DE1903222B2 - Anordnung zum elektrischen beheizen von schrauben bei schraubenflanschverbindungen, insbesondere turbinengehaeuse-flanschverbindungen - Google Patents
Anordnung zum elektrischen beheizen von schrauben bei schraubenflanschverbindungen, insbesondere turbinengehaeuse-flanschverbindungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifit eine Anordnung zum elektrischen
Beheizen von Schrauben bei Schraubenflanschverbindiingen,
insbesondere bei Tiirbincngehäuse-Flansch verbindungen.
Es ist in diesem Zusammenhang aus der deutschen Auslegeschrift I 166 213 eine Vorrichtung zur Erwärmung
einer hohlen Schraube einer SchraubcnflanschverbiiKlung
durch elektrische Widerstandsheizung mit einem in den Schraubenhohlrauni eingeführten
bililaren Leiter bekannt, bei der der Lern.-.
aus ;?wei nebeneinander isolierten Elektroden l-Mehi.
deren eine am einen und deren andere am audeivn
Ende des gewindefreien Teils de,· Schraube über j. eine geschlitzte Kontaktbuchse stromleiteiid an d..
Wand des Schraubenhohlraumes mit Pressung anlic^;
Dadurch wird auch eine direkte Erwärmung der abzuziehenden Schraube durch direkten Stromdurchgang
erreicht. Bei einer derartigen Beheizung ist j -
ίο doch eine Bohrung in der Schraube erforderliu.
wodurch eine Schwächung des tragenden Querschni;, der Schraube erfolgt. Darüber hinaus können dusche Wärmeleitung in der Schraube von innen iur'
außen erhebliche Wärniespannungen entstehen.
Eine weitere Vorrichtung zum elektrischen Beheizen von Schrauben ist aus der USA.-Patentschri:.
2 306 709 bekanntgeworden, bei der in die Bohrung der zu spannenden Schraube ein keramischer Heizstab
eingeführt wird, der mit einer entsprechenden
so wendeiförmigen Heizwicklung ;n Rillen auf der
Außenseite versehen ist. Hicbei erfolgt eine Aufheizung
der Schraube im wesentlichen durch Strahlung und erfordert sot.it einen erheblichen Zeitaufwand,
bis die Schraube genügend aufgeheizt ist. Darüber hinaus tritt auch hierbei eine Schwächung der
Schraube durch die erforderliche Heizbohrung auf.
Ein ähnliches Prinzip ist aus der britischen Patentschrift 223 58S bekannt, bei der ein Heizstab in eine
durchgehende Bohrung der mit an beiden Enden mit Muttern versehenen Schrauben eingeführt ist. Auch
hierbei ist neben der Schwächung des Schraubenquerschnittes mit erheblichen Spannungen in der
Schraube durch die allmähliche Aufwärmung von der Innenfaser zur Außenfaser zu rechnen.
Um eine derartige Schwächung des Schraubenquerschnitts und zusätzliche Wurmespannungen in
der Schraube zu vermeiden, ist es bekannt (deutsche Patentschrift 875 426), die Schrauben gesondert vor
Aufsetzen der Mutter hydraulisch zu spannen. Dazu sind jedoch zusätzliche Spannringe erforderlich, die
über ein kompliziertes Dichtunghsystem mit einem von außen zugeführten Druckmittel angehoben werden.
Derartige Spannverfahren sind jedoch bei begrenzten Raumverhältnissen im Bereich der Schrauben
nicht anwendbar und wegen des erheblichen technischen Aufwandes nur schwer zu realisieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum elektrischen Beheizen von
Schrauben bei Sehraubenflansehverbindungen zu schaffen, durch die die Schrauben mit vollem Querschnitt
leicht anzuziehen und zu lösen sind und bei der darüber hinaus die Gefahr des Auftretens von
schädlichen Wärmespannungen weitgehend vermieden wird.
Es wird dabei von einer Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung ausgegangen, bei der Elektroden
zum Bilden eines Aufheizstromkreises durch die Schraubenkörper an räumlich voneinander getrennten
Gegenkontaktflächen mit dem Schraubenkörper in elektrischen Kontakt gebracht sind.
Bei Sehraubenflansehverbindungen, bei denen an beiden Enden der Schrauben Muttern aufgebracht
sind und die Schraubenenden über die Flansche und die Muttern überstehen, besteht die Anordnung crfindungsgemäß
darin, daß die Elektroden gegen die Stirnflächen der beiden überstehenden Schraubenköpfe
knnlaktgebend gepreßt sind.
Bei Schraubenftanscliverbindungen, bei denen nur
au dem einen Ende der Schrauben Muttern aufgebracht
sind und die Schrauhenenden über den Flansch und die Muttern überstehen sowie das andere
Ende der Schrauben im Flansch versenkt ist, besteht die Anordnung erfindungsgemäß darin, daß
die eine erste Elektrode gegen die Stirnfläche des überstehenden Schrauoenendes gepreßt ist und daß
zum Schließen des Aufheizstromkreises die zweite Elektrode etwa in Flucht mit dem Flansch-Sackloch
der Schraube außen auf den Flansch kontaktgebend aufgesetzt ist.
Mit einer derartigen Anordnung nach der Erfindung wird also der volle Schraubenciuerschnitt vom
Strom durchflossen, wobei den tragenden Schraubenquerschnitt schwächende Heizbohrungen nicht erforderlich
sind. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Materialeinsparung bei hochfesten Werkstoffen.
Ferner kann durch die bessere Ausnutzung der Schrauben auch der zugehörige Flansch klein gehalten
werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, daß die Elektroden als flächige kontaktlaschen ausgebildet
und etwa in der Mitte ihrer mit den Schrauben bzw. Flanschen in Eingriff bringbaren Kontaktflächen
mit Spannschrauben versehen sind, die in zugehörige Gewindebohrungen der Schraubenstirnseiten
bzw. Flansche einschraubbar sind.
Um einen Stromübergang durch den Flansch selbst zu unterbinden, ist es ferner zweckmäßig, daß
auf der einen Flanschseite zwischen Schraubenmutter und Flansch eine Isolierbeilage eingefügt ist.
An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise zweier Ausführungsbeispiele
nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch die zu verspannenden
Gehäuseflansche mit einer Durchgangsschraube mit zwei aufgesetzten Muttern und der angeschlossenen
Heizvorrichtung sowie
Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen, entsprechenden
Gehäuseflansch mit einer Stiftschraube.
Die in Fig. 1 dargestellte Durchgangsschraube 1
soll mit anderen nicht näher dargestellten Flanschschrauben die beiden Flansche 2 und 3 eines Turbinencehäuseflansches
dampfdicht zusammenspannen. Die Schraube 1 weist dabei einen Schaft 1 et, je einen
Schraubenkopf 1 b nit Gewindelt· am oberen und
unteren Ende sowie auf diese Gewinde aufgesetzte Schraubenmuttern 1 el auf, wobei die obere Schraubenmutter
im Schnitt dargestellt ist. Zwischen dem Schraubenschaft 1 α und der Flanschbohrung 4 ist
ferner ein Spalt 5 vorgesehen, der mit einem gut wärmeleitenden Material, z. B. Graphitpulver, ausgefüllt
sein kann. Vm nun an der Gehäuscteüfuge 6 eine ausreichende Abdichtung zu erreichen, muß
durch Anziehen der Schraubenmuttern 1 d eine erhebliche Flächenpressung erreicht werden, wobei der
Schraubenschaft 1« im elastischen Bereich auf Dehnung beansprucht wird. Um die erforderliche Vorspannung
für die Schraube zu erhalten, soll der Schaft In durch elektrische Beheizung aufgewärmt werden,
so daß die cricrclerliche Axialdehnung eintritt und die Mutter Ii/ ohne großen Kraftaufwand angezogen
werden kann. In entsprechender Weise kann auch beim Lösen der Verbindung die Schraube 1 erwärmt
werden.
Um nun einen elektrischen Strom ausreichender Stärke bzw. Stromstärke durch die Schraube zu führen
und diese dadurch aufzuheizen, sind erfindungsgemäß die Elektroden 7 und 8 fesi gegen die Stirnflächen
9 und 10 der ii'uer die Flansche 2 und 3 und die Muttern Ir/ überstehenden Stirnflächen 9 und 10
der Schraubenköpfe 1 b gepreßt. Dabei sind die Elektroden 7 und 8 als flächige Kontaktlaschen ausgebildet
und über Spannschrauben 11 und 12, die in zugehörige Gewindebohrungen 13 der Schraubenköpfe
1 b eingeschraubt werden, an Gegenkontak'-liächen
Ta, 8« gegen die Stirnflächen 9 und 10 gepreßt.
Durch entsprechende Dimensionierung dieser Schrauben 11 und 12 können ausreichende Anpreß-
und Kontaktierungskräfte für die Elektroden 7 und 8 erzeugt werden. Dabei weisen die Elektroden 7 und 8
noch flexible Stromzuführungsleitungen lh und 8/) auf, die an den Stellen 14 mit den Elektroden 7 und 8
verbunden sind.
Nach Aufheizen der Schraube 1 kann die obere Schraubenmutter 1 d und/oder ihre untere Gegenmutter
festgezogen oder gelöst werden. Nach Beendigung des Heizvorganges können die Elektroden 7
und 8 durch Lösen der Spannschrauben 11 und 12 entfernt und an die nächste Spannschraube angesch-^ubt
werden. Es ist aber auch möglich, eine Vielzahl derartiger Elektroden vorzusehen, so daß gleichzeitig
mehrere Flanschschrauben beheizt werden können.
Zur Vermeidung unerwünschter Nebenströme durch den Flansch 2, 3 ist zusätzlich auf der einen
Flanschseite 2α zwischen Schraubenmutter 1 el und
Flansch 2 eine Isolierbeilage 15 eingefügt. Hierdurch wird erreicht, daß die Aufheizströme nur durch den
Schaft la der Schraube fließen können.
Die Stromzuführungsleitungen 7 ft und 8i>
können in üblicher Weise an eine nicht näher dargestellte Stromquelle, z. B. die Niedervolthochstromwicklung
eines Transformators mit 10 V Spannung, angeschlossen werden.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine entsprechende Spannschraube V mit
ihrem unteren Ende 16 in ein Sackloch 17 des unteren Flansches 3' eingeschraubt, während das obere,
nach außen überstehende Ende der Schraube Γ ebenfalls mit einer aufgeschraubten Mutter \d versehen
ist. Die Stromzuleitung zum oberen Ende der Schraube erfolgt in gleicher Weise und mit den
gleichen Mitteln, wie das in Fig. 1 dargestellt ist. Der Stromübergang zu dem im Flansch 3' versenkten
Schraubenende 16 wird jedoch dadurch hergestellt, daß die untere Elektrode 8', die lediglich schematisch
Jo c.nyedeutet ist, etwa in Flucht mit dem plansch-Sackloch
17 außen auf den Flansch 3' aufgesetzt ist. Ein ausreichender Kontakt zwischen dem unteren
Ende der Schraube und dem Flansch 3' wird einerseits durch die Kontaktflächen 18, 19 am Gewindeteil
am unlc-en Ende der Schraube und andererseits
durch ein festes Aufsitzen der Stirnseite 20 des Schraiibenendes 16 am Boden 21 des Flansch-Sacklochs
17 erreicht.
Durch die Pfeile 22 ist noch in beiden Figuren schematisch der ungefähre Verlauf der Stromlinien
angedeutet. E.*; ist ersichtlich, daß durch den Stromfluß
eine gleichmäßige Aufwärmung der Flanschschrauben über dem gesamten Querschnitt erfolgt,
ohne daß unerwünschte Wärmespannungen auftreten können. Da außerdem die Stromzuleitung an den
äußeren Enden der Schrauben erfolgt, ist auch keinerlei Schwächung des SchraubenijuerschniUs
durch zusätzliche Heizbohrungen erfolgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Anordnung zum elektrischen Beheizen von Schrauben bei Sehraubenflansehverbindungen, bei
denen an den beiden Enden der Schrauben Muttern aufgebracht sind und die Schraubenenden
über die Flansche und die Muttern überstehen, vor dem Anziehen oder Lösen, insbesondere
bei Turbinengehäuse-Flanschverbindungen, unter Verwendung von Elektroden, die zum Bilden
eines Aufheizstromkreises durch die Scnraiibenkörper
an räumlich voneinander getrennten Gegenkontaktflächen mit dem Schraubenkörper in elektrischen Kontakt gebracht sind, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektroden (7, 8)
gegen die Stirnflächen (9, 10) der beiden überstehenden Sdiraubenköpfe (1 d) kontaktgebend
gepreßt sind.
2. Anordnung zum elektrischen Beheizen von Schrauben bei Sehraubenflansehverbindungen,
bei denen nur an dem einen Ende der Schrauben Muttern aufgebracht sind und die Schraubenenden
über den Flansch und die Muttern überstehen sowie das andere Ende der Schrauben im
Flansch versenkt ist. vor dem Anziehen oder Lösen, insbesondere bei Turbinengehäuse-Flanschverbindungen,
anter Verwendung von Elektroden, die zum Bilden eines Aufhei7stromkreises durch
die Schraubenkörper an räumlich voneinander getrennten Gegenkontaktflächer mit dem Schraubenkörper
in elektrischen Kontakt gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die eine erste Elektrode
(7) gegen die Stirnfläche des überstehenden Schraubenendes (Id) gepreßt ist und zum Schließen
des Aufheizstromkreises die zweite Elektrode (8') etwa in Flucht mit dem Flansch-Sackioch
(17) der Schraube (1') außen auf den Flansch (3') kontaktgebend aufgesetzt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (7, 8,
8') als flächige Kontaktlaschen ausgebildet und et" a in der Mitte ihrer mit den Schrauben (1, 1')
bzw. Flanschen (3') in Eingriff bringbaren Kontaktflächen (la, Ha) mit Spannschrauben (11, 12)
versehen sind, die in zugehörige Gewindebohrungen (13) der Schraubenstirnseiten (9, 10) bzw.
Flansche (3') einschraubbar sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der
einen Flanschseite zwischen Schraubenmutter (1 </) und Flansch (2) eine Isolierbeilage (15) eincefiict
ist.
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