NL2012467A - Voorspanningsindicator. - Google Patents

Description

Voorspanningsindicator

De uitvinding betreft een voorspanningsindicator voor het aangeven van een voorspanning op een bedraad eind, voorzien van een aandrukdeel ingericht voor het ontvangen van een aandrukkracht overeenkomend met de voorspanning over het bedrade eind, waarbij het aandrukdeel is voorzien van een gat voor het doorlaten van het bedrade eind.

Bout-moer verbindingen worden veelvuldig gebruikt om een stapel van 2 onderdelen aan elkaar te verbinden. Hierbij heeft de bout een kop en een extern schroefdraad en de moer een intern schroefdraad. In een bekende toepassing worden twee sleutels gebruikt om de bout onder een constante voorspanning te brengen waarbij een oppervlak van de kop van de bout op de stapel drukt en een oppervlak van de moer in tegengestelde richting tegen de stapel drukt waardoor de stapel wordt samengedrukt. Door de voorspanning wordt het schroefdraad van de bout tegen het schroefdraad van de moer getrokken. Hierdoor wordt het oppervlak van de moer tegen de stapel aangetrokken met een constante kracht. De wrijvingskracht tussen de moer en de stapel en de wrijvingskracht tussen het schroefdraad van de moer en het schroefdraad van de bout moeten worden overwonnen voordat de moer kan roteren en loskomen en de verbinding kan worden verbroken.

Om een voldoende sterke verbinding te krijgen, wordt daarom de voorspanning gemeten. In een bekende uitvoering wordt hiervoor een voorspanningisindicator gebruikt. Deze bestaat uit een ring met twee aandrukvlakken. Op een eerste aandrukvlak zijn vervormbare uitsteeksels aangebracht. De ring wordt over de bout geschoven, waarna de bout door een gat in de te verbinden stapel wordt gebracht en een moer over de bout wordt aangedraaid. Bij voldoende voorspanning vervormen de vervormbare uitsteeksels. Vervolgens wordt gecontroleerd of afdoende voorspanning is bereikt door een voeler tussen de kop en de voorspanningsindicator te steken. Wanneer deze niet meer halverwege komt, is de voorspanning afdoende.

Hierbij is echter een voeler nodig en die is niet altijd beschikbaar. Bovendien kan eventueel vuil of corrosie de toegang voor de voeler tot de ruimte tussen de kop en voorspanningsindicator verhinderen en daarmee een goede controle verhinderen, bijvoorbeeld bij een periodieke controle of een nacontrole.

Het doel van de uitvinding is om te voorzien in een voorspanningsindicator die deze problemen tenminste deels oplost.

Dit doel is bereikt met een voorspanningisindicator volgens conclusie 1.

Het vervormbare deel is ingericht om het bedrade eind tenminste deels te omgeven. In het geval het vervormbare deel het bedrade eind deels omgeeft, kan het vervormbare deel een sector van een cilindervormige element zijn. Het vervormbare deel kan het bedrade eind ook geheel omgeven. Met het geval dat het vervormbare deel het bedrade eind geheel omgeeft, wordt hier bedoeld, dat het vervormbare deel een additioneel gat heeft waar het bedrade eind doorheen steekt: het bedrade eind steekt gelijktijdig ook door het gat in het aandrukdeel en omgeeft dus ook het bedrade eind.

Door in gebruik een bedraad eind, zoals van een bout, door het gat te steken en vervolgens een moer over het bedrade eind te draaien, kan het bedrade eind een voorspanning worden gegeven. Doordat het vervormbare deel bij een aandrukkracht boven de drempelwaarde de rotatie van de indicatorring verhindert, kan door te proberen de indicatorring te draaien ten opzichte van het aandrukdeel worden vastgesteld of tenminste die drempelwaarde is bereikt. Omdat de voorspanning op het bedrade eind overeenkomt met de aandrukkracht op het vervormbare deel, geeft het blokkeren van de indicatorring daarmee een minimale voorspanning op het bedrade eind aan.

Om te proberen of de indicatorring ten opzichte van het aandrukdeel is te draaien, is geen voeler nodig. Omdat de indicatorring aan het buitenoppervlak van de voorspanningsindicator ligt, is deze makkelijk toegankelijk.

Indien het bedrade eind een deel vormt van een bout en de voorspanning wordt gerealiseerd door het vastdraaien van een moer op de bout voor het realiseren van een bout-moerverbinding, geeft de voorspanningsindicator dus de betrouwbaarheid van de verbinding aan. Omdat de voorspanningsindicator wordt aangedrukt, zal een rotatie van de indicatorring ook een rotatie ten opzichte van het bedrade eind inhouden.

Een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gegeven door een voorspanningsindicator volgens conclusie 2.

Doordat bij een voorspanning onder de drempelwaarde de indicatorring en het vervormbare deel geen contact maken, verhindert het vervormbare deel de rotatie van de indicatorring niet. Wanneer de indicatorring en het vervormbare deel met elkaar contact maken, d.w.z. wanneer de aandrukkracht boven de drempelwaarde uitstijgt, wordt de rotatie van de indicatorring verhinderd.

In een verdere uitvoeringsvorm van de tweede uitvoeringsvorm, is buitenmaat de grootste diameter van een conisch deel en de binnenmaat van de indicatorring de binnendiameter van de indicatorring.

Een derde uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gegeven door een voorspanningsindicator volgens conclusie 3.

Doordat de indicatorring zich vanaf het aandrukdeel voorbij het vervormbare deel uitstrekt en de buitenmaat van het vervormbare deel toeneemt bij toenemende voorspanning tot de binnenmaat van de indicatorring, ligt het vervormbare deel vanaf de drempelwaarde tegen de indicatorring aan en verhindert daarmee de rotatie van de indicatorring.

Een vierde uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gegeven door een voorspanningsindicator volgens conclusie 4.

Doordat het bedrade eind door het additionele gat wordt gelaten, omgeeft de schotelveer in gebruik het bedrade eind geheel. Wanneer de schotelveer de aandrukkracht ontvangt, moet bij een toenemende aandrukkracht een toenemende wrijvingskracht moet worden overwonnen om het vervormbare deel te roteren om het bedrade eind. Doordat de schotelveer en de indicatorring boven de drempelwaarde contact maken wordt de rotatie van de indicatorring verhinderd door die wrijvingskracht.

Doordat het vervormbare deel een schotelveer is, biedt de voorspanningsindicator ook bescherming tegen het loskomen door vibratie. Wanneer door de vibratie het eerste aandrukdeel en het tweede aandrukdeel van elkaar af bewegen, zorgt de schotelveer dat er een voorspanning blijft zolang de schotelveer niet vrij van voorspanning is.

Een vijfde uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gegeven door een voorspanningsindicator volgens conclusie 5.

Doordat het vervormbare deel tussen het aandrukdeel en het verder aandrukdeel is voorzien, zijn de oppervlakken waarlangs de schotelveer vervormt bekend en is de deformatie voorspelbaar en dus de indicatie betrouwbaar. Wanneer de schotveel over een onbekend oppervlak zou moeten schuiven bij het vervormen, zou dit tot onvoorziene resultaten kunnen leiden, b.v. in het geval dat er bramen op dat oppervlak aanwezig zouden zijn.

Een zesde uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gegeven door een voorspanningsindicator volgens conclusie 6.

Doordat de schotelveer is ingericht om lineair te vervormen bij een toenemende voorspanning, neemt de afstand tussen het aandrukdeel en het verdere aandrukdeel lineair af bij lineair toenemende voorspanning.

Daardoor kan door een meting de voorspanning eenvoudig bepaald worden omdat de een meting die representatief is voor de afstand tussen het aandrukdeel en het verdere aandrukdeel lineair verband houdt met de te bepalen voorspanning.

Een zevende uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gegeven door een voorspanningsindicator volgens conclusie 7.

Bij deze uitvoeringsvorm kan de voorspanning afgemeten worden door de zichtbare hoogte van het verdere aandrukdeel te meten. De relatie met de voorspanning is eenvoudig, want lineair te bepalen.

Doordat in gebruik zowel het aandrukdeel als het verdere aandrukdeel worden aangedrukt, zal het verdere aandrukdeel ook niet roteren ten opzichte van het aandrukdeel. Hierdoor kan ook getest worden of de drempelwaarde is bereikt door te trachten de indicatorring ten opzichte van het verdere aandrukdeel te roteren.

Een achtste uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gegeven door een voorspanningsindicator volgens conclusie 8.

Doordat de opstaande wand door het additionele gat steekt, wordt tijdens gebruik het bedrade eind afgeschermd van de schotelveer zodat onder voorspanning de schotelveer het draad van het bedrade eind niet beschadigt.

Een negende uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gegeven door een voorspanningsindicator volgens conclusie 9.

Doordat de schotelveer wordt omsloten door het aandrukdeel, het verdere aandrukdeel, de indicatorring en de cilindrische opstaande wand, wordt de schotelveer afgeschermd van vuil. Hierdoor is de voorspanningsindicator betrouwbaar.

Bij voorkeur vormen de cilindrische opstaande wand en de indicatorring een persfitting voor het verdere aandrukdeel.

Hierdoor kan de voorspanningsindicator worden samengesteld op een andere locatie dan waar de voorspanningsindicator wordt aangebracht. Hierdoor worden eventuele fouten bij het samenstellen van de voorspanningsindicator door een monteur worden voorkomen.

Een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt gegeven door een voorspanningsindicator voorzien van - een aandrukdeel voorzien van een aandrukoppervlak dat een buitenoppervlak vormt van de voorspanningsindicator en voorzien van een voorspanningsoppervlak dat tegenover het aandrukoppervlak ligt; - een verder aandrukdeel voorzien van een verder aandrukoppervlak dat een buitenoppervlak vormt van de voorspanningsindicator en tegenover het aandrukoppervlak is gelegen en voorzien van een verder voorspanningsoppervlak dat tegen het verdere aandrukoppervlak ligt; - een doorgaand gat dat loopt van het aandrukoppervlak naar het verdere aandrukoppervlak; - een conische schotelveer die rondom het doorgaande gat is ingericht en tegen het voorspanningsoppervlak en het verdere voorspanningsoppervlak ligt; en - een aan het aandrukdeel bevestigde indicatorring die tenminste tot aan het verdere aandrukdeel reikt en wanneer de conische schotelveer een maximale vervorming heeft bereikt niet voorbij het verdere aandrukoppervlak reikt.

Doordat de conische schotelveer zowel tegen het aandrukdeel en het verdere aandrukdeel is gelegen, bepaalt de maat van de consische schotelveer de afstand tussen het aandrukdeel en het verdere aandrukdeel.

Doordat het doorgaande gat loopt van het aandrukoppervlak tot het verdere aandrukoppervlak, waarbij die oppervlakken buitenoppervlakken zijn, kan een bedraad eind door het doorgaande gat worden gestoken voor het vormen van een boutverbinding.

Doordat de schotelveer om het doorgaande gat is gevormd, zal deze bij inklemming in een voorgespannen verbinding aangedrukt worden en hierdoor zal de maat afnemen waardoor de afstand tussen het aandrukdeel en het verdere aandrukdeel afneemt. De afname van de afstand tussen het aandrukdeel en het verdere aandrukdeel is de veerweg.

Doordat de indicatorring aan het aandrukdeel is bevestigd en tenminste tot aan het verdere aandrukdeel reikt maar niet voorbij het verdere aandrukoppervlak reikt, is verplaatsing van de indicatorring en daarmee het aandrukdeel ten opzichte van het verdere aandrukdeel te meten.

In een verdere uitvoeringsvorm is de schotelveer ingericht om een lineaire relatie te hebben tussen de kracht op de schotelveer en de veerweg.

Door de lineaire relatie is uit de veerweg eenvoudig de aandrukkracht op de voorspanningindicator (en dus in gebruik de voorspanning op een verbinding) uit te rekenen.

In een verdere uitvoeringsvorm is de indicatorring ingericht om rond het doorgaande gat te roteren en is de schotelveer ingericht om vanaf een drempelwaarde van de veerweg tegen de indicatorring aan te liggen.

Wanneer de schotelveer wordt ingedrukt (en de veerweg dus groter is dan nul), neemt de afmeting in radiële richting (b.v. de diameter) toe. Wanneer de afmeting in radiële richting zodanig is toegenomen dat de schotelveer tegen de indicatorring komt aan te liggen, wordt het roteren van de indicatorring verhinderd. Dit komt omdat de indicatorring door wrijving wordt verhinderd om om de schotelveer te draaien en omdat de schotelveer door wrijving wordt verhinderd om ten opzichte van het verdere aandrukdeel te roteren. Hierdoor kan door te proberen de indicatorring te draaien, getest worden of de schotelveer een minimale veerweg heeft afgelegd.

In een verdere uitvoeringsvorm is het aandrukdeel voorzien van een opstaande wand die is ingericht om het doorgaande gat te omgeven en om samen met de indicatorring een persfitting voor het verdere aandrukdeel te vormen.

Doordat de opstaande wand en de indicatorring een perfitting voor het verdere aandrukdeel vormen, kan de voorspanningsindicator worden samengesteld op een andere locatie dan waar de voorspanningsindicator wordt aangebracht. Hierdoor worden eventuele fouten bij het samenstellen van de voorspanningisindicator door een monteur voorkomen.

Bij voorkeur reikt de opstaande wand niet voorbij het verdere aandrukoppervlak.

Hierna worden voorbeelden van uitvoeringsvormen van de uitvinding beschreven met referentie naar de bij gevoegde schematische figuren. Corresponderende symbolen in de schematische tekeningen geven corresponderende onderdelen aan.

De schematische figuren zijn niet noodzakelijk op schaal en sommige onderdelen kunnen vergroot zijn om de uitvinding beter te illustreren en uitleggen. Het is verder niet bedoeld om een uitputtende opsomming van voorbeelden te geven of de uitvinding op een andere manier in te perken tot de precieze configuraties zoals getoond in de figuren of beschreven als voorbeeld.

Figuur 1 Voorspanningsindicator volgens de uitvinding zonder belasting

Figuur 2 Voorspanningsindicator volgens de uitvinding onder voorspanning

In een voorbeeld van de uitvinding omvat een voorspanningsindicator (1) een aandrukdeel (2), een vervormbaar deel (22) en een verder aandrukdeel (4). Figuur 1 toont de voorspanningsindicator (1) wanneer het aandrukdeel (2) en het verdere aandrukdeel (12) niet naar elkaar toe worden gedrukt, i.e. zonder belasting. Het aandrukdeel (2) en het verdere aandrukdeel (12) zijn cilindrisch rondom een symmetrie-as (10) en gemaakt van staal. Het aandrukdeel (2) heeft een rondom de symmetrie-as gecentreerd gat (6) en het verdere aandrukdeel (12) heeft een rondom de symmetrie-as gecentreerd verder gat (16).

Het aandrukdeel (2) heeft een aandrukoppervlak (7) en een voorspanningsoppervlak (8) dat tegen het vervormbare deel (22) aan ligt. Het verdere aandrukdeel (12) heeft een verder voorspanningsoppervlak (18). Het verdere voorspanningsoppervlak (18) ligt ook tegen het vervormbare deel (22) aan.

Het vervormbare deel (22) is een conisch element met rondom de symmetrie-as gecentreerd additioneel gat (26). De grootste diameter van het vervormbare deel (22) heeft een eerste waarde die correspondeert met de onbelaste toestand van de voorspanningsindicator (1) .

Het vervormbare deel (22) vormt een schotelveer. Bij onbelaste toestand van de voorspanningsindicator (1) heeft de schotelveer (22) een eerste afmeting langs de symmetrie-as (10). De afmeting van de schotelveer (22) langs de symmetrie-as (10) wordt verder ook hoogte genoemd. De hoogte van de schotelveer (22) is gelijk aan de afstand tussen het aandrukdeel (2) en het verdere aandrukdeel (12) .

De diameter van het gat (6), het verdere gat (16) en het additionele gat (26) zijn gelijk.

Het aandrukdeel (2) omvat een cilindrische opstaande wand die door het additionele gat (26) en in het verdere gat (16) steekt maar bij geen enkele mate van deformatie tot aan het verdere aandrukoppervlak reikt.

De voorspanningsindicator (1) omvat ook een indicatorring (5) die concentrisch om de symmetrie-as en roteerbaar om die symmetrie-as aan het aandrukdeel (2) is aangebracht. De indicatorring (5) heeft een buitendiameter die gelijk is aan de grootste buitendiameter van het aandrukdeel (2) dat ter plaatse van de indicatorring (5) een kleinere buitendiameter heeft.

De indicatorring (5) heeft een binnendiameter met een waarde die groter is dan de eerste waarde van de grootste diameter van het vervormbare deel (22).

De indicatorring (5) strekt zich uit in een eerste richting (11) van het aandrukdeel (2) tot voorbij het verdere voorspanningsoppervlak (18) van het verder aandrukdeel (12) en omgeeft het verdere aandrukdeel (12) deels. De indicatorring (5) reikt bij maximale vervorming van de schotelveer (22), d.w.z. wanneer de schotelveer (22) plat is, tot het verdere aandrukoppervlak (17).

In gebruik wordt een bedraad eind (31) met buitendraad door het gat (6), het verdere gat (16) en het additionele gat (26) gestoken die gedrieën een doorgaand gat vormen dat loopt van het aandrukoppervlak, door de schotelveer (22) en naar het verdere aandrukoppervlak (17) . Daarna wordt een eerste moer (32) wordt over het bedrade eind (31) gedraaid zodanig dat deze tegen het aandrukoppervlak (7) komt. Het bedrade eind (31) wordt nu door een gat in een eerste te verbinden element (42) en een tweede te verbinden element (46) gestoken zodat het verdere aandrukoppervlak tegen het eerste te verbinden element rust. Dan wordt een tweede moer (36) over het bedrade eind (31) gedraaid totdat deze tegen het tweede te verbinden element (46) komt.

Met twee sleutels worden de eerste moer (32) en de tweede moer (36) nu verder naar elkaar toe gedraaid waarbij regelmatig wordt gecontroleerd of de indicatorring (5) nog vrij kan roteren. Bij toenemende voorspanning vervormt de schotelveer (22) en uiteindelijk is de schotelveer (22) niet meer conisch maar vlak. Bij vervorming van de schotelveer (22) neemt de hoogte van de schotelveer (22) af. De afname van de hoogte is de veerweg. Doordat de hoogte van de schotelveer (22) afneemt, komen het aandrukdeel (2) en het verdere aandrukdeel (12) dichter naar elkaar toe. Tegelijkertijd neemt de diameter van de schotelveer (22) toe.

De aandrukkracht van de eerste moer (32) wordt door het aandrukdeel (2) via het voorspanningsoppervlak (8) doorgegeven aan de schotelveer (22) die de aandrukkracht via het verdere voorspanningsoppervlak (18) doorgeeft aan het verdere aandrukdeel (12). Het verdere aandrukdeel (12) geeft de aandrukkracht door aan het eerste te verbinden element (42).

De schotelveer (22) is zodanig ingericht dat deze tot aan het moment dat deze volledig plat is gedrukt, lineair vervormt bij toenemende druk, dat wil zeggen de relatie tussen de druk en de veerweg (oftewel de afname van de hoogte van de schotelveer) lineair is.

Dit lineaire verband bestaat totdat de schotelveer volledig is platgedrukt, d.w.z. totdat de schotveel niet meer conisch is.

Doordat het voorspanningsoppervlak (8) de aandrukkracht doorgeeft aan de schotelveer (22) moet een wrijvingskracht worden overwonnen om de schotelveer ten opzichte van het aandrukdeel (2) te roteren.

Bij de vervorming van de schotelveer (22) van conisch naar vlak, d.w.z. bij afnemende hoogte van de schotelveer (22), neemt de waarde van de grootste buitendiameter toe tot de waarde van de binnendiameter van de indicatorring (5). Hierdoor komt de schotelveer (3) tegen de indicatorring (5) aan te liggen en verhindert de schotelveer (3) de rotatie van de indicatorring (5) ten opzichte van het aandrukdeel (2). Zodra de indicatorring (5) niet meer vrij kan roteren ten opzichte van het aandrukdeel, worden de eerste moer (32) en de tweede moer (36) niet verder naar elkaar toe gedraaid.

Bij vibraties van de verbinding, kan de voorspanning variëren tot onder de waarde waarbij de schotelveer (22) contact maakt met de indicatorring (5). Controle van het roteren van de indicatorring (5) wordt dan ook bij voorkeur uitgevoerd, wanneer de voorspanningsindicator niet in een vibrerende toestand is aangebracht.

Wanneer de eerste moer (32) en de tweede moer (36) van elkaar af worden verwijderd om de verbinding te verbreken, vervormt de schotelveer (22) weer naar een conische vorm om uiteindelijk haar originele conische vorm weer aan te nemen. Hierbij valt ook het contact tussen de schotelveer (22) en de indicatorring (5) weg.

Door de hoogte van het verdere aandrukdeel te meten dat nog zichtbaar is onder de indicatorring (5), d.w.z. de afstand tussen het verdere aandrukoppervlak (17) en de indicatorring (5) gemeten parallel aan de eerste richting (11) valt vanwege het lineaire verband tussen de hoogte van de schotelveer (22) en de aandrukkacht, de voorspanning te bepalen.

Het zal voor de vakman duidelijk zijn dan het bedrade eind (31) ook een deel van een bout kan zijn en de eerste moer (32) dan kan worden weggelaten. Ook kan de voorspanningsindicator worden gebruikt tussen een moer en een last.

Claims (9)

1 Voorspanningsindicator (1) voor het aangeven van een voorspanning op een bedraad eind (31), voorzien van - een aandrukdeel (2) ingericht voor het ontvangen van een aandrukkracht overeenkomend met de voorspanning over het bedrade eind (31), waarbij het aandrukdeel (2) is voorzien van een gat (6) voor het doorlaten van het bedrade eind (31); met het kenmerk dat de voorspanningsindicator (1) is voorzien van - een vervormbaar deel (3) ingericht om het bedrade eind (31) tenminste deels te omgeven en de aandrukkracht van het aandrukdeel (2) te ontvangen; - een aan een buitenoppervlak van de voorspanningsindicator (1) gelegen indicatorring (5) ingericht om rondom het bedrade eind (31) te roteren ten opzichte van het aandrukdeel (2); waarbij het vervormbare deel (22) is ingericht om wanneer de aandrukkracht boven een drempelwaarde uitkomt, zodanig te deformeren dat de rotatie van de indicatorring (5) wordt verhinderd.

2 Voorspanningsindicator (1) volgens conclusie 1, waarbij het vervormbare deel (22) is ingericht om bij toenemende voorspanning tenminste tot de drempelwaarde zodanig te vervormen dat een buitenmaat in radiële richting toeneemt tot een binnenmaat van de indicatorring (5) zodanig dat de indicatorring (5) en het vervormbare deel bij de aandrukkracht boven de drempelwaarde met elkaar contact te maken.

3 Voorspanningsindicator (1) volgens conclusie 2, waarbij de indicatorring zich vanaf het aandrukdeel voorbij het vervormbare deel uitstrekt.

4 Voorspanningsindicator (1) volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij het vervormbare deel een schotelveer is, voorzien van een additioneel gat voor het doorlaten van door het gat gelaten bedrade eind.

5 Voorspanningsindicator volgens conclusie 4, voorzien van een verder aandrukdeel met een in het verlengde van het gat liggend verder gat voor het doorlaten van het door het gat gelaten bedrade eind; waarbij het vervormbare deel is voorzien tussen het aandrukdeel en het verdere aandrukdeel en tegen het verdere aandrukdeel is gelegen.

6 Voorspanningsindicator volgens conclusie 5, waarbij de schotelveer is ingericht om lineair te vervormen bij een toenemende voorspanning totdat de schotelveer volledig is platgedrukt.

7 Voorspanningsindicator volgens conclusie 6, waarbij de indicatorring zich zonder voorspanning tenminste uitstrekt tot aan het verdere aandrukdeel en bij maximale voorspanning niet verder dan het verdere aandrukdeel uitstrekt.

8 Voorspanningsindicator volgens conclusie 5, 6 of 7, waarbij het aandrukdeel een opstaande wand heeft, ingericht om door het additionele gat te steken en het bedrade eind te omgeven.

9 Voorspanningsindicator volgens conclusie 7 en 8, waarbij de cilindrische opstaande wand zich tenminste tot aan het verdere aandrukdeel uitstrekt.