DE3237324C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Vorspanngerät für eine Schraubenverbindung, insbesondere eine hydraulische Schraube, Hydraulikmutter oder hydraulische Schraubenspann­ vorrichtung,
mit einem Gehäuse, in dem eine axiale Zylinderbohrung vorge­ sehen ist,
mit einem Ringspannkolben, der abgedichtet und zwischen einer Ausgangsstellung und einer Spannposition axial verschiebbar in der Zylinderbohrung geführt ist, und
mit einem durch den Ringspannkolben und das Gehäuse begrenzten Druckmittelraum, der über einen im Gehäuse ausgebildeten Kanal mit einem an der Außenseite des Gehäuses befindlichen Anschluß für ein externes Hydraulikaggregat verbunden ist.

Derartige hydraulische Vorspanngeräte ermöglichen das Anziehen einer Schraubenverbindung durch Längen einer Schraube und somit praktisch ohne Torsion und Reibungskräfte der Schraube. Das hydraulische Vorspanngerät der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE-PS 26 35 678 oder dem Fortschritt- Bericht der VDI-Zeitschriften "Die Verbindung von Schrauben mit großen Gewindedurchmessern", Autor Dr. F. Krass, bekannt.

Bei den an ein externes Hydraulikaggregat anzuschließenden hydraulischen Vorspanngeräten der eingangs genannten Art muß dafür gesorgt werden, daß der Ringspannkolben nicht über die vollständige Spannposition hinaus axial verscho­ ben wird. Dies kann dadurch auftreten, daß der Ringspann­ kolben vor Beginn eines Spannvorgangs nicht in die Ausgangs­ stellung zurückgedrückt wurde und ein bereits teilweise oder auch vollständig ausgefahrener Ringspannkolben hydraulisch bei Arbeitsdruck beaufschlagt wird. In diesem Fall wird der Ringspannkolben zumindest teilweise aus dem Gehäuse des Vor­ spanngerätes herausgedrückt. Dadurch können die Dichtungen beschädigt werden, mechanische Abdeckungen auf der Spann­ seite des Vorspanngerätes werden, soweit vorhanden, wegge­ drückt und der Druckmittelraum muß nach erfolgtem Wieder­ einsetzen des Ringspannkolbens normalerweise entlüftet werden. Eine weitergehende Beschädigung des Vorspanngerätes ist insgesamt nicht auszuschließen.

Ähnliche Probleme treten auf, wenn eine Schraubenverbindung während des Anziehens reißt und der Ringspannkolben beauf­ schlagt von dem durch das externe Hydraulikaggregat bereit­ gestellten Druck aus der Zylinderbohrung herausgedrückt wird.

Aus der DE-OS 24 30 073 ist ein Arbeitszylinder bekannt, bei dem mit Abstand vom Zylinderboden eine Entlastungsbohrung vor­ gesehen ist, die in einen überdrucklosen Raum führt, beispiels­ weise in ein unter Atmosphärendruck stehendes Auffanggefäß. Der Abstand der Entlastungsbohrung vom Zylinderboden entspricht dem maximal zulässigen Hub. Die Entlastungsbohrung wird freigegeben, wenn der Kolben so weit ausgefahren ist, daß er den maximal zu­ lässigen Hub erreicht. Unterhalb dieses maximal zulässigen Hubs ist die Entlastungsbohrung durch den Kolben verschlossen.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten hydraulischen Vorspanngeräte der eingangs ge­ nannten Art zu vermeiden und diese Vorspanngeräte dahingehend weiterzuentwickeln, daß ein versehentlich zu weites Heraus­ fahren des Kolbens über die vollständige Spannposition hinaus nicht auftreten kann, so daß eine Beschädigung des Vorspann­ gerätes auch bei Fehlbedienung, Bruch einer Schraubenverbin­ dung oder dergl. auszuschließen ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Abblaskanal, dessen eines Ende sich an der Außenseite des Gehäuses befindet und dessen anderes Ende im Druckmittelraum oder im Kanal mündet, und der eine von der Position des Ringspannkolbens abhängige Absperrung aufweist, die den Abblaskanal lediglich bei in vollständig ausgefahrenem Spannzustand befindlichem Ring­ spannkolben freigibt, und durch ein im Abblaskanal als Ab­ sperrung vorgesehenes, normalerweise geschlossenes Ventil, dessen Schließkörper über eine Mitnehmereinrichtung, ins­ besondere eine Schleppkupplung, mit dem Ringspannkolben mecha­ nisch so verbunden ist, daß dieser innerhalb des letzten Teil­ stücks seines Weges in die vollständige Spannposition den Schließkörper von seinem Ventilsitz bewegt, wodurch der Ab­ blaskanal freien Durchlaß hat.

Diese Kolbensicherung arbeitet hydraulisch. Sobald der Ring­ spannkolben bei seiner Ausfahrbewegung eine bestimmte Extrem­ position, die hier vollständige Spannstellung genannt wird, erreicht hat, öffnet die Mitnehmereinrichtung das normaler­ weise geschlossene Ventil, wodurch der Abblaskanal frei ist, so daß sich der Druck im Druckmittelraum abbauen kann. Eine weitere Bewegung des Hydraulikkolbens in Ausfahrbewegung ist dann nicht mehr möglich.

Die erfindungsgemäße und hydraulisch arbeitende Sicherung des Ringspannkolbens gegen zu weites Ausfahren läßt sich einfach aufbauen und sichert den Ringspannkolben auch bei krasser Fehlbedienung, beispielsweise bei Anschluß eines nicht auf eine Schraubenverbindung aufgesetzten Vorspanngerätes. Durch die automatisch arbeitende Kolbenrückstellung ist gewähr­ leistet, daß der Ringspannkolben auch nach Erreichen des voll­ ständigen Spannzustandes wieder in seine Ausgangsstellung zu­ rück bewegt wird, so daß das Vorspanngerät wieder einsetzbar ist.

Der Abblaskanal ist axial als Verlängerung der Zylinder­ bohrung ausgeführt.

Der Abblaskanal mündet vorzugsweise innerhalb des Druckmittel­ raums, er kann aber auch in den den Druckmittelraum mit dem äußeren Anschluß verbindenden Kanal münden. Dieser Kanal und der Abblaskanal sind im Profil jeweils so groß gewählt, daß auch bei maximaler Förderleistung eines äußeren Hydraulik­ aggregates nicht mehr Hydraulikflüssigkeit durch den Kanal in den Druckmittelraum strömen kann, als über den Abblaskanal ab­ fließt, so daß sich also bei geöffnetem Abblaskanal niemals ein höherer Druck im Druckmittelraum aufbauen kann.

Sehr vorteilhaft ist es, im Abblaskanal ein Rückschlagventil anzuordnen. Dadurch wird verhindert, daß über den Abblaskanal Luft angesaugt wird.

Schließlich muß aus Sicherheitsgründen darauf geachtet werden, daß über den Abblaskanal nicht ein scharfer, feiner Druck­ mittelstrahl nach außen abgegeben werden kann, da er Verletzun­ gen hervorrufen könnte. Das Abblasen eines scharfen Strahls wird beispielsweise durch ein Rückschlagventil normalerweise verhin­ dert, es können aber auch geeignete Vorrichtungen vorgesehen sein, um den Abblasstrahl zu zerteilen, umzulenken oder an­ derweitig unschädlich zu machen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Sie zeigt in ihrer einzigen Figur einen Axialschnitt durch eine Hydraulikmutter mit ge­ steuertem Ventil.

Bei dem aus der Figur ersichtlichen hydraulischen Vorspann­ gerät handelt es sich um eine Hydraulikmutter. In bekannter Weise hat sie ein Gehäuse 20, das eine radiale Anlagefläche 22 und eine zu dieser rechtwinklig verlaufende, als Ringboh­ rung ausgeführte Bohrung 24 aufweist. In ihr ist ein Ring­ spannkolben 26 axial verschiebbar zwischen der in der Figur gezeigten Position und einer (nicht dargestellten) Spannpo­ sition angeordnet. In der Spannposition ist der Ringspann­ kolben 26 gegenüber der Ausgangsstellung um einen Kolben­ hub von wenigen Millimetern, typischerweise sechs bis zehn Millimetern, nach unten verschoben.

Durch die Zylinderbohrung 24 des Gehäuses 20 und den Ring­ spannkolben 26 wird ein ringförmiger Druckmittelraum 30 be­ grenzt, der über einen nicht dargestellten Kanal mit einem an der Außenseite des Gehäuses 20 befindlichen Anschluß für ein externes Hydraulikaggregat (nicht dargestellt) verbunden ist. 38 ist eine Dichtung. Im Druckmittelraum 30 herrschen beim Spannen des Ringspannkolbens 26 Arbeitsdrücke von mehre­ ren hundert bar.

Im Gehäuse 20 des Vorspanngerätes ist ein Abblaskanal 40 vor­ gesehen, dessen eines Ende 42 sich an der Außenseite des Ge­ häuses 20 befindet und dessen anderes Ende, im folgenden Öffnung 44 genannt, im Druckmittelraum 30 mündet.

Der Verlauf des Abblaskanals 40 ist unkritisch und kann be­ liebig gewählt werden. Er hat einen Durchmesser von bei­ spielsweise einem Millimeter. Üblicherweise reicht ein Ab­ blaskanal 40, es können jedoch auch mehrere vorgesehen sein.

Der Abblaskanal 40 ist axial angeordnet. Er verläuft in Ver­ längerung der Zylinderbohrung 24 bis hin zu der der Anlage­ fläche 22 gegenüberliegenden Ringfläche des Gehäuses 20. In ihm ist ein Ventil 50 angeordnet, das normalerweise geschlos­ sen ist. Es ist ähnlich dem Rückschlagventil 46 aufgebaut und hat als Schließkörper 52 ebenfalls eine Kugel, die durch ei­ ne Kegelfeder 54 in einen kegligen, durch eine spezielle Aus­ bildung des Abblaskanals 40 ausgeformten Ventilsitz 56 gedrückt wird. Die Kugel ist mit einem Stahlseil 58, beispielsweise Stahlcord, verbunden, das Teil einer im folgenden zu erläutern­ den Mitnehmereinrichtung 60 ist:

Für diese ist in den Ringspannkolben 26 axial und von der Druckfläche 36 her ein Sackloch 62 eingearbeitet, an dessen Boden das Stahlseil 58 mittels einer Schraube 64 befestigt ist. Das Sackloch 62 hat eine Ausweitung, die den Sitz der kegelförmig gewickelten Schraubenfeder 54 bildet. Die Länge des Stahlseils 58 ist so bemessen, daß der Schließkörper 52 normalerweise in Anlage am Ventilsitz 56 gehalten wird, jedoch beim Ausfahren des Ringspannkolbens 26 in die vollständige Spannposition das Stahlseil 58 geradlinig verläuft und den Schließkörper 52 gegen den Druck des Hydraulikmittels im Druckmittelraum 30 vom Ventilsitz 56 weg bewegt, wodurch der Abblaskanal 40 frei ist.

Bei einem derartigen Ventil 50 muß sichergestellt sein, daß sich der Ringspannkolben 26 nicht gegenüber dem Gehäuse 20 verdrehen kann. Dies wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine automatisch arbeitende Rückstellvorrichtung 68 erreicht. Hierzu ist in einer Abstufung 70 des Ringspannkol­ bens 26 eine Gewindesackbohrung 72 vorgesehen, die mit einer Bohrung 74 im Gehäuse 20, welche sich zur Rückseite dieses Gehäuses 20 hin erweitert, fluchtet. In die Gewindesackbohrung 72 ist eine Imbusschraube 76 eingedreht, die mit ihrem Kopf nicht aus dem Gehäuse 20 ragt. Ihr Kopf übergreift einen Stapel Tellerfedern 78, die sich ihrerseits an der Erweiterung der Bohrung 74 abstützen.

Beim Ausfahren des Ringspannkolbens 26 aus der Ausgangsstellung in die Spannposition spannen sich die Tellerfedern 78 und drücken den Ringspannkolben 26 in die Ausgangsstellung zurück, sobald der Druck im Druckmittelraum 30 unterhalb eines Druckes liegt, der (in Gegenrichtung) durch die Tellerfedern 78 aufgebracht wird. Zweckmäßigerweise sind mehrere derartiger Rückstellvor­ richtungen 68 gleich verteilt angeordnet.

Die gezeigte Mitnehmereinrichtung 60 ist lediglich beispielhaft zu verstehen, andere Ausbildungen sind möglich. Anstelle eines Stahlseils 58 kann eine Kette vorgesehen sein, weiterhin sind ineinandergeführte Stangen oder dergleichen als Schleppkupplung möglich.

Claims (5)

1. Hydraulisches Vorspanngerät für eine Schraubenverbindung, insbesondere eine hydraulische Schraube, Hydraulikmutter oder hydraulische Schraubenspannvorrichtung,

• - mit einem Gehäuse, in dem eine axiale Zylinderbohrung vorgesehen ist,
• - mit einem Ringspannkolben, der abgedichtet und zwischen einer Ausgangsstellung und einer Spannposition axial verschiebbar in der Zylinderbohrung geführt ist, und
• - mit einem durch den Ringspannkolben und das Gehäuse begrenzten Druckmittelraum, der über einen im Gehäuse ausgebildeten Kanal mit einem an der Außenseite des Gehäuses befindlichen Anschluß für ein externes Hydraulikaggregat verbunden ist,

gekennzeichnet durch einen Abblaskanal (40),

• - dessen eines Ende (42) sich an der Außenseite des Gehäuses (20) befindet und
• - dessen anderes Ende (Öffnung 44) im Druckmittel­ raum (30) oder im Kanal (32) mündet,
• - und der eine von der Position des Ringspann­ kolbens (26) abhängige Absperrung (26, 44; 50) aufweist, die den Abblaskanal (40) lediglich bei in vollständig ausgefahrenem Spannzustand befindlichem Ringspannkolben (26) freigibt, und

durch ein im Abblaskanal (40) als Absperrung vorgesehenes, normalerweise geschlossenes Ventil (50), dessen Schließ­ körper (52) über eine Mitnehmereinrichtung (60), insbeson­ dere eine Schleppkupplung mit dem Ringspannkolben (26) mechanisch so verbunden ist, daß dieser innerhalb des letzten Teilstücks seines Weges in die vollständige Spann­ position den Schließkörper (52) von seinem Ventilsitz (56) bewegt, wodurch der Abblaskanal (40) freien Durchlaß hat.

2. Vorspanngerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (50) in der dem Ringspannkolben (26) gegenüber­ liegenden Wand des Gehäuses (20) angeordnet ist, daß der Schließkörper (52) axial bewegbar ist, und daß die Mit­ nehmereinrichtung (60) an der Druckfläche (36) des Ring­ spannkolbens (26) angreift.

3. Vorspanngerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß im Abblaskanal (40) ein Rückschlagventil (46) an­ geordnet ist.