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Hydraulische Spannvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine
hydraulisch zu betätigende Vorrichtung zum gleichzeitigen Spannen mehrerer mit Befestigungsmuttern
versehener Schraubenbolzen, Dehnschrauben, Zuganker od.dgl. mit einem Traggestell
od.dgl.
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für an die Schraubenbolzen ansetzbare Spännaggregate, von denen jedes
wenigstens einen Zylinder mit darin verschiebbarem, auf ein am zu spannenden Schraubenbolzen
angreifendes oder mit diesem verbundenes Anlagestück, namentlich in Form einer Mutter,
eines Gewinderinges oder eines Ansatzes, wirkendem Kolben enthält, wobei jede Befestigungsmutter
eine Außenverzahnung für den Angriff eines Organs zum Drehen der Mutter auf dem
Schraubenbolzen aufweist.
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Solche Vorrichtungen haben sich z.B. bei Verschlüssen für Reaktorgefäße
und Druckbehälter sowie für sonstige
hochbelastete Verbindungen
hervorragend bewährt. Während es früher üblich war, ein Spannaggregat nacheinander
an die einzelnen zu spannenden Schraubenbolzen anzusetzen, sind im Zuge weiterer
Entwicklung Vorrichtungen der eingangs genannten Art geschaffen worden, die für
jeden zu spannenden Schraubenbolzen ein Spannaggregat aufweisen und als eine beispielsweise
mittels eines Kranes zu handhabende Einheit auf einen Behälterdeckel oder einen
sonstigen festzulegenden Teil aufsetzbar sind. Auch bei diesen Vorrichtungen bleiben
jedoch hinsichtlich der Ausbildung und Handhabung noch einige Wünsche offen. So
müssen insbesondere zahlreiche Arbeitsoperationen, wie namentlich das Anziehen der
einzelnen Muttern mittels gesondert anzusetzender Werkzeuge, von Hand vorgenommen
werden, was Zeit und geschultes Personal erfordert und unter bestimmten Bedingungen
auch Gefahren mit sich bringt.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der erwähnten Gattung
weiter zu verbessern und für den praktischen Einsatz noch günstiger zu gestalten.
Insbesondere strebt die Erfindung eine solche Ausbildung der Vorrichtung an, daß
zumindest ein Teil der bei ihrem Einsatz notwendigen Arbeitsoperationen nicht mehr
von Hand oder unmittelbar an der Vorrichtung selbst vollzogen werden müssen. Weiterhin
geht das Bemühen der Erfindung dahin, Wege zu einer halbautomatischen oder sogar
vollautomatischen Durchführung wenigstens einiger Funktionen der Vorrichtung zu
weisen
bzw. die Vorrichtung so zu gestalten, daß sie für einen zumindest
teilweise automatisierten Betrieb eingerichtet werden kann.
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Die Erfindung sieht vor, daß jeder Befestigungsmutter ein in deren
Außenverzahnung eingreifendes Betätigungsritzel fest zugeordnet ist und die Betätigungsritzel
zumindest für eine Gruppe von Spannaggregaten gemeinsam motorisch antreibbar sind.
Dadurch ist es möglich gemacht, daß die Befestigungsmuttern ohne Einsatz von Handarbeit
angezogen und gelöst werden können. Weitere damit in Verbindung stehende Einzelheiten,
Merkmale und Vorteile sind in dem sich auf die Zeichnung beziehenden Teil der Beschreibung
erläutert und in den Ansprüchen zum Ausdruck gebracht.
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Gemäß der Erfindung ist vorteilhaft auch für jedes mit einem Schraubenbolzen
verschraubbare, die Kraft beim Spannen auf den Bolzen übertragende Anlagestück ein
drehbares Betätigungsglied vorgesehen, das mit einer Verzahnung in eine Verzahnung
des Anlagestückes eingreift, wobei die Betätigungsglieder zumindest für eine Gruppe
von Spannaggregaten gemeinsam motorisch antreibbar sind. Dies ist eine weitere bedeutsame
Maßnahme, um beim Einsatz der Vorrichtung von Hand auszuführende Arbeiten zu vermeiden
bzw.
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einen halb- oder vollautomatischen Betrieb zu erreichen.
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Aus der weiter unten noch erfolgenden Erläuterung von in der Zeichnung
dargestellten Ausführungen der Vorrichtung
sowie aus den Ansprüchen
ergeben sich dazu weitere Finzelheitenv Merkmale und Vorteile.
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Pies gilt gleichermaßen für eine weiterhin von der Erfin-<4ung
vorgesehene Abstützvorrichtung, mittels derer das Traggestell relativ zu einer Auflagefläche
heb- und senkbar ist.
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Hydraulisch zu betätigende Vorrichtungen zum Spannen wenigstens eines
mit einer Befestigungsmutter versehenen Schraubenbolzens, einer Dehnschraube, eines
Zugankers od.
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dgl., die ein an den Schraubenbolzen ansetzbares Spannaggregat aufweisen,
sind zum Teil auch so ausgeführt, daß mit dem Schraubenbolzen eine Verlängerung
oder ein Ansatz-Stück verschraubbar ist, auf das dann der im Zylinder des Spannaggregats
verschiebbare Kolben wirkt. Durch solche abnehmbaren Teile läßt sich eine geringere
Bauhöhe des mit der Schraubenbolzenbefestigung versehenen Behälters oder sonstigen
Gegenstandes erreichen. Schwierigkeiten kann dabei Jedoch das Verschrauben der Verlängerungen
oder Ansatzstücke t E Schraubenbolzen bereiten. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine
solche Ausfilhrung noch vorteilhafber zu gestalte Zu diesem Zweck sieht die Erfindung
für die Verschraubung des Ansatzstückes mit dem Schraubenbolzen ein konisches Gewinde
vor. Es kann sich dabei insbesonere um ein Gen derjenigen Art handeln, wie es auf
einem anderen Fachgebiet, nämlich demjenigen der Tiefbohrtechnik, bekannt ist.
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Damit ergibt sich der große Vorteil eines einfachen Zusammenbringens
beider Teile und einer Selbstzentrierung der Verlängerung oder des Ansatzstückes
beim Einführen in das entsprechende Ende des Schraubenbolzens und beim Verschrauben
mit diesem. Außerdem läßt sich durch eine solche Ausbildung die Zahl der zum Verschrauben
erforderlichen Umdrehungen und damit auch die benötigte Zeit verringern. Deshalb
ist dieses Merkmal von besonderem Nutzen bei Vorrichtungen der weiter oben erläuterten
Art, bei denen zur Vermeidung von Handarbeit Verschraubungsoperationen mit motorischem
Antrieb durchgeführt werden bzw. wenigstens teilweise ein selbsttätiger Ablauf der
einzelnen Funktionen möglich gemacht werden soll. Insofern fällt eine solche Ausbildung
mit in den Rahmen der eingangs angegebenen Aufgabenstellung. Darüber hinaus kommt
diesem Merkmal jedoch auch unabhängig davon selbständige Bedeutung zu.
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Nachstehend werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung
mit ihren Einzelheiten und vorstehend noch nicht genannten Merkmalen und Vorteilen
erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Teil einer im Grundriß ringförmigen Vorrichtung
gemäß der Erfindung in Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig.1, Fîg. 3 einen
Schnitt im wesentlichgen nach der Linie III - III in Fig. 2,
Fig.
4 einen Schnitt im wesentlichen nach der Linie IV - IV in Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt
im wesentlichen nach der Linie V - V in Fig. 2 und Fig. 6 einen etwa der Fig. 4
entsprechenden Schnitt bei einer abgewandelten Ausführung der Vorrichtung.
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Die wiedergegebene Vorrichtung dient zum Spannen der Schraubenbolzen
1 des Deckelverschlusses eines im übrigen nicht dargestellten Druckgefäßes. In den
Fig. 3 bis 6 ist lediglich der Deckelflansch 2 angedeutet, durch dessen Bohrungen
3 die am Gefäß befindlichen Schraubenbolzen 1'hindurchgehen. Die auf Gewinde 4 der
Schraubenbolzen 1 aufgeschraubten Befestigungsmuttern 5 sind bei hergestelltem Verschluß
über Zwischenstücke 5a gegen die Oberseite des Deckelflansches 2 gespannt und pressen
diesen dadurch gegen einen Flansch oder eine Auflagefläche des Gefäßes.
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Die zum Spannen der Schraubenbolzen 1 dienenden, insgesamt mit der
Ziffer 6 bezeichneten Spannaggregate sitzen auf einem Traggestell 7, das einen unteren
ringförmigen Stützteil 8 aufeweist und z.B. in bekannter Weise durch nicht besonders
dargestellte sternförmig angeordnete Streben mit einem mittleren Aufhängestück od.dgl.
verbunden ist, an dem ein Kranhaken angreifen kann, so daß die gesamte Vorrichtung
zum Spannen von Schraubenbolzen auf den betreffenden Deckelflansch aufgesetzt und
nach dem Spannen wieder
angewommen werden kann. Der Stützteil 8
ist so ausgebindert, @@@@@ in seinem Inneren, beispielweise in einzelimmen die Befestigungsmuttern
5 Platz finden die die in dem Stützteil 8 vorgesehenen öffnun zum @archtritt der
Schraubenbolzen 1 so groß gewählt, dazu sich nen ein abgesetzter Ring 10 bewegen
kann, der das @@@@@ axial verschiebbar auf einem Schaffteil 1a des Schraubenbolzen
1 angeordnet ist und sich in der wieder gege@@@@@uheposition auf einem Übergangsbereich
1b an Schraubenbolzen 1 abstütz. Ein der Befestigungsmutter 5 zugewe@@@ Teil des
Ringes 10 hat einen etwas geringeren @@@@@ messer als das Gewinde der Befestigungsmutder@,
@@@@@ ein sich unter Bildung einer Schulter an-@@@ ab@@@@@il 10b einen Durchmesser
hat, der größer aus der @@@@des Gewindes und kleiner als der Außendurchmesser @@@@@
der 5 ist. Der Zweck dieses Ringes 10 wird beigen @@@@ibung der Arbeitsweise der
Vorrichtung nach er@@@@e@@@@@.
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@@@@@@@@@@@@@@@@gat weise bei der dargestellten Ausfüh @@@@ Zu @@@@@@@@@@
angeordnete, miteinander und mit @@@@@@@@@@@@@@@@@ durch Schrauben verbundene Zylinder
@@@@@d @@@@@@@@ enen S@@@@ennolben 13 und 14 gleiten @@@ kann. @@@@@@@@@ Kolben
@@@sletzt mit seiner Unterseite @@@@@er @@@@@@me unteren elbens 13 auf. Den beiden
@@@@@ge @@@@@ 13 kann fest parallel geschaltete Leitungen
15, die
über ein Sperrventil 16 an eine gemeinsame Versorgungsleitung 17 für alle Spannaggregate
angeschlossen sind, gleichzeitig Druckmittel zugeführt werden, um eine gleichzeitige
und gemeinsame Bewegung beider Kolben 13 und 14 zu bewirken. Die Verwendung zweier
Gbereinanderliegender Kolben hat gegenüber einem einzigen Kolben den Vorteil, daß
die vom Druckmittel zu beaufschlagende wirksame Fläche doppelt so groß ist und daß
deshalb bei gegebenem Speisedruck eine doppelt so hohe Kraft aufgebracht werden
kann, ohne daß dazu eine größere Baubreite erforderlich ist. Die Ventile 16 sind
so ausgebildet, daß im Bedarfsfall jedes Spannaggregat für sich von der gemeinsamen
Druckmittel-Versorgungsleitung getrennt werden kann, die jedoch dabei nicht unterbrochen
wird. Mit der Ziffer 16 ist eine Sammel- bzw. Abführeinrichtung für Lecköl bezeichnet.
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Der obere Kolben 14 wirkt mit seiner Oberseite auf einen einseitig
konischen Ring 19a, der zu einer auf ein Gewinde 20 am oberen Ende des Schraubenbolzens
1 aufschraubbaren Mutter 19 gehört. Letztere bildet damit ein Anlagestück für den
Kolben 14 und überträgt die von diesem ausgeübte Kraft als Zugkraft auf den Schraubenbolzen
1. Jeder der oberen Kolben 14 weist zwei sich diametral gegenüberliegende Zylinderräume
auf, in denen kleine Druckkolben 21 verschiebbar sind. Diese dienen der Rückführung
der Kolben 13 und 14 in die Ausgangslage nach beendetem
Spannvorgang.
Werden die Druckkolben 21 von einer gemeinsamen Versorgungsleitung 22 über Zweigleitungen
23 mit einem Druckmedium beaufschlagt, so suchen sich die Kolben nach außen zu bewegen
und legen sich gegen die Unterseite des Ringes 19a, während sich die Kolben 13,
14 andererseits in die Zylinder 11, 12 hineinbewegen (in den Fig. 3 bis 6 nach unten),
bis sie ihre in der Zeichnung gezeigte Ausgangslage erreicht haben.
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Jede Befestigungsmutter 5 ist mit einer Außenverzahnung 24 versehen,
in die ein Betätigungsritzel 25 mit einer entsprechenden Verzahnung 25a eingreift.
Die Betätigungsritzel 25 sind jeweils undrehbar-, aber gegen die Kraft von beiderseits
an ihnen angreifenden Druckfedern 26 um einen gewissen Betrag axial verschiebbar
auf einer Welle 27 angeordnet, die über Wälzlager 28, 29 in am Traggestell 7 bzw.
am Stützteil 8 befestigten Armen axial und radial gelagert ist. Am oberen Ende jeder
Welle 27 sind zwei aus einem Stück bestehende oder fest miteinander verbundene Kettenräder
30a, 30b angeordnet, die über eine Rutschkupplung 31 mit der Welle 27 in drehmomentübertragender
Verbindung stehen. Bei der Rutschkupplung 31 handelt es sich um eine durch eine
Tellerfeder 32 od.dgl. belastete Reibungskupplung, bei der die Größe des maximal
übertragbaren Drehmoments eingestellt werden kann.
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Von jedem der beiden Kettenräder 30a, 30b führt eine Kette
33a, 33b (Fig. 1 und 2) zu dem entsprechenden Kettenrad
auf der
Welle 27 des rechts bzw. links benachbarten Spannaggregats 6. Außerdem ist an einer
Stelle zwischen zwei benachbarten Spannaggregaten 6 ein am Traggestell befestigter,
in seiner Drehrichtung umkehrbarer motorischer Antrieb 34 (Fig. 1 bis 3) mit einer
Ausgangswelle 35a vorgesehen, auf der in gleicher Höhe mit den Kettenrädern 30a,
30b der einzelnen Spannaggregate 6 zwei weitere, aus einem Stück bestehende oder
miteinander verbundene Kettenräder 36a, 36b angeordnet sind. Über diese Kettenräder
36a, 36b laufen jeweils zu den benachbarten Spannaggregaten 6 führende Ketten 37a,
37b (Fig. 2). Von dem Antrieb 34 aus können somit die Kettenräder 30a, 30b der Spannaggregate
und damit über die Betätigungsritzel 25 auch die Befestigungsmuttern 5 gedreht werden.
Für Kontroll- oder Justierzwecke können in den Betätigungsritzeln 25 Bohrungen 25b
(Fig. 4) zum Einsetzen eines Gabelschlüssels od.dgl. vorhanden sein, mit denen sich
das betreffende Ritzel gegen die Reibung der Rutschkupplung 31 auch von Hand drehen
läßt.
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Bei dem Antrieb 34 handelt es sich zweckmäßig um einen Getriebemotor,
insbesondere einen Hydraulikmotor mit Untersetzungsgetriebe. Bei einer größeren
Anzahl von Spannaggregaten kann es vorteilhaft sein, auf dem Traggestell 7 mehrere
Antriebe 34 vorzusehen, von denen dann jeder nur auf eine ihm zugeordnete Gruppe
von Spannaggregaten 6 bzw, deren Betätigungsritzeln 25 wirkt. Es lassensich
beispielsweise
regelmäßig über den Umfang des Traggestells verteilt vier solche Antriebe anordnen.
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Das Gesagte kann entsprechend gelten, wenn in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung auch die als Auflage stücke für die Kolben 14 dienenden Muttern 19
motorisch drehbar sind. Bei der dargestellten Ausführung wird hierzu derselbe Antrieb
34 bzw. mehrere solcher Antriebe für einzelne Gruppen von Spannaggregaten benutzt
wie für die Betätigungsritzel, obgleich auch andere Ausführungen möglich sind.
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Im vorliegenden Fall wst der Antrieb 34 auch eine nach oben gerichtete
Ausgangswelle 35b auf (Fig. 3), die mit der Welle 35a verbunden oder durchgehend
ausgebildet sein kann und auf der zwei aus einem Stück bestehende oder miteinander
verbundene Kettenräder 38a, 38b angeordnet sind.
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über diese Kettenräder gehende Ketten 39a, 39b (Fig. 2) führen zu
den beiden dem Antrieb 34 benachbarten Spannaggregaten -6, und zwar jeweils zu einem
(dem oberen bzw.
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dem unteren) von zwei aus einem Stück bestehenden oder miteinander
verbundenen Kettenrädern 40a, 40b, die auf einem hohlzylindrischen Betätigungsglied
41 sitzen, das auf bzw. in einem am Zylinder 12 befestigten Aufsatz 42 mittels Wälzlagern
43 drehbar gelagert ist. Die Kettenräder 40a, 40b stehen mit dem Betätigungsglied
41 über eine Rutschkupplung 44 in drehmomentübertragender Verbindung.
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Bei dieser Rutschkupplung 44 handelt es sich um eine durch Druckfedern
45 belastete Reibungskupplung, bei der die Größe des maximal übertragbaren Drehmoments
eingestellt werden kann. Die Betätigungsglieder 41 sind mit einer Innenverzahnung
46 versehen, die in einer Außenverzahnung 47 der das Anlagestück bildenden Mutter
19 eingreift.
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Die Kettenräder 36a, 36b bzw. 38a, 38b auf der Ausgangswelle des Antriebs
34 sind auf den betreffenden Wellenteilen 35a bzw. 35b drehbar gelagert und wahlweise
über Klauenkupplungen 49a und 49b mit diesen kuppelbar. Die Kupplungen weisen auf
den Wellen 35a> 35b undrehbare aber axial verschiebbare Teile 50a, 50b auf, mit
deren Hilfe der Eingriff der Kupplungszähne hergestellt oder aufgehoben werden kann.
Die Betätigungsmittel der Kupplungen 49a, 49b sind nicht besonders dargestellt,
da sie von bekannter Art sein können. Es kann sich dabei z.B. um Gabeln handeln,
die in Nuten der Xupplungsteile 50a, 50b eingreifen. Besonders zweckmäßig ist es,
die Kupplungen mit einer Fernbetätigung auszustatten oder fernbedienbar auszubilden.
Dies kann durch Druckmittelbeaufschlagung eines Betätigungszylinders oder z.B. auch
durch elektromagnetische Mittel bzw. durch Einsatz von Elektromagnetkupplungen od.dgl.
erreicht werden.
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Um die Befestigungsmuttern 5 nach dem Abschrauben von den Schraubenbolzen
1 an der Vorrichtung festhalten zu können,
sind am Stützteil 8
des Traggestells 7 Haltevorrichtungen 51 vorgesehen. Jede derselben weist einen
quer zur axialen Bewegungsrichtung der Befestigungsmutter 5, also radial zur Achse
jedes Spannaggregats 6, verschiebbaren Stift 52 auf, der z.B. in einer Kunststoff-Gleithülse
geführt ist. Der Stift 52 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 53, die ihn in
seine in den Fig. 3 und 4 wiedergegebene äußere Ruheposition zu drücken sucht. Hat
die Befestigungsmuter 5 im Verlauf des Abschraubvorganges eine Lage erreicht, bei
der ihr unteres Ende höher als der Stift 52 liegt, so kann dieser durch Drehen eines
Exzenters 54, der an einem Kopf des Stiftes 52 anliegt, entgegen der Kraft der Feder
53 in eine innere Wirkposition (in Fig. 3 und 4 nach rechts) verschoben werden,
in der sein vorderer Teil im Bewegungsbereich der Befestigungsmuter 5 unterhalb
derselben liegt und dadurch die letztere auch in völlig vom Schraubenbolzen 1 gelöstem
Zustand gegen Herausfallen aus dem Stützteil 8 des Traggestells 7 sichert bzw. eine
Auflage für die Mutter bildet.
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Jeder Exzenter 54 ist drehbar, aber axial unverschiebbar, auf dem
unteren Ende der auch das Betätigungsritzel 25 tragenden Welle 27 gelagert und ist
zugleich als Kettenrad 55 ausgebildet. Eine über sämtliche Exzenter der Vorrichtung
oder ggfs. auch über Gruppen von solchen Exzentern gerührte Kette 56 CFig. 2) ist
außerdem über ein Betätigungskettenrad
57 (Fig. 2) gelegt, das
von Hand oder zweckmäßig mittels eines einfachen, nicht besonders dargestellten
Servoantriebs um jeweils 1800 gedreht werden kann. Dadurch lassen sich auch die
Exzenter 54 um diesen Winkel drehen, wie es zum Betätigen bzw. Freigeben der Haltestifte
52 erforderlich ist.
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Das Traggestell 8 der Vorrichtung'weist ene Abstützvorrichtung auf,
mittels derer es relativ zu einer Auflagefläche, z.B. der Oberseite des Deckelflansches
2 bzw. an diesem angebrachten Auflagestücken 60 (Fig. 5), heb- und senkbar ist.
Bei der dargestellten Ausführung enthält die Abstützvorrichtung mehrere, z.B. vier,
regelmäßig über den Umfang verteilt angeordnete, am Stützteil 8 befestigte Druckmittelzylinder
61, von denen in den Fig. 1, 2 und 5 jeweils einer gezeigt ist. In jedem Zylinder
61 ist ein Kolben 62 verschiebbar, dessen in Fig. 5 untere Kolbenstange 63 zugleich
ein Bein der Abstützvorrichtung bildet.
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Die auf der anderen Seite des Kolbens 62 befindliche Kolbenstange
64 dient der Führung.
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Die Kolben-Zylinder-Anordnung 61, 62 ist doppeltwirkend.
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Ihr kann je nach Erfordernis über die Anschlüsse 65 und 66 Druckmittel
von einer nicht dargestellten Quelle durch ebenfalls nicht besonders gezeigte Leitungen
und Steuerventile zugeführt werden, so daß es möglich ist, das Traggestell 8 mit
den Spannaggregaten 6 relativ zum Deckelflansch 2 anzuheben oder abzusenken.
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Bei der Ausführung nach den Fig. 3 bis 5 weist jeder Schraubenbolzen
1 einen über das Gewinde 4 für die Befestigungsmutter 5 hinausgehenden Schaftteil
la auf, an dessen Ende sich das Gewinde 20 zum Aufschrauben der das Anlagestück
bildenden Mutter 19 befindet. Fig. 6 zeigt eine andere Ausführung, bei der die Schraubenbolzen
1> oberhalb des Befestigungsgewindes 4 enden und für den Angriff der Spannvorrichtung
ein mit dem Schraubenbolzen 1> lösbar zu verbindendes Ansatzstück 71 vorgesehen
ist. Eine solche Ausführung hat bei abgenommener Spannvorrichtung eine kürzere Bauhöhe.
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Das Ansatzstück kann eine Schulter oder einen überstehenden Kopf,
der mit einer Außenverzahnung versehen ist, als Anlage für den Kolben 14 aufweisen.
Wie Fig. 6 zeigt, kann aber auch eine Mutter 19' auf ein Gewinde 20' am Ende des
Ansatzstückes 71 aufgeschraubt und gegen Drehen relativ zum Ansatstück durch ein
festlegendes Element 72 bekannter Art gesichert sein. Diese Mutter 19> kann derjenigen
bei der Ausführung nach Fig. 3 bis 5 entsprechen und ist mit einer Außenverzahnung
47 für den Eingriff der Verzahnung des Betätigungsgliedes 41 versehen. Ist das Ansatzstück
mit einem üblichen Kopf oder Flansch zur Bildung einer Anlage ausgestattet, so befindet
sich die Außenverzahnung an diesem.
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Für die Verschraubung eines Ansatzstückes 71 mit dem Schraubenbolzen
1' bei einer solchen oder anderen Ausführung einer Spannvorrichtung sieht die Erfindung
insbesondere eine konische Gewindeverbindung 73 vor (Fig. 6).
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Dies ist ein vorteilhaftes Merkmal von allgemeiner Bedeutung, ungeachtet
der sonstigen Ausbildung der Vorrichtung. Eine solche Verbindung mit kegeligem Gewinde
zentriert sich selbst, ist sehr schnell herzustellen, ergibt eine konstante Lage
der Anlagefläche für den den Spanndruck aufbringenden Kolben und zeichnet sich durch
hohe Festigkeit aus. Die Gewindeverbindung 73 kann namentlich in der Weise ausgebildet
sein, wie es bei Bohrgestängen der Tiefbohrtechnik üblich ist, etwa nach Art von
sog.
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API-Gewindeverbindungen. Dabei kann es ggfs. auch von Vorteil sein,
an einem der beien Verschraubungsteile eine sich ändernde Gewindesteigung vorzuæehen,
wodurch sich über die gesamte Gewindelänge hinweg eine gleichmäßige Kraftverteilung
auf alle Gewindegänge ergibt.
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Nachstehend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung bei einem Spannvorgang
erläutert. Wenn dabei auf die Ausführung nach den Fig, 3 bis 5 mit der auf den verlängerten
Schraubenbolzen 1 selbst aufgeschraubten Mutter 19 als Anlagestück Bezug genommen
wird, so gilt das Gesagte sinngemäß auch für die Ausführung nach Fig. 6 mit dem
in den Schraubenbolzen 1' einschraubbaren Ansatzstück 71.
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Im Ausgangszustand vor dem Spannen der-Schraubenbolzen 1 ist der Deckel
auf das nicht dargestellte Druckgefäß od.
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dgl. aufgesetzt, wobei die Schraubenbolzen 1 durch die Bohrungen 3
im Deckelflansch 2 hindurchtreten und nach oben über diesen hinausragen. Die Befestigungsmuttern
5 und die als Anlage stücke dienenden Muttern 19 befinden sich an der in Bereitschaft
stehenden Spannvorrichtung, wobei die Muttern 5 in den Kammern oder Hohlräumen des
Stützteiles 8 durch die in ihre innere Wirkstellung vorgeschobenen Stifte 52 der
Haltevorrichtung 51 gehalten sind.
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Die Vorrichtung wird nun beispielsweise mittels eines Kranes auf den
Deckel so aufgesetzt, daß die Schraubenbolzen 1 in die zentrischen Hohlräume der
Spannaggregate 6 eintreten. Die als Beine der Abstützvorrichtung dienenden Kolbenstangen
63 sind nach unten ausgefahren und kommen beim Aufsetzen an den Auflageböcken 60
(Fig. 5) zur Anlage. Ggfs. können außerdem noch Zentrierorgane vorgesehen sein,
die ein genaues Aufsetzen der Vorrichtung erleichtern.
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Zunächst werden nun mittels des Kettentriebes 55, 56, 57 die Exzenter
54 so gedreht, daß die Haltestifte 52 unter der Kraft der Federn 53 ihre die Muttern
5 freigebende äußere Ruheposition einnehmen. Sodann werden die Antriebe 34 eingeschaltet,
wodurch Aber die Kettentriebe 30a-30b, 33a-33b, 40a-40b, 48a-48b und die von diesen
gedrehten
Betätigungsritzel 25 und Betätigungsglieder 41 die Befestigungsmuttern
5 und die Anlagemuttern 19 auf die zugehörigen Gewinde der Schraubenbolzen 1 aufgeschraubt
werden. Gleichzeitig damit erfolgt durch Ablassen von Druckmittel aus den oberhalb
der Kolben 62 gelegenen Räumen bzw. durch Zuführen von Druckmittel zu den unteren
Räumen der Zylinder 61 der Abstützvorrichtung ein Absenken der Vorrichtung, bis
etwa die in den Fig. dargestellte Lage der Teile erreicht ist. Die Absenkgeschwindigkeit
kann dabei in Abhängigkeit von dem Aufschraubvorgang steuerbar sein. Bei abgeschaltetem
Antrieb 34 wird sodann den Zylindern 11 und 12 über die Leitungen 17, 15 Druckmittel
zugeführt, um die Kolben 13 und 14 zu beaufschlagen, so daß sich diese gemeinsam
nach oben bewegen, wobei die Oberseite des Kolbens 14 zur Anlage an der Mutter 19
bzw.
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dem an ihr befindlichen Ring l9a kommt. Hierdurch werden alle Schraubenbolzen
1 mit der gleichen Kraft gedehnt und'unter Vorspannung gesetzt. Der Betrag der jeweiligen
Dehnung kann an Meßuhren 73 abgelesen werden, die an den Enden der Schraubenbolzen
1 bzw. der mit diesen verbundenen Ansätze 71 befestigt sind und deren Taststifte
74 an den Stirnseiten von Meßbolzen 75 (Fig. 6) anliegen.
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Jeder Meßbolzen 75 bzw. dessen Verlängerung erstreckt sich durch eine
Bohrung in das Innere des Schraubenbolzens 1 hinein, nimmt daher an der Dehnung
desselben nicht teil, so daß seine Stirnseite eine Referenzfläche bildet.
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Ist die gewünschte Vorspannung erreicht, wird bei ausgerückter Kupplung
49b der Antrieb 34 eingeschaltet, um die,Befestigungsmuttern 5, die sich durch die
Dehnung der Schraubenbolzen 1 vom Deckelflansch 2 etwas abgehoben haben, zu drehen
und dadurch wieder an den Deckelflansch anzulegen.
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Dies geschieht mit einem bestimmten Drehmoment, das durch die Einstellung
der Rutschkupplungen 31 genau vorgegeben ist. Die Wellen 27 mit den Betätigungsritzeln
25 kommen also beim Aufsitzen der Muttern 5 auf dem Deckelflansch 2 zum Stehen,
während der Antrieb 34 bei rutschenden Kupplungen 31 noch weiterlaufen kann. Das
Erreichen dieses gewünschten Zustandes läßt sich durch geeignete Überwachungseinrichtungen
anzeigen, wobei ein entsprechendes Signal gleichzeitig auch zur Steuerung des weiteren
Funktionsablaufes verwendet werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Uberwachungseinrichtung ist in Fig.
4 dargestellt. Auf der Welle 27 sitzt drehfest eine mit regelmäßig über den Umfang
verteilten Marken in Form von Bohrungen 82 versehene Scheibe 81. Am Stützteil 8
ist eine Lichtschranke mit Sender 83 und Empfänger 84 angeordnet, deren Strahl 85
im Bereich der Lage der Bohrungen 82 in der Scheibe 81 verläuft. Dreht sich die
Welle 27 mit der Scheibe 81, so wird der Strahl 85 der Lichtschranke abwechselnd
unterbrochen und freigegeben, wodurch ein Wechselsignal entsteht. Beim Stillstand
der Scheibe 81 ist dagegen auch der Zustand der Lichtschranke konstant. Diese beiden
unterschiedlichen
Zustände können mit bekannten Mitteln an einem Bedienungsstand angezeigt werden.
Es läßt sich z.B.
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eine Anzeigetafel vorsehen, die für jedes Spannaggregat eine Kontrollampe
enthält, wobei das Aufleuchten bzw. Erlaschen solcher Lampen vom Zustand der einzelnen
Lichtschranken abhängig ist. Mit weiteren Einrichtungen, etwa in Form von Lichtschranken,
Sensoren, pneumatischen Abtastgliedern oder dergleichen läßt sich auch eine Überwachung
der Lage der Befestigungsmuttern 5 und der Anlagemuttern 19 erreichen. Sich dabei
ergebende Signale können ebenfalls zu Steuerungszwecken verwendet werden. Zum unmittelbaren
Erkennen der Lage der oberen Mutter 19 kann, wie die Figuren 3 bis 6 zeigen z.B.
an jeder der Muttern 19 bzw. 19> ein nach oben gerichteter Stift 59 von solcher
Länge befestigt sein, daß er bei richtig aufgeschraubter Mutter gerade im Inneren
des hohlzylindrischen Betätigungsgliedes 41 liegt.
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Sind nun bei gespannten Schraubenbolzen alle Befestigungsmuttern 5
in der gewünschten Weise zur Anlage an dem Deckelflansch 2 gebracht, werden die
Kolben 13, 14 von dem hydraulischen Druck entlastet. Dabei erfolgt dann über die
nun die Last aufnehmenden Befestigungsmuttern 5 die Verspannung des Deckelflansches
2 mit dem zugehörigen Flansch des Druckgefäßes oder dergleichen.
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Zum Abnehmen der Vorrichtung wird den Zylindern der Abdrückkolben
21 Druckmedium zugeführt, wodurch die Kolben 13, 14 in ihrer Ausgangslage zurückbwegt
werden. Sodann wird bei eingerückter Kupplung 49b und gelöster Kupplung 49a der
Antrieb 34 in entgegengesetzer Richtung wie zuvor eingeschaltet und es wird ferner
den oberhalb der Kolben 62 liegenden Räumen der Zylinder 61 der Abstützvorrichtung
Druckmedium zugeführt. Infolge der dadurch bewirkten Drehung der Betätigungsglieder
41 werden die Muttern 19 von den Bolzenenden abgeschraubt. Der vollständig gelöste
Zustand der Mutter 19 läßt sich z.B. daran erkennen, daß jeweils eine'entsprechende
Marke am Anzeigestift 59 oder auch die Oberkante der Mutter selbst oberhalb des
oberen Randes des Betätigungsgliedes 41 sichtbar wird. Das Eintreten dieses Zustandes
kann, wie erwähnt, auch durch eine geeignete Abtasteinrichtung od.dgl. durch ein
Signal angezeigt werden, das sich ferner zur Steuerung des Funktionsablaufes verwenden
läßt. Nachdem die Muttern 19 gelöst sind, kann die gesamte Vorrichtung mittels eines
Kranes vom Deckel abgehoben werden.
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Soll eine bestehende Verbindung gelöst werden, so wird die Vorrichtung
in der weiter oben bereits erläuterten Weise aufgesetzt, wobei die einzelnen Vorgänge
mit Ausnahme derjenigen, die das Aufschrauben der Befestigungsmuttern betreffen,
entsprechend ablaufen. Durch Zuführenvon Druckmittel zu den Zylindern 11 und 12
werden die Schraubenbolzen 1 unter Spannung gesetzt und gedehnt, so daß nun durch
Einschalten
des Antriebs zuges für die Betätigungsritzel 25 die Befestigungsschrauben 5 um einen
gewissen- Betrag im Sinne des Abschraubens von den Schraubenbolzen 1 gedreht werden
können. Hierauf werden die Kolben 13, 14 entlastet und durch die Abdrückkolben 21
in die Ausgangslage zurückgeführt. Anschließend werden mit den erläuterten Mitteln
die oberen Muttern 19 von den Bolzen 1 abgeschraubt und unter gleichzeitigem Anheben
der Vorrichtung mittels der Kolben-Zylinder-Anordnungen 61, 62 auch die Befestigungsschrauben
5 ganz von den Schraubenbolzen 1. abgeschraubt, wobei sie zum Eingriff mit den abgesetzten
Teilen 10a der Ringe 10 kommen. Dieser abgesetzte Teil führt jeweils die betreffende
Mutter und hält dieselbe auch nach dem Abnehmen der gesamten Vorrichtung in der
richtigen Lage für ein erneutes Aufschrauben, weil der Ring 10 mit seinem oberen,
den größeren Durchmesser aufweisenden Teil lOb selbst wiederum in der Bohrung 9
des Stützteiles 8 geführt ist.
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Hat die Befestigungsmutter 5 beim Lösen eine solche Lage erreicht,
daß ihr unteres Ende bzw. der mit ihr verbundene Ring 5a oberhalb des zugehörigen
Stiftes 52 der Haltevorrichtung 51 liegt, was, wie bereits erwähnt, auch durch eine
geeignete Einrichtung elektrisch, optisch oder auf sonstige Weise angezeigt werden
kann, wird der Kettentrieb 55, 56, 57 betätigt, um die Exzenter 54 um 1800 zu drehen
und damit die Stifte 52 in ihre nach innen vorstehende Wirkstellung zu bringen,
in der sie die von den Schraubenbolzen i
gelösten, von den Hohlräumen
oder Katamern des Stützteiles 8 aufgenommenen Befestigungsmuttern 5 halten und gegen
IIerausfallen sichern. Die Vorrichtung kann mit it einem Kran zur Seite transportiert
erden, worauf sich der Deckel des betreffenden Gefäßes abheben l§ßto Mit der Erfindung
ist eine Vorrichtung geschaffen, bei der einzelne oder alle Vorgänge halb- oder
sogar vollautomatisch durchgeführt werden können1 wobei mit den jeweils erwähnten
oder sonst dem Fachmann zur Verfügung stehenden Einrichtungen eine Überwachung und/oder
ein gewünschter Ablauf von Vorgängen erzielt werden kann, so z.B. auch nach dem
Prinzip einer Folgesteuerung od.dgl.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung
dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt,
für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen
werden.
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Patentansprüche