DE69502863T2

DE69502863T2 - Radial aufweitbares Befestigungselement

Info

Publication number: DE69502863T2
Application number: DE69502863T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre F-44240 La Chapelle S/Erdre Coue; Serge F-44700 Orvault Holub; Bernard F-44850 Le Cellier Ollivaud
Original assignee: GEC Alsthom Systemes et Services SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1994-01-28
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1998-11-26
Anticipated expiration: 2015-01-26
Also published as: US5518349A; EP0674108A1; FR2715701B1; DE69502863D1; ES2119323T3; FR2715701A1; JPH0835507A; EP0674108B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein radial aufweitbares Befestigungselement.
Das erfindungsgemäße Befestigungselement ist vorgesehen, um in einem zylindrischen Loch einer beliebigen Wand angebracht und fest verankert zu werden, so dass daran ein beliebiger Gegenstand an- oder aufgehängt werden kann. Die Achse des Befestigungselementes kann horizontal oder vertikal oder auch in einer anderen Position sein. Es ist jedoch besonders gut geeignet zur Befestigung in einem Loch mit vertikaler Achse, das in einer horizontalen Wand gebildet ist, also zum Aufhängen eines Gegenstandes, wobei das Befestigungselement unter Zug arbeitet.
Eine besondere beabsichtigte Anwendung besteht in der Aufhängung einer Trägerplatte eines fernbedienten Armes, die an einer horizontalen Rohrplatte eines Dampferzeugers zur Bearbeitung der Rohre aufgehängt ist. Die Platte ist dann tnit Hilfe von vier Befestigungselementen aufgehängt, und im Laufe der Bearbeitung der Rohre wird die Platte verschoben, um die Bearbeitung aller Rohre zu ermöglichen. Die Befestigungsorgane der Platte müssen dann ohne Beschädigung abmontiert werden können, um für eine neue Verankerung durch radiale Aufweitung an einer anderen Stelle der Platte wiederverwendet werden zu können.
Das erfindungsgemäße Befestigungselement ist besonders gut geeignet für eine solche Anwendung, kann aber für jeden anderen Zweck, zum Beispiel eine Aufhängung an einer vertikalen Wand, verwendet werden.
Aus dem französischen Patent 2 647 163 ist ein Befestigungselement bekannt, das eine Zugstange umfasst, an der ein aufweitbarer Stopfen montiert ist, der von einem geschlitzten Ring umgeben ist, dessen Länge kleiner als die Länge des Stopfens ist, wobei der aufweitbare Stopfen sich an einem mit einem Ende der Zugstange verbundenen Ansatzstück abstützt
Am anderen Ende der Zugstange ist eine Hülse aufgeschraubt, die über eine Druckunterlegscheibe auf den aufweitbaren Stopfen drückt. Schließlich ist eine Mutter auf die Zugstange aufgeschraubt und gestattet es, das Ansatzstück und die Hülse einander anzunähern, was die axiale Verkürzung des Stopfens und damit seine radiale Aufweitung sowie die des ihn umgebenden geschlitzten Ringes bewirkt. Die interne Oberfläche des geschlitzten Ringes besitzt eine schraubenlinienförmige Rille.
In dieser Konfiguration ist die axiale Verkürzung des aufweitbaren Stopfens begrenzt durch den Druck des Ansatzstückes und der Druckunterlegscheibe auf die gegenüberliegenden Seiten des geschlitzten Ringes, was die radiale Aufweitung begrenzt. Außerdem treten bei hohen Drücken Probleme des Fließens des Stopfens auf, der zwischen dem Ansatzstück und der kreisförmigan Wand des Loches, in das das Element eingeführt ist, sowie zwischen der Druckunterlegscheibe und dieser Wand entweicht, was die spätere Neuverwendung und Demontage schwierig machen, da der geschlitzte Ring sich nicht radial zurückzieht Eine Entfernung ist zwar möglich, aber nur durch Ausreissen, wodurch die Oberfläche des Loches beschädigt wird, was nicht angeht, wenn es sich um Rohre einer Rohrplatte handelt.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, die Eigenschaften zu verbessern, und hat ein radial aufweitbares Befestigungselement zum Gegenstand, das eine Zugstange umfasst, an der an aufweitbarer Stopfen montiert ist, der von einem auf seiner gesamten Länge geschlitzten Ring umgeben ist, wobei ein Ende der Zugstange mit einem Ansatzstück verbunden ist, der Stopfen zwischen dem Ansatzstück und einem ebenfalls an der Zugstange montierten Druckteil gefasst ist, und das ferner Mittel aufweist, die es gestatten, das Ansatzstück und das Druckteil einander anzunähern, um den Stopfen axial zu komprimieren und dessen radiale Aufweitung sowie die des geschlitzten Ringes sicherzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Stopfen in Ruhe und nicht komprimiert ist, der geschlitzte Ring eine größere Länge als die des Stopfens hat, wobei das Andrückteil einen Abschnitt umfasst, der einen Verdränger bildet, der in der Lage ist, in den geschlitzten Ring einzudringen, und dass das Ende des geschlitzten Ringes einen radial zusammenlaufenden Kragen aufweist, an den von der einen bzw. der anderen Seite des Kragens der aufweitbare Stopfen und das Ansatzstück drücken.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1 im axialen Schnitt ein erfindungsgemäßes Befestigungselement, eingeführt in einem Rohr einer Rohrplatte und in einem nicht aufgeweiteten Ruhezustand,
- Figur 2 eines der Teile des Befestigungselementes: den geschlitzten Ring,
- Figur 3 eine Draufsicht auf Figur 2,
- Figur 4 eine Teildarstellung im Schnitt entlang IV-IV der Figur 2,
- Figur 5 eine vergrößerte Darstellung des Details V aus Figur 1,
- Figur 6 eine Variante der Figur 1.
Mit Bezug auf Figur 1 erkennt man einen Abschnitt einer Rohrplatte 1 und ein Rohr 2.
In dieses Rohr 2 ist ein radial aufweitbares Befestigungselement eingeführt, das dazu dient, an der Rohrplatte 1 ein Teil 3 aufzuhängen. Dabei handelt es sich um eine Platte 3, die an jeder ihrer vier Ecken durch ein solches Befestigungselement aufgehängt ist.
Das Befestigungselement umfasst zunächst eine Zugstange 4, an der ein aufweitbarer Stopfen 5 umgeben von einem auf seiner gesamten Länge geschlitzten Ring 6 montiert ist. Wie man in Figur 2 erkennt, ist der Schlitz 7 nicht parallel zur Achse, sondern schräg. Außerdem ist der geschlitzte Ring 6 wenigstens genauso lang und vorzugsweise länger, wie in diesem Fall, als der aufweitbare Stopfen 5 in seiner Ruheposition. Ein Ende der Zugstange 4 ist an einem Ansatzstück 8, zum Beispiel durch Schraubung, befestigt, und der geschlitzte Ring 6, der einen radial zusammenlaufenden Kragen 9 aufweist, drückt auf das Ansatzstück 8. Der aufweitbare Stopfen 5 drückt seinerseits gegen den Kragen 9. Der aufweitbare Stopfen 5 ist daher gut an der Zugstange 4 und in Bezug auf den geschlitzten Ring 6 positioniert, und der Kragen 9 verhindert, dass der geschlitzte Ring beim Einführen des Befestigungselementes in das Rohr 2 nach hinten gleitet, wenn bei diesem Einführen der Ring gegen eine Verengung wie etwa eine Schweißnaht 10 stößt.
An der Zugstange 4 ist ferner ein Druckteil 11 montiert. Dieses Druckteil 11 umfasst einen Abschnitt, der einen in den geschlitzten Ring 6 eindringenden Verdränger 12 bildet. Der Durchmesser des verdrängers 12 ist deshalb höchstens gleich dem Innendurchmesser des geschlitzten Ringes 6 vor jeglicher radialer Aufweitung. Zwischen dem Ende des Verdrängers 12 und dem aufweitbaren Stopfen 5 und eingeführt in den geschlitzten Ring 6 sind zwei geschlitzte Antiextrusionsringe 13 und 14 angeordnet. Figur 5 lässt dieses Detail besser erkennen. Selbstverständlich sind die Schlitze der Antiextrusionsringe 13 und 14, die in den Figuren nicht sichtbar sind, gegeneinander versetzt. Das Ende des Verdrängers 12 bildet eine kegelringförmige Druckoberfläche 15 an den Antiextrusionsringen 13 und 14.
Schließlich drückt eine an einem gewindetragenden Abschnitt der Zugstange 4 montierte Mutter gegen das andere Ende des Druckteiles 11 über eine Unterlegscheibe 17 und einen Wälzlageranschlag 18.
So gestattet die Verschraubung der Mutter 16 an der Zugstange 4 die gegenseitige Annäherung des Ansatzstückes 8 und des Druckteiles 11, die den aufweitbaren Stopfen 5 zwischen sich einklemmen und dessen axiale Kompression und infolgedessen seine radiale Aufweitung sowie die des geschlitzten Ringes 6 bewirken. Der Wälzlageranschlag 18 vermeidet die Drehung des Druckteils 11 beim Anschrauben der Mutter 16 an der Zugstange 4.
Die Verwendung der Antiextrusionsringe 13, 14 in Kombination mit der Tatsache, dass der geschlitzte Ring länger als der aufweitbare Stopfen 5 ist, gestattet es, die Extrusion des aufweitbaren Stopfens aus dem geschlitzten Ring heraus zu vermeiden. Der Kragen 9 trägt ebenfalls zu dieser Wirkung bei. Dies gestattet es, den axialen Druck und damit die radiale Aufweitung und infolgedessen die Ausreisskraft erheblich zu erhöhen. Ferner gestattet das Fehlen von Extrusion die Demontage und Wiederverwendung des Befestigungselementes.
Um die Effizienz der Umsetzung des axialen Druckes in radialen Druck zu verbessern, ist vorteilhafterweise die Innenoberfläche des geschlitzten Ringes 6 glatt, um axiale Reibung zu vermeiden.
Die Außenoberfläche des geschlitzten Ringes 6 hingegen kann durch Riefen, Rändelung odar Bildung einer schraubenlinienförmigen Rihle 19, wie man sie in den Ficuren 2 und 4 sieht, aufgerauht sein, was bei der radialen Aufweitung eine gute Verankerung des Bestigungselementes sicherstellt. Bei dem für Versuche hergestellten Befestigungselement umfasst der geschlitzte Ring eine schraubenlinienförmige Rille 19, deren Ganghöhe 1 mm beträgt.
Um eine bessere radialen Elastizität des geschlitzten Ringes sicherzustellen, die eine bessere radiale Schrumpfung bei einem Lösen zur Demontage gestattet, trägt der geschlitzte Ring 6 an seiner äußeren Oberfläche eine Mehrzahl von zu den Umhüllenden des Rings parallelen Rillen 20, und der Kragen trägt Ausschnitte oder Kerben 21. Diese Vorkehrungen gestatten es, bei aufeinanderfolgenden Einführungen und Entnahmen durch eine starke radiale elastische Verformung eine eventuelle Verengung des Rohres 2 wie etwa zum Beispiel die Schweißnaht 10 zu überwinden.
Zu demselben Zweck des Überwindens einer Verengung bei einem Herausziehen trägt die äußere Oberfläche des geschlitzten Ringes 6 an dessen zur Mutter 16 liegenden Ende eine Fase 22. Der Kragen 9 des geschlitzten Ringes 6 stellt im Betrieb die Übertragung der vom Ansatzstück 8 übertragenen axialen Kraft auf den Ring 6 sicher. Versuche haben eine axiale Ausreisskraft in der Größenordnung von 2500 daN ergeben. Dieses Resultat wurde erhalten ohne Beschädigung der Innenwand des Rohres und mit einem nominalen Spannmoment der Mutter 16 in der Größenordnung von 5 danm. Die axiale elastische Verformung, gesehen vom Teil 3 aus, ist in der Größenordnung von 0,5 mm unter 1000 daN.
Das zu tragende Teil 3 ist mit der Zugstange 4 verbunden, die an ihrem dem Ansatzstück 8 gegenüberliegenden Ende einen Gewindeabschnitt aufweist. Das Teil 3 drückt auf eine Schulter 23 der Zugstange und wird durch eine Mutter 24 mit zwischengelegter Unterlegscheibe 25 gegen diese Schulter gedrückt gehalten.
Im Fall, dass das Befestigungselement aus der Ferne installiert und verankert werden muss, zum Beispiel im Falle von Fernbedienung oder Automatisierung, kann die Kompressionskraft am Druckteil 11 erhalten werden, indem die Spannmutter 16 durch Anpassung beliebiger Typen von positiven Steligliedern mit elektrischer, pneumatischer, hydraulischer, elektromagnetischer etc. Steuerung ersetzt wird.
So zeigt Figur 6 den Fall, in dem anstelle der Mutter 16 ein doppelt wirkender Zylinder 26 mit hohler Stange 27 verwendet wird. Der Zylinder umfasst einen äußeren Körper 28, der mit einem verbreiterten Ansatz 29 der Zugstange 4 verbunden ist. Die hohle Stange 27 wird von der Zugstange 4 durchlaufen und ist am Druckteil 11 befestigt. Die hohle Stange 27 umfasst einen Kolben 30, der das Innere des Körpers 28 in zwei Kammern 31 und 32 unterteilt. Das Lenken eines Hydraulikfluids in die Kammer 31 bewirkt die Annäherung des Ansatzstückes 8 und des Druckteils 11 und somit die axiale Kompression des Stopfens 5 und infolgedessen dessen radiale Aufweitung sowie die des geschlitzten Ringes 6. Die Demontage erfolgt durch Lenken des Drucks in die Kammer 32.

Claims

1. Radial aufweitbares Befestigungselement mit einer Zugstange (4), an der an aufweitbarer Stopfen (5) umgeben von einem geschlitzten Ring (6) auf seiner gesamten Länge montiert ist, wobei ein Ende der Zugstange mit einem Ansatzstück (8) verbunden ist, der Stopfen (5) zwischen dem Ansatzstück (8) und einem Druckteil (11) gefasst ist, das gleitbeweglich an der Zugstange (4) montiert ist, ferner mit Mitteln (16) die es gestatten, das Ansatzstück (8) und das Druckteil (11) einander anzunähern, um den Stopfen (5) axial zu komprimieren und dessen radiale Aufweitung sowie die des geschlitzten Ringes (6) sicherzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Stopfen (5) in Ruhe und nicht komprimiert ist, der geschlitzte Ring (6) eine größere Länge als die des Stopfens hat, wobei das Druckteil (11) einen Abschnitt umfasst, der einen Verdränger (12) bildet, dar in der Lage ist, in den geschlitzten Ring (6) einzudringen, und dass das Ende des geschlitzten Ringes (6) einen radial zusammenlaufenden Kragen (9) umfasst, auf den beiderseits des Kragens (9) der aufweitbare Stopfen (5) und das Ansatzstück (8) drücken.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche des geschlitzten Ringes (6) glatt ist.

3. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (7) des geschlitzten Ringes (6) nicht parallel zur Achse, sondern schräg ist.

4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (9) Kerben (21) aufweist.

5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichent, dass die äußere Oberfläche des geschlitzten Ringes (6) zu den Umhüllenden parallele Rillen (20) aufweist.

6. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlitzte Ring (6) eine Fase (22) auf Seiten seines zum Druckteil (11) hin liegenden Endes an seiner Außenoberfläche aufweist.

7. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenoberfläche des geschlitzten Ringes (6) durch Riefen, Rändeln oder Bilden einer schraubenlinienförmigen Rille (19) aufgerauht ist.

8. Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei geschlitzte Antiextrusionsringe (13, 14) in den geschlitzten Ring (6) eingreifend zwischen dem Ende des Verdrängers (12) und dem aufweitbaren Stopfen (5) angeordnet sind.

9. Befestigungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz jedes Antiextrusionsringes (13, 14) in Bezug auf den anderen versetzt ist, wobei das Ende des Verdrängers (12) eine kegelringförmige Oberfläche (15) hat, die auf die zwei Ringe (13, 14) drückt.

10. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (4) an ihrem Ende, das dem mit dem Ansatzstück (8) verbundenen gegenüberliegt, Mittel (24, 25) zur Befestigung eines zu tragenden Teiles (3) aufweist.

11. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die es gestatten, das Ansatzstück (8) und das Druckteil (11) einander zu nähern, eine auf einem gewindetragenden Abschnitt der Zugstange (4) montierte Mutter (16) umfassen.

12. Befestigungselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wälzlageranschlag zwischen der Mutter (16) und dem Druckteil (11) angeordnet ist.

13. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die es gestatten, das Ansatzstück (8) und das Druckteil (11) einander zu nähern, einen doppelt wirkenden Kolben umfassen, der einen mit der Zugstange (4) verbundenen äußeren Körper (28) und eine mit dem Druckteil (11) verbundene hohle Stange (27) aufweist, die von der Zugstange (4) durchlaufen ist und einen verbreiterten Ansatz (30) aufweist, der das Innere des äußeren Körpers (28) in zwei Kammern (31, 32) aufteilt.