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Hydraulisch beaufschlagbare Spannvorrichtung für Stehbolzen von Großmotoren
und anderen hochbeanspruchten Maschinen Zusatz zu Patent ..... (Patentanmeldung
P 21 61 095.5) Der nicht vorveröffentlichte ältere Vorschlag betrifft eine hydraulisch
beaufschlagbare Spannvorrichtung für Stehbolzen von Großmotoren und anderen hochbeanspruchten
Maschinen, welche einen oberhalb der anzuziehenden Mutter auf dem Stehbolzenende
fixierbaren Hohlkolben aufweist, der mit einer stufenförmig abgesetzten äußeren
Mantelfläche in einem innenseitig entgegengesetzt zum Kolben abgestuften, auf dem
Maschinengehause abgestützten Druckzylinder geführt ist, wobei die beaufschlagbare
Druckkammer oben von einem Ringbund des Kolbens und unten von einem Ringbund des
Zylinders begrenzt ist und beide Ringbunde ringförmige Ausnehmungen für die Anordnung
verformbarer Dichtungsringe besitzen. Als hochbeanspruchte Maschinen zählen z.B.
Groß-Pressen, Turbinen, Reaktorgehäuse.
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Bei vorgenannter Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Ausnehmungen
in den Ringbunden des Kolbens und des Zylinders als stirnseitig der Druckkammer
neben je einem kragenförmigen Stützabsatz vorgesehene, gegeneinander radial versetzte,
verschließbare Dichtungskammern ausgebildet sind, in welchen die elastisch bzw.
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plastisch verformbaren Dichtungsringe zwischen xxx den kragenförmigen
Stützabsätzen zugeordneten Druckscheiben und radial verspannbaren Stützringen eingespannt
sind, die eine größere Härte als die Dichtungsringe besitzen. Die auf die Dichtungen
einwirkenden Druckscheiben
sind gegenüber den normalen Druckkammerwänden
vorgesetzt. Je eine Druckscheibe und je ein Stützring schließen somit einen elastischen
Dichtungsring in eine Ringkammer ein und ermöglichen bereits vor Beaufschlagung
der Druckkammer der Spannt vorrichtung eine Vorverspannung des Dichtungsringes.
Gleichzeitig wird durch die Druckscheibe verhindert, daß während der Montage der
Spannvorrichtung Dichtungs- und Stützringe aus den sie. aufnehmenden Ringkammern
herausfallen.
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In vorgenannter Weise sollten Spannvorrichtungen verbessert werden,
derart, daß ihre Herstellung, trotz der erforderlichen Dichtung,ein größeres spiel
zwischen Kolben und Zylinder zuläßt und dennoch mit besonders hohem Druck gefahren
werden kann.
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Im Rahmen der gleichen Erfindungsaufgabe und unter Beibehaltung der
vor der Druckkammerbeaufschlagung möglichen Vorverspannung der Dichtungsringe und
der Sicherung letzterer gegen Herausfallen wird eine weitere vorteilhafte Bauart
der Spannvorrichtung dadurch erzielt, daß bei einer mindestens je drei in gleicher
Richtung treppenartig versetzte, ineinandergreifende Ringstufen aufweisenden Ausbildung
der gegeneinandergerichteten Stirnseiten der Ringbunde des Kolbens und des Zylinders
die die Dichtungsringe aufnehmenden Ausnehmungen als vor der äußeren Ringstufe des
Kolben-Ringbundes und vor der inneren Ringstufe des Zylinder-Ringbundes liegende
Dichtungsvorspannkammern ausgebildet sind, wobei letztere durch unmittelbar aufeinander
ab stützbare Anschläge für die Begrenzung der Vorspannung bildende mittlere Ringstufen
radial distanziert und durch die jeweils gegenüberliegenden äußeren bzw. inneren
Ringstufen verschließbar sind, die vor der Druckkammerbeaufschlagung als Druckschei-en
wirkend gegen die Dichtungsringe verspannbar sind.
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Dabei soll weiterhin jede Dichtungsvorspannkammer ..
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das Maß des begrenzten Kolbenhubes axial über den normal für u I Aufnahme
des Dichtungsringes erforderlichen Raum verlängert sein,
und es
soll jeweils die in die Dichtungsvorspannkammer verschließend eingreifende Ringstufe
eine etwa dem Kolbenhub entsprechende Höhe aufweisen.
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Diese Bauart nach der Erfindung ermöglicht die Erzielung der Vorspannung
und Sicherung der Dichtungsringe sowie die größeren Herstellungstoleranzen bereits
bei solchen Kolben und Zylindern, bei denen der Durchmesser-unterschied zwischen
kleinstem Außendurchmesser des Kolbens und größtem Innendurchmesser des Zylinders
möglichst gering gehalten und von separat eingesetzten und festzulegenden Druckscheiben
abgesehen werden soll.
