DE9110584U1 - Einrichtung zum Spannen der Spannstäbe an Stahlbetonschwellen - Google Patents

Description

Bezeichnung: Einrichtung zum Spannen der Spannstäbe an Stahlbetonschwellen

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Spannen der Spannstäbe an Stahlbetonschwellen mittels eines mit dem einzelnen Spannstab verbindbaren Zugelementes.

Für die Herstellung von Querschwellen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diese in Spannbetonbauweise herzustellen. Die Bewehrung wird hierbei durch Spannstäbe in unterschiedlicher Zahl gebildet, die entweder vor dem Einfüllen des Betons in die Form eingebracht und vorgespannt werden oder aber erst nach dem Erhärten des Betons in die Schwelle eingebracht und vorgespannt werden. Im letzteren Fall werden dann die Spannkanäle üblicherweise mit Zementmörtel ausgepreßt. Da derartige Spannbetonschwellen in großen Stückzahlen und in gleichbleibender Qualität hergestellt werden müssen, besteht hier das Problem, auf die Spannstäbe einer Spannbetonschwelle, und damit auch für die gesamte Produktion, die Vorspannung gleichmäßig, d.h. mit nur geringen Vorspannungsdifferenzen und zeitsparend aufzubringen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der vorstehend bezeichneten Art zu schaffen, die es ermöglicht, alle Spannstäbe gleichzeitig und mit praktisch gleicher Vorspannung zu spannen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einem Tragelement entsprechend der Zahl der Spannstäbe und je Spannstab jeweils in Achsrichtung des Spannstabs angeordnet sind
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- eine mit einem Antrieb in Verbindung stehende Schraubernuß für die Feststellmutter des Zugelementes

- ein mit dem freien Ende des mit dem Spannstab verbundenen Zugelementes verbindbarer, vorzugsweise aufschraubbarer Spannkopf, der mit einem Antrieb in Verbindung steht

- und ein auf den Spannkopf in Spannrichtung einwirkendes hydraulisches Kolben-Zylinder-Element

und daß die im Tragelement angeordneten hydraulischen Kolben-Zylinder-Elemente im Druckausgleich an die Druckmittelversorgung angeschlossen sind. Mit Hilfe einer derartigen Einrichtung ist es möglich, die freien Enden der mit den Spannstäben verbundenen Zugelemente mit Hilfe der Spannköpfe einzeln zu erfassen und auch einzeln über die jeweils zugeordneten Kolben-Zylinder-Elemente vorzuspannen. Da die Kolben-Zylinder-Elemente im Druckausgleich an die Druckmittelversorgung angeschlossen sind, ist gewährleistet, daß alle Spannstäbe einer Schwelle gleichmäßig vorgespannt sind. Erst wenn die vorgegebene Vorspannung erreicht worden ist, werden die Feststellmuttern an den Zugelementen jeweils über die zugeordnete Schraubernuß fest angezogen, so daß jeder Spannstab in der vorgefertigten Schwelle bzw. in der Form für die noch zu gießende Schwelle in der vorgegebenen Vorspannung gehalten wird. Anschließend wird der Spannkopf vom freien Ende des Zugelementes gelöst, so daß die Einrichtung abgezogen und die Spannstäbe der nächsten Schwelle bzw. nächstfolgenden Schwellenform vorgespannt werden können. Da alle Spannstäbe einer Schwelle einzeln aber gleichzeitig und mit' gleicher

Kraft vorgespannt werden, ergibt sich zwangsläufig eine gleiche Vorspannung für alle Spannstäbe einer Schwelle. Von Vorteil ist hierbei, daß die Spannkraft in den Spannstab unabhängig von der mit dem Zugelement verbundenen Feststellmutter aufgebracht wird, so daß diese lediglich in der durch den Spannkopf vorgegebenen Endstellung so festzuziehen ist, daß die aufgebrachte Vorspannung erhalten bleibt. Maßabweichungen im Zugelement, unterschiedliche Gängigkeiten der Feststellmutter oder dergl. haben keinen Einfluß auf das Maß der Vorspannung, zumal über die hydraulische Krafteinleitung die Spannkraft praktisch reibungsfrei aufgebracht werden kann. Die zweckmäßigerweise formschlüssige Verbindung zwischen Spannkopf und dem freien Ende des Zugeelementes kann hierbei durch eine lösbare mit einem Antrieb versehene Klaue oder dergl. erfolgen. Verbreitet ist die Anordnung eines Gewindes am freien Ende des Zugelementes, so daß der Spannkopf mit einem Schraubgewinde versehen auf das Zugelement aufschraubbar ist, wobei hierfür ein Drehantrieb vorzusehen ist, der in seiner Drehrichtung umsteuerbar ist. Je nach Größe der Anlage kann die Einrichtung so ausgebildet sein, daß mit Hilfe eines Tragelementes nicht nur die Spannstäbe einer Schwelle sondern mehrere Schwellen gleichzeitig vorgespannt werden können. Das Tragelement kann hierbei von Hand oder mit Hilfe entsprechender Antriebs- und Führungsvorrichtungen jeweils gegen die Stirnseite der Schwellen bzw. der Formen zur Herstellung von Schwellen vorgeschoben und wieder abgezogen werden. Bei Fertigungsstraßen kann die Einrichtung entsprechend dem Vorschubtakt automatisch angesteuert werden.

in Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Spannkopf jeweils im Kolben des Kolben-Zylinder-Elements drehbar und längsverschiebbar gehalten ist sowie drehfest und längsverschiebbar mit dem Antrieb verbunden ist und daß der Kolben drehfest in einer Längsführung gehalten ist. Hierdurch ergibt sich eine kompakte und kurzbauende Anordnung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Spannkopf über ein gegen die Spannrichtung wirkendes

Federelement am Tragelement abgestützt ist. Hierdurch wird gewährleistet, daß beim Vorschieben der Einrichtung gegen die freien Enden der Zugelemente beim Einschalten des Drehantriebes für den Spannkopf dieser zuverlässig den ersten Gewindegang erfaßt und einwandfrei aufgeschraubt werden kann. Zugleich ist gewährleistet, daß der Spannkopf immer gegen den bewegbaren Teil des Kolben-Zylinder-Elementes angedrückt wird, so daß auch in dieser Hinsicht eine genaue Positionierung beim Ansetzen der Einrichtung gewährleistet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Kolben-Zylinder-Element rückstellbar ausgebildet ist. Hierbei ist es zweckmäßig, entweder für die Rückstellung des Kolben-Zylinder-Elementes eine Rückstellfeder vorzusehen oder aber den Kolben zweiseitig mit dem Druckmedium beaufschlagbar auszubilden. Die Rückstellbarkeit des Kolben-Zylinder-Elementes erlaubt es, dieses vor dem Aufsetzen voll auszufahren, so daß zunächst jeweils die Schraubernüsse jeweils die Feststellmuttern erfassen und daß anschließend durch die Rückstellung, sei es durch Ablassen des Druckmediums unter der Einwirkung der Rückstellfeder, sei es durch Beaufschlagung des Kolbens in der anderen Richtung, dann der Spannkopf mit dem freien Ende des Zugelementes in Verbindung gebracht werden kann. Hierdurch ist gewährleistet, daß unterschiedliche Überstände der freien Enden der einzelnen Zugelemente gegenüber der Anlagefläche an der fertigen Schwelle bzw. an der Form zur Herstellung von Schwellen keine Störungen verursachen können.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Druckraum der Kolben-Zylinder-Elemente mit einer Druckanzeige und/oder Druckregistriereinrichtung in Verbindung steht. Mit Hilfe dieser Anordnung ist es nicht nur möglich, das Spannen zu automatisieren, d.h. das Ende des Spannvorganges und das Festschrauben der Feststellmuttern in Abhängigkeit vom Vorspanndruck zu steuern, sondern es besteht auch die Möglichkeit, über eine entsprechende Registrierung für jede oder für stichprobenartig ausgewählte

Schwellen die Vorspannung zu dokumentieren. Zweckmäßig ist es hierbei ferner, wenn die Schraubernuß mit einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung in Verbindung steht. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Feststellmuttern von der jeweiligen Schraubernuß so fest angezogen werden, daß die über den Spannkopf aufgebrachte Vorspannung auch erhalten bleibt.

Die Erfindung wird anhand einer schematischen Zeichnung für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Zeichung zeigt eine Spanneinrichtung im Vertikalschnitt.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Vorrichtung, wie sie zur Vorspannung von Spannstäben an Spannbetonschwellen für den Eisenbahnbau Verwendung finden soll, bei dem die Spannstäbe vor dem Einfüllen des Betons vorgespannt werden. Für den Einsatzfall des Ausführungsbeispiels sind für jede Schwelle jeweils vier Spannstäbe vorgesehen. Zur Herstellung der Schwellen ist ein in seinem Aufbau hier nicht näher interessierender Formkasten 1 vorgesehen, der mehrere Formmulden zur Herstellung der Schwellen aufweist und der stirnseitig mit einem stabilen Stützjoch 2 versehen ist, das jeweils im Bereich der Stirnseite einer Formmulde für eine Schwelle mit Durchgangsbohrungen 3 entsprechend der Zahl und der Zuordnung der Spannstäbe zueinander versehen ist. Die Spannstäbe sind mit einem Ende im Formkasten formschlüssig verankert und an ihrem anderen Ende jeweils mit einem Zugelement 4 versehen, das lösbar, beispielsweise schraubbar, mit dem zugehörigen Spannstab verbunden ist.

Das Zugelement 4 ist an seinem freien, aus den Durchgangsbohrungen 3 des Formkastens 1 herausragenden Ende mit einem Gewinde versehen, auf das in dem dem Stützjoch 2 benachbarten Bereich eine Feststellmutter 5 aufgeschraubt ist. Mit Abstand zum Schraubbereich der Feststellmutter 5 ist das freie Ende mit einem Schlüsselansatz 6, beispielsweise einer auf das freie Gewindeende aufgeschweißte Mutter versehen. An den Schlüsselansatz 6 schließt sich dann ein freies Gewindestück 7 an. Der Aufbau des Zugelementes 4 ist bekannt und nicht

Gegenstand der Erfindung.

Die Spanneinrichtung wird durch ein Tragelement 8 gebildet, das einen vorderen Schild 9 aufweist, in dem entsprechend der Zahl der zu spannenden Spannstäbe, hier vier Schraubernüsse 10, drehbar gelagert sind. Jede Schraubernuß ist auf ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung 11 versehen, die über ein hier nicht sichtbares Zwischenritzel und ein Zahnrad 12 mit einem Antriebsmotor 13, beispielsweise einem Elektromotor, antreibbar in Verbindung steht. Die Schraubernuß 10 ist hierbei rohrförmig ausgebildet, wobei die hintere Innenbohrung so bemessen ist, daß die Anordnung auf das freie Ende des Zugelementes 4 über den Schlüssleansatz 6 aufgeschoben werden kann. Mit dem Schild 9 ist ein Spannblock 14 fest verbunden, in dem gleichachsig fluchtend zu jeder Schraubernuß Zylinderbohrungen 15 angeordnet sind, in denen ein Kolben

16 längsverschiebbar geführt ist. Mit Hilfe eines Schlitzes

17 im Kolbenkörper und einer im Spannblock 14 angeordneten Schraube 18 ist sichergestellt, daß der Kolben unverdrehbar und nur längsverschiebbar im Spannblock 14 gehalten ist.

Der Kolben 16 ist seinerseits rohrförmig ausgeführt und nimmt einen Spannkopf 19 auf, der sich über eine konische Anlagefläche 20 in der Innenbohrung des Kolbens 16 abstützt. Das dem freien Gewindeende 7 des Zugelementes 4 zugekehrte Ende des Spannkopfes 19 ist mit einem Innengewinde versehen, während das rückwärtige Ende des Spannkopfes 19 über : ■:' , eine Keilwelle oder, wie hier dargestellt, eine Vierkantwelle 21 jeweils mit einem Antrieb 22, beispielsweise einem Elektromotor, in Verbindung steht. Über die Vierkantwelle 21 ist der Spannkopf 19 drehfest mit dem Antrieb verbunden, gegenüber der Vierkantwelle 21 jedoch in Längsrichtung verschiebbar .

Der Kolben 16 ist über eine Feder 23 als Rückstellelement im Spannblock 14 abgestützt, so daß in drucklosem Zustand der Kolben in der im oberen Bereich gezeigten Stellung gehalten wird.

Der Spannkopf 19 wird seinerseits über die hier nur angedeutete Feder 24 gegen seine Anlagefläche 20 im Kolben 16 angedrückt, so daß er gegen den Druck der Feder 24 in Richtung auf seinen Antrieb 22 verschiebbar ist.
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Mit der Einrichtung wird nun wie folgt gearbeitet: Nachdem zunächst die zu verspannenden Spannstäbe in den Formkasten eingelegt und mit Zugelementen 4 versehen worden sind, werden nun mit Hilfe des Druckmediums, das alle Zylinder 15 gleich beaufschlagt, die Kolben 16 in Richtung auf die Antriebe 22 gegen den Druck der Rückstellfeder 23 verschoben. Dann wird die gesamte Anordnung in Richtung des Pfeiles 25 auf die aus dem Formkasten 1 herausragenden freien Enden der Zugelemente 4 aufgeschoben, wobei die Schraubernüsse 10 zuerst mit den Feststellmuttern 5 in Kontakt kommen und auf diese aufgesteckt werden. Für den obenliegenden Spannstab A ist die Stellung der Schraubernuß 10 zur Feststellmutter 5 zu diesem Zeitpunkt dargestellt. Hierbei liegt dann der Schild dicht an dem Stützjoch 2 an. Anschließend wird der Druck abgelassen, so daß über die Rückstellfeder 23 der Kolben 16 gegen das freie Gewindeende 7 zurückgeführt wird, wobei dann das vordere Ende des Spannkopfes 19 auf dem freien Gewindeende aufliegt und hierbei von seiner Anlagefläche 20 im Kolben 16 abhebt und dementsprechend mit einer entsprechenden Vorspannung auf das freie Gewindeende aufgedrückt wird. Nunmehr werden alle Spannköpfe 19 über ihre Antriebe jeweils auf das freie Gewindeende des zugehörigen Zugelementes 4 bis zur Anlage an der Gegenfläche 20 im Kolben 16 aufgeschraubt. Über eine Drehmomentbegrenzung wird der Antrieb 22 dann abgeschaltet.

Da dieser Vorgang des Aufsteckens und Verbindens der Spannköpfe 19 mit den zugehörigen freien Enden der Zugelemente für alle Zugelemente einer Schwelle oder mehrerer nebeneinanderliegender Schwellen gleichzeitig erfolgt ist, können nunmehr die Kolben-Zylinder-Elemente der Einrichtung mit dem Druckmedium beaufschlagt werden. Da nun alle Zylinder gleichzeitig mit dem gleichen Druck beaufschlagt-werden,

werden alle von der betreffenden Einheit erfaßten Spannstäbe mit der gleichen Kraft, jedoch jeder für sich, gedehnt. Sobald die vorgegebene Vorspannung, die einem vorgegebenen Druck des Druckmediums entspricht, erreicht ist, dieser Zustand ist für den unten dargestellten Spannstab B gezeigt, werden über die Antriebe 13 die Schraubernüsse 10 in Drehung versetzt und die Feststellmuttern 5 gegen den Stützjoch 2 soweit vorgeschraubt, bis sie fest zur Anlage kommen. Durch eine vorgebbare Drehmomentbegrenzung ist sichergestellt, daß durch den Schraubvorgang keine zusätzlich Dehnung der Spannstäbe erfolgt, sondern lediglich die Feststellmutter 5 so fest angeschraubt wird, daß beim Lüften der Kolben-Zylinder-Einheit 15, 16 die aufgebrachte Vorspannung erhalten bleibt.

Danach werden über ihre Antriebe 22 die Spannköpfe 19 von den freien Gewindeenden 7 der Zugelemente 4 abgeschraubt, so daß die gesamte Einrichtung abgezogen und der nächste Spanntakt erfolgen kann. Der Ablauf der einzelnen Vorgänge läßt sich hierbei automatisieren, so daß beispielsweise beim Abziehen automatisch die Kolben 16 gegen die Kraft der Rückstellfeder 23 vorgeschoben werden, so daß die Einrichtung frei aufgesteckt werden kann und daß bei glatter Anlage an das Stützjoch 2, also wenn sichergestellt ist, daß die Feststellmuttern 5 von den Schraubernüssen 10 aufgenommen worden sind, die Druckentlastung erfolgt und gleichzeitig die Antriebe 22 der Spannköpfe 19 in Aufschraubrichtung eingeschaltet werden. Sobald alle Antriebe 22 abgeschaltet sind, erfolgt dann die Druckbeaufschlagung, wobei dann wiederum bei Erreichen des vorgegebenen Maximaldruckes die Antriebe 13 eingeschaltet und die Feststellmuttern 5 aufgeschraubt werden. Sobald alle Antriebe 13 abgeschaltet sind, d.h. alle Feststellmuttern 5 vorgeschraubt sind, können dann die Kolben-Zylinder-Einheiten 15, 16 druckentlastet werden und die Antriebe 22 in anderer Drehrichtung eingeschaltet und die Spannköpfe 19 abgeschraubt werden.

lg-ks

Claims (8)

Ansprüche:

1. Einrichtung zum Spannen der Spannstäbe von Stahlbetonschwellen mittels eines mit dem einzelnen Spannstab verbindbaren Zugelementes, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Tragelement (8) entsprechend der Zahl der Spannstäbe und je Spannstab jeweils ausgerichtet in Achsrichtung des Spannstabs angeordnet sind

- eine mit dem Antrieb (13) in Verbindung stehende Schraubernuß (10) für die Feststellmutter (5) des Zugelements

- ein mit dem freien Ende (7) des mit dem Spannstab verbundenen Zugelementes (4) verbindbarer, vorzugsweise aufschraubbarer Spannkopf (19), der mit einem Antrieb (22) in Verbindung steht

- und ein auf den Spannkopf (19) in Spannrichtung einwirkendes hydraulisches Kolben-Zylinder-Element (15, 16)

und daß die im Tragelement (8) angeordneten hydraulischen Kolben-Zylinder-Elemente (15, 16) im Druckausgleich an die Druckmittelversorgung angeschlossen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkopf (19) jeweils koaxial im Kolben (16) des Kolben-Zylinder-Elements (15, 16) drehbar und längsverschiebbar gehalten ist sowie drehfest und längsverschiebbar mit dem Antrieb (22) verbunden ist und daß der Kolben (16) drehfest in einer Längsführung (17, 18) gehalten ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkopf (19) über ein gegen die Spannrichtung wirkendes Federelement (24) am Tragelement (8) abgestützt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolben-Zylinder-Element (15, 16) rückstellbar ausgebildet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückstellung des Kolben-Zylinder-Elementes (15, 16) eine Rückstellfeder (23) vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Rückstellung des Kolben-Zylinder-Elementes (15, 16) der Kolben zweiseitig mit einem Druckmedium beaufschlagbar ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum der Kolben-Zylinder-Einrichtung (15, 16) mit einer Druckanzeige und/oder Druckregistriereinrichtung in Verbindung steht.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (13) der Schraubernuß (10) mit einer Drehmomentbegrenzungseinrichtung abschaltbar in Verbindung steht.

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