wegen des hohen Aufwandes verschiedener Vorrichtungen auch unwirtschaftlich.
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Es ist bei einer Vorrichtung zum Stumpfverbinden von Eisenbahnschienen
bekannt, einen Verteilergießtopf zwischen einem Tiegel und einer Gießform vorzusehen,
der zwar schwenkbar, jedoch bezüglich der Gießform nicht verstellbar ist. Der Tiegel
ist bei dieser Vorrichtung lediglich durch eine Klemmvorrichtung gegenüber der Gießform
verschiebbar. Hierdurch kann jedoch die vorgenannte Aufgabe nicht gelöst werden.
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Die Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch
gelöst, daß an den Stahlstabenden festklammerbare Aufsätze die Hülse stirnseitig
abdichten und ein den Zusammenhang zwischen dem Tiegel und der Hülse herstellender
Eingußkörper verstellbar an der Hülse gehalten ist. Damit ist es möglich, für die
Herstellung von Stumpfverbindungen an Bewehrungseisen der verschiedensten Sorten
sowohl ein und denselben Eingußkörper als auch ein und denselben Tiegel zu benutzen.
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Ferner zeigte sich in der Praxis, daß die Herstellung der Verbindung
zwischen den Stabenden mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur ein Viertel der
Zeit erfordert, die bisher beim Verbinden der Stabenden durch Verschweißen mit bekannten
Vorrichtungen notwendig war. Da der Aufbau und die Funktionsweise der Vorrichtung
einfach gehalten sind, werden bei den Bedienungspersonen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
keine besonderen Kenntnisse vorausgesetzt, weshalb folglich die Festigkeit der erzeugten
Stoßverbindung nicht von der Fähigkeit desjenigen abhängt, der diese Vorrichtung
bedient, wie es bei Schweißverbindungen bekanntlich der Fall ist. Es können bei
der Erfindung auch angelernte Arbeitskräfte mit dieser Arbeit betraut werden.
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Durch die Festklemmbarkeit der Aufsätze ergibt sich schließlich eine
leicht und schnell ausführbare Befestigung der Hülse an den Stahlstäben. Durch die
verstellbare Anbringung des Eingußkörpers an der Hülse ist gewährleistet, daß ein
und derselbe Eingußkörper unabhängig vom Durchmesser und der Länge der zur Verwendung
kommenden Hülse stets mit seiner Auslaßöffnung mit der Einlaßöffnung der Hülse ausgerichtet
ist, womit nur eine Gießvorrichtung erforderlich ist.
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Zweckmäßigerweise ordnet man einem der Aufsätze eine Stützklammer
zu, die an den von den Aufsätzen umklammerten Stahlstabenden angreift. Damit wird
der Zusammenbau bzw. Abbau der Einzelteile der Vorrichtung weiter erleichtert. Die
Verstellbarkeit des Eingußkörpers wird einfach dadurch erreicht, daß der Eingußkörper
durch eine verschraubbare Stellspindel abgestützt ist, die in einem der Ausleger
des einen Aufsatzes oder der einen Stützklammer feststellbar ist.
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Als weiteres leicht und schnell zu betätigendes Befestigungsmittel
kann zur Befestigung des Eingußkörpers an der Hülse eine Kettenklammer dienen. Mit
ihr ist eine besonders schnelle Montage möglich.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt; es zeigt F i g.1 eine teilweise gebrochene Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im Längsschnitt zum Stumpfverbinden verhältnismäßig großer vertikal
verlaufender Stahlstäbe, F i g. 2 einen. Längsschnitt der Vorrichtung zum Stoßverbinden
horizontal verlausender Stahlstäbe, F i g. 3 einen Schnitt durch einen Teil der
Vorrichtung nach F i g. 2 längs Linie 3-3, F i g. 4 bis 7 in verkleinertem Maßstab
eine Seitenansicht der verschiedenen Teile der Vorrichtung von F i g. 1 in verschiedenen
Aufbauphasen der Vorrichtung und F i g. 8 die Seitenansicht der fertigen Stumpfverbindung.
