DE29816336U1 - Holding and clamping device - Google Patents
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- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
Die Erfindung betrifft eine Halte- und Klemmvorrichtung für topf- bzw. rohrförmige Körper, vorzugsweise für keramische Rohre mit einer umlaufenden außenliegenden Ringnut zwecks Fixierung dieser Rohre in einer Adaptereinheit, bspw. zum Anschluß eines Thermoelement-Schutzrohres oder Steigrohres. Bauteile aus keramischen Werkstoffen sind im allgemeinen spröde und bruchempfindlich. Sie lassen sich in der Regel nur unter sehr großem Aufwand so bearbeiten, daß sie direkt an Komponenten aus anderen Werkstoffen problemlos adaptiert werden können. Daher sind die keramischen Bauteile i.a. geometrisch sehr einfach aufgebaut und abgesehen von einer Nut glatt und gewindefrei.The invention relates to a holding and clamping device for pot-shaped or tubular bodies, preferably for ceramic tubes with a circumferential external annular groove for the purpose of fixing these tubes in an adapter unit, for example for connecting a thermocouple protection tube or riser pipe. Components made of ceramic materials are generally brittle and susceptible to breakage. They can usually only be processed with great effort so that they can be adapted directly to components made of other materials without any problems. Therefore, the ceramic components are generally very simple in terms of geometry and, apart from a groove, are smooth and thread-free.
Zur Montage und praktischen Nutzung der Keramikrohre bspw. als Teil einer Temperaturmeß- und / oder Temperaturrregelvorrichtung werden bisher metallische Halte- und Klemmvorrichtungen in Form einer Verschraubung mit Segmentringen verwendet, wobei die Segmentringe in die Nut der Keramikrohre eingreifen. Die Segmentringe sind ihrerseits zwischen zwei Verschraubungsteilen eingespannt.For the assembly and practical use of the ceramic tubes, for example as part of a temperature measuring and/or temperature control device, metal holding and clamping devices in the form of a screw connection with segment rings have been used, whereby the segment rings engage in the groove of the ceramic tubes. The segment rings are in turn clamped between two screw connection parts.
Bei Biegebelastungen bzw. bei mechanischen Stoßen auf die keramischen Rohre ist bei den bisher überwiegend verwendeten starren Verbindungen der Nutbereich direkt belastet, d.h. die einwirkenden Kräfte greifen an der Schwachstelle der Keramikrohre an, nämlich dort, wo der engste Querschnitt und die größten Kerbwirkungszahlen vorliegen (Nutenden).In the case of bending loads or mechanical impacts on the ceramic pipes, the groove area is directly loaded in the rigid connections that have been predominantly used to date, i.e. the forces acting on it act on the weak point of the ceramic pipes, namely where the narrowest cross-section and the largest notch effect numbers are present (groove ends).
Die erfindungsgemäße Aufgabe besteht in der Schaffung einer geeigneten Halte- und Spannvorrichtung für keramische Rohre, derart die belastenden Kräfte nicht mehr an der Schwachstelle der Rohre im Nutbereich angreifen, sondern von einer ausreichend großen nutfernen Umfangsfläche kraftschlüssig aufgenommen werden.The object of the invention is to create a suitable holding and clamping device for ceramic pipes, such that the loading forces no longer act on the weak point of the pipes in the groove area, but are absorbed by a sufficiently large circumferential surface away from the groove.
Vorgeschlagen wird die Verlängerung der Verschraubungskörper, damit eine Klemmzone vorliegt, die der Nutzone vorgelagert ist und welche Kräfte, Momente oder Stöße derart aufzunehmen vermag, daß keine oder eine nur geringfügige Krafteinleitung in die Nutzone erfolgt.It is proposed to extend the screw body so that a clamping zone is present which is located in front of the working zone and which can absorb forces, moments or impacts in such a way that no or only a slight force is introduced into the working zone.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der gestellten Aufgabe eine mehrteilige Spannvorrichtung vorgesehen, welche eine genügend große und vorzugsweise vollumschlingende Klemmfläche am rohrseitigen Ende der Verschraubung aufweist, wobei das i.a. metallische Klemmteil auf diese Klemmfläche vorzugsweise aufgeschrumpft wird, bspw. indem die Spannvorrichtung im erhitzten Zustand montiert wird, so daß bei gleicher Temperatur von Rohr und Verschraubung Schrumpfkräfte wirken, deren Höhe von der zuvor gewählten Montagetemperatur, von den realisierten Toleranzen und von der Größe der Klemmfläche abhängig ist.According to the invention, a multi-part clamping device is provided to solve the problem, which has a sufficiently large and preferably fully encircling clamping surface on the pipe-side end of the screw connection, wherein the generally metallic clamping part is preferably shrunk onto this clamping surface, for example by mounting the clamping device in a heated state, so that when the pipe and screw connection are at the same temperature, shrinkage forces act, the level of which depends on the previously selected assembly temperature, the realized tolerances and the size of the clamping surface.
