DE1815849A1 - Hohlstabverbindung,insbesondere Knotenpunktverbindung - Google Patents

Description

• Hartmut von PcADETZKY 509 Leverkusen, Karl Rumpfstr. 71 Rolf M A Y 401 Hilden, Dtlsseldorfer Str. 512 Hohlstabverbindung, insbesondere Knotenpunktverbindung.
• Die Erfindung bezieht sich auf Hohlstab-, insbesondere Knotenpunktverbindungen mit mindestens zwei in ein AnschluBstUck eingeführten Hohlstäben, deren Enden durch das gemeinsame AnschlußstUck zusammengehalten sind.
• Um in einem Knotenpunkt möglichst viele Stäbe vereinigen und ihre Enden festlegen zu können, hat man die Anschlußstücke entweder als vielflächige, polygonale oder als Kugelkörper ausgebildet, die eine Reihe von Gewindebohrungen mit radial und zentripetal durchweg in einem Punkt vereinigten Achsen aufweisen, so daß die Möglichkeit entsteht, im Knotenpunkt strahlenförmig zusammenlaufende Hohlstäbe, die durchweg in Form von starkwandigen Rohren auftreten, vereinigen zu können. Wird die Oberfläche des Anschlußstückes dabei weitgehend ausgenutzt, so daß also ein Anschlußstück zwölf, achtzehn, vierundzwanzig und sechsunddreißig Gewindebohrungen aufweist, wobei es sich Jedoch nur um gängige Zahlen handelt, dann fallen die Winkelräume, die zwischen den angeschlossenen Hohlstäben auftreten, so klein aus, daß die Verdrehung der zur Verbindung durchweg benutzten Gewindebolzen Schwierigkeiten deshalb macht, weil für die durchweg angewandten Werkzeuge in Form von Schraubenschlüsseln ohne oder mit verstellbaren Backen oder auch für Spezialschlüssel kein Freiheitsgrad zur Verfügung steht, entsprechend der Tatsache, daß schon der nächste Hohlstab das Verdrehungsfeld des Werkzeuges schneidet.
• Damit muß ein Teil der Vorteile, die durch derartige Hohlstabverbindungen an sich auftreten, wieder aufgegeben werden, so daß die Aufgabe auftritt, eine Lösung für das damit dargestellte Problem zu finden.
• Um das zu erreichen kennzeichnet sich vorliegende Erfindung, ausgehend von den genannten Hohlstabverbindungen mit mindestens zwei Hohlstäben, deren Enden in ein gemeinsames Anschlußstück eingeführt sind, erfindungsgemäß dadurch, daß im Stabhohlraum liegende Kopfstücke zur Verbindung des Anschlußstückes mit dem Stabende dienender Gewindebolzen Einrichtungen, etwa in Form von Ausnehmungen oder Aufsätzen, zur drehfesten Verbindung mit in den Stabhohlraum einführbaren Werkzeugen, gegebenenfalls Motorwerkzeugen, aufweisen.
• Diesem, das Problem lösenden Grundgedanken der Erfindung können eine Reihe körperlicher Verwirklichungsformen erteilt werden, deren Ausbildung lediglich von dem Aufwand abhängt, der mit RUcksicht auf die Wirtschaftlichkeit der Ausbildung der Verbindung zulässig erscheint.
• Da die Hohlstabenden, im folgenden soll kürzer von Rohrenden gesprochen werden, durchweg verjüngt sind, um den Hohlstabquerschnitt im tragenden Teil des Hohlstabes dem Querschnitt der Gewindebolzenverbindung anpassen zu können, und da es verschiedene Möglichkeiten gibt, diese Verjüngung zu verwirklichen, beispielsweise durch Anschweißen annähernd hohlkegelige Rohrenden an den als Ringzylinder ausgebildeten Rohrmittelteil anschließen zu können, ist zunächst die Möglichkeit gegeben, den erwähnten Aufsatz stabförmig auszubilden, so daß eine Gewindebolzenverlängerung entsteht, die eine Querausnehmung aufweist. Vor der Durchführung des Schweißvorganges wird der Gewindebolzen mit der stabförmigen Verlängerung in das konische Rohrende eingeführt, und es werden die beiden so vormontierten Teile an das zylinderische Rohrmittelstück angeschweißt. Es bedarf dann nur der Anordnung je eines in der Höhe der Querausnehmung einer Gewindebolzenverlängerung liegenden Querschlitzes in der Nähe der Rohrsymmetrieebene, um einen Steckdorn durch den Rohrquerschlitz hindurch in die Querausnehmung der Gewindebolzenverlängerung einführen zu können, nachdem die ersten Gewindegänge des zur Verbindung dienenden Gewindebolzenschaftes in die Gewindeausnehmung des Anschlußstückes von Hand eingedreht worden sind, was deshalb keine S¢twierigkeiten macht, weil es zur üblichen Ausbildung derartiger Hohlstabverbindungen gehört, auf dem Gewindeschaft des Verbindungsbolzens außerhalb des Rohres ein am äußeren Umfang mit einem Mehrkant versehenes Gleitstück anzuordnen, das einen Längsschlitz aufweist, in welchem ein Querstift oder Querkeil des Gewindeschaftes liegt, der mit dem Gewindeschaft starr verbunden ist. Der Mehrkant kann also dazu benutzt werden, den Gewindeschaft so weit in die Gewindeausnehmung des Anschlußstückes einzudrehen, wie das ohne Anwachsen des Eindrehmomentes über einen Wert hinaus möglich ist, bei welchem das durch eine Hand ausübbare Drehmoment nicht mehr ausreicht, um die nunmehr beginnende Verspannung zu bewirken. Erst in diesem Zeitpunkt braucht der Dorn eingeführt zu werden.Das ermöglicht, den Rohrquerschlitzen eine so geringe Länge zu geben, daß eine Beeinträchtigung der Rohrfestigkeit nicht eintritt, die im übrigen dadurch ausgleichbar ist, daß zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens dienende Rohre entsprechend bemessen oder bereits vorhandene Rohre durch in der Nähe der Querschlitze angebrachte Ringstücke verstärkt werden; es besteht auch die Möglichkeit, den Rohrmittelbereich durch ein aufgezoget - .Mantelrohr zu verstärken.
• Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, ohne diese zusätzlichen Maßnahmen auszukommen, wenn das zur Verdrehung der Gewindebolzen benutzte Werkzeug eine biegsame oder eine Gelenkwelle aufweist. In diesem Falle kann die zur Einführung des Werkzeuges benötigte Rohrwandausnehmung auf ein Kleinstmaß beschränkt werden. Es bedarf dann nur der Einführung der biegsamen oder Gelenkwelle durch die verhältnismäßig geringfügige Rohrwanddurchbrechung hindurch, um beispielsweise ein Mehrkantstück in eine entsprechende Mehrkantausnehmung des Gewindebolzenkopfes einführen zu können. Das andere Werkzeugende weist ebenfalls einen Mehrkant auf, auf den beispielsweise ein Kreuzschlüssel aufgezogen wird, über den mühelos das Drehmoment erzeugt werden kann, das zur Herstellung der Spannverbindung zwischen Rohr und Anschlußstück erforderlich ist.
• Die erforderliche Zentrierung des tewindebolzenseitig gelegenen Werkzeugendes macht einer geschickten Bedienung keine Schwierigkeiten, jedoch bestehen eine Reihe von Möglichkeiten, um diese Zentrierung zu erleichtern.
• Besonders einfach ist die Anordnung einer Führung für mindestens das gewindenbolzenseitige Werkzeugende, die beispielsweise als Winkelrohr ausgebildet ist. Da der in das Rohrinnere eingeführte Schenkel des FUhrungsrohres eine Länge besitzt, die dem Abstand des Gewindebolzenkopfes vom Rohrquerschlitz entspricht, zentrieren die inneren Rohrwandungen selbsttätig die Führung und damit das Werkzeug entsprechend dem Umstand, daß bereits bei kleinen Verwinkelungen der Achse der Werkzeug führung gegen die Rohrachse eine Abweisung des verbindungsbolzenseitigen Endes der Werkzeugführung durch die innere Rohrwandung eintritt, welche die dann folgende Zentrierung einleitet und begünstigt. Jedoch sind auch weitere Möglichkeiten dieser Art vorhanden. So kann man beispielsweise den Umfang der Werkzeugführung mit S - oder mit doppel - S - förmigen Blatt federn besetzen, die nach Art eines Schirmdrahtgestelles angeordnet sind.
