DE3536696C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung, deren Merkmale aus der Kombination an sich bekannter Einzellösungen gebildet sind.

Durch die US 32 31 298 ist eine Kupplung zur axial formschlüssigen Verbindung von Rohren bekannt. Zwei Schalen sind starr und formstabil ausgeführt und weisen an ihrer Bohrungsfläche eine kegelige Nut auf. Dazu passend weisen zwei zu verbindende Rohrenden Flansche auf, die in diese Nut eingreifen. Dadurch und insbesondere durch die formstabilen Schalen entsteht in den zwei diametral gegenüberliegenden Bereichen, wo die beiden Schalen gegeneinander anliegen, ein extrem fester axialer Formschluß, der keinerlei Kräfte auf Federklipse ausübt, die beide Schalen radial zusammenhalten. Sie sind deshalb aus relativ dünnem Draht gebogen, der in der dargestellten Form Klemmkräfte nicht aufnehmen kann. Die Federklipse werden bereits bei geringen Radial-, Umfangs- bzw. Tangential-Kräften, die die Schalen im Bereich der Federklipse voneinander wegbewegen, an den geneigten Flächen axial weggleiten. Selbst wenn dies beispielsweise durch Schrauben verhindert wäre, müßte mit einem Nachgeben der Federklipse gerechnet werden, wenn die bekannte Kupplung kraftschlüssig durch Klemmen und nicht formschlüssig wirken würde.

Weiterhin ist durch die US 40 74 402 eine kraftschlüssige Klemmvorrichtung bekannt. An den Umfangsenden des geschlitzten Klemmringes sind Vorsprünge angeschweißt mit radial geneigten Gleitebenen. Darauf ist ein schwalbenschwanzförmiges Spannelement aufgesetzt und über Schrauben radial verschiebbar. Um eine einigermaßen gleichmäßige Spannung über den Klemmring zu erzielen, sind mindestens vier Spannschrauben pro Spannelement erforderlich, die aufeinander abgestimmt angezogen werden müssen. In der Praxis ist dabei mit unterschiedlichen Spannkräften in Achsrichtung des Klemmringes zu rechnen. Insbesondere bei der Verbindung von zwei Bauteilen mit zylindrischen Mantelflächen ist dabei deren gleichmäßiges Spannen zufallsbedingt. Darüber hinaus nimmt mit zunehmender radialer Verschiebung des Spannelementes die Gefahr des Kippens der Vorsprünge um eine axial gerichtete Achse zu. Dadurch werden die Umfangsenden aus ihrer Kreisform deformiert, wodurch die wirksame Klemmfläche reduziert wird. Besonders wenn hohe Klemmkräfte erzielt werden sollen, führt dieser Nachteil im Extremfall zur Zerstörung der Klemmvorrichtung.

Hohe Anforderungen an eine Klemmvorrichtung werden insbesondere beim Explosionsschweißen von Rohren gestellt. Um eine radiale Deformation der Rohre während der Explosion zu vermeiden, werden die Rohre mittels einer zweischaligen Hülse bandagiert. Die Hülse wird durch Klemmvorrichtungen radial fixiert, wobei bereits eine hohe Klemmkraft erreicht werden muß. Die der gegenüber größere Kraft wirkt jedoch erst während der Explosion auf die Klemmvorrichtung ein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klemmvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die extrem hohe Klemmkräfte ohne Schaden zu nehmen übersteht und leicht und schnell montierbar und demontierbar ist.

Die Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

• a) aus einem mindestens an einer Stelle radial geschlitzten Klemmring mit im wesentlichen radial abgewinkelten, parallel verlaufenden Spannabschnitten deren gegenüberliegende Seiten einen Schlitz begrenzen und deren davon abgewandte, in Umfangsrichtung weisende Rückseiten zueinander einen Winkel α bildende, in in Achsrichtung geneigter Ebene verlaufende plane Gleitflächen aufweisen,
• b) einem die Spannabschnitte umgebenden und auf deren Gleitflächen axial verschiebbaren Spannelement mit entsprechenden planen Gleitflächen welches ringförmig geschlossen und einstückig ausgeführt ist,
• c) Einrichtungen zur gegenseitigen Verschiebung zwischen den Spannabschnitten und dem Spannelement.

