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Federnder Stehbolzen oder Deckenanker Eine sehr häufige Erscheinung
im Betriebe von Lokomotiv- und anderen Kesseln sind die durch Verschiebungen der
Kesselwände gegeneinander hervorgerufenen Brüche der Stehbolzen oder Deckenanker.
Um diesen Kesselschäden zu begegnen, hat man bereits vorgeschlagen, Stehbolzen mit
schraubenförmig gewundenem Schaft und zwei- oder mehrteiliger Schaftquerscbxvttsfläche
zu verwenden.
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Die Ausführungsarten mit zwei- oder mehrteiligem Schaft zeigen aber
den konstruktiven Nachteil, daß bei auftretenden Biegungsbeanspruchungen an den
Endpunkten der sägeschnittartig geformten und schraubenförmig verlaufenden Schaftlängsscblitze
infolge der scharfwinkligen Querschnittsüb.ergänge zu den ungeschützten Gewindeköpfen
Kerbbeanspruchungen hervorgerufen werden, die ein Vielfaches der zulässigen Werkstoffbeanspruchung
=ausmachen können und dadurch die Bruchgefahr der Bolzen erhöhen. Da außerdem die-
Enden der Längsschlitze in dem am stärksten auf Biegung beanspruchten Schaftteil
des Stehbolzens liegen, so werden sie nach kurzer Betriebsdauer infolge der durch
die Kerbwirkung noch beschleunigten Ermüdung des Werkstoffes an den vorgenannten
Stellen Risse bilden, die, durch die vorliegenden ungünstigen Belastungsverhältnisse
(Belastung schwankt bekanntlich zwischen einem größten positiven und einem größten
negativen Wert) noch begünstigt, einen vorzeitigen Bruch des Stehbolzens herbeiführen.
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Die -aus Sicherheitsgründen erhobene Forderung, die Stehbolzen mit
einer über die ganze Länge sich erstreckenden axialen Kontrollbohrung zu versehen,
läßt sich bei den Bolzen mit zwei- oder mehrteiliger Schaftquerschnittsfläche nicht
ohne weiteres durchführen. Infolge des schraubenförmig verlaufenden Schaftlängsschlitzes
bis nahe an die Gewindeköpfe heran hat man sich bei diesen Stehbolzen mit Bohrungen
in den Gewindeköpfen begnügen müssen, die mit der Längsachse des Stehbolzens einen
spitzen Winkel einschließen. Diese Ausführung bedingt neben der Erschwerung der
Herstellung auch eine Verminderung der Sicherheit, -und zwar dadurch, daß nur die
eine Hälfte der Schaftquerschnittsfläche die Kontrollbohrung aufweist. Tritt in
der anderen Querschnittshälfte ein Bruch ein, so ist es nicht möglich, diesen von
außen her festzustellen. Erst wenn die Zerstörung .des Schaftes so weit fortgeschritten
ist, daß der Riß sich bis auf die, Kontrollbohrung des restlichen Schaftquerschnittes
erstreckt, tritt der Stehbolzenbruch nach außen in Erscheinung. Dieser Zeitpunkt
wird infolge der schwachen Wandstärke zwischen Schaftoberfläche und Kontrollbohrung
zeitlich nur in geringem Abstand von der endgültigen Trennung des Gewindekopfes
vom
Schaft des Stehbolzens liegen, ein Umstand, der aus Sicherheitsgründen
als durchaus unbefriedigend angesehen werden muß.
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Die andere bekannte Ausführung eines Stehbolzens mit einem mehrteiligen
Schaft, bestehend aus einem Bündel von schraubenförmig gewundenen Drähten, weist
denn Mangel auf, daß das Anschweißen oder Anlöten der beiden Gewindeköpfe an den
seilartigen Schaft die Herstellung sehr erschwert. Ferner bilden die Schweiß- oder
Lötstellen infolge der gewöhnlich spröden Gußstruktur und ihrer Lage in der am stärksten
auf Biegung beanspruchten Zone des Stehbolzens große Gefährmomente, indem sie das
Brechen des Bolzens bei auftretenden Biegekräften begünstigen. Auch ist ein Bruch
des Stehbolzens bei dieser Ausführungsart von außen nicht feststellbar, da es nicht
möglich ist, den Schaft mit eine durchgehenden axialen Kontrollbohrung zu versehen.
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Erfindungsgemäß -sollen nun die Stehbolzenbrüche im Kesselbetriebe
dadurch vermieden oder wenigstens gering gehalten werden, daß man einen Stehbolzen
oder Deckenanker verwendet, der einen Schaft mit möglichst großer Elastizität und
Federung besitzt. Zu diesem Zweck wird der srhrau'benförmig gewellte Schaft des
Stehbolzens oder Deckenankers derart ausgeführt, da.ß die Verbindungslinie der Schwerpunkte
seiner axial aufeinanderfolgenden Querschnittsflächen bzw. bei durchgehender schraubenförmiger
Längsbohrung die Verbindungslinie der axial aufieinanderfolgenden Bohrungsquerschnitte
eine Schraubenlinie bildet, die auf dem Manteleines mit der Mittellinie des Stehbolzens
bzw. Deckenankers gleichachsigen Zylinders verläuft.