• Diese Blatt federn wirken bei Verlegung der WerkzeugfUhrung in das Rohrinnere zentrierend, ohne die Wiederheraus führung zu behindern, da infolge der doppel - S -förmigen Ausbildung der Blatt federn deren Enden in Verschiebungsrichtung offene Winkel mit der inneren Rohrbegrenzungsfläche bilden.
• In ähnlicher Weise wirken Brechen der Kanten, Abschrägungen und/oder Abrundungen von Mehrkanten und Mehrkantausnehmungen. Es besteht auch die Möglichkeit, bei neu herzustellenden Verbindungen der hier in Betracht kommenden Art vor Einschweißen der Rohrendenabschlußstücke oder vor deren durch einen Kümpelvorgang herzustellender Verjüngung der Rohrenden im Anschluß an die. Rohrwandausnehmungen zur Einführung des Werkzeuges an der inneren Rohrwand ein Ringstück durch Punktschweißung festzulegen, das sich an die Bewindekopfseitige Kante der Rohrwandausnehmung anschließt und dessen innere Begrenzungsfläche sich von dieser Ausnehmungskante ab in Richtung auf den Gewindebolzenkopf hohlkegelförmig so verjüngt, daß der Durchmesser der kleineren Mündungsausnehmungen dieses Ringstückes gleich dem Durchmesser des umschriebenen Kreises einer Mehrkantausnehmung ist.
• Auch auf diese Weise ist eine Zentrierung des gewindebolzenseitigen Werkzeugendes zu erreichen. Die angegebenen Möglichkeiten sind aber nur veispielsweise, nicht erschöpfend aufgeführt worden dabei haben Mehrkantausnehmungen in den Gewindebolzenkopfstücken den Vorteil der kleineren Abmessungen, während Mehrkantaufsätze auf die Kopfstücke oder die Gestaltung der Köpfe als Mehrkante zu größeren Querschnwtten des Werkzeugteiles fUhren, die die Mehrkante zu übergreifen haben.
• Zur Erleichterung der Zentrierung können auch flanschartige Abschlüsse der Werkzeuge dienen, die beispielsweise mit der rohrförmig ausgeführten Werkzeug führung starr vereinigt und dem Rohraußenumfang angepaßt sind.
• Legt man derartige Flansche mit der mit ihnen zusammenhängenden Rohrführung für das Werkzeug an den Außenumfang der Rohre an, so erfolgt ebenfalls selbsttätig eine Zentrierung des im Rohrinneren liegenden Rohrschenkels der Werkzeugführung. Spannbänder, die zweckmäßig mit einem Schnellverschluß, etwa nach Art eines Kniehebels, versehen sind, erleichtern die formschlüssig herbeizuführende Zentrierung, wobei das Spannband erst gelöst zu werden braucht, wenn bereits die Verspannung des Gewindebolzens mit dem Anschlußstück durchgeführt ist. Auf diese Weise stehen beide Hände zur Bedienung des Schlüssels zur Verfügung, der auf das äußere Werkzeugmehrkant aufgesteckt wird, um das zur Verspannung erforderliche Drehmoment mit beiden Händen leicht erzeugen zu können.
• Die Zeichnung gibt eine beispielsweise Ausführungsmöglichkeit der Erfindung an einem Längsschnitt durch ein zu einer Knotenpunktverbindung gehörendes Anschlußstück und einen angeschlossenen Hohlstab in Form eines starkwandigen Rohres wieder.
• In der Zeichnung bezeichnet 1 das Anschlußstück, das eine größere Reihe von Gewindeausnehmungen 2 in radialer und zentripetaler Anordnung aufweist. Einer der zur Knotenpunktverbindung zugehörigen Hohlstäbe ist mit 3 bezeichnet. Zur Verbindung des Hohlstabes 3 mit dem Anschlußstück 1 dient ein als Ganzes mit 4 bezeichneter Gewindebolzen, der außer einem Kopfstück 41 den Gewindeschaft 42, einen weiteren Schaftteil 43 und ein Gleitstück 44 aufweist, dessen Längsschlitz bei 45 zu erkennen ist. Im Längsschlitz 45 liegt der Querstift oder Querkeil 46, der mit dem durchgehenden Schaftteil 43 starr verbunden ist. Das kann beispielsweise durch Anschweißen oder dadurch erfolgt sein, daß Stift 46 einen leichten, konischen Anzug aufweist und in den Schaftteil 43 eingepreßt ist. Ist der Gewindeschaft 42 nicht, wie in der Zeichnung dargestellt, in einer Lage, in der der Hohlstab an das Anschlußstück l angeschlossen ist, dann kann bei entsprechender Lage des Hohlstabes 3 der gesamte Gewindebolzen 4 in den Hohlraum 31 des Rohres 3 einfallen, so daß der Gewindeschaft 42 im Gleitstück 41 Aufnahme findet, womit die Gewindegänge des Gewindeschaftes 42 geschützt untergebracht sind.
• Insoweit handelt es sich um bereits bekannte Maßnahmen.
• Gemäß der Erfindung weist das zylinderabschnittförmige Kopfstück 41 des Gewindebolzens 4 eine hohlkegelige Einsenkung 411 auf, an die sich die Mehrkantausnehmung 412 anschließt. Im übrigen unterscheidet sich ein erfindungsgemäß ausgebildeter Hohlstab nicht von der bisher üblichen Ausbildung derselben, soweit die Betriebsstellung in Betracht kommt, in der das Endstück 32 des Rohres 3 zwischen Bolzenkopf 41 und Bolzengewindeschaft 42 eingespannt ist, wenn r; Yon einer weiteren, den Zwecken der Erfindung dienenden, geringfügigen Abänderung des Hohlstabes 3 absieht, die darin besteht, daß dieser Hohlstab bei 33 einen zusätzlichen Schlitz aufweist.
• Erfindungsgemäß ist ein in den Hohlraum 31 des Hohlstabes 3 einführbares Werkzeug vorgesehen, um eine Verdrehung des Gleitstückes 44 vermeiden zu können, sobald der Gewindeschaft durch Verdrehung dieses Gleitstückes von Hand in eine Lage gekommen ist, in der nur durch Ausübung eines entsprechenden Drehmomentes auf das Gleitstück 44, dessen Außenumfang zu diesem Zwecke als Mehrkant ausgeführt ist, die Spannverbindung hergestellt wird, zu deren Durchführung die Handkraft nicht mehr ausreicht.
• Das zu diesem Zwecke vorgesehene, als Ganzes mit 5 bezeichnete Werkzeug besitzt zunächst eine äußere, starre, als gebogenes oder gewinkeltes Rohr ausgebildete Führung 51 für eine im inneren des Rohres untergebrachte, biegsame Welle, die auch durch Gelenkstäbe mit Kugelgelenken ersetzt sein kann, über die ein Drehmoment übertragen werden kann. Diese biegsame oder Gelenkwelle trägt an ihrem dem Gewindebolzen 4 zugewandten Ende das Abschlußstück 53, dessen Fonngebung mit derjenigen der Mehrkantausnehmung 4i2 im Bolzenkopf 41 übereinstimmt. Wird das Werkzeug nach Einführung über die Rohrausnehmung 33 in den Hohlraum 31 eingeführt, so erleichtert die Einsenkung 411 das Eindringen des Mehrkantkopfes 53 in die Ausnehmung 412. Um diese Zentrierung noch zusätzlich zu begünstigen, sind an der Mündung der Rohrführung 51 für die Welle 52 im Kreise gleichmäßig verteilte Båttfedern 54 angeordnet, wobei also mindestens drei Blattfedern 54 mit einer Versetzung um Je 120 ° vorgesehen sind. Die Enden 55 dieser Blattfedern sind S - oder doppel - S -förmig. abgekröpft, so daß bei dem Herausziehen des Werkzeuges 5 aus dem Hohlraum 31 keine Bewegungshindernisse durch Anlage scharfer Blattrederkanten an den inneren Rohrwandungen entstehen. Ein zweiter, nicht mehr veranschaulichter Mehrkantkopf nach Art des Mehrkantkopfes 53 schließt die Welle 52 an ihrem freien Ende ab. Auf diesen Mehrkantkopf kann ein Schlüssel oder ein anderes Werkzeug, beispielsweise eine Ratsche aufgesteckt werden oder ständig befestigt sein, wobei auch ein Motor mit Getriebe zum Antrieb benutzt werden kann.
• Um die Zentrierung des Werkzeuges 5 noch weiter zu erleichtern, kann die Rohrführung 51 in dem Flanschstück 56 untergebracht sein, welches den äußeren Umfang des Hohlstabes 3 teilweise ummantelt. Ein Spannband 57 mit Schnellverschluß 58 kann benutzt werden, um die Einführung des Rohres 51 und die Lage desselben nach der Einführung zu sichern. Sobald die Spannverbindung hergestellt ist, wird der Schnellverschluß 58 gelöst. Dadurch kann die Halterung 56 mit der Rohrführung 51 abgenommen werden, so daß der restliche Teil des Werkzeuges 5 durch einfaches Herausziehen aus der Rohrausnehmung 33 zu entfernen ist.
• Die Wirkungsweise der erfindungsgemäß vorgesehenen Teile ergibt sich aus dem Gesagten. Sobald die ersten Gewindegänge des Gewindeschaftes 42 in eine der Gewindeausnehmungen 2 hineingedreht worden sind, ist es möglich, durch Verdrehen des Gleitstückes von Hand eine Annäherung des Rohres 3 an den Anschlußkörper 1 zu bewirken, so lange keine Kräfte überwunden werden müssen und die Verspannung der Teile 1 und 3 im Verhältnis zueinander noch nicht beginnt.
• Dadurch wird die Lage des Rohres 3 zum Anschlußkörper 1 bereits fixiert. In dieser Lage wird das erfindungsgemäß ausgebildete Werkzeug 5 eingeführt. Findet das Flanschstück 56 Anwendung, so wird es mit Hilfe des Spannbandes 57 in die Betriebslage gebracht. Dadurch führt sich der Vierkant 57 selbsttätig in die Ausnehmung 412 des Kopfstiickes 41 des Gewindebolzens 4 ein, so daß es nur einer Verdrehung des anderen Mehrkant es des Werkzeuges bedarf, um den Gewindeschaft 42 in eine Gewindeausnehmung 2 mit einer Eindringtiefe einschrauben zu können, bei der sich die gewünschte Spannverbindung einstellt.
• Es liegt im Wesen der Erfindung, daß an die Stelle von mehrkantigen Ausnehmungen und/oder -aufsatzstücken auch Gewindeausnehgungen oder Gewindestücke treten können, so daß also beispielsweise im Kopfstück eines zur Verbindung dienenden Gewindebolzens eine Gewindeausnehmung vorgesehen ist, der ein entsprechendes Gewindestück des Werkzeuges gegenüber liegt. Auch in diesem Falle ist es zweckmäßig, der Gewindeausnehmung eine Versenkung vorzuordnen, welche die Einführung des Werkzeuggewindestückes erleichtert. Eine derartige Verbindung hat den Vorteil der Zugsicherheit, erfordert aber eine zusätzliche Verdrehung des Werkzeuges, bis es zur Herstellung des Eingriffes zwfflschen Werkzeug und Verbindungsbolzenkopfstück kommt. Natürlich sind auch bajonettartige Verklinkungen zwischen Werkzeug und Verbindungsbolzenkopfstücken verwirklichbar, ohne daß sich die zwischen Werkzeug und Kopfstücken herstellbaren Verbindungen auf die genannten Beispiele beschränken, wie sich daraus ergibt, daß es beispielsweise möglich ist, als Zylinderabschnitte ausgeführte Bolzenkopfstücke mit seitlichen Nuten oder Vorsprüngen auszurüsten, in die sich Vorsprünge oder Ausnehmungen hohlzylindrischer Uberwurfstücke achsial ein-oder aufschieben lassen. Dasselbe kann beispielsweise auch bei Anordnung hohlzylindrischer Ausnehmungen in den Kopfstücken der Fall sein.
• Weiter liegt es im Wesen der Erfindung, daß sämtliche Ausbildungsmoglichkeiten in Betracht kommender Werkzeuge vorgesehen sein können, um die Aufbringung des zur Ver-Spannung erforderlichen Drehmomentes zu erleichtern.
• So können statt der Anordnung von an den Werkzeugen angreifenden Schlüsse]n Ratschengetriebe vorgesehen sein.
• Das Drehmoment kann auch von einem Motor geliefert werden, wobei Halterung und Spannband zum Tragen des Motors benutzbar sind. Es besteht die'weitere Möglichkeit, an die Stelle biegsamer oder Gelenkwellen einfache Getriebe vorzusehen, wobei Winkelverzahnungen vorteilhaft sind, um eine quer zur Hohlstabachse verlaufende Antriebs- und Verspannungsbewegung ln die notwendige Verdrehung des Verbindungsbo zens uni die Hohlstabachse umwandeln zu können. Dabei ist die Einschaltung von Schnecken und Schneckenrädern zweckmäßig, um die erforderlichen Verspannungskräfte im jeweils erforderlichen Ausmaß verwirklichen zu können.

Claims (9)

A N 5 P R Ü c n E

1./ Hohlstabverbindung, insbesondere Knotenpunktverbindung, mit mindestens zwei Hohlstäben, deren Enden durch ein gemeinsames Anschlußstück zusammengehalten sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß im Stabhohlraum liegende Kopfstücke zur Verbindung des Anschlußstückes mit den Stabenden dienender Gewindebolzen Einrichtungen, etwa in Form von Ausnehmungen oder Aufsätzen, zur drehfesten Verbindung der Gewindebolzen mit in den Stabhohlraum einführbaren Werkzeugen, gegebenenfalls Motorwerkzeugen, aufweisen.

2./ Hohlstabverbindung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t> daß die Ausnehmungen oder Aufsätze im Querschnitt mehrkantrörmig ausgebildet sind.

3./ Hohlstabverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, d a d u r c h g e k e n n z e i zu c h n e t, daß das Werkzeug eine biegsame oder Gelenkwelle aufweist.

4./ Hohlstabverbindung nach Anspruch 3, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h Anordnung einer FUhrung für die Welle.

5./ Hohlstabverbindung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß-die Führung als die Welle aufnehmendes Rohr, vorzugsweise in Winkelform, ausgebildet ist.

6./ Hohlstabverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e l c h n e t, daß das gewindebolzenabgewandte Ende der Führung in einer flanschartigen, der Formgebung des Hohistabumfanges zweckmäßig angepaßten Halterung aufgenommen ist.

7-. / Hohlstabanordnung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Festlegung der Halterung am Hohlstabaußenumfang ein Spannband, vorzugsweise mit Schnellverschluß, etwa in Form einer Kniehebelanordnung, vorgesehen ist.

8./ Hohlstabanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Zentrierung der Welle oder ihrer Führung an diesen Zentriereinrichtungen, etwa im Kreise gleichmäßig verteilte Blattfedern mit 5 - förmigen oder doppel - S - förmigen Blattredern, angeordnet sind.

9./ Hohlstabanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß werkzeugseitig gelegene Abschlußkanten von Mehrkant ausnehmungen oder -aufsatzstücken gebrochen, abgeschrägt oder abgerundet sind.