DE2330626A1

DE2330626A1 - Verbindungsmittel mit sicherung

Info

Publication number: DE2330626A1
Application number: DE19732330626
Authority: DE
Inventors: Arne M Kaufman
Original assignee: Industrial Acoustics Co Inc
Current assignee: Industrial Acoustics Co Inc
Priority date: 1972-08-31
Filing date: 1973-06-15
Publication date: 1974-03-07
Also published as: GB1445153A; FR2198564A5; NL7311760A

Description

PataataawSlt·

Dr. E. F'octtner
Bipl.-Ing. Λ.-J. Mullet

Dr. Tj.: Bcrendt 2330626

D 8 München It

r. M, Td. 47 U M I AC - 8 8

As/P

Industrial Acoustics Company, Inc., 380 Southern Boulevard, Bronx. New York 10454 (V.St.A.)

Verbindungsmittel mit Sicherung

Die Erfindung bezieht, sich auf ein Verbindungsmittel mit Sicherung, das zur Verbindung von Bau- und ähnlichen Elementen von erheblichem Gewicht und großer Sperrigkeit geeignet ist.

Bevorzugte Ausführungeformen der Erfindung beziehen sich auf Verbindungselemente mit Gewinde in der Art von Kopfoder Stiftschrauben mit einem innen angeordneten, spannungslosen Sicherheitsseil, das sich durch eine Längsbohrung im Schaft, beispielsweise der Ankerschraube, erstreckt und jederaeit bereit ist, die gesamte Belastung des betreffenden Verbindungselementes zu übernahmen, wenn der Schaft desselben brechen oder reißen sollte.

Kopf- und Stiftschrauben gehören zu den verbreiteteten und bequemsten Arten von Schraubverbindungen oder Verbindungsmitteln. Sie sind häufig nicht nur schweren,mitunter übermäßigen Belastungen, sondern auch in manchen Fällen mißbräuchlicher Benutzung ausgesetzt. Gelegentlich treten Brüche oder Risse auf, und dies kann zu erheblichem Schaden, zu Verletzungen und sogar mitunter zum Tod von Personen führen, wenn es sich um Schrauben handelt, die

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in schweren Konstruktionen verwendet werden. Kopfschrauben, Stiftschrauben bzw. Anker von erheblicher Länge sind besonders anfällig auf Bruch infolge von schweren Biegekräften, wenn sie an langen Konstruktionsteilen befestigt sind, die auf diese Verbindungsmittel mit erheblicher Hebelwirkung einwirken können.

Es sind zahlreiche Schrauben mit mannigfaltigen Sicherheitsvorkehrungen entwickelt worden. Zu diesen gehören Bindestifte in hohlen Kopf- oder Stiftschrauben gemäß US-PS 1 018 7^1 (Davis) und US-PS 2 316 720 (Ramsey) zum Zusammenhalten des gebrochenen Verbindungsmittels oder zum Warnen der Wartungsperson bei gewissen Maschinenanlagen im Falle des Brechens oder Reißens der Schraube. In manchen Fällen scheint jedoch eine solche Konstruktion die Schraube eher zu schwächen, und es besteht die Gefahr, daß der Bindestrift ebenfalls versagt, sobald er der vollen Belastung ausgesetzt wird. Im Falle der Vorrichtung nach Ramsey dürfte das Entweichen des Mediums aus der Strangpresse infolge Aussickerns beim Bruch der Schraube den Druck so weitgehend vermindern, daß der flindestift der verminderten Belastung standhalten kann. Die US-PS 1 469 126 (Thoraas) beschreibt eine Keilschraube, die wegen ihrer Konstruktion als zweiteiliger rohrförmiger Körper mit ineinandergreifenden Vorsprüngen eine gewisse Flexibilität aufweist und dessen Teile durch ein flexibles Seil zusammengehalten sind, dessen Enden an Jedem Ende der Schraube in einer sich erweiternden Fassung mit W_eißmetall eingegossen ist. Allerdings handelt es sich hier nicht um eine Schraube mit Sicherung, denn der Schaft ist bereits zweiteilig, und das innere Litzenseil steht von vornherein dauernd unter Betriebsbeanspruchungen; wenn daher die Schraube reißt oder bricht, ist das Versagen vollständig, denn es ist keine "Notverbindung¹¹ vorhanden, die die Belastung übernehmen könnte.

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Verbesserungen bei Sicherheitseinrichtungen sind jederzeit anzustreben, nicht nur um Schaden an den betreffenden Konstruktionen zu verhindern oder möglichst gering zu halten, sondern auch, was weitaus wichtiger ist, um Personen vor Verletzungen oder tödlichen Unfällen zu schützen. Der Erfindung liegt gerade diese Aufgabe zugrunde, nämlich insbesondere bei langen Kopf- oder Stiftschrauben an gefährdeten Einbaustellen eine Sicherung oder ein "Notverbindungsmittel¹¹ als Schutz bei Bruch oder Riß des Schaftes im Gebrauch unter Überlast durch Stoß oder Biegemomente zu schaffen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein bruchgesichertes Verbindungsmittel, das einen einheitlichen, im Vergleich zum Querschnitt langen Körper oder Schaft aufweist, der mit einem mittigen Längskanal ausgestattet ist, in dem ein spannungsloses flexibles Drahtlitzenseil angeordnet ist, dessen Länge größer und dessen Querschnitt geringer als die des Kanals ist, und das mit einer Einrichtung ausgestattet*ist, die ein Ausziehen des Seiles aus dem Kanal verhindert und mindestens einen Anschlagteil aufweist, der derart bemessen und ausgebildet ist, daß er nicht in den Kanal eintreten kann, und der an dem Seil außerhalb und in der Nähe des einen Endes des Kanals befestigt ist; auf diese Weise hält das Seil den Körper oder Schaft zusammen und ist in der Lage, im Falle eines Bruches oder Risses desselben eine wesentliche Belastung aufzunehmen.

Weitere Gesichtspunkte der Erfindung beziehen sich auf Einzelheiten, wie die der Verbindungsmittel mit Gewindeschaft, wie Kopfschrauben und Gewindeanker, der freien Beweglichkeit des Seiles in der Längsrichtung ohne Behinderung durch die Wand des Kanals über mindestens einen wesentlichen Teil der Länge desselben sowie der Ausrüstung des Seiles mit einem oder mehreren kalt angeformten oder ' angewürgten Anschlägen.

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Gemäß der Erfindung ist also ein Anker wie eine Kopfoder Stiftschraube, mit einer zentralen Längsbohrung durch den Schaft und mit einer Sicherheitseinrichtung in der Form eines in der Bohrung angeordneten flexiblen Litzenseils, dessen Länge um ein geringfügiges Maß größer als die der Bohrung ist und das mit einem angeformten Beschlag an jedem Ende ausgerüstet ist, der größer als der ßohrungsdurchmesser ist-vorgesehen Normalerweise springt das Innenseil um eine gerinne Strecke über das eine Ende der Bohrung vor, und dieses Drahtseil trägt keine Belastung. Im Falle des Reißens oder Brechens des Schaftes des Ankers unter Belastung, beispielsweise infolge eines heftigen ßiegemomentes, übernimmt das Seil die Last, wobei die beiden angeformten Endbeschläge des Seiles zur straffen Anlage an den gegenüberliegenden Enden des Ankers gelangen. Auf diese l/eise hat ein Bruch oder Riß des Schaftes lediglich eine kleine Verschiebung der Last zur Folge, wenn die Last von dem gebrochenen Schaft durch das innere Sicherheitsseil übernommen wird.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt. Die einzige Figur ist eine teilweise zu einem Längsschnitt weggebrochene Seitenansicht des Ankers in der Form einer Stiftschraube, mit Gewinden an beiden Enden (ohne Kopf) gemäß der Erfindung.

Obwohl jedoch die Erfindung im folgenden insbesondere anhand einer solchen Schraube, speziell anhand einer Schraube, deren Längsausdehnung im Vergleich zum Durchmesser verhältnisr.iäßig groß ist, beschrieben wird, ist für den Fachmann bei Kenntnis der vermittelten Lehre ohne weiteres zu erkennen, daß die Sicherungsmaßnahme gemäß der Erfindung sich auch zur Anwendung bei bruch- oder rißgefährdeten Kopfschrauben und anderen Verbindungsgliedern mit Gewinde sowie auch bei anderen, üblicherweise gewindelosen Verbindungseinrichtungen, beispielsweise bei Streben, ßalkenzügen, Zugankern sowie Bolzen und Stiften, wie sie beispielsweise zum

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Verriegeln von Schäkeln, Schellen und anderen .Einspanneinrichtungen verwendet werden, eignet.

Der in der Zeichnung dargestellte Zuganker kann als dickwandiges Rohr oder als Hohlschaft 1 mit den üblichen Außengewinden an den Enden 2, 3 beschrieben werden. Der Schaft 1 hat ein mittiges durchgehendes, längslaufendes Loch oder eine Bohrung k, die sich über die ganze Länge des Schaftes erstreckt und eine Sicherheitseinrichtung in der Form eines flexiblen Litzendrahtseiles 5 umgibt. Das Innenseil 5 ist in der Nähe jedes Endes des Ankers mit einem angewürgten oder im Gesenk angeschmiedeten Anschlag oder Endbeschlag 6 bzw. 7 ausgestattet.

Als solche Anschlagbeschläge oder Anschlagstücke können Kugeln oder Kleineisenteile oder Beschläge mannigfaltiger Form verwendet werden, und die einzige Voraussetzung ist, daß deren Größe und Form ihr Eintreten in die Bohrung h verhindern. Mit anderen Worten, diese Anschläge sind in mindestens einer Querschnittsabmessung zu groß, um in die Bohrung 4 eintreten zu können. Wie dargestellt, ist der obere Anschlag 6 ein an das Ende des Seiles 5 angeformter oder angewürgter rundkopfförmiger Metallbeschlag, der am oberen Ende 2 des hohlen Schaftes 1 aufliegt, während der Bund 7 als zylindrischer oder tonnenförmiger Beschlag ausgebildet ist, der an das andere Ende des Seiles in einer hydraulischen Vorrichtung eines in der Technik bekannten Typs unter Druckanwendung fest angewürgt ist. Angewürgte Beschlagteile sind im wesentlichen vorzuziehen, da sie gedrungene und sehr sichere Beschläge bilden, jedoch können mannigfaltige Klemmen und andere jöndbeschlage für Litzendrahtseile ebenfalls verwendet werden.

Ks ist zu bemerken, daß zwischen dein unteren Ende 3 des Ankers und dein oberen Ende des Bundes 7 ein kleiner Zvi-

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schenraum vorhanden ist, der vorzugsweise in der Größenordnung von ca. 6,Jmm (O,23")°cler weniger beträgt. Dank dieses Längenunterschiedes ist das Seil 5 schlaf!', d.h. das Seil befindet sich nicht unter Zugspannung und träp;t keine merkliche Belastung, solange die Ankerschraube in Ordnung ist und den geforderten Zweck, eine Last aufzunehmen und/oder Bauteile miteinander zu verbinden, einwandfrei erfüllt. Außerdem erleichtert dieser schlaffe Zustand des Seiles oder die Reservelänge desselben das Anwürben des zweiten Beschlages an dem Drahtseil 5 unter Anwendung herkömmlicher Vorrichtungen ohne die Notwendigkeit besonderer Arbeitsverfahren für diesen Arbeitsschritt, die beim Anwürgen eines Beschlages, wie des Bundes 7» erforderlich wären, wenn sich dieser mit der Stirnfläche des Ankers in unmittelbarer Berührung befände.

In dem Fall, daß die Ankerschraube in zwei oder mehr Teile zerbricht, gleitet das Innenseil 5 lediglich über eine äußerst kurze Strecke durch den Schaft 1 , bis es von der oberen Stirnfläche des Bundes 7 zurückgehalten wird, wenn dieser zur Anlage an der unteren Stirnfläche ji des Änkerschaftes gelangt. Bis zu diesem Zeitpunkt ist der Schaft 1 das einzige längsverlaufende Glied, das die gesamte Last und alle damit verbundenen Spannungen einschließlich der Biegemomente sowie alle ermüdungsfördernden Wirkungen aufnimmt, während das schlaffe Seil 5 bis dahin keine Belastung aufzunehmen braucht und keinen ermüdungsfördernden Wirkungen ausgesetzt ist, da es sich im spannungslosen Zustand befindet. Nun aber übernimmt das Sicherheitsseil 5 störungslos die gesamte Belastung, da sich das aus Edelstahl oder anderem hochlegiertem Stahl bestehende Drahtseil durch hohe Festigkeit auszeichnet. Die Plexibilit^it der Seillitzen ermöglicht ohne weiteres die Aufnahme auch von auftretenden /JIegernomenten,und iirnudungserscheinungen bilden ebenfalls kein Problem. Auch ergeben sich keine Schvieriirkeiten daraus,

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dal/, die Stoßkomponente der Belastung aufzunehmen ist, da der Abstand zwischen der Stirnfläche '} und dem Bund 7 nur se'ir kurz ist und keine Beschädigung durch die äußerst geringfügige Verschiebung der Isst zu erwarten ist.

In vielen Fällen ermöglicht dieser bruchgesicherte Anker eine Anzeige, daß der Hauptschaft 1 des Ankers abgebrochen ist und das Seil 3 in Tätigkeit getreten ist, da der Unterschied im "(iriif" (i'eel) oder im Verhalten der aufgehängten last reststellbar ist oder die geringfügige Auslenkung oder Absenkung der Last oder eines mit dieser verbundenen Bauteiles beobachtet werden kann.

iiine herkömmliche Sechskantmutter β kann.dazu verwendet weruen, nie Last zu tragen oder sie in einem Abstand von der geschlitzten Mutter y zu halten, die in ihrer Stellung mittels einer halbkreisförmigen Drahtfeder 10 verriegelt ist, deren einwärts umgebogene Enden 11 in das quergerichtete Sicherungsloch 12 eingreifen. Ein weiteres wiuerloch 1'3 in der Nähe des Endes des Ankers gestattet die Verriegelung der Mutter auch in dieser Stellung.

Es wurtle eine bevorzugte Ausführungsform eines bruchgesicherten Ankers beschrieben, dessen Sicherheitsseil 5 mit einem angewürgten Beschlag an jedem Ende ausgestattet ist, und die bevorzugte Art einer Kopfschraube oder eines anderen GeKindegliedes ist gewöhnlich von etwa der gleichen Konstruktion, hat jedoch einen festen Kopf am einen Ende. Es ist übrigens nicht immer erforderlich, daß das Sicherheitsseil 5 in dem Kanal k bis zu dem Maß der geringfügigen Lockerheit bzw. des Abstandes zwischen dem Bohrungsende bei 3 und dem Bund 7 verschiebbar ist. Anstatt also einen getrennten Anschlagteil zu verwenden, könnte das obere Teil des Seiles auch direkt mit dem Kopf eines Schraubenschaftes durch Würgen verbunden, angestaucht oder in

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anderer Veise sicher befestigt werden. In den meisten Fällen ist dies jedoch eine weniger wünschenswerte Ausführungsform, denn es ist schwieriger, einen Schraubenkopf von wesentlicher Breite anzuwürgen als einen kleinen halbkugeligen Beschlag mit einem durchgehenden Loch. Es ist übrigens auch nicht wünschenswert ,die Seitenwände der Bohrung so einzurichten, daß sie durch Anwürgen oder auf eine andere Weise Längsbewegungen des Seiles an mehr als einer solchen Stelle ihrer Länge behindern, da so Spannungen von der Kopfschraube oder Stiftschraube bzw. dem Anker auf das Seil übertragen würden.

Sicherheitsseile mannigfaltiger Größe und Flexibilität können gemäß der Erfindung nach im übrigen bekannten technischen Grundsätzen verwendet werden. Es ist also eine Sache der Auswahl und der Erfahrung, ob ein sehr flexibles Seil vom Tjp 7 x 19 oder ein etwas steiferes Seil vom Typ 1x19 gewählt wird. Obwohl die Größe gemäß der Erfindung keine Rolle spielt, soll doch der überwiegende Teil der Länge des Sicherheitsseiles spannungslos oder in schlaffem Zustand sein. Ein Beispiel einer besonderen Anwendung deutet die außerordentliche Festigkeit von Drahtseilen an: Ein Schaft von 19mm (3/^") Durchmesser mit einer zentralen Bohrung von 4,75mm (3/16") kann ein Edelstahldrahtseil von 3,15mm (1/8") Durchmesser vom Typ 7x19 enthalten, das im Falle eines Bruches oder Risses des Schaftes des Ankers ca. 5^0 kp aufnehmen kann (1 200 pounds).

Obwohl die Erfindung oben nur anhand eines einzigen Ausführungsbeispieles eingehend beschrieben wurde, erkennt der Fachmann ohne weiteres die Möglichkeit mannigfaltiger Abwandlungen ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken·

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1.y Bruchgesicherte Verbindungseinrichtung, bestehend aus einem einheitlichen, im Vergleich zur Querabmessung langen Körper, gekennzeichnet durch einen zentralen Längskanal, in dem ein flexibles Litzendrahtseil von größerer Länge und kleinerem Querschnitt als der Kanal spannungslos angeordnet ist und mit Einrichtungen zum Verhindern des Ausziehens des Seiles aus dem Kanal mit mindestens einem Begrenzungsbeschlag versehen ist, der derart ausgebildet und bemessen ist, daß er in den Kanal nicht eintreten kann, und der an dem Seil in der Nähe des einen Endes des Kanals außerhalb desselben an dem Seil befestigt ist, so daß das Seil im Falle eines Bruches oder Risses des Schaftes diesen zusammenhält und eine wesentliche Belastung aufzunehmen vermag.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil mindestens über einen wesentlichen Teil der Länge des Kanals von Zwängung durch die Kanalwand in der Längsrichtung frei ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Außengewinde an mindestens einem Abschnitt des Schaftes.

h. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen an dem Seil in der Nähe jedes Endes des Kanals angewürgten Begrenzungsanschlag.

5. Stiftschraube bzw. als Stiftschraube ausgebildete Vorrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen an jedem Ende des Kanals an dem Seil befestigten Be-

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grenzunfrsanschlapj.

6. Kopischraube bzw. als Kopfschraube ausgebildete Vor— richtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eüion an jedem Ende des Kanals an dem Seil befestigten ile— grenzungsanschlag.

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