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Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt die Enden
1, 2 zweier vertikal verlaufender, zueinander ausgerichteter Bewehrungseisen,
die mit der Vorrichtung nach -der Erfindung zu einteiligen Be-#,vehrungseisen, wie
z. B. für tragende Pfeiler in Eisenbetonbauwerken, verbunden werden sollen. Die
Stäbe, deren Durchmesser bis 6 cm beträgt, weisen aufgewalzte Rippen auf. Der obere
Stab wird vorübergehend von außen gestützt, mit dem unteren Stab ausgerichtet und
derart gehalten, daß die Stirnflächen 3 der Stabenden 1, 2 etwas in Abstand zueinander
liegen, und einen Zwischenraum von etwa 3 bis 6 mm bilden. Eine Hülse 4 mit einem
gegenüber dem Außendurchmesser der Stäbe etwas größeren Innendurchmesser ist um
die Stabenden 1, 2 angeordnet. Die Hülse weist eine Vielzahl von inneren Unebenheiten
auf, im vorliegenden Fall rechteckig geschnittene Nuten 5. In der Mitte der Hülse
4 befindet sich ein Gießloch 6, das einen Führungsrohreinsatz 7 aus
Kupfer
oder ähnlichem Material aufweist, das horizontal aus der Hülse 4 herausragt. Das
obere Ende der Hülse wird von einem oberen Aufsatz 9 umschlossen, der aus zwei angelenkten
Hälften 10,1.1 und einer Knebelklammer 12 besteht und an der oberen ringförmigen
Stirnfläche 13 der Hülse angreift. Hierdurch wird eine genaue Zentrierung des oberen
Hülsenendes gegenüber dem oberen Stabende 2 erreicht. Das obere Stirnende der Hülse
4 wird gegen das Bewehrungseisen 2 durch eine Dichtung 14 abgedichtet, die beispielsweise
aus Asbest, feuerfestem Fasermaterial besteht.
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Ein unterer Aufsatz 16, der in ähnlicher Weise wie der obere aus halbkreisförmigen,
angelenkten Hälften 17 und 18 besteht, die durch eine Knebelklammer 19 miteinander
verbunden sind, umschließt und zentriert das untere Ende der Hülse 4 gegenüber dem
unteren Stabende 1. Die Hülse wird dabei von einem ringförmigen Rand 20 am oberen
Stirnende des unteren Aufsatzes 16 gehaltert. Das untere Stirnende der Hülse ist
gegen das Bewehrungseisen 1 gleichfalls durch Dichtungsmaterial 21 abgedichtet.
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Eine Stützklammer 23, die ein Paar von mit einer Gelenkstange 25 betätigbaren
Spannbacken 24 besitzt, ist an dem unteren Stabende 1 festgeklemmt, wodurch der
untere Aufsatz 16 in geeigneter Weise gehalten wird. Der untere Aufsatz
16 weist einen Ausleger 27
auf. Durch eine Öffnung am Ausleger 27 ist
eine Stellspindel 29 gelegt, die sich nach oben hin erstreckt und von einer Mutter
28 in einer bestimmten Stellung festlegbar ist. Die Stellspindel29 hält einen Eingußkörper
30, der vorzugsweise aus zwei trennbaren Hälften besteht. Dieser Eingußkörper besitzt
an seinem oberen Ende eine verbreiterte Öffnung 31, die in einen nach unten verlaufenden
Kanal 32 mündet und schließlich in einen horizontalen Kanal 33 mit einer
scharfen Krümmung 34 übergeht. Der Durchmesser des horizontalen Kanals 33 ist nur
etwas größer als der Durchmesser des Führungsrohres 7, das von dem horizontalen
Kanal umfaßt wird. Die Teile greifen folglich dicht ineinander. Der Eingußkörper
30 ist hierdurch mit seiner Auslaßöffnung mit der Einlaßöffnung der Hülse
ausgerichtet und in seiner Lage genau festgelegt.