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Die oben dargelegten Mängel der Stehbolzen mit zwei- oder mehrteiliger
Schaftquerschnittsläche weist die neue Bolzenform nicht auf. Ein weiterer Vorteil
der neuen Ausführung besteht darin, daß zu ihrer Herstellung weniger Schmiedegesenke
und daher weniger Arbeitsgänge erforderlich sind als für den Bolzen mit zweiteiliger
Schaftquer,-schnittsfläche. Infolge der schraubenförmig verlaufenden durchgehenden
Schaftbohrung des neuen Stehbolzens kann mit Vorteil ein Dorn Verwendung finden,
der der Form des hohlen Innenteiles entspricht. Es ist für die Herstellung des schraubenförmig
gewundenen Schaftes daher nur nötig, einen schraubenförmigen Dorn in den glühenden
zylindrischen Hohlkörper einzudrehen, wie beim Gewindeschneiden einen Gewindebohrer
in ein vorgebohrtes Loch. Das Anstauchen der beiden Gewindeköpfe erfolgt zweckmäßig
auf einer Schmiedemaschine.
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Bekannt ist auch noch eine Ausbildung eines Stehbolzens, dessen Schaft
gewunden; ist und eine Schraubenlinie von nur 1/4 Gang besitzt. Als Schaftquerschnittsform
wurde ein massives oder hohles Flacheisenprofil mit halbkreisförmig abgerundeten
Schmalseiten. gewählt. Diese Profilform weist den Nachteil auf, daß die Tragfähigkeit
des Stehbolzens infolge der kleineren Schaftquerschuittsfläche gegenüber einem Bolzen
von gleich großem Gewindedurchmesser mit kreis- oder kreisringförmigem Schaftquerschnitt
geringer ist. Für einen Dampfkessel sind daher infolge der .dadurch bedingten kleineren
Stehbolzenteilung eine größere Anzahl von Bolzen erforderlich, als dies bei gleicher
Inanspruchnahme des Kessels für Bolzen mit gleichem Gewindedurchmesser und einem
Schaftquerschnitt von Kreis- oder Kreisringform nötig wäre.
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Im Interesse einer guten Dampfdichtigkeit der Stehbolzen müssen die
Gewinde möglichst frei von solchen Beanspruchungen gehalten werden, die die Elastizitätsgrenze
des Werkstoffes überschreiten. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, die von den
Bewegungen der Kesselwände hervorgerufenen Biegekräfte von den Gewindeköpfen auf
einen möglichst nachgiebigen und aufnahmefähigen Schaft abzuleiten. Die neue Stehbolzen-
bzw. Deckenankerform erfüllt diese Forderung in hohem Maße. Die auf den Bolzen ausgeübten
Beanspruchungen werden sich derart äußern, daß de Radien der Schaftoberfläche bzw.
der schraubenförmigen Schaftbohrung sich vergrößern oder verkleinern,
je nachdem eine Zug- oder Druckkraft oder durch beide zusammen eine Biegungsbeanspruchung
zur Wirkung gelangt. Der Grad der Nachgiebigkeit bzw. der Aufnahmefähigkeit des
Schaftes setzt sich aus der Summe der einzelnen Veränderungen der vorgenannten Radien
zusammen und ist verhältnisgleich der Zahl der Radien, die zur Übertragung der Kräfte
zur Verfügung stehen. je mehr Radien vorhanden sind, um so wirksamer wird, genau
wie bei einem wellenförmigen Längenausgleichsrohr, die Elastizität und Federung
des Stehbolzens oder Deckenankers sein. Die vorgenannte bekannte Ausführung mit
einem flachen Schaftquerschnitt und einer Schraubenlinie von nur 1/4 Gang läßt,
in Ermangelung von Wellenbergen und -täfern, bei auftretenden Zug, oder Druckbeanspruchungen
keine Veränderung der Schaftlänge durch Vergrößerung oder Verkleinerung der durch
die Wellenform bedingten Radien zu. -Es ist somit eine Federung bzw. Elastizität
in axialer Richtung" wie z. B. bei einem Ausgleichwellrohr in Dampfleitungen, unmöglich.
Die neue Ausführungsform des Stehbolzens oder Deckenankers weist nicht diesen Mangel
auf. Bei auftretenden Beanspruchungen werden die von den in .Bewegung befindlichen
Kesselwänden
herrührenden Kräfte über die im Querschnitt stärkeren
Gewindeköpfe auf den schwächeren, nachgiebigeren Schaft abgeleitet. Sie rufen in
diesem Vergrößerungen oder Verkleinerungen der Radien der Wellenherge bzw. -täler
hervor und bewahren dadurch die Gewinde vor schädlichen Beanspruchungen sowie den
hieraus sich ergebenden Undichtigkeiten.
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Auf der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele des neuen Stehbolzens
bzw. Deckenankers dargestellt.
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Die Abb. i und 2 zeigen Schäfte A mit zylindrischen Längsbohrungen
C und D. In Abb. i erstreckt sich die Bohrung C an der Seite des Gewindekopfes B
nur über einen Teil des Stehbolzens, während in Abb. 2 die Bohrung D sich über die
ganze Bolzenlänge hinzieht.
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Nach Abb. 3 ist die Oberfläche des Schaftes zylindrisch gestaltet,
-während die durchgehende Längsbohrung D schraubenförmig ausgeführt ist.
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Nach Abb. q. ist sowohl die Oberfläche des Schaftes A als auch die
durchgehende Längsbohrung D schraubenförmig ausgeführt.