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Mithilfe wirkungsvoller Verschraubungsmethoden lässt sich der Spagat zwischen Zeitdruck und Qualität der Flanschmontage unter Berücksichtigung der TA-Luft bewältigen Die Dichtheit von Flanschen ist ein Thema, das in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen wird In der EN 1591 wird gefordert, das Gesamtsystem Flansch-Schraube-Dichtung zu betrachten Die Dichtheit von Flanschen ist ein Thema, das in Zukunft weiter an Bedeutung gewinnen wird. In der EN 1591 wird gefordert, das Gesamtsystem Flansch-Schraube-Dichtung zu betrachten.

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SmartPump: Das Tool für automatisierte Montage.

Dabei spielen nicht nur die Kriterien der Festigkeitsbetrachtung eine Rolle, sondern das gesamte Verformungsverhalten und die Dichtigkeit.
Wichtig ist aber auch die genaue Montage. Bei rund 70 % der undichten und somit leckenden Flansche liegt die Ursache in stark streuenden Rest-Vorspannkräften bei den einzelnen Schraubverbindungen. Diese entstehen durch Nutzung ungenauer Montagemethoden.
Allerdings sollen während einer Abstellung/Revision Anlagen schnell wieder in Betrieb gesetzt werden, weil Produktionsverlust gleich Umsatzverlust bedeutet. Zeitdruck muss aber nicht Qualitätsverlust bedeuten. Aber welche Montageverfahren sind, insbesondere hinsichtlich einer besonders niedrigen Leckagerate, tatsächlich geeignet? Schraubverbindungen als lösbare Verbindung sollen zwei oder mehrere Teile so zusammen halten, dass diese sich unter allen vorkommenden Betriebskräften stets wie ein Teil verhalten. Entscheidend dafür ist eine ausreichende und dauerhafte Restklemmkraft. Diese aber lässt aber sich nur durch Einleiten einer möglichst hohen und genauen Montagevorspannkraft erzeugen.
Je niedriger die Leckagerate einer Flanschverbindung sein soll, desto besser muss die vorhandene Schraubenkraft ausgenutzt werden, um eine möglichst große Dichtflächenpressung zu erreichen. Die möglichst hohe Ausnutzung der Schraubenkraft wiederum ist stark von der verwendeten Anzugsmethode abhängig, die durch den  Anziehfaktor beschrieben wird. Das drehmomentgesteuerte und reibungsoptimierte, seitenlastfreie Anziehen mit Hilfe der Reaktionsscheibe DISC gewährleistet sofort dichte Flanschverbindungen.
Die Sechskantunterlegscheibe DISC ist eine „Reaktionsscheibe“ mit einem innen liegendem eingepressten Gewindesegment. Dieses greift, wie das Mutterngewinde, in den vorzuspannenden Standard-Bolzen. Oberhalb der DISC befindet sich die zu verschraubende Standard-Sechskant-Mutter. Nach  Auftragen eines Gleitsprays auf Innengewinde und Auflagefläche der Standard-Sechskant-Mutter werden zuerst die DISC, dann die Mutter manuell auf den zu verspannenden Bolzen eingeschraubt. Als Verschraubungs-Werkzeug dienen handelsübliche hydraulische oder pneumatische Drehmomentschrauber, die mit einem DISC-Antriebseinsatz ausgestattet sind. Der DISC-Antriebseinsatz stützt sich außen an der DISC ab und verschraubt innen die Standard-Sechskant-Mutter.

Montagegenauigkeit

Anziehfaktoren im Vergleich
Die Vorspannkraft-Genauigkeit der einzelnen Montageverfahren wird durch den so genannten Anziehfaktor beurteilt. Je näher ein Montageverfahren sich innerhalb seiner Toleranz der 1,0 nähert desto genauer ist das Montageverfahren an sich.
Hier ein Auszug:

  • Anziehen von Hand ohne Messung des Drehmoments: 4,0
  • Impulsgesteuertes Anziehen mit Schlagschrauber mit Kontrolle durch Drehmomentschlüssel: 2,5
  • Drehmomentgesteuertes Anziehen mit Drehmomentschlüssel: 1,6
  • Hydraulisches torsionsfreies Ziehen mit Dehnzylinder: 1,22 bis 1,6
  • Drehmoment und reibungsoptimiertes Anziehen mit Reaktionsscheibe DISC: 1,05 bis 1,2
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Sechskant-Reaktionsscheibe DISC: Die Auflagefläche des Flansches wird geschont. Das bedeutet hohe Ersparnis durch Wegfall der Nachbearbeitung.

Beim Verschrauben wