DE112009001605T5

DE112009001605T5 - Radial erweiterbare Bolzenanordnung

Info

Publication number: DE112009001605T5
Application number: DE112009001605T
Authority: DE
Inventors: Michael F. Dolan; Ulrich Oehms
Original assignee: Jetyd Corp
Current assignee: Jetyd Corp
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2029-06-25
Also published as: JP5237448B2; GB201021496D0; DK2294324T3; WO2009158401A1; EA201001825A1; GB2472958A; BRPI0910215B1; HRP20140345T1; CA2728770A1; MX2010014375A; CN102076977A; TR201010721T1; KR101565450B1; BRPI0910215A2; KR20110028634A; US20090324361A1; US8057145B2; EP2294324B1; EP2294324A1; CN102076977B

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird eine radial erweiterbare Bolzenanordnung bereitgestellt, mit: einem Hohlelement, das dazu geeignet ist, in eine Öffnung eines Gegenstandes eingesetzt zu werden, und das eine Innenfläche mit mindestens einem sich verjüngenden Innenflächenabschnitt aufweist; einem erweiterbaren Element, das in das Hohlelement einsetzbar ist und eine Außenfläche mit mindestens einem sich verjüngenden Außenflächenabschnitt aufweist, der mit dem sich verjüngenden Innenflächenabschnitt des Hohlelements zusammenwirkt; zusätzlichen Elementen zum Versetzen des erweiterbaren Elements in entgegengesetzte axiale Richtungen zum Festziehen und Lockern der Bolzenanordnung; und einer Unterlegscheibe, die zwischen dem Gegenstand und einem der zusätzlichen Elemente an einem der axialen Enden positionierbar ist, so dass das eine zusätzliche Element das erweiterbare Element in eine axiale Richtung versetzt und aufgrund der Zusammenwirkung zwischen den sich verjüngenden Flächenabschnitten das Hohlelement erweitert, um es in der Öffnung des Gegenstandes festzuklemmen, während das andere zusätzliche Element das erweiterbare Element in eine entgegengesetzte axiale Richtung versetzt und die sich verjüngenden Flächenabschnitte voneinander außer Eingriff bringt, so dass das Hohlelement sich zusammenzieht und die radial erweiterbare Bolzenanordnung von der Öffnung des Gegenstandes entfernt werden kann.

Description

Querverweis zu verwandten Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Prioritätsvorteil der am 26. Juni 2008 eingereichten US-Provisional-Patentanmeldung Nr. 61/075791 und der am 17. April 2009 eingereichten US-Non-Provisional-Patentanmeldung Nr. 12/425518, auf deren Inhalte hierin in ihrer Gesamtheit durch Verweis Bezug genommen wird.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bolzenanordnung und insbesondere eine radial erweiterbare Bolzenanordnung.
Radial erweiterbare Bolzenanordnungen sind auf dem Fachgebiet bekannt. Die bekannten radial erweiterbaren Bolzenanordnungen weisen ein äußeres rohrförmiges erweiterbares Element, das als eine Buchse mit einem inneren sich verjüngenden Abschnitt ausgebildet ist, und ein damit zusammenpassendes inneres erweiterbares Element auf, das als ein innerer Bolzen mit einem äußeren, sich verjüngenden Abschnitt ausgebildet ist, der mit dem sich verjüngenden Abschnitt der Buchse zusammenwirkt. Die äußere Buchse wird in eine Öffnung eines unter Spannung zu setzenden Gegenstandes eingefügt, z. B. in zwei miteinander zu verbindende benachbarte Flansche. Daraufhin wird der innere Bolzen in die äußere Buchse eingesetzt und durch eine externe Einrichtung gezogen, um eine derartige Kraft auf die sich verjüngenden Abschnitte auszuüben, dass diese aufeinander gleiten und dadurch die äußere Buchse erweitern.
Gegenwärtig werden als externe Einrichtung zum Ausüben einer Zugkraft auf die radial erweiterbare Bolzenanordnung mehrere Bundschrauben verwendet. Es wird angenommen, dass die herkömmlichen, radial erweiterbaren Bolzenanordnungen weiter verbessert werden können.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine radial erweiterbare Dolzenanordnung bereitzustellen, die eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Bolzenanordnungen dieses Typs darstellt.
Um diese und andere Aufgaben, die nachstehend deutlich werden, zu lösen, wird durch die vorliegende Erfindung eine radial erweiterbare Bolzenanordnung bereitgestellt, mit: einem Hohlelement, das dazu geeignet ist, in eine Öffnung eines Gegenstandes eingesetzt zu werden, wobei das Hohlelement eine Achse aufweist und in einer radialen Richtung erweiterbar ist und eine Innenfläche mit mindestens einem sich verjüngenden Innenflächenabschnitt aufweist; einem erweiterbaren Element, das in das Hohlelement einsetzbar ist und eine Außenfläche mit mindestens einem sich verjüngenden Außenflächenabschnitt aufweist, der mit dem sich verjüngenden Innenflächenabschnitt des Hohlelements zusammenwirkt, wobei das erweiterbare Element zwei entgegengesetzte axiale Enden aufweist, die jeweils mit einem zusätzlichen Element in Eingriff gebracht werden können, die dafür konfiguriert sind, das erweiterbare Element in entgegengesetzte axiale Richtungen zu versetzen, um die Bolzenanordnung festzuziehen bzw. zu lockern; und einer Unterlegscheibe, die zwischen dem Gegenstand und einem der zusätzlichen Elemente an einem der axialen Enden positionierbar ist, so dass das eine zusätzliche Element das erweiterbare Element in eine axiale Richtung versetzt und aufgrund der Zusammenwirkung zwischen dem inneren und dem äußeren sich verjüngenden Flächenabschnitt das Hohlelement derart erweitert, dass es in der Öffnung des Gegenstandes festgeklemmt wird, während das andere zusätzliche Element das erweiterbare Element in eine entgegengesetzte axiale Richtung versetzt und den inneren und den äußeren sich verjüngenden Flächenabschnitt voneinander außer Eingriff bringt, so dass das Hohlelement sich zusammenzieht und die radial erweiterbare Bolzenanordnung von der Öffnung des Gegenstandes entfernt werden kann.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung weist das erweiterbare Element an den entgegengesetzten axialen Enden ausgebildete Eingriffsstrukturen auf, mit denen die zusätzlichen Elemente in Eingriff kommen können.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Unterlegscheibe mit einem axialen Ende des Hohlelements nicht-drehbar verbunden und wird eine Einrichtung zum nicht-drehbaren Verbinden der Unterlegscheibe mit dem einen axialen Ende des Hohlelements bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Unterlegscheibe eine Einrichtung auf, mit der ein Werkzeug in Eingriff gebracht werden kann, das zum Drehen des einen zusätzlichen Elements verwendet wird, wobei die Einrichtung dazu geeignet ist, eine Reaktionskraft zu absorbieren, die während der Ausübung einer Aktionskraft durch das Werkzeug auf das eine zusätzliche Element erzeugt wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist das Hohlelement am entgegengesetzten axialen Ende einen radial hervorstehenden Abschnitt auf.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist der hervorstehende Abschnitt eine Einrichtung auf, mit der ein Werkzeug in Eingriff gebracht werden kann, wobei die Einrichtung dazu geeignet ist, eine Reaktionskraft zu absorbieren, die während der Ausübung einer Aktionskraft durch das Werkzeug auf das andere zusätzliche Element erzeugt wird, um das erweiterbare in die entgegengesetzte axiale Richtung zu versetzen.
Die neuartigen Merkmale, die als für die vorliegende Erfindung charakteristisch betrachtet werden, sind in den beigefügten Ansprüchen im Einzelnen dargestellt. Die Erfindung selbst, sowohl hinsichtlich ihrer Konstruktion als auch hinsichtlich ihrer Funktionsweise, sowie weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung spezifischer Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen radial erweiterbaren Bolzenanordnung in Zusammenwirkung mit einem Gegenstand, auf den sie angewendet wird; und
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen radial erweiterbaren Bolzenanordnung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine erfindungsgemäße radial erweiterbare Bolzenanordnung weist ein als eine Buchse 1 ausgebildetes äußeres, hohles rohrförmiges Element auf. Die Buchse 1 hat eine zylindrische Außenfläche und eine Innenfläche, die mindestens einen sich verjüngenden Abschnitt 2 aufweist. Die Buchse 1 weist eine Achse und zwei axiale Enden 3, 4 auf. Am axialen Ende 3 der Buchse 1 sind. Eingriffsstrukturen ausgebildet, die beispielsweise als sich axial erstreckende Keil- oder Federnuten oder als eine sechseckige Fläche oder als sternförmige Fläche oder als eine andere mehreckige Struktur 5 ausgebildet sind, während am entgegengesetzte axiale Ende 4, das als radial hervorstehender Flansch ausgebildet ist, ebenfalls Eingriffsstrukturen ausgebildet sind, die ebenfalls beispielsweise als sich axial erstreckende Keilnuten oder als eine sechseckige Fläche oder als sternförmige Fläche oder als eine andere mehreckige Struktur 6 ausgebildet sein können, wobei die Aufgaben dieser Eingriffsstrukturen nachstehend erläutert werden.
Die radial erweiterbare Bolzenanordnung weist ferner ein erweiterbares Element auf, das als innerer Bolzen 7 ausgebildet ist. Der Bolzen 7 weist zwei entgegengesetzte axiale Enden 8, 9 auf, auf denen für die nachstehend erläuterten Zwecke jeweils Eingriffsstrukturen ausgebildet sind, wie beispielsweise Gewinde 10, 11. Der Bolzen 7 weist eine Außenfläche mit mindestens einem Abschnitt 12 auf, der im Wesentlichen entsprechend dem sich verjüngenden Abschnitt 2 der Innenfläche der Buchse 1 in einer sich verjüngenden Form ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße radial erweiterbare Bolzenanordnung weist ferner eine durch das Bezugszeichen 13 bezeichnete Unterlegscheibe auf. Die Unterlegscheibe 13 weist eine Innenfläche auf, auf der Keilnuten oder eine sechseckige Fläche oder eine sternförmige Fläche oder andere mehreckige Strukturen 14 ausgebildet sind, die dazu geeignet sind, mit den äußeren mehreckigen Strukturen 5 der Buchse 1 in Eingriff zu kommen, um die Unterlegscheibe 13 in einem nicht-drehbaren Zustand um die Achse mit der Buchse 1 zu verbinden. Die Unterlegscheibe 13 weist außerdem äußere Eingriffsstrukturen auf, die beispielsweise als äußere, sich radial erstreckende Keilnuten oder als eine sechseckige Fläche oder als eine sternförmige Fläche oder als andere mehreckige Strukturen 15 ausgebildet sind, mit denen ein Werkzeug in Eingriff gebracht werden kann, durch das die Bolzenanordnung festgezogen oder gelockert wird.
Eine stufenförmig ausgebildete Mutter 16 weist einen Abschnitt auf, der dazu geeignet ist, in eine Öffnung der Unterlegscheibe 13 eingesetzt zu werden, und ein Innengewinde 17 aufweist, das dazu geeignet ist, mit dem Außengewinde des Bolzens 7 in Eingriff gebracht zu werden. Die Mutter 16 weist ebenfalls einen Außenabschnitt auf, auf dem mehrere sich radial erstreckende Keilnuten oder eine sechseckige Fläche oder eine sternförmige Fläche oder andere mehreckige Strukturen 18 ausgebildet sind. Eine andere Mutter 19 weist einen Abschnitt auf, der dazu geeignet ist, in das entgegengesetzte Ende des Bolzens 1 eingesetzt zu werden, und ein Innengewinde 20 aufweist, das dazu geeignet ist, mit dem Außengewinde am entgegengesetzten Ende des Bolzens 7 in Eingriff gebracht zu werden. Die Mutter 19 weist ebenfalls einen Außenabschnitt auf, auf dem mehrere sich radial erstreckende Keilnuten oder eine sechseckige Fläche oder eine sternförmige Fläche oder andere mehreckige Strukturen 21 ausgebildet sind.
Die Buchse 1 ist in der radialen Richtung erweiterbar. Dies kann erreicht werden, indem die Buchse 1 mit einer dünnen streckbaren Wand ausgebildet wird, in der beispielsweise Längsschlitze 22 ausgebildet sind.
Die erfindungsgemäße radial erweiterbare Bolzenanordnung funktioniert auf die folgende Weise:
Zunächst wird die Außenbuchse 1 durch Innenöffnungen 23, 24 eines Gegenstandes geführt, der zwei Flansche 25, 26 aufweist, die miteinander ausgerichtet und aneinander befestigt werden sollen. Dann wird die Unterlegscheibe 13 auf das rechte axiale Ende 3 der Außenbuchse 1 angepasst, wobei die inneren mehreckigen Strukturen der Unterlegscheibe mit den äußeren mehreckigen Strukturen der Buchse 1 in Eingriff kommen. Dann wird der Bolzen 7 in das Innere der Buchse 1 eingeführt, und die Mutter 16 wird auf das rechte axiale Ende des Bolzens 7 geschraubt. Dann wird ein Werkzeug, wie beispielsweise ein Drehmomentschlüssel, auf die erweiterbare Bolzenanordnung aufgesetzt. Insbesondere wird durch den Drehteil des Werkzeugs, der mit den mehreckigen Strukturen 18 der Mutter 16 in Eingriff steht, eine Aktionskraft ausgeübt, während ein reaktionsraftabsorbierender Teil des Werkzeugs, wie beispielsweise ein unbewegliches Reaktionselement, mit den mehreckigen Strukturen 15 der Unterlegscheibe 13 in Eingriff steht.
Durch Drehen der Mutter 16 durch das Werkzeug, wird, während die Reaktionskraft durch die Unterlegscheibe 13 absorbiert wird, der innere Bolzen in 1 nach rechts gezogen. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem sich verjüngenden Abschnitt der Außenfläche des Bolzens 7 und dem sich verjüngenden Abschnitt 2 der Innenfläche der äußeren Buchse 1 wird die Buchse 1 während dieses axialen Versatzes radial nach außen erweitert. Mit dem axialen Versatz der Buchse 7 werden die Flansche 25, 26 des Gegenstandes miteinander ausgerichtet und in der axialen Richtung zwischen der Unterlegscheibe 13 und dem Flansch 4 festgeklemmt, und die sich radial erweiternde Buchse 1 wird in der radialen Richtung in den Öffnungen 23, 24 des Gegenstandes festgeklemmt, und die Bolzenanordnung wird im Gegenstand festgezogen.
Zum Lösen der radial erweiterbaren Bolzenanordnung vom Gegenstand wird die Mutter 19 auf das linke axiale Ende des Bolzens 7 geschraubt und durch einen eine Aktionskraft ausübenden Teil des Werkzeugs gedreht, während ein anderer Teil des Werkzeugs, der stationär ist und die Reaktionskraft absorbiert, mit den mehreckigen Strukturen des Flansches 4 der Buchse 1 in Eingriff steht. Dann wird die Mutter 16 vom rechten axialen Ende des Bolzens 7 abgeschraubt. Während einer Drehbewegung der Mutter 19 wird der Bolzen in eine entgegengesetzte axiale Richtung gezogen, wobei der sich verjüngende Abschnitt der Außenfläche des Bolzens 7 von dem sich verjüngenden Abschnitt der Innenfläche der Buchse 1 außer Eingriff kommt, wodurch der durch den Bolzen 7 auf die Buchse 1 radial nach außen ausgeübte Druck freigegeben wird. Der Außendurchmesser der äußeren Buchse 1 nimmt ab, und die äußere Buchse kommt von den Innenwänden der Öffnungen 23, 24 des Gegenstandes 25, 26 außer Eingriff. Die erfindungsgemäße Anordnung kann durch die Öffnungen 23, 24 nach links gezogen und vom Gegenstand 25, 26 entfernt werden.
Jedes der vorstehend beschriebenen Elemente bzw. Komponenten oder zwei oder mehr dieser Elemente oder Komponenten in Kombination können auch in andersartigen Konstruktionen verwendet werden, die von den vorstehend beschriebenen Konstruktionen verschieden sind.
Obwohl die Erfindung unter Bezug auf eine radial erweiterbare Bolzenanordnung dargestellt und beschrieben worden ist, soll sie nicht auf die dargestellten Details beschränkt sein, sondern innerhalb des in den beigefügten Patentansprüchen definierten Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Modifikationen und strukturelle Änderungen möglich.
Für Fachleute ist anhand von allgemeinem Fachwissen ohne nähere Analyse ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung leicht für verschiedene Anwendungen anpassbar ist, ohne dass Merkmale weggelassen werden, die bezogen auf den Stand der Technik wesentliche Merkmale der allgemeinen oder spezifischen Aspekte der vorliegenden Erfindung bilden.

Claims

Radial erweiterbare Bolzenanordnung mit: einem Hohlelement, das dazu geeignet ist, in eine Öffnung eines Gegenstandes eingesetzt zu werden, wobei das Hohlelement eine Achse aufweist und in einer radialen Richtung erweiterbar ist und eine Innenfläche mit mindestens einem sich verjüngenden Innenflächenabschnitt aufweist; einem erweiterbaren Element, das in das Hohlelement einsetzbar ist und eine Außenfläche mit mindestens einem sich verjüngenden Außenflächenabschnitt aufweist, der mit dem sich verjüngenden Innenflächenabschnitt des Hohlelements zusammenwirkt, wobei das erweiterbare Element zwei entgegengesetzte axiale Enden aufweist, die jeweils mit einem zusätzlichen Element in Eingriff gebracht werden können, die für einen Versatz des erweiterbaren Elements in entgegengesetzte axiale Richtungen konfiguriert sind, um die Bolzenanordnung festzuziehen bzw. zu lockern; und einer Unterlegscheibe, die zwischen dem Gegenstand und einem der zusätzlichen Elemente an einem der axialen Enden positionierbar ist, so dass das eine zusätzliche Element das erweiterbare Element in eine axiale Richtung versetzt und aufgrund der Zusammenwirkung zwischen dem inneren und dem äußeren sich verjüngenden Flächenabschnitt das Hohlelement erweitert, um es in der Öffnung des Gegenstandes festzuklemmen, während das andere zusätzliche Element das erweiterbare Element in eine entgegengesetzte axiale Richtung versetzt und den inneren und den äußeren sich verjüngenden Flächenabschnitt voneinander außer Eingriff bringt, so dass das Hohlelement sich zusammenzieht und die radial erweiterbare Bolzenanordnung von der Öffnung des Gegenstandes entfernt werden kann.
Bolzenanordnung nach Anspruch 1, wobei das erweiterbare Element auf den entgegengesetztem axialen Enden ausgebildete Eingriffsstrukturen aufweist, mit denen die zusätzlichen Elemente in Eingriff gebracht werden können.
Bolzenanordnung nach Anspruch 2, wobei die Eingriffsstrukturen auf den entgegengesetzten axialen Enden des erweiterbaren Elements Gewinde aufweisen.
Bolzenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Unterlegscheibe mit einem axialen Ende des Hohlelements nichtdrehbar verbunden ist, und ferner mit einer Einrichtung zum nicht-drehbaren Verbinden der Unterlegscheibe mit dem einen axialen Ende des Hohlelements.
Bolzenanordnung nach Anspruch 4, wobei die Einrichtung zum nicht-drehbaren Verbinden der Unterlegscheibe mit dem einen Ende des Hohlelements mehreckige Strukturen aufweist.
Bolzenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Unterlegscheibe eine Einrichtung aufweist, mit der ein Werkzeug in Eingriff gebracht werden kann, das zum Drehen des einen zusätzlichen Elements verwendet wird, und wobei die Einrichtung eine Reaktionskraft absorbiert, die während der Ausübung einer Aktionskraft auf das eine zusätzliche Element durch das Werkzeug erzeugt wird.
Bolzenanordnung nach Anspruch 6, wobei die Einrichtung, mit der das Werkzeug in Eingriff gebracht werden kann, mehreckige Strukturen aufweist.
Bolzenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Hohlelement am entgegengesetzten axialen Ende einen radial hervorstehenden Abschnitt aufweist.
Bolzenanordnung nach Anspruch 8, wobei der hervorstehende Abschnitt eine Einrichtung aufweist, mit der ein Werkzeug in Eingriff gebracht werden kann, wobei die Einrichtung dazu geeignet ist, eine Reaktionskraft zu absorbieren, die während der Ausübung der Aktionskraft auf das andere zusätzliche Element durch das Werkzeug erzeugt wird, um das erweiterbare Element in die entgegengesetzte axiale Richtung zu versetzen.
Bolzenanordnung nach Anspruch 3, wobei die zusätzlichen Elemente mit Gewinde versehene Muttern sind.