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Auf dem Eingußkörper 30 ist ein Tiegel 36 befestigt, der ebenfalls
vorzugsweise aus zwei voneinander trennbaren Hälften besteht. Der Tiegel 36 besitzt
ein unteres Zapfloch 37, das mit der verbreiterten Öffnung 31 des Eingußkörpers
30 ausgerichtet ist. Über einer Scheibe 38 ist eine Füllung aus aluminothermischem
Pulver 39 od. dgl. und darüber Zündpulver 40 im Tiegel 36 angeordnet. Nach
Entzünden liefert die Pulverfüllung eine Metallschmelze, die die Scheibe 38 schmelzen
läßt, so daß das Metall durch die Kanäle 32, 33 im Eingußkörper
30 und das Führungsrohr 7 in den Raum zwischen den Stabenden 1, 2 und der
Hülse 4 fließt. Das einfließende Metall füllt die Nuten 5 der Hülse und die Zwischenräume
zwischen den Rippen der Stabenden 1, 2 aus. Nach Aushärten der Gießfüllung entsteht
eine vorzugsweise formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Stabenden 1, 2 und
der Hülse.
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Das durch die Kanäle 32 und 33 fließende flüssige Metall muß die scharfe
Krümmung 34 passieren, um in das Innere der Hülse zu gelangen. Diese scharfe Krümmung
verlangsamt die Strömungsgeschwindigkeit beim Auftreffen des flüssigen Metalls auf
die Stabenden und auf die innere Wandung der Hülse 4. Ein solcher gebremster Metallfluß
ist erwünscht, damit das flüssige Metall beim Auftreffen die Stäbe oder die innere
Wandung der Hülse nicht anfrißt.
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Zum Zusammenbau der Vorrichtung sind, wie ersichtlich, verhältnismäßig
wenige, leicht miteinander verbindbare Teile nötig. Die Anzahl der Teile kann weiter
verringert werden, wenn der untere Aufsatz 16
zugleich die Merkmale der Stützklammer
23 aufweist. In diesem Fall richtet der untere Aufsatz nicht nur das untere Ende
der Hülse 4 aus, sondern stützt neben der Hülse 4 noch die ganze übrige Vorrichtung
ab.
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Die F i g. 2 zeigt im Schnitt eine Vorrichtung, die zur Stumpfstoßverbindung
von horizontal verlaufenden Bewehrungseisen dient. Die Stabenden 50, 51 sind mit
ihren Stirnflächen in der Mitte einer Hülse 52 unterhalb einer darin befindlichen
Öffnung 53 in geringem Abstand voneinander angeordnet. Die Innenfläche der Hülse
52 weist ein rechteckig geschnittenes Gewinde 54 auf. Da bei gewissen Stoßverbindungen
von unter Zug stehenden Stäben der Festigkeitsbereich bis zur Streckgrenze des Stabstoffes
ausgenutzt wird, verwendet man hierbei längere Hülsen mit einer größeren Anzahl
von inneren rechteckig geschnittenen Nuten oder Gewindegängen.
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Aufsätze 56 und 57 umgeben die Enden der Hülse 52, die in verbreiterten,
schrägen Ausnehmungen der Aufsätze 56, 57 gelagert sind. Geeignete Dichtungswerkstoffe
58, 59 dichten die Enden der Hülse gegen das Bewehrungseisen ab. Dichtungsklammern
60 und 61 klemmen die Stabenden 50 bzw. 51 an der Außenseite des zugehörigen Aufsatzes
56 bzw. 57 fest. Ein verstellbarer Stützrahmen 62 mit einem Gleitriegel 63 verläuft
von der Dichtungsklammer 60 zum Eingußkörper 64, der über der Hülse 52 angeordnet
ist. Der Eingußkörper besteht vorzugsweise aus zwei Hälften 65 und 66 (F i g. 3),
die von einem geeigneten, nicht dargestellten Rahmen zusammengehalten werden. Die
Hälften 65, 66 weisen, wie in F i g. 3 gezeigt ist, auf ihrer Unterseite gewölbte
Flächen 67 und 68 auf, um den Eingußkörper 64 auf der gewölbten Fläche der
Hülse 52 besser zu lagern. Ein in der Öffnung 53 der Hülse eingesetztes kurzes Führungsrohr
69 ragt in einen Kanal hinein, der zu einer Kammer 70 im Eingußkörper
64 führt. Auf dem Eingußsumpf ist ein mit Schmelzpulver 73 gefüllter Tiegel
72 angeordnet. Das Schmelzpulver 73 liegt auf einer dünnen Stahlplatte 74 auf. Über
dem Schmelzpulver liegt eine Zündfüllung 75. Ein Deckel 76 schließt den Tiegel nach
oben ab. Das nach Entzünden flüssig gewordene Schmelzpulver 73 schmilzt die Stahlscheibe
74 und fließt in die Kammer 70 im Eingußkörper 64. Die Ausflußöffnung 77 des Tiegels
ist etwas gegenüber dem in die Hülse 52 führenden Rohr 69 versetzt.
Dadurch trifft das abwärts fließende flüssige Metall nicht unmittelbar auf die Stabenden
50, 51 oder auf die dem Führungsrohr 69 gegenüberliegende Innenwand der Hülse 52.
Hierdurch wird verhindert, daß das Metall mit großer Geschwindigkeit auf irgendwelche
Teile des Stumpfstoßes auftrifft, was bei übermäßiger Erhitzung der Stäbe zu einer
Beschädigung der Teile führen könnte.
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Eingußkörper, Tiegel und Deckel bestehen aus leicht voneinander trennbaren,
aufeinanderpassenden Graphitblöcken, die von mit Gelenkhebeln ausgerüsteten Rahmen
gehalten werden. Ein derartiger Eingußkörper und Tiegel kann oftmals verwendet werden,
beispielsweise
für nicht weniger als fünfzig Stoßverbindungen.
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Die einzelnen Phasen beim Aufbau der Vorrichtung nach der Erfindung
und das Ausführen der Stumpfstoßverbindung sind in den F i g. 4 bis 8 dargestellt.
Gemäß F i g. 4 wird zunächst die Stützklammer 23 mit Hilfe einer Lehre 79 auf dem
unteren Bewehrungseisen in richtiger Entfernung vom Stirnende des Bewehrungseisens
angebracht.
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In F i g. 5 ist der untere Aufsatz 16 auf dem herausragenden Stabende
1 oberhalb der Stützklammer 23 angeordnet und in den Aufsatz 16 Dichtungsmaterial
eingelegt. Dann wird die Hülse 4 in den unteren Aufsatz eingesetzt und das Ende
des oberen Bewehrungseisens darüber gebracht. Daraufhin wird die Hülse 4 über das
obere Stabende 2 geschoben, das obere Stabende 2 mit dem unteren Stabende 1 ausgerichtet
und die Hülse 4 nach unten geschoben, bis sie ordnungsgemäß in dem unteren Aufsatz
16 sitzt. Dann wird der obere Aufsatz 9 über die Hülse 4 gesetzt, nachdem auch an
dieser Stelle Dichtungsmaterial eingelegt wurde. Schließlich wird das Führungsrohr
7 in das Zapfloch der Hülse 4 eingesetzt.
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In F i g. 6 ist der Eingußkörper 30 mit seinem Kanal 33 auf dem herausragenden
Führungsrohr aufgesetzt. Die Stellspindel 29 in dem Ausleger 27 ist derart eingestellt,
daß der Eingußkörper unter Berücksichtigung von Hülsenlänge und Stärke der Dichtung
14 bezüglich seines Kanals 33 und dem Führungsrohr 7 die richtige horizontale Lage
einnimmt. Gelenkstangen 80' für den Rahmen des Eingußkörpers 30, die aus
Platzgründen stark verkürzt dargestellt sind, halten die Hälften des Eingußkörpers
zusammen. Von einer Seite des Eingußkörpers 30 um die Rückseite der Hülse 4 herum
zur anderen Seite des Eingußkörpers verläuft eine Gelenkkettenklammer, durch die
der Eingußkörper 30 fest an der Hülse gehalten wird. Die Kette 81 ist durch
eine Stellschraube 82 am Eingußkörper 30 verstellbar befestigt. Die Stellschraube
82 wird durch eine Flügelmutter 83 od. dgl. einjustiert.
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Über dem Eingußkörper wird der Tiegel 36 angeordnet, wie in
F i g. 7 gezeigt ist. Die einzelnen Hälften des Tiegels 36 werden durch einen Gelenkrahmen
84 zusammengehalten, dessen Handgriffe ebenfalls aus Platzgründen stark verkürzt
dargestellt sind. Auf dem Tiegel 36 wird nach Einschütten der Pulverfüllung ein
Deckel 85 angebracht. Nachdem die Füllung angezündet worden ist und das entstehende
flüssige Metall die Scheibe 38 zerschmolzen hat, gelangt die Schmelze über den Eingußkörper
30 in den Raum zwischen der Hülse 4 und den Stabenden 1 und 2.
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Nach Aushärten der Gießfüllung können die einzelnen Teile der Vorrichtung
leicht wieder entfernt werden, indem der vorgenannte Vorgang beim Aufbau der Vorrichtung
umgekehrt abläuft. Es bleibt; wie F' i g. 8 zeigt, ein Gußzapfen 86 übrig, der aus
dem Zapfloch in der Hülse 4 herausragt. Das Führungsrohr 7 ist mit dem flüssigen
Metall verschmolzen und wird mit dem Gußzapfen 86 leicht von der Hülse
4 abgetrennt. Als Kriterium dafür, da.ß eine ordnungsgemäße Verbindungsstelle
erzielt wurde, dient, daß das Metall am oberen Rand der Hülse bei 87 und am unteren
Rand der Hülse 4 bei 88 sichtbar ist sowie aus dem Zapfloch der Hülse
4 herausragt. Damit ist sicher, daß auch der gesamte innere Raum zwischen
der Hülseninnenwand und den Mantelflächen der Stabenden einerseits sowie zwischen
den Stirnflächen der Stabenden 1, 2 andererseits mit flüssigem Metall ausgefüllt
ist, das eine mechanische, formschlüssige Verbindung zwischen den Rippen der Staboberflächen
einerseits und den Nuten auf der Hülseninnenwand andererseits herstellt. Es findet
also kein Verschweißen der Stäbe statt. Aus diesem Grund können auch sehr hoch gekohlte
Stäbe, die verhältnismäßig billig sind, verwendet und mit der Vorrichtung nach der
Erfindung verbunden werden. Der Abstand zwischen den Stirnflächen der Stäbe dient
lediglich dazu, das Füllmetall gut in den ganzen Raum zwischen der Hülse 4 und die
Stabenden 1, 2 fließen zu lassen. Bei großen Druckbelastungen kann das Füllmaterial
nicht nach außen gedrückt werden, weil es von der starken Hülse umschlossen wird.
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Weil keine Schweißverbindung entsteht, braucht auch kein Walzsinter
von den Stäben entfernt zu werden. Es ist auch nicht erforderlich, die Stäbe oder
die Hülse vorzuerhitzen, wie es beim Verschweißen erforderlich wäre. Stäbe und Kupplungshülsen
sind also keiner nachteiligen Schweißhitze unterworfen.