DE1750762A1 - Bolzenverbindung,insbesondere fuer aus Ringen aufgebaute Druckbehaelter - Google Patents

Description

DIPL.-ING. GÜNTHER SCHMITZ-HEIIF · DIPL.-ING. HANS VOLI/BACn

PATENTANWÄLTE . ·

5 KULTS", Gereonshof 38 Telefon (92) 21 30 32

31. Mai 1968

Amtl. Zeichen

Anmelder in: BarOgeiliCS , Ine

Akte Nr. 67085

Bolzenverbindung, insbesondere für aus Ringen aufgebaute Druckbehälter

Die Erfindung betrifft eine Bolzenverbindung für eine Anzahl sich übergreifender Bauteile, die mit sich im wesentlichen überdeckenden Bolzenlöchern versehen sind, insbesondere für Druckbehälter, die aus einzelnen aufeinanderliegenden, durch Bolzen verbundenen Ringen bestehen, wobei die Ringe ihrerseits aus einzelnen Rings eginent en gebildet sind.

In neuerer Zeit sind Druckbehälter entwickelt worden, die bei extrem großen Abmessungen außergewöhnlich hohe Drücke aufzunehmen in der Lage sind. Diese Druckbehälter bestehen geiaäis der USA-Patentschrift 3 27Ö 993 aus zwei getrennten Baueinheiten, von denen die eine zur leckfreien Aufnahme des Betriebsmediums und die andere zur Aufnahme der hohen Kräfte des unter Druck stehenden Betriebsmediums dient. Die erstgenannte Baueinheit besteht dabei aus einem dünnwandigen Futterrohr bzw. einem Zylinder, während die zweite Baueinheit einen Stutzzylinder

009840/0361 BAD ORIGINAL

- 2- 17Ä0762

darstellt, welcher das Futterrohr eng uaischlieist und aus einer Vielzahl gesonderter Ringsegmente besieht, die so untereinander verbunden sind, daß der Stützzylinder als solcher in der Lage ist, die Ringepannungen bei Vermeidung des sogenannten Lame-Effekts aufzunehmen.

Von den in der USA-Patentschrift 3 278 993 offenbarten Ausführungsbeispielen ist diejenige Ausführungsform des Stützzylinders vorzuziehen, bei der die Ringsegmente mittels axialer Scherbolzen untereinander verbunden sind, die durch zueinander fluchtende Öffnungen der Rings eminente hindurchgreifen. Wichtig bei dieser Stütszylinaer-Eauart ist es jedoch, daß zwischen den einzelnen Segmenten und den Bolzen eine genaue Passung vorhanden ist, so daß die durch die Bolzen verbundenen Segmente einen geschlossenen Zylinder bilden.

Bei kleineren Zylinder^rößen, z.B. mit eine-~ Tnnenbohrung von etwa 30 bis bO cm, einer gesamten ZyIinderlange von etwa 36S? cm und einem Bolzendurchmesser von etwa 25,4 mm läßt sich der Stützzylinder mit eier erforderlichen Bearbeitungsgenauigkeit z.B. dadurch herstellen, daß

a) die Segmente mittels einer Schablone gebohrt werden, um eine korrekte Bolzenzentrierung zu erzielen;

b) zunächst auf Untermaß gebohrt wird, worauf die Segmente auf Maß nachbearbeitet werden, um eine genaue Bolzenpassung in den Bolzenlöchern der Segmente ssu erzielen;

009ÖA6/03S1 SADORiGlNAL

c) der Bolzen in die aufeinandergestapelten Segmente mit leichtem Druck eingepreßt v;erden, um den gewünschten Kontakt zwischen den Bolzen und den Segmenten herzustellen.

In der üSA-PotentscLrift 2 968 o37 sind weitere kethoden offenbart, mit denen eine genaue Passung der Bolzen in den öffnungen der Segmente oder anderer Bolzenlöclier erzielt werden kann. Beispielsweise kann ein sich verjüngender Bolzen verwendet werden, der ü^it einer dünnen geschlitzten Hülse in Beruhrun;; steht, deren Innenbohrung sich um das gleiche Laß verjüngt wie der Bolzen und die in die flüchtenden Bolzenlöcher der aufeinander- ^estapelten Segmente eingesetzt ist. Die Hülse legt sich mit inrer zylindrischen luanteli'läche gegen die Innenwand der Bolzenlöcher der Segmente. Wird auf den Bolzen ein axial gerichteter Druck ausgeübt, so wird hierdurch aie Hülse aufgeweitet, wobei sie mit ihrer äußeren Hantelfläche radial nach pulsen gegen die Wand der Bolzenlöcher verspannt wird.

Diese vorerwähnten i-iethoden sind bei der Herstellung klein bauen~ der Zylinder durchaus verwendbar. Sollen jedoch größere Zylinder hergestellt werden, so ergeben sich hier nicht unerhebliche Schwierigkeiten. Da sich bei den hier verwendeten großen Bauteilen die unvermeidlichen Ilerstellungstoleranzen überlagern und addieren, lassen sich die Abstände der Bolzenmittelachsen nicht ausreichend genau einhalten. Außerdem ist es äufcerst

009846/0351

scnwierig, einen geradlinigen Bolzen in die Bolzenlöcher der zu einem Schichtpaket aufeinandergestapelten Segmente so einzutreiben, daß er auf der eingetriebenen Bolzenlänge mit seinem Umfang dicht an den Bolzenlöchern anliegt. Auch die Verwendung von sich konisch verjüngenden Bolzen zusammen mit Hülsen bietet bei Bolzenlängen über etwa 120 cm keine praktische Lösung, da die für die erforderliche Hülseiibewegung aufzubringende Axialkraft unzulässig groß wird und selbst bei einer kleinen Konizität des Bolzens eine Hülse mit großem Durchmesser vorgesehen werden muß.

Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu beheben und eine leicht herzustellende Bolzenverbindung insbesondere für großbauende, aus Segmenten bestehende Zylinder und ähnliche Vorrichtungen zu schaffen. Die erfindungsgemäße Bolzenverbindung ist demgemäß vor allem fur solche Amrendungezwecke bestimmt, wo die Schwierigkeit besteht, die Bolzenlöcher bei einem vielschichtigen Bauteil in genauer axialer Auerichtung zu halten.

Die erfindungsgemäße Bolzenverbindung kennzeichnet eich dadurch, daß der zylindrische Bolzen einen Durohmeeeer hat, der erheblich kleiner ist als die Querabmesaung der Bolzenlöcher, und deJ in dem Speltraum zwischen Bollen und Bollen-Innenwand mindestens ein sich konisch verjüngendes Spannglied od.dgl. eingepreSt ist, welches zur Herstellung einer kraftsohlUseigen Verbindung des

_ _6Aa 0098A6/03B1

— ρ —

Bolzens in dem Bolzenloch die genannten Teile miteinander verspannt .

kit einer solchen Verbindung lassen sich die Schwierigkeiten vermeiden, die bei den bekannten Bolzenverbindungen aufgrund der !Fluchtungsfehler der Bohrungen und des ungenauen ilächenkontaktes zwischen den Bolzen und den Wänden der Bohrungen bestehen. Die Bohrungen können in diesem Pail übereinstimmend mit Übergröße hergestellt werden, wobei das Übermaß zwischen den Bohrungen und den Bolzen von dem Verbindungs- bzw. Spannglied ausgeglichen wird.

Die erfindungsgemäße Bolzenverbindung eignet sich daher in besonderem Maße für die genannten Druckzylinder, die aus einer Vielzahl aufeinandergesetzter Ringe bzw. Ringsegaiente, welche durch Bolzen untereinander verbunden werden, aufgebaut werden. Da Maßungenauigkeiten zwischen den zu verbindenden Teilen und den Bolzenbohrungen mit Hilfe der Futter- bzw. Spannglieder ohne weiteres ausgeglichen werden können und die genannten Bauteile somit nicht mit Kleinsten Toleranzen hergestellt zu werden brauchen, wird die Herstellung solcher Behälter erheblicn vereinfacht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zur Vorspannung bzw. zur Auefütterung der Bolzenlöcher zwei gegenläufig wirkende Spannglieder von einander entsprechender SOrm in dem Spaltraum der Bolitnlöoher angeordnet, von denen dae eine Spannglied

009141/0361 ^BA0

zwischen dem Bolzen und dem anderen Spannglied liegt. Vorteilhaft kann insbesondere auch eine Ausführungsform sein, bei der eine Mehrzahl von Spanngliedern um den Bolzen herum gruppiert in dem Spaltraum angeordnet ist.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung werden als Futter- bzw. Spannglieder konische Spannhülsen od.dgl. verwendet, die zweckmäßig geschlitzt sind. Vorteilhaft ist liier insbesondere eine Ausführungsform, bei der zwei konzentrische Spannhulsen verwendet werden, von denen sich die innere mit ihrer zylindrischen Fläche an dem Bolzen abstützt, während sich die äußere Spannhülse mit ihrer der ümrißform des Bolzenlochs angepaßten Mantelfläche an der Innenfläche des Bolzenlochs abstützt. Die beiden aufeinanderliegenden Flächen der beiden Spannhülsen sind dabei konisch ausgebildet.

Es empfiehlt sich, die Spannglieder bzw. die Spannhülsen so zu bemessen, daß ihre Länge größer ist als die Dicke der sich überlappenden Bauelemente.

Die Herstellung der Bolzenverbindung der sich Überlappenden Bauelemente erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß in mindestens zwei zu verbindende Bauelemente mindestens eine sich durch dies hindurch erstreckende Bohrung eingearbeitet wird, in die ein zylindrischer Scherbolzen mit einem wesentlich kleineren Durchmesser ale die Querabmessung der Bohrung eingeführt wird, worauf mindeetene ein keilförmiges Futter- bzw.

BAD ORIGINAL

009846/0351

Spannglied mit seinem verjüngten Ende in den Spaltraum zwischen .bolzen und Bohrung eingesetzt una mit einer solchen i\xaft verspannt wird, dak das Spannglied fest gegen die Bolzen-ürafangsflache in der üülirunij versp&nnt -wird.

Weitere i-uerüiic-le der Erfindung sind in aen einzelnen Ansprüchen aufgeführt und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung

der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Ετι
findung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in perspeKtivischer Darstellung einen aus einzelnen Segmenten aufgebauten Druckbehälter gemäß der Erfindung;

Pig. 2 einen Querschnitt nach Linxe 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 in perspektivischer Ausführung eine Ausführungsform der erfindungsgemaß verwendeten Futter- bzw. Spannglieder;

Pig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2;

Fig. 5 einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt zur Darstellung einer geänderten Ausfuhrungsform der Erfindung;

Fig. 6 einen Querschnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5;

Fig. 7 einen der Fig. 4 entsprechenden Querschnitt 2ur Ver— aiibCiiBulicLung der Hetho'de des Auseinanderbauen« der erlinaun-/sgemäJaen Bolzenverbindung;

Fii-i. 8 einen der j<i^ . 2 entaprechenueii querschnitt, wobei die

^r ^ 009846/0351

BAD OfHQINAt

Spannglieder mit. Grganen versehen sind, mit denen di s Lösen und Aus einand erbauen der .bolzenverbindung erleicntert wird;

Fig. 9 das bei der Ausführungsform gemäü if'ig. 8 verwendete Spannglied gemäfc der Erfindung.

Der in Fig. 1 dargestellte, in der erfinaungsgemäiaen Weise zusammengebaute DrucJ^b ehält er 10 weist einen aus Segmenten aufgebauten äuberen Stützzylinder 12 auf, dessen Aufgabe darin besteht, die radialen Druckkräfte aufzunehmen, die von dem in der axialen Innenbohrung 13 unter hohem Druck stehenden Druckmittel erzeugt werden. Die Bohrung 13 ist mittels eines dünnwandigen Futterrohres 14 ausgekleidet, welches sich dicht gegen die Wand der Innenbohrung legt und aus einem für das Druckmittel undurchlässigen Material besteht.

Der äußere Stützzylinder 12 kann von unterschiedlicher Bauart sein, wie dies in der USA-Patentschrift 3 278 993 offenbart ist. Der Stiitzzylinder 12 besteht dabei aus einzelnen Ringsegmenten, die zu einem geschlossenen Zylinder zusammengesetzt und verbunden sind, wobei die Segmente so miteinander verbunden sind, daß der Zylinder die Ringspannun^en ohne den sogenannten Lame-Üffekt aufnehmen kann.

Obwohl sich nach diesem Grundprinzip unterschiedliche Stützr.yJindor aufbauen ]; ;,:>υη, wird die in Fi_;.". 1 durgestellte Baua -t. u(:Vi)i':;iri, tj-i* Sttitiizyliniier IiI weit t ...icr eine Anzahl nxj;

003846/0351

übereinanderliegender Ringlagen löa bis 16i auf, die jeweils aus einer Anzahl einzelner Bauelemente in Form metallener Ringsegmente 16 aufgebaut sind. Die Segmente 16 in jeder Ringlage 16a bis löi sind untereinander gleich ausgebildet und jeweils mit vier Bohrungen oder Bolzenlöchern 20 versehen, welche sicn senkrecht zu den Ober- und Unterseiten 22 bzw. 24 vertikal durch die Segmente erstrecken. Diese Öffnungen dienen zur Aufnahme der die einzelnen Segmente zu einem geschlossenen Zylinder zusammennaltenden Verbindungselemente, wobei der Zylinder so beschaffen ist, daß er die Ringspannungen ohne den sogenannten Lame-Effekt aufzunehmen in der Lage ist.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind die Segmente der einzelnen Ring-Ingen gegenüber denjenigen der jeweils benachbarten Ringlage um einen Winkelbetrag versetzt angeordnet, der etwa gleich dem halben Bogenumfang eines Einzelsegments entspricht. Aufgrund dieser in ümfangarichtung versetzten Anordnung der Segmente der einzelnen Ringlagen ergibt sich eine Überlappung der Segmente, wobei jedes Segment der einen Ringlage jeweils zwei Segmente der benachbarten Ringlage auf etwa nalbor Bogenbreite des Segments überlagyrt. Bei dieser Anordnung liegen die Bolzenlöcher der sich Übergreifenden Segmente im wesentlichen in üiner Fluchtlinie übereinander. Bs ist daher möglich, zylindrische, axial verlauf end e Scuerbolzen 26 in jode ü-ruppu der sich Überdeckenden .bohrungen einzusetzen, um dLö IUn uegmunte ' zu einem einteiligen Zylinderkörper miteinander zu verankern.

, ' 0098^6/0351

Obgleich sich die Bolzen vorzugsweise über die gesamte axiale Länge des Zylinders erstrecken, wie dies in der USA-Patentschrift 3 278 993 erwähnt ist, kann jeder Bolzen auch in einzelne kurze Bolzenabschnitte unterteilt sein, die sich in diesem Fall jeweils nur über einen Teil der übereinanderliegenden liingsegmente erstrecken.

Um die Ringe miteinander zu verklemmen bzw. zu verspannen und damit einen Stützzylinder zu erhalten, der auch die axial wirken den Kräfte aufzunehmen in der Lage ist, sind auf die äüberen landen der Bolzen 26 (nicht dargestellte) Muttern aufgeschraubt. Statt dessen kann der gesamte Zylinder aber auch zwischen Stirnplatten axial eingespannt werden, die über Bolzen miteinander verbunden sind, wie dies in tfig. 7 der vorgenannten Patentschrift dargestellt ist.

Es wird auf dies^e Weise ein Druckbehälter gee-Raffen, der für zahlreiche Anwendungszwecke besondere Vorteile bietet. Da der Behälter keiner Lame-Spannungskonzentration unterworfen ist, können die Wandstärke und der Auliendurchmesser des Behälters erheblich kleiner sein als bei den bekannten Bauarten. Außerdem erlaubt diene Bauweise die herstellung von Behältern mit groiiien Abmessungen, welche extrem hohe Drucke, z.B. in der Ürö ti Unordnung von 2.300 kg/cm oder höher, aufzunehmen in der Lage sind.

Um dun gewünachbeu PMlJaitz der axialen Scherboizen in den Üohrun-

009846/0361 _1AD ordinal

gen 2C der Kingsegmente sowie eine genaue lassung .zwischen den verschiedenen Ringsegmenten zu erzielen, war es bisher üblich, jedes einzelne Ringsegment mit extrem kleinen Bearbeitungstoleranzen herzue teilen.. Hierdurch wurden die Kosten-für die fertigung des Drucfcbehälters auberordentlieu erhöht. Außerdem war es insbesondere bei extrem großen Behälterabmessungeii schwierig, die Ungenauigkeiten in der Passung der Bolzen innernrlb der Bolzenlüeher zu vermeiden, die sicn aus der Überlagerung selbst kleiner Toleranzabweichungen ergaben.

a JLt der Erfindung werden diet^e ιί acht eile vermieden. G-einäla der in den J?is· 2 und 4 dargestellten bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist jedes Bolzenlocix 20 so bemessen, daiv. seine Kleinste Querabmessunj (Durchmesser) wesentlicn grüner ist als aer Durcniuesser der Scherbolzen 26. Es ergibt sich daher über uie gesamte Länge des BolzenlocüS ein'Spiel bzw. ein Ringspalt 2ü zv7ischeii der Umfangsfläche des DCherbolzens und der Innenwand des Bolzeniooiiü 2G. Bei de.a bevorzugten Au^iUnrungsbeisijiel sind die Bolzenlöcher uiiQ dxe Bolzen zylindrisch ausgebildet, so uab eixiMin wesentlichen itreisringförmi-^er Spalt 2ό gebildet wird.

um zwiscnen den Viänden der Lolzenlöcher und der "ümfs.ngsflache des Scherbolzens eine kraftschlüssige Verbindung herzustellen, Bind Verbind ungs- bzw.: Spannglied er in n'vrm voij_: zylindrischen Rohr- bzw. ir'J.i/eütftJleij in de:·, Rii.·;.;:;.■; !l"t. .J ΐ'Λήα'οΥ.Β:, dem Bolzen ΙΌ uii'l aer la· · ·,,■ 'j ti':,:i Bo-! i"·.! J u(;i : .'ι ·' '.ui'üjjt.-1,. vie inube-

b fi ^ R /- n"^/: O " '* I"

sondere Pig. 3 zeigt, bestehen diese zugleich als Futterstücke dienenden Spannglieder vorzugsweise aus einem Paar Spannhülsen 30 und 32. Die Spannhülse 30 weist eine zylindrische Innknbohrung 34 mit einem Durchmesser auf, der so eingestellt ist, daß die Innenwand 36 die Umfangsflache des Bolzens 26^ eng umschließt. Die Mantelfläche 38 der Spannhülse 32 weist eine solche Form, und Abmessung auf, daß sie sich eng in das Bolzenloch 20 legt und gegen dessen Innenwand flächig abstützt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Spannhülse 32 eine kreisförmige bzw. eine zylindrische Mantelfläche auf; es versteht sich jedoch, daß die Formgebung dieser Fläche allein von der Formgebung der Innenwände bzw. der Innenwand der Bolzenlöcher 20 bestimmt wird. Falls das Bolzenloch 20 eine von der Kreisform abweichende Umrißform hat, so wird demgemäß die Hantelfläche des Spanngliedes 32 entsprechend ausgebildet.

Die Mantelfläche 40 der Spannhülse 30 ist von dem inneren Hülsenende 42 zu dem äußeren Hülsenende 44 hin konisch ansteigend ausgebildet. Die Innenwand 46 der Bohrung 48 der Spannhülse 32 verläuft entsprechend konisch von dem inneren Ende 50 zu dem äußeren Ende 52. Die beiden Spannhülsen 30 und 32 verjüngen sich deiagemäß von ihren inneren Enden 42 bzf. 50 zu ihren äußeren Enden 44 bzw. 52 hin. Wenn die Spannhülse SO In die Bohrung 48 der Spannhülse 32 eingesetzt wird, so bildende beiden ineinanderliegenden Spannhülsen demgemäß einen Zylinder mit in axiälter Richtung gleichförmigem Ring querschnitt. Werden die SpauinhUlfcen 30 und

009846/0351

&'■■$ BAD ORIGINAL

?ι/rf*»ecm -a immmm ι *· - ■ rarananaarBi ι »β γ«λι

in den Ringraum 28 eingesetzt, so füllen sie somit den Ringrauin vollständig aus. Durch Einwirkung einer axial gerichteten Kraft auf das äußere Ende der einen Spannhülse oder beider Spannhülsen 30 und 32 werden diese zwischen der Umfangsfläche des Bolzens und der Innenwand des Bolzenlochs 20 fest verspannt. Auf diese ¥eise wird eine feste, kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Bolzen und dem Segment erzielt, ohne daß dabei das Bolzenloch und der Bolzen in seiner Form und in seinen Abmessungen mit extrem kleinen Toleranzen gefertigt zu werden brauchen, um einen genauen Paßsitz· zu erreichen.

Um das erforderliche Aufweiten und/oder das Zusammenziehen der beiden hülsenförmigen Spannglieder 30 und 32 zu erleichternJ sind diese Teile zweckmäßig jeweils mit einem auf ganzer Länge durchgeführten Aufweitungsschlitz 54 bzw. 56 versehen. Außerdem hat zumindest eines .der beiden Spannglieder 30 bzw. 32 eine Länge, die kleiner ist als der Abstand zwischen der Oberseite und der Unterseite des jeweiligen Segments 16. Dies bietet die Möglichkeit, die axiale Lage zumindest des einen der beiden Spanng^ieder so zu verändern, daß die wirksame Wandstärke der beiden zusammengebauten Spannglieder sich so einstellen läßt, daß der Hin^Bpalt- 28 vollständig ausgefüllt und dabei die erforderlichen Spannkräfte auf den Bolzen 26 und die Innenwand des Bolzenlochs übertragen werden. Wie inubeeondere i'ig. 2 zeigt, ist die axiale Länge der bpannhülse 3Ü vorzu&oweise genau gleich der Dicke des Segments, in dessen Bolzerilüen die

Spannhülse liegt. Der Bolzen wird daher innerhalb eines jeden Rings eginents jeweils auf der gesamten Stärke dieses Segments in voller Fläch-enanlage an der Innenwand 36 gehalten. Dies ist vorteilhaft, da die Lagerbeanspruchung an dem Bolzen nicht über die bei den üblichen Bolzenverbindungen vorliegende .belastung hinaus erhöht wird und da überdies keine Biegekräfte eingeleitet werden, welche die Scherbeanspruchung des Bolzens erhöhen.

Die herstellung eines aus Segmenten aufgebauten Druckbehälter gemäß der Erfindung wird vorzugsweise wie folgt vorgenommen:

Zunächst werden sämtliche für die Verbindung erforderlichen Scherbolzen 26 in. die in Pig. 1 dargestellte Lage gebracht und so gelagert, daß die Bolzen zumindest an dem einen Ende frei von irgendeiner Stützvorrichtung sind. Dieser erste Schritt kann in unterschiedlicher Weise vorgenommen werden, z.B. derart, daß die Bolzen mit ihren unteren Snaen in einem Stützglied gelagert werden, v.elches so ausgebildet ist, daß die Bolzen auf gesamter Länge frei von irgendwelchen Stützelementen sind. Auf die in dieser Weise gelagerten Bolzen werden dann die Segmente der ersten Hinglage löi von den oberen Bolzenetideii her aufgeschoben und gegenüber den Bolzen ausgerichtet. Anschließend wird auf jeden Bolzen eine Spannhülse '52 aufgeschoben und in die jeweilige Bohrung 20 eingeführt, so daß nie den Bolzen in der Bohrung umschließt. Dann wird auf jeden Bolzen die SpamihUlae 3U ^eachoben, derart, daß diese Spannhülse mit ihrem inneren Binde 42 in den kin^-spalt 28 eingreif b. Die £iuf diese

009848/0351 fcAD OFUQlNAL

Meise in.die Bolzenlöcher eingesetzten Spannhülsen werden dann durch eine axial gerichtete Kraft in den Ringspalt- 28 hineingetrieben, wobei die Bolzen innerhalb der Bolzenlöcher durch das Spannhülsenpaar fest verspannt werden, so daß eine kraftschlüssige Verbindung erzielt wird. Die Verspannung der Spannhülseii kann in irgendeiner beliebigen Weise, z.B. mittels herkömmlicher Pressen, Stempel oder sonstiger Vorrichtungen erfolgen.. _ .

Sobald sämtliche Spannglieder in der ersten Ringlage I6i eingesetzt Und mit den Bolzen 26 verspannt sind, werden die Segmente der zweiten Ringlage auf die erste Ringlage aufgesetzt, worauf sich der vorstehend beschrieüene Vorgang wiederholt. Der Stützzylinder 12 wird"auf diese Weise bis zu der gewünschten Höhe aufgebaut, wobei die Segmente innerhalb jeder Ringlage mit den sich in Längsrichtung erstreckenden Scherbolzen fest verbunden sind.

Anstelle des vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung kann aber auch eine Vorrichtung der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Bauart Verwendung finden. Hierbei sind sämtliche Bauteile, die mit denjenigen gemäß Fig. 5 übereinstimmen, mit denselben Bezugsziffern versehen, während abweichende Bauteile dieselbe Bezugsziffer mit einem Suffix tragen«

Gemäß Fig. 5 dienen zur Zentrierung und Verspannung der Bolzen Spannglieder 60 und 62, die jeweils aus einer Gruppe einzelner

. r 009846/0351

Sparmelemente bestehen. Jedes der zu dem Spannglied 60 gehörenden Spannelemente weist eine bogenförmige Innenfläche 64 mit einem Krümmungsradius auf, der im wesentlichen gleich dem Radius des Bolzens 26' ist. Die Innenfläche 64 erstreckt sich in Liiiigsrichtung zwischen der inneren Stirnfläche 66 und der äußeren Stirnfläche 68; sie umfaßt in der Breite einen Bogenuiufang, der geringfügig kleiner als 90° ist. Die äußere Mantelfläche 70 der . zu dem Spannglied 60 gehörenden Spannelemente ist konisch ausgebildet, so daß -sich jedes Spannglied von üer äußeren Stirnfläche zu der innoren Stirnfläche hin stetig verjüngt.

Die Spannglieder 62 stimmen in ihrer Formgebung im wesentlichen mit den Spanngliedern 60 überein. Allerdings weisen diese Spannglieder äußere wantelflachen 72 auf, deren Formgebung im wesentlichen mit der Umrißform der Bohrungen 20' übereinstimmt, während die Innenfläche 70 von dem äußeren Ende 76 au dem inneren Enae hin konisch verläuft.

Die Verbindungs- bzw. Spannglieder 60 una o2 weisen eine solche länge auf, daß sie sich durch die Bolzenlöcher 20' zweier Ringsöginent plat ten hindurch erstrecken. Bs versteht sich jedo.ch, daß die Spannglieder auch so ausgebildet werden können, daß sie sich über mehrere Segmente oder nur über ein einziges Ringsegment erstrecken, wie dies vorstehend in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 erläutert wurde. Der einzige Nachteil bei der Verwendung von größeren Segmentlängen besteht darin, daß entsprechend

009846/0 3 51 sad ordinal

höhere Kräfte aufzuwenden sind., um die Spannglieder-mit den erforderlichen Vorspannkräften in den Ringspalt zwischen Bolzen und Innenwand des Bolzenlochs einzutreiben.

Der Zusammenbau und die Verbindung der Segmente bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 erfolgt vorzugsweise in der in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 besenrieb en en Weise. Wie Fig. 6 zeigt-, werden beim Zusammenbau und bei der Verbindung vier Spannglieder 62 mit ihren inneren Enden in den Ringraum 68 eingesetzt, derart, · daß sie auf dem Bogenumfang im Abstand nebeneinanderliegen. Anschließend werden vier Spannglieder 62 zwischen die äußere Mantelfläche des Bolzens -26· und die Innenfläche 74 der Spannglieder eingesetzt. Darauf werden die erforderlichen Axialkräfte auf die äußeren Enden.68"der Spannglieder 60.zur Wirkung gebracht, um ciiese in ihre Einbaulage zu bringen, in der sie mit der erforderlichen Vorspannung in den Bolzenlöchern verspannt sind.

Gegenüber der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 hat die Verbindung nach Fig. 5 u.a. den Vorteil, daß sich bei ihr Fluchtungsfehler des Bolzens 26· in den Bohrungen 20,.bei denen der Ringspalt 28' am Umfang des Bolzens in axialer Richtung Keine gleichmäßig konstante Breite hat, leichter"ausgleichen lassen. Durch Änderung der Lage einzelner Spannglieder 72 in der Längsrichtung kann die Gesamtdicke der übereinanderliegen-■;---,. Spanng-iieder in ϋϊηΓ angerichtung des Bolzona entsprechend -i ■ -yötallb werden. Diese Mögliciikeit, Fluchtimgsf ehLor zwischen

'/ "' 0 0 β B 4 β / 0 3 S 1

den Bolzen und den Bohrungen zu kompensieren, läßt· sich, auch bei der Ausfuhrungsform gemäß den Pig. 1 bis 4 erreichen. Leispielsweise läßt Pig. 3 erkennen, date für den Pail, daß eile Achse der Bohrung 34 des Spanngliedes 30 quer zu der Acüse der Mantelfläche 40 versetzt liegt (die beiden Achsen liegen in diesem Fall in geringem Abstand parallel nebeneinander) und die Acnse der Bohrung 48 des Spanngliedes 32 um einen entsprechenden Betrag gegenüber der Aciise der Mantelfläche 38 versetzt ist, durch Drehen der Spannglieder gegeneinander die Lage der Bohrung 34 von der exakten Mittellinie des aus den beiden Spannhülsen gebildeten Körpers in eine Stellung gebracht werden kann, die gleich dem zweifachen Betrag des Versetzungswaßes der Achsen ist. Auf diese Weise läßt sich ein Pluchtungsfehler ausgleichen, der auf einer nicht koaxialen Lage des Bolzens in uer Bohrung beruht.

Es versteht sich, daß die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Bolzenverbindungen in verschiedener hinsieht geändert werden können. Beispielsweise kann das innere Spannglied in der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Weise ausgebildet sein, während für die äußeren Spannglieder solche gemäß den Pig. 5 und 6 verwendet werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, die dpannglieder 60 und 62 gemäß den Ji'ig. ^ und ο nochmals zu unterteilen, so daß in diesem Fall mehr nls nur vier Spann*¹;] Leder verwendet werden. SchliebLicu besteht auch ei Le foöyiici r eit, bei " einem einzelnem Bauteil (Druckbehälter ud.dgl.) Delie ! üli'.oii-

Verbindung s ar ten zu.'verwenden.

In den. Pi;.·,. "7 und 8 sind erfiuaungsgeinäße Bolzenverbindungen dargestellt,- bei denen Vorkehrungen für das Lösen und Auseinsnderbauen der Bolzenverbindung- getroffen sind. Die Verbindung entspricht iii diese:,: Fäll der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Bolzenverbindung-',: o'bwoiii dia für das Lösen der Bolzenverbindung ,getroffenem haßnahmeu selbstverständlich in gleicner Form auch bei der Äusfuhrungsform gernäis α en Fig. 3 und 6 zur Anwendung ■ kommen köixnen. Wie Pig. 7 zeigt, ist das innere Ende des Spanngliedes 32 mit Gewindeöffnungen 80 versehen. Dies bietet die Möglici-keit, Stifte oder Dorne 82 mit geringen. Durchmesser mit eritsprecnenden unteren Gewindeenden 84 in die öffnungen 30 einzusetzen und durch axial auf die Dorne ausgeübte Kräfte die Spannglieder 32 nach unten zu treiben, um sie von ihrer Spannstelluiv zwischen der Innenwand des Bolzenlochs 20 und der kant elf lache des Sparuigliedes 30 zu lösen. Das Spannglied 30 läßt sich dann ohne weiteres von dem Bolzen 26 nach oben abziehen. Anschließend kann das Spannglied 32 mit dem entsprechenden Ringsegmerit entfernt werden. Anderex^seits besteht aber auch die Möglichkeit, an den äußeren Enden der Spannglieder 30 Gewindeöffriungen anzubringen und z.B. mittels eines Radabziehers oder einer sonstigen Vorrichtung das Spannglied 30 durch eine axial nach außen gerichtete Kraft aus seiner Lage zwischen der Mantelfläche des liolzens und der Innenfläche des Spanngliedes heraus zutreib βϋ. Durch Wiederholen dieses '/org^ngs bei jeder ein-

Ö 0 9 8 A G / 0 3 5 1

zelnen Ringlage läßt sich der Druckbehälter auf diese Weise in seine Bestandteile zerlegen.

Bei der Ausftfhrungsform gemäß Fig. 8 weisen die Spsnnglieder ;5C eine Anzahl sich quer erstreckender Öffnungen 90 in Nähe der äußeren Enden auf. Die Spannglieder 32 sind mit U-förmigen Öffnungen 92 versehen, Vielehe am inneren Ende angeordnet sind, wie dies Fig. 9 erkennen läßt. Beim Zusammenbau werden die Spannglieder 30 und 32 so eingesetzt, daß die Öffnungen 90 im wesentlichen mit den Öffnungen 92 fluchten. Soll die Verbindung gelöst werden, so kann dies mittels eines hakenförmigen Werkzeuges 94 geschehen, welches durch die Aussparungen 92 hindurch in die Öffnungen 90 eingesetzt wird. Mt Hilfe dieses Werkzeuges können die Spannglieder 30 axial nach oben herausgehoben werden. Die Spannglieder und die Ringsegmente lassen sich dann von den oberen Enden der Bolzen 26 ohne weiteres abnehmen. Auf diese Weise kann der gesamte Behälter schichtweise auseinandergebaut werden. ■-·■.■:■

Es versteht sich, daß die für den Auseinanderbau der Teile vorgesehenen Organe auch bei der Bolzenverbindung gemäß den Fig. 5 und 6 zur Anwendung kommen können. In diesem Fall brauchen lediglich Öffnungen an den Enden der Spannglieder 60 und 62 angeordnet zu werden.

..,.., 0098Α6/0351

Claims (16)

P a...,t_e" η t .a n.sr pr τ Λ c h ,e

1. Bolzenverbindung für eine Anzahl sich übergreifender Bauteile, die mit sich im wesentlichen überdeckenden Bolzenlöchern versehen sind, insbesondere für Druckbehälter,, die aus einzelnen aufeinanderliegend en und "durch Bolzen verbundenen Ringen bestehen, wobei die Ringe ihrerseits aus einzelnen Ringsegmenten gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Bolzen (26, 26') einen Durchmesser hat, der erheblich kleiner ist als die Querabmessung der Bolzenlöcher, und daß in dem Spaltraum (28) zwischen Bolzen und Bolzen-Innenwand mindestens ein sich keilförmig verjüngendes Spannglied (30, 32, 60, 62) eingesetzt ist, welches zur Herstellung einer kraftschlüssigen Verbindung des Bolzens in dem Bolzenloch zumindest eines der Bauelemente verspannt ist.

2. Bolzenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur "7er$pannung zwei gegenläufig angeordnete Spannglieder (30, 32) von einander im wesentlichen entsprechender Umrißform in dem Spsltraum (28) angeordnet sind, von denen das eine Spannglied (3ü) zwischen dem Bolzen (26) und dem anderen Spannglied (32) liegt.

3· Bolzenverbindung nacn Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dais eine Mi-snr&ahl von fc>-panix3;lieciarxi (oO, 62) um den BoI- Zen (26¹) iioruui gruppiert in dbm üp-iltruutii (2ü^f) angeordnet ^iBt° . , 009846/Ö36 I ^; _:

4. Bolzenverbindung nach einem der .Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die sich an dem Bolzen (26, 26') abstützenden Spannglieder (30, 60) an der Bolzenabstützfläche eine der Bolzenform entsprechende Form aufweist bzw. aufweisen.

5. Bolzenverbindung■nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Spannglieder (30, 32) aus einer konischen Spannhülse od.dgl. besteht bzw. bestehen.

6/ Bolzenverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, ;

I*

daß die Spannhülse bzw. die Spannhülsen einen durchgehenden axialen Schlitz (54, 56) aufweisen.

7· Bolzenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Spannglieder (30, 32, 60, 62) eine axiale Länge aufweist bzw. aufweisen, die größer ist als die Dicke der Bich überlappenden Bauelemente (16).

8. Bolzenverbindung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich-

net, daß die Spannhülse (30) sich mit einer zylindrischen Innenfläche (36) gegen den Bolzen abstützt, während die äui-Jere Mantelfläche (40) der Spannhülse sich in Achsrichtung konisch verjüngt.

9. Bolzenverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Spannhülse (30) zumindest ein weiteres Spannglied (321 62) vorgesehen ist, welches zwischen der Spannhülse und

,.^009846/0351 ^^

' -23- 17S0762

der Bolzenloch-Innenwand liegt.

10. Bolzenverbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, vorzugsweise zwei Spsnnhülsen (30, 32) konzentrisch zueinander in dem. Bolzenloch zumindest des einen Bauteils angeordnet "sind. ,

11.-Bolzenverbindung nsch Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die sich an der inneren Spannhülse (30) abstützende äußere Spannhülse (32) eine Innenfläche (46) aufweist, die der Mantelfläche (40) der inneren Spannhülse entspricht, und daß sie eine dem, vorzugsweise zylindrischen, Bolzenloch angepaßte Mantelfläche (38) aufweist.

12. Bolzenverbindung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannhülsen (30, 32) eine Länge auf v/eis en, die größer ist als die Dicke eines einzelnen Bauelements (18). .

13· Bolzenverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannglieder Organe, wie Öffnungen, Ausnehmungen (82, 90, 92) aufweisen, die Angriffsflächen für ein Werkzeug bilden, mit denen die Spannglieder aus dem Bolzenloch heraustreibbar sind.

14» Verwendung der Bolzenverbindung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 für einen zylindrischen Druckbehälter, der aus einer Anzahl axial übereinonderliegender Hinge aus

00 98 AS/0351

_₂₄_ 175Ö762

metallenen Ringsegmenten bestellt, wobei die RingSegmente der einzelnen Ringe sich gegenseitig überlappen und -wobei die Ringsegmente mittels axialer zylindrischer Scherbolzen verbunden sind, die jeweils durch die aich im wesentlichen deckenden, vorzugsweise zylindrischen, !Bolzenlöcher von mindestens dreißig überlappenden Ringsegmenten hindurchgreifen.

15· Verfahren zur Herstellung einer Bolzenverbindung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens zwei zu verbindende und sich überlappende Bauelemente mindestens eine sich durch diese hinduroh erstreckende Bohrung eingearbeitet wird, in die ein zylindrischer Scherbolzen (26, 26') mit einem wesentlich kleineren Durchmesser als die Querabmessung der Bohrung eingeführt wird, worauf mindestens ein keilförmiges Spannglied (30, 32, 60, 62) mit seinem verjüngten Ende in den Spaltraum (28, 28·) zwischen Bolzen und Bohrung eingesetzt und mit einer solohen Kraft verspannt wird, daß das Spannglied fest gegen die Bolzen-Umfangs fläche in der Bohrung verspannt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einsetzen des Spanngliedes in den Spalträum in diesen ein zweites Spannglied von im wesentlichen gleicher Form eingesetzt wird.

0C9846/0351 ,AD

ar

Leers ei te