DE60121498T2

DE60121498T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Anziehen von Schraubverbindungen

Info

Publication number: DE60121498T2
Application number: DE60121498T
Authority: DE
Inventors: Jeff Harrington PK Reiman
Original assignee: Unex Corp
Current assignee: Unex Corp
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2001-05-01
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2021-05-02
Also published as: KR100379003B1; BR0101898A; CN1168577C; ATE333344T1; ES2267682T3; ZA200006318B; DK1151826T3; MXPA01004447A; HK1038330A1; EP1151826A2; TW534857B; BR0101898B1; EP1151826B1; DE60121498D1; AU3897601A; EP1151826A3; KR20010100753A; CN1321566A; AU762379B2; JP2001315031A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anziehen von Schraubverbindungen, wie beispielsweise Bolzen, Muttern usw.
Sie betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anziehen von Schraubverbindungen unter Verwendung von mehreren hydraulisch betriebenen Drehmomentwerkzeugen. Verfahren der vorgenannten allgemeinen Art sind auf diesem Fachgebiet bekannt – siehe beispielsweise US-Patent 4,387,611, auf dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert. Derartige Verfahren müssen weiter verbessert werden.
Seit Asbestdichtungen in der Industrie ersetzt wurden, sind die nunmehr zum Einsatz kommenden Dichtungen bekanntlich sehr empfindlich. Wenn eine der Dichtungen versehentlich gequetscht wird, muß der Flansch wieder abmontiert werden, um die beschädigte Dichtung zu ersetzen. Dies geschieht bei der Montage recht häufig oder wird als Ergebnis einer späteren Leckage sichtbar.
Das Problem beim Anziehen von Flanschen besteht darin, daß die Werkzeugflanschflächen üblicherweise nicht parallel zueinander verlaufen. Beim Festziehen der Bolzen mit einem Werkzeug muß die Arbeit in Teilschritten von 25, 50 75 und 100 des gewünschten Drehmoments kreuzweise durchgeführt werden, um die Flanschflächen nach unten zu bringen und anschließend mittels Drehmoment die Kraft auf die Bolzen auszuüben. Dies ist eine äußerst zeitaufwendige Arbeit.
Beim Anziehen mit Mehrfachwerkzeugen werden die Bolzen am geschlossenen Ende fester angezogen, während die Bolzen am offenen Ende noch relativ lose sind. Dies bewirkt ein Zerbrechen der Dichtung und eine spätere Leckage. Wenn um den Flansch herum hydraulische Mehrfachspanner verwendet werden, wird von jedem die gleiche identische Kraft auf den Bolzen ausgeübt, und die Bolzen werden gestreckt. Dies bedeutet auch, daß das geschlossene Ende eines Flansches der gleichen Kraft wie zunächst das offene Ende des Flansches ausgesetzt wird. Dadurch kann die Dichtung zerbrechen, bevor die Flanschflächen parallel zueinander ausgerichtet werden. Da der Spalt zwischen den Flanschflächen parallel aussieht, selbst wenn dies nicht der Fall ist, mußte eine Möglichkeit gefunden werden, das offene Ende zuerst automatisch nach unten zu bringen, ohne auf das geschlossene Ende irgendeine Kraft auszuüben.
Es ist demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anziehen von Schraubverbindungen bereitzustellen, bei denen die Nachteile nach dem Stand der Technik vermieden werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Anziehen von Schraubverbindungen nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zum Anziehen von Schraubverbindungen nach Anspruch 5 bereit. Bevorzugte oder optionale Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Wenn das Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird und die Vorrichtung ebenfalls in Übereinstimmung damit konstruiert ist, werden die Flanschflächen so zusammengebracht, daß sie parallel zueinander ausgerichtet werden und auch so bleiben. Die Mutter, die am losesten ist, dreht sich immer so, daß alle Muttern nur dann gleichzeitig gedreht werden, wenn die auf ihre Bolzen ausgeübte Kraft nahezu gleich ist. Die loseren Muttern werden immer auf das Niveau der festeren Muttern gebracht, die festeren Muttern bewirken jedoch niemals eine nicht parallele Flanschausrichtung, da alle Muttern zunächst handfest angezogen werden. Anders ausgedrückt: Selbst parallele Flansche neigen dazu, sich abzusetzen, so daß sie wiederum uneben werden. Mit der vorliegenden Erfindung nimmt das offene Ende zu jeder Zeit das Drehmoment auf, während auf das geschlossene Ende erst dann Drehmoment ausgeübt wird, wenn die Flanschflächen parallel werden, und an diesem Punkt wird auf alle Bolzen die gleiche Kraft ausgeübt, und mit der gleichen Umfangsdruckkraft werden alle Muttern festgezogen und die Flanschflächen zusammengebracht.
Eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben; dabei sind:
1 eine schematische perspktivische Ansicht einer Vorrichtung zum Anziehen mehrerer Schraubverbindungen gemäß der Erfindung; und
2 eine Ansicht eines Details eines jeden hydraulisch betriebenen Werkzeugs, das in der Vorrichtung von 1 verwendet wird.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden verwendet, um mehrere Schraubverbindungen, die in 1 mit der Bezugszahl 1 bezeichnet sind, beispielsweise an einem Flansch, der mit der Bezugszahl 2 bezeichnet ist, anzuziehen. Jede Schraubverbindung kann durch einen Bolzen, der sich durch ein entsprechendes Loch des Flansches erstreckt, und durch eine auf den Bolzen aufgeschraubte Mutter gebildet sein. Die Schraubverbindungen 1 sind üblicherweise um den Flansch 2 herum mit gleichen Abständen voneinander vorgesehen.
Mehrere hydraulisch betriebene Werkzeuge 3 sind vorgesehen, um die Schraubverbindungen 1, insbesondere die Muttern, gleichzeitig anzuziehen. Jedes hydraulisch betriebene Werkzeug ist in einer auf diesem Fachgebiet bekannten Konstruktion ausgeführt. Es kann insbesondere einen hydraulisch betriebenen Antrieb haben, der einen Zylinder, einen unter der Wirkung eines in den Zylinder eingebrachten Fluids im Zylinder bewegbaren Kolben sowie eine Kolbenstange beinhaltet, die sich vom Kolben aus aus dem Zylinder herauserstreckt, wobei der hydraulisch betriebene Antrieb in einem Gehäuseabschnitt untergebracht ist. Ein Sperrklinkenmechanismus ist mit der Kolbenstange verbunden und hat üblicherweise eine mit der Kolbenstange verbundene Antriebsverbindung, eine in der Antriebsverbindung montierte Ratsche, eine an der Antriebsverbindung vorgesehene Sperrklinke, um die Ratsche während des Drehens der Verbindung zu drehen, wobei alle mit einem anderen Gehäuseabschnitt verbunden sind. Die Ratsche hat eine innere Öffnung oder einen Vorsprung, um in eine Schraubverbindung einzugreifen und diese zu drehen. Um die Muttern der Schraubverbindungen 1 am Flansch 2 zu drehen, sind die Ratschen der hydraulisch betriebenen Werkzeuge 3 mit ihren Öffnungen über der Mutter vorgesehen.
Jedes hydraulisch betriebene Werkzeug 3 ist durch eine Schwenkverbindung und einen Schlauch 5 mit einer Hydraulikpumpe 6 oder insbesondere mit einem Wegeventil 7 der Pumpe 6 verbunden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist das System mit einem Abfühlmittel ausgestattet, das auf eine spezielle Weise funktioniert. Das Abfühlmittel kann insbesondere einen in jedem hydraulisch betriebenen Werkzeug 3 vorgesehenen Sensor 8 beinhalten, der ausgebildet ist, um während des Betriebs abzufühlen, daß sich ein Kolben des entsprechenden hydraulisch betriebenen Werkzeugs bis zu einem Punkt vorwärtsbewegt, an dem ein Zurückratschen möglich ist. Das Abfühlmittel 8 kann insbesondere abfühlen, wann der Kolben p des hydraulisch betriebenen Werkzeugs 3 während des Vorwärtshubs seinen Endpunkt erreicht, nach dem der Kolben einen Rückwärtshub durchführt. Während des Rückwärtshubs des Kolbens führt der Sperrklinkenmechanismus das Zurückratschen durch. Der Sensor des Abfühlmittels kann in vielen unterschiedlichen Modifizierungen ausgebildet sein. Der Sensor kann beispielsweise als ein Magnetsensorschalter ausgebildet sein, der abfühlt, wann sich der Kolben p vorbeibewegt, und dann ein entsprechendes Signal erzeugt. Ein Stromkabel 9 verbindet den Sensor 8 elektrisch mit dem Wegeventil 7 der Hydraulikpumpe 6.
Das System in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung arbeitet wie folgt:
Wenn der Sensor 8 von mindestens einem hydraulisch betriebenen Werkzeug 3 abfühlt, daß der Kolben des hydraulisch betriebenen Werkzeugs den Punkt erreicht, an dem ein Zurückratschen möglich ist, wird das Ventil 7 betätigt, so daß alle Kolben von allen hydraulisch betriebenen Werkzeugen 3 automatisch zurückgefahren werden, selbst wenn die restlichen Kolben der hydraulisch betriebenen Werkzeuge nicht den Punkt erreicht haben, an dem ein Zurückratschen möglich ist.
Der Sensor 8 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann auf viele unterschiedliche Arten funktionieren. Während das in den Zeichnungen dargestellte Abfühlmittel als ein Magnetsensorschalter ausgebildet ist, der abfühlt, wann sich der Kolben vorbeibewegt, und ein elektrisches Signal erzeugt, kann das Abfühlmittel auch als ein Magnetschalter ausgebildet sein, der abfühlt, wann eine erste Haltesperrklinke des Werkzeugs in einen Spalt zwischen den Zähnen der Ratsche hineinfällt, usw. Der Sensorschalter muß, ungeachtet seiner spezifischen Konstruktion, so ausgeführt sein, daß er abfühlt, wann ein Vorwärtshub beendet und das werkzeug bereit für ein Zurückratschen ist.

Claims

Verfahren zum Anziehen von Schraubverbindungen (1), das die Verwendung mehrerer hydraulisch betriebener Drehmomentwerkzeuge (3) umfaßt, von denen jedes einen Zylinder, einen im Zylinder bewegbaren Kolben (p), eine Kolbenstange sowie einen mit der Kolbenstange verbundenen Sperrklinkenmechanismus beinhaltet, wobei jedes hydraulisch betriebene Werkzeug in eine jeweilige der Schraubverbindungen (1) eingreift, gekennzeichnet durch das Abfühlen, wann mindestens eines der hydraulisch betriebenen Werkzeuge (3) während eines Vorwärtshubs des Kolbens einen Punkt erreicht, an dem ein Zurückratschen möglich ist, sowie durch das automatische Zurückfahren aller Kolben (p) von allen der hydraulisch betriebenen Drehmomentwerkzeuge (3), selbst wenn keiner der restlichen der Kolben (p) der hydraulisch betriebenen Drehmomentwerkzeuge (3) bis zu einem Punkt vorwärtsbewegt wird, an dem das Zurückratschen des jeweiligen Werkzeugs möglich ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Eingreifen das Anordnen der hydraulisch betriebenen Drehmomentwerkzeuge (3) mit gleichem Abstand voneinander um einen Lochkreis herum beinhaltet, um in Muttern der Schraubverbindungen (1) einzugreifen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Abfühlen das Abfühlen einer Position des Kolbens (p) des mindestens einen hydraulisch betriebenen Werkzeugs (3) beinhaltet, in der der Kolben seinen Vorwärtshub beendet, um das Zurückratschen zu beginnen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Abfühlen das Abfühlen beinhaltet, wann eine Sperrklinke eines Sperrklinkenmechanismus des mindestens einen hydraulisch betriebenen Werkzeugs in einen Spalt zwischen Zähnen einer Ratsche hineinfällt.
Vorrichtung zum Anziehen von Schraubverbindungen (1), die mehrere hydraulisch betriebene Drehmomentwerkzeuge (3) umfaßt, von denen jedes einen Zylinder, einen im Zylinder bewegbaren Kolben (p), eine Kolbenstange sowie einen mit der Kolbenstange verbundenen Sperrklinkenmechanismus beinhaltet, wobei jedes hydraulisch betriebene Drehmomentwerkzeug (3) in eine jeweilige der Schraubverbindungen (1) eingreift, gekennzeichnet durch ein Abfühlmittel (8), mit denen abgefühlt wird, wann mindestens eines der hydraulisch betriebenen Drehmomentwerkzeuge (3) während eines Vorwärtshubs des Kolbens einen Punkt erreicht, an dem ein Zurückratschen möglich ist, sowie durch ein Mittel (7), um alle Kolben (p) von allen der hydraulisch betriebenen Drehmomentwerkzeuge (3) automatisch zurückzufahren, selbst wenn keiner der restlichen der Kolben (p) der hydraulisch betriebenen Drehmomentwerkzeuge (3) bis zu einem Punkt vorwärtsbewegt wird, an dem ein Zurückratschen des jeweiligen Werkzeugs (3) möglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die hydraulisch betriebenen Drehmomentwerkzeuge (3) mit gleichem Abstand voneinander um einen Lochkreis herum angeordnet sind, um in Muttern der Schraubverbindungen (1) einzugreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der das Abfühlmittel (8) so ausgebildet ist, daß eine Position des Kolbens (p) des mindestens einen hydraulisch betriebenen Werkzeugs (3) abgefühlt wird, wenn er seinen Vorwärtshub beendet, um das Zurückratschen zu beginnen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der das Abfühlmittel so ausgebildet ist, daß es abfühlt, wann eine Sperrklinke des Sperrklinkenmechanismus des mindestens einen hydraulisch betriebenen Werkzeugs (3) in einen Spalt zwischen Zähnen der Ratsche hineinfällt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, die weiterhin eine einzelne Fluidquelle (6) umfaßt, um alle der hydraulisch betriebenen Werkzeuge (3) zu versorgen, sowie ein der Quelle zugeordnetes Steuerventil (7), um eine Fluidzufuhr von der Quelle (6) zu den hydraulisch betriebenen Werkzeugen (3) bereitzustellen und die Zufuhr zu unterbrechen.