Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Spannwerkzeug zur Erzeugung vorgespannter Schraubverbindungen, mit einem Gehäuse und mindestens einem im Innern desselben hydraulisch verschiebbaren Kolben.
Bei hochbeanspruchten Schraubverbindungen wird bei der Montage die Mutter üblicherweise so stark festgezogen, dass im Bolzen eine Vorspannung entsteht. Hierzu werden meistens Drehmomentenschlüssel verwendet, bei denen das aufgewendete Drehmoment entweder angezeigt wird, oder die beim Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes rutschen.
Unzulänglich ist dabei, dass die mit solchen Drehmomentenschlüsseln auf den Bolzen übertragene, wirkliche Vorspannkraft ungenau ist, da die Reibung, infolge den Paarungs-, Rauhigkeits- und Schmierverhältnissen sehr unterschiedlich ist und dadurch ein Unsicherheitsfaktor in der Beziehung zwischen effektiv erhaltener Vorspannung und aufgewendetem Anziehdrehmoment entsteht. Somit ist man aber bezüglich der Höhe der wirklichen Vorspannung auf Vermutungen angewiesen, was für hochbeanspruchte Schraubverbindungen sehr unbefriedigend ist. Dazu kommt noch, dass solche hochbeanspruchten Gewinde beim Festziehen oder Lösen infolge der dabei zwischen den unter Last relativ aufeinander gleitenden Teilen auftretenden hohen Flächenpressung und der damit verbundenen Verdrängung des Schmiermittels leicht zum Anfressen neigen.
Mit der Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden ein hydraulisches Spannwerkzeug mit einem möglichst geringen Aussendurchmesser bauen zu können, um es auch an schwer zugänglichen Stellen und dicht nebeneinander liegenden Bolzen verwendbar zu machen.
Die Erfindung mit der diese Aufgabe gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem vorzuspannenden Bolzen zu verbindende Teil des Spannwerkzeuges mit mindestens einem Kolben ein einziges Stück bildet.
Dadurch ist es möglich ein solches Spannwerkzeug sehr kompakt zu bauen, wobei es für die Übertragung hoher Kräfte bzw. die Anwendung hoher hydraulischer Drücke geeignet ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen hydraulischen Spannwerkzeuges dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein einstufiges hydraulisches Spannwerkzeug,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein dreistufiges hydraulisches Spannwerkzeug.
Gemäss Fig. 1 soll ein erster plattenförmiger Maschinenteil 1 mit einem zweiten Maschinenteil 2 durch vorgespannte Schraubverbindungen starr verbunden werden. Zu diesem Zweck werden im Maschinenteil 2 Sacklöcher gebohrt und diese mit einem Innengewinde 3 versehen. In jedes dieser In nengewinde 3 wird ein beidseitig mit Gewinde versehener Bolzen 4 eingeschraubt. Diese Gewindebolzen 4 enthalten somit einen unteren Gewindeteil 5, einen mittleren gewindelosen Teil 6 und einen oberen Gewindeteil 7. Um die Schraubenverbindung in einfacher Weise vorspannen zu können, wird ein hydraulisch betätigbares Spannwerkzeug 8 verwendet.
Dieses enthält ein Gehäuse 9, das im wesentlichen eine Glockenform hat und dessen im Durchmesser reduzierter Teil sich mit seiner stirnseitigen Auflagefläche 10 auf einem den Bolzen 4 umgebenden Druckring 11 abstützt, der seinerseits auf dem Maschinenteil 1 aufliegt. Im Inneren des Gehäuses 9 befindet sich ein Kolben 12, der einen obern Kolbenteil
13 und einen im Durchmesser reduzierten untern Kolbenteil
14 aufweist, wobei der letztere im wesentlichen in der Bohrung 15 als Führung wirkt. Der untere Kolbenteil 14 ist mit einem Innengewinde 16 versehen, in welches der Gewindeteil 7 des Bolzens 4 eingeschraubt werden kann. Somit besteht der Kolben 13 und der das Innengewinde 16 enthaltende Teil aus einem einzigen Stück. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise.
Die Bohrung 15 des Gehäuses 9 hat unten einen so grossen Durchmesser, dass die Schraubenmutter 18 von dieser Öffnung 22 aufgenommen wird.
Um die Schraubenmutter 18 im vorgespannten Zustand des Bolzens 4 zuzustellen - also zu verdrehen - ist im unteren Teil des Gehäusemantels eine seitliche Öffnung 19 vorhanden, durch welche ein Werkzeug zum Verdrehen der Mutter 18 eingeführt werden kann. Mit Hilfe eines einfachen, um einen beschränkten Winkel verschwenkbaren Werkzeuges lässt sich somit die mit Einkerbungen 20 od. dgl. versehene Gewindemutter 18 leicht verdrehen. die untere Stirnseite 10 des Gehäuses 9 ist ferner mit einer flachen radialen Ausnehmung 21 versehen, welche dazu dient, mit einer Dicken-Messlehre die Distanz zwischen dem Ring 11 und der Stirnseite der Mutter 18 festzustellen, wenn der Bolzen 4 mit Hilfe des Spannwerkzeuges 8 vorgespannt wird bevor die Mutter 18 nachgestellt wird, so dass auf diese Weise die wirklich stattgefundene Längsdehnung des Bolzens 4 kontrolliert werden kann.
Sowohl im breiteren Kolbenteil 13 als auch im schmäleren Kolbenteil 14 befindet sich je mindestens ein Dichtungsring 23. Dazwischen liegt eine ringförmige Druckkammer 25, in welche in radialer Richtung eine Leitung 26 einmündet, die mit einem Gewinde 27 für einen Rohr- oder Schlauchanschluss versehen ist, zum Anschluss einer Hand- oder Fusspumpe. Um das Einschrauben des Kolbens 12 auf den oberen
Gewindeteil 7 des Bolzens 4 zu erleichtern, ist der Kolben 13 oben mit einem Vierkant- oder Sechskantansatz 29 versehen.
Das Gehäuse 9 ist auf seiner Oberseite offen, so dass ein freier Zugang zum Ansatz 29 des Kolbens besteht. Damit die Luft beim Einschrauben des Kolbens in den Gewindeteil 7 des Bolzens 4 leicht entweichen kann, weist der Kolben 12 mindestens eine zentrale Längsbohrung 30 auf. Somit lässt sich der Kolben bei feststehendem Gehäuse 9 verdrehen und damit auf das Bolzengewinde 7 aufschrauben bzw. abschrauben.
Da hochbeanspruchte Schraubverbindungen meistens nahe nebeneinander liegen, ist die Vorrichtung in ihrem unteren Teil relativ schmal gebaut. Der Aussendurchmesser des Ge häuses 9 im Bereich der Mutter 18 beträgt weniger als das Dreifache des Bolzengewindedurchmessers. Dadurch wird erreicht. dass die Druckringe 11 dicht nebeneinanderliegen können und somit der Abstand zwischen benachbarten Schraub verbindungen klein gehalten werden kann.
Das Vorspannen des Bolzens 4 erfolgt in der Weise, dass mittels einer Hand- oder Fusspumpe Druckflüssigkeit, bei spielsweise Öl, der Druckkammer 25 zugeführt wird. In der Zuleitung befindet sich ein in der Zeichnung nicht dargestell tes Rückschlagventil. Der erzeugte Druck richtet sich nach der gewünschten Vorspannung des Bolzens 4. Er kann bei dieser einstufigen Ausführungsform bis etwa 500 Atmosphären betragen. Der in der Druckkammer 25 herrschende Druck lässt sich mit Hilfe eines nicht dargestellten Manometers leicht ab lesen und dadurch die sich daraus ergebende Zugbelastung des Bolzens rechnerisch ermitteln. Nachdem der Bolzen 4 mit der gewünschten Kraft vorgespannt ist, wird die Mutter 18 mit
Hilfe eines Werkzeuges durch die Öffnung 19 im Gehäuse mantel nachgestellt, bis sie wieder satt auf dem Ring 11 auf liegt.
Zur Kontrolle kann vorgängig die zwischen Mutter 18 und Druckring 11 durch die Längsdehnung des Bolzens ent standene Distanz durch eine Tastlehre gemessen werden. Das
Lösen der Mutter 18 erfolgt sinngemäss in umgekehrter
Reihenfolge, indem vor dem Lösen der Mutter 18 der Bolzen 4 wieder so stark vorgespannt wird, dass sich die Mutter von der Unterlage etwas abhebt und dadurch leicht lösen lässt.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die ineinandergreifenden
Gewindeteile des Bolzengewindes 5 und des Innengewindes
3 der Sacklochbohrung sowie der Mutter 18 nie unter Last re lativ zueinander verdreht werden müssen und somit die Werkstoffe selbst bei höchster Belastung nicht zum Anfressen neigen.
Anstelle einer mit Gewinde versehenen Sacklochbohrung könnte im Maschinenteil 2 auch eine durchgehende gewindelose Bohrung vorgesehen werden und der Bolzen an beiden Enden mit Muttern versehen werden, oder der Bolzen 4 könnte einen Kopf aufweisen.
In Fig. 2 ist eine dreistufige Ausrührungsvariante des Spannwerkzeuges dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau und die Wirkungsweise sind gleich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Um jedoch nahe an vorstehende Bauteile oder in die Ecken zu gelangen, ist es notwendig, den Durchmesser des Gehäuses möglichst klein zu halten. Um trotzdem die erforderliche Vorspannkraft aufzubringen, sind drei hintereinander angeordnete Kolben vorgesehen, so dass sich also die auf die einzelnen Kolben wirkenden Axialkräfte addieren.
Das Gehäuse 34 des Vorspannaggregates ist rotationssymmetrisch ausgebildet und besteht aus drei durch Gewinde 40, 41 ineinandergeschraubten Teilen 35, 36, 37. Im Innern dieses Gehäuses 34 ist ein aus drei Teilen 42, 43, 44 bestehender Kolben 38 in Axialrichtung verschiebbar gelagert. Im Kolben 38 befindet sich eine sich nach unten öffnende Bohrung 53 mit einem Innengewinde 54, das mit dem vorzuspannenden Bolzen 4 zu verbinden ist. Dieser Kolben 38 und der Teil in welchem das Innengewinde 54 sitzt besteht somit aus einem einzigen Materialstück. Dieser Kolben 38 besteht aus sehr hochwertigem Material und weist einen sich nach oben erstreckenden, zentralen Ansatz 42 auf, der mit zwei Gewinden 58, 59 versehen ist, auf welche als Kolben wirkende Ringe 43, 44 aufgewindet sind. Der Ansatz 42 ist abgestuft und wird nach oben im Durchmesser kleiner. Er ragt oben über das Gehäuse hinaus.
Der Kolben 38 ist mit einer zentralen Bohrung 46 für die Zufuhr von Drucköl versehen, von der aus zwei radiale Bohrungen 47, 48 in die Druckkammern 51, 52 einmünden. Von der Bohrung 48 aus, ragt eine weitere schräg verlaufende Bohrung 49 in die Druckkammer 50 hinein. Die Druckkammern 50, 51, 52 sind durch Dichtungsringe 23, 60 abgedichtet. Es sind somit drei hintereinanderliegende Kolben Druckflächen, deren Wirkungen sich bei Zufuhr von Drucköl addieren. Das obere Ende des zentralen Kolbenteiles enthält einen Vierkant- oder Sechskantansatz 55 sowie einen Gewindenippel 56, auf den ein Kupplungsstück eines lösbaren Schnellverschlusses für einen Schlauch aufgeschraubt werden kann. Die Teile des Schnellverschlusses sind vorzugsweise relativ zueinander verdrehbar, so dass der Schlauch für die Druckölzufuhr in beliebiger Richtung weggeführt werden kann.
Für den Zugang zur Gewindemutter 18 zum Verdrehen derselben bei aufgesetztem Vorspannaggregat ist im Gehäuseteil 35 ein Schlitz 19 vorhanden. Ferner ist auch hier auf der unteren Gehäusestirnseite 10 eine Ausnehmung 21 für eine Tastlehre vorgesehen.
Um das Aufschrauben des Gerätes auf das Bolzengewinde zu erleichtern, sind am Umfang des Gehäuseteiles 39 einige Bohrungen 60 vorhanden.
Mit dem oberen Teil des Ansatzes 42 ist ein Halter 61 drehbar verbunden. Die Lagerung erfolgt in einem Wälzlager 62, das durch eine Schraubenmutter 66 festgehalten wird. Ferner ist ein Abschluss-Deckel 63 vorhanden, der durch Schrauben 64 in einem Ring 67 gehalten wird. Von diesem Ring 67 ragt in radialer Richtung mindestens ein Rohrstück 65 ab. Der Aussendurchmesser aller drei Kolben ist gleich oder angenähert gleich.
Durch dieses Spannwerkzeug können trotz der sehr kompakten Bauweise Zugkräfte bis etwa 50 Tonnen bei einem Aussendurchmesser von etwa 100 mm erzeugt werden. Bei der Wahl grösserer Gehäuse- bzw. Kolbendurchmesser lässt sich auch die erzeugbare Zugkraft entsprechend vergrössern.