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Durch die Dreistufigkeit der Ringbunde des Kolbens und des Zylinders
werden durch mittlere, gegeneinander abstützbare-Ringstufen sowohl axial als auch
radial distanzierte Dichtungsvorspannkammern gebildet, die durch von den äußeren
Ringbunden gebildeten, unverlierbar festen Druckscheiben verschlossen werden können
und vor der Druckkammerbeaufschlagung das Vorspannen der Dichtung zulassen. Bei
Beaufschlagung der Druckkammer mit Drucköl bewirkt letzteres die Aufrechterhaltung
der Vorspannungsstellung der Dichtung und es kann dann mit sehr hohem Druck der
Kolben in dem Zylinder um das noch erreichbare, gegebenenfalls maximale, Maß ausgefahren
werden, das durch Anschläge begrenzt ist und gleich oder nur wenig größer als die
Höhe der mittleren Ringstufen ist.
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Wie beim älteren Vorschlag wird der elastisch und plastisch verformbare
Dichtungsring in der Dichtungsvorspannkammer gegen radial verspannbare härtere,
insbesondere aus ineinandergelegten Kegelringen bestehende Stützringe vorverspannt,
und zwar nunmehr mittels der zugehörigen Ringstufvn.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Höhe der jeweils
in die Dichtungsvorspannkammern eingreifenden Ringstufen etwas kleiner bemessen
als der maximale Hub zwischen Kolben und Zylinder. Dabei kann die Höhe der in die
Vorspannkammern
eingreifenden Ringstufen etwas größer sein als der
vor Belastung der Dichtung vor dieser liegende freie Raum der Vorspannkammer. Die
Vorspannung des elastisch und plastisch verformbaren Dichtungsringes wird hierbei
in zuverlässiger Weise erzielt und bei ausgefahrenem Kolben besteht zwischen der
Druckkammer und den Dichtungsvorspannkammern ein Spalt, über welchen das Drucköl
die Dichtung ohne Behinderung belastet.
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Zur Begrenzung des maximalen Hubes des Kolbens kann im Kolbenunterteil
oder im Zylinderoberteil eine Sicherung, z.B.
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eine Federdrahtsicherung, vorgesehen werden. Sicherungen dieser Art
sind im Bedarfsfall entrernbar, beispielsweise zum Zwecke der Erneuerung der Dichtungsringe.
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Die Ausbildung der Spannvorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt die
Hintereinanderschaltung mehrerer solcher Vorrichtungen und deren gleichzeitige Beaufschlagung
seitens einer Druckölleitung.
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In der Zeichnung ist die Spannvorrichtung nach der Erfindung beispielsweise
veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt in vertikalem Längsschnitt eine auf einem Stehbolzen
fixierte Spannvorrichtung mit untergesetztem Ringfuß, Fig. 2 zeigt in vergrößertem
Maßstab Ausbildung und Anordnung der Dichtungselemente gemäß dem Ausschnitt A in
Fig. 1, Fig. 5 zeigt im vertikalen Längsschnitt eine Hälfte der Spannvorrichtung
gemäß Fig. 1, jedoch bei ausgefahrenem Hub, Fig. 4 zeigt die Ausbildung eines zweiteiligen
StUtzringes.
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Die Spannvorrichtung besteht im wesentlichen aus dem als Vorrichtungsgehäuse
ausgebildeten Druckzylinder 1 und dem
Hohlkolben 2, ferner den nachstehend
beschriebenen Mitteln bzw.
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Elementen zur Abdichtung der durch ein hochgespanntes Hydrauliköl
beaufschlagbaren Druckkammer 5. Der Druckzylinder 1 besitzt an zwei z.B. diametral
gegenüberliegenden Umfangsberelchen die Anschlußstutzen 4 für einen einzuschraubenden
Nippel einer nicht dargestellten Zuleitung. Bei der Einzelverwendung der Spannvorrichtung
wird der eine Anschlußstutzen durch einen Stopfen oder eine Kappe verschlossen.
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Zum Zwecke des Spannens des Stehbolzens 6 wird im gezeichneten Fall
die Spannvorrichtung auf den nach oben verlängerten Gewindeschaft des Stehbolzens
oberhalb der anzuziehenden Mutter 7 aufgeschraubt. Es kann aber auch beim Vorhandensein
längerer Stehbolzen der Hohlkolben gewinde los sein und nach dem Aufschieben durch
eine auf das Stehbolzenende aufgeschraubte Widerlagermutter gesichert werden. Der
Hohlkolben besitzt eine in mehreren Stufen abgesetzte äußere Mantelfläche. Die Innenseite
des Druckzylinders ist in entsprechender entgegengesetzter Weise mehrstufig abgesetzt.
Die Druckkammer 5 wird dadurch - grundsätzlich gesehen - oben von einem Ringbund
9 des Kolbens und unten von einem Ringbund 10 des Zylinders begrenzt.
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Beide Ringbunde 9 und 10 sind an den gegeneinandergerichteten Stirnseiten
mit Je drei in gleicher Richtung treppenartig versetzten, ineinandergreifenden Ringstufe
25 bis 50 versehen. Vor der äußeren Ringstufe 30 des Kolben-Ringbundes 9 und vor
der inneren Ringstufe 27 des Zylinder-Ringbundes 10 sind Dichtungs-Vorspannkammern
12 gebildet. In diesen Vorspannkammern sind die elastisch bzw. plastisch verformbaren
Dichtungsvinge, insbesondere O-Ringe 15, zwischen den Stützringen 15 und den gegenüberliegenden
äußeren bzw. inneren Ringstufen 25 bzw. 28 eingeschlossen.
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Die Vorspannkammern 12 sind durch die mittleren Ring stufen 26 und
29 radial distanziert. Die mittleren Ringstufen
26, 29 bilden aufeinander
abstützbare Anschläge, durch welche die Vorspannung der Dichtungsringe begrenzt
wird. Wenn die Ringstufen 26> 29 mit ihren Stirnseiten aufeinander abgestützt
sind, greifen die äußeren Ringstufen 25 bzw. 28 in ganzer Höhe in die vor den Dichtungsringen
liegenden verlängerten Bereiche der Dichtungs-Vorspannkammern 12 ein und verschließen
diese Kammern.
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Dabei wird der Dichtungsring de bereits erwähnten Vorspannung ausgesetzt.
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Jede Dichtungs-Vorspannkammer 12 ist um etwa das Mar des begrenzten
maximalen Kolbenhubes axial über den normal für die Aufnahme des Dichtungsringes
15 und des Stützringes 15 erforderlichen Raum verlängert (siehe Fig. 3). Die jeweils
in diesen verlängerten Raum der Vorspannkammer eingreifende Ringstufe 25 bzw. 28
weist eine etwa dem Kolbenhub entsprechende Höhe auf.
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Zweckmäßig ist diese Höhe der Ringstufen 25 bzw. 28 etwas kleiner
bemessen als der maximale Kolbenhub. Dabei beträgt die Höhe der Ringstufe 25 und
28 aber immerhin noch etwas mehr als die Höhe des freien Raumes vor dem Dichtungsring.
Zwischen den einander zugewendeten Mantelflächen der Ringstufen 25, 26 und 2S, 29
ist ein Zwischenraum 31 vorgesehen, welcher eine druckflüssigkeitsleitende Verbindung
zwischen den Vorspannkammern 12 und der Druckkammer 3 gewährleistet. Gegenüber dem
maximalen Kolbenhub, der in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise der Höhe des Druck
raumes 9 entspricht, beträgt die Länge jeder Vorspannkammer 12 das Zwei- bis Dreifache
des Kolbenhubes.
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Die verwendeten Stützringe 15 weisen eine gröiiere Härte als die
Dichtungsringe 13 auf und sind in geringerem Maße derart deformierbar, daß unter
dem Druck ein dichter Abschluß In radialer Richtung gegenüber den Mantelflächen
des Kolbens und des Zylinders erzielt wird. Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel
bestehen die Stützringe aus einem Außenring 16 und einem Innenring 17.
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Außen- und Innenring sind mit konisch gerichteten Stirnseiten 1 aufeinander
abgestützt. Die Ringe sind ungeschlitzt 1 manchen
Fällen kann der
eine oder der andere, gegebenenfalls auch beide, Ringe Schrägschlitze aufweisen.
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52 Im Kolbenunterteil ist eine Federdrahtsicherung/angebracht. Anstelle
der vorgenannten Sicherung oder in Ergänzung hierzu kann im oberen Zylinderteil
eine Federdrahtsicherung 3) vorgesehen sein. Diese Sicherungen schließen das Herausschieben
des Kolbens aus dem Zylinder aus.
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Der Abstand des unteren Federringes gegen die Fläche 74 des Zylinders
ist etwas größer als der maximale Hub. Ebenso ist auch der Abstand der Sicherung
77 gegenüber der Kolbenoberkante größer als der maximale Hub.
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Beim Aufschrauben der Spannvorrichtung auf den Stehbolzen erfolgt
zunächst ein Abstützen des festen oder losen Ringfußes 21 auf dem Maschinengehäuse
22. Danach erfolgt das feste Aufpressen der äußeren und inneren Ringstufen 25, 28
auf die Dichtungsringe. Die Vorspannung der Dichtungsringe setzt sich fort, bis
die mittleren Ringstufen sich mit ihren Stirnseiten gegeneinander abstützen. Bei
dieser Zusammenpressung der Dichtungsringe und der Stützringe in den Vorspannkammern
12 tritt eine verstärkte Dichtung ein. Beim anschließenden Zuführen des Druckmediums
werden die Dichtungsringe 15 von der Druckkammer 7 aus durch den Druck des Mediums
sofort belastet und in diesem Zustand gehalten. Die Stützringe beginnen von einem
bestimmten Druck an aufgrund ihrer Ausbildung sich nach außen zur Zylinderwand und
nach innen zur Kolbenwand zu bewegen. Der fertigungstechnisch zwischen Kolben und
Zylinder notwendige Spalt wird hierdurch einwandfrei verschlossen, so daß die Dichtungsringe
auch bei höchsten Drücken keine Möglichkeit zur Extrusion haben.
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Nachdem die gewünschte Längung bzw. Vorspannung des Stehbolzens erreicht
ist, wird von Hand ohne große Kraftaufwendung die Mutter 7 angezogen.