DE4228122C1 - Tensioner for stress steels in mould producing concrete railway sleepers - involves tension bolts screwed on the end side of four steels arranged at corner points of inverted trapezium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannmaschine zum Vorspannen von Spannstählen in einer Gießform zum Herstellen von vorge­ spannten Betonschwellen, insbesondere Betongleisschwellen, wobei endseitig auf vier in den Eckpunkten eines umgekehrten Trapezes angeordneten Spannstählen über die Gießform vor­ kragende Kopfbolzen auf der einen Seite und Spannbolzen auf der anderen Seite lösbar befestigt, z. B. aufgeschraubt, sind, mit einem Spannaggregat mit mehreren in Vorspannrich­ tung druckbeaufschlagbaren Spannköpfen zum zugfesten Auf­ setzen auf die Spannbolzen.

Man kennt Gießformen DE 41 00 191 C1 mit einem umgekehrt trapezförmigen Querschnitt zum Herstellen von vorgespannten trapezförmigen Betonschwellen und insbesondere Betongleisschwellen, bei denen vorgespannte Spannstähle in Frischbeton eingebettet werden. Dazu befinden sich die vorgespannten Spannstähle in einem oder mehreren Formnestern der Gießform. In diese Form­ nester wird der Frischbeton eingegossen. Nach einem ausrei­ chenden Erhärten des Betons wird die Spannung der Spann­ stähle durch Lösen von stirnseitig über die Gießform vor­ kragenden Spannbolzen auf den Beton übertragen. Diese Spannungsübertragung erfolgt durch Reibung.

Bei den bekannten Gießformen sind - aufgrund ihres umgekehrt trapez­ förmigen Querschnittes - die Spannstähle in den vier Eck­ punkten eines umgekehrten Trapezes angeordnet. Das gilt in gleicher Weise für die stirnseitig vorkragenden Spannbolzen, welche auf die Spannstähle aufgeschraubt sind. An ihrem anderen Ende sind Kopfbolzen auf die Spannstähle zu deren Verankerung aufgeschraubt. Das Vorspannen der Spannstähle erfolgt mit Hilfe einer Spannmaschine, die ein höhenver­ stellbares und tiefenverstellbares Spannaggregat aufweist, welches überdies entlang jener Stirnseite der Gießform ver­ fahrbar ist, auf welcher die auf die Spannstähle aufge­ schraubten Spannbolzen vorkragen. Die bekannten Spannaggre­ gate weisen für jeden Spannstahl bzw. jeden Spannbolzen einen eigenen Spannkopf und folglich vier Spannköpfe auf, die sich zugfest auf die Spannbolzen aufsetzen, z. B. auf­ schrauben lassen. Zum Aufbringen der erforderlichen Vorspan­ nung werden extrem hohe Spannkräfte benötigt. Um diese ex­ trem hohen Spannkräfte erzeugen zu können, müssen die Spann­ köpfe hinreichend dimensioniert sein. Das gilt nicht nur in bezug auf die druckbeaufschlagten Spannflächen, sondern auch hinsichtlich ihrer Spannhülsen, welche auf die Spannbolzen aufgeschraubt werden, hinsichtlich der die Spannhülsen an­ treibenden Wellen und hinsichtlich ihrer Schraubhülsen zum Nachstellen von Spannschrauben. Eine hinreichende Dimensio­ nierung läßt sich jedoch bei jenen beiden Spannköpfen kaum verwirklichen, die für die beiden auf der Schmalseite des Trapezes verhältnismäßig eng nebeneinanderliegenden Spann­ stähle bzw. deren Spannbolzen bestimmt sind. Denn auf dieser Schmalseite herrscht im Gegensatz zu der Breitseite des Trapezes mit den beiden verhältnismäßig weit auseinanderlie­ genden Spannstählen bzw. deren Spannbolzen ein echter Platz­ mangel für die Spannköpfe. Folglich ist die Demensionierung zumindest dieser beiden Spannköpfe auf ein durch den Platz­ mangel vorgegebenes Außenmaß beschränkt. Das gilt zwangsläu­ fig für den gesamten Spannmechanismus. Aus diesem Grunde bewegt sich die Dimensionierung der Spannköpfe stets im Grenzbereich, um die erforderlichen Vorspannkräfte dennoch aufbringen zu können. Eine derartige Dimensionierung im Grenzbereich kann Beschädigungen der Spannköpfe nicht aus­ schließen. Daraus resultieren im Zuge einer automatischen Betonschwellen- bzw. Betongleisschwellenfertigung erhebliche Betriebsstörungen, welche die Erfindung vermeiden will.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannmaschine zum Vorspannen von Spannstählen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche unter Vermeidung von Platzmangel eine optimale Dimensionierung ihrer Spannköpfe zum Aufbringen hinreichend hoher Vorspannkräfte gewähr­ leistet und sich in einfacher Weise durch eine funktions­ sichere Bauweise auszeichnet.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Spannmaschine dadurch, daß das Spannaggregat lediglich zwei auf der einen Diagonale des von den Spannstählen bzw. Spannbolzen aufgespannten umgekehrten Trapezes und im Ab­ stand der sich diagonal gegenüberliegenden Spannbolzen ange­ ordnete Spannköpfe aufweist, und daß die beiden Spannköpfe unter Beibehaltung ihres Abstandes auf die andere Diagonale des Trapezes mit den beiden anderen Spannbolzen verschwenk­ bar sind.

Die Erfindung geht zunächst einmal von der Er­ kenntnis aus, daß die diagonalen Abstände der umgekehrt tra­ pezförmig angeordneten Spannstähle bzw. Spannbolzen iden­ tisch sind. Die Erfindung geht von der weiteren Erkenntnis aus, daß eine einwandfreie Vorspannung der jeweils vier Spannstähle in einem Formnest einer solchen Gießform auch dann gewährleistet ist, wenn nicht sämtliche vier Spann­ stähle gleichzeitig vorgespannt werden, sondern nacheinander jeweils zwei sich diagonal gegenüberliegende Spannstähle. Folglich kommt die erfindungsgemäße Spannmaschine überra­ schenderweise mit lediglich zwei sich diagonal und im Ab­ stand der Spannstähle bzw. ihrer Spannbolzen gegenüberlie­ genden Spannköpfen aus, wenn diese beiden Spannköpfe unter Beibehaltung ihres Abstandes von der einen Trapezdiagonale auf die andere Trapezdiagonale verschwenkt werden können, um zunächst die einen beiden Spannstähle und anschließend die anderen beiden Spannstähle vorzuspannen. Da die erfindungs­ gemäße Spannmaschine mit lediglich zwei Spannköpfen aus­ kommt, steht nunmehr der erforderliche Platz für eine hin­ reichende Dimensionierung der beiden Spannköpfe zur Verfü­ gung. Folglich läßt sich einerseits die druckbeaufschlagte Spannfläche erheblich vergrößern, so daß mit geringeren Drücken gearbeitet werden kann, und um die verlangten Vorspann­ kräfte aufbringen zu können, lassen sich andererseits stabi­ lere Bauteile für den Spannmechanismus verwenden, beispiels­ weise stärkere Spannhülsen und dickere Wellen für den An­ trieb dieser Spannhülsen sowie stärkere Schraubhülsen. Nach alldem sind Beschädigungen der Spannköpfe und daraus resul­ tierende Betriebsstörungen nicht länger zu befürchten.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So sieht die Erfindung vor, daß die beiden Spannköpfe auf einer Drehscheibe oder einem schwenkbar gela­ gerten Tragarm beidseitig der Dreh- bzw. Schwenkachse mit diagonalem Spannbolzenabstand angeordnet sind, und daß auf die Drehscheibe bzw. den Tragarm ein Dreh- bzw. Schwenkan­ trieb arbeitet, der selbstverständlich so gesteuert ist, daß die Spannköpfe taktweise auf die eine oder andere Trapezdia­ gonale verschwenkt werden. Für den Einsatz einer erfindungs­ gemäßen Spannmaschine bei einer Gießform mit mehreren neben­ einander angeordneten Formnestern empfiehlt die Erfindung, daß für jedes Formnest ein Tragarm mit beidseitig seiner Schwenkachse im diagonalen Spannbolzenabstand angeordneten Spannköpfen vorgesehen ist, daß die Tragarme mit fluch­ tenden Schwenkachsen in Diagonalstellung entsprechend der sich diagonal gegenüberliegenden Spannbolzen parallel zuein­ ander angeordnet und mittels einer gemeinsamen Stellstange unter jeweils Gelenkbildung miteinander verbunden sind und daß an die Stellstange ein Stelltrieb, z. B. eine Zylinder­ kolbenordnung, zum Verschwenken der Tragarme bzw. ihrer Spannköpfe aus der einen Diagonalstellung in die andere Dia­ gonalstellung angeschlossen ist. Auf diese Weise lassen sich also stets sämtliche auf gleichgerichteten Trapezdiagonalen angeordnete Spannstähle gleichzeitig vorspannen. Dabei kann die Stellstange zwischen den Tragarmanschlüssen Justiervor­ richtungen, z. B. Spannschlösser, aufweisen, um die Tragarm­ stellung auf die Trapezdiagonalen der einzelnen Formnester exakt einstellen zu können.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Vorspan­ nen von Spannstählen in einer Gießform zum Herstellen von vorgespannten Betonschwellen, insbesondere Betongleisschwel­ len, mit vier in den Eckpunkten eines umgekehrten Trapezes angeordneten Spannstählen. Dieses Verfahren ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß zunächst die beiden auf der einen Diago­ nale des Trapezes angeordneten Spannstähle und danach die beiden auf der anderen Diagonale des Trapezes angeordneten Spannstähle jeweils gleichzeitig vorgespannt werden. Bei einer Gießform mit mehreren Formnestern empfiehlt die Erfin­ dung in verfahrensmäßiger Hinsicht, daß zunächst sämtliche auf den einen gleichgerichteten Diagonalen der Trapeze ange­ ordnete Spannstähle gleichzeitig und danach sämtliche auf den anderen gleichgerichteten Diagonalen der Trapeze ange­ ordneten Spannstähle gleichzeitig vorgespannt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Gießform mit mehreren Formnestern in schemati­ scher Draufsicht mit lediglich einem Spannstahl,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich des Spannstahles und seines Spannbolzens,