Dabei können hydraulische Drücke bis etwa 700 atü angewendet werden. Anstelle von drei Kolben wäre auch eine Ausführungsform mit zwei Kolben möglich, wobei gegenüber Fig. 2 im wesentlichen der oberste Kolben 44 und die Büchse 37 weggelassen würden. Auch wäre es denkbar, mehr als drei koaxial angeordnete Kolben vorzusehen:
The invention relates to a hydraulic clamping tool for producing pre-tensioned screw connections, with a housing and at least one hydraulically displaceable piston inside the same.
In the case of highly stressed screw connections, the nut is usually tightened so strongly during assembly that a preload is created in the bolt. Torque wrenches are mostly used for this, in which the torque applied is either displayed or which slip when a predetermined torque is reached.
What is inadequate here is that the actual pre-tensioning force transmitted to the bolt with such torque wrenches is inaccurate, since the friction is very different due to the pairing, roughness and lubrication conditions and this creates an uncertainty factor in the relationship between the effectively obtained pre-tensioning and the tightening torque applied . However, with regard to the amount of the real preload, one is dependent on assumptions, which is very unsatisfactory for highly stressed screw connections. In addition, such highly stressed threads tend to peel when tightening or loosening due to the high surface pressure that occurs between the parts sliding relative to one another under load and the associated displacement of the lubricant.
The invention is intended to solve the problem of being able to build a hydraulic clamping tool with the smallest possible outer diameter in order to make it usable even in hard-to-reach places and bolts lying close together.
The invention with which this object is achieved is characterized in that the part of the clamping tool to be connected to the bolt to be pretensioned forms a single piece with at least one piston.
This makes it possible to build such a clamping tool very compact, it being suitable for the transmission of high forces or the use of high hydraulic pressures.
In the drawing, exemplary embodiments of the hydraulic clamping tool according to the invention are shown.
Show it:
1 shows a longitudinal section through a single-stage hydraulic clamping tool,
2 shows a longitudinal section through a three-stage hydraulic clamping tool.
According to FIG. 1, a first plate-shaped machine part 1 is to be rigidly connected to a second machine part 2 by pretensioned screw connections. For this purpose, 2 blind holes are drilled in the machine part and these are provided with an internal thread 3. In each of these internal threads 3, a bolt 4 provided on both sides is screwed. These threaded bolts 4 thus contain a lower threaded part 5, a middle unthreaded part 6 and an upper threaded part 7. In order to be able to pretension the screw connection in a simple manner, a hydraulically actuated clamping tool 8 is used.
This contains a housing 9 which is essentially bell-shaped and whose part, which is reduced in diameter, is supported with its end-face contact surface 10 on a pressure ring 11 surrounding the bolt 4, which in turn rests on the machine part 1. Inside the housing 9 there is a piston 12, which has an upper piston part
13 and a reduced diameter lower piston part
14, the latter acting essentially in the bore 15 as a guide. The lower piston part 14 is provided with an internal thread 16 into which the threaded part 7 of the bolt 4 can be screwed. The piston 13 and the part containing the internal thread 16 thus consist of a single piece. This enables a very compact design.
The bore 15 of the housing 9 has such a large diameter at the bottom that the screw nut 18 is received by this opening 22.
In order to deliver the screw nut 18 in the pretensioned state of the bolt 4 - that is to say to rotate it - there is a lateral opening 19 in the lower part of the housing jacket through which a tool for rotating the nut 18 can be inserted. With the aid of a simple tool which can be pivoted through a limited angle, the threaded nut 18 provided with notches 20 or the like can thus be easily rotated. The lower end face 10 of the housing 9 is also provided with a flat radial recess 21, which is used to determine the distance between the ring 11 and the end face of the nut 18 with a thickness gauge when the bolt 4 is preloaded with the aid of the clamping tool 8 is adjusted before the nut 18 is readjusted, so that in this way the longitudinal expansion of the bolt 4 that has actually taken place can be checked.
Both in the wider piston part 13 and in the narrower piston part 14 there is at least one sealing ring 23. In between there is an annular pressure chamber 25, into which a line 26 opens in the radial direction, which is provided with a thread 27 for a pipe or hose connection, for connecting a hand or foot pump. To screw the piston 12 onto the top
To facilitate the threaded part 7 of the bolt 4, the piston 13 is provided with a square or hexagonal shoulder 29 at the top.
The housing 9 is open on its upper side, so that there is free access to the extension 29 of the piston. So that the air can easily escape when the piston is screwed into the threaded part 7 of the bolt 4, the piston 12 has at least one central longitudinal bore 30. With the housing 9 stationary, the piston can thus be rotated and thus screwed or unscrewed onto the bolt thread 7.
