DE102017002776A1

DE102017002776A1 - Verfahren zur Ermittlung der Vorspannkraft von vorgespannten Schraubverbindungen und bevorzugte Verwendung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102017002776A1
Application number: DE102017002776.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dörfeldt
Original assignee: Owt Offshore Wind Tech GmbH; Owt Offshore Wind Technologie GmbH
Current assignee: Owt Offshore Wind Tech GmbH; Owt Offshore Wind Technologie GmbH
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Die einzelnen Teile von Windkraftanlagen, insbesondere Flanschverbindungen (13) ihrer Turmsektion, weisen vorgespannte Schraubverbindungen (26) auf. Die Vorspannkraft dieser Schraubverbindung (26) muss von Zeit zu Zeit geprüft werden.Die Erfindung ermöglicht die Messung der Vorspannkraft eingebauter, ungelöster Schraubverbindungen (26) in situ. Dies geschieht durch Ultraschallmessungen und Messungen der relevanten Abmessungen der Schraubverbindung (26). Dadurch ist ein Vergleich der Schalllaufzeit durch eine unbelastete Schraube gemäß der Schraubverbindung (26) mit der Schalllaufzeit im durch Vorspannung spannungsbelasteten Abschnitt der Schraubverbindung (26) möglich. Aus diesem Vergleich ist ein der zu messenden Vorspannkraft entsprechender Spannungszustand insbesondere der Schraube (27) der betreffenden Schraubverbindung zuverlässig ermittelbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Vorspannkraft von vorgespannten Schraubverbindungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine bevorzugte Verwendung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Schraubverbindungen, und zwar insbesondere hochbelastete Schraubverbindungen, werden in einem bestimmten Maße vorgespannt. Die dauerhafte Beibehaltung der vorgesehenen Vorspannung ist essentiell für die Funktionalität und Standsicherheit der Schraubverbindung. Nach erfolgter Herstellung der Schraubverbindung beeinflussen individuelle Setzungen und Relaxationen die Vorspannkraft. Das kann dazu führen, dass die Vorspannkraft mit der Zeit abnimmt. Deswegen ist es zu Wartungs- und Instandhaltungszwecken der Schraubverbindung erforderlich, die Vorspannkraft der Schraubenverbindungen durch Messung zu prüfen, um über zulässige Toleranzen hinausgehende absolute und/oder relative Veränderungen der Vorspannkraft zur Sicherstellung der Funktionalität und die rechtzeitige Erkennung eventueller Ausfälle zu ermitteln.
Es ist bereits bekannt, die Vorspannkräfte von vorgespannten Schraubverbindungen durch Ultraschall, nämlich Ermittlung der Schalllaufzeit, in Längsrichtung durch die Schraubverbindungen zu messen. Dazu bedarf es aber einer vor oder bei der Herstellung der vorgespannten Schraubverbindungen erfolgten Erfassung der Schraube durch Instrumentierung und/oder Kalibrierung, was bisher nicht vorgesehen ist. Bekannte Verfahren zur Ermittlung der Vorspannkraft von Schraubverbindungen lassen sich deshalb bei bestehenden Schraubverbindungen, insbesondere älteren Schraubverbindungen, nicht einsetzen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Vorspannkraft von vorgespannten Schraubverbindungen und eine besondere Verwendung des Verfahrens zu schaffen, die bei bestehenden, insbesondere älteren, Schraubverbindungen auf einfache Weise durchführbar sind und zuverlässige Messwerte der aktuellen Vorspannkraft der vorgespannten Schraubverbindungen liefern.
Ein Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Dadurch, dass nicht nur die Schalllaufzeit durch die betreffende Schraube der vorgespannten Schraubverbindung ermittelt wird, sondern zusätzlich die Abmessungen von Komponenten der betreffenden Schraubverbindung, ist es möglich, die Schalllaufzeit durch den vorgespannten Abschnitt der betreffenden Schraube zu ermitteln und diese Schalllaufzeit mit der Schalllaufzeit durch den der Länge des vorgespannten Abschnitts der vorgespannten Schraube entsprechenden Abschnitt einer unbelasteten Schraube zu vergleichen. Aus diesem Vergleich lässt sich dann ein der aktuellen Vorspannkraft entsprechender Spannungszustand der geprüften vorgespannten Schraubverbindung ermitteln.
Die Länge des vorgespannten Abschnitts der Schraube lässt sich aus aufgenommenen Abmessungen entsprechender Komponenten und/oder Abschnitte der betreffenden vorgespannten Schraubverbindung ermitteln. Es ist so ein besonders einfacher Vergleich identischer Längen, nämlich der Länge des vorgespannten Abschnitts und der dieser entsprechenden Teillänge der unbelasteten Schraube, möglich. Das führt zu besonders exakten Messwerten der aktuellen Vorspannkraft und dem dieser entsprechende Spannungszustand der Schraube gemessenen bzw. geprüften Schraubverbindung.
Bevorzugt kann das Verfahren so ausgebildet sein, dass die Abmessungen der betreffenden Schraubverbindung im eingebauten und/oder vorgespannten Zustand in situ gemessen werden. Das vereinfacht die Ermittlung der aktuellen Vorspannung der vorgespannten Schraubverbindung, weil zur Ermittlung der benötigten Abmessungen die zu prüfenden Schraubverbindungen nicht gelöst werden müssen.
Es ist bevorzugt vorgesehen, die Schraubenkopfhöhe, die Mutternhöhe, den Schraubenüberstand sowie gegebenenfalls die Dicken von Unterlegscheiben unter dem Schraubenkopf und/oder der Mutter als Abmessungen der betreffenden Schraubenverbindung zu ermitteln. Mindestens ein Teil der genannten Abmessungen dient dazu, den vorgespannten Abschnitt der betreffenden Schraube der Schraubverbindung insbesondere rechnerisch zu ermitteln. Die Messung des auch bei vorgespannter Schraubverbindung spannungsfreien Schraubenüberstandes lässt es zu, aus der Schalllaufzeit durch die gesamte Länge der unbelasteten Schraube bevorzugt rechnerisch Rückschlüsse auf die Schalllaufzeit durch eine solche Teillänge der unbelasteten Schraube zu ermitteln, die dem vorgespannten Abschnitt der Schraube der Schraubverbindung entspricht. Dadurch ist ein direkter Vergleich von Schallaufzeiten durch gleich lange Teile der belasteten, vorgespannten und der unvorgespannten Schraube möglich. Es wird so derjenige Anteil der Schalllaufzeit durch die Schraube eliminiert, der bei der vorgespannten Schraubverbindung unbelastet ist und dadurch dieser Anteil eliminiert. Der gleiche Anteil wird auch von der Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube abgezogen, so dass nur gleichlange Abschnitte, insbesondere Längenabschnitte, der Schalllaufzeit durch die vorgespannte, belastete Schraube und der zum Vergleich herangezogenen Schalllaufzeit durch die unvorgespannte Schraube verglichen werden, was für einen aussagekräftigen Wert des Spannungszustands in der zu prüfenden Schraubverbindung vorteilhaft ist.
Eine bevorzugte Weiterbildungsmöglichkeit des Verfahrens sieht es vor, dass zusätzlich zu den Abmessungen der eingebauten und/oder vorgespannten Schraubverbindungen die Klemmlänge derselben gemessen wird. Das geschieht insbesondere durch Messung von mittels der betreffenden Schraubverbindung zusammengeschraubten Bauteilen, und zwar bevorzugt solchen Bauteilen, die die Klemmlänge der betreffenden Schraubverbindung vorgeben. Wird die Klemmlänge auf diese Weise direkt gemessen, brauchen entweder nicht alle Abmessungen der Schraubverbindung gemessen zu werden oder es werden redundante Messwerte erhalten, die Plausibilitätskontrollen zulassen und dadurch zur Verbesserung der Genauigkeit der benötigten Abmessungen beitragen.
Bevorzugt ist das Verfahren so ausgestaltet, dass aus den erfassten Abmessungen der betreffenden Schraubverbindung und/oder der gemessenen Klemmlänge der durch die Vorspannung spannungsbelastete und/oder vorgespannte Abschnitt, vorzugsweise Längenabschnitt, der Schraube ermittelt wird. Dieser vorgespannte Längenabschnitt der Schraube, dem bei vorhandenen Unterlegscheiben die Dicken derselben hinzuaddierbar sind, sowie die über die Länge des Schraubenkopfs und der Mutter linear oder nicht-linear zu den Enden hin abfallende Spannungen in der Mutter und dem Schraubenkopf, lassen exakte Ermittlungen, vor allem Berechnungen, der aktuellen Vorspannkraft der geprüften vorgespannten Schraubverbindung durch Ultraschallmessungen bzw. Ultraschallprüfungen zu.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorgesehen, die Abmessungen der betreffenden Schraubverbindungen und gegebenenfalls die Klemmlängen der Schraubverbindung beeinflussende Abmessungen der verschraubten Bauteile von einer Messeinrichtung mechanisch, optisch und/oder akustisch zu messen. Vor allem optische bzw. akustische Messungen sind berührungslos rasch und mit großer Genauigkeit möglich. Eine solche Messeinrichtung ist sehr kompakt, so dass sie leicht vor Ort einsetzbar ist, auch bei beengten Platzverhältnissen, und ein Lösen der bestehenden vorgespannten Schraubverbindung nicht erforderlich macht.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Abmessungen ausgehend von jeder Seite, insbesondere jedem der beiden Enden, der vorgespannten Schraubverbindung ermittelt werden durch jeweils mindestens einen der jeweiligen Seite und/oder dem jeweiligen Ende der Schraubverbindung zugeordneten Messkopf der Messeinrichtung. Es findet so quasi eine doppelseitige Messung statt, vorzugsweise über und unter den von der zu prüfenden Schraubverbindung zusammengeschraubten Bauteilen. Insbesondere sind so gleichzeitig der Schraubenüberstand und die Mutternhöhe auf einer Seite und die Höhe des Schraubenkopfs auf der anderen Seite und gegebenenfalls Dicken der Unterlegscheiben auf jeder Seite gleichzeitig messbar. Auch können erforderlichenfalls gleichzeitig die die Klemmlänge der jeweiligen vorgespannten Schraubverbindung beeinflussenden Maße, insbesondere Dicken, der zu verbindenden Bauteile, beispielsweise Flansche, gemessen werden.
Eine vorteilhafte Möglichkeit der Weiterbildung des Verfahrens sieht es vor, dass mindestens ein Messkopf der Messeinrichtung relativ zu wenigstens einem anderen Messkopf bewegt werden kann. Vorzugsweise ist mindestens ein Messkopf, um eine quergerichtet zur Längsachse der Schraubverbindung verlaufende Schwenkachse insbesondere gegenüber dem anderen Messkopf verschwenkbar. Dadurch ist eine Anpassung der Relativlage der beiden Messköpfe auf gegenüberliegenden Seiten der Schraubverbindung möglich. Vor allem können so die Messköpfe vollflächig an die verschraubten Bauteile angelegt werden, auch wenn die Anlageflächen der Bauteile nicht oder nicht mehr exakt parallel zueinander verlaufen. Vor allem kann durch die Relativbeweglichkeit der Messköpfe zueinander die Messfläche jedes Messkopfs so ausgerichtet werden, dass sie parallel zu derjenigen Fläche des Bauteils verlaufen, mit der die Messköpfe, insbesondere ihre Messflächen bzw. Kontaktflächen und/oder Bezugsflächen, zu den betreffenden Flächen der verschraubten Bauteile ausgerichtet und/oder in Kontakt gebracht werden sollen.
Eine vorteilhafte Weiterbildungsmöglichkeit des Verfahrens sieht es vor, die Schalllaufzeit der vorgespannten Schraubverbindung in Richtung der Längsachse der gesamten vorgespannten und somit unter Vorspannung stehende Schraube zwischen ihren gegenüberliegenden äußeren Enden zu messen. Diese Messung erfolgt vorzugsweise im eingebauten Zustand der Schraubverbindung. Dadurch braucht die Schraubverbindung zur Messung der Schalllaufzeit durch die spannungsbelastete, vorgespannte Schraube nicht ausgebaut zu werden. Die Schalllaufzeit in Längsrichtung durch die gesamte Schraube lässt sich einfach durch Schwinger oder andere Ultraschallerzeuger, die an gegenüberliegenden Enden der betreffenden Schraube angesetzt sind oder auf die gegenüberliegenden Enden treffen, ermitteln. Diese Schalllaufzeit durch die gesamte Länge der Schraube lässt sich dann rechnerisch anhand der zusätzlich aufgenommenen Abmessungen der Schraube und sonstiger Teile der Schraubverbindung und gegebenenfalls zusätzlich der Dicke der verschraubten Bauteile rechnerisch auf den vorgespannten Abschnitt der Schraube umrechnen bzw. reduzieren.
Die Schalllaufzeit durch eine unbelastete Schraube kann auf verschiedene Weisen ermittelt werden. Im einfachsten Falle ist die Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube ableitbar aus bekannten Schalllaufzeiten einer Schraube gleicher Größe und/ oder Abmessungen und gleichem Material. Die Schalllaufzeit der unbelasteten Schraube braucht dann nicht mehr gemessen zu werden.
Falls die Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube gleicher Abmessung bzw. gleicher Größe und gleichem Material nicht bekannt ist, kann sie anhand einer als Referenzschraube dienenden artgleichen Schraube, also einer solchen aus dem gleichen Material und mit den gleichen Abmessungen der jeweiligen Schraube der zu prüfenden vorgespannten Schraubenverbindung, erhalten werden. Es kann sich dabei um eine neue vergleichbare Schraube handeln, aber auch eine noch vorhandene Ersatzschraube gleichen Alters und/oder aus der gleichen Schraubencharge. Dann muss zwar die Schalllaufzeit durch diese unbelastete Schraube ermittelt werden; das ist aber mit einer als Referenzschraube dienenden, uneingebauten Ersatzschraube einfach möglich.
Sofern keine Ersatzschraube als Referenzschraube vorhanden ist, kann die Schalllaufzeit durch eine unbelastete Schraube auch ermittelt werden, indem exemplarisch nur mindestens eine Schraube der eine Vielzahl von gleichen Schrauben aufweisenden Schraubverbindungen ausgebaut wird. Bevorzugt erfolgt ein solcher Ausbau einer oder weniger als Referenzschrauben dienenden Schrauben, nachdem zuvor die Schalllaufzeit durch die eingebaute, vorgespannte Schraube der wenigstens einen später zu lösenden Schraubverbindung ermittelt worden ist. Dadurch wird verhindert, dass durch den Ausbau dieser betreffenden Schraube nach dem Einbau und der erfolgten Vorspannung derselben diejenige Vorspannung, die die betreffende Schraube vor dem Ausbau hatte, nicht mehr ermittelbar ist.
Weil die Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube nur über die gesamte Länge derselben ermittelt werden kann, ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, den den gemessenen unbelasteten Schraubenüberstand der vorgespannten Schraube entsprechenden Anteil der Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube abzuziehen von der gemessenen Schalllaufzeit durch die vorgespannte Schraube. Dadurch ist es möglich, die Schalllaufzeit durch denjenigen Teil der Länge der unvorgespannten Schraube zu ermitteln, der dem vorgespannten Abschnitt der vorgespannten Schraube entspricht. Dadurch ist ein direkter Vergleich gleicher Abschnitte, vorzugsweise Längenabschnitte, der Schalllaufzeit durch die vorgespannte Schraube und eine unvorgespannte, spannungsfreie Schraube möglich.
Eine Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens ergibt sich aus dem Anspruch 14. Diese bevorzugte Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens sieht es vor, die Vorspannung von Schraubverbindungen von Windkraftanlagen zum Zwecke der Prüfung der Schraubverbindungen zu ermitteln. Insbesondere wird das Verfahren eingesetzt, um Schraubverbindungen von Ringflanschen benachbarter Bauteile von Windkraftanlagen hinsichtlich ihrer aktuell noch vorhandenen Vorspannkraft und dem diesem entsprechenden Spannungszustand zu ermitteln und/oder zu überprüfen. Bei den Bauteilen kann es sich um Turmsegmente einer Windkraftanlage handeln, aber auch Verbindungen der Enden des Turms mit einem Fundament und/oder einer Generatorgondel der Windkraftanlage. Vor allem bei Windkraftanlagen, die hohen Belastungen ausgesetzt sind und über eine Vielzahl von Flanschverbindungen mit jeweils einer großen Anzahl von vorgespannten Schraubverbindungen verfügen, ist die regelmäßige Ermittlung der aktuellen und noch vorhandenen Vorspannkraft der vorgespannten Schraubverbindungen besonders wichtig. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert dabei mit geringem Messaufwand zuverlässige Messergebnisse durch in situ-Messungen und/oder Prüfungen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht einer Turmsektion einer Windkraftanlage,
2 einen Vertikalschnitt im Bereich einer Flanschverbindung zwischen einem Oberteil und einem Unterteil der Turmsektion der 1,
3 eine detaillierte Darstellung einer vorgespannten Schraubverbindung der Flanschverbindung der 2,
4 die vorgespannte Schraubverbindung der 3 mit einer Messeinrichtung zur Ermittlung ausgewählter Abmessungen der Flanschverbindung, und
5 eine Schraube mit einer Mutter und zwei Unterlegscheiben der vorgespannten Schraubverbindung der 4 zusammen mit einem symbolisch dargestellten Spannungsverlauf in der Schraube der vorgespannten Schraubverbindung sowie die Schallgeschwindigkeit im Material der vorgespannten Schraube.

Die Erfindung bezieht sich auf die Ermittlung der Vorspannkraft vorgespannter Schraubverbindungen ausgewählter Flanschverbindungen einer Turmsektion einer Windkraftanlage. Es kann sich dabei um eine Inshore- oder Offshore-Windkraftanlage handeln. Die Ermittlung der Vorspannkraft der vorgespannten Schraubverbindungen erfolgt bevorzugt zu Prüf- bzw. Revisionszwecken bestehender (älterer) vorgespannter Schraubverbindungen. Gegebenenfalls kann aber auch die Vorspannkraft sogleich nach dem Erstellen der vorgespannten Schraubverbindung gemäß der Erfindung ermittelt werden.
Die Erfindung eignet sich bevorzugt zur Ermittlung und/oder Prüfung vorgespannter Schraubverbindungen von Windkraftanlagen. Die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt. Sie kann auch zur Ermittlung und Prüfung der Vorspannkraft vorgespannter Schraubverbindungen von zu anderen Zwecken dienenden Flanschverbindungen oder sonstigen Bauteilverbindungen beliebiger Art dienen.
Die in der 1 prinzipiell dargestellte Turmsektion 10 der Windkraftanlage weist ein unteres Sektionsteil 11 und ein oberes Sektionsteil 12 auf, die durch eine Flanschverbindung 13 miteinander verbunden sind. Ein oberes freies Ende des oberen Sektionsteils 12 verfügt über einen Flansch zur Verbindung einer nicht gezeigten Rotor-Gondel-Baugruppe mit der Turmsektion 10. Ein weiterer Flansch ist am unteren freien Ende des unteren Sektionsteils 11 vorgesehen. Dieser Flansch 15 dient zur Verbindung der Turmsektion 10 mit einem in der 1 nicht gezeigten beliebigen Fundament.
Bei der dargestellten Turmsektion 10 sind sowohl das untere Sektionsteil 11 als auch das obere Sektionsteil 12 aus mehreren untereinander durch Flanschverbindungen 16, 17 und 18 verbundene Turmabschnitte 19 bis 23 gebildet. Infolge der konischen Ausbildung der Turmsektion 10 weisen die Turmabschnitte 19 bis 23 unterschiedliche Durchmesser auf. Demzufolge verfügen auch die Flanschverbindungen 16, 17 und 18 über voneinander abweichende Durchmesser. Die Turmsektion 10 kann abweichend vom Ausführungsbeispiel der 1 auch aus einer anderen Anzahl von Turmabschnitten gebildet sein. Ebenso ist es möglich, die Turmsektion 10 aus nur einem Sektionsteil 11 bzw. 12 oder mehr als zwei Sektionsteilen 11, 12 zu bilden. Ebenso können einige Flanschverbindungen, insbesondere die Flanschverbindungen 16, 17 und/oder 18, auch ersetzt sein durch Schweißverbindungen zwischen den einzelnen Turmabschnitten 19, 20, 21, 22 und/oder 23.
Die 2 zeigt die Flanschverbindung 13 zwischen dem unteren Sektionsteil 11 und dem oberen Sektionsteil 12 der Turmsektion 10. Genauso können die übrigen Flanschverbindungen 16, 17, 18 ausgebildet sein, ebenso wie die Flanschverbindungen mit dem Flansch 14 zur Rotor-Gondel-Baugruppe und dem Flansch 15 zum Fundament.
Die Flanschverbindung 13 verfügt über zwei vorzugsweise gleiche, ins Innere der Turmsektion 10 weisende Flanschringe 24 und 25 und eine Vielzahl gleicher Schraubverbindungen 26, die gleichmäßig über den Umfang der Flanschringe 24 und 25 der Flanschverbindung 13 verteilt sind. Jede der gleichen Schraubverbindungen 26 verfügt über eine Schraube 27 gleicher Abmessungen und gleichen Materials mit einem Schraubenkopf 28 und einem im Endbereich mit einem Gewinde versehenen Schraubenschaft 29 sowie einer Mutter 30, die gegebenenfalls selbstsichernd sein kann, und jeweils einer vorzugsweise gleichen Unterlegscheibe 31 zwischen der Mutter 30 und dem zu dieser weisenden Flanschring 24 und unter dem Schraubenkopf 28 sowie dem zu diesem weisenden Flanschring 25. Die Schraube 27, die Mutter 30 und die Unterlegscheiben 31 bestehen aus Stahl, vorzugsweise hochbelastbarem Stahl. Die Schrauben 27 und Muttern 30 können ein Gewinde im Bereich von vorzugsweise 48 mm bis 76 mm aufweisen. Beim Gewinde handelt es sich vorzugsweise um ein metrisches Gewinde oder gegebenenfalls auch ein Feingewinde.
Infolge der hohen Belastung, die auf die Flanschverbindung 13 wirkt, sind alle Schraubverbindungen 26 der Flanschverbindung 13 und gegebenenfalls auch der Flanschverbindungen 16 bis 18 und/oder die Verbindungen im Bereich der Flansche 14 und 15 als vorgespannte Schraubverbindungen 26 ausgeführt. Die Vorspannung erfolgt mit einer konstruktionsbedingt vorgegebenen Vorspannkraft, wodurch die jeweilige Schraubverbindung 26 bis zum Erreichen eines bestimmten Spannungszustands vorgespannt ist durch entsprechende Dehnung des Schraubenschafts 29 im Bereich seines vorgespannten Abschnitts. Dieser vorgespannte Abschnitt entspricht der Dicke bzw. Höhe beider Flanschringe 24 und 25 der Flanschverbindung 13 sowie der Dicke beider Unterlegscheiben 31 und erstreckt sich durch den Schraubenkopf 28 und die Mutter 38 hindurch, jedoch zu den freien Enden der Mutter 30 und des Schraubenkopfs 28 hin abnehmend.
In der 5 ist mit dem Maß 32 die Paketlänge 32 der Flanschverbindung 13, also die Höhe bzw. Dicke beider Flanschringe 24 und 25, dargestellt. Mit dem Maß 33 ist die Klemmlänge 33 zwischen den Flanschringen 24 und 25 der Flanschverbindung 13 und den beiden Unterlegscheiben 31 dargestellt. Die Höhe des Schraubenkopfs 28 entspricht dem Maß 51, die Höhe der Mutter 30 dem Maß 52 und der trotz Vorspannung der Schraubverbindung 26 gegenüber der Mutter 30 frei vorstehende unbelastete Teil des Schraubenschafts 29, der sogenannte Schraubenüberstand 34, mit dem Maß 34 angegeben.
Die schraffierte Fläche der rechten Darstellung in der 5 symbolisiert die Vorspannkraft der in der 5 dargestellten Schraubverbindung 26. Ersichtlich wird aus dieser Darstellung, dass im Bereich der Klemmlänge 33 infolge der Vorspannung der Schraubverbindung 26 die Vorspannkraft konstant ist, also über die gesamte Länge 33 der gleiche Spannungszustand, insbesondere die gleiche Spannung im sich im Bereich der Klemmlänge 33 befindenden Schraubenschaft 29 der Schraube 27 herrscht. Diese Vorspannkraft bzw. Spannung ist auf der Abszisse 36 der Graphik der 5 dargestellt. Im Bereich des Schraubenkopfs 28 und der Mutter 30 fällt die durch die Vorspannung der Schraubverbindung 26 erzeugte Vorspannkraft und die dadurch im Schraubenschaft 29 erzeugte Spannung allmählich, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel linear zum freien Ende der Mutter 30 und des Schraubenkopfs 28 ab. Dieser Spannungsabfall kann aber auch nicht-linear, zum Beispiel degressiv oder progressiv sein.
In der graphischen Darstellung der 5 ist auf der gegenüberliegenden Seite der Ordinate 37, nämlich links neben der schraffierten Vorspannkraft 35, qualitativ die Schallgeschwindigkeit 38 im Material der Schraube 27 dargestellt. Der Verlauf der Schallgeschwindigkeit 38 ist proportional zum Verlauf der Vorspannkraft 35. Jedoch nimmt die Schallgeschwindigkeit in der Schraube 27 mit zunehmender Vorspannkraft 35 ab.
Die 4 zeigt symbolisch eine Messeinrichtung 39 zur Ermittlung der Abmessungen der Flanschverbindung 13, und zwar insbesondere der Dicke der Flanschringe 24 und 25 und der Abmessungen der Schraubverbindung 26. Vorzugsweise dient die Messeinrichtung 39 auch dazu, die Laufzeit des Schalls durch die Schraubverbindung 26, insbesondere die Schraube 27, zu ermitteln.
Die in der 4 nur symbolisch, nämlich stark vereinfacht, dargestellte Messeinrichtung 39 ist im dargestellten Beispiel nach Art eines Messschiebers ausgebildet. Die Messeinrichtung 39 verfügt über einen starren, abgewinkelten Arm 40 mit einem längeren Schenkel 41 und einem demgegenüber um 90° abgewinkelten kürzeren Schenkel 42. Der lange Schenkel 41 verläuft etwa parallel zu einer Längsmittelachse 43 der Schraubverbindung 26 und insbesondere der Schraube 27. Auf dem langen Schenkel 41 des Arms 40 ist ein zweiter, einschenkliger Arm 44 verschieblich angeordnet. Der Arm 44 ist scharnierartig ausgebildet, nämlich zweigeteilt, wobei die Teile des Arms 44 durch eine Schwenkachse 45 verbunden sind. Die Schwenkachse 45 verläuft im gezeigten Ausführungsbeispiel mit parallelem Abstand neben der Längsmittelachse 43 der Schraubverbindung 26 und quergerichtet zu derselben.
An den freien Enden beider Arme 40 und 44 der Messeinrichtung 39 ist jeweils ein Messkopf 46 und 47 fest angeordnet, insbesondere starr mit dem jeweiligen Ende des Arms 40 bzw. 44 verbunden. Die Messköpfe 46 und 47 sind bevorzugt gleich ausgebildet. Sie können Messsensoren oder sonstige Messmittel aufweisen, die zum mechanischen, optischen oder akustischen Messen der Abmessungen der Schraubverbindungen 26, insbesondere ihrer gegenüber den zu verbindenden Flanschringen 24 und 25 nach oben bzw. nach unten vorstehenden Komponenten, dienen.
Die vorzugsweise innen hohl ausgebildeten Messköpfe 46 und 47 liegen an äußeren freien Ringflächen 50 der Flanschringe 24 und 25 mit ihren stirnseitigen, ebenen Kontaktflächen 48 an. Bei den gezeigten hohlen Messköpfen 46 und 47 sind die Kontaktflächen 48 ringartig ausgebildet.
Die gezeigten Messköpfe 46 und 47 sind so ausgebildet, dass die Messungen ausgehen von einer ebenen Bezugsfläche 49, die parallel zur Kontaktfläche 48 verläuft und von dieser beabstandet ist. Der Abstand der Bezugsfläche 49 zur Kontaktfläche 48 ist unveränderlich und aufgrund der geometrischen Gestalt der Messköpfe 46 und 47 bekannt. Vorzugsweise sind die Abstände bei beiden Messköpfen 46 und 47 gleich. Die Abstände der Messköpfe 46 und 47 untereinander, insbesondere ihre Kontaktflächen 48, sind ermittelbar durch Messung der Position des einschenkligen Arms 44 auf dem langen Schenkel 41 des Arms 40. Dieser Abstand ergibt sich wie bei einem Messschieber. Das Abstandsmaß der Messköpfe 46 und 47 ist beispielsweise auf dem langen Schenkel 41 derart skaliert, dass sich der Abstand der Kontaktflächen 48 bei ihren an den freien Ringflächen 50 der Flanschringe 24 und 25 der Flanschverbindung 13 anliegenden Kontaktflähen 48 ergibt.
Die Messköpfe 46 und 47 sind so ausgebildet, dass sie die Abstände ihrer Bezugsflächen 49 zu den Komponenten der Schraubverbindung 26 und den freien Ringflächen 50 der Flanschringe 24, 25 ermitteln. Der in der 4 obere Messkopf 46 ermittelt die Abstände von seiner Bezugsfläche 49 zur freien Ringfläche 50 des oberen Flanschrings 24, zur freien Stirnfläche des Schraubenschafts 29 der Schraube 27, zur oberen Stirnfläche der Mutter 30 und zur oberen Stirnfläche der sich unter der Mutter 30 befindenden Unterlegscheibe 31. Demgegenüber wird vom unteren Messkopf 47 der Abstand seiner Bezugsfläche 49 zur untenliegenden freien Ringfläche 50 des unteren Flanschrings 25, zur freien unteren Fläche des Schraubenkopfs 28 und zur oberen Fläche der unter dem Schraubenkopf 28 liegenden Unterlegscheibe 31 ermittelt.
Die Schwenkachse 45 zur Verbindung der beiden Teile des scharnierartigen Arms 44 lässt eine Ausrichtung der Messköpfe 46 und 47 relativ zueinander zu, und zwar so, dass die Messköpfe 46 und 47 mit ihren Kontaktflächen 48 vollständig, insbesondere vollflächig, an den freien Ringflächen 50 der Flanschringe 24, 25 anliegen, und zwar auch dann, wenn die freien Ringflächen 50 nicht - wie in den Figuren dargestellt - idealerweise parallel zueinander verlaufen sollten, sondern in Richtung zur Längsmittelachse der Turmsektion 10 leicht konvergieren und auch gegebenenfalls divergieren.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung, insbesondere Prüfung, der Vorspannkraft einer vorgespannten betreffenden Schraubverbindung 26 näher erläutert.
Die Vorspannkräfte der Schraubverbindungen 26 der Flanschverbindung 13 und gegebenenfalls auch der anderen Flanschverbindungen 16, 17, 18 der Turmsektion 10 werden im eingebauten Zustand in situ ermittelt und dabei die bestehenden vorgespannten Schraubverbindungen 26 geprüft. Es können alle Schraubverbindungen 26 der Flanschverbindung 13 und gegebenenfalls der weiteren Flanschverbindungen 16, 17 und 18 nacheinander auf gleiche Weise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren überprüft werden, aber gegebenenfalls auch nur stichprobenartig ein Teil der Schraubverbindungen 26.
Die Prüfung der betreffenden vorgespannten Schraubverbindungen 26 erfolgt durch Ermittlung der Schalllaufzeit durch die vorgespannte Schraubverbindung 26 und Messung der relevanten Abmessungen der Schraubverbindung und der durch diese verbundenen Flanschringe 24, 25 mittels der Messeinrichtung 39. Mit der Messeinrichtung 39 wird vorzugsweise auch die Schalllaufzeit durch entsprechende Ultraschallsender und -empfänger ermittelt. Diese sind bevorzugt den Messköpfen 46 und 47 zugeordnet. Die Reihenfolge der Ermittlung der Abmessungen und der Schalllaufzeit kann beliebig sein. Es kann zuerst die Schallaufzeit gemessen werden oder es können auch zuerst die Abmessungen der Schraubverbindungen 26 und der Flanschringe 24, 25 bestimmt werden.
Die Abmessungen der Schraubverbindungen 26 sind erforderlich, um aus der gemessenen Schalllaufzeit durch die gesamte Länge der jeweiligen Schraube 27 die Schalllaufzeit durch den vorgespannten Abschnitt der jeweiligen Schraube der momentan geprüften Schraubverbindung 26 zu errechnen, und zwar bevorzugt längs der gesamten Klemmlänge 33 mit der beiden Unterlegscheiben 31 und dem Schraubenkopf 28 sowie der Mutter 30.
Die zur Schraubenverbindung 26 von der Messeinrichtung 26 aufgenommenen Abmessungen bzw. Längen sind die Gesamtlänge der Schraube 27 zwischen der freien Stirnseite des Schraubenschafts 29 und der freien Fläche des Schraubenkopfs 28, also die Gesamtlänge der Schraube 27, die Schraubenkopfhöhe 51 und die Mutternhöhe 52 sowie die Dicke mindestens einer Unterlegscheibe 31 und der Schraubenüberstand 34. Die Gesamtlänge der Schraube 27 ergibt sich aus dem Abstand der Bezugsflächen 49 der Messköpfe 46 und 47 zueinander abzüglich der gemessenen Abstände der freien Fläche des Schraubenkopfs 28 von der Bezugsfläche 49 des Messkopfs 47 sowie der Stirnfläche des Schraubenschafts 29 von der Bezugsfläche 49 des Messkopfs 46. Die Schraubenkopfhöhe 51 ergibt sich aus der Differenz der gemessenen Abstände der freien Fläche des Schraubenkopfs 28 und der zum Schraubenkopf 28 gerichteten Seite der diesen zugeordneten Unterlegscheibe 31 zu jeweils der Bezugsfläche 49 des Messkopfs 47. Analog wird vom Messkopf 46 die Mutternhöhe 52 bestimmt. Das Maß des Schraubenüberstands 34 ergibt sich aus der Differenz des Abstands der Bezugsfläche 49 des Messkopfs 46 zur freien Seite der Mutter 30 und dem Abstand der Stirnfläche des Schraubenschafts 29 zur Bezugsfläche 49 des Messkopfs 46. Die Dicke der dem Schraubenkopf 28 zugeordneten Unterlegscheibe 31 ergibt sich aus der Differenz des Abstands der freien Ringfläche 50 des Flanschrings 25 zur Bezugsfläche 49 des Messkopfs 47 oder zum Abstand der Kontaktfläche 48 von der Bezugsfläche 49 des Messkopfs 47 zum Abstand der zum Schraubenkopf 28 weisenden Seite der Unterlegscheibe 31 zur Bezugsfläche 49 des Messkopfs 47. In analoger Weise wird die Dicke der unter der Mutter 30 sich befindenden Unterlegscheibe 31 ermittelt.
Aus der gemessenen Schalllaufzeit zwischen der freien Stirnseite des Schraubenkopfs 28 und dem Schraubenschaft 29 der spannungsbehafteten Schraube 27 der betreffenden eingebauten und vorgespannten Schraubverbindung 26 lässt sich aufgrund der messtechnisch von der Messeinrichtung 39 erfassten und dadurch bekannten Abmessungen der Schraube 27, der Mutter 30 und der Unterlegscheiben 31 die Schalllaufzeit entlang der gesamten Klemmlänge 33 der Schraube 27 der Schraubverbindung 26, die gemäß dem Diagramm in der 5 über die gesamte Klemmlänge 33 gleich ist, ermitteln. Auch lassen sich die zu den Enden des Schraubenkopfs 28 und der Mutter 30 hin allmählich auf „0“ abfallenden Vorspannkräfte im Bereich des Schraubenkopfs 28 und der Mutter 30 ermitteln. Schließlich ist derjenige Teil durch die gemessene Schraubverbindung 26, insbesondere die Schraube 27, bekannt, der nicht vorgespannt ist, weil es sich um den vorspannkraftfreien Schraubenüberstand 34 handelt.
Mit der auf vorstehend beschriebene Weise ermittelten Schalllaufzeit durch die vorgespannte Schraubverbindung 26, nämlich die Schraube 27 derselben, wird die Schalllaufzeit durch eine unvorgespannte Schraube 27 und vorzugsweise auch Mutter 30 gleicher Abmessungen und gleichen Materials der in situ zu prüfenden Schraubverbindung 26 verglichen. Aus der Differenz der kürzeren Schalllaufzeit durch die vorgespannte, montierte Schraube 27 und/oder Mutter 30 mit der unbelasteten, also unvorgespannten Schraube 27 und/oder Mutter 30 kann ein der Vorspannkraft der zu prüfenden Schraubverbindung 26 entsprechender Spannungszustand der Schraubverbindung 26, insbesondere der Schraube 27 derselben, abgeleitet, insbesondere ermittelt werden.
Die Laufzeit des Schalls durch die unbelastete Schraube 27 kann auf verschiedene Weise ermittelt werden:
Wenn es Informationen darüber gibt, wie hoch die Schallgeschwindigkeit durch eine Schraube 27 ist, die vom Material her und den Abmessungen der Schraube 27 entspricht, deren Vorspannkraft ermittelt, insbesondere geprüft werden soll, kann unmittelbar diese bekannte Schalllaufzeit durch die unvorgespannte, unbeanspruchte Schraube herangezogen werden zum Vergleich mit der gemessenen Schalllaufzeit durch jede gemessene vorgespannte Schraube 27 der Flanschverbindung 13 oder einer anderen Flanschverbindung der Turmsektion 10.
Falls die Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube 27 nicht bekannt ist, kann diese exemplarisch für eine vorhandene Ersatzschraube im unbelasteten Zustand derselben gemessen werden oder es wird die Schalllaufzeit durch eine sonstige unbelastete Schraube gleicher Abmessungen und gleichen Materials gemessen. Es reicht eine Messung einer unbelasteten Schraube, es können aber auch mehrere Messungen an einer gleichen unbelasteten Schraube oder verschiedener unbelasteten Schrauben gleicher Größe und gleichem Materials vorgenommen werden, woraus dann ein statistischer Mittelwert für die Schallgeschwindigkeit durch die unbelastete Schraube 27 errechnet wird.
Es ist auch denkbar, eine oder gegebenenfalls mehrere Schraubverbindungen 26 zu lösen und die Schalllaufzeit durch die dann unbelastete Schraube 27 zu messen. In diesem Falle wird bevorzugt zunächst die Schalllaufzeit durch die noch ungelöste, vorgespannte Schraube 27 der zu lösenden Schraubverbindung 26 gemessen und erst dann die Schraubverbindung 26 gelöst zur Ermittlung der Schalllaufzeit durch die dann unbelastete Schraube 27 derselben.
Wenn aufgrund der vorher geschilderten Möglichkeiten die Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube gemessen werden muss, dient mindestens eine ausgebaute Schraube 27 oder eine Ersatzschraube oder eine sonstige Schraube, gegebenenfalls eine neue Schraube, mit gleichen Abmessungen und gleichen Materials der zu prüfenden Schraube 27 der Schraubverbindung 26 als Referenzschraube, an derer die Schallgeschwindigkeit durch die unbelastete, spannungsfreie Schraube ermittelt wird, um die Schalllaufzeit der Referenzschraube mit der Schalllaufzeit durch die jeweils zu prüfende vorgespannte Schraube 27 zu vergleichen.
Weil die gemessene Schalllaufzeit durch die ganze Länge der zu prüfenden, vorgespannten Schraubverbindung 26 die Schalllaufzeit durch den unbelasteten Schraubenüberstand 34 einschließt, aber aufgrund der Ermittlung der Abmessungen der Schraubverbindung 26 die Länge des Schraubenüberstands 34 bekannt ist, kann aus der Messung der Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube von dieser Schalllaufzeit der auf die Länge des Schraubenüberstands 34 entfallende Anteil der Schalllaufzeit abgezogen werden. Der gleiche Anteil der Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube wird dann für den Schraubenüberstand 34 von der Schalllaufzeit durch die vorgespannte, spannungsbelastete Schraube 27 abgezogen. Es werden dann gleiche Teillängen der Schalllaufzeit durch die spannungsbelastete, vorgespannte Schraube 27 und die Schalllaufzeit durch die unbelastete, spannungsfreie Schraube miteinander verglichen.
Analog werden beim in der 5 gezeigten linearen Spannungsabfall in der Mutter 30 und dem Schraubenkopf 28 die halbe Schraubenkopfhöhe 51 und die halbe Mutternhöhe 52 anteilig um die Schalllaufzeit entlang dieser Strecken durch die unbelastete Schraube reduziert. Es werden dann die Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube längs der Klemmlänge 33 und jeweils der halben Schraubenkopfhöhe 51 und der halben Mutternhöhe 52 verglichen mit der gemessenen Schalllaufzeit durch die spannungsbelastete, vorgespannte Schraube 27 längs der Klemmlänge 33 und der halben Schraubenkopfhöhe 51 sowie der halben Mutternhöhe 52. Die sich dann ergebende Schalllaufzeitdifferenz der Schalllaufzeit längs der entsprechenden Teillänge durch die unbelastete, spannungsfreie Schraube und der größeren Schalllaufzeit durch die gleiche Teillänge der vorgespannten, spannungsbehafteten Schraube 27 führt zum der ermittelten Vorspannkraft entsprechenden Spannungszustand der Schraubverbindung 26, insbesondere ihrer betreffenden Schraube 27.
Wenn im Schraubenkopf 28 und in der Mutter 30 der jeweiligen Schraubverbindung 26 der Spannungsabfall zu den Enden gemäß der Darstellung der 5 linear ist und eine lineare Beziehung zwischen der zu ermittelnden Veränderung der Schallgeschwindigkeit (Δv) im Bereich des beanspruchten Schraubenmaterials besteht, ergibt sich die Veränderung der Schallgeschwindigkeit (Δv) wie folgt: $Δ v = \frac{S_{l} + S_{k / 2} + S_{m / 2}_{m}}{t - \frac{1}{V_{0}} \cdot (S_{k / 2} + S_{m / 2} + S_{ü})} - V_{0}$
Dabei bedeuten

t: - Laufzeit des Schalls
s_l: - Klemmlänge 33
s_k: - Schraubenkopfhöhe 51
s_m: - Mutternhöhe 52
s_ü: - Schraubenüberstand 34
v₀: - Schallgeschwindigkeit im Material einer nicht vorgespannten, spannungsfreien Schraube

Nachdem eine Schraubverbindung 26 der Flanschverbindung 13 in vorstehend beschriebener Weise geprüft worden ist bzw. die Vorspannung derselben ermittelt wurde, werden alle übrigen Schraubverbindungen 16 der Flanschverbindung 13 oder stichprobenartig nur einige weitere Schraubverbindungen 26 der Flanschverbindung 13 in vorstehend beschriebener Weise geprüft.
