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Klemmvorrichtung, insbesondere für faser-. verstärkte Kunststoffstäbe
Die Erfindung geht aus von einer Klemmvorrichtung mit Aufhängehülse, insbesondere
für faserverstärkte Kunststoffstäbe, bei der der von der Klemmvorrichtung auf den
Stab ausgehende- - spezifische Klemmdruck am Klemmenmaul näherunggweise Null ist
und längs der Klemmstrecke zunimmt.
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Bekannte Vorrichtungen zur zugfesten Ein-Spannung- von faserverstärkten
- Kunststoffstäben haben einen über die ganze Klemmstrecke gleichbleibenden spezifischen
Klemmdruck. Diese Anordnungen ergeben die Schwierigkeit, daß der nicht unbeträchtliche
Klemmdruck an der Austrittsstelle des Klemmkörpers (Klemmenmaul)- 'zu einer überbeanspruchung-
der in denn Kunststoffstab eingebetteten Glasfasern führt. Die an sich spröden Glasfasern
sind derartigen Beanspruchungen, die insbesondere in der ungünstigem Form der Scherbeanspruchung
auftreten, nicht gewachsen. Sie brechen deshalb schon bei Belastungen die weit unterhalb
ihrer normalen Festigkeitswerte bei reiner Zugbeanspruchung liegen.- Ein durch die
Scherbebeanspruchung ausgelöster Örtlicher Bruch pflanzt sich bei andauernder Belastung
in das Innere des Faserstranges fort und führt schließlich zu einem Total-Bruch.
Die an sich hervorragenden Festigkeitseigenschaften faserverstärkter Kunststoffstäbe
können deshalb bei Anwendung der bekannten Klemmvorrichtungen nur zu einem Bruchteil
ausgenutzt werden.
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Auch bei bekannten Klemmvorrichtungen, der im ersten Absatz dieser
Beschreibung genannten Art, allerdings ohne Aufhängehülse, ist nicht mit ausreichender
Sicherheit erreicht, daß schroffe Druckgegensätze und schwere Beanspruchungen auf
alle Fälle vermieden sind, _ da bei dieser bekannten Klemmvorrichtung der zunehmende
Klemmdruck lediglich durch eine Konizität in der Bohrung oder der Außenkontur der
Klemmhülse und damit durch die Pressurig der Klemmhülse an dem konischen Teil der
veränderliche Klemmdruck erreicht werden soll. Dies ist jedoch durch die nicht genau
beherrschten Kletnmdruckverhältnisse und Materialverhältnisse beeinflußt, - so daß
nicht mit Sicherheit erreicht werden kann, daß der Klemmdruck auch bestimmt allmählich
abnimmt. Auch nicht zu vermeidende Fettigungsungenauigkeitenergaben eine gewisse
Unsicherheit in der in Frage stehenden Ausbildung.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht gegenüber diesem Bekannten darin,
Klemmvorrichtungen der im ersten Absatz .dieser Beschreibung dargestellten. Art
insoweit zu verbessern, daB besser als bisher erreicht ist, daß an keiner Stelle
des Stabes schroffe Druckgegensätze und damit keine Scherbeanspruchungen entstehen.
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Zur ersten Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Klemmkörper
in mehrere Teilelemente mit zugkraftabhängigem Klemmdruck unterteilt ist, von denen
jedes mittels Zugfedern mit der Aufhängehülse verbunden ist, wobei die Zugfedern
so eingestellt sind, daß die einzelnen Teilelemente in an sich bekannter Weise in
der konischen Bohrung der Teilelemente angeordnete konische Klemmteile und in neuer
Weise den Stab umfassenden Druckschienen einen unterschiedlichen Anteil der Gesamtzugkräfte
in der Weise übernehmen, daß der Klemmdruck der einzelnen Teilelemente gegen das
Ende des Stabes zu ansteigt.
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Zur zweiten Lösung der genannten Aufgabe ist vorgesehen, daß ein oder
mehrere gewundene Feder-Stäbe den Stab in an sich bekannter Weise spiralförmig umfassen
und in neuer Weise an einem gewundenen Ende ohne den Stab in einer Kompressionsklemme
befestigt sind.
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Zur dritten Lösung der genannten Aufgabe ist vorgesehen; daß ein flexibler
Schlauch den Stab umfaßt und am einen Ende in einer Kompressionsklemme befestigt
ist.
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Als für die zweite Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildung
ist fernerhin vorgesehen, daß die Federstäbe einen von der Kompressionsklemme .zum
Klemmenmaul hin abnehmenden Querschnitt aufweisen, wobei die Steigung der Windung
der Federstäbe dem sich verändernden Durchmesser der Federstäbe so angepaßt ist,
daß diese dicht beiein-anderliegen.
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Durch die Erfindung wird insofern ein technischer Fortschritt erreicht,
als Klernmvorrichtungen der im ersten Absatz dieser Beschreibung :dargestellten
Art
insoweit verbessert werden, daß noch besser als bisher erreicht
ist, daß an: keiner Stelle des Stabes schroffe Druckgegensätze und damit keine Scherbeanspruchungen
entstehen.
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Die Erfindung wird an Hand zweier Ausführungsbeispiele in der Zeichnung
näher erläutert. Hierbei zeigt F i g. 1 teilweise, geschnitten und teilweise in,.
Ansieht die eine Klemmvorrichtung von der Seite gesehen, F i g. 2 die Klemmvorrichtung
nach F i g. 1 von der Stabseite gesehen und F i g. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel
der Klemmvorrichtung von der Seite gesehen.
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In dem Ausführungsbeispiel der Klemmvorrichtung nach F i g. 1 und
2 sind auf dem Umfang des faserverstärkten Künotstöffstabes 1 mehrere segmentförmig
angeordnete,. durch die ganze Klemmvorrichtung durchgehende Druckschienen 2 vorgesehen.
Die Druckschienen 2 sind mit mehreren Vertiefungen 3 versehen, in die je zwei Klemmteile
4, 5 eingesetzt werden. Die Klemmteile 4, 5 sind mit mehreren _ Längsschlitzen,
-versehen, - die es ermöglichen, mittels. der,a,konisch ausgebildeten Teilelemente
6 eine Druckwirkung über die Druckschienen 2 auf den Kunststoffstab auszuüben. Die
Teilelemente 6 sind mit zwei- oder mdhreren gleichmäßig über den Umfangverteilten
Augenlaschen 7 versehen, in die die t Zugfedern 8, 9, 10 eingreifen. Die
Zugfedern 8; 9, 10 sind mit unterschiedlichen Federkonstanten ausgelegt derart,
daß die Federn 8
den größten Teil der gesamten Zuglast übernehmen, die Federn
9 den kleineren Teil und die Federn 10
den kleinsten Teil der Zuglast.
Die Aufhängeöse 11 trägt an der dem Faserstabe zugekehrten Seite auf ihrem_.Umfang
eine der Anzahl der Zugfedern entsprechende Zahl von ,Augenlaschen 13, in
denen die Zugfedern 8, 9,10 mit. ihren anderen Enden befestigt, sind: Die von den
einzelnen Konusklemmen übertragenen und durch die jeweiligen Zugfedern 8, 9,10 bedingten
Zugkräfte erzeugen infolge der- Konuswirkuüg in den Klemmen unterschiedliche Klemmdrücke;
die so gestaffelt sind, daß das dem Stabende nächstliegende. Teilelement 6 den -höchsten
und das dem Klemmenmaul nächstliegende Teilelement 6 den geringsten Druck ausübt.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 wird der Stab 21 von
-mehreren den Stab 21 spiralförmig umschließenden Federstäben 22 gehalten.
Diese Federstäbe 22 sind mit ihrem einen Ende in einer Kompressionsklemme
23 befestigt. Die Kompressionsklemme 22 ist mit einer zylindrischen Aussparung
24 versehen, in die die Federstäbe 22 eingepreßt sind. Die Zugkraft
des Stabes 21 wird auf die Federstäbe durch die schon im unbelasteten Zustand vorhandene
Reibung übertragen, die durch Aufrauhung der Innenfläche der Federstäbe 22 noch
erhöht werden kann. Beim Anwachsen der Zugkräfte sucht sich der aus den Spiralen
gebildete Schlauch zu verengen. Die einem bestimmten Schlauchquerschnitt zukommende
Kontraktionskraft ist um so größer je größer die in diesem Querschnitt auftretende
Zugkraft ist. Da die von den Federstäben 22 aufgenommene Zugkraft längs der Klemmstrecke
ansteigt, nimmt der spezifische Klemmdruck vom Klemmenausgang bis zum Ende des Stabes
21 stetig zu. Am Klemmenausgang ist der Klemmdruck Null, so daß an dieser kritischen
Stelle kein schädlicher Druckgradient im Stab 21 auftritt.
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Um die in den spiralförmig gebogenen Federstäben 22 auftretenden Zugkräfte
(die nach dem Ende des Kunststoffstab'6s hin zunehmen) besser beherrschen zu können,
können die _ Federstäbe 22 konisch ausgebildet werden, derart, daß ihr stärkster
Querschnitt am abspannseitigen Ende der Klemmvorrichtung liegt. Auf diese Weise
erreicht man, daß die spezifische Zugbelastung in den Federstäben 22 unverändert
oder nahezu unverändert bleibt. Damit bei sich änderndem Durchmesser der Federstäbe
22 diese dicht beieinanderliegen, paßt man die Steigung der Spirale dem Durchmesser
der Federstäbe 22 an.
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Die Klemmvorrichtung kann auch ein flexibler Schlauch sein. Das eine
Ende des Schlauches ist in ähnlicher Weise wie bei den spiralförmigen Federstäben
22 - in einer Kompressionsklemme befestigt. Das andere Ende wird über den Stab 21
geschoben. Beim .Auftreten einer Zugbeanspruchung zieht sich der Schlauch zusammen,.
und zwar um so mehr, . je größer die im jeweiligen -Querschnitt auftretende Zugspannung
ist. Daraus ergibt sich eine gegen das Ende der Klemmstrecke zunehmende Querkontraktion
des .Schlauches und damit ein zunehmender Klemmdruck, der am Austrittsende des Schlauches
Null ist.