DE2335745C3 - Führung zur Unterstützung eines stangenförmigen Körpers mit nominell kreisförmigem Querschnitt - Google Patents

Description

Aus der US-PS 1 41 986 ist eine Führung für einen «angenförmigen Körper bekannt, die als nachstellbares Lager für eine rotierende und gegebenenfalls auch in Längsrichtung hin- und herbewegte Welle oder Stange gedacht ist. Als Führungsteile sind außen konische und innen zylindrische Lagersegmente vorgesehen, die mittels einer in eine ortsfeste äußere Buchse eingeschraubten Mutter in Anlage gegen eine konische Innenfläche der Buchse gepreßt werden, um die Welle bzw. Stange mit einem minimalen Lagerspiel zu unterstützen. Bei Abnutzung der Lagerflächen kann das vergrößerte Spiel durch Nachschrauben der Mutter ausgeglichen werden.

Zur Unterstützung einer hin- und hergehenden Stange ist das bekannte Lager jedoch praktisch ungeeignet, denn jedesmal, wenn sich die Stange in Richtung gegen den Scheitelpunkt der konischen Flächen bewegt, werden die Lagersegmente aufgrund der Friktion zwischen ihnen und der Stange von letzterer mitgenommen, bis die Stange im Lager klemmt. Somit ändert sich das Spiel zwischen Stange und Lagersegmenten je nach Bewegungsrichtung, was offensichtlich unvereinbar mit den an ein Lager zu stellenden Forderungen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ^c?ine

Führung der genannten, im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art anzugeben, die ein äußerst genaues Zentrieren eines einseitig durch die Führung gezogenen stangenförmigen Körpers in bezug auf eine feste Mittellinie, z. B. die Achse eines um den Körper rotierenden Meßkopfes, sichert, und zwar ohne Rücksicht auf Variationen in den Querschnittsabmessungen und der Querschnittsform des Körpers innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches. Die Führung

ίο soll auch zur Unterstützung von Körpern mit etwas unterschiedlich nominellen Durchmessern benutzt werden können, und die Bewegung des Körpers durch die Führung soll mit kleiner Reibung und ohne wesentliche Gefahr für Beschädigung seiner Oberfläche erfolgen.

's Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Ausbildung der Führungsteile als Zungen, die durch Aufschlitzen einer zusammenhängenden inneren Buchse gebildet sind und die sich unter dem Einfluß der auf das ungeschlitzte Ende der Buchse wirkenden Federkraft gemeinsam auf die Oberfläche des stangenförmigen Körpers zu und wieder von dieser wegbewegen können, ermöglicht bei geeigneter Wahl der Federkraft ein Festhalten, welches eventuellen Neigungen zu "eitlichen Verschiebungen des Körpers effektiv entgegenwirkt, ohne deshalb die in Längsrichtung erfolgende Bewegung des Körpers durch die Führung in

JO wesentlichem Umfang zu bremsen. Die zylindrische Außenfläche am ungeschlitzten Ende der inneren Buchse sichert in Verbindung mit der gegenseitigen Anlage der konischen Flächen am entgegengesetzten Ende dieser Buchse die bestmögliche Zentrierung der Stange auch im Falle von Abweichungen vom nominellen Stangenquerschnitt Weil die Schlitze in der inneren Buchse an deren gegen die Durchzugsrichtung des stangenförmigen Körpers gekehrten Ende vorgesehen sind, wirken die Reibungskräfte auf die Führungsflächen der Zungen in Richtung gegen die Feder, und es besteht deshalb keine Gefahr dafür, daß diese Kräfte die innere Buchse stärker gegen die konische Innenfläche der äußeren Buchse ziehen und dadurch eine selbstverstärkende Erhöhung der Klemmkraft auf den stangenförmigen Körper und damit auch der Reibung hervorrufen.

Eine Vorrichtung mit einer geschlitzten inneren Buchse, wie sie hier vorgeschrieben wird, ist in etwas ähnlicher Ausführung von den in Werkzeugmaschinen verwendeten Spannzangen bekannt In diesem Fall handelt es sich jedoch um die Lösung einer wesentlich abweichenden technischen Aufgabe, nämlich das maximale Festhalten eines eingespannten Werkstücks zwecks Übertragung erheblicher Drehmomente, wogegen nach der vorliegenden Erfindung beabsichtigt wird, eine optimale Zentrierung mit aus Rücksicht auf die axiale Bewegungsfreiheit des stangenförmigen Körpers so kleiner Haltekraft wie möglich zu erzielen, und die axialen und radialen Bewegungen der geschlitzten Buchse in einer Spannzange sind teils zwangsgeführt, teils wesentlich größer als in der erfindungsgemäßen Führung, da sie bewirken sollen, daß das Werkstück abwechselnd vollständig freigegeben und unbeweglich festgeklemmt wird.

Es ist weiter aus der BE-PS 7 30 767 bekannt, radial in ihrer gesamten Länge geschlitzte und außen konische Lagerbuchsen für rotierende, axial fixierte Wellen zu benutzen; doch auch in diesem Fall ist die Ausbildung

der Buchsen von einer ganz anderen technischen Aufgabe bedingt, nämlich eine automatische Kompensation von Lagerspiel zu sichern, welches auf Abnutzung der relativ zueinander rotierenden Ligerfiächen der Welle und der Buchse zurückzuführen ist

Um sicherzustellen, daß das Zentrierareal zwischen den beiden Buchsen so groß wie möglich wird, können bei der Erfindung die Passungsflächen zwischen der äußeren und der inneren Buchse von dem ungeschützten Endn der inneren Buchse sich wenigstens bis zum Boden der Schlitze erstrecken.

Es ist günstig, wenn die Anzahl der Zungen an der inneren Buchse ungerade und speziell ein ungerades Vielfaches von drei, vorzugsweise neun, ist Insbesondere wenn es sich bei den unterstützten Körpern um nahtlos gewalzte Rohre handelt, ist die Form des Querschnitts aufgrund des Herstellungsverfahrens oft schwach dreieckig, und ein derartiger Querschnitt wird dann optimal zentriert, wenn die Anzahl der Zungen durch drei teilbar ist Es hat sich ferner erwiesen, daß auch ovale Querschnitte durch Anwendung einer ungeraden Anzahl von Zungen mit größtmöglicher Genauigkeit zentriert werden. Generell wird die Zentriergenauigkeit besser, je größer die Anzahl der Zungen ist, doch wird es aus praktischen Gründen selten zweckmäßig sein, mehr als neun Zungen zu benutzen, auch weil die mit Hilfe einer noch größeren Anzahl erreichbare Verbesserung der Genauigkeit relativ bescheiden ist

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugrahme auf die schematische Zeichnung näher erklärt Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung für die zerstörungsfreie Prüfung von Rohren, in welcher das Rohr von zwei Führungen unterstützt wird, die in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgestaltet sind,

Fig.2 in größerem Maßstab eine ins einzelne gehende Ansicht eines Teils des Rohres und der inneren Buchse der einen Führung, teilweise im Schnitt entlang der Linie H-II in F i g. 3, und w

F i g. 3 die in F i g. 2 gezeigte Buchse von der rechten Stirnseite her gesehen.

Die in F i g. 1 rein schematisch veranschaulichte Meßanordnung umfaßt ein stationäres Gehäuse, welches aus zwei axial voneinander getrennten und miteinander spiegelsymmetrischen Gehäuseteilen 1 zusammengesetzt ist, zwischen welchen ein rotierender, von den Gehäuseteilen unterstützter, ringförmiger Meßkopf 2 mit nicht eingezeichneten Meßgeräten zum Messen, Kontrollieren oder anderem Prüfen des mit gestrichelten Linien gezeichneten Rohres 3 angebracht sein kann, welches kontinuierlich oder intermittierend durch das Gehäuse 1,1 hindurch an den Meßgeräten vorbeigezogen wird. Hierbei kann es sich z. B. um Messungen von der Art handeln, die in der deutschen Parallelanmeldung Nr. P 21 48 976 beschrieben sind, hierunter Messungen des äußeren und inneren Durchmessers des Rohres sowie der Wandstärke und/oder Nachweis eventueller Schaden oder Fehler im Rohr.

Das Rohr 3, welches in der vom Pfeil 4 in F i g. 1 ho angedeuteten Richtung vorgeschoben wird, wird von zwei Führungen 5 unterstützt, die in Übereinstimmung mit der Erfindung ausgeführt und an je einem Ende des Gehäuses 1,1 angebracht sind. Jede Führung umfaßt eine äußere Buchse 6, die unverschieblich im betreffen- t>~> den Gehäuseteil 1 befestigt ist und an ihrem einen Ende eine konische inwendige Auflagefläche 7 besitzt Die in den F i g. 2 und 3 genauer dargestellte inwendige Buchse 8 ist außen auf dem größten Teil ihrer Länge zylindrisch und hat einen solchen Durchmesser, daß sie enge Gleitpassung in einer Bohrung 9 in der äußeren Buchse

6 hinter der konischen Auflagefläche 7 derselben hat An ihrem vorderen Ende ist die Buchse 8 mit einer außen konischen Auflagefläche 10 versehen, die vorzugsweise etwas schlanker als die Fläche 7 ist Beispielsweise kann der Scheitelwinkel der Fläche 7 ca. 24° und der Scheitelwinkel der Fläche 10 ca. 18° sein. Eine Schraubendruckfeder 11 stützt sich mit ihrem einen Ende gegen den Boden der Bohrung 9 und mit ihrem anderen Ende gegen die hintere Stirnseite der Buchse 8, so daß die letztgenannte Buchse so nach vorn gepreßt wird, daß die konischen Flächen 7 und 10 gegeneinander anliegen. Wenn die Konizität dieser beiden Flächen, wie weiter vorn erwähnt, verschieden ist, erfolgt die Auflage in der Praxis nur an der vorderen, eventuell leicht abgerundeten Kante der Auflagefläche 10.

Von ihrem vorderen, außen konischen Ende ausgehend ist die Buchse 8 mit Hilfe einer Anzahl achsparalleler Einschnitte 12 geschlitzt und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel mit Hilfe von neun mit gleichen Winkelabständen voneinander gelegten Schnitten, so daß zwischen den Einschnitten in Längsrichtung verlaufende, federnde Zungen 13 gebildet werden. Das vordere Ende jeder Zunge ist inwendig wie ein Teil einer Lagerfläche !4 ausgebildet die im unverformten Zustand der Zunge kreiszylindrisch ist und deren Durchmesser dem nominellen Durchmesser des Rohres 3 entspricht Hinter den Auflageflächen ist die Innenwand der Buchse radial zurückgezogen, so daß das Rohr 3 ungehindert durch diesen Teil der Buchse, hierunter auch deren Bodenwand, gegen welche die Feder 11 anliegt hindurchgehen kann.

Der massive Teil der hinter den Einschnitten 12 befindlichen Wand der Buchse 8 hat wie bereits erwähnt enge Gleitpassung in der Bohrung 9 der äußeren Buchse 6. Hierdurch wird eine genaue Zentrierung der Buchse 8 in bezug auf die Buchse 6 und damit auf das Gehäuse 1 und den rotierenden Meßkopf 2 sichergestellt Die gleichmäßig verteilten Auflageflächen 14 an den Zungen 13 sichern eine entsprechend genaue Zentrierung des Rohres 3. Um zu verhindern, daß sich die Zungen 13 durch Ausdehnung in der Bohrung 9 verklemmen können, kann es zweckmäßig sein, dem betreffenden Abschnitt der Länge der Buchse 8 in bezug auf die Bohrung 9 einen kleinen Spielraum zu geben. Da die Auflage zwischen den konischen Flächen

7 und 10 wegen des Unterschiedes zwischen den Scheitelwinkeln der beiden Flächen vorzugsweise auf eine umlaufende Linie beschränkt ist, ließe sich die eine der Flächen durch eine sich stufenförmig verjüngende Zylinderfläche ersetzen, deren umlaufende Kante dann mit der gegenüberliegenden konischen Fläche der anderen Buchse zusammenwirken würde.

Es ist zweckmäßig, die äußere starre Buchse 6 aus Metall herzustellen, und falls die Führungen unter Wasser Anwendung finden sollen, was bei den oben erwähnten Messungen oft der Fall ist, empfiehlt es sich, ein genügend beständiges Metall, z. B. Messing oder rostfreien Stahl, anzuwenden. Die inwendige federnde Buchse 8 wird zweckmäßigerweise aus einem geeigneten Kunststoff mit relativ kleinem Reibungskoeffizienten, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen, gefertigt.

Mit Führungen der oben beschriebenen Art ausgeführte Messungen haben gezeigt daß die Zentriergenauigkeit dieser Führungen selbst bei langem Gebrauch sehr hoch ist was vermutlich u. a. damit zusammen-

hängt, daß die Abnutzung der relativ zueinander beweglichen Teile verhältnismäßig klein ist, weil nur verhältnismäßig kleine Federkräfte benötigt werden, um die innere Buchse ausreichend um das Rohr zusammengeklemmt zu halten, und gleichzeitig wird die Abnutzung gleichmäßig auf die einzelnen Auflageflächen verteilt und zwar sowohl die Auflagefläche^ zwischen den Buchsen, als auch zwischen der inneren Buchse und dem durch diese Buchse vorgeschobenen, stangenförmigen Körper.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Führung für einen in Längsrichtung durch die Führung gezogenen, stangenförmigen Körper mit nominell kreisförmigem Querschnitt, insbesondere für die Anwendung in einer Vorrichtung für zerstörungsfreie Untersuchung von Rohren, mit segmentartigen Führungsteilen, die innen zylindrisch und außen konisch sind, und einer ortsfesten äußeren Buchse mit einer konischen Innenfläche zur Anlage gegen die von den Führungsteilen gebildete konische Außenfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile (13) als durch axiale Schlitze (12) getrennte Zungen an dem gegen die Durchzugsrichtung gekehrten Ende einer inneren Buchse (8) ausgebildet sind, daß die innere Buchse (3) an ihrem entgegengesetzten, ungeschützten Ende eine zylindrische Außenfläche aufweist, die mit einer zylindrischen Innenfläche der äußeren Buchse (6) enge Gleitpassung hat, sowie eine gegenüber der zylindrischen Führungsfläche der Zungen zurückgezogene Innenfläche, und daß zwischen der äußeren Buchse (6) und dem ungeschlitzten Ende der inneren Buchse eine Feder (U) vorgesehen ist, welche die innere Buchse in Axialrichtung belastet zur Sicherung der Anlage zwischen den konischen Flächen an den Zungen bzw. der äußeren Buchse.

2. Führung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Paßflächen zwischen der äußeren und der inneren Buchse (6, 8) von dem ungeschlitzten Ende der inneren Buchse (8) wenigstens bis zum Boden der Schlitze (12) erstrecken.

3. Führung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zungen (13) an der inneren Buchse ungerade ist

4. Führung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zungen ein ungerades Vielfaches von drei, vorzugsweise neun, ist.