Fig. 3 eine Stirnansicht auf den Gegenstand nach Fig. 1, welche die umgekehrt trapezförmige Anordnung der Spannstähle bzw. ihrer Spannbolzen erkennen läßt,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Spannmaschine in schematischer Stirnansicht mit diagonaler Spannkopfanordnung,

Fig. 5 den Gegenstand nach Fig. 4 in schematischer Aufsicht,

Fig. 6 einen Axialschnitt durch einen der beiden Spannköpfe und

Fig. 7 eine Spannmaschine mit für jedes Formnest der Gieß­ form eigenem Spannaggregat in schematischer Stirnan­ sicht.

In den Figuren ist eine Gießform 1 zum Herstellen von vorge­ spannten Betongleisschwellen mit in den Beton einzubettenden Spannstählen 2 dargestellt. Diese Gießform 1 weist zwischen zwei Kopfplatten 3 in Parallellage angeordnete Formnester 4 für die einzelnen Betongleisschwellen auf. Da die Beton­ gleisschwellen einen trapezförmigen Querschnitt haben, weisen die Formnester 4 einen umgekehrt trapezförmigen Quer­ schnitt auf. Die Spannstähle 2 lassen sich in den Kopfplat­ ten 3 mittels an den einen Enden auf schraubbare Kopfbolzen 5 und an den anderen Enden auf schraubbarer Spannbolzen 6 verankern, und zwar befinden sich die Spannstähle 2 bzw. ihre Kopfbolzen 5 und Spannbolzen 6 in den Eckpunkten eines umgekehrten Trapezes. Sowohl die Kopfbolzen 5 als auch die Spannbolzen 6 ragen stirnseitig über die Gießform bzw. de­ ren Kopfplatten 3 vor.

In den Figuren ist ferner eine Spannmaschine 7 zum Vorspan­ nen der Spannstähle 2 im Zuge der Herstellung der Beton­ gleisschwellen dargestellt. Diese Spannvorrichtung 7 weist ein Spannaggregat 8 mit in Vorspannrichtung druckbeauf­ schlagbaren Spannköpfen 9 auf, die zum zugfesten Aufsetzen auf die Spannbolzen 6 eingerichtet sind. Das Spannaggregat 8 weist lediglich zwei auf der einen Diagonale des von den Spannstählen 2 bzw. ihren Spannbolzen 6 aufgespannten (umge­ kehrten) Trapezes und im Abstand der sich diagonal gegen­ überliegenden Spannbolzen 6 angeordnete Spannköpfe 9 auf.

Die beiden Spannköpfe 9 sind unter Beibehaltung ihres Ab­ standes A auf die andere Diagonale des Trapezes mit den bei­ den anderen Spannbolzen verschwenkbar, was gestrichelt ange­ deutet ist. Dazu sind die beiden Spannköpfe 9 nach dem Aus­ führungsbeispiel auf einem schwenkbar gelagerten Tragarm 10 beidseitig der Schwenkachse 11 mit diagonalem Spannbolzenab­ stand A angeordnet. Auf den Tragarm 10 arbeitet ein ledig­ lich angedeuteter Schwenkantrieb 12. - Das Spannaggregat 8 ist entlang der Stirnseite der Gießform 1 verfahrbar, darüber hinaus gegen die Spannbolzen 6 und folglich in die Tiefe verfahrbar, darüber hinaus in der Höhe verfahrbar und folglich höhenverstellbar.

Jeder Spannkopf 9 weist eine Spannhülse 13 zum Aufschrauben auf das Gewindeende der Spannbolzen 6 auf. Diese Spannhülse 13 ist über eine Welle 14 an einen Antriebsmotor 15 ange­ schlossen und in einem druckmittelbeaufschlagbaren Hohlkol­ ben 16 zum Aufbringen der erforderlich Vorspannkräfte gela­ gert. Dieser Hohlkolben 16 wiederum ist von einer Rückstell­ feder 17 beaufschlagt und in einem Zylinder 18 geführt. Die Druckmittelzufuhr 19 ist lediglich angedeutet. - Außerdem weist jeder Spannkopf 9 eine drehbar gelagerte und von einem getrennten Motor antreibbare Schraubhülse 20 auf. Diese Schraubhülse 20 dient zum Nachstellen einer auf dem jewei­ ligen Spannbolzen 6 angeordneten Spannmutter 21, welche zur Verankerung des jeweils vorgespannten Spannstahles 2 dient und gegen die Kopfplatte 3 der Gießform 1 anliegt. Das Nach­ stellen dieser Spannmutter 21 muß nach Maßgabe der Spann­ stahllängung im Zuge des Aufbringens der erforderlichen Vor­ spannkraft erfolgen. Zum Lösen des Spannbolzens 6 - nach dem Erhärten des Betons - dient eine weitere, auf dem Spannbol­ zen 6 drehfest angeordnete Schraubenmutter 22.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel für mehrere nebenein­ ander angeordnete Formnester 4 kann jedem Formnest ein Trag­ arm 10 mit beidseitig seiner Schwenkachse 11 im diagonalen Spinnbolzenabstand A angeordneten Spannköpfen 9 vorgesehen sein. In diesem Fall sind die Tragarme 10 mit fluchtenden Schwenkachsen 11 in Diagonalstellung entsprechend der sich diagonal gegenüberliegenden Spannbolzen 6 parallel zueinan­ der angeordnet und mittels einer gemeinsamen Stellstange 23 unter jeweils Gelenkbildung miteinander verbunden. An die Stellstange 23 ist ein Stelltrieb 24, z. B. eine Zylinder­ kolbenanordnung, zum Hin- und Herbewegen der Stellstange 23 und folglich zum Verschwenken der Tragarme 10 bzw. ihrer Spannköpfe 9 aus der einen Diagonalstellung in die andere Diagonalstellung angeschlossen. Die Stellstange 23 kann zwi­ schen den Tragarmanschlüssen 25 Justiervorrichtungen, z. B. Spannschlösser 26 aufweisen, um eine exakte, auf die Spann­ stähle 2 bzw. ihre Spannbolzen 6 abgestimmte Diagonalstel­ lung einzustellen.