Durch die ringförmig geschlossene Ausführung des Spannelementes sind die durch die Klemmkraft beanspruchten Abschnitte beiderseits durch Stege fest und einstückig verbunden. Dadurch ist ein Verbiegen, Aufspreizen usw. nicht mehr möglich. Die Gleitflächen der Spannabschnitte des Klemmringes bilden zueinander einen axial gerichteten Keilwinkel und arbeiten mit den entsprechenden Gleitflächen im Inneren des Spannelementes zusammen. Durch axiales Verschieben dieses Spannelementes gegenüber den Spannabschnitten gleiten diese entlang der zueinander geneigten Gleitflächen und werden dabei zueinander bewegt. Die keilförmig zueinander geneigten Gleitflächen ergeben eine starke Übersetzung der Spannkraft in eine radial wirkende Klemmkraft. In umgekehrter Richtung untersetzt sich dadurch eine nach dem eingangs genannten Beispiel hohe Radialkraft auf die Klemmvorrichtung in eine geringe axiale Schubkraft, wobei in irgendeiner Weise angeordnete Einrichtungen zum Spannen nicht übermäßig beansprucht werden. Darüber hinaus wird bei geringem Neigungswinkel der Gleitflächen infolge Selbsthemmung nahezu keine rückwirkende Schubkraft erzeugt. Die genannten Vorzüge ergeben bei geringen Raummaßen der erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung eine einfache und zuverlässige Handhabung. Die Einzelteile können beispielsweise mit wenig Aufwand in Gießtechnik hergestellt werden.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale werden nachfolgend an den in der Zeichnung dargestellten Beispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 die teilweise Seitenansicht einer Klemmvorrichtung mit einer Spannschraube, teilweise im Schnitt entlang der Linie I-I nach Fig. 2,

Fig. 2 den Längsschnitt entlang der Linie II-II der Klemmvorrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 3 den Längsschnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1 einer Klemmvorrichtung mit abweichend dazu zwei Spannschrauben.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Klemmvorrichtung besteht aus zwei gleichförmigen Ringhälften 1, 2, deren Spannabschnitte 4, 5 sich radial fortsetzen, und aus einem Spannelement 9, das ringförmig geschlossen ausgeführt und auf die Spannabschnitte 4, 5 aufgesteckt ist. Diese Anordnung ist diametral gegenüber nochmals in identischer Ausführung vorhanden, aber nicht dargestellt. Die beiden Spannabschnitte 4, 5 der Ringhälften 1, 2 begrenzen einen Schlitz 3 und sind im wesentlichen parallel, radial gerichtet. Auf der dem Schlitz 3 abgewandten Rückseite der Spannabschnitte 4, 5 sind Gleitflächen 7, 8 angeordnet, die eben, aber gegenüber der Achsrichtung der Klemmvorrichtung geneigt sind und zueinander einen Keilwinkel bilden. Der Übergangsbereich 13, 14 zur Mantelfläche 6 der Ringhälften 1, 2 ist jeweils hohlkehlenförmig gekrümmt, um verstärkte Zonen zur Übertragung der Klemmkräfte zu schaffen. Das Spannelement weist entsprechend geneigte, innen angeordnete Gleitflächen 10, 11 auf, die an ihrem Rand dem hohlkehlenförmigen Übergangsbereich 13, 14 der Spannabschnitte 4, 5 angepaßt sind. Dadurch kann das Spannelement bis nahe an die Mantelflächen 6 der Ringhälften 1, 2 herangeführt werden.

Beim Spannen der Klemmvorrichtung muß das Spannelement 9 gegenüber den Spannabschnitten 4, 5 axial, d. h. gemäß Fig. 2 nach rechts verschoben werden. Dazu dient eine Schraube 12, die über ein Gewinde im Spannelement 9 gegen Anlaufflächen an den Spannabschnitten 4, 5 drückt. Die Spannabschnitte 4, 5 werden dabei in den engeren Bereich des Spannelementes 9 verschoben, wodurch der Schlitz 3 enger und der innere Radius R der Klemmvorrichtung verkleinert wird. Der Keilwinkel ist so klein gehalten, daß an den Gleitflächen 7, 8, 10, 11 Selbsthemmung auftritt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel sind in die Spannabschnitte 4, 5 der Ringhälften 1, 2 axial verlaufende Gewindebohrungen eingearbeitet. Darin angeordnete Schrauben 15 können getrennt betätigt werden. Beim Spannen der Klemmvorrichtung werden die Schrauben 15 zurückgedreht bis ihr rechts dargestelltes Kopfende gegen die entsprechende Innenfläche des Spannelementes 9 drückt und dabei eine gegenseitige Verschiebung erfolgt. In umgekehrter Richtung ist, wie dargestellt, auch ein Lösen der Spannvorrichtung durch Eindrehen der Schrauben 15 möglich. Dabei werden die Spannabschnitte 4, 5 in den weiteren Bereich des Spannelementes verschoben, wodurch zwangsweise ein Lösen der Selbsthemmung erfolgt.

Die dargestellten Ausführungen sind nur Beispiele der Erfindung. Insbesondere die Einrichtungen zum Spannen können beliebig variieren. So ist es möglich, anstelle der dargestellten Schrauben auch hydraulische Einrichtungen vorzusehen, wobei aktive Elemente auch zum Lösen einsetzbar sind. Weiterhin kann der Klemmring beliebig unterteilt werden oder an geeigneten Trennstellen auch gelenkig verbunden sein.

Claims (5)

1. Klemmvorrichtung mit veränderbarem Bohrungsumfang zur kraftschlüssigen Verbindung von im wesentlichen zylindrischen Mantelflächen, bestehend

• a) aus einem mindestens an einer Stelle radial geschlitzten Klemmring (1, 2) mit im wesentlichen radial abgewinkelten, parallel verlaufenden Spannabschnitten (4, 5), deren gegenüberliegende Seiten einen Schlitz (3) begrenzen und deren davon abgewandte, in Umfangsrichtung weisende Rückseiten zueinander einen Winkel α bildende, in in Achsrichtung geneigten Ebenen verlaufende plane Gleitflächen (7, 8) aufweisen,
• b) einem die Spannabschnitte (4, 5) umgebenden und auf deren Gleitflächen (7, 8) axial verschiebbaren Spannelement (9) mit entsprechenden planen Gleitflächen (10, 11), welches ringförmig geschlossen und einstückig ausgeführt ist,
• c) Einrichtungen (12, 15) zur gegenseitigen Verschiebung zwischen den Spannabschnitten (4, 5) und dem Spannelement (9).

2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Gleitflächen (7, 8) der Spannabschnitte (4, 5) und der inneren Mantelfläche (6) des Klemmringes (1, 2) ein hohlkehlenförmiger Übergangsbereich (13, 14) vorgesehen ist, und die Gleitflächen (10, 11) des Spannelementes (9) einen angepaßten Verlauf aufweisen.

3. Klemmvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei gleiche Ringhälften (1, 2) und zwei Spannelemente (9).

4. Klemmvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (9) eine axial verlaufende Gewindebohrung und eine darin angeordnete, gegen an den Spannabschnitte (4, 5) vorgesehene Anlaufflächen drückende Schraube (12) aufweist.

5. Klemmvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannabschnitte (4, 5) des Klemmringes (1, 2) axial verlaufende Gewindebohrungen und darin angeordnete, gegen eine Innenfläche des Spannelementes (9) drückende Schrauben (15) aufweisen.