Alternativ ist eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung vorgesehen, welche ausreichende Klemmkräfte über Keil- oder Kegelflächen, die sich an den Verschraubungskörpern und / oder an den in die Nut eingreifenden Bauteilen befinden, erzeugt.Alternatively, a clamping device according to the invention is provided which generates sufficient clamping forces via wedge or conical surfaces which are located on the screw bodies and/or on the components engaging in the groove.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht im Bereich der Klemmzone eine separate Klemmeinheit vor, welche außerhalb des Nutbereiches ausreichende Klemmkräfte auf das Rohr überträgt.A further embodiment according to the invention provides a separate clamping unit in the area of the clamping zone, which transfers sufficient clamping forces to the pipe outside the groove area.
Die Spannmethoden thermisches Schrumpfen und mechanisches Klemmen sind in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung der Erfindung kombiniert, derart die mechanisch erzeugten Klemmkräfte nach dem Ausgleichen der Temperaturunterschiede zwischen den zusammengefügten Bauteilen verstärkt sind. Die Gesamtklemmkraft ist dann die Summe aus Schrumpfkraft und mechanisch erzeugter Kraft.The clamping methods of thermal shrinking and mechanical clamping are combined in a further embodiment of the invention, such that the mechanically generated clamping forces are increased after the temperature differences between the joined components have been equalized. The total clamping force is then the sum of the shrinking force and the mechanically generated force.
Die erfindungsgemäßen Halte- und Klemmvorrichtungen ergeben wegen der Kraftaufnahme im Bereich des nutfernen Vollquerschnittes der Keramikrohre eine Verkürzung des einwirkenden Hebelarmes, eine Vergrößerung der wirksamen Klemmfläche (Umfangslinie ist am Vollquerschnitt im Vergleich zum Nutquerschnitt größer) sowie wegen der Realisierung vollumschlingender Spannmethoden ein sehr gleichmäßiges Spannen ohne unerwünschte Spannungsspitzen.The holding and clamping devices according to the invention result in a shortening of the lever arm acting due to the force absorption in the area of the full cross-section of the ceramic tubes remote from the groove, an increase in the effective clamping surface (the circumferential line is larger at the full cross-section compared to the groove cross-section) and, due to the implementation of fully encircling clamping methods, a very uniform clamping without undesirable stress peaks.
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Die erfindungsgemäße Halte- und Klemmvorrichtung wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert.The holding and clamping device according to the invention is explained below with reference to the figures.
Fig. 1 zeigt eine Klemmvorrichtung für Hochtemperaturrrohre (1), bestehend aus den beiden Verschraubungskörpern (2) und (3) sowie aus mindestens zwei Segmentringen (4) oder einer Nutfeder (4). Der Verschraubungskörper (3) weist auf der rohrabgewandten Seite eine Anschlußmöglichkeit auf, bspw. ein Außengewinde zum Anschluß einer Kabeldurchführung. Die Segmentringe (4) greifen in die Nut (6) der geometrisch einfachen Hochtemperaturrohre (1) ein. Im Bereich der Klemmzone (5) liegt eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verschraubungskörper (2) und dem Rohr (1) vor. Die Klemmkräfte sind Schrumpfkräfte, welche sich dadurch erzeugen lassen, indem vorzugsweise der Verschraubungskörper (2) erwärmt wird und anschließend über das relativ kalte Rohr geschoben (thermisch erzeugte Schiebepassung) und mit dem zugehörigen Verschraubungskörper (3) verschraubt wird. Die Höhe der erzielten Klemmkräfte wird über die Temperaturdifferenz, über die gefertigten Toleranzen sowie über die Größe der Klemmzone beeinflußt. Wirkt nun auf das Rohr (1) eine Querkraft ein, so wird diese von der Klemmzone (5) des Rohres (1) und eben nicht von der gefährdeten Nutzone (6) aufgenommen, wie es bei Konstruktionen der Fall ist, welche keine bzw. keine genügend große Klemmzone (5) aufweisen. D.h. die erfindungsgemäße Vorrichtung vermag höhere Störkräfte (Vibrations-, Stoß- oder Seitenkräfte) aufzunehmen bzw. wird bei gegebenen Belastungen wesentlich seltener Bruch oder andere Schäden erleiden.Fig. 1 shows a clamping device for high-temperature pipes (1), consisting of the two screw bodies (2) and (3) as well as at least two segment rings (4) or a groove spring (4). The screw body (3) has a connection option on the side facing away from the pipe, e.g. an external thread for connecting a cable duct. The segment rings (4) engage in the groove (6) of the geometrically simple high-temperature pipes (1). In the area of the clamping zone (5) there is a force-fit connection between the screw body (2) and the pipe (1). The clamping forces are shrinkage forces, which can be generated by preferably heating the screw body (2) and then pushing it over the relatively cold pipe (thermally generated sliding fit) and screwing it to the associated screw body (3). The level of the clamping forces achieved is influenced by the temperature difference, the manufactured tolerances and the size of the clamping zone. If a transverse force acts on the pipe (1), this is absorbed by the clamping zone (5) of the pipe (1) and not by the endangered groove zone (6), as is the case with designs that do not have a clamping zone (5) or do not have a sufficiently large clamping zone (5). This means that the device according to the invention is able to absorb higher disruptive forces (vibration, impact or lateral forces) and will break or suffer other damage much less frequently under given loads.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Halte- und Klemmvorrichtung, bei welcher eine Keilklemmung vorliegt, indem die Segmentteile (4) keil- oder kegelförmige Flächen aufweisen, derart bei der Montage bzw. Zusammenfügung der Verschraubungskörper (2) und (3) radiale Klemmkräfte entstehen, welche die Innenflächen der Klemmteile (4) im Bereich der Klemmzone (5) fest gegen die Kontaktfläche der Hochtemperaturrohre pressen. Auch hier werden irgendwelche auf den untenliegenden Teil des Rohres (1) einwirkenden Kräfte, Momente oder Stöße komplett von der Klemmzone (5) aufgenommen und nicht bis zur Nutzone (6) weitergeleitet, was wegen der dort sehr hohen Kerbwirkungszahlen und wegen des geringeren Rohrquerschnittes zu Spannungsspitzen und hoher Bruchgefahr führen würde.Fig. 2 shows a variant of the holding and clamping device, in which a wedge clamp is used, in that the segment parts (4) have wedge- or cone-shaped surfaces, so that when the screw bodies (2) and (3) are assembled or joined together, radial clamping forces are created, which press the inner surfaces of the clamping parts (4) in the area of the clamping zone (5) firmly against the contact surface of the high-temperature pipes. Here too, any forces, moments or impacts acting on the lower part of the pipe (1) are completely absorbed by the clamping zone (5) and not passed on to the working zone (6), which would lead to stress peaks and a high risk of breakage due to the very high notch effect numbers there and the smaller pipe cross-section.
Durch vorheriges Erwärmen des Verschraubungskörpers (2) vor der Montage können die nach der Montage wirksamen Klemmkräfte zusätzlich erhöht werden.By heating the screw body (2) prior to assembly, the clamping forces effective after assembly can be further increased.
Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung mit zusätzlichen ein- oder mehrteiligen Klemmeinheiten (7), welche geeignet sind, Klemmkräfte in der Klemmzone (5) herzustellen. Die Klemmkräfte wirken vorzugsweise rotationssymmetrisch bzw. sind vollumschlingend, d.h. wirken am gesamten Umfang des Rohres (1). Bspw. besteht die Klemmeinheit (7) aus einem geschlitzten Ring (Spannzange) und mehreren Schrauben, welche den Ring fest gegen die Klemmzone (5) des Rohres (1) pressen.Fig. 3 shows a further device according to the invention with additional one- or multi-part clamping units (7) which are suitable for producing clamping forces in the clamping zone (5). The clamping forces preferably act rotationally symmetrically or are fully encircling, i.e. they act on the entire circumference of the pipe (1). For example, the clamping unit (7) consists of a slotted ring (collet) and several screws which press the ring firmly against the clamping zone (5) of the pipe (1).
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet,2. Holding and clamping device according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,3. Holding and clamping device according to claim 1,
characterized,
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Legal Events
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