Claims (6)

1. Spannmaschine zum Vorspannen von Spannstählen in einer Gießform zum Herstellen von vorgespannten Betonschwellen, insbesondere Betongleisschwellen, wobei endseitig auf vier in den Eckpunkten eines umgekehrten Trapezes angeordneten Spannstählen über die Gießform vorkragende Kopfbolzen auf der einen Seite und Spannbolzen auf der anderen Seite lösbar befestigt, z. B. aufgeschraubt sind, mit einem Spannaggregat mit mehreren in Vorspannrichtung druckbeaufschlagbaren Spannköpfen zum zug­ festen Aufsetzen auf die Spannbolzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannaggregat (8) lediglich zwei auf der einen Diagonale des von den Spann­ bolzen (6) aufgespannten Trapezes und im Abstand der sich diagonal gegenüberliegenden Spannbolzen (6) angeordnete Spannköpfe (9) aufweist und daß die beiden Spannköpfe (9) unter Beibehaltung ihres Abstandes auf die andere Diagonale des Trapezes mit den beiden anderen Spannbolzen (6) ver­ schwenkbar sind.

2. Spannmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannköpfe (9) auf einer Drehscheibe oder einem schwenkbar gelagerten Tragarm (10) beidseitig der Dreh- bzw. Schwenkachse (11) mit diagonalem Spannbolzenab­ stand (A) angeordnet sind und daß auf die Drehscheibe bzw. den Tragarm (10) ein Dreh- bzw. Schwenkantrieb (12) arbei­ tet.

3. Spannmaschine nach Anspruch 2 für eine Gießform mit mehreren nebeneinan­ der angeordneten Formnestern, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Formnest (4) ein Tragarm (10) mit beidseitig seiner Schwenkachse (ü) in diagonalem Spannbolzenabstand- (A) angeordneten Spannköpfen (9) vorgesehen ist, daß die Tragarme (10) mit fluchtenden Schwenkachsen (11) in Diago­ nalstellung entsprechend der sich diagonal gegenüberliegen­ den Spannbolzen (6) parallel zueinander angeordnet und mittels einer gemeinsamen Stellstange (23) unter jeweils Gelenkbildung miteinander verbunden sind und daß an die Stellstange (23) ein Stelltrieb (24), z. B. eine Zylinder­ kolbenanordnung, zum Verschwenken der Tragarme (10) bzw. ihrer Spannköpfe (9) aus der einen Diagonalstellung in die andere Diagonalstellung angeschlossen ist.

4. Spannmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellstange (23) zwischen den Trag­ armanschlüssen (25) Justiervorrichtungen, z. B. Spannschlös­ ser (26), aufweist.

5. Verfahren zum Vorspannen von Spannstählen in einer Gieß­ form zum Herstellen von vorgespannten Betonschwellen, ins­ besondere Betongleisschwellen, mit vier in den Eckpunkten eines umgekehrten Trapezes angeordneten Spannstählen, da­ durch gekennzeichnet, daß zunächst die beiden auf der einen Diagonale des Trapezes angeordneten Spannstähle und danach die beiden auf der anderen Diagonale des Trapezes angeord­ neten Spannstähle jeweils gleichzeitig vorgespannt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5 bei einer Gießform mit mehreren Formnestern, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst sämtliche auf den einen gleichgerichteten Diagonalen der Trapeze ange­ ordnete Spannstähle gleichzeitig und danach sämtlich auf den anderen gleichgerichteten Diagonalen der Trapeze angeordnete Spannstähle gleichzeitig vorgespannt werden.