Since highly stressed screw connections are mostly close to each other, the device is built relatively narrow in its lower part. The outer diameter of the Ge housing 9 in the area of the nut 18 is less than three times the bolt thread diameter. This is achieved. that the pressure rings 11 can lie close to one another and thus the distance between adjacent screw connections can be kept small.
The bolt 4 is pretensioned in such a way that pressure fluid, for example oil, is fed to the pressure chamber 25 by means of a hand or foot pump. In the supply line is a non-dargestell th check valve in the drawing. The pressure generated depends on the desired pretensioning of the bolt 4. In this single-stage embodiment, it can be up to about 500 atmospheres. The pressure prevailing in the pressure chamber 25 can be easily read with the aid of a manometer, not shown, and the resulting tensile load on the bolt can thereby be determined by calculation. After the bolt 4 is preloaded with the desired force, the nut 18 is with
With the help of a tool through the opening 19 in the housing casing adjusted until it is again full on the ring 11.
For checking purposes, the distance between the nut 18 and the pressure ring 11 due to the longitudinal expansion of the bolt can be measured beforehand using a feeler gauge. The
The nut 18 is loosened in the opposite direction
Sequence in that, before loosening the nut 18, the bolt 4 is again pretensioned so strongly that the nut lifts slightly from the base and can thus be easily loosened.
In this way it is achieved that the interlocking
Threaded parts of the bolt thread 5 and the internal thread
3 of the blind hole and the nut 18 never have to be rotated relative to one another under load and thus the materials do not tend to peel even under the highest loads.
Instead of a threaded blind hole, a continuous threadless hole could also be provided in the machine part 2 and the bolt could be provided with nuts at both ends, or the bolt 4 could have a head.
In Fig. 2 a three-stage variant of the clamping tool is shown. The basic structure and the mode of operation are the same as in the embodiment according to FIG. 1. However, in order to get close to protruding components or into the corners, it is necessary to keep the diameter of the housing as small as possible. In order to still apply the required preload force, three pistons arranged one behind the other are provided, so that the axial forces acting on the individual pistons add up.
The housing 34 of the prestressing unit is rotationally symmetrical and consists of three parts 35, 36, 37 screwed into one another by threads 40, 41. Inside this housing 34, a piston 38 consisting of three parts 42, 43, 44 is mounted axially displaceably. In the piston 38 there is a downwardly opening bore 53 with an internal thread 54 which is to be connected to the bolt 4 to be preloaded. This piston 38 and the part in which the internal thread 54 sits thus consists of a single piece of material. This piston 38 consists of very high quality material and has an upwardly extending, central extension 42 which is provided with two threads 58, 59, onto which rings 43, 44 acting as pistons are wound. The approach 42 is stepped and becomes smaller in diameter towards the top. It protrudes above the housing.
The piston 38 is provided with a central bore 46 for the supply of pressurized oil, from which two radial bores 47, 48 open into the pressure chambers 51, 52. From the bore 48, a further inclined bore 49 protrudes into the pressure chamber 50. The pressure chambers 50, 51, 52 are sealed by sealing rings 23, 60. There are thus three consecutive pistons pressure surfaces, the effects of which add up when pressure oil is supplied. The upper end of the central piston part contains a square or hexagonal shoulder 55 and a threaded nipple 56 onto which a coupling piece of a detachable quick-release fastener for a hose can be screwed. The parts of the quick-release fastener are preferably rotatable relative to one another, so that the hose for the pressurized oil supply can be led away in any direction.
A slot 19 is provided in the housing part 35 for access to the threaded nut 18 for rotating the same when the pretensioning unit is attached. Furthermore, a recess 21 for a feeler gauge is also provided here on the lower housing face 10.
In order to make it easier to screw the device onto the bolt thread, some bores 60 are provided on the circumference of the housing part 39.
A holder 61 is rotatably connected to the upper part of the extension 42. It is stored in a roller bearing 62 which is held in place by a screw nut 66. There is also a closing cover 63, which is held in a ring 67 by screws 64. At least one pipe section 65 protrudes from this ring 67 in the radial direction. The outside diameter of all three pistons is the same or approximately the same.
This clamping tool can generate tensile forces of up to 50 tons with an outside diameter of about 100 mm despite the very compact design. When choosing a larger housing or piston diameter, the tensile force that can be generated can also be increased accordingly.
Hydraulic pressures of up to about 700 atmospheres can be used. Instead of three pistons, an embodiment with two pistons would also be possible, the uppermost piston 44 and the sleeve 37 being essentially omitted compared to FIG. It would also be conceivable to provide more than three coaxially arranged pistons: