DE4009371A1 - Vorrichtung zum verbinden eines rohres mit einem anschlusselement in einem konstruktionssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbin­ den eines Rohres mit einem Anschlußelement in einem Kon­ struktionssystem, insbesondere für den Messebau, wobei das Anschlußelement wenigstens eine Gewindebohrung auf­ weist, mit einer Anschlußschraube, die einen in eine Gewin­ debohrung des Anschlußelements schraubbaren Außengewin­ deteil, eine koaxiale Gewindebohrung und einen Außenmehr­ kant aufweist, mit einer Rohrbefestigungsschraube, die einen Außengewindeteil zum Einschrauben in ein Innengewin­ de des Rohres, eine koaxiale gewindefreie Durchgangsboh­ rung und einen Angriffsteil für ein Schraubwerkzeug auf­ weist, mit einem einen Kopf aufweisenden Schraubenbolzen, der durch die Durchgangsbohrung der Rohrbefestigungsschrau­ be hindurchgeführt und in die Gewindebohrung der Anschluß­ schraube eingeschraubt ist, wobei der Umkreisdurchmesser des Kopfes größer als der Durchmesser der Durchgangsboh­ rung ist, und mit einer Hülse, die einen Innenmehrkant aufweist, wobei die Anschlußschraube mit ihrem Außenmehr­ kant im Innenmehrkant der Hülse um die Länge ihres Außenge­ windeteils axial verschiebbar geführt ist und die Rohrbe­ festigungsschraube teilweise in die Hülse einführbar ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-GM 89 13 643.8) hat die Anschlußschraube einen zweiten Außengewindeteil, der in eine koaxiale Gewindebohrung der Rohrbefesti­ gungsschraube einschraubbar ist. Zwischen beiden Außengewin­ deteilen der Anschlußschraube liegt ihr Außenmehrkant, der sich axial über einen verhältnismäßig kurzen Abschnitt er­ streckt und auf die aus Aluminium bestehende Hülse eine verhältnismäßig hohe Flächenpressung beim Festziehen der Anschlußschraube mittels der Hülse ausübt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die einfacher herstell­ bar und höher belastbar ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich der Außenmehrkant der Anschlußschraube bis an ihr ihrem Außengewindeteil abgekehrtes Ende erstreckt, daß sich die Durchgangsbohrung über die gesamte Länge der Rohr­ befestigungsschraube erstreckt und daß der Schraubenbolzen axial und gegen eine Drehung in der Durchgangsbohrung ge­ sichert ist.

Bei dieser Lösung entfällt sowohl die Herstellung eines zweiten Außengewindes auf der Anschlußschraube als auch eine Gewindebohrung in der Rohrbefestigungsschraube. Diese Verbindungsvorrichtung ist mithin einfacher herstellbar. Darüber hinaus erstreckt sich der Außenmehrkant der An­ schlußschraube über einen längeren Abschnitt als bisher, so daß die Flächenpressung zwischen dem Außenmehrkant der Anschlußschraube und dem Innenmehrkant der Hülse entspre­ chend geringer ist. Mittels der Hülse läßt sich daher ein höheres Drehmoment ohne Beschädigung ihres Innenmehrkants ausüben.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Ganghöhe des Gewin­ des des Außengewindeteils der Anschlußschraube größer als die des Gewindes des Schraubenbolzens ist und beide Gewinde den gleichen Gewindesinn aufweisen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß beim Einschrauben der Anschlußschraube in ein Anschlußelement die Anschlußschraube durch Drehen der Hülse mit höherer Vorschubgeschwindigkeit in das An­ schlußelement eingeschraubt als vom Schraubenbolzen abge­ schraubt wird. Das Anschlußelement wird daher mit einer der Differenz der beiden Vorschubgeschwindigkeiten entspre­ chenden Geschwindigkeit gegen die dem Anschlußelement zuge­ kehrte Stirnseite der Hülse gezogen, so daß zum Festziehen mit einer vorbestimmten Spannkraft nur ein entsprechend geringeres Drehmoment auf die Hülse ausgeübt zu werden braucht. Die Hülse kann daher allein mit der Hand gedreht werden, um das Anschlußelement an der Hülse festzuziehen.

Sodann ist es günstig, wenn der Kopf des Schraubenbolzens einen Außenmehrkant aufweist, der in einem Innenmehrkant am einen Ende der Rohrbefestigungsschraube unverdrehbar gehalten ist. Dies ergibt eine einfache Drehsicherung des Schraubenbolzens.

Insbesondere kann der Innenmehrkant der Rohrbefestigungs­ schraube durch eine einfache Quernut gebildet sein.

Eine weitere Ausgestaltung kann darin bestehen, daß der Innenmehrkant der Hülse durch im Querschnitt dreieckige Längsnuten in der Innenfläche der zylindrischen Hülse gebil­ det ist. Auf diese Weise wird die Festigkeit der Hülsenwand nicht nennenswert durch die Ausbildung des Innenmehrkants verringert, so daß die Hülse eine geringere Wandstärke auf­ weisen und dementsprechend materialsparend ausgebildet wer­ den kann.

Sodann kann dafür gesorgt sein, daß ein innerer Anschlag der Hülse für die Rohrbefestigungsschraube durch einen in einer Ringnut eingesetzten Sprengring gebildet ist. Im Ge­ gensatz zu der bekannten Verbindungsvorrichtung, bei der der innere Anschlag als radial nach innen vorstehender Bund ausgebildet ist, so daß die Hülse zur Bildung des Bundes um den Betrag der Differenz von Innen- und Außendurchmesser des Bundes ausgedreht werden muß, entfällt hierbei das Aus­ drehen der Hülse außerhalb der Ringnut, was ebenfalls den Zeitaufwand bei der Herstellung und den Materialaufwand verringert.

Die Axialsicherung des Schraubenbolzens entgegen seiner Einschraubrichtung kann auf einfache Weise durch einen in einer Ringnut des Schraubenbolzens eingesetzten Sicherungs­ ring bewirkt werden.

Sodann kann die Hülse an ihrem die Rohrbefestigungsschraube aufnehmenden Ende einen Innenkonus aufweisen, dessen größter Durchmesser dem Außendurchmesser eines die Rohrbefestigungs­ schraube umgebenden Bundes entspricht. Diese Ausbildung er­ möglicht eine Zentrierung und radiale Abstützung der Hülse auf der in das Rohr eingeschraubten Rohrbefestigungsschrau­ be.

Ferner sollte der Schraubenbolzen in der Rohrbefestigungs­ schraube axial um ein vorbestimmtes Spiel verschiebbar sein, das der zur Erzielung der gewünschten Einschraubtiefe des Außengewindeteils der Anschlußschraube in die Gewindebohrung des Anschlußelements erforderlichen Anzahl von Umdrehungen der Anschlußschraube multipliziert mit der Differenz der Ganghöhen der Gewinde von Anschlußschraube und Schraubenbol­ zen entspricht. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Außengewindeteil der Anschlußschraube um die gewünschte Einschraubtiefe in die Gewindebohrung des Anschlußelements eingeschraubt wird. Ohne das Spiel würde das Anschlußelement beim Einschrauben der Anschlußschraube schon beim Eingriff des Außengewindeteils der Anschlußschraube in den ersten Gewindegang der Gewindebohrung des Anschlußelements fest gegen die Hülse gezogen und eine weitere Drehung der An­ schlußschraube blockiert, da sich das Anschlußelement bei einer größeren Ganghöhe des Außengewindeteils der Anschluß­ schraube als der des Gewindes des Schraubenbolzens rascher in Richtung auf die Anschlußschraube als diese auf dem Schraubenbolzen aus der Hülse bewegt.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Konstruktionssystem mit Anschlußelementen und Verbindungsstreben, in denen eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung verwendet wird,

Fig. 2 eine Endansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungs­ vorrichtung und

Fig. 3 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Verbin­ dungsvorrichtung in größerem Maßstab.

Das Konstruktionssystem nach Fig. 1 ist besonders für den Aufbau von Messeständen oder dergleichen geeignet und be­ steht aus Anschlußelementen 1, sogenannten Knotenelementen, und diese miteinander verbindenden Streben 2.

Die Anschlußelemente 1 bestehen aus Hohlkugeln mit symme­ trisch über deren Oberfläche verteilten Abflachungen 3, in denen jeweils eine radiale Gewindebohrung 4 ausgebildet ist. Die Gewindebohrungen 4 erstrecken sich mithin in ver­ schiedene radiale Richtungen.

Die Streben 2 bestehen jeweils aus einem Rohr 5 und zwei Verbindungsvorrichtungen 6, die jeweils eines der Enden des Rohres 5 mit einem Anschlußelement 1 verbinden.

Jede Verbindungsvorrichtung 6 besteht aus einer Anschluß­ schraube 7, einer Rohrbefestigungsschraube 8, einer Hülse 9, einem Sprengring 10, einem Sicherungsring 11 und einem Schraubenbolzen 23.

Jede Anschlußschraube 7 hat einen in eine der Gewindebohrun­ gen 4 eines Anschlußelements 1 einschraubbaren Außengewinde­ teil 12, eine koaxiale Gewindebohrung 13 in dem dem Außenge­ windeteil 12 gegenüberliegenden Endabschnitt und einen Außenmehrkant 14. Der Außenmehrkant 14 der Anschlußschraube 7 erstreckt sich bis an ihr ihrem Außengewindeteil 12 abge­ kehrtes Ende und hat vier Kanten.

Jede Rohrbefestigungsschraube 8 hat einen Außengewindeteil 15, der in ein Innengewinde 5′ des Rohres 5 eingeschraubt ist, eine koaxiale gewindefreie Durchgangsbohrung 16 und einen Angriffsteil 17 für ein Schraubwerkzeug, hier einen Schraubenschlüssel, der mit zwei sich diametral gegenüber­ liegenden Abflachungen 18 in Eingriff bringbar ist. Die Durchgangsbohrung 16 erstreckt sich über die gesamte Länge der Rohrbefestigungsschraube 8. Zwischen dem Außengewinde­ teil 15 und dem Angriffsteil 17 ist ein radial nach außen vorstehender, die Rohrbefestigungsschraube 8 umgebender Bund 19 ausgebildet.

Die Hülse 9 hat einen dem Außenmehrkant 14 der Anschluß­ schraube 7 angepaßten Innenmehrkant 20, der durch im Quer­ schnitt dreieckige Längsnuten (Fig. 2) mit rechtem Innenwin­ kel in der Innenfläche 21 der zylindrischen Hülse 9 gebildet ist. Die Anschlußschraube 7 ist mit ihrem Außenmehrkant 14 im Innenmehrkant 20 der Hülse 9 um die Länge ihres Außen­ gewindeteils 12 axial verschiebbar geführt.

Ferner ist in der Innenseite der Hülse 9 eine Ringnut ausge­ bildet, in der der Sprengring 10 als axialer Anschlag für die Rohrbefestigungsschraube 8 eingesetzt ist. An ihrem die Rohrbefestigungsschraube 8 aufnehmenden Ende hat die Hülse 9 einen Innenkonus 22, dessen größter Durchmesser dem Außendurchmesser des Bundes 19 entspricht.

Der Schraubenbolzen 23 hat einen Kopf 25 und einen Gewinde­ schaft, der durch die Durchgangsbohrung 16 der Rohrbefesti­ gungsschraube 8 hindurchgeführt und in die Gewindebohrung 13 der Anschlußschraube 7 eingeschraubt ist. Der Umkreis­ durchmesser des Kopfes 25 ist größer als der Durchmesser der Durchgangsbohrung 16.

Der Schraubenbolzen 23 ist axial und gegen eine Drehung in der Durchgangsbohrung 16 gesichert. Zur Drehsicherung hat der Kopf 25 des Schraubenbolzens 23 einen Außenmehrkant, der in einen als Quernut ausgebildeten Innenmehrkant 24 am axial innerhalb des Rohres 5 liegenden Ende der Rohrbe­ festigungsschraube 8 eingreift. Während der Schraubenkopf 25 eine Axialsicherung des Schraubenbolzens 23 in Ein­ schraubrichtung bildet, bewirkt der in einer Ringnut 26 des Schraubenbolzens 23 eingesetzte Sicherungsring 11 eine Axialsicherung des Schraubenbolzens 23 in entgegengesetzter Richtung.

Der Kopf 25 und der Sicherungsring 11 lassen jedoch ein Spiel S für eine axiale Bewegung des Schraubenbolzens 23 relativ zur feststehenden Rohrbefestigungsschraube 8 zu. Dieses Spiel S entspricht der zur Erzielung der gewünschten Einschraubtiefe T des Gewindeteils 12 in die Gewindebohrung 4 erforderlichen Anzahl N von Umdrehungen der Anschluß­ schraube 7 multipliziert mit der Differenz h₁-h₂ der Gang­ höhen der Gewinde von Anschlußschraube 7 und Schraubenbol­ zen, d. h.

S = (h₁-h₂)N = (h₁-h₂)T/h₁ (1).

Die Ganghöhe h₁ des Gewindes des Außengewindeteils 12 der Anschlußschraube 7 ist größer als die Ganghöhe h₂ des Gewin­ des 27 des Schraubenbolzens 23 und dementsprechend auch größer als die Ganghöhe h₂ des Innengewindes der Gewindeboh­ rung 13 in der Anschlußschraube 7. Alle drei Gewinde sind rechtsgängig. Vorzugsweise ist das Gewinde des Außengewinde­ teils 12 metrisch und nur um eine Normstufe größer als die Gewinde 13 und 27. Vorzugsweise hat das Gewinde des Gewinde­ teils 12 einen Außendurchmesser von 12 mm und eine Ganghöhe von h₁ = 1,75 mm, entsprechend M12. Dementsprechend haben die Gewinde 12 und 27 einen Außendurchmesser von 10 mm und eine Ganghöhe h₂ von 1,5 mm, entsprechend M10. Dies ergibt bei einer Einschraubtiefe T von beispielsweise 10 mm nach Gleichung (1) ein Spiel S = 1,43 mm.

Nachdem bei der Montage der Schraubenbolzen 23 in die Durch­ gangsbohrung 16 der Rohrbefestigungsschraube 8 eingeführt und durch Einsetzen des Sicherungsrings 11 in die Ringnut 26 gesichert worden ist, wird die Rohrbefestigungsschraube 8 in das Innengewinde 5′ des Rohres 5 bis zur Anlage des Bundes 19 am Ende des Rohres 5 eingeschraubt und festgezo­ gen. Anschließend wird die in die Hülse 9 eingeführte An­ schlußschraube 7 durch Drehen der Hülse 9 soweit auf den Schraubenbolzen 23 aufgeschraubt, bis die Anschlußschraube 7 vollständig im Inneren der Hülse 9 aufgenommen ist, wie es in der unteren Hälfte des Axialschnitts der einen Verbin­ dungsvorrichtung 6 dargestellt ist. Nachdem am anderen Ende des Rohres 5 eine weitere Verbindungsvorrichtung 6 in glei­ cher Weise angebracht worden ist, wird die Strebe 2 zwischen zwei Anschlußelementen 1 koaxial zu je einer Gewindebohrung 4 angeordnet und dann an jedem Ende der Strebe 2 die Hülse 9 entgegengesetzt zur vorherigen Drehrichtung gedreht. Hier­ bei wird die Anschlußschraube 7 von dem Schraubenbolzen 23 abgeschraubt und gleichzeitig in die koaxiale Gewindeboh­ rung 4 des angrenzenden Anschlußelements 1 eingeschraubt, bis das Anschlußelement 1 fest am freien Ende der Hülse 9 anliegt, was dann der Fall ist, wenn das Spiel S zwischen Kopf 25 und Rohrbefestigungsschraube 8 ausgeglichen ist und der Kopf 25 fest an der Rohrbefestigungsschraube 8 an­ liegt. Da die Ganghöhe h₂ der Gewinde 13, 27 etwas kleiner als die Ganghöhe h₁ des Gewindes des Außengewindeteils 12 ist, wird die Anschlußschraube 7 mit höherer Geschwindigkeit in das Anschlußelement 1 eingeschraubt als sie von dem Schraubenbolzen 23 abgeschraubt wird. Das Anschlußelement 1 wird daher mit einer der Differenz der beiden Geschwindig­ keiten entsprechenden Relativgeschwindigkeit gegen das freie Ende der Hülse 9 gezogen. Da diese Relativgeschwindigkeit - entsprechend der Ganghöhendifferenz pro Hülsenumdrehung - verhältnismäßig gering ist, ist zum Festziehen des An­ schlußelements 1 an der Hülse 9 nur ein entsprechend gerin­ ges Drehmoment auf die Hülse 9 auszuüben, das leicht von Hand aufgebracht werden kann, ohne daß ein Schraubwerkzeug zum Verdrehen der Hülse 9 und eine entsprechende Angriffs­ einrichtung an der Hülse 9 für das Schraubwerkzeug erforder­ lich sind. Ohne das Spiel S würde das Anschlußelement 1 schon beim Eingriff des Gewindeteils 12 in den ersten Gewin­ degang der Gewindebohrung 4 fest gegen die Hülse 9 gezogen, da sich das Anschlußelement 1 wegen der größeren Ganghöhe h₁ der Gewinde von Gewindeteil 12 und Gewindebohrung 4 ra­ scher in Richtung auf die Hülse 9 als die Anschlußschraube 7 aus der Hülse 9 herausbewegt.

Statt in einem Konstruktionssystem mit Anschlußelementen 1 in Form von Knotenelementen kann die Verbindungsvorrich­ tung 6 auch in einem Konstruktionssystem mit anderen An­ schlußelementen verwendet werden, die wenigstens eine Ge­ windebohrung zur Aufnahme des Gewindeteils 12 aufweisen. Um beispielsweise eine Strebe 2 zwischen zwei Pfosten zu befestigen, genügt zur Aufnahme der Gewindeteile 12 jeweils eine entsprechende Gewindebohrung in den Pfosten.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Verbinden eines Rohres (5) mit einem Anschlußelement (1) in einem Konstruktionssystem, insbeson­ dere für den Messebau, wobei das Anschlußelement (1) wenig­ stens eine Gewindebohrung (4) aufweist, mit einer Anschluß­ schraube (7), die einen in die Gewindebohrung (4) des An­ schlußelements (1) schraubbaren Außengewindeteil (12), eine koaxiale Gewindebohrung (13) und einen Außenmehrkant (14) aufweist, mit einer Rohrbefestigungsschraube (8), die einen Außengewindeteil (15) zum Einschrauben in ein Innengewinde (5′) des Rohres (5), eine koaxiale gewindefreie Durchgangs­ bohrung (16) und einen Angriffsteil (17, 18) für ein Schraubwerkzeug aufweist, mit einem einen Kopf (25) aufwei­ senden Schraubenbolzen (23), der durch die Durchgangsbohrung (16) der Rohrbefestigungsschraube (8) hindurchgeführt und in die Gewindebohrung (13) der Anschlußschraube (7) einge­ schraubt ist, wobei der Umkreisdurchmesser des Kopfes (25) größer als der Durchmesser der Durchgangsbohrung (16) ist, und mit einer Hülse (9), die einen Innenmehrkant (20) auf­ weist, wobei die Anschlußschraube (7) mit ihrem Außenmehr­ kant (14) im Innenmehrkant (20) der Hülse (9) um die Länge ihres Außengewindeteils (12) axial verschiebbar geführt ist und die Rohrbefestigungsschraube (8) teilweise in die Hülse (9) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Außenmehrkant (14) der Anschlußschraube (7) bis an ihr ihrem Außengewindeteil (12) abgekehrtes Ende erstreckt, daß sich die Durchgangsbohrung (16) über die gesamte Länge der Rohrbefestigungsschraube (8) erstreckt und daß der Schraubenbolzen (23) axial und gegen eine Drehung in der Durchgangsbohrung (16) gesichert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe des Gewindes des Außengewindeteils (12) der Anschlußschraube (7) größer als die des Gewindes (27) des Schraubenbolzens (23) ist und beide Gewinde den glei­ chen Gewindesinn aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (25) des Schraubenbolzens (23) einen Außenmehr­ kant aufweist, der in einem Innenmehrkant (24) am einen Ende der Rohrbefestigungsschraube (8) unverdrehbar gehalten ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmehrkant (24) der Rohrbefestigungsschraube (8) durch eine Quernut gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmehrkant (20) der Hülse (9) durch im Quer­ schnitt dreieckige Längsnuten in der Innenfläche (21) der zylindrischen Hülse (9) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Anschlag der Hülse (9) für die Rohrbefesti­ gungsschraube (8) durch einen in einer Ringnut eingesetz­ ten Sprengring (10) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialsicherung des Schraubenbolzens (23) entgegen seiner Einschraubrichtung durch einen in einer Ringnut (26) des Schraubenbolzens (23) eingesetzten Sicherungsring (11) bewirkt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (9) an ihrem die Rohrbefestigungsschraube (8) aufnehmenden Ende einen Innenkonus (22) aufweist, des­ sen größter Durchmesser dem Außendurchmesser eines die Rohr­ befestigungsschraube (8) umgebenden Bundes (19) entspricht.

9.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenbolzen (23) in der Rohrbefestigungsschraube (8) axial um ein vorbestimmtes Spiel (S) verschiebbar ist, das der zur Erzielung der gewünschten Einschraubtiefe (T) des Außengewindeteils (12) der Anschlußschraube (7) in die Gewindebohrung (4) des Anschlußelements (1) erforderlichen Anzahl von Umdrehungen der Anschlußschraube (7) multipli­ ziert mit der Differenz (h₁-h₂) der Ganghöhen (h₁, h₂) der Gewinde (12, 27) von Anschlußschraube (7) und Schrauben bolzen (23) entspricht.