DE3510926C2

DE3510926C2 - Spannvorrichtung zum mechanischen Spannen von Befestigungselementen

Info

Publication number: DE3510926C2
Application number: DE3510926A
Authority: DE
Inventors: Rolf Henning Wilhelm Steinbock
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1985-03-26
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2005-03-27
Also published as: GB2156935A; FR2562182B1; FR2562182A1; JPH061084B2; CA1242089A; GB2156935B; JPS6110107A; GB8506483D0; DE3510926A1; US4622730A

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1.

Für den Fachmann ist es eine geläufige Praxis, eine Schrau be, die mit ihrem Gewindeabschnitt in einer Gewindebohrung oder in einer Schraubenmutter sitzt, durch Drehen axial zu bewegen, um so die Schraube in eine gewünschte vorgegebene mechanische Spannung zu versetzen. Die zu erzeugende Spannung kann hierbei bestimmt werden beispielsweise durch Benutzung eines Drehmomentschlüssels zum Messen des aufge brachten Drehmomentes oder durch andere Hilfsmittel, die sich dazu eignen, die an einem Spannschlüssel aufgebrachte Kraft zu messen. Bei einer solchen mechanischen Spannein richtung kann das zum Spannen erforderliche Drehmoment ent weder am Schraubenkopf oder an der Schraubenmutter aufge bracht werden. In gleicher Weise kann eine angesetzte Schraube durch Drehen einer auf dem Gewindeabschnitt ge lagerten Mutter gespannt werden.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, das Spannen relativ großer Befestigungselemente, wie z. B. Bolzen oder Schraubbolzen mit einem Durchmesser, der 25,4 mm oder mehr beträgt, zu ermöglichen. Der bei einem solchen Be festigungselement erzielbare Wert der Spannung hat prak tische Grenzen, insbesondere im Hinblick auf die Arbeits kraft des Menschen. So kann eine Schraube mit einem Durch messer von 25,4 mm aus einem Material mit hoher Festigkeit bei Verwendung eines Spannschlüssels bis zur Elastizitäts grenze gespannt werden. Bei Grobgewinde erfordert ein Spannen bis zur Elastizitätsgrenze des Werkstoffes ein Drehmoment von etwa 1350 Nm oder anders ausgedrückt, eine Kraft von etwa 440 N an einem Hebelarm mit einer Länge von etwa 3 m. Mit diesen Werten sind aber unter normalen Be dingungen die praktikable Länge eines Betätigungsschlüssels und die Kraft, die ein Arbeitsmann aufbringen kann, über schritten. Unter üblichen Bedingungen ist ein Arbeitsmann bei Benutzung eines Spannschlüssels zum Spannen einer An ordnung aus Schraube und Schraubenmutter mit Grobgewinde und einem Bolzendurchmesser von etwa 100 mm nicht in der Lage, ein Drehmoment von etwa 78×10³ Nm zu erzeugen, welches erforderlich ist, um die Bolzen bis zur Elastizitäts grenze eines üblichen Werkstoffes für derartige Schrauben zu belasten. Die Erzeugung eines Drehmomentes in dieser Größe erfordert die Anwendung einer Kraft von 26×10³ N an einem Hebelarm mit einer Länge von 3 m, also Werte, die nicht ohne weiteres zustande gebracht werden können.

Zum Belasten oder Spannen eines Schaftes eines Befestigungs elementes sind auch hydraulisch betriebene Vorrichtungen bekannt. Sie sind aber für viele Anwendungen ungeeignet, weil die erzeugbare Kraft in ihrer Verfügbarkeit auf den vorhandenen Spannraum der Vorrichtung beschränkt ist. Soweit die Möglichkeit für den Einsatz einer hydraulischen Spann vorrichtung besteht, ist es in der Regel notwendig, einen hydraulischen Druck von etwa 105×10³ N/cm² zu erzeugen. Hydraulische Spannvorrichtungen dieser Art sind beispiels weise aus den US-PSen 3 835 523, 3 841 193, 3 886 707, 4 075 923 und 4 182 215 bekannt.

Aus "The Engineer" vom 25. Juni 1965 ist eine hydraulische Mutter bekannt, bei der ein Ringraum im Mutterkörper durch kreisförmig auf der Mitte angeordnete Schrauben druckbeauf schlagt werden kann, wobei ein ringförmiger Kolben axial aus der Mitte herausgedrückt wird und die Schraubverbindung vor spannen kann. Nachteilig hierbei ist neben der geringen er reichbaren Vorspannkraft, daß das System durch Einlegen eines passenden Distanzrings gegen Lösen mechanisch gesichert werden muß.

Aus der DE-OS 26 13 192 ist eine Sicherungsvorrichtung be kannt, bei der ein hülsenartiges Teil zwischen z. B. der Mutter und einem zu fixierenden Teil beim Anziehen der Schraubverbin dung zusammengedrückt wird, wobei der Bolzen auch vorgespannt wird.

Aus der US-PS 43 38 037 ist eine Vorrichtung zum axial exakt ausgerichteten Befestigen einer Mutter auf einem Gewindeschaft bekannt, wobei die Mutter mit einer Anzahl von Gewindebohrun gen versehen ist, die kreisförmig um das Hauptgewinde angeord net sind. Die in diese Gewindebohrungen einzuführenden Schrau ben dienen dem axial ausgerichteten Festziehen der Mutter so wie deren Sicherung gegen Lösen.

Weiterhin ist es bekannt, einen Bolzen durch thermisches Schrumpfen zu spannen. Hierbei wird der Bolzen zunächst durch Erhitzen gedehnt. Danach wird der Bolzen entsprechend einer errechneten gewünschten Spannung mechanisch einge stellt und wieder abgekühlt, womit durch das dabei auftre tende thermische Schwinden der Bolzen gespannt wird. Ein solches Verfahren kann jedoch nicht angewendet werden in den Fällen, in denen der Betrag der geforderten Spannung des Bolzens genau überprüfbar oder genau einstellbar sein muß.

Außerdem ist es schwierig, eine solche thermische Verbin dung wieder zu lösen, ohne den Bolzen vorher erneut zu erhitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrich tung zum Spannen von Befestigungselementen unter Verwendung eines Schaftes oder dergleichen zu schaffen, die mit mechani schen Mitteln arbeitet und mittels der verhältnismäßig hohe Spannungswerte mit zufriedenstellender Genauigkeit erreich bar sind. Weiter soll die Vorrichtung kompakt ausgebildet und wirtschaftlich herstellbar sein. Auch soll die Vorrich tung leicht an anderen Einrichtungen wie z. B. an einer Walze eines Walzgerüstes einsetzbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhaft ist es, zwischen dem Stützelement und den Schrauben zum Übertragen der Druckkraft eine Unterleg scheibe anzuordnen. Die mit den Schrauben in Berührung stehende Oberfläche der Unterlegscheibe kann gehärtet sein, um so der ausgeübten Druckkraft besser widerstehen zu können. Wenn dies gewünscht ist, kann die Unterleg scheibe auch aus einem im Vergleich zum Werkstoff der Schrauben weicheren Material bestehen, um so Deformie rungen an den Enden der Schrauben zu verhindern.

Der am Schaftteil gehaltene Flansch kann die Form eines Ringes haben, der in seiner Lage durch ein Halteelement wie z. B. ein Sprengring oder eine andere lösbare Verbindung wie z. B. ein Bajonettverschluß gehalten wird.

Die von jeder einzelnen Schraube erzeugte Druckkraft stellt einen Anteil der insgesamt im Schaftteil erzeugten Spannung dar. Eine Gewindemutter oder der Kopf einer üb lichen Gewindeschraube bieten im allgemeinen genügend Raum für die Anordnung von achsparallelen Gewindebohrungen auf einem oder mehreren Teilkreisen, um in dem Schaftteil eine Spannung zu erzeugen, die wenigstens so groß ist wie die mechanische Festigkeit desselben.

Besonders vorteilhaft einsetzbar ist eine Spannvorrichtung gemäß der Erfindung an einer Walze, die im wesentlichen aus einer mittigen Walzenhülse und an ihren Enden durch gemeinsames Verspannen gehaltenen Wellenzapfen besteht. Hierbei ist mit einem der Wellenzapfen das Ende einer Zug stange verbunden, die die Walzenhülse und eine mittige Öffnung in dem anderen Wellenzapfen durchdringt und ein überstehendes Ende aufweist. An diesem Ende ist ein Flansch, z. B. ein Gewindering angeordnet, der eine Viel zahl von Bohrungen im Abstand voneinander auf einem Um kreis enthält, die einen Bereich des Wellenzapfens über decken. Jede dieser Gewindebohrungen nimmt eine Schraube auf, die unabhängig voneinander drehbar sind. Mit ihren inneren Enden stehen die Schrauben mit der Oberfläche des Wellen zapfens in Druckberührung. Durch Anziehen der Schrauben wird auf den Wellenzapfen eine Druckkraft ausgeübt, die ein Spannen der Zugstange und damit das gegenseitige Verspannen von Walzenhülse und endseitigen Wellenzapfen bewirkt. Der Flansch kann hierbei für die Aufnahme von 10 bis 500 oder mehr Schrauben ausgebildet sein. Auf diese Weise kann eine Klebkraft von mehr als 50×10⁶ N erzeugt werden.

Eine solche Verspannung kann auch eingesetzt werden an einer Stützwalze eines Vierfach-Walzwerkes mit einem Durchmesser von ca. 130 cm und einer Länge von ca. 220 cm. Auch bei einer solchen Stützwalze ist es vorteilhaft, eine innere Zugstange an einem Wellenzapfen zu befestigen, und an dem aus dem anderen Wellenzapfen herausragenden Ende der Zugstange einen lösbaren Flansch anzuordnen, der eine Viel zahl von achsparallelen Gewindebohrungen enthält, in denen je eine Schraube angeordnet ist, die mit der Oberfläche des Wellenzapfens in Druckberührung stehen und einzeln spannbar sind. Das Verspannen der Wellenzapfen gegen die mittige Walzenhülse wird durch Anziehen der Schrauben bewirkt.

Einzelheiten der Erfindung und weitere Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B eine Spannvorrichtung in einem Axialschnitt und teilweise als Draufsicht,

Fig. 2A und 2B eine Spannvorrichtung in einer abgewandelten Ausführung, dargestellt wie in den Fig. 1A und 1B,

Fig. 3A und 3B eine Spannvorrichtung in einer dritten Aus führung, dargestellt wie in den Fig. 1A und 1B,

Fig. 4 eine Ansicht eines Walzgerüstes mit einem Axial schnitt einer Walzenlagerung und mit einer Spannvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 5A einen Axialschnitt einer Lagerung einer Stütz walze an der eine Spannvorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehen ist,

Fig. 5B einen Ausschnitt einer Draufsicht der Spann vorrichtung nach Fig. 5A,

Fig. 6 einen Axialschnitt einer anderen Ausführung von Walzenlagerungen mit Spannvorrichtungen gemäß der Erfindung,

Fig. 7 einen Axialschnitt eines Teils einer Anordnung eines Druckringes, der von einem Sprengring ge halten ist, als Bestandteil einer Spannvorrich tung gemäß der Erfindung,

Fig. 8 einen Axialschnitt einer der Fig. 7 ähnlichen Anordnung, bei der der Druckring durch einen geschlitzten Ring gehalten ist, der aus rundem Draht oder Stangenmaterial geformt ist,

Fig. 9 einen Axialschnitt einer Druckringanordnung entsprechend der Fig. 7, bei der der Druckring durch einen Doppelschlitzring mit quadratischem Querschnitt gehalten ist,

Fig. 10 eine der Fig. 7 entsprechende Schnittansicht eines Druckringes, der durch einen Bajonett- Verschluß gehalten ist,

Fig. 11 eine der Fig. 10 entsprechende Schnittansicht einer Druckringanordnung mit einer zusätzlichen Stiftschraube zur Verhinderung einer Drehung des Druckringes auf einem Schaftteil,

Fig. 12 eine Seitenansicht einer Anordnung, die die Anwendung einer Spannvorrichtung gemäß der Er findung zum Klemmen und Zentrieren einer Seil scheibe auf einer Welle und ferner das Fest klemmen eines Lagerelementes auf der Welle zeigt,

Fig. 13 einen Querschnitt in der Ebene der Linie 13-13 der Fig. 12,

Fig. 14 einen der Fig. 13 entsprechenden Querschnitt, der jedoch eine andere Ausführungsform einer Spannvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt,

Fig. 15 einen Axialschnitt einer Anordnung eines ge teilten Druckringes mit einer Spannvorrich tung gemäß der Erfindung,

Fig. 16 einen Querschnitt der Anordnung der Fig. 15 in der Ebene der Linie 16-16 Fig. 17 eine Seitenansicht einer anderen Ausführung eines Druckringes mit einer Spannvorrichtung gemäß der Erfindung, bei der der Druckring auf einer Welle durch einen einzigen Gewinde bolzen festgeklemmt ist,

Fig. 18 einen Querschnitt der Anordnung nach Fig. 17 in der Ebene der Linie 18-18,

Fig. 19 einen Axialschnitt einer Anordnung mit zwei Druckringen zum Halten eines Lagers auf einer Welle und in einem Lagergehäuse, wobei jeder Druckring Bestandteil einer Spannvorrichtung gemäß der Erfindung ist,

Fig. 19A und 19B Ausschnitte A und B der Schnittansicht der Fig. 19 in einem größeren Maßstab und

Fig. 20 einen Axialschnitt einer Einrichtung zum Ver spannen einer Welle an einem Befestigungsteil mit Hilfe eines Zwischenstückes unter Verwen dung einer Spannvorrichtung gemäß der Erfin dung.

In den Fig. 1A und 1B ist der Einsatz einer Spannvorrich tung gemäß der Erfindung an einer Flanschverbindung einer Hochdruckleitung veranschaulicht, die gebildet ist aus zwei Leitungen 10 und 11, an deren Enden Flansche 12 und 13 ange formt sind, die unter Zwischenschaltung einer Dichtung 14 gegeneinander verspannt sind. Bewirkt wird dies durch Spannelemente 15, die in mit Abstand voneinander angeord neten Bohrungen in den Flanschen 12 und 13 gehalten sind.

Jedes Spannelement 15 besteht aus einem Bolzen mit einem Kopf 16, einem Schaft 17 und einem Gewindeende 18. Auf dem Gewindeende 18 sitzt eine Gewindemutter 19. Die letzt genannte fungiert als Flansch und enthält eine Anzahl von Bohrungen und Gewindebohrungen, die auf einem Teilkreis im Abstand voneinander zwischen dem äußeren Umfang der Mutter und der Gewindebohrung angeordnet sind. In jeder dieser Bohrungen sitzt eine Schraube 21. Bei diesen kann es sich um Gewindeschrauben in einer Standardausführung handeln. Sie können z. B. als Zylinderkopfschrauben mit Innensechskant ausgebildet sein in einer Länge, die groß genug ist, daß sie sich durch die Gewindebohrungen in der Gewindemutter 19 erstrecken, gegenüber dieser mit ihren Enden überstehen und mit der Stützfläche 12A am Flansch 12 in Druckberührung kommen. Im Hinblick auf den Zylinder kopf der Schraube muß ihre Länge genügend lang bemessen sein, so daß ihr Gewindeabschnitt in die Gewindebohrung eindrehbar ist, bis eine gewünschte Spannkraft erreicht ist, ohne daß die Gefahr einer Berührung zwischen dem Zy linderkopf 21A und der Gewindemutter 19 besteht. Es ist verständlich, daß die Gewindemutter 19 vor dem Spannen auf dem Gewindeabschnitt 18 drehbar ist bis zu einer Kon taktberührung oder bis zur Bildung eines kleinen Spaltes zwischen der Gewindemutter 19 und der Oberfläche 12A des Flansches 12. Die Schrauben 21 werden hiernach so lange gedreht, bis der Endabschnitt sich von der Gewindemutter 19 bis zum Kontakt mit dem Flansch 12 erstreckt.

Vorteilhaft ist es, die Schrauben 21 in einer systemati schen Folge zu spannen, beispielsweise in der Weise, daß zunächst die diametral einander gegenüberstehenden Schrauben und die anderen dann von Schraube zu Schraube in Richtung des Teilkreises nacheinander gespannt werden. Für das Fest ziehen der Schrauben kann ein Drehmomentschlüssel oder ein ähnliches Werkzeug wie beispielsweise ein Schlagschrauber mit einstellbarem Drehmoment benutzt werden. Auch kann ein Schmiermittel wie beispielsweise Graphit auf das Gewinde der Schrauben aufgetragen werden, um das Drehen derselben zu erleichtern.

Zur weiteren Erläuterung der Nützlichkeit der Erfindung sei angenommen, daß das Spannelement 15 aus einer 38 mm-Schraube mit sechs Gewindegängen pro 25 mm besteht. In diesem Falle können zehn Schrauben auf einem Umkreis in der Gewindemutter angeordnet werden. Wenn alle Schrauben mit ca. 80 Nm ge spannt werden, ist der Schaft 17 des Spannelementes mit einer Maximalspannung von ca. 64×10³ N/cm² belastet. Um im Vergleich dazu eine solche Belastung mit einer normalen Mutter zu erreichen, ist ein Drehmoment von ca. 3660 Nm er forderlich, welches eine Kraft von 1222 N an einem 3 m langen Hebelarm eines Drehmomentschlüssels erfordert. Die selbe Belastung kann bei Anwendung einer Kraft von ca. 266 N an einem 30 cm langen Hebelarm eines Drehmoment schlüssels zum Spannen jeder einzelnen von zehn Schrauben erreicht werden. Bei diesem Beispiel beträgt die maximale Gesamtspannkraft an den Flanschen bei Benutzung der er findungsgemäßen Spannvorrichtung ca. 578×10³ N.

Bei Verwendung einer Schraube mit einem Durchmesser von 89 mm mit vier Gewindegängen pro 25,4 mm können sechzehn Schrauben in der Gewindemutter angeordnet werden. Eine solche Schraube kann bis zu ca. 426×10³ N/cm² durch Spannen jeder Schraube mit ca. 650 Nm gespannt werden, was durch eine Kraft von ca. 217 N an einem 3 m langen Hebel arm eines Drehmomentschlüssels erreichbar ist. Im Vergleich dazu wäre beim üblichen Spannen der Mutter ein Drehmoment von ca. 540×10³ Nm erforderlich, welches jedoch für ein direktes Anziehen der Mutter mittels eines Drehmoment schlüssels zu hoch wäre.

In den Fig. 2A und 2B ist eine weitere Ausführung einer Spannvorrichtung 22 dargestellt, die zum Verankern eines Teiles 23 an einem Unterbau 24 dient. Das Teil 23 ent hält eine geeignete Öffnung für die Aufnahme eines Schaftes 25. Ein überstehender Abschnitt des Schaftes 25 ist mit einem Gewinde versehen, welches mit einem Innengewinde eines Ringes 26 zusammenwirkt, der, wie es aus Fig. 2B hervorgeht, die Form einer Buchse hat. Zwei Schraubenteil kreise sind konzentrisch zur Mittenachse des Gewindes der Buchse 26 vorgesehen. Auf diesen Teilkreisen sind abwech selnd versetzt zueinander Bohrungen mit Gewindeabschnitten angeordnet, wobei in jeder Gewindebohrung eine Schraube 27 gehalten ist. Jede dieser Schrauben setzt sich zusammen aus einem Gewindeabschnitt und einem diesen verlängernden zylindrischen Schaft 27A. Der zylindrische Schaft ist in einer Durchgangsbohrung geführt, um Verbiegungen desselben zu vermeiden. Das innere Ende des Schaftes ist als abge schrägtes Ende ausgebildet; es ragt aus der Buchse heraus und wirkt auf einen Ring 28 ein, der gehärtet sein kann, um den Druckkräften besser zu widerstehen, die durch die Schrauben hervorgerufen werden und die den Ring 28 gegen das Teil 23 pressen. Der Ring 28 kann auch aus einem ver hältnismäßig weichen Material oder anderem Material herge stellt sein, so daß der Ring unter der Einwirkung der Kraft der Schrauben nachgeben kann, um so ein Stauchen der End flächen der Schrauben, die mit dem Ring 28 in Druckberührung stehen, zu vermeiden.

Das entgegengesetzte Ende der Schrauben steht gegenüber der Buchse 26 vor und enthält einen Kopf für das Aufsetzen einer Muffe, die mit einem geeigneten Drehmomentschlüssel verbunden ist. Lediglich zur Veranschaulichung sind bei dem Ausführungsbeispiel vierundzwanzig Schrauben in der Buchse vorgesehen, wobei jeweils zwölf Schrauben mit Ab stand voneinander in abwechselnder Reihenfolge auf den beiden Teilkreisen angeordnet sind. Es ist verständlich, daß die Anzahl der Schrauben, die in einer vorgegebenen Buchse angeordnet werden können, entsprechend der gewünsch ten Spannung auszuwählen ist, die von dem Schaft der Spann vorrichtung ausgeübt werden soll. Die Schrauben können sowohl auf einen einzigen Teilkreis als auch auf zwei oder mehr Teilkreisen angeordnet werden, je nach der ge wünschten Anzahl von Schrauben.

In den Fig. 3A und 3B ist eine dritte Ausführungsform einer Spannvorrichtung dargestellt, die sich von den vorstehend beschriebenen dadurch unterscheidet, daß die Schrauben 30 in Gewindebohrungen gehalten sind, die mit Abstand vonein ander auf einem Teilkreis in dem Kopfabschnitt eines üb lichen Bolzens 34 enthalten sind. Der Bolzen 34 nach Fig. 3A ist Bestandteil einer Verankerung für ein Maschinenele ment 33. Ein Schaftabschnitt des Bolzens 34 erstreckt sich durch eine Öffnung in dem Maschinenelement 33 und ist an einer Verlängerung mit einem Unterbau verbunden, an welchem das Maschinenelement in einer bekannten geeigneten Weise zu verankern ist. Wie die Zeichnung zeigt, sind die Schrau ben als Zylinderkopfschrauben mit Innensechskant ausge bildet, wobei der Zylinderkopf gegenüber dem Kopf 32 des Bolzens 34 vorsteht. An ihrem anderen Ende sind die Schrauben abgeschrägt und stehen mit einem Stützring 35 aus gehärtetem Stahl in Druckberührung.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Spannvorrichtung 40 Bestandteil einer Walze eines Doppel duowalzgerüstes ist. Das Walzgerüst enthält zwei mit Ab stand voneinander angeordnete Walzenständer 41 und 42, in denen Öffnungen für die Aufnahme von Lagergehäusen der Traglager für die Lagerzapfen an den entgegengesetzten Enden der oberen und unteren Walzenanordnungen 44 und 45 enthalten sind. Jeweils ein Ende der Walzenanordnungen er streckt sich in einem Kupplungsteil 47 einer Welle, die mit einem Antrieb auf einer Seite der Walze verbunden ist. Zum Einstellen der Walzen relativ zueinander ist in den Gerüsten eine Anstelleinrichtung vorgesehen. Für das Halten der Walzen mit Abstand voneinander dienen nicht dargestellte Ausgleichzylinder. Zu jeder Walzenanordnung gehören voneinander entfernte Wellenzapfen 48 und 49, die je in einem Lager gehalten sind, die in Lagergehäusen 50 bzw. 51 angeordnet sind. Eine Zugstange 52 greift mit einem Gewindeende in eine Gewindebohrung des Wellenzapfens 48 ein und durchdringt an ihrem anderen Ende eine Öffnung im Wellenzapfen 49. Durch einen auf der Stange sitzenden Ring 54 ist die Zugstange 52 in einer Öffnung im Wellen zapfen 49 zentriert und gehalten. Der gegenüber dem Ring 54 nach außen überstehende Abschnitt der Zugstange 52 trägt ein Außengewinde, auf dem ein Gewindering 55 sitzt. Zwischen Gewindering 55 und Wellenzapfen 49 liegt ein gehärteter Ring 56. Dieser Ring kann, wenn dies gewünscht ist, auch aus einem verhältnismäßig weichem Material bestehen, um ein Verformen der Enden der Schrauben wie vorstehend beschrie ben zu verhindern.

Im Gewindering 55 sind eine Anzahl von im Abstand vonein ander angeordneten Bohrungen enthalten, die teilweise ein Innengewinde aufweisen und je eine Schraube 57 aufnehmen.

Zwischen den Wellenzapfen 48 und 49 sitzt eine Walzenhülse 59 mit einer zentralen Bohrung, deren Querschnitt so be messen ist, daß zwischen der Zugstange 52 und der Boh rungswandung ein Ringspalt freibleibt. Die entgegenge setzten Enden der Hülse enthalten eine zylindrische Stütz fläche 60 und eine äußere konusförmige Oberfläche 61, die jeweils mit einer angepaßten Oberfläche an den Wellen zapfen 48 bzw. 49 zusammenwirken. Die Spannkraft, die durch die Schrauben 57 hervorgerufen werden kann, ist aus reichend, um die Verspannung der Wellenzapfen mit der Hülse 59 aufrechtzuerhalten, wenn die Walze durch eine starke Trennkraft während des Walzvorganges belastet ist. Die auftretenden Walzkräfte werden hierbei von der Walzen hülse 59 aufgenommen, da diese nur an ihren Enden durch die Wellenzapfen 48 und 49 gelagert ist. Ein Spalt oder ein Zwischenraum zwischen der Innenwandung der Walzen hülse 59 und der Zugstange 52 ist erwünscht und so groß bemessen, daß zwischen den beiden Teilen kein Kontakt besteht.

Die Fig. 5A und 5B zeigen die Anwendung der Erfindung an einer Stützwalze eines Vierfach-Walzwerkes. Wie bekannt ist, sind bei einem solchen Walzwerk zwei Stützwalzen im Abstand voneinander in den Walzenständern gelagert und dazu vorge sehen, die Walzbelastungen von Arbeitswalzen mit relativ kleinem Durchmesser auf das Walzgerüst zu übertragen. Die in Fig. 5A abgebildete Stützwalze enthält im Abstand von einander angeordnete Lagergehäuse 60 und 61, von denen jedes ein Drehlager aufnimmt, welches auf einem Wellenzapfen 62 bzw. 63 sitzt. Der Wellenzapfen 62 enthält eine zentrale Bohrung, die am inneren Ende als Gewindebohrung ausgebildet ist und dazu dient, das Gewindeende einer Zugstange 64 auf zunehmen. Am anderen Ende erstreckt sich die Zugstange 64 durch die zentrale Bohrung des Wellenzapfens 63, wobei sie in ihrer zentralen Lage durch einen Bund 65 gehalten ist. Der Endabschnitt der Zugstange 64 steht gegenüber dem Wellenzapfen 63 vor und enthält ein Außengewinde, auf dem eine Gewindebuchse 66 gelagert ist. Zwischen dem Wellen zapfen 63 und der Gewindebuchse 66 ist ein gehärteter Ring 67 eingelegt, auf den die Enden der Schrauben 68 ein wirken. Aus den bereits genannten Gründen kann der ge härtete Ring auch durch einen Ring aus einem relativ weichen Material ersetzt werden.

Zur Erläuterung sei angenommen, daß zwischen 200 und 250 Schrauben im Abstand voneinander auf sechs verschiedenen konzentrischen Teilkreisen für das Belasten der Zugstange 64, die einen Nenndurchmesser von etwa 39 cm hat, vorge sehen sind. Die Schrauben können eine Spannkraft von wenigstens 26×10⁶ N bis 53×10⁶ N in der Zugstange 64 entwickeln, die ausreicht, um einer Nennwalzlast von 53×10⁶ N auf die Walzenhülse zu widerstehen. Dies ist 300% mehr als die vorhersehbare Walzbelastung. Die Walzen hülse kann nominal außen einen Durchmesser von ca. 130 cm und eine Länge von ca. 220 cm haben. Die entgegengesetzten Enden der Walzenhülse sind mit Hilfe der Wellenzapfen in der gleichen Weise wie im Zusammenhang mit der Ausführung nach Fig. 4 beschrieben gelagert.

Fig. 6 zeigt die Anwendung der Erfindung an einer Walzein richtung mit einem Paar zusammenwirkender Kaliberwalzen 70 und 71. Diese Walzen bilden einen Walzspalt mit einem quadratischen Querschnitt. Jede Kaliberwalze ist gebildet aus einem Walzring 72, der auf einem Endabschnitt eines Schaftes 73 gelagert ist, der freitragend aus einem Lager gehäuse 74 herausragt, in dem der Schaft von einem Wälz lager 75 gehalten ist. Zwischen dem Walzring 72 und dem Schaft 73 ist eine Konushülse 76 eingesetzt, die in einen konusförmigen Spalt zwischen dem Walzring 72 und dem Schaft durch eine Anzahl von Schrauben 77 einpreßbar ist, die im Abstand voneinander auf einem Teilkreis in einer Mutter 78 angeordnet sind. Die Mutter 78 ist mit ihrem Innengewinde auf das Außengewinde des Schaftes 73 aufgeschraubt. Um das Ein- und Ausbauen zu erleichtern, ist die konusförmige Hülse 76 mit einem relativ großen Konuswinkel, z. B. 12°, ausgebildet. Die Schrauben 77 können mit einem relativ niedrigen Drehmoment für das Einpressen der konusförmigen Hülse zwischen Walzring 72 und Schaft 73 gespannt werden.

In den Fig. 7 bis 11 sind weitere Ausführungsformen von Spannvorrichtungen gemäß der Erfindung dargestellt, die dazu dienen, ein Wälzlager 81 auf einer Lagersitzfläche eines Schaftes 82 festzuhalten. Hierbei ist der innere Lagerring 83 gegen eine Oberfläche einer am Schaft 82 angeformten Schulter gepreßt, und zwar mit Hilfe einer Spannvorrichtung. Bei der Ausführung nach Fig. 7 umfaßt die Spannvorrichtung einen Ring 84 mit einer Anzahl von Gewindebohrungen, die auf einem Teilkreis im Abstand von einander parallel zur Bohrungsachse des Ringes angeordnet sind. In den Gewindebohrungen sitzt je eine Schraube 15 in Form einer Stiftschraube, wobei das innere Ende gegen über dem Ring 84 vorsteht und am inneren Ring 83 des Wälzlagers anliegt. In einer umlaufenden Nut am Endes des Schaftes 82 ist ein Sprengring 85 gelagert, der einen Anschlag bildet und eine Verschiebung des Ringes 84 gegen über dem Schaft verhindert, wenn die Schrauben unter Spannung gesetzt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 enthält der Ring 87 ebenfalls achsparallele Bohrungen, die aber nur auf einem Teil ihrer Länge als Gewindebohrungen ausgestaltet sind und Schrauben 88 in Form von Zylinderkopfschrauben auf nehmen. Der Ring 87 ist hierbei in seiner Lage auf dem Schaft 82 durch einen Sprengring 89 gehalten, der in eine umlaufende Nut eingelegt ist, und an dem der Ring 87 zur Anlage kommt, wenn die Schrauben 88 in gewünschter Weise gedreht und damit belastet werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist ein Ring 90 vorge sehen, der in gleicher Weise wie bei der Ausführung nach Fig. 8 achsparallele Bohrungen enthält. Die hierbei vor gesehenen Schrauben 91 stehen an ihrem inneren Ende gegen über dem Ring 90 vor und wirken auf den inneren Ring des Lagers 81 ein. Das Festhalten des Ringes 90 in seiner Lage auf dem Schaft bei Einwirkung der Kraft, die die Schrauben 91 entwickeln, wird durch einen Doppel-Spaltring 92 mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt bewirkt. Im Kopf der Schrauben 91 ist jeweils eine Querbohrung ent halten. Mit Hilfe eines Drahtes, der durch die Querboh rungen der einzelnen Schrauben gezogen ist, sind diese gegeneinander verriegelt, um so ein unerwünschtes Lösen der Schrauben zu verhindern.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 enthält der Ring 93 achsparallele Gewindebohrungen in der gleichen Weise wie bei der Ausführung nach Fig. 7. In jeder dieser Gewinde bohrungen sitzt eine Stiftschraube 86. Die innere Bohrung des Ringes 93 ist an ihrem inneren Ende mit radial nach innen ragenden, im Abstand voneinander angeordneten An sätzen ausgestattet, die insgesamt einen Teil einer Bajo nettverbindung bilden. Das äußere Ende des Schaftes 82 enthält auf seinem Umfang im Abstand voneinander Schlitze oder Spalte, die in ihrem Querschnitt so bemessen sind, daß sie jeweils einen Ansatz 94 des Ringes 93 aufnehmen können. Eingesetzt wird der Ring, indem er gegen das Lager 81 vorgeschoben wird, bis die Ansätze im Bereich einer um laufenden Nut 94 liegen und dann so gedreht werden kann, daß die Ansätze des Ringes 93 mit den Ansätzen des Schaftes axial hintereinanderliegen. Hiernach können die Schrauben gedreht werden, um eine Kraft in einer gewünschten Größe auf den inneren Ring des Wälzlagers auszuüben.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 ist der Ring 95 in gleicher Weise wie der Ring 84 bei der Ausführungsform nach Fig. 7 mit achsparallelen Gewindebohrungen ausge stattet. Zusätzlich enthält der Ring 95 eine radial ver laufende Gewindebohrung, in die eine Stiftschraube 96 so weit eingedreht wird, daß ein vorstehender zylindri scher Ansatz in eine Bohrung im Schaft 82 eingreift. Die Schraube 96 bewirkt hierbei eine Verriegelung zwischen dem Ring 95 und dem Schaft 82, um so eine Drehung des Ringes 95 auf dem Schaft 82 zu verhindern. Die Gewinde bohrungen für die Aufnahme der Schrauben 86 sind hierbei im Ring so angeordnet, daß diese die Gewindebohrung für die Stiftschraube 96 nicht beeinträchtigen. Zum Fest halten des Ringes 95 in seiner Lage auf dem Schaft 82 ist ein zweifach geschlitzter Ring 92 wie bei der Ausführung nach Fig. 9 vorgesehen.

Fig. 12 zeigt eine Welle 100 mit einer Seilscheibe 101 und einem im Abstand von dieser angeordneten Lager 102. Auf entgegengesetzten Seiten der Seilscheibe 101 sind Spann vorrichtungen 103 und 104 vorgesehen, während an dem Lager 102 auf einer Seite eine Spannvorrichtung 105 und auf der anderen Seite auf der Welle 100 ein Haltering 106 ge lagert ist. Zur Sicherung des Halteringes ist ein Stift 107 vorgesehen, der sich in diametral gegenüberliegenden Bohrungen im Haltering und in einer fluchtenden Bohrung in der Welle 100 erstreckt. In derselben Weise sind Halte ringe 103, 104 und 105 der Spannvorrichtungen jeweils mit einem Stift 107 auf der Welle 100 gehalten. Jeder der Halteringe 103, 104 und 105 ist mit auf einem Teilkreis im Abstand voneinander angeordneten achsparallelen Gewinde bohrungen versehen; in jeder dieser Gewindebohrung sitzt eine Schraube 108. Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um Zylinderkopfschrauben mit Innenprofil. Die inneren Enden der Schrauben 108 stehen gegenüber dem je weiligen Haltering vor und liegen bei der Seilscheibenan ordnung an der inneren Ringfläche der Seilscheibe 101 an. Die Schrauben 108 werden in einem gewünschten Ausmaß fest gezogen, so daß die Seilscheibe 101 zwischen den Spannvor richtungen mit einer Kraft eingespannt wird, die ausreicht, um eine Drehung der Seilscheibe auf der Welle 100 zu verhindern. In gleicher Weise werden die Schrauben im Haltering 105 festgezogen, so daß das Lager 102 zwischen den Halteringen 105 und 106 eingespannt wird und somit in axialer Richtung unbeweglich ist.

Fig. 13 zeigt einen Querschnitt durch einen der Halteringe 103, 104 oder 105. Daraus geht hervor, daß in jedem Halte ring zwei Schrauben 108 angeordnet sind. Es können aber ebensogut drei oder mehr Schrauben vorhanden sein, wenn dies erwünscht ist. Fig. 14 zeigt einen Querschnitt eines Halteringes einer Spannvorrichtung in einer abgewandelten Ausführung. Für die Befestigung auf der Welle 100 sind hier in diametral einander gegenüberliegenden Gewindebohrungen Stiftschrauben 109 eingesetzt, die mit einem zylindrischen Endabschnitt jeweils in eine entsprechende Bohrung an der Oberfläche der Welle 100 eingreifen.

Eine weitere Ausführungsform einer Spannvorrichtung nach der Erfindung ist in den Fig. 15 und 16 veranschaulicht. Bei dieser ist ein Lagerteil 111 gegen eine nicht darge stellte Schulter gepreßt. Die Spannvorrichtung enthält einen Ring 112, der in Umfangsrichtung in zwei Hälften unterteilt ist, wie dies aus dem Schnitt in Fig. 16 her vorgeht. Im Ring 112 sind im Abstand voneinander Gewinde bohrungen enthalten, die je eine Stiftschraube 110 aufneh men. Durch Anziehen der Stiftschrauben 110 wird das Lager teil 111 gegen die erwähnte Schulter gepreßt. Der Ring 112 liegt hierbei an einem Ringansatz 113 an, der am Ende der Welle 114 angeformt ist. Die beiden Hälften des Ringes 112 sind mit Hilfe von Zylinderkopfschrauben mit Innen profil 115 gegeneinander verspannt. Jede dieser Zylinder kopfschrauben 115 durchdringt eine Durchgangsbohrung in der Ringhälfte 112B und greift mit ihrem Gewindeende in eine Gewindebohrung in der anderen Ringhälfte 112A ein. Durch diese geteilte Konstruktion des Ringes 112 wird der Ein satz eines Sprengringes oder ähnlicher Elemente für das Halten des Ringes, wie sie bei den Ausführungen der Fig. 7 bis 11 vorgesehen sind, vermieden.

Die Fig. 17 und 18 zeigen eine Ausführungsform, bei der der Ring 116 der Spannvorrichtung geschlitzt ist und mit Hilfe einer Schraube 118, beispielsweise einer Zylinderkopf schraube mit Innenprofil, an einer gewünschten Stelle einer Welle verspannt werden kann. Die Schrauben zum Spannen der Vorrichtung sind in achsparallelen Gewindebohrungen des Ringes 116 in der gleichen Weise wie bei der Ausführung der Fig. 15 und 16 angeordnet.

Die Fig. 19, 19A und 19B veranschaulichen den Einsatz einer Spannvorrichtung zur Sicherung einer Riemenscheibe 120 auf einer Welle 121. An ihren entgegengesetzten Enden ist die Welle 120 in Lagereinrichtungen 122 und 123 gehalten. Zu beiden Seiten der Riemenscheibe 120 sitzt auf der Welle 121 je ein Distanzring 124. In der Lagereinrichtung 123 befindet sich ein Wälzlager 125 mit einem inneren Lager ring, der einerseits am Distanzring 124 und andererseits an einem Sprengring. 126 anliegt. Der Außenring des Wälz lagers ist in einem Gehäuse 123A gehalten.

Die Lagereinrichtung 122 enthält ein Wälzlager 127, dessen innerer Lagerring an einer Seite am Distanzring 124 anliegt und an seiner anderen Seite mit der Spannvorrichtung 128 in Verbindung steht. Eine weitere Spannvorrichtung 129 ist in einem Gehäuse 122A der Lagereinrichtung gehalten und dient zum Anpressen des äußeren Lagerringes gegen eine im Gehäuse gebildete Schulter. Wie aus Fig. 19A hervorgeht, gehört zur Spannvorrichtung 128 ein Ring 130, der in gleicher Weise wie der Ring 84 bei der Ausführung nach Fig. 7 ausgebildet ist. Die in Gewindebohrungen gehaltenen Schrauben 86 werden mit einem gewünschten Drehmoment festgezogen, so daß das gegenüber dem Ring 130 vorstehende Ende auf den inneren Lagerring des Wälzlagers 127 einwirkt. Für das Festhalten des Ringes 130 ist ein Sprengring 131 in einer angepaßten Ringnut am Ende der Welle 121 eingesetzt.

Fig. 19B zeigt die Spannvorrichtung 129 für das Verspannen des äußeren Lagerringes. Sie ist in gleicher Weise wie die Spannvorrichtung 128 ausgebildet, mit Ausnahme des Halte ringes 132, der in einer geeigneten umlaufenden Nut im Lagergehäuse 122A angeordnet ist. Die Schrauben der beiden Spannvorrichtungen 127 und 129 können bis zu einem ge wünschten Betrag gedreht und damit gespannt werden, so daß der innere und ebenso der äußere Ring des Wälzlagers gegen die Lagereinrichtung verspannt werden. Auf diese Weise wird der äußere Lagerring gegen das Lagergehäuse und der innere Lagerring gegen den Distanzring 124 verspannt, um so eine gewünschte Klemmspannung zwischen Distanzring 124, Riemenscheibe 129 und innerem Lagerring des Wälzlagers 125 zu erreichen.

In Fig. 20 ist ein Ankerbolzen 140 veranschaulicht, dessen Schaft sich aus einem Bauteil 147 heraus erstreckt und der an seinem Ende ein Gewindeabschnitt 141 enthält, der in einer Gewindebohrung; eines Ringes 142 sitzt, die einen Bestandteil einer Spannvorrichtung gemäß der Erfindung bildet. In dem Ring 142 sind eine Vielzahl von Durchgangs bohrungen enthalten, die auf einem Teil ihrer Länge als Gewindebohrungen ausgebildet sind und im Abstand voneinander auf zwei konzentrischen Teilkreisen liegen. In jeder dieser Bohrungen sitzt eine Schraube 143. Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich hierbei um Schrauben mit einem Zylinderkopf mit Innenprofil, die an ihrem entgegen gesetzten Ende in Stangenansätze übergehen, die mit ihrem freien Ende gegenüber dem Ring 142 vorstehen. Mit ihrer Stirnfläche liegen die Stangenansätze der äußeren Gruppe an einer äußeren und der inneren Gruppe an einer inneren Unterlegscheibe 144 bzw. 145 an. Gehalten sind die Unter legscheiben auf einem zusammenlegbaren Zwischenstück 146, das auf einem Unterteil 147 angeordnet ist. Das Unter teil 147 kann Teil einer Maschine oder eines anderen Bauteils sein, welches an einem Fundament oder einem Unter bau zu verankern ist.

Die Unterlegscheiben 144 und 145 sind gebildet aus einem Material mit einer ausgewählten Härte, welche im Hinblick auf die gewünschten Verankerungskräfte vorbestimmt wird. Sie können aus einem genügend harten Werkstoff wie Metall oder Kunststoff hergestellt sein, so daß sie der von den Schrauben ausgeübten Last widerstehen, ohne nachzugeben. Andererseits können die Unterlegscheiben auch weniger hart sein, um so eine Verformung der Endflächen der Schrauben durch die Einwirkung der Belastung zu verhindern. Weiter hin ist es wichtig, Zerstörungen der Gewindebohrungen im Ring 142 zu vermeiden, die die Folge der Anwendung eines übermäßigen Drehmomentes an einer Schraube oder an mehreren sein können. In einem solchen Fall können die Unterleg scheiben unter der Einwirkung einer übermäßigen Belastung nachgeben.

Das Zwischenstück 146 enthält Steg- und Flanschabschnitte 146A, die unter der Einwirkung einer übermäßigen Last brechen oder abscheren können. Auf diese Weise werden durch die besondere Gestaltung des Zwischenstückes 146 Zer störungen der anderen Teile vermieden. Auch kann das Zwischenstück 146 aufgegeben werden, z. B. durch Zerschnei den mit einem Schweißbrenner, wenn die Schrauben infolge Rost oder Verschmutzungen nicht drehbar sind und insofern die Spannvorrichtung nicht gelöst werden kann. Ein solcher Zustand kann nach einer verhältnismäßig langen ununter brochenen Betriebszeit der Spannvorrichtung auftreten. In einem solchen Fall bietet das vorerwähnte Aufheben der Spannkraft eine einfache Möglichkeit, die Spannvorrichtung und damit auch die Schrauben zu lösen.

Claims

1. Befestigungsvorrichtung zum Verklemmen von mindestens einem Bauteil (10, 11; 49, 59) gegen ein Ankerteil oder eine Mutter (16; 48) mit
einem Gewindeschaft (17; 52), welcher mit dem Ankerteil oder der Mutter (16; 48) verbunden ist und frei durch Öffnungen in den Bauteilen (10, 11; 49, 59) hindurchragt,
einer Mutter (19; 55), welche mit demjenigen Abschnitt des Gewindeschaftes (17; 52) verbunden ist, der sich über die Öff nungen in den Bauteilen (10; 49) hinauserstreckt, dadurch gekennzeichnet,
daß Gewindebohrungen die Mutter (16. 48) und/oder das Ankerteil (19; 55) durchsetzen und mit Abstand voneinander auf einem Umfangskreis der Mutter (16, 48) gegenüber einer Stützfläche (12A) eines der Bauteile (10; 49) angeordnet sind,
daß Spannschrauben (21; 57) in die Gewindebohrungen einge schraubt sind und unabhängig voneinander darin verschraubbar sind, und
daß die freien Enden der Spannschrauben (21; 57) aus den Ge windebohrungen herausragen und in Richtung gegen die Stützflä che (12A) drücken, um unter Dehnung des Gewindeschaftes (17; 52) einander entgegenwirkende definierte Klemmkräfte von der einen Seite her über die Spannschrauben (21, 57) und von der anderen Seite her über die Mutter und/oder das Ankerteil (16; 48) auf die Bauteile (10, 11) aufzubringen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Ankerteil durch einen Ankerflansch (16) ver ankert ist, der mit dem Gewindeschaft (17) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Bauteil (23; 49) eine gehärtete Unterlegscheibe (28; 56) zum Kontakt mit den Enden der Spannschrauben (27; 57) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Unterlegscheibe (28; 56) eine vorgegebene Festigkeit zur Verhinderung von Deformationen an der Oberflä che der mit ihr in Kontaktberührung stehenden Spannschrauben (27; 57) besitzt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das Ankerteil als Kopf (32) eines Bolzens (34) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bohrungen mit Abstand voneinander auf Teilkreisen mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind und daß in jeder Bohrung jedes Teilkreises je eine Spann schraube (27) eingeschraubt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Bauteile eine Walzenhülse (59) ist, daß das An kerteil (48) und die Mutter (55) Lageranschläge aufweisen und daß der Schaft von einer Welle (52) gebildet ist.