DE2460961B2

DE2460961B2 - Vorrichtung zum aufbringen einer vorspannkraft auf einen schraubenbolzen mit mutter

Info

Publication number: DE2460961B2
Application number: DE19742460961
Authority: DE
Inventors: Ulrich 4150 Krefeld Klören
Original assignee: Ringfeder GmbH
Current assignee: Ringfeder GmbH
Priority date: 1974-12-21
Filing date: 1974-12-21
Publication date: 1977-08-11
Also published as: FR2295291A1; IT1051180B; DE2460961C3; JPS5345463B2; DE2460961A1; JPS5186660A; US4010669A; FR2295291B3

Description

angeordnet ist, und sie weiter eines umgehenden, hei einer Schraubenverbindung regelmäßig fehlenden Bauteils zur Abstützung bedarf.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung für das Vorspannen eines Schraubenbolzens mit Mutter auszubilden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Vorspannkraft auf einen Schraubenbolzen mit Mutter vorgesehen, bei der _to

a) der durch die Schrauben unmittelbar beaufschlagte, den Schraubenbolzen umschließende erste Ring mit einer konischen Innenfläche versehen ist, die mit einer ebenfalls konischen Außenfläche eines zweiten, geschlitzten Ringes zusammenwirkt,

b) der Ring axial auf einem mit axialem Abstand zum ersten Ring und mit diesem über die Schrauben verbundenen, parallele ebene Stirnflächen aufweisenden dritten Ring abgestützt ist, _ao

c) der Ring gleichzeitig über seine konisch ausgebildete zweite Stirnfläche in Wirkverbindung mit einem vierten Ring steht, der über seine eine plane Stirnfläche gegen die Auflagefläche der Mutter oder, bei umgekehrter Anordnung der _a5 Vorrichtung, gegen die der Mutter zugekehrte Oberfläche des zu verbindenden Teils anliegt.

Bei der vorgenannten Lösung wird die Vorspannkraft in optimaler Weise direkt, also axial, übertragen, ohne daß an den vorbeschriebenen alternativen Ab-Stützflächen des vierten Ringes eine radiale Kraftkomponente wirksam wird. Wird dagegen eine solche Komponente als unbeachtlich für die Schraubenbolzen-Verbindung angesehen, kann eine Ausgestaltung der Erfindung darin bestehen, daß

a) die Abstützung des zweiten geschlitzten Ringes auf dem dritten Ring über zusammenwirkende konische Stirnflächen erfolgt, und

b) der zweite Ring über seine andere, plane Stirnfläche gegen die Mutter oder, bei umgekehrter Anordnung der Vorrichtung, gegen die der Mutter zugekehrte Oberfläche des zu verbindenden Teils anliegt.

Um bei dem geschlitzten Ring einen besseren Wirkungsgrad in bezug auf dessen Federarbeit zu erreichen, ist es nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß der zweite, geschlitzte Ring auf seinem äußeren Umfang mit halbkreisbogenförmigen Ausschnitten versehen ist.

Um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem vierten Ring und der Mutter oder dem zu verbindenden Teil zu erreichen, ist es nach einem nächsten Gedanken der Erfindung gegeben, daß der vierte Ring auf seiner einen, planen Stirnfläche mit einer Verzahnung, Rändelung oder dgl. versehen ist.

Zum leichteren Lösen der Vorrichtung liegt es weiter im Wesen der Erfindung, daß der innenkonische Ring in an sich bekannter Weise mit Gewindebohrungen zur Aufnahme von sich auf dem gegenüberliegenden dritten Ring abstützenden Abdrückschrauben versehen ist.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch eine kompakte, in sich funktionsfähige und leicht zu handhabende Vorrichtung über Schrauben mit kleineren Anzugsmomenten und infolgedessen auch kleineren, montagemäßig günstigeren Schlüsseln eine definierte Vorsnannkraft auf eine Schraubenbolzen-Verbindung selbst mit großem Durchmesser anbringbar ist, wobei diese Vorspannkraft auch im Sinne einer Muttersicherung wirkt. Bei Verwendung der Vorrichtung sind weiter günstig an die Beschaffenheit des Schraubenbolzen!! selbst und des zu verbindenden Teils nur übliche, also keine besonderen Bearbeitungsansprüche zu stellen.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine zwischen einem zu verbindenden Teil und einer Mutter eines Schraubenbolzens angeordnete Vorrichtung zum Aufbringen einer Vorspannkraft auf diesen Bolzen, wobei die Gesamtanordnung im Axialschnitt gezeichnet ist,

Fig. 2 eine andere, wie in Fig. 1 angeordnete Vorrichtung, ebenfalls axial geschnitten,

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Einzelteil der Vorrichtungen nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 im verkleinerten Maßstab,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des in Fig. 3 dargestellten Einzelteiles.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist im unverspannten Zustand dargestellt und weist einen innen zylindrischen dritten Ring 6 mit parallelen, ebenen Stirnflächen 6b auf, von denen die eine an dem zu verbindenden Teil 2 anliegt und die gegenüberliegende Stirnfläche 6b mit einer planen Stirnfläche Tc eines geschlitzten, innen zylindrischen zweiten Ringes 7 zusammenwirkt, dessen andere Stirn- und Außenfläche Ib bzw. Ta konisch ausgebildet sind. Im weiteren korrespondiert der Ring 7 einerseits über seine konische Außenfläche la mit einer gleichsinnig konischen Innenfläche 5ö eines darüber hinaus planen ersten Ringes 5 mit gleichmäßig auf seinem Umfang verteilten, achsparallelen Durchgangsbohrungen und andererseits über seine konische Stirnfläche Tb mit einer entsprechend konischen Stirnfläche 8 b eines vierten Ringes 8, gegen dessen andere, plan ausgeführte Stirnfläche 8a die für die Montage der Schraubenverbindung handfest auf den Schraubenbolzen 3 gedrehte Mutter 1 spielfrei anliegt. Zur Erzielung einer Vorspannung des Schraubenbolzens 3 werden, Durchgangsbohrungen im ersten Ring 5 durchdringende und in Gewindebohrungen im dritten Ring 6 gehaltene Spannschrauben 4 gleichmäßig stufenweise angezogen; der Ring 5 wird dadurch axial verschoben, über die Konusflächen Sa und 7a der geschlitzte zweite Ring 7 entsprechend radial zusammengedrückt und demzufolge über die Konusflächen Tb und Sb der vierte Ring 8 im Sinne einer Verlängerung des Schraubenbolzens 3 gegen die Mutter 1 gepreßt.

Unterschiedlich zu der Ausführung gemäß Fig. 1 weist die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung einen dritten Ring 6 auf, der an seiner von dem zu verbindenden Teil 2 abgewandten Seite mit einer konischen Stirnfläche 6a versehen ist. Darauf ist der geschlitzte zweite Ring 7 über die Konusfläche Tb gleitend abgestützt, so daß der nach axialem Bewegen des Ringes 5 durch die Spannschrauben 4 über die zusammenwirkenden Konusflächen 5 a und 7 c radial verformte zweite Ring 7 mit seiner planen, gleitend gegen die Mutter 1 anliegenden Stirnfläche Tc eine Verlängerung des Schraubenbolzens 3 hervorruft.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der geschlitzte zweite Ring 7 mit halbkreisförmigen Ausschnitten Td versehen, die einer leichteren radialen Verformbarkeit dieses Ringes dienlich sind. Für den gleichen Zweck kann

der Ring 7 auch - wie in Fig. 4 dargestellt - aus mehreren Segmenten 7/ gebildet sein.

Falls die Ringe 5 und 7 über die Konusflächen Sa bzw. la klemmen, wird ein Lösen der Schraubenverbindung vereinfacht, wenn - wie in Fig. 1 und 2 dar-

gestellt - der erste Ring 5 mit einem Gewinde Sb zum Abdrücken versehen ist, in das eine der zuvor gelösten Spannschrauben 4 eingesetzt werden kann, die dann gegen die plane oder konische Stirnfläche 6b bzw. 6a des dritten Ringes 6 wirksam ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anwendung einer Vorrichtung zum Aufbringen einer Vorspannkraft, bei der durch in gleichem Abstand voneinander angeordnete Schrauben auf eine plane Stirnfläche eines Ringes mit einer komischen Fläche eine Axialkraft aufbringbar ist, die durch die konische Fläche des Ringes in radiale und durch das Zusammenwirken weiterer mit konischen Flächen versehener Ringteile wieder in axiale Richtung im Sinne einer Vergrößerung des axialen Abstandes der gegeneinander zu verspannenden Teile umlenkbar ist, zum Aufbringen einer Vorspannkraft auf einen Schraubenbolzen mit Mutter, wobei

a) der durch die Schrauben (4) unmittelbar be:- aufschlagte, den Schraubenbolzen (3) umschließende erste Ring (5) mit einer konischen Innenfläche (5a) versehen ist, die m:it einer ebenfalls konischen Außenfläche (7a) eines zweiten, geschlitzten Ringes (7) zusammenwirkt,

b) der Ring (7) axial auf einem mit axialem Abstand zum ersten Ring und mit diesem über die Schrauben verbundenen, parallele ebene Stirnflächen (6b) aufweisenden dritten Ring (6) abgestützt ist,

c) der Ring (7) gleichzeitig über seine konisch ausgebildete zweite Stirnfläche (7Zp) in Wirkverbindung mit einem vierten Ring (8) steht, der über seine eine plane Stirnfläche (8a) gegen die Auflagefläche der Mutter oder, bei umgekehrter Anordnung der Vorrichtung, gegen die der Mutter zugekehrte Oberfläche des zu verbindenden Teils (2) anliegt.

2. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Abstützung des zweiten geschlitzten Ringes (7) auf dem dritten Ring (6) über zusammenwirkende konische Stirnflächen (Tb bzw. 6a) erfolgt, und

b) der zweite Ring (7) über seine andere, plane Stirnfläche (7 c) gegen die Mutter (1) oder, bei umgekehrter Anordnung der Vorrichtung, gegen die der Mutter zugekehrte Oberfläche des zu verbindenden Teils (2) anliegt.

3. Anwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, geschlitzte Ring (7) auf seinem äußeren Umfang mit halbkreisbogenförmigen Ausschnitten (Td) versehen ist.

4. Anwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Ring (8) auf seiner einen, planen Stirnfläche (8a) mit einer Verzahnung, Rändelung od. dgl. versehen ist.

5. Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innen konische Ring (5) in an sich bekannter Weise mit Gewindebohrungen (Sb) zur Aufnahme von sich auf dem gegenüberliegenden dritten Ring (6) abstützenden Abdrückschrauben versehen ist.

Bei Schraubenbolzen-Verbindungen wird in aller Regel das für eine gewünschte Vorspannkraft erforderliche Anzugsmoment über die Mutter am Schraubenbolzen aufgebracht. Dies bedingt den Einsatz von Drehmomentschlüsseln mit großer Hebelarmlänge oder von Spezialschlüsseln, die mit einer Übersetzung versehen sind. Die erstgenannten Schlüssel sind oft wegen beengter Montageverhältnisse nicht einsehbar, die zweitgenannten nicht an jedem Arbeitsplatz verfügbar. Es ist deshalb ein grundsätzliches Anliegen der Erfindung, das Aufbringen der Vorspannkraft selbst bei großen Schraubenbolzen-Durchmessern und beengten Montageverhältnissen zu erleichtern.

Eine diesem Zweck weitgehend entsprechende Vorrichtung ist durch die GB-PS 980090 bekannt. Diese Vorrichtung arbeitet jedoch nach hydraulischem Prinzip, so daß ihre Anwendbarkeit im Hinblick auf Temperatureinflüsse und -Schwankungen

ao begrenzt ist. Im Zuge der Montage der Vorrichtung erfährt der Schraubenbolzen eine Dehnung, die im Endzustand auf die Dicke eines zwischen Mutter und Werkstück eingelegten geteilten Distanzringes zurückgeführt wird, welcher so eine seiner Dicke ent-

a5 sprechende Vorspannkraft im Bolzen angibt. Von daher erscheint die bekannte Vorrichtung weiterhin nur zum Vorspannen eines einzigen, hinsichtlich Länge und Werkstoff definierten Schraubenbolzens ausgelegt, da andernfalls eine Vielzahl unterschiedlicher Distanzringe bereitzuhalten wäre. Schließlich birgt die hier vorgesehene Art der Montage die Gefahr in sich, daß der Schraubenbolzen plastische Verformungen erfährt.

Den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet eine ebenfalls zum Stand der Technik gehörende Vorrichtung zum Aufbringen einer Vorspannkraft, bei der durch in gleichem Abstand voneinander angeordnete Schrauben auf eine plane Stirnfläche eines Ringes mit einer konischen Fläche eine Axialkraft aufbringbar ist, die durch die konische Fläche des, Ringes in radiale und durch das Zusammenwirken weiterer mit konischen Flächen versehener Ringteile wieder in axiale Richtung im Sinne einer Vergrößerung des axialen Abstandes der gegeneinander zu verspannenden Teile umlenkbar ist (FR-PS 903569).

Mit der bekannten, mechanisch wirksamen Vorrichtung wird der Schließdeckel eines Druckkessels mit der für einen dichten Abschluß nötigen Kraft beaufschlagt. Zu diesem Zweck ist mit dem Kessel ein Flansch fest verschraubt, der in seinem Mittenbereich die den einen, ersten Ring axial beaufschlagenden Schrauben aufnimmt. Diese Axialkraft wird über die außenkonische Mantelfläche des ersten Ringes, über damit korrespondierende segmentförmige Ringteile in radiale Richtung und im Zusammenwirken dieser Teile mit weiteren ebensolchen Ringteilen, die in einer Ausnehmung der Kesselwandung in radialer Richtung abgestützt und axial festgelegt sind, schließlich wieder in axiale Richtung umgelenkt. Die bekannte Vorrich-

So tung verlangt mithin, um funktionsfähig zu sein, den genannten Flansch mit den etwa zentral angeordneten Schrauben und die durch die Kesselwandung gebildete Abstützung für die äußeren Ringteile.

Zum Aufbringen einer Vorspannkraft auf einen Schraubenbolzen mit Mutter ist die bekannte Vorrichtung nur nach besonderen Überlegungen anwendbar, weil ihre Schrauben gerade in dem Bereich liegen, in dem der Schraubenbolzen oder die Mutter selbst