Es kann auch die Vorspannkraft einzelner oder aller Schraubverbindungen übriger Flanschverbindungen 16, 17 und/oder 18 der Turmsektion 10 ebenso wie der Flansch 14 zur Rotor-Gondel-Baugruppe und/oder der Flansch 15 zum Fundament der Windkraftanlage in vorstehend beschriebener Weise ermittelt und/oder geprüft werden.
Bezugszeichenliste

10: Turmsektion
11: unteres Sektionsteil
12: oberes Sektionsteil
13: Flanschverbindung
14: Flansch
15: Flansch
16: Flanschverbindung
17: Flanschverbindung
18: Flanschverbindung
19: Turmabschnitt
20: Turmabschnitt
21: Turmabschnitt
22: Turmabschnitt
23: Turmabschnitt
24: Flanschring
25: Flanschring
26: Schraubverbindung
27: Schraube
28: Schraubenkopf
29: Schraubenschaft
30: Mutter
31: Unterlegscheibe
32: Paketlänge
33: Klemmlänge
34: Schraubenüberstand
35: Vorspannkraft
36: Abszisse
37: Ordinate
38: Schallgeschwindigkeit
39: Messeinrichtung
40: Arm
41: langer Schenkel
42: kurzer Schenkel
43: Längsmittelachse
44: Arm
45: Schwenkachse
46: Messkopf
47: Messkopf
48: Kontaktfläche
49: Bezugsfläche
50: freie Ringfläche
51: Schraubenkopfhöhe
52: Mutternhöhe

Claims

Verfahren zur Ermittlung der Vorspannkraft von vorgespannten Schraubverbindungen (26), wobei die Schalllaufzeit in Längsrichtung durch die betreffende Schraubverbindung (26) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Abmessungen von Komponenten der betreffenden Schraubverbindungen (26) in Längsrichtung derselben zusätzlich zur Schalllaufzeit durch die vorgespannte Schraubverbindung (26) gemessen werden, aus diesen Messwerten die Schalllaufzeit längs durch den vorgespannten Abschnitt der betreffenden Schraube (27) der Schrauverbindung (26) ermittelt wird, diese ermittelte Schalllaufzeit mit der Schalllaufzeit einer unbelasteten Schraube auf einer der Länge des vorgespannten Abschnitts der Schraube (27) entsprechenden Länge verglichen wird und aus diesem Vergleich ein der Vorspannkraft entsprechender Spannungszustand der Schraubverbindung (26) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Schalllaufzeit durch die unbelastete, spannungsfreie Schraube die Schalllaufzeit durch eine solche Teillänge der unbelasteten Schraube abgeleitet, vorzugsweise errechnet wird, der der Länge des spannungsbelasteten Abschnitts der vorgespannten Schraube (27) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abmessungen der betreffenden Schraubverbindung (26) im eingebauten und vorgespannten Zustand derselben gemessen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenkopfhöhe (51), die Mutternhöhe (52), der Schraubenüberstand (34) sowie gegebenenfalls die Dicken von Unterlegscheiben (31) als Abmessungen der betreffenden Schraubverbindung (26) gemessen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu Messungen der eingebauten und/oder vorgespannten Schraubverbindungen (26) die Paketlänge (32) derselben gemessen wird, vorzugsweise durch Messung von mittels der betreffenden Schraubverbindung (26) zusammengeschraubten Bauteilen, die die Paketlänge (32) der betreffenden Schraubverbindung (26) vorgeben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus den gemessenen Abmessungen der betreffenden Schraubverbindung (26) der durch die Vorspannung spannungsbelastete Abschnitt, vorzugsweise Längenabschnitt, der Schraube (27) der betreffenden Schraubverbindung (26) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der betreffenden Schraubverbindung (26) und gegebenenfalls die die Paketlänge (32) und/oder Klemmlänge (33) der Schraubverbindung (26) beeinflussenden Abmessungen der verschraubten Bauteile von einer Messeinrichtung (39) mechanisch, optisch und/oder akustisch gemessen werden, vorzugsweise ausgehend von jeder Seite, insbesondere jedem Ende, der betreffenden Schraubverbindung (26) durch jeweils mindestens einem jeder Seite und/oder Ende der Schraubverbindung (26) zugeordneten Messkopf (46, 47) der Messeinrichtung (39).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Messkopf (46, 47) der Messeinrichtung (39) zu wenigstens einem anderen Messkopf (46, 47) der Messeinrichtung (39) relativ bewegt werden kann, vorzugsweise um eine quergerichtet zu einer Längsmittelachse (43) der Schraube (27) der Schraubverbindung (26) verlaufenden Schwenkachse (45) verschwenkt werden kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalllaufzeit in Längsrichtung durch die gesamte Schraube (27) der betreffenden vorgespannten Schraubverbindung (26) zwischen ihren gegenüberliegenden äußeren Enden gemessen wird, vorzugsweise im eingebauten Zustand der betreffenden Schraubverbindung (26).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalllaufzeit durch eine solche unbelastete Schraube (27) ermittelt wird, deren Abmessungen und Material, vorzugsweise auch das Alter, der betreffenden und/oder zu prüfenden vorgespannten Schraube (27) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube rechnerisch, empirisch und/ oder mittels einer Schalllaufzeitmessung über die gesamte Länge einer unbelasteten Schraube, vorzugsweise einer Referenzschraube, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalllaufzeit durch die unbelastete Schraube (27) an mindestens einer spannungsfrei gemachten Schraube (27) ermittelt wird, vorzugsweise einer Schraube (27) aus mindestens einer gelösten, vorgespannten Schraubverbindung (26).
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Lösen mindestens einer vorgespannten Schraubverbindung (26) zur Ermittlung der Schalllaufzeit durch diese durch das Lösen unbelasteten Schraube (27) dieser Schraubverbindung (26) die Schalllaufzeit durch die noch vorgespannte Schraube (27) bei noch ungelöster, vorgespannter Schraubverbindung (26) ermittelt wird.
Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Ermittlung der Vorspannkraft und/oder Prüfung der Vorspannung vorgespannter Schraubverbindungen (26) von Windkraftanlagen, insbesondere Schraubverbindungen (26) zur Verbindung von Flanschen (14, 15) und/oder Flanschringen (24, 25) von Flanschverbindungen (13, 16, 17, 18) einer Turmsektion (10) von Windkraftanlagen.