DE2356604C3 - Hydraulische Spannvorrichtung zum Befestigen eines Schraubbolzens mit einer Mutter unter Vorspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spannvorrichtung zum Befestigen eines Schraubbolzens mit einer Mutter unter Vorspannung, mit einer an einem zu verspannenden Bauteil abstützbaren Kolbcn-Zylinder-Einheit, deren Kolben mit der Mutter verbindbar ist. und mit mindestens einem bei gespanntem Schraubbolzen zwischen Mutter und Bauteil einstellbaren Distanzstück.

Zum Verspannen von Zugankern. Dehnschrauben u. dgl. an Zylinderköpfen. Reaktordeckeln usw. ist der Einsatz hydraulischer Spannvorrichtungen bekannt. Nachdem der Schraubbolzen durch entsprechende Bohrungen der zu verspannenden Teile hindurchgesteckt ist, wird eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit über sein Gewindeende geschoben. Auf das Ende des Bolzengewindes wird eine Zusatzmutter aufgeschraubt, die zu der Spannvorrichtung gehört und nach erfolgtem Spannvorgang wieder entfernt wird. Die Kolben-Zylinder-Einheit stützt sich mit ihrem Zylinder an dem Bauteil ab, während der Kolben gegen die Zusatzmutter drückt. Auf diese Weise wird der Schraubbolzen gedehnt, während die zu verspannenden Bauteile zusammengedrückt werden (DT-AS 13 00 472 und US-F¹S 25 71 265). Unterhalb des Zylinders der Kolben-Zylinder-Einheit befindet sich ein Ringraum, der die eigentliche Spannmutter aufnimmt, die nach der Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit ohne größere Reibungsverluste leicht auf dem Bolzengewinde gedreht werden kann, bis sie gegen das zu verspannende Bauteil stößt. Wird die Kolben-Zylinder-Einhcit anschließend entlastet, dann nimmt die Mutter, die zuvor nicht belastet war, die Zugspannungskräfte des Schraubbolzens auf. An Stelle der Zusatzmutter, mit dei sich der Kolben der hydraulischen Spannvorrichtung an dem Schraubbolzen abstützt, kann auch der Kolben selbst nvi einem Innengewinde versehen sein, in das das Schraubbolzengewinde eingeschraubt wird.

Weiterhin sind Spannvorrichtungen bekannt (US-PS 32 85 568 und DL-PS 5b 737), bei denen ein Zugorgan nicht direkt an dem zu spannenden Schraubbolzen anereift, sondern an der Mutter, die auf das Gewinde des Schraubbolzens aufgeschraubt ist. Unterhalb der Mutter befindet sich ein einstellbares Distanzstück, das beispielsweise aus zwei aufeinanderliegenden Ringen mit wendelförmig ansteigender Dicke besteht. Die zu verwendende Mutter weist ein Außengewinde auf, auf das eine Gewindehülse aufgeschraubt wird, die über einen Zuganker mit einem Kopfstück verbunden ist. Das Kopfstück ruht auf der oberen Stirnseite des Kolbens auf und kann von diesem unter Mitnahme der Kolbenstange und der Gewindehülse hochgedrückt werden. Beim Spannen der Schraube wird gleichzeitig der Zuganker gedehnt, so daß ein Teil der Spannkräfte für eine Längenänderung des Zugankers verbraucht wird. Außerdem hat die Spannvorrichtung wegen des erforderlichen Zugankers eine erhebliche Bauhöhe.

Ferner sind Spannvorrichtungen bekannt, bei denen die Kolben-Zylinder-Einheit, nachdem sie gespannt worden ist, in diesem Zustand arretiert wird, so daß sie druckenllastet werden kann, ohne daß der Spannungszustand des Schraubbolzens aufgegeben wird (DK-PS 1 17 3%, GB-PS 7 00 425). Bei diesen Spannvorrichtungen verbleibt die gesamte Kolben-Zylinder-Einheit aul dem Schraubbolzen. Sie bildet insgesamt eine Spannmutter mit Verriegelungselement und stellt somit ein Bauteil und kein Werkzeug dar, das nacheinander zum Spannen mehrerer Schraubbolzen verwendbar wäre.

Schließlich sind Hydraulikmuttern bekannt (DT-Gbrr 72 08 767, US-PS 30 33 597 und DTPS 12 00 760), die dazu benutzt werden können, ein Zahnrad auf ein konisches Wellenteil aufzuschieben. Die Hydraulikmutterr bestehen aus einer Kolben-Zylinder-Einheit, deren Zy linder mit einem Gewinde versehen sein kann, um ihr an einem Gewindeteil der Welle befestigen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtunj der eingangs genannten Art, die als Werkzeug verwen det wird und bei der lediglich die Mutter und ein Di stanzstück am Schraubbolzen verbleiben, während dii Kolben-Zylinder-Einheit nach dem Spannen de Schraubbolzens anderweitig verwendbar ist, und derei Einsatzmöglichkeit nicht davon abhängt, ob ein Teil de Schraubbolzens über die Mutter hinausragt, so auszu bilden, daß sie mit wenig Montageraum oberhalb de Endes des Schraubbolzens auskommt und aus wenige

Teilen besteht als die bekannten Spannvorrichtungen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Mutter im Inneren des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit untergebracht und dort lösbar befestigt ist.

Eine derartige Spannvorrichtung hat eine geringe Bauhöhe, da keine Zuganker benötigt werden. Da die Mutter unmittelbar in den Kolben eingeschraubt ist, reicht es aus. wenn der Kolben eine Höhe hat. die etwa derjenigen der Mutter entspricht Die Spannkraft des Kolbens wird auf dem direktesten Wege ohne Zw i schensehaltung elastischer Teile auf den Schraubboi/en übertragen. Mit der Spannvorrichtung können selbst solche Schraubbolzen erfaßt werden, deren Gewindeteil gerade so weit übersteht, daß die Mutier an ihm befestigt werden kann. Die Mutter bildet das Verbindungsteil von der Kolben-Zylinder-Einheit /um Schraubbolzen. Nach dem Spannen verbleibt sie am Schraubbolzen, während die Kolben-Zylinder-Einheil abgenommen wird, um anderweitig wiedcrverwendei zu werden. Die Verkürzung der wirksamen Länge des Schraubbolzens erfolgt bei der Erfi.xlung nicht dadurch. daO die Mutter werter auf dem Gewindeteil de-. Schraubbolzens aufgeschraubt wird, wie bei den bekannten Vorrichtungen, sondern dadurch, daß unterhalb der Mutter ein Abstandhalter in Position gebracht wird.

Zweckmäßigerweise liegt der Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit über einen Lochring direkt an dem Bauteil an, so daß das Distanzstück durch den Lochring hindurch bei gespannter Kolben-Zylinder-F.inheit mühelos gedreht werden kann.

Die Mutter kann mit einem Außengewinde i;:- ein Innengewinde des Kolbens eingreifen, was eine besonders geringe Bauhöhe ergibt. Alternativ können das Innengewinde und das Außengewinde der Mutter axial gegeneinander versetzt sein, wobei das Außengewinde an einem stirnseitigen Ansatz vorgesehen ist. Dabei kann über dem Innengewinde ein Mehrkantprofil zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels vorgesehen sein.

Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung im Längsschnitt;

F i g. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Spannvorrichtung im Längsschnitt;

F i g. 3 und 4 zeigen einen Abstandhalter in Form einer flachen geteilten Scheibe in Seitenansicht und in Draufsicht;

F i g. 5 und 6 zeigen einen Abstandhalter in Form einer konischen geteilten Scheibe in Seitenansicht und in Draufsicht; und

F i g. 7 zeigt eine wendeiförmige Lochscheibe mit der dazugehörigen Mutter.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist der Schraubbolzen 10 durch eine Bohrung des zu verspannenden Bauteils 11 hindurchgesteckt und ragt mit seinem Gewindezapfen V2 aus der Bohrung heraus. Über das Ende des Schraubbolzens 10 ist eine wendeiförmige Lochscheibe 13 geschoben, die mit einem Flanschring 14 flach an der Oberseite 15 des Bauteils 11 anliegt. Die wendeiförmige Lochscheibe 13 ist gegenüber dem Schraubbolzen 12 drehbar. Über ihr ist die Mutter 16 auf das Sjhraubbolzengewinde aufgeschraubt. Hierbei handelt es sich um eine im wesentlichen zylindrische Spezialmutter, die sowohl mit einem Innengewinde 17 als auch mit einem Außengewinde 18 versehen ist. Die Mutter 16, die mit ihrem Innengewinde 17 in das BoI-/engewmde eingreift, besitzt an ihrer unteren Stirnseite einen wendeiförmigen Teil 19, der das Gegenstück /u der Wendel der Lochscheibe 13 bildet.

Der Aufbau der Mutter 16 und der Lochscheibe 1Ϊ ist jeweils aus F i g. 7 deutlich zu ersehen. Man erkennt, daß die Höhe der oberen Stirnseite der Lochscheibe ί3 in Form einer Wendel mit konstanter Steigung pro Dnifangswinkelgrad ansteigt und bei 20 in Form einer steilen Flanke von dem höchsten Punkt auf den niedrigsten abfällt. Die Höhe der Flanke 20 ist — wenn man von der möglichen Verwendung zusätzlicher Unterlegscheiben absieht — etwa ein Maß für den größten Spannhub. In der Praxis kann man allerdings nur einen Teil der Flankenhöhe 20 ausnutzen, weil die Auflageflache, in der die beiden Wendeln 19 und 2! axial aneinanderliegen, umso kleiner, und damit die Flächenpressung umso größer wird, je mehr die Lochscheibe 13 gegenüber der Mutter 16 verdreht ist.

Der Flansch 14 der Lochscheibe 13 ist mit Radialbohrungen 22 versehen, in die ein Rundstab eingesetzt werden kann, um die Lochscheibe verdrehen zu können Er besitzt außerdem eine Rändelung, um ihn von Hand verdrehen zu können.

Die Kolben-Zylinder-Einheit 23 besteht aus einem Zylinder 24, der einen Kolben 25 umschließt. Der Kolben 25 besitzt eine Axialbohrung 26 mit Innengewinde, das mit dem Außengewinde 18 der Mutter im Eingriff steht.

Der Zylinder 24 und der Kolben 25 sind etwa in der Mitte ihrer Axialausdehnung stufenförmig abgesetzt, und /war komplementär zueinander. Dieser stufenförmige Absatz 27 ergibt, wenn die Teile 24 und 25 axial auseinandergezogen werden, einen Ringraum 28, der sich axial erweitert. In den Ringraum 28 führt über eine Bohrung 29 im Kolben 25 hindurch eine steuerbare Druckleitung 30 hinein. Außerdem sind /ur Abdichtung des Druckraumes 28 an den Gleitflächen der Teile 24 und 25 Dichtungen vorhanden.

An der der Bohrung 29 gegenüberliegenden Seite befindet sich eine ähnliche Bohrung 30', die in die Druckkammer 28 hineinführt und mit einer Entlüftungsschraube 31 verschlossen ist.

Der Zylinder 24 stützt sich auf der oberen Fläche 15 des Bauteils U ab, jedoch sind in der Abstützung Durchbrechungen 32 vorgesehen, durch die hindurch der Lochring 13 zugänglich ist, so daß er auch bei gespannter Kolben-Zylinder-Einheit von außen gedreht werden kann.

Zum Betrieb der Vorrichtung wird auf den Gewindeteil des Schraubbolzens 12 zunächst die wendeiförmige Lochscheibe 13 aufgeschoben. Danach wird die Mutter 16 aufgeschraubt, und zwar so, daß die Wendeln 19 und 21 satt aneinanderliegen. Schließlich wird die Kolben-Zylinder-Einheit 23 mit dem Innengewinde des Kolbens 25 auf die Mutter aufgeschraubt.

Wird Druckfluid in die Druckkammer 28 hineingepumpt, dann wird der Kolben 25 angehoben und nimmt dabei die Mutter 16 mit. Die Mutter 16 zieht ihrerseits den Schraubbolzen 12 in die Länge, wodurch zwischen den beiden Wendeln 19 und 21 ein Spalt entsteht. Die Lochscheibe 13 wird nun so weit gedreht, bis die entstandene Längendifferenz ausgeglichen ist und die Wendeln wieder so weit wie möglich aneinander anliegen. Das Drehen der Lochscheibe erfolgt durch die Bohrungen 32 hindurch mittels eines geeigneten Rundstabes od. dgl.. Nach der anschließenden Entlastung der Kolben-Zylinder-Einheit stützen die Mutter 16 und die Lochscheibe 13 die im Bolzen gespeicherten Spann-

kräfle ab.

Die Ausführungsform der F i g. 2 unterscheidet sich von derjenigen der F i g. 1 lediglich durch die Ausbildung der Mutter 16' des Kolbens 25'. Die Mutter 16' greift auch hier mit ihrem Innengewinde 17' in das Bolzengewinde ein. sie ist jedoch an ihrer oberen Stirnseite mit einem axialen Ansatz 35 versehen, an dem sich das Außengewinde 18' befindet. Innengewinde 17' und Außengewinde 18' sind somit in axialer Richtung gegeneinander versetzt.

In dem oberen engeren Teil 36 des Kolbens befindet sich das Innengewinde, in das das Außengewinde 18 der Mutter 16' eingreift. Die Mutter 16' kann an ihrer Außenseite über dem Gewinde 17' mit einem Mehrkantprofil 37 zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels versehen sein.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine flache geteilte Scheibe, die an Stelle der Lochscheibe 13 als Abstandhalter zwischen Mutter und Bauteil verwendet werden kann. Bei Verwendung derartiger Abstandhalter entfällt selbstverständlich auch die Wendel 19 an der unteren Stirnseite der Mutter. Die beiden Hälften der geteilten Scheibe 38 sind durch Stifte 39 od. ä. miteinander verbunden. Die Scheibendicke ist auf die zu erwartende Bolzendehnung und Bauteilpressung abgestimmt, oder es werden mehrere derartiger geteilter Scheiben übereinandergcsetzl.

Der Außenrand 40 der Scheibe 38 ist abgeschrägt. Dieser Kantenbruch dient zum Sichern gegen Hcraus-

S wandern der Halbscheiben aus der Druckverbindung. Nach dem Entfernen der Kolben-Zylinder-Einheit 23 gemäß F i g. 1 kann nämlich auf das Außengewinde 18 der Mutter 16 eine (nicht dargestellte) Gewindeschutzhülse aufgeschraubt werden, die das Mutterngewinde

ίο schützt und bis auf den Kantenbruch 40 herunterragt.

Die Montage der geteilten Scheibe 38 erfolgt dadurch, daß die beiden Scheibenhälften nach dem Spannen der Kolben-Zylinder-Einheit durch die Durchbrechungen 32 des Stützteils hindurch um den Bolzen gruppiert werden.

Die F i g. 5 und 6 zeigen eine geteilte Scheibe 41 mit konischer Auflagefläche 42 für die Mutter. Hierdurch ist es möglich, das durch Dickenwahl der Scheibe bestimmte Maß des Spannhubes zusätzlich (zumindest geringfügig) noch durch Positionsänderungen der Scheibenhälfte zu verändern. Auch bei dieser Scheibe können selbstverständlich Fixierstifte 39 vorgesehen werden. Der Kantenbruch 40 dient in Verbindung mit einer Gewindeschutzhülse zur Sicherung gegen radiales Ausweichen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Palentansprüche:

1. Hydraulische Spannvorrichtung /um Befestigen eines Schraubbolzens mit einer Mutter unter Vorspannung, mit einer an einem zu verspannenden Bauteil abstützbaren Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben mit der Mutter verbindbar ist, und mii mindestens einem bei gespanntem Schraubbolzen zwischen Mutter und Bauteil einstellbaren Distanzstück, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (16.35) im Inneren des Kolbens (25, 25) der Kolbert-Zylinder-Einheit (23) untergebracht und dort lösbar befestigt ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (24) der Kolben-Zylinder-Einheit über einen Lochring (22) direkt an dem Bauteil (II) anliegt.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innengewinde (17) und ein Außengewinde (18) an der Mutter (16) übereinanderliegen.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Innengewinde (17') und ein Außengewinde (18') an der Mutter (16') axial gegeneinander versetzt sind, wobei das Außengewinde an einem stirnseitigen Ansatz (35) vorgesehen ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Innengewinde (17') ein Mehrkantprofil (37) zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels vorgesehen ist.

6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (16, 16') an einer Stirnseite einen wendeiförmigen Ansatz (19) aufweist, der das Gegenstück zu einer darunter angeordneten Lochscheibe (13) mit wendelförmig ansteigender Stärke darstellt.

7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet- daß das Distanzstück eine geteilte Scheibe (38, 41) ist, deren Auflagefläehe (41) für die Mutter konisch ausgebildet ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Außenkante (40) der geteilten Scheibe abgeschrägt ist. (Kantenbruch).

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gewindeschutzhülse zum Aufschrauben über die Mutter vorgesehen ist, die die geteilte Scheibe seitlich mitumschließt.