-
Spannverfahren für auf Zug beanspruchte Schraubenbolzen Die Spannverfahren
nach den Patenten 613 646, 624 8oi, 628 290 und 633:220 verwenden
zum Spannen der auf Zug beanspruchten Schraubenbolzen, bei denen die Gewindeträger
zum Zusammenpressen von zwei oder mehr Teilen dienen, eine werkzeugartige, abbaubare
Spannvorrichtung. Diese Spannvorrichtung greift in den angegebenen Fällen einerseits
am zu dehnenden Bolzen an, stützt sich anderseits auf die zu verbindenden Teile
oder faßt ziehend beiderseits an dem zu dehnenden Bolzen an. Nach dem Spannen erfolgt
das Einstellen der Gewindeträger gegeneinander bis zur Auflage, nach Entspannen
der Spannvorrichtung ihre gegenseitige Belastung.
-
Die Erfindung zeigt einen neuen Weg mit besonderen Vorteilen beim
Spannen mittels der werkzeugartigen Spannvorrichtung. Der zu spannende oder nachzuspannende
Gewindeträger wird durch eine sich auf die zu verbindenden Teile abstützende, werkzeugartige
Spannvorrichtung gedehnt, die an dem Gewindeträger angesetzt ist, dessen Gegengewindeträger
unmittelbar oder mittelbar den Gegenhalt für die Spannvorrichtung beim Spannen bildet.
Die durch die Spannkraft der Spannvorrichtung belasteten Gewindeträger werden nunmehr
in die gewünschte Lage zueinander und zu den zu verbindenden Teilen gebracht. Dann
kann die Spannvorrichtung abgebaut werden.
-
Bei ihrer Einstellung beeinflussen die Gewindeträger die Kraftverhältnisse
zwischen Spannvorrichtung und gedehntem Gewindeträger vorteilhaft mindestens vom
Augenblick der Auflage des Gewindeträgers, der auf den zu verbindenden Teilen zur
Auflage kommt.
Dadurch wird es möglich, den Augenblick des Aufsitzens
des Gewindeträgers festzustellen. Beispielsweise ändert sich von diesem Zeitpunkt
an die Belastung der Spannvorrichtung:' nicht mehr, oder sie ,geht zurück, abhän
.;in von der Ausführung der Spannvorrichtu Dieses neue Verfahren ergibt die Möglich-''
keit, auch Gewindeträger meßbar zu verspannen, bei denen die bekannten Spannverfahren
mit werkzeugartiger Spannvorrichtung bisher nicht oder unter Schwierigkeiten. anwendbar
waren. Dazu gehören beispielsweise die Schrauben ohne Bohrung mit Kapselmuttern,
Schrauben ohne Bohrung, bei denen die Gewindeenden nicht wesentlich oder gar nicht
über die Mutter vorstehen dürfen, weiterhin die Schrauben ohne Bohrung, bei denen
der Raum oberhalb der Mutter beschränkt ist, u. U. nicht einmal das Aufbringen von
Ringschlüsseln gestattet, auch die üblichen Bolzen mit Muttern an beiden Enden,
wenn auf der Seite, die das Ansetzen der Spannvorrichtung am zu dehnenden Gewindeträger
gestattet, ein Drehen der Tragmutter nicht stattfinden kann. Allgemein ist der Raum
auf der Kopfseite (Ausbauseite) des Bolzens größer, so daß der Anbau der Spannvorrichtung
an der Ausbauseite an sich Vorteile bietet. Weiterhin vorteilhaft ist, daß das neue
Verfahren daneben die Beibehaltung des Zusammenpressens der zu verbindenden Teile
gestattet, wodurch die Genauigkeit der erzielbaren Vorspannung der Schrauben steigt.
-
Die am Kopf angesetzte, sich auf die Flansche abstützende Spannvorrichtung
ermöglicht nach dem neuen Verfahren auch ohne Bolzenbohrung ein meßbares Vorspannen
von Kopfschrauben. Diese Möglichkeit bestand bisher überhaupt nicht, weil selbst
eine Messung der Dehnung der eingeschraubten, gespannten Kopfschraube nicht möglich
war, wenn eine Bohrung im Bolzen nicht vorhanden war.
-
Diese Erschließung neuer Verwendungszwecke erhöht den Wert des Verfahrens
der Erfindung wesentlich.
-
In der Abb. r ist eine Verbindungsstelle einer Flanschverbindung mit
angebautem Spannwerkzeug als Ausführungsbeispiel und zur Erläuterung der Erfindung
dargestellt.
-
Der Verbindungsbolzen a besitzt beiderseits der zu verbindenden Flanschen
b und c Tragmuttern d und e. Die Tragmutter d ist normal ausgeführt,
die Tragmutter e entspricht einer Kapselmutter mit weggenommener Abschlußdecke.
Das Sechskant sitzt oberhalb des hohen, runden Bundes. Über die Tragmutter e ist
die Spannhülse f gestülpt. Sie ist unten rund, daran schließt sich ein Teil h.,
der innen und außen Sechskante aufweist. Das innere Sechskant umschließt das Sechskant
der Tragmutter e. Oberhalb des Teils l:. ist die Spannhülse wieder rund und besitzt
am Ende einen Bund als Auflage tiir den Kopf des Spannbolzens i. Der ,-@pannbolzen
ist in die Tragmutter e eingeschraubt.
-
.. An die Spannhülse f ist dicht oberhalb des Sechskants 1a erkerartig
eine Schutzwand j
befestigt, die nur an ihrem unteren Ende mit der Spannhülse
starr verbunden ist. Diese Schutzwand trägt die Meßeinrichtung.
-
Die Meßeinrichtung besteht aus einem Doppelhebel k, der an der Schutzwand
j gelagert ist. Er greift mit seinem kurven Hebelarm zahnartig in eine zahnartige
Rille des Bundes der Spannhülse, legt sich mit dem Ende seines langen Hebelarms
gegen den Fühlstift einer in die Schutzwand eingeschraubten Meßuhr Z. Diese Meßuhr
besitzt zwei Skalen. Auf der einen sind die Dehnungen der Spannhülse in 1/10o bzw.
1/100o mm, auf der anderen die Belastungen der Spannhülse in Tonnen abzulesen.
-
Das Spannverfahren ist beispielsweise wie folgt: Die Tragmutter e
wird auf den Bolzen a bis zur erforderlichen Traghöhe geschraubt, dann wird die
Tragmutter d zweckmäßig möglichst genau bis zur gewünschten Bolzenbelastung vorgeschraubt.
Nunmehr wird die Spannhülse über die Mutter e gestülpt, der Spannbolzen in die Mutter
e geschraubt, bis die Meßuhr die gewünschte Bolzenbelastung anzeigt.
-
Ist die durch das Vorschrauben der Tragmutter d erzeugte Bolzenspannung
kleiner gewesen als die durch das Spannwerkzeug bewirkte Bolzenspannung, so wird
sich die Tragmutter e um ein gewisses Maß von ihrer Auflage abgehoben haben. Schraubt
man daher jetzt die Tragmutter d weiter vor, so wird der Bolzen stärker gespannt,
gleichzeitig aber auch das Spannwerkzeug. Die Tragmutter e wird an ihre Auflage
wieder herangebracht.
-
Wenn die Dehnung der Spannhülse je Belastungseinheit größer als die
Dehnung des Bolzens ist, wächst die Belastungszunahme im Bolzen nicht im Verhältnis
der Dehnung der Spannhülse, sie ist geringer, was das Einstellen erleichtert.
-
Durch die Meßeinrichtung wird die Dehnung der Spannhülse gemessen.
Dadurch ist bei gleicher Meßgenauigkeit die wahre Meßempfindlichkeit im Verhältnis
Dehnung der Meßhülse : Dehnung des Bolzens größer als bei unmittelbarer Messung
der Bolzendellnung. Außerdem ist ein für allemal durch Eichung bekannt, welcher
Belastung eine Dehnungseinheit der Spannhülse entspricht, so daß sich die Ermittlung
der Bolzendehnung bei der erforderlichen Bolzenv orspannung erübrigt.
Beispielsweise
beträgt bei dein gezeichneten Beispiel bei der Höchstbelastung des Bolzens a der
Ausschlag am langen Arm des Doppelhebels i mm bei %o mm Höchstdehnung der Spannhülse.
Die Meßuhrskala hat eine Länge von ioo mm; der Zeiger macht bei i mm Ausschlag des
Fühlhebels eine volle Umdrehung, d. h. 1/10o mm Dehnung der Spannhülse ergibt io
mm Skalenlänge; es kann 1/100o mm Dehnung der Spannhülse = i mm Skalenlänge abgelesen
werden. Selbst bei gleich großer Dehnung von Spannhülse und Bolzen, also längerem
Bolzen als gezeichnet, kann man 1/1oaonlln Bolzendehn.ung einstellen; der ablesbare
Belastungsunterschied beträgt weniger als ioo kg. Diese Feinmessung der Belastung
ist unabhängig von der Bolzenlänge. Die Belastung kann auf 10/, genau ermittelt
werden, unabhängig von dem Fingerspitzengefühl der Bedienung, d. h. mit eichbaren
Fehlergrenzen.
-
Liegt die Tragmutter e beim Vorschrauben von d wieder auf ihrer Auflage
fest, so bewirkt ein weiteres Vorschrauben der Tragmutter d. nur eine Spannungszunahme
im Bolzen a, dagegen nicht im Spannwerkzeug. Das Aufhören der Spannungszunahme im
Spannwerkzeug gibt also den Zeitpunkt an, zu dem das Vorschrauben der Tragmutter
d einzustellen ist.
-
Diese Feststellung führt zur Erkenntnis, daß die Weichheit der Dehnungsglieder
des Spannwerkzeugs ihre Grenzen hat. Es kann die Meßstrecke der Spannhülse kurz
gehalten werden. Der Spannbolzen braucht nicht unbedingt im Schaft auf Kerndurchmesser
abgedreht zu werden.
-
Ist bei fester Auflage der Tragmutter e die Belastung des Spannwerkzeugs
kleiner als die erforderliche Bolzenbelastung, so muß das Spannwerkzeug durch Einschrauben
des Spannbolzens in die Tragmutter e nachgespannt werden. Je nach Größe der Abv-eichung
von der Sollast kann man hierbei die Sollast selbst als Spanngrenze einsetzen, oder
plan bleibt etwas darunter, weil beine Nach-.ziehen der Tragmutter d durch das Wiederheranziehen
der Tragmutter e an ihre .#luflage die Spannung noch ansteigt. Da im allgemeineil
5 % Ungenauigkeit der Vorspannung zulässig ist, wird man mit einem \ achspannen
auskommen, besonders beim Spannen der nachfolgenden Schrauben einer Flanschverbindung.
-
Besonders vorteilhaft ist, daß man die Schrauben einer Verbindung
genau nachspannen kann, ohne die Vorspannung im Bolzen vor der Messung auf Null
herabzusetzen. Dieser Zwang ist ein großer Nachteil beim Messen der Vorspannung
aus der Dehnungszunahme des Bolzens. Nachziehen der Bolzen ist aber bei nahezu jeder
Verbindung notwendig. Wenn man beim Nachziehen die erzeugte Vorspannung nicht messen
kann, hat das Messen beim Anziehen bei außer Betrieb befindlicher Leitung wenig
Zweck.
-
Sind federnde Unterlagscheiben vorgesehen, so werden diese unter die
Tragmutter d gelegt.
-
Das Spannverfahren und die Wirkungsweise bleiben unverändert, wenn
das Spannwerkzeug anstatt an der Tragmutter e an einem dafür vorgesehenen Bolzenkopf
angreift.
-
Ersetzt man in Abb. i die Tragmutter d durch Gewinde im Flansch b,
verwendet man also an Stelle der Durchgangsschraube eine Stiftschraube, so bleibt
das Spannwerkzeug der Abb. i und sein Anbau verwendbar, jedoch ändert sich die Benutzungsvorschrift.
-
Zum Spannen des Bolzens a wird die Tr aginutter e, wie üblich, vorgeschraubt.
Dann wird die Spannhülse übergestülpt und der Spannbolzen in die Tragmutter e geschraubt,
bis die gewünschte Belastung ungefähr erreicht ist. Damit die Tragmutter e fest
auf ihrer Unterlage aufruht, wird nunmehr die Spannhülse durch Angriff des Schraubenschlüssels
am äußeren Sechskant von 1a gedreht. Da bei dieser Drehung nur eine axiale Bewegung
der Tragmutter gegenüber dein Spannwerkzeug eintritt, die Tragmutter e, durch das
Innensechskant von h mitgenommen, die Drehung der Spannhülse mitmachen muß, so wird
das Spannwerkzeug so lange gespannt, bis die Tragmutter e auf ihrer Auflage festliegt.
-
Die Wirkungsweise der Spannvorrichtung ist also die gleiche wie bei
dem Bolzen mit Tragmuttern an beiden Enden.
-
Man erkennt, daß man auf die angegebene Art auch Kopfschrauben und
auch Stiftschrauben einschrauben kann.
-
Der Drehwinkel der Spannhülse beim Einregeln ist, wie eine Nachrechnung
ergibt, stets so klein, daß die seitliche Anordnung der Meßuhr sich keinesfalls
störend auswirkt. Beispielsweise ergibt eine Drehung von io° bei einer il/""-Schraube
o, i mm axialen Vorschub der Tragmutter. Ist der Bolzen beim Aufbau der Spannvorrichtung
bereits zum mindesten teilweise vorgespannt, so wird ein Vorschub der Tragmutter
um o, i mm beim Einregeln in seltenen Fällen überschritten werden.
-
Zu hohe Vorspannungen können durch Zurückdrehen der Tragmutter bzw.
der Spannvorrichtung berichtigt werden.
-
Dreht man nur den Spannbolzen i gleichzeitig mit der Tragmutter e,
so ist die Wirkungsweise wie beim Drehen der Spannhülse.
-
Die angegebene Ausführung ist nur ein
Beispiel für
ein zur Ausnutzung des Verfahrens der Erfindung vorteilhaftes Spannwerkzeug.
-
Der bei diesem Spannwerkzeug vorhandene Vorteil, bestehend in der
Teilnahme des Spannwerkzeugs oder eines seiner Teile an der Einstellbewegung des
Gewindeträgers, beschränkt sich nicht auf das angegebene Verfahren. Man braucht
jetzt nicht mehr den Raum für einen besonderen Schraubenschlüssel bei seinem Angriff
an der Mutter frei zu halten.
-
Meßeinrichtungen an dem Spannwerkzeug, desgleichen die Anwendung von
Rohrfedern sind bekannt. Die vorzugsweise auswechselbare Meßeinrichtung, nachgeschaltet
einer am Spannwerkzeug befindlichen Übersetzungseinrichtung der Federung des Meßkörpers,
ist jedoch nicht vorgeschlagen worden. Sie hat ihre besonderen Vorteile bei allen
Spannwerkzeugen. Beispielsweise kann man als Ableseeinrichtung ein Meßinstrument
üblicher Genauigkeit verwenden, trotzdem kleinste Dehnungen des Meßkörpers ablesen.
Man kann das Meßinstrument nach Bedarf abbauen, es für verschiedene Spannwerkzeuge
benutzen. Veränderungen der unbelasteten Länge des Meßkörpers lassen sich durch
Einstellen des Nullpunkts beim Anbau des Meßinstruments einfach einregeln.
-
Das In-Stellung-Bringen der Gewindeträger unter Last hat noch den
Vorteil, daß die Gewindegänge sich gegenseitig bereits während der Belastungsmessung
anpassen, so daß ein Nachlassen der Vorspannung durch N achgeben im Gewinde nach
Abbau des Spannwerkzeugs nicht eintritt, also auch bei der Belastung nicht berücksichtigt
zu werden braucht.