DE202018005864U1

DE202018005864U1 - Verbindungselement zur gelenkigen Verbindung eines ersten Maschinenteils mit einem zweiten Maschinenteil

Info

Publication number: DE202018005864U1
Application number: DE202018005864.5U
Authority: DE
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2018-01-08
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2019-01-23
Anticipated expiration: 2028-12-21
Also published as: AT16650U1; DE102018200176A1; CN210153053U

Abstract

Verbindungselement (1) zur gelenkigen Verbindung eines ersten Maschinenteils (2) mit einem zweiten Maschinenteil (3), so dass das erste Maschinenteil (2) relativ zum zweiten Maschinenteil (3) um eine Achse (a) beweglich, insbesondere schwenkbar, angeordnet ist, wobei das Verbindungselement (1) einen Bolzen (4) umfasst, der das eine Maschinenteil (3) durchsetzt und der am anderen Maschinenteil (2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (4) zumindest in seinem einen axialen Endbereich zwei sich gegenüberliegende Abflachungen (5, 6) aufweist, die über eine Bohrung (7) miteinander verbunden sind, wobei die eine Abflachung (5) an einer ebenen Anlagefläche (8) des einen Maschinenteils (2) anliegt und wobei an der anderen Abflachung (6) der Schraubenkopf (9) einer Befestigungsschraube (10) anliegt, die die Bohrung (7) sowie einen Teil des anderen Maschineteils (2) durchsetzt und an diesem festgeschraubt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur gelenkigen Verbindung eines ersten Maschinenteils mit einem zweiten Maschinenteil, so dass das erste Maschinenteil relativ zum zweiten Maschinenteil um eine Achse beweglich, insbesondere schwenkbar, angeordnet ist, wobei das Verbindungselement einen Bolzen umfasst, der das eine Maschinenteil durchsetzt und der am anderen Maschinenteil befestigt ist.
Im Stand der Technik sind gattungsgemäße Verbindungselemente hinlänglich bekannt. Dabei wird zumeist ein zylindrisch ausgebildeter Bolzen durch eine Bohrung im einen Maschinenteil geschoben; im anderen Maschinenteil sind häufig in einem gabelförmig ausgestalteten Bauteil zwei Abschnitte mit jeweiligen Bohrungen ausgebildet, so dass der Bolzen fluchtend durch die insgesamt drei Bohrungsabschnitte geschoben werden kann, um zwischen den beiden Maschinenteilen die gelenkige Verbindung herzustellen.
Zumeist wird der Bolzen dann in der Anordnung gegen axiales Verschieben gesichert, beispielsweise durch einen Achshalter oder einen Splint, um ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung zu verhindern.
Insbesondere in rauen Umgebungsbedingungen, wie sie für hüttentechnische Anlagen und hier insbesondere für Walzwerke typisch sind, treten beim Einsatz der genannten Verbindungen Probleme auf. Hier sei insbesondere auf Walzwerke hingewiesen, bei denen ein hoher Zunderanfall erfolgt, wo hohe Temperaturen herrschen und wo Schmier- und Kühlmittel eingesetzt werden. Dies hat zur Folge, dass sich die Bolzenverbindung nach einiger Zeit nicht mehr lösen lässt. Offenliegende Flächen, die für Wasser und Dampf zugänglich sind (insbesondere Ringspalte), unterliegen einerseits Korrosion, andererseits kann es hier auch zu Zunderaufbackungen kommen, so dass das Lösen der Verbindung nicht mehr ohne hohen Aufwand möglich ist. Dies ergibt sich insbesondere auch daraus, dass die Verbindungen oft an unzugänglichen Orten eingesetzt werden und daher nur schwer mit einem geeigneten Demontage-Werkzeug erreicht werden können. Hierdurch ist die Wartung der Anlage bzw. der Ausbau von Bauteilen sehr erschwert.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei gattungsgemäßen vorbekannten Bolzenverbindungen zur Sicherstellung günstiger Montageverhältnisse meist ein gewisses Spiel benötigt wird. Wird der Bolzen durch insgesamt drei Bohrungsabschnitte geschoben, kommt es zur Aufsummation der einzelnen Spiele, so dass insgesamt das Einbauspiel zwischen den beiden Maschinenteilen relativ hoch ist. Häufig ist allerdings ein Sitz mit geringem Spiel vorteilhaft. Wird das Spiel nämlich zu groß, kann die Funktion der verbundenen Bauteile beeinträchtigt werden. Dies tritt insbesondere dann zu Tage, wenn zwischen den verbundenen Bauteilen eine schwellende oder schwingende Belastung stattfindet. Hier sei beispielsweise auf Kolben-Zylinder-Elemente verwiesen, wo dies der Fall ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement der eingangs genannten Art so fortzuentwickeln, dass es insbesondere beim Einsatz in hüttentechnischen Anlagen möglich wird, das Verbindungselement auch nach langem Einsatz in rauen Umgebungsbedingungen leicht lösen zu können. Es wird insbesondere ein Verbindungselement angestrebt, welches eine stabile Verbindung schafft, die nicht von der Werkstoffpaarung abhängig ist. Die Verbindung soll sich insbesondere zu Wartungszwecken gut lösen lassen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen zumindest in seinem einen axialen Endbereich zwei sich gegenüberliegende Abflachungen aufweist, die über eine Bohrung miteinander verbunden sind, wobei die eine Abflachung an einer ebenen Anlagefläche des einen Maschinenteils anliegt und wobei an der anderen Abflachung der Schraubenkopf einer Befestigungsschraube anliegt, die die Bohrung sowie einen Teil des anderen Maschineteils durchsetzt und an diesem festgeschraubt ist.
Der Bolzen weist dabei bevorzugt in seinen beiden axialen Endbereichen jeweils zwei sich gegenüberliegende Abflachungen auf, die über eine Bohrung miteinander verbunden sind. Er weist bevorzugt zwischen seinen beiden axialen Endbereichen einen zylindrischen Abschnitt auf.
Der Begriff „gelenkige Verbindung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung meint, dass die über die gelenkige Verbindung miteinander verbundenen Komponenten zwar relativ zueinander verschwenkt werden können, aber nicht zwangsläufig zueinander verschwenkt werden müssen. Die lineare Bewegung von beispielsweise einem Zylinder bedeutet nicht zwangsweise auch ein Verschwenken des Zylinders.
Zwischen einer Mutter, mit der die Befestigungsschraube am Maschinenteil befestigt ist, und dem Maschinenteil ist bevorzugt eine Hülse angeordnet. Bei dieser handelt es sich insbesondere um eine Abbrennhülse; diese kann leicht mittels eines Schweißbrenners entfernt werden.
Das eine Maschinenteil kann einen insbesondere L-förmigen Abschnitt aufweisen, wobei an dem Abschnitt, insbesondere an dem einen Schenkel des Abschnitts, die ebene Anlagefläche angeordnet ist.
Die Maschinenteile sind bevorzugt Bestandteil einer hüttentechnischen Anlage. Hierbei ist insbesondere daran gedacht, dass das eine Maschinenteil ein Teil eines Kolben-Zylinder-Elements ist. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine Kolbenstange und/oder um ein Zylindergehäuse. Bevorzugt ist ein Kolben-Zylinder-Element beidseitig, also sowohl im Bereich der Kolbenstange als auch im Bereich des Zylindergehäuses, mit der vorgeschlagenen Verbindung an entsprechenden Umgebungsbauteilen befestigt.
Der Bolzen der vorgeschlagenen Verbindung ist also nicht komplett rund ausgeführt, sondern zumindest einseitig, vorzugsweise beidseitig, abgeflacht ausgeführt. Damit wird es möglich, den Bolzen mit einer Schraubverbindung bevorzugt einschließlich einer Abbrennhülse zu montieren. Diese Verbindung kann dann sehr einfach durch Abbrennen mittels eines Schweißbrenners gelöst werden. Für eine erneute Montage müssen lediglich die Schrauben und Abbrennhülsen ersetzt werden. Neue Bolzen sind nicht erforderlich.
Das vorgeschlagene Konzept stellt somit eine robuste Bolzenverbindung bereit, die in einem rauen Umfeld vorteilhaft eingesetzt werden kann, insbesondere in einem Walzwerk.
Vorteilhaft ist, dass sich die beschriebene Verbindung für Wartungszwecke relativ leicht und mit geringem Aufwand lösen lässt.
Das vorgeschlagene Konzept kommt besonders bevorzugt dort zum Einsatz, wo der Bolzen nur in eine Richtung belastet wird und dadurch die Schraubverbindung so ausgeführt werden kann, dass sie nur eine geringe Last aufnehmen muss.
Der Bolzen hat einen Freiheitsgrad weniger als üblich; dadurch kann die Relativbewegung in der Bolzenverbindung definiert werden, ähnlich einem Achshalter. Bei herkömmlicher Bauweise wird zusätzlich ein Achshalter oder ein ähnliches Sicherungselement benötigt. Im Falle des Achshalters ist hierzu allerdings eine Montage mit Spiel nötig, was daher eine geringfügige Bewegung um die Achse des Bolzens zulässt. Die vorgeschlagene Lösung erfordert dies vorteilhaft nicht.
Insgesamt ergibt sich vorteilhaft ein geringeres Gesamtspiel als bei den vorbekannten Lösungen.
Bevorzugte Anwendungsgebiete des vorgeschlagenen Verbindungselements sind Walzwerke und hier insbesondere Warmwalzwerke, bei denen typischerweise ein hoher Zunderanfall erfolgt, wo hohe Temperaturen herrschen und wo Schmier- und Kühlmittel eingesetzt werden, also eine generell korrosive, dampfbeladene Umgebung vorherrscht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

1 die Seitenansicht eines Teils einer hüttentechnischen Anlage mit einem Verbindungselement, mittels dem ein Gehäuse eines Kolben-Zylinder-Elements an einem Teil der Anlage befestigt ist,
2 in perspektivischer Darstellung die Anordnung nach 1 und
3 in perspektivischer Darstellung einen Bolzen des Verbindungselements.

In den 1 und 2 ist ein Verbindungselement 1 zu sehen, welches ein erstes Maschinenteil (Trägerelement) mit einem zweiten Maschinenteil in Form des Zylindergehäuses eines Kolben-Zylinder-Elements verbindet. Die Verbindung ist dabei gelenkig ausgeführt, d. h. die beiden Maschinenteile 2 und 3 können relativ zueinander um die Achse a (die in 1 senkrecht auf der Zeichenebene steht) Verschwenken. Hierfür wird ein Bolzen 4 eingesetzt, der - wie es am besten aus 2 ersichtlich ist - das zweite Maschinenteil 3 durchsetzt und der mit seinen beiden axialen Endbereichen am ersten Maschinenteil 2 befestigt ist.
Die Ausgestaltung des Bolzens ergibt sich am besten aus 3. Hiernach weist der Bolzen 4 in seinen beiden axialen Endbereichen Abflachungen 5 und 6 auf, die sich gegenüber liegen, d. h. parallel zueinander verlaufende Flächen bilden. Der Bereich der Abflachungen 5, 6 ist über eine Bohrung 7 miteinander verbunden. Zwischen den beiden axialen Endbereichen weist der Bolzen 4 einen zylindrischen Abschnitt 11 auf.
Am ersten Maschinenteil 2 ist eine Anlagefläche 8 ausgebildet, die wie die Abflachungen 5 und 6 des Bolzens 4 eben ist. Demgemäß kann der Bolzen 4 mit seinen beiden Abflachungen 5 in seinen beiden axialen Endbereichen an korrespondierende Anlageflächen 8 des ersten Maschinenteils 2 angelegt werden.
Die Befestigung des Bolzens 4 und damit auch des zweiten Maschinenteils 3 am ersten Maschinenteil 2 erfolgt mit zwei Befestigungsschrauben 10. Der Schraubenkopf 9 der Befestigungsschraube 10 liegt dabei an der Abflachung 6 des Bolzens 4 an; die Befestigungsschraube 10 durchsetzt dann die Bohrung 9 und eine weitere (nicht dargestellte) Bohrung im ersten Maschinenteil 2, um mit seinem Gewindeabschnitt dann aus dem ersten Maschinenteil 2 auszutreten, wo die Befestigungsschraube 10 mit einer Mutter 12 festgelegt ist. Wie zu erkennen, ist allerdings zwischen dem ersten Maschinenteil 2 und der Mutter 12 noch eine Abbrennhülse 13 montiert, die später mittels eines Schneidbrenners leicht entfernt werden kann, um die Verbindung wieder zu lösen.
Bei der Montage werden demgemäß die beiden Befestigungsschrauben 10 mit den Muttern 12 befestigt, so dass die Abflachung 5 fest an der Anlagefläche 8 anliegt.
Später bei der Demontage kann dann die Abbrennhülse 13 leicht mittels eines Schneidbrenners entfernt werden, um die Einzelteile der Verbindung voneinander zu lösen.
Somit wird ein leichtes, walzwerkgerechtes Lösen des Verbindungselements durch Abbrennen der Abbrennhülse mittels eines Schweißbrenners möglich, wodurch sich besser bestimmbare Wartungszeiträume bzw. Stillstandsdauern ergeben.
Vorteilhaft ist weiterhin ein spielfreier Sitz des Bolzens, jedenfalls an einem der beiden zu verbindenden Maschinenteile.
Der Aufbau der vorgeschlagenen Verbindung ist sehr einfach und damit kostengünstig.
Korrosionseffekte bleiben zwar bestehen, sie wirken sich allerdings nicht mehr so negativ wie bei vorbekannten Lösungen aus. Es gibt insbesondere keine Spaltkorrosion, da eine ebene Fläche des Bolzens auf eine ebene Gegenfläche des anderen Bauteils gepresst wird.
Das vorgeschlagene Verbindungselement ist speziell auf die Umgebungsbedingungen abgestellt, wie sie in einem Walzwerk, insbesondere in einem Warmwalzwerk, herrschen. Sie sind wenig anfällig gegen raue Bedingungen und insbesondere gegen aggressives Wasser, Wärme, Rost, Aufbackungen und Zunder.
Des Weiteren ist die Verbindung zur Übertragung großer Kräfte gut geeignet (sofern diese nur in eine Richtung wirken).
Somit optimiert das vorgeschlagene Verbindungselement den Walzprozess, da es dazu beiträgt, die Stillstandszeiten bei der Wartung bzw. Reparatur zu verkürzen. Bei vorbekannten Lösungen ist dies sehr viel aufwendiger als beim vorgeschlagenen Konzept. Dies gilt insbesondere unter dem Aspekt, dass sich die fraglichen Verbindungen häufig an sehr unzugänglichen Stellen befinden. Dort ist dann nicht der Raum, um größere Demontagewerkzeuge einzusetzen.
Das Lösen der Verbindung unter Einsatz des vorgeschlagenen Verbindungselements kann in einfacher Weise durch Abbrennen der Abbrennhülse erfolgen, was unter Zuhilfenahme eines Schneidbrenners leicht möglich ist. Auch schwer zugängliche Orte können somit gut erreicht und die Verbindung in einfacher Weise gelöst werden.
Bezugszeichenliste

1: Verbindungselement
2: erstes Maschinenteil (Trägerelement)
3: zweites Maschinenteil (Kolbenstange / Zylindergehäuse)
4: Bolzen
5: Abflachung
6: Abflachung
7: Bohrung
8: Anlagefläche
9: Schraubenkopf
10: Befestigungsschraube
11: zylindrischer Abschnitt des Bolzens
12: Mutter
13: Hülse (Abbrennhülse)
a: Achse

Claims

Verbindungselement (1) zur gelenkigen Verbindung eines ersten Maschinenteils (2) mit einem zweiten Maschinenteil (3), so dass das erste Maschinenteil (2) relativ zum zweiten Maschinenteil (3) um eine Achse (a) beweglich, insbesondere schwenkbar, angeordnet ist, wobei das Verbindungselement (1) einen Bolzen (4) umfasst, der das eine Maschinenteil (3) durchsetzt und der am anderen Maschinenteil (2) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (4) zumindest in seinem einen axialen Endbereich zwei sich gegenüberliegende Abflachungen (5, 6) aufweist, die über eine Bohrung (7) miteinander verbunden sind, wobei die eine Abflachung (5) an einer ebenen Anlagefläche (8) des einen Maschinenteils (2) anliegt und wobei an der anderen Abflachung (6) der Schraubenkopf (9) einer Befestigungsschraube (10) anliegt, die die Bohrung (7) sowie einen Teil des anderen Maschineteils (2) durchsetzt und an diesem festgeschraubt ist.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (4) in seinen beiden axialen Endbereichen jeweils zwei sich gegenüberliegende Abflachungen (5, 6) aufweist, die über eine Bohrung (7) miteinander verbunden sind.
Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (4) zwischen seinen beiden axialen Endbereichen einen zylindrischen Abschnitt (11) aufweist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Mutter (12), mit der die Befestigungsschraube (10) am Maschinenteil (2) befestigt ist, und dem Maschinenteil (2) eine Hülse (13) angeordnet ist.
Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (13) eine Abbrennhülse ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Maschinenteil (2) einen insbesondere L-förmigen Abschnitt aufweist, wobei an dem Abschnitt, insbesondere an dem einen Schenkel des Abschnitts, die ebene Anlagefläche (8) angeordnet ist.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenteile (2, 3) Bestandteil einer hüttentechnischen Anlage sind.
Verbindungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Maschinenteil (3) ein Teil eines Kolben-Zylinder-Elements ist.
Verbindungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Maschinenteil (3) eine Kolbenstange ist.
Verbindungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Maschinenteil (3) ein Zylindergehäuse ist.