Schraubverbindungen von HYTORC im Windmesse Newsletter

Hochfeste Schraubverbindungen (8.8; 10.9 und 12.9) größer M 16 sind bei Windenergieanlagen die am häufigsten eingesetzte Verbindungsart. Mittels ausreichender Vorspannkraft sollen sich diese Verbindungen unter allen auftretenden Betriebskräften wie ein Teil verhalten. Zwingend erforderlich ist dabei eine von Schraube zu Schraube gleiche (wieder-holgenaue) Vorspannkraft, die jedoch aufgrund unterschiedlichster Voraussetzungen entweder streuen kann oder gar nicht erst erreicht wird.

Die Folge:
Regelmäßige Kontrolle bzw. Nachspannen der Schraubverbindung. Dies ist vor allem im Offshore-Einsatz oft nicht zu realisieren. Mit geeigneten baustellentauglichen Montageverfahren hat HYTORC gleich mehrere Varianten umgesetzt um mit Hilfe von hydraulischen oder pneumatischen Standard Drehmomentschraubern möglichst wartungsfreie Schraubverbindungen prozesssicher zu erzeugen.
Eine dieser Lösungen ist die von HYTORC entwickelte Unterlegscheibe DISCTM. Die DISC™ ist eine bereits vom DIBt freigegebene „Reaktionsscheibe“, die als Sechskant ausgeführt ist und an Stelle der konventionellen runden Unterlegscheibe unter der Standard Schraubenmutter angeordnet wird. Die Schlüsselweite entspricht der Standard Sechskant-Mutter.

Die DISCTM besteht aus zwei Komponenten: Die äußere Kompo-
nente ist eine Sechskant Unterlegscheibe. Die innen liegende Komponente ist ein Gewindesegment, welches in die äußere Komponente eingepresst wird. Die Rändelung des Gewindeseg-
ments greift dabei in die der Unterlegscheibe. Damit wird gewährleistet, dass sich das Gewindesegment während des Anziehvorgangs nicht mitdreht.
Beim Verschrauben erfolgt zunächst ein Kontern des Gewindesegmentes der DISCTM gegen die Standard-Sechskant-Mutter. Der Bolzen kann sich ab diesem Zeitpunkt nicht mehr mitdrehen. Die aufgebrachte Kraft wird nun so lange zwischen DISCTM und Mutter aufgestaut, bis sich das eingepresste Gewindesegment der DISCTM löst und die Kraft auf den gesamten Bolzen verteilt. Gegenhalteschlüssel sind nicht erforderlich, da sich die Schraube beim Anziehen durch das Gewindesegment nicht mitdrehen kann.

Der Bolzen wird mit Hilfe des Drehmomentschraubers und der DISCTM bis zum gewünschten End-Drehmoment vorgespannt. Das eingepresste Gewindesegment der DISCTM bewegt sich mit der Schraubendehnung rein axial in einen dafür vorgesehenen Freiraum der DISCTM. Aufgrund der Geometrie der DISCTM und der präzisen Reibverhältnisse wird sichergestellt, dass sich die DISCTM nicht auf dem zu verspannenden Bauteil dreht.

Das Ergebnis ist ein wiederholgenaues, seitenlastfreies und vor allem schnelles Verspannen auf exakte und wiederholgenaue und ausreichende Vorspannkraft, selbst bei engsten Platzverhältnissen für Schraubverbindungen ab M16 bis M190.

Untersuchungen (bei M36 –10.9 HV) haben bestätigt, dass selbst bei feuerverzinkten Schraubverbindungen sich nur eine maximale Vorspannkraftstreuung von +4% auf Regelvorspannkraftniveau und +6% auf erhöhtem Vorspannkraftniveau ergibt. Diese geringen Streubreiten können u.a. auf das Anziehen ohne Reaktionsarm, also ohne externes Abstützen in Verbindung gebracht werden. Die Erhöhung der Nennvorspannkräfte axial beanspruchter Schraubver-
bindungen bei WEA ist durch den Einsatz der DISC™ bei gleichzeitiger Reduzierung der Vorspannkraftstreuungen möglich. Dies sind notwendige Voraussetzungen um Schraubverbindungen nahezu wartungsfrei zu machen.

Eine weitere Lösung, um Schraubverbindungen bei Windenergieanlagen möglichst wartungsfrei zu erzeugen ist der Einsatz des Steckgrenzen gesteuerten Verschraubens einschließlich einer lückenlosen Protokollierung als Nachweissicherung mit Hilfe von hydraulischen HYTORC Drehmomentschraubern ab 150 Nm bis 85.000 Nm und einer sog. SmartPump™ als baustellenrobuste mobile Einheit.

Beim Streckgrenzen gesteuerten Anziehen dient der Fließbeginn der Schraube als Steuergröße für die Montagevorspannkraft. Unabhängig von der Auflagen- (Kopf) Reibung wird so lange kontrolliert angezogen bis die Dehn-/Streckgrenze der Schraube infolge der Gesamtbeanspruchung (Zug- und Torsionsspannung) erreicht ist. Eine Überdimensionierung der Schraubverbindung ist nicht erforderlich, da die Schraubverbindungen bis zur Streckgrenze kontrolliert belastet werden. Es findet dabei eine plastische Verformung der Schraubverbindung von nur ca. 0,1% bis 0,2% ausgehend von der Null-Länge statt. Ein sicheres nahezu wartungsfreies Anziehen auch von kurzen Schrauben auf maximale Vorspannkräfte ist gewährleistet. Allerdings müssen die zu verspannenden Teile eine höhere Steifigkeit aufweisen als die Schraubverbindungen. Das Streckgrenzen gesteuerte Anziehen ist heute Stand der Technik. Es gewährleistet die größtmögliche Montagevorspannkraft, eine geringe Vorspannkraftstreuung und eine verbesserte Dauerhaltbarkeit der Schraubverbindungen.

Mit der SmartPump™, der ersten mobilen Hydraulikpumpe zur Steuerung und Dokumentation aller modernen Verschraubungsverfahren, bietet HYTORC eine praktische und zugleich sichere Lösung. Entwickelt als Antriebseinheit für hydraulische Drehmomentschrauber bis 85.000 Nm, protokolliert die Pumpe mittels einer integrierten µ-Controllersteuerung jeden einzelnen Schraubverlauf ohne PC-Einsatz vor Ort.

Das Procedere ist so einfach wie sicher:
Der Qualitätssicherungsbeauftragte klärt im Vorfeld die Anzugsparameter, erstellt das entsprechende Schraubprogramm, gibt die Dokumentationsparameter vor und speichert diese auf eine wieder auslesbare Multi-Media-Card (MMC). Diese MMC steuert die SmartPump™ vollfunktional, so dass der Monteur nach Bedienerführung das entsprechende Schraubprogramm mit der Fernbedienung automatisch abarbeitet. Alle Daten werden während des Verschraubens automatisch auf der MMC abgespeichert und können später vom Qualitätssicherungsbeauftragten wieder ausgelesen werden. Diese Dokumentation erlaubt eine lückenlose Rückverfolgbarkeit und die Nachweise sind bei Bedarf jederzeit verfügbar. So wird gewährleistet, dass konstruktive Anforderungen zur Funktion und Präzision überregional jederzeit eingehalten werden.

Neben dem Streckgrenzen gesteuerten Anziehen können mit HYTORC hydraulischen Standard-Drehmomentschraubern und der SmartPump™, Schraubverbindungen prozesssicher bei zeitgleicher Protokollierung angezogen werden nach Drehmoment-; Drehmoment gesteuert und Drehwinkel überwacht-; Drehmoment-Drehwinkel- und Vorspannkraft gesteuert bei Einsatz der Abstützscheibe DISC™.

Zusammenfassung: Schraubverbindungen nahezu wartungsfrei mit Hilfe unterschiedlicher Verschraubungsmethoden von HYTORC

Je höher Schraubverbindungen kontrolliert und gleichmäßig bis zu deren zulässigen Dehngrenze ausgelastet werden…

… desto mehr Restklemmkraft bleibt dauerhaft in jeder einzelnen Verbindung. Das bedeutet, die Funktion der Schraubverbindung bleibt über die Lebensdauer gewährleistet.

… desto weniger Belastungsamplituden wirken auf die Schraubverbindung, Das bedeutet, es kommt von vorn herein zu weniger Beschädigungen von Schraubverbindungen.

… desto wartungsfreier werden Schraubverbindungen

Mit der DISC™ oder dem Streckgrenzen gesteuerten Montageverfahren sind wartungsfreie Schraubverbindungen jetzt auch für größere Schraubverbindungen technisch machbar und praxistauglich bei einfacher Bedienung umsetzbar. Es wird die maximale Schraubenklemmkraft erzeugt, ohne dass die Funktion der Schraubverbindung negativ beeinträchtigt wird. Im Gegenteil, sie wird langlebiger.

Dank der DISC™ oder dem Streckgrenzen gesteuerten Verfahren müssen Schraubverbindungen nicht mehr überdimensioniert ausgelegt werden; die Dauerhaltbarkeit der Schraubverbindung wird deutlich verbessert; auch kurze Schrauben können auf maximale Vorspannkräfte bei gleichzeitiger Dokumentation prozesssicher angezogen werden.

Das bedeutet:
Der Windkraft stehen gleich mehrere prozesssichere Montageverfahren zur Verfügung um wartungsfreie Schraubverbindungen, schnell, einfach und baustellentauglich zu erzeugen:

Die Sechskant-Beilegscheibe DISC™ zum abstützfreien Verschrauben mit üblichen
hydraulischen oder pneumatischen Drehmomentschraubern.

Das Streckgrenzen gesteuerte Montageverfahren unter Verwendung von üblichen hydraulischen Drehmomentschraubern mit SmartPump™

Beide Verfahren sind Vorspannkraftgenau, prozesssicher und einfach zu bedienen.


Informationen über HYTORC:

Seit 1968 ist HYTORC ein international bekannter Markenname auf dem Gebiet der hydraulischen und pneumatischen Verschraubungstechnik ab 60 Nm bis 180.000 Nm. HYTORC entwickelt und produziert innovative Verschraubungslösungen für garantiert sichere und prozesskonforme Schraubverbindungen. HYTORC ist weltweit vertreten. Auf dem Verschraubungssektor tragen unsere patentierten Produkte und Systemlösungen in der gesamten Industrie zu mehr Effizienz, Rentabilität, Sicherheit und Qualität bei.

Die Barbarino & Kilp GmbH, gegründet im Jahr 1730 in München mit Sitz in Krailling, ist seit 1985 für die Drehmoment gesteuerten Schraubverfahren von HYTORC in Deutschland, Österreich, Schweiz und Türkei tätig. Die devotec GmbH gegründet im Jahr 2000 in München mit Sitz in Krailling ist für HYTORC im Bereich der Vorspannkrafttechnik tätig. Beide Firmen sind zertifiziert nach ISO-9001:2008 und KTA-1401.