DE2406908A1

DE2406908A1 - Methode zum vorspannen von grossen schrauben mittels oeldruck

Info

Publication number: DE2406908A1
Application number: DE19742406908
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Kruedener
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-02-14
Filing date: 1974-02-14
Publication date: 1975-08-28

Description

Methode zum Vorspannen von großen chrauben mittels Oeldruck Beschreibung Die Erfindung bezieht sichauf eine Methode zum Vorspannen von Dehnschaftschrauben größerer Abmessungen, bei der außer einer Hochdruckoelpumpe keine zusätzlichen Spannelemente benötigt werden.
Die häufigste und allgemein bekannte Methode für das kontrollierte Anziehen von Schrauben ist die Verwendung eines Momentenschlüssels. Aufgrund der nicht immer gleichbleibenden Reibungsfaktoren im Gewinde und an der Schraubenkopf- bzw. -Mutterauflagefläche ist diese Methode nicht immer zufriedenstellend. Auch wenn die Längenänderung durch den hohlgebohrten Schaft mittels Meßuhr gemessen wird, ergeben sich insbesondere bei größeren Schraubendimensionen gewisse Schwierigkeiten: Große Kräfte, Freßneigungen, zusätzliche Torsionsbeanspruchung und auch eine Biegebeanspruchung des Schaftes, wenn die Schlüsselkraft nicht in der Gewindeebene angreift.
Die notwendige Schraubenschaftdehnung kann auch mittels Temperaturerhöhung des Schraubenschaftes erreicht werden (z.B.
zentrische fiohlbohrung, in die eine Aufheizvorrichtung eingebracht wird). Diese Methode hat einige andere Nachteile: Materialbeeinträchtigung durch zu starke Erhitzung, Gewindefreßneigung, Zeitaufwand, unkontrollierbare Wärmedehnung des Flansch- bzw. Gegengewindematerials.
Eine hohlgebohrte Schraube kann auch mittels eines hydraulisch gedrückten Stößels aus hochfestem Material gedehnt werden.
Geht der Stößel bzw. die Bohrung bis in die Gewindepartie, kann, wie auch bei der vorgewärmt eingeführten Schraube, die Gewindeverformung außerhalb der zulässigen Toleranz liegen; die Folge wäre ein Verklemmen des Gewindes. Geht der Stößel nur bis zum Ende des Dehnschaftes, ergeben sich ungünstige Kerbwirkungen im Dehnschaft. Außerdem ergeben sich bei einigermaßen vernünftigen Durchmesserverhältnissen an der Druckfläche Stößel - Schraube sehr hohe Flächenpressunen.
Bei der Methode, eine hohlgebohrte mit Oel gefüllte Schraube direkt durch Oeldruck zu längen, muß beachtet werden, daß je nach Verhältnis Bohrungsdurchmesser (d) zu Dehnschaftdurchmesser (D) die Tangentialspannung ein Vielfaches der eigentlich gewünschten Axialspannung beträgt. (Z.B. d/D = 0,7 # #T = 3.#a) Berücksichtigt man noch die Radialspannungen bei der Vergleichsspannung, so kommt man auf undiskutabel hohe Materialfestigkeiten, die nur für die Montage erforderlich wären.
Eine günstigere oft praktizierte Methode ist die Verwendung von Stehbolzen, die mit einer mechanisch oder hydraulischbetätigten Spannvorrichtung auf das notwendige Maß gelängt und dann durch gegen den Flansch geschraubte Muttern in dieser Länge festgehalten werden. Aber nicht-immer ist diese Lösung aufgrund enger Platzverhältnisse praktikabel. Auch die Verwendung von hintereinander geschalteten Hydraulikelementen bringt Probleme mit sich. Will man außerdem die über die Muttern herausragenden zum Längen erforderlichen Stehbolzen vermeiden, z.B. Schrauben mit flachen Köpfen verwenden, so bietet sich folgende als Patent anzumeldende Methode an: Entsprechend Figur 1 wird durch die zusammen mit der Hülse (6) von Hand bis zum Anschlag eingedrehte Schraube (1) ein Druckraum (7) gebildet. Dieser ist durch zwei teflonbeschichtete O-Ringe (8) abgedichtet (bei Drücken über 1000 bar mit Stützringen). Mittels einer für Preßoelverbände üblichen Oelhochdruckhandpumpe oder eines Oelinjektors wird der Raum (7) über (9) mit Oel gefüllt und nach der Entlüftung unter Druck gesetzt. Dabei wird die Hülse (6) entsprechend dem zum Einschieben vorgesehenen Untermaß gedehnt und gegen die Flanschwandung gedrückt und der Schraubenschaft entsprechend dem gewählten Durchmesserverhältnis gelängt. Ist der erforderliche Druck aufgebaut, wird die Schraube bis zum Anschlag eingedreht. Dabei ist lediglich die Reibung an den teflonbeschichteten O-Ringen zu überwinden.
Um die Flanschzusammendrückung und das Setzen an den Berührungsflächen Flansch-Flansch und Schraube-Flansch, sowie die kleinen erforderlichen Längenänderungen der kurzen Partien O-Ring-Kopf und O-Ring-Gewinde zu kompensieren, muß die Schraube während der Montage um einen gewissen Betrag überdehnt werden. Dies ist bei allen anderen Methoden je nach Konstruktion mehr oder weniger auch erforderlich.
Während des Vorspannens des Dehnschaftes mittels Oeldruck kann gleichzeitig die Längung des Schaftes mit einer Meßuhr (3) und einem im eine zentrische Hohlbohrung eingeführten Meßstab (4) entsprechend Figur 1 gemessen werden.
Eine Variante zu Figur 1 wäre, die Hülse wegzulassen und stattdessen durch andere Dichtelemente das Oel am Eintritt in die Trennfuge (2) zu hindern.
Eine weitere Variante stellt Figur 2 dar. Die Hülse ist ebenfalls weggelassen und die tPrennfuge befindet sich außerhalb des Druckraumes.
Obwohl die Oelbohrung (11) am Schraubenkopf dicht an der 0-Ring-Nut vorbeiläuft, ist die Gefahr einer Kerbwirkung gering, da die Spannungen in diesem Teil infolge des großen Druchmessers gering sind. Durch eine schräg in genügendem Abstand an der zentrischen Eo'hrrng eingebrachte Druckoelbohrung konnten die Verhältnisse noch verbessert werden.
Dieser Punkt kann auch eliminiert werden, wenn zwecks einer Dehnschaftverlängerung die O-Ring-Partien entsprechend der Figur 3 hinterdreht werden. Das hätte noch den dritten Vorteil, daß bei der Variante Figur 1 mit Hülse, bei entsprechender Pormgebung der Hinterdrehung, die radiale Durchmesservergrösserund (Verformung der Hülse) durch eine Durchmesservergrößerung (Verformung) des O-Ring-Sitzes kompensiert werden kann.
Im Folgenden seien die Vorteile der zum Patent anzumeldenden Methode aufgezählt: 1. Es werden außer den für andere Oelverbände oft bereits vorhandenen Oelpumpen keine Hydraulikelemente benötigt.
2. Bei bestimmten Konstruktionen, z.B. angeschraubten Schiffsverstellpropellerflügeln, bietet ein niedriger Schraubenkopf hydrodynamische Vorteile.
3. Einfache Montage.
4. Besonders geeignet, wenn für Montage wenig Platz vorhanden.
5. Da bei der Montage weder die Gewinde noch die Kopfauflageflächen unter Last gegeneinander bewegt werden, können keine Freßneigungen auftreten.
6. Dementsprechend können die Kopfdurchmesser in Bezug auf Flächenpressung klein gehalten werden, wodurch wiederum die Flanschpartien infolge kleinerer Kopfansenkungen weniger geschwächt werden.
7. Da während des Eindrehens keine Dehnung am Gewinde auftritt, ergibt sich auch kein Klemmen oder Fressen am Gewinde.
8. Keine Torsionsbeanspruchungen im Dehnschaft außer dem Reibungsmoment infolge des unteren O-Ptinges.

Claims

Patentanspruch:

Methode für das Vorspannen von großen Dehnschrauben mittels Oeldruck, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß durch die Ausbildung der Schraube, die Schraube mit der sie umgebenden Flanschbohrung ein Hydrauliksystem bildet. Dabei wird ein Oeldruckraum zwischen Flanschbohrung und Schraubenschaft geschaffen, wobei die Schraubenflächen, die den Übergang zum Dehnschaft bilden, durch den Oeldruck so beaufschlagt werden, daß eine axiale Zugkraft im Schraubenschaft und damit eine Schaftverlängerung bewirkt wird.

L e e r s e i t e