DE202018104028U1 - Screw connection device with connecting element - Google Patents
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Abstract
Verbindungselement, insbesondere Schraube (12) mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Mittelachse (M), mit einem Kopfabschnitt (14) und einem ersten Gewindeabschnitt (16), dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement einen zweiten Gewindeabschnitt (18) aufweist, welcher ein dem ersten Gewindeabschnitt (16) gegenläufiges Gewinde aufweist, und welcher an einem dem Kopfabschnitt (14) entgegengesetzten Ende des Verbindungselements angeordnet ist. Connecting element, in particular screw (12) having an axially extending central axis (M), with a head portion (14) and a first threaded portion (16), characterized in that the connecting element has a second threaded portion (18) which a the first thread portion (16) has counter-rotating thread, and which is arranged at an opposite end of the head portion (14) of the connecting element.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Schraubverbindungvorrichtung gemäß Anspruch 6.The present invention relates to a connecting element according to the preamble of claim 1, as well as a screw connection device according to claim 6.
Schraubverbindungsvorrichtungen sind in mannigfaltigen Bereichen des heutigen Lebens, wie beispielsweise dem Automobilsektor, dem Bausektor, dem Maschinenbausektor oder auch auf dem Gebiet des Stahlbaus zu finden. Ohne derartige Verbindungsvorrichtungen wären viele technische Anwendungen undenkbar oder nur unter erschwerten Bedingungen realisierbar.Screw connection devices can be found in various areas of modern life, such as the automotive sector, the construction sector, the mechanical engineering sector or in the field of steel construction. Without such connection devices many technical applications would be unthinkable or feasible only under difficult conditions.
Vorgespannte, insbesondere hochfest vorgespannte Schraubenverbindungen (HV Garnituren) stellen ein sicheres und vielfältig einsetzbares Verbindungssystem für zahlreiche Anwendungen beispielsweise auf dem Gebiet des Stahlbaus dar. HV Garnituren größerer Abmessungen werden unter anderem in Windenergieanlagen als Ringflanschverbindungen eingesetzt. Mit zunehmendem Einsatz von hochfest vorgespannten Verbindungselementen steigen auch die Anforderungen an deren Wartung. Die Vorspannkraft im System spielt dabei eine bedeutende Rolle. In regelmäßigen Intervallen wird überprüft, ob die gewünschte Vorspannkraft noch im System verblieben ist.Prestressed, in particular high-strength preloaded screw connections (HV sets) represent a safe and versatile connection system for numerous applications, for example in the field of steel construction. HV sets of larger dimensions are used inter alia in wind turbines as ring flange. As the use of high-strength pre-stressed fasteners increases, the demands on their maintenance also increase. The preload in the system plays an important role. At regular intervals it is checked whether the desired preload force has remained in the system.
Als ein mögliches Beispiel für eine vorgespannte Schraubenverbindung sei eine Schraubverbindungsvorrichtung mit einem Verbindungselement in Form einer Schraube, welche einen Gewindeabschnitt aufweist, sowie mit zwei Sicherungs- bzw. Spanneinrichtungen in Form von Muttern genannt, welche sich auf dem Gewindeabschnitt bei einer Drehung der Schraube relativ zu derselben in einer axialen Richtung, welche durch die Schraubenmittelachse definiert ist, hin- und her bewegen können. In diesem Anwendungsbeispiel wird die Schraube in ein entsprechendes in einem Klemmpaket angebrachtes Loch eingeführt, bis sie mit einem Kopfende an einer Seite des Klemmpakets oder an einer zwischen dem Klemmpaket und Kopfende der Schraube angeordneten Unterlegscheibe ansteht. Der über die andere Seite des Klemmpakets hinausstehende Teil des Gewindeabschnitts der Schraube wird dann mit der ersten Sicherungs- bzw. Spanneinrichtung in Form der ersten Mutter versehen. Diese wird durch eine Drehbewegung entweder der Mutter oder der Schraube in Richtung des Klemmpakets bewegt, in Anlage an das Klemmpaket gebracht und unter eine vorbestimmte Spannung (Vorspannung) gesetzt, z.B. mittels eines Drehmomentschlüssels oder eines hydraulischen Drehmomentschraubers. Zur Sicherung wird auf das Gewinde eine zweite Mutter, welche als Kontermutter zur Sicherung dient, auch als Sicherungsmutter bezeichnet, aufgesetzt, welche in Anlage an die erste Mutter verbracht und mit einem vorbestimmten Drehmoment festgezogen wird. Dabei gelangt eine sich in radialer Richtung erstreckende Anlagefläche der zweiten Mutter, welche in einer Richtung zu dem Schraubenkopf hin angeordnet ist, mit einer Anlagefläche der ersten Mutter in Kontakt, welche in einer von dem Schraubenkopf abgewandten Richtung angeordnet ist. Auch die zweite Mutter wird, wie vorstehend erwähnt, in der Regel mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogen, so dass eine Lockerung der Verbindungen erschwert wird. Die zweite Mutter dient insbesondere zur Sicherung gegen ein mögliches Lösen der ersten Mutter bei Betriebsbeanspruchung.As a possible example of a preloaded bolted connection, there may be mentioned a screw connection device having a connecting element in the form of a screw, which has a threaded section, and with two securing devices in the form of nuts, which engage on the threaded section upon rotation of the screw relative to the same in an axial direction, which is defined by the screw center axis, reciprocate. In this application example, the screw is inserted into a corresponding hole provided in a clamping package until it rests with a head end on one side of the clamping package or on a washer located between the clamping package and the head end of the screw. The protruding beyond the other side of the clamping package part of the threaded portion of the screw is then provided with the first securing or tensioning device in the form of the first nut. This is moved by a rotational movement of either the nut or screw in the direction of the clamping package, brought into abutment with the clamping package and placed under a predetermined tension (bias), e.g. by means of a torque wrench or a hydraulic torque wrench. To secure a second nut, which serves as a locknut for securing, also called a lock nut, placed on the thread, which is spent in contact with the first nut and tightened with a predetermined torque on the thread. In this case, a bearing surface of the second nut, which extends in the radial direction and which is arranged in a direction towards the screw head, comes into contact with a contact surface of the first nut, which is arranged in a direction away from the screw head. Also, the second nut is, as mentioned above, usually tightened with a predetermined torque, so that a relaxation of the compounds is difficult. The second nut is used in particular to protect against a possible loosening of the first nut under operating stress.
Aufgrund von Vibrationen, Erschütterungen und anderweitigen Bewegungen des Klemmpakets kann es jedoch dazu kommen, dass sich die Muttern relativ zu der Schraube bewegen und damit die Verbindung gelockert wird.However, due to vibration, jarring, and other movement of the clamping package, it can happen that the nuts move relative to the screw, thus loosening the connection.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbindungselement, insbesondere eine Schraube anzugeben, bei dem im Gegensatz zum Stand der Technik die Gefahr beseitigt wird, dass ein Lockern oder Lösen der Verbindung auftritt. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechende Schraubverbindungsvorrichtung anzugeben.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a connecting element, in particular a screw, in which, in contrast to the prior art, the risk is eliminated that a loosening or loosening of the connection occurs. It is another object of the present invention to provide a corresponding Schraubverbindungsvorrichtung.
Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungselement gemäß Anspruch 1 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen in den abhängigen Ansprüchen erläutert sind. Der zweite Aspekt der Aufgabenstellung wird durch eine Schraubverbindungsvorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst. Weiterführende Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen erläutert.This object is achieved by a connecting element according to claim 1, wherein advantageous developments are explained in the dependent claims. The second aspect of the problem is solved by a Schraubverbindungsvorrichtung according to claim 6. Further embodiments are explained in the dependent claims.
Nach Maßgabe der Erfindung wird ein Verbindungselement bzw. eine Schraubverbindungsvorrichtung geschaffen, die hohe Vorspannkräfte erlaubt und es dabei gleichzeitig ermöglicht, dass diese Vorspannkraft auch auf Dauer stabil, auch unter hohen Lasten, beibehalten wird. Insofern ergibt sich ein sehr hoher Sicherungsgrad für eine solche Schraubverbindungsvorrichtung, die vornehmlich auch sehr vorteilhaft unter hohen Belastungen, etwa in Windkraftanlagen, verwendet werden kann. Nach Maßgabe der Erfindung ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Schraube mit zwei Gewindeabschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser und unterschiedlicher Steigung vorgesehen, die mit zwei Muttern zusammenwirken, wobei das zu befestigende Klemmpaket, etwa zwei plattenförmige Bauelemente, zwischen dem Kopf der Schraube und den beiden Muttern gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Unterlegscheiben eingespannt ist.According to the invention, a connecting element or a Schraubverbindungsvorrichtung is created, which allows high biasing forces, while allowing this same biasing force is stable over time, even under high loads, is maintained. In this respect, a very high degree of security results for such a screw connection device, which can also be used very advantageously under high loads, for example in wind power plants. According to the invention, a screw with two threaded portions of different diameter and pitch is provided in the preferred embodiment, which cooperate with two nuts, wherein the clamping package to be fastened, such as two plate-shaped components between the head of the screw and the two nuts optionally with interposition is clamped by washers.
Durch die erfindungsgemäße Schraubverbindung ergibt sich ein sicheres und vielfältig einsetzbares System für sehr zahlreiche Anwendungen. Ein bevorzugter Anwendungsfall sind Windenergieanlagen, die groß aufgebaute Schraubenverbindungen mit entsprechender Sicherheit benötigen. Hierbei ist die Aufrechterhaltung der zuvor eingestellten Vorspannkraft sehr wesentlich, was mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen erreicht wird. The screw connection according to the invention results in a safe and versatile system for very numerous applications. A preferred application are wind turbines that require large screw connections with appropriate security. Here, the maintenance of the previously set biasing force is very essential, which is achieved with the inventive measures.
In Weiterbildung der Erfindung ist an einer Stirnfläche von mindestens einer Mutter, Kopfabschnitt und/oder Unterlegscheibe der Schraubverbindungsvorrichtung, die sich beim Anziehen der Schraubenverbindungen in Kontakt mit einer Gegenfläche befindet, eine reibkrafterhöhende Ausbildung bzw. Vorkehrung vorgesehen, die vorzugsweise dreidimensional in der Stirnfläche ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise eignet sich hierzu eine Prägung in Form einer Riffelung oder Rillierung und dergleichen. Hierdurch wird beim Anziehen der Schraubenverbindung ein zusätzlicher Verkeilungseffekt durch Formschluss erzielt, welcher als Lösesicherung und somit für den Erhalt der einzustellenden Vorspannkraft sehr zweckmäßig ist. Dadurch wird die Dauerfestigkeit der Schraubverbindung erhöht. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann eine chemische Behandlung des Materials als reibkrafterhöhende Ausbildung bzw. Vorkehrung vorgesehen sein.In a further development of the invention, on an end face of at least one nut, head section and / or washer of the screw connection device, which is in contact with a mating surface when tightening the screw connections, a frictional force increasing formation or provision is provided which is preferably formed three-dimensionally in the end face , Conveniently, this is an embossing in the form of a corrugation or grooving and the like. As a result, an additional wedging effect is achieved by positive engagement when tightening the screw connection, which is very useful as a release lock and thus for obtaining the biasing force to be set. As a result, the fatigue strength of the screw is increased. Additionally or alternatively, a chemical treatment of the material may be provided as a frictional force enhancing training or precaution.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, die reiberhöhende bzw. reibkrafterhöhende Ausbildung an der Stirnfläche der zweiten Mutter vorzusehen, wobei die Ausbildung vorzugsweise ringartig die Aussparung in dieser Mutter umgibt und koaxial zur Achse der Mutter verläuft. In einer Variante kann entweder oder zugleich die reiberhöhende Ausbildung auch an der Stirnfläche des Kopfabschnitts vorgesehen sein, bevorzugt ringförmig und weiter bevorzugt radial im äußeren Bereich. Dies begünstigt, dass beim Anziehen und Festdrehen der Schraubverbindung auch ohne Fixierung des Kopfabschnitts durch ein Haltewerkzeug möglich ist, da sich der Kopfabschnitt bei der Verschraubung in die Gegenlage hineinprägt und dadurch das Kopfauflagereibmoment erhöht wird. Wenn eine oder mehrere Unterlegscheiben vorgesehen sind, ist es in diesem Zusammenhang auch vorteilhaft, die reiberhöhende bzw. reibkrafterhöhende Ausbildung zwischen der oder den Unterlegscheiben und dem Klemmpaket vorzusehen, und zwar bevorzugt ringförmig und weiter bevorzugt radial im äußeren Bereich. Um die Vorspannkraft ungehindert einzuleiten, ist es weiterhin bevorzugt, wenn keine reiberhöhende bzw. reibkrafterhöhende Ausbildung zwischen der ersten Mutter und der Unterlegscheibe und keine reiberhöhende bzw. reibkrafterhöhende Ausbildung zwischen dem Kopfabschnitt und der Unterlegscheibe vorgesehen sind.In this connection, it is advantageous to provide the friction-increasing or frictional-force-increasing formation on the end face of the second nut, wherein the embodiment preferably surrounds the recess in this nut in a ring-like manner and runs coaxially with the axis of the nut. In one variant, either or at the same time the friction-increasing formation can also be provided on the end face of the head section, preferably annularly and more preferably radially in the outer area. This favors that when tightening and tightening the screw is possible even without fixing the head portion by a holding tool, as the head portion impresses during the screwing into the counter position and thereby the Kopfauflagereibmoment is increased. If one or more washers are provided, it is also advantageous in this connection to provide the friction-increasing or frictional-force-increasing formation between the washer or washers and the clamping package, preferably annularly and more preferably radially in the outer area. In order to initiate the preload force without hindrance, it is further preferred if no frictional force increasing formation between the first nut and the washer and no frictional increase is provided between the head portion and the washer.
In weiterer Ausbildung der Erfindung sind an den Stirnflächen zwei in Anlage zueinander befindliche Bauelemente, das können die Muttern, das kann Mutter und Unterlegscheibe sein, jeweils koaxial umlaufend konisch bzw. kugelig ausgebildet versehen. Die konus- bzw. kugelförmigen Flächen in Anlage zueinander befindlicher Bauelemente sind zweckmäßigerweise komplementär zueinander ausgebildet, so dass sich ein gelenkiges System ergibt, das Biegemomente und Unebenheiten beispielsweise aufgrund von Fertigungstoleranzen ausgleichen kann. Vorteilhaft wird hierdurch eine biegemomentfreie Montage möglich und somit eine gleichmäßigere Einleitung der Vorspannkraft. Insbesondere kann die erste Mutter an der Stirnfläche kugelig oder kegelig und die Unterlegscheibe als Kugel- oder entsprechend Kegelpfanne ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann der Schraubenkopf kugelig oder kegelig und die Unterlegscheibe als Kugel- oder entsprechend Kegelpfanne ausgebildet sein.In a further embodiment of the invention, two components in abutment with each other at the end faces components, which may be the nuts, which may be nut and washer, each coaxially circumferentially conical or spherical. The conical or spherical surfaces in contact with each other befindlicher components are suitably complementary to each other, so that there is an articulated system that can compensate for bending moments and bumps, for example, due to manufacturing tolerances. Advantageously, a bending moment-free assembly is possible and thus a more uniform introduction of the biasing force. In particular, the first nut on the end face spherical or conical and the washer may be formed as a ball or corresponding cone socket. Additionally or alternatively, the screw head may be spherical or conical and the washer may be formed as a ball or corresponding cone socket.
In einer weiteren Variante, die auch zusätzlich zu den anderen Bauelementen bzw. Ausbildungen vorgesehen sein kann, ist insbesondere an einer Stirnseite einer der beiden Muttern und/oder des Kopfabschnitts, die sich in Kontakt mit einer Gegenfläche befindet, mindestens eine Ausbildung vorgesehen, die für einen linienförmigen und/oder punktförmigen Kontakt mit der Gegenfläche im Schraubverbund sorgt. Hierbei ist es vorteilhaft, die Ausbildung durch eine Ausbauchung, insbesondere ringförmige Ausbauchung, die koaxial beispielsweise um die Mutter umläuft, auszubilden. In weiterer zweckmäßiger Ausbildung sind hierbei mehrere ringförmige koaxiale Ausbuchtungen in Art von Ringen vorgesehen.In a further variant, which may also be provided in addition to the other components or embodiments, at least one embodiment is provided, in particular on an end face of one of the two nuts and / or the head portion, which is in contact with a counter surface, for a linear and / or point-like contact with the counter surface in the screw assembly provides. It is advantageous to form the formation by a bulge, in particular annular bulge, which coaxially rotates, for example, around the mother. In a further advantageous embodiment several annular coaxial protrusions in the form of rings are provided here.
Diese Maßnahmen begünstigen exakt definierte Anzugsmomente und damit exakt definierte Vorspannkräfte auf Dauer einzustellen.These measures favor precisely defined torques and thus permanently set exactly defined preload forces.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Verwendung einer der zuvor beschriebenen Vorrichtungen zur Verbindung von Flanschabschnitten zweier übereinander angeordneter Turmwandsegmente insbesondere einer Windkraftanlage vorgeschlagen. Mit den Maßnahmen der Erfindung kann in diesem Zusammenhang vorteilhaft auf den Einsatz von Muttern mit breiten Außendurchmessern verzichtet werden, da durch den Einsatz der Schraube mit gegenläufigen Gewindeabschnitten die Lösesicherung der ersten Mutter und damit die Dauerfestigkeit der Schraubverbindung erhöht wird. Die erfindungsgemäße Schraubverbindungsvorrichtung zur Fixierung der Flanschabschnitte zweier übereinander angeordneter Turmwandsegmente einer Windkraftanlage kann vorteilhaft näher an der Turmwandung angeordnet werden.According to a further aspect of the invention, the use of one of the above-described devices for connecting flange sections of two stacked tower wall segments, in particular a wind turbine is proposed. With the measures of the invention can be advantageously dispensed with the use of nuts with wide outer diameters in this context, since the use of the screw with opposing threaded sections, the release lock of the first nut and thus the fatigue strength of the screw is increased. The Schraubverbindungsvorrichtung invention for fixing the flange sections of two stacked tower wall segments of a wind turbine can be advantageously arranged closer to the tower wall.
Weitere Merkmale und Details werden in der Folge anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schraubverbindungsvorrichtung. -
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer Schraubverbindungsvorrichtung alternativ zu der in1 , -
3 Ansichten, insbesondere auch eine Schnittansicht der in der Ausführungsform nach2 dargestellten oberen Mutter, -
4 ein Detail einer Stirnfläche der in3 dargestellten Mutter, -
5 eine Schnittansicht der unteren Mutter des in2 dargestellten Klemmpakets, -
6 eine Schnittansicht der mit der Mutter nach5 zusammenwirkenden Unterlegscheibe, -
7 eine weitere Modifikation eines Bauelements der Vorrichtung, sowie -
8 eine weitere Modifikation zu7 .
-
1 a schematic representation of a screw connection device according to the invention. -
2 a schematic representation of another embodiment of a screw connection device alternative to the in1 . -
3 Views, in particular also a sectional view of the embodiment according to2 illustrated upper nut, -
4 a detail of a face of the in3 represented mother, -
5 a sectional view of the lower nut of in2 illustrated clamping packages, -
6 a sectional view of the mother after5 cooperating washer, -
7 a further modification of a device of the device, as well -
8th another modification too7 ,
Eine erfindungsgemäße Schraubverbindungsvorrichtung
Zwischen dem ersten Gewindeabschnitt
Der Kopfabschnitt
Zum Befestigen von zwei Gegenständen aneinander (welche in
Auf der dem Kopfabschnitt
Dann wird auf den ersten Gewindeabschnitt
Zur Sicherung der ersten Mutter
Die Gewindesteigung des ersten Gewindeabschnitts
Um einen möglichen Gewindeüberstand des ersten Gewindeabschnitts
Alternativ zu einer Konstruktion, welche den Überstandsabschnitt
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass eine hochfest vorgespannte Schraubverbindungsgarnitur in einer möglichen Ausführungsform aus einer Schraube
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden das Klemmpaket
Bisher werden Schraubverbindungen mit relativ breiten Muttern, d. h. Muttern mit einem großen Außendurchmesser verwendet, wodurch dann auch ein größerer Reibwiderstand in der Auflagefläche aktiviert wird. Dies führt aber dazu, dass der Abstand der Schraubverbindung
Mit den Maßnahmen der Erfindung kann vorteilhaft auf den Einsatz von Muttern mit breiten Außendurchmessern verzichtet werden, da durch den Einsatz der Schraube
Modifikationen sind vorgenommen im Bereich der Anlageflächen
Die Modifikation der Schraubverbindungsvorrichtung
Die weitere Modifikation erschließt sich aus
Anstelle einer kegeligen bzw. konusförmigen Ausbildung der beiden Kontaktflächen
Eine entsprechende Rillierung oder Riffelung kann bedarfsweise auch auf Seiten der Kontaktfläche des Kopfabschnitts
Die
Bei der Ausführungsform nach
Obwohl die Erfindung anhand einer Ausführungsform mit einer festen Merkmalskombination beschrieben wurde, sind auch beliebige anderweitige Merkmalskombinationen, wie sie insbesondere durch die Unteransprüche angegeben werden, denkbar. Sämtliche Merkmalskombinationen, welche gegenüber dem Stand der Technik neu sind, werden als erfindungswesentlich beansprucht.Although the invention has been described with reference to an embodiment with a fixed combination of features, any other combinations of features, as indicated in particular by the subclaims, are conceivable. All feature combinations, which are new compared to the prior art, are claimed as essential to the invention.
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2018
- 2018-07-12 DE DE202018104028.6U patent/DE202018104028U1/en active Active
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WO2023202134A1 (en) * | 2022-04-21 | 2023-10-26 | 荣耀终端有限公司 | Rotating shaft assembly and foldable apparatus |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DR. SOLF & ZAPF PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE Representative=s name: DR. SOLF & ZAPF PATENT- UND RECHTSANWALTS PART, DE |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |