Schrauben vorspannen mit der patentierten ITH Zugmutter
Auch im Hochtemperaturbereich wie hier an einer Gasturbine (Betriebstemperatur ca. 550 °C) kommen ITH Zugmuttern zum Einsatz. Durch die Nachstellöffnung an der Stützhülse des Schraubenspannzylinders kann die Druckhülse der Zugmutter mittels einer Beistellstange beigelegt werden.
Die Zugmuttern Typ TN 72 sind hier mit Radialbohrungen ausgelegt und wurden mit 1.900 kN vorgespannt.
Durch die kompakte, spannungsoptimierte Auslegung kann die Zugmutter TN 140 auch an Schraubenverbindungen in engen Einbauverhältnissen eingesetzt werden, wie hier an einem Walzgerüst. Die Schraubenverbindung wurde mit 3.500 kN vorgespannt.
Die konventionellen Muttern der Zugankerbolzen einer Windkraftanlage werden durch ITH Zugmuttern Typ TN 36 ersetzt - hier als Sechskantausführung. Zugankerbolzen werden mittlerweile fast ausschließlich nach der ITH Stretchmethode (hydraulisches, reibungs- und torsionsfreies Vorspannen) vorgespannt, da zum Beispiel Drehmomentverfahren zu hohe Biegespannungs- und Torsionsbelastungen aufweisen, was bis zum Versagen der Schraubenverbindung führen kann.
Um Zugankerbolzen auf die ITH Stretchmethode umzustellen, werden ITH Zugmuttern verwendet. Die Schraubenbolzen müssen nicht ausgetauscht werden.
Die ITH Zugmutter besteht aus drei Komponenten:
Die Funktionsweise der dreiteiligen, patentierten ITH Zugmutter beruht auf dem Differentialgewindeprinzip. Die axiale Vorspannkraft des Schraubenspannzylinders wird an dem überstehenden Differentialgewinde der Zughülse auf den Schraubenbolzen übertragen.
Die Zughülse, die auf die Schrauben aufgedreht wurde, überträgt die axiale Vorspannkraft von der Schraube über die Druckhülse auf die Druckscheibe und anschließend auf den Flansch. Hierdurch wird die Schraube axial gelängt. Es entstehen keine zusätzlichen Torsionsspannungen oder andere Belastungen in der Schraube.
Anschließend wird die Druckhülse über eine Vorrichtung an dem Schraubenspannzylinder oder über einen Stift zur Druckscheibe beigedreht.
Verwendung mit ITH Schraubenspannzylindern
Schrauben, die nach der ITH-Stretchmethode vorgespannt werden, benötigen einen Gewindeüberstand von 0,8 bis 1,0 x Gewindedurchmesser oberhalb der Mutter für das hydraulische Werkzeug. Falls der Gewindeüberstand nicht vorhanden ist, müssen die bestehen Schrauben gegen neue (längere) ausgetauscht werden.
Bei Einsatz der patentierten ITH-Zugmutter werden die bestehenden Muttern gegen die patentierten ITH Zugmuttern ausgetauscht. Die bestehenden Schraubenbolzen müssen hierbei nicht ausgetauscht werden.
Vorteile der Anwendung im Hochtemperaturbereich
Bei Verwendung der patentierten ITH-Zugmutter wird die Schraube rein axial gelängt. Hierdurch ist die patentierte ITH-Zugmutter optimal für temperaturbelastete Verbindungen geeignet, da im Vergleich zum Drehmoment-Verfahren die Haftreibung beim Lösen der Schraube nicht überwunden werden muss.
Bei temperaturbelasteten Verbindungen muss beim Lösen der Schrauben mittels Drehmomentverfahren ein um den Faktor 2,5 bis 4 x größeres Drehmoment aufgebracht werden. Dies erhöht das Risiko von Beschädigungen an Maschinen, Verbindungselementen und Schraubwerkzeugen erheblich. Nicht selten werden Schrauben undMuttern so stark beschädigt, dass diese gegen neue ausgetauscht werden müssen.
Die patentierten ITH-Zugmuttern sind spannungsoptimiert ausgelegt und bewirken eine effizientere Spannungsverteilung an der Schraube. Im Vergleich zu herkömmlichen Muttern wird durch den Einsatz der patentierten ITH-Zugmutter die Dauerfestigkeit der Schraube erheblich erhöht.
Eine sehr gleichmäßige Spannungsverteilung in den Bauteilen der patentierten ITH-Zugmutter wird durch das Spezialgewinde der Zughülse und die geometrische Festlegung erreicht. Alle ITH-Zugmuttern wurden durch die Finite Element Methode (FEM) berechnet.
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