DE1903222A1 - Verfahren zum Anziehen und Loesen von Schrauben bei Schraubenflanschverbindungen,insbesondere von Turbinengehaeuseteilen - Google Patents
Verfahren zum Anziehen und Loesen von Schrauben bei Schraubenflanschverbindungen,insbesondere von TurbinengehaeuseteilenInfo
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Description
Verfahren zun Anziehen und Lösen von Schrauben bei Schraubenflanschverbinflüngen,
insb. vor Turbinenfehäuseteilen
Zum Anziehen und Lösen von Schrauben bei Schraubenflanschverbiniuniren,
insb. von Turbinenscehäuseteilen, sind verschiedene Verfahren
bekannt. Insb. sind ?olche mit elektrischer Beheizung der Flanschschrauben bekannt. Sollen die Schrauben angezogen werden,
so werden sie auf vorgegebene Temperaturen aufgeheizt, durch welche eine der gewünschten Zugspannung im erkalteten Zustand entsprechende
Axlaldehnunr des Schraubenschaftes hervorgerufen wird. In diesem aufgeheizten Zustand können die Schrauben ohne Aufwand
gro3er Kräfte angezogen werden, wobei sie beim Erkalten die erforderliche
Flächenpressung erzeugen. In entsprechender Weise können, wenn die Flanschverbindung gelöst werden soll, die Schr-^u
ben wiederum aufgeheizt werden, so daß im gelängten Zustand dar
Loser, der Schraubenflanschverbindung ermöglicht ist. Bei einem
bekannten Verfahren erfolgt die elektrische Beheizung der Schraube
dadurch, daß die hohlgebohrten Schrauben durch Einführe^ elek
trischer Heizkörper von innen her im wesentlichen durch Strahlung
beheizt werden. Me Heizbohrunp· bedingt ^edoch bei Schrauben
kleineren Durchmessers eine merkliche Schwächung des tragenden
Querschnittes, dessen Ausgleich bei Hochdruckturbinen infolge Platzmangels sehr schwierig ist. Außerdem kennen durch -die Wärmeleitun·"
von inn^n nach au^en in der Schraub.e erhebliche Wärmesnannuneren
entstehen. Um die unerwünscht lange' dauernde Erwär- ·
munp· der Schraube durch Strahlung zu vermeiden, ist bereits eine
Vorrichtung zur Erwärmung einer hohlen Schraube durch elektrische ^iderstandsbeheizunrr mit einem in den Schraubenhohlraum eingeführten
bifilaren Leiter bekanntgeworden (DAS 1 166 213), bei der der Leiter aus zwei gegeneinander isolierten Elektroden besteht,
deren eine am einen und deren andere am anderen Ende des
gewindefreien Teils der Schraube über ,je eine geschlitzte Kontaktbuchse
stronleitend an der Wand des Schraubenhohlraumes mit
Pressung anliegt. Jedoch tritt auch hierbei eine Schwächung des tragenden Querschnitts infolgte der Verwendung hohlgebohrter
Schrauben auf und können durch die Wärmeleitung von innen nach
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außen in der Schraube erhebliche Wärmesnannunp-en entstehen. Demgegenüber
soll äurch die vorliegende Erfindung ein Verfahren beschaffen
werden, durch welches Schrauben ohne Heizbohrung mit bestimmter Vorspannung, und ohne daß die Gefahr des Entstehens '
schädlicher Wärmespannungen gegeben ist, anzuziehen und zu lösen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine vorteilhafte Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben. ,
Gegenstand der Erfindung ist nunmehr ein Verfahren zum Anziehen und lösen von Schrauben bei Schraubenflanschverbindungen, insb.
von Turbinengehäuseteilen, durch elektrische Beheizung, unter Verwendung von Elektroden, die -an räumlich voneinander getrennten
Stellen mit dem Schraubenkörper in elektrischen Kontakt gebracht werden, wobei durch den zwischen den Elektroden durch den Schraubenkörper
fließenden Strom der Schraubenkörper beheizt wird. Die Erfindung besteht darin, daß die Elektroden gegen die Stirnflächen
der über die Flansche überstehenden Schraubenköpfe gepreßt werden, wobei bei Bolzenschrauben die Schraubenköpfe als Ge^renkontaktflächen
dienen und bei. Stiftschrauben der Stromübergang zu dem im Flansch versenkten Schraubenende dadurch hergestellt
wird, daß die eine Elektrode etwa in Flucht mit dem Flansch-Sackloch
außen auf den Flansch aufgesetzt und eine ausreichende Kontaktfläche zwischen dem Flansch und dem im Flansch versenkten
Schraubenende vorgesehen wird.
Bei Durchgangsschrauben werden zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zweckmäßigerweise auf die beiden Stirnflächen der Schrauben Elektroden zur Erreichung des erforderlichen Kontaktdruckes
aufgeschraubt. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Stirnflächen mit Gewindebohrungen von im Vergleich zum
Schraubenschaftdurchmesser kleinem Durchmesser zu versehen.
Diese Bohrungen sind ohne praktischen Einfluß auf die Belastungsfähigkeit der Flanschschrauben.
Demgemäß ist Gegenstand der Erfindung auch eine vorteilhafte
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Vorrichtung: zur Durchführung des erwähnten Verfahrens, welche dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Elektroden als flächige Kontaktlaschen
ausgebildet und etwa im Schwerpunkt ihrer mit den Schrauben bzw. Flanschen in Eingriff bringbarer Kontaktflacher mit
Spannschrauben versehen sind, welche in zugehörige G-ewindebohrungen
der Schraubenstirnsei+en bzw. Flansche einschraubbar sind. ■
Bo i werkstoffabhängigen ungenügenden Übergangswiderstand er zwischen
aufzuheizende^ Schraube,»den zugehörigen Muttern und den
Flanschen ist zur Vermeidung von Nebe· strömen eine Isoli^runf
zwischen einer Mutter und dem Flansch vorteilhaft. Die ISr find'in-"
sieht demgemäß vor, da? zur Vermeidung unerwünschter Nebenströme
durch den Flansch auf de^ einen Flanschseite zwischen Schraubenmutter
und Flansch eine Isoliorbeilage eingefügt ist.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem riarirzu
sehen, daß den tr" fend en Schr^ube^nuerschnitt schwächende H^i.rbo^runger!
nic^t erforderlich sind. Dadurch ergibt sich eine erhebliche
Kosteneinsparung bei hochfesten Werkstoffen. Durch di«
bessere Ausnutzung d^r Schrauben kann der zugehörige Flansch
kleingehalter* werden. Die Unfallgefahr wird vermindert, da das
Anziehen und Lösen der Schrauben nur von Hand, d. h. ohne Schlagen, notwendig ist und die Heizspannung unter 10 V liesen kann.
Anhand der Zeichnung wird das Verfahren nach der Erfindung sowie eine vorteilhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zu seiner
Durchführung ira folgenden näher erläutert. Es zeigen:.
Fig. 1 in einem Schnitt durch die beiden zusatnmenzuspannenden
Turbinengehäuseflansche und im Detail eine Durchgangsschraube
mit aufgesetzter Heizvorrichtung, wobei alle für das Verptändni? nicht wesentlichen Teile fortgelassen sind;
Fig. ? in entsprechender Darstellunfrsweise zu Fie*. 1 im Ausschritt
einen Turbinengehäuseflansch im Schnitt mit einer Stiftsohraut-r .
Die in Fir. 1 dargestellte Durchrangsschraube ι diont mit ar I ere«
nicht dargestellten Fl anrchpchr.auben dazu," die beiden Flansch-
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hälften 2, 3 eines Turbinengehäuseflansches dampfdicht zusammenzusnannen.
Die Schraube 1 weist einen Schaft 1a, Schrauberköüfe
1b mit Gewinde 1c sowie auf dieses Gewinde aufgesetzte Schraubenmuttern
1d auf, wobei die obere Schraubenmutter 1d im Schnitt. dargestellt ist. Zwischen dem Schrauben schaft 1a und der Flanschbohrung·
Λ ist ein Spalt ^ angeordnet; dieser kann mit gut wärme-leitendem
Material, wie z. E. Graphitpulver, ausgefüllt sein
(rieht dargestellt). Damit nun innerhalb der Gehäuseteilfuge ^
ausreichende Annre^kräft° wirken, muß durch Anziehen de.r Schraubenmutter
ld ein»= erhebliche Flä^hennressunff erzielt werden, wobei
d^r Sohrsubenschaft 1° im elastischen Bereich auf Dehnun" beansprucht
wird. Zum Anziehen der T-Tutter ld wird die Fl^roh^chr-aube
1, d. h. irpb. ihr Schaft 1^, durch elektrische Beheizunr iuf^-
wärmt auf eine definierte Temperatur, bei welcher einp A-xialdf3^-
-*un^ /Λ 1 der ?-chraube 1 eintritt, so da?· sich die Mutter ld
ohne crop er Knftaufv/^nd anziehen läet. Tn entsprechendpr 'ί'ρϊρρ
viri b°im Lxren der Sohraubenflanschverbindunr die Schmuse 1 ^rv/ärmt.
"rfindunff^Fenä? verden hierzu die Elektroden 7, 8 pefr-r
•ii1= Γ "1 rrflachen 'J, in der Mber die Flansche 2,3 überstehende^
Schraube'vr^rfe 1b iTenre^t und wird von de" einen ^lektr-d^ Mb?"
die Schraube'1 hzv?. ihren Schaft 1a ein elektrischer Strom ausreichender
Stärke bzw. Stromdichte zur anderen Elektrode reschickt,
so daß sich der Schrauben schaft 1 auf dip ^-r^esehprse
nef i" !crte Temroerat'jr nufwärmt und sich hierbei definiert in n>:i-
»ler Richtung -dehnt. Im AusführuTsesbei. spiel n^ch Fir. 1 stehen
beide Schraubenköwfe ""i, wie dargestellt, al« Anlap-ef lachen für
dr'.e beider Elelrtroder: ", S zur V^rfÜFunc. Letztere sind al« fl:ich-ife
lioriak'tlascher ausgebildet und p+v/a :r" Schwerpunkt ihr°r
•n:~ den ctirr-fl äch«r· 3, ^" in "inrriff brin;?baren Kont^ktfläch--·"
™,-5 bzvj« ''Ci τ it. ν""·";-, "■"ihri'u'boi! Λ *, 12 versahen, welche in zufe—
'""Tiffe GfiT-\rif- 5 et "11IT"'""'?!! ^ ^« von d^rien rur dip obere durch pr;t-
-■■■.■.,'Λ·.ρ--,- /rep-;*::::.It-·)«=· "'^r^tellun^ er^i^h^lich ist, einrchrnub-ί-':
; r-Λ-'-ce Oe~-?v~-i'i'c ohvuv ρ ^v "Ύ :--.:νν1 i Vergleich nun Durchmesser
'!'" ?■■■
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Elektroden 7, 8 weisen noch flexible Stromzuführungslitzen bzw.
Strombänder 7b bzw. 8b auf, welche an den Stellen 14 durch nicht näher dargestellte Spannbolzen mit den Kontaktlaschen 7, 8 flächig
zur Erzielung ausreichend großer Stromübergangsflächen verspannt Find. Im aufgeheizten Zustand der Schraube 1 kann die obere
Schraubenmutter 1d und/oder ihre untere Gegenmutter Id festgezogen
werden bzw. - können, falls die Schraubenverbindung sich i?r. angezogenen Zustand befunden hat - die Schraubenmuttern 1d ohne
großen Kraftaufwand gelöst werden. Nachdem der Heizvorgang beendet ist, können die Elektroden 7, 8 durch lösen ihrer Spannschrauben
11, 1? entfernt und mit der nächsten Schraube in Kontakt gebracht werden. Es ist auch möglich, eine Vielzahl derartiger
Kontaktlaschen 7, 8 vorzusehen, so daß die gleichzeitige Beheizung mehrerer Planschschrauben vorgenommen v/erden kann·. Zur
Vermeidung unerwünschter Nebenströme durch den Flansch 2, 3 ist
auf der einen Flanschseite 2a zwischen Schraubenmutter 1d und
Flansch 2 eine Isolierbeilage 15 eingefügt. Hierdurch wird erreicht, daß die Aufheizströrae nur durch den Scha'ft 1 fließen
können.
Die Stromanschlußbänder 7b, 8b der Elektroden 7,8 sind lediglich im Ausschnitt dargestellt; sie sind von üblicher Ausführungsfon
und an eine ebenfalls nicht dargestellte Stromouelle, z. B. die
Niedervolt-Höchstromwicklun"· eines Transformators mit 10 V
Spannung, angeschlossen.
Beim Ausftthrungsbeisniel nach Fig. 2 dient eine Stiftschraube 1'
zum Zusammenspannen der beiden Flanschhälften 2', 3'. Hierbei
wird der Stromübergang zu dem im Flansch 31 versenkten Schraubenende
1r· dadurch hergestellt, daß die eine Elektrode 8r, welche
lediglich schematisch angedeutet i?t, etwa in Flucht mit dem
Flanschsackloch 17 außen auf den Flansch 3' aufgesetzt und eine
ausreichende Kontaktfläche 18, 19 zwischen dem Flansch 3' und dem
Schraubenende 1*>
vorgesehen wird. Diese Kontaktfläche ergibt sich zwinch^n den aneinanderliege- den Flächen der G-ewindebohrung 18
*rs Fl an sehr» ρ ^ und der? Außengewindes 1° nm Schraubenende 1f;
ich dadurch, da^ die otirnreite °° do- Schraubenende? 1r
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am Boden 21 der'Sacklochbohruns 17 anliegt. Im übrigen sind zu
Fig. 1 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Durch die Pfeile 22 ist noch in beiden Figuren schematisch der ungefähre Verlauf der Strömlinien angedeutet. Es ist ersichtlich,
daß durch den Stromfluß eine gleichmäßige Aufwärraung der Flanschschrauben 1, 11 über den gesamten Querschnitt erfolgt,
ohne daß unerwünschte Wärmespannungen auftreten können. Die Elektrode
8' ist -sinngemäß zur Elektrode ^ durch geeignete Spannschrauben
an der Oberfläche des Flansches 3' in Flucht mit dem Schrauben.schaft 1a· kontaktgebend zu befestigen. Hierfür kfJnnte
an Stelle von Spannschrauben 11 auch eine isolierende Schraubzwinge
verwendet werden.
2 Figuren
3 Patentansprüche
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Claims (3)
1. Verfahren zum Anzieher und Lösen mn Lchrguber. "bei Schrauber»
flanschverbindungen, insb. von Tnrbirerfe.häuseteilen, durch
elektrische Beheizung, unter Verwendun~ von Elektroden, die ■
an räumlich voneinander getrennten Stellen mit dem SchraubenkörOer
in elektrischen Kontakt frebracht werden, wobei durch
den zwischen den Elektroden durch den ßchraubenkörner fließenden
Strom der SchraubenkörOer beheizt v;ird, dsdurch gekennzeichnet,
da? die "Elektroden etec«" die Stirnflächen der über
die Flansche überstehender! Schraubenköpfe gepreßt v/erden, vobe"5
bei ?nl zuschrauben beide Schraubenkopf- als Gegenkontaktflachen
dienen und bei Stiftschrauben" der Etromübergang zu dem
Irr. Flran"Oh versenkter: Schrnubenende dadurch hergestellt wird,
da? die pir,e Elektrode etwa, in Flucht nut de-n Flansch-Sackloch
au'en .auf den Fl-1Tsch au^irecetzt und eine ausreichende '
K'^rtaktflach" ?m\ scher de"-. Flansch und den i". Flansch vereerkter
Schrsubererie vorgesehen v/ird.
?. Vnrrichturfr zur Durchführung des Verfahrens nach Arsrruch 1,
dad^rnh rekennzeichnet, da? di° Elektroden als flächire Kontaktlaschcr:
"us^ebiIdet uni etw? ii SchwerDunkt ihrer nit der
Schrauben bjzw. Flansch^r: in Eineriff brinp-baren Kontaktflächen
"ilt Snanns^hraub^n verseher, sind, welche ir zubehör 5 pe
Gev.'indeb ^hrurjfren der· rchrauberstirrisei ten bz-T>.r. Fla^^che ^in —
sohra'ibbnr sind.
3. VorrichtuniT nach Anspruch 2, "dadurch sekenr.zeichnet, daß zur
Vermeiduriir urer^'/ünschter Uebenströme durch den Flansch auf der
einen Flanschseite zwischen Schraubenmutter und Flansch eine rbfv luge eingeficrt ist.
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