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Schraube Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraube, insbesondere
Dehnschraube, für Schraubenverbindungen, namentlich für Deckelverschlüsse oder Flanschverbindungen
bei Druckbehaltern, Reaktorgefäßen, Turbinen, Wärmeaustauschern u.dgl. mit wenigstens
einem zylindrischen Gewinde zum Aufschrauben einer Mutter.
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Je nach der Ausbildung und Art einer Schraubenverbindung werden zu
deren Herstellung Kopfschrauben oder Stiftschrauben verwendet oder aber auch Schrauben,
auf die zu beiden Seiten der miteinander zu verbindenden Teile Muttern aufgeschraubt
sind. Auch im letzteren Fall braucht zum Lösen und Wiederherstellen einer solchen
Verbindung nur die Mutter auf einer Seite der Verbindung entfernt und hernach wieder
aufgeschraubt zu werden.
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Die Zugänglichkeit zu einer Schraubenverbindung ist oft durch die
räumlichen Gegebenheiten beeinträchtigt, so daß die Herstellung der Verbindung und
im Bedarfsfall auch das Lösen derselben Schwierigkeiten bereitet. Weiterhin besteht
in manchen Fällen die Notwendigkeit, die Befestigungsmuttern aus größerer Entfernung
an die Schrauben anzusetzen und auf diese aufzuschrauben. Dies ist z.B. bei Atomreaktoren
aus Sicherheitsgründen erforderlich. Bei hochbelasteten Schraubenverbindungen ist
es ferner so, daß die Schrauben mit Hilfe von beispielsweise hydraulisch arbeitenden
Einrichtungen vorgespannt werden. Dabei werden auf die Schrauben außer den Befestigungsmuttern
weitere Muttern aufgeschraubt, die als Anlage für die Vorspanneinrichtung dienen.
Die Muttern werden zusammen mit der Vorspanneinrichtung herangeführt, so daß das
Aufschrauben derselben auf die Schrauben beim Aufsetzen der Vorspanneinrichtung
auf den einen der zu verbindenden Teile bzw. unmittelbar anschließend geschehen
muß.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Schraube für Schraubenverbindungen
zu schaffen, die das Aufschrauben einer Mutter auf ein Gewinde der Schraube erleichtert
und bei der auch unter ungünstigen oder erschwerten Bedingungen der Aufschraubvorgang
einer Mutter einwandfrei durchführbar ist, narntlich auch beim Einsatz fernbetätigter
Elemente.
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Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß die Schraube tor einem
zylindrischen Gewinde zum Aufschrauben einer Mutter einen Bereich mit konischem
Gewinde aufweist, das in das zylindrische Gewinde übergeht. Das konische Gewinde
hat dabei dieselbe Steigung wie das zylindrische Gewinde.
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Hierdurch wird der große Vorteil erzielt, daß die Mutter beim Aufsetzen
auf die Schraube sogleich in das Gewinde hineingeführt wird. Es ist somit von Anfang
an ein einwandfreies und sicheres Zustandekommen des Gewindeeingriffs gewährleistet
und jede Gefahr eines Hängenbleibens oder Verkantens der Mutter ausgeschlossen.
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Die ist u.a. von ganz besonderer Bedeutung in allen solchen ställen,
in denen das Aufschrauben toner Mutter unter schwierigen Bedingungen bzw. aus der
Entfernung bzw.
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durch fernbetätigte Hilfsmittel bzw. im Rahmen eines mechanisierten
oder automatisierten Vorganges durchzufhren ist.
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Bei einer Schraube, die außer einem Gewinde für eine Befestigungsmutter
ein weiteres zylindrisches Gewinde zum Aufschrauben einer als Anlage für einen Teil
einer Vorspanneinrichtung dienenden weiteren Mutter aufweist, sieht die Erfindung
vor, daß vor dem weiteren zylindrischen Gewinde ebenso wie vor dem Befestigungsgewinde
Bereiche
mit konischem Gewinde vorhanden sind, die jeweils in die zylindrischen Gewinde übergehen.
Hierfür gelten die weiter oben erläuterten Vorteile entsprechend.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Schraube selbst
aus zwei miteinander verschraubbaren Teilen, von denen der eine Teil das zylindrische
Befestigungsgewinde mit diesem vorausgehendem konischem Gewinde zum Aufschrauben
der Befestigungsmutter aufweist, während der andere Teil das weitere zylindrische
Gewinde mit diesem vorausgehendem konischem Gewinde zum Aufschrauben der weiteren
Mutter trägt. Durch die Teilung der Schraube kann in vielen Fällen eine Verringerung
der Bauhöhe der Verbindung bzw. eines mit der Verbindung versehenen Behälters oder
sonstigen Gegenstandes erreicht werden. So kann beispielsweise der eine der beiden
Teile nach einem erfolgten Vorspannen der Schraubenverbindung von dem in der Verbindung
verbleibenden Teil entfernt werden, wenn fürs erste ein Lösen der Verbindung nicht
beabsichtigt ist.
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Vorteilhaft ist zum Verschrauben der beiden Teile miteinander ein
konisches Gewinde vorgesehen. Dies erm8glicht ein einfaches Zusammenbringen beider
Teile unter Selbstzentrierung und führt zu einer Verringerung der Zahl der zum Verschrauben
erforderlichen Umdrehungen.
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Deshalb ist auch dieses Merkmal von besonderem Nutzen
bei
der Herstellung von Verbindungen unter ungünstigen Bedingungen oder aus der Ferne
oder bei mechanischer Durchführung von Verschraubungsoperationen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine gemäß der Erfindung
ausgebildete Schraube in eingebautem Zustand, Fig. 2 einen Teil einer Schraube nach
der Erfindung in größerem Maßstab, Fig. 3 eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen
Schraube zusammen mit einer Vorspanneinrichtung und Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende
Darstellung mit einer abgewandelten Ausführung der Schraube.
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Die in Fig. 1 gezeigte Schraube S1 dient zusammen mit einer Anzahl
weiterer, auf einem Kreis angeordneter gleicher Schrauben zum lösbaren Festlegen
eines Deckels 1 an einem Druckgefäß 2. Sowohl von dem letzteren als auch von dem
Deckel sind nur Teile ihrer Flansche 3 und 4 wiedergegeben. Die Schraube S1 ist
mit einem unteren Gewindeende 12 in eine Gewindebohrung 5 des Druckgefäßflansches
4 elngeschraubt. Sie ist als'Dehnschraube ausgebildet und durchgreift
mit
einem Teil 11 verringerten Durchmessers eine Bohrung 6 im Deckelflansch 3. Mit der
Ziffer 7 ist eine Dichtung zwischen Gefäß 2 und Deckel 1 bezeichnet.
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Eine Befestigungsmutter 15 ist auf ein sich an den Teil 11 anschließendes
zylindrisches Befestigungsgewinde 13 aufgeschraubt und liegt mit ihrer Unterseite
auf der Oberseite des Deckelflansches 3 auf. Vor dem zylindrischen Befestigungsgewinde
13 (in Aufschraubrichtung der Mutter gesehen) weist die Schraube S1 einen Bereich
mit konischem Gewinde 14 auf. Letzteres hat dieselbe Steigung wie das zylindrische
Gewinde 13 und geht ohne Unterbrechung in dieses über. Hierdurch wird beim Aufschrauben
der Mutter 15 sogleich das Zustandekommen des Gewindeeingriffs eingeleitet und damit
eine einwandfreie Durchführung des Aufschraubvorganges gewährleistet.
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Schraubenverbindungen dieser Art werden häufig vorgespannt. Dazu kann
z.B. eine in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete Einrichtung V1 verwendet werden,
die ein auf den Deckelflansch 3 aufsetzbares und einen Druchnittelzylinder bildendes
Gehäuse 8 sowie einen in diesem verschiebbaren Kolben 9 aufweist, der von einem
verlängerten Teil 19 der Schraube S1 durchgriffen wird.
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In der Nähe des freien Endes der Schraube S1 ist ein weiteres zylindrisches
Gewinde 16 vorgesehen, auf das nach
dem Aufsetzen der Vorspanneinrichtung
V1 eine als Anlagestück für den Kolben 9 der letzteren dienende Mutter 18 aufgeschraubt
wird. Auch hier ist zur Erleichterung und einwandfreien Durchführung des Aufschraubvorganges
vor dem zylindrischen Gewinde 16 ein Bereich mit konischem Gewinde 17 vorgesehen,
das dieselbe Steigung wie das .zylindrische Gewinde 16 hat, und unmittelbar in dieses
übergeht.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Lage der Teile ist der Vorspanneinrichtung
V1 durch einen Einlaßanschluß 10 Druckmittel zugeführt worden, um der Schraube S1
eine Vorspannung zu geben, wobei der Kolben 9 auf die Mutter 18 eine nach oben gerichtete
Kraft ausübt, während sich das Gehäuse 8 auf dem Deckelflansch 3 abstützt, wodurch
die Schraube eine Dehnung erfghrt. Bei u.frechterhaltenem Druck wird dann die Befestigungsmutter
15, die sich bei der Dehnung der Schraube vom Deckelflansch 3 abgehoben hat, mittels
eines z.B. manuell oder durch eine Servoeinrichtung betätigten, durch eine oeffnung
im Gehäuse 8 hindurchgreifenden Werkzeuges nachgezogen bis sie wieder auf der Oberseite
des Deckeiflansches 3 aufliegt, worauf die Einrichtung vom Druck entlastet wird.Hiernach
kann die Mutter 18 abgeschraubt und die Vorspanteinrichtung V1 abgenommen werden,
ggfs. aber auch an ihrer Stel-, -le verbleiben.
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Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab das obere Ende der Schraube S1 mit
dem zylindrischen Gewinde 16 und dem in dieses übergehenden konischen Gewinde 17.
Entsprechend kann die Ausführung sein, wenn nur ein einziges Gewinde vorhanden ist.
Dann wäre das Gewinde 16 z.B. ein Befestigungsgewinde.
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In Fig. 3 ist eine Schraube S2 dargestellt, die im wesentlichen derjenigen
nach Fig. 1 entspricht, eine Bohrung 6 in einem Verbindungsflansch 3 durch greift
und zum Aufschrauben einer Befestigungsmutter 25 ein Befestigungsgewinde 23 mit
(in Aufschraubrichtung der Mutter gesehen) davor angeordnetem konischem Einlaufgewinde
24 sowie zum Aufschrauben einer weiteren Mutter 28 ein weiteres zylindrisches Gewinde
26 mit ebenfalls davor angeordnetem konischem Gewinde 27 aufweist. Zugleich läßt
diese Figur eine automatische Einrichtung V2 erkennen, mit der die Muttern 25 und
28 automatisch auf- und abgeschraubt werden können und die Schraube S2 vorgespannt
werden kann.
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Letzteres geschieht mittels zweier hintereinander angeordneter Kolben
19, die in Zylindern 20 der Einrichtung unter Druckmittelwirkung verstellbar sind.
Das Drehen der Muttern 25 und 28 zum Auf- bzw. Abschrauben erfolgt mit Hilfe von
Motoren 21 und 31 über Ritzel 22 und 32. Das Ritzel 22 greift unmittelbar in eine
Außenverzahnung 41 der Befestigungsmutter 25 ein, während das Ritzel 32 mit
einem
Zahnkranz 42 an einem drehbar gelagerten hohlzylindrischen Betätigungsglied 43 kämmt,
das seinerseits mit einer Innenverzahnung 44 in eine Außenverzahnung 45 der Mutter
28 eingreift. Die gesamte Einrichtung kann zusammen mit den Muttern zum Herstellen
bzw. Vorspannen der Verbindung mittels eines Kranes auf den Verbindungsflansch 3
aufsetzbar und von diesem abhebbar sein.
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Die in Fig. 4 gezeigte Schraube S3 besteht aus zwei Teilen, nämlich
einem unmittelbar zur Verbindung gehörenden Teil 39 mit dem Befestigungsgewinde
33 und davor liegendem konischem Gewinde 34 sowie einem in diesen Teil mittels eines
konischen Gewindes 46 einschraubbaren Verlängerungsteil 40, der ein zylindrisches
Gewinde 36-mi-t davorliegendem konischem Gewinde 37 zum Aufschrauben einer als Anlagestück
fUr die Vorspanneinrichtung V2 dienenden Mutter 38 aufweist. Die Vorspanneinrichtung
V2 entspricht derjenigen nach Fig. 3. Durch das konische Gewinde 46 ist ein schnelles
Verbinden und Lösen der beiden Teile 39 und 40 der Schraube S3 möglich. Hat die
Verbindung nach dem Vorspannen ihren endgültigen Zustand erreicht, so kann mit oder
nach dem Abheben der Vorspanneinrichtung V2 vom Deckelflansch 3 auch der Verlängerungsteil
40 entfernt werden, wodurch die Bauhöhe der herg«6tellten Verbindung verringert
wird.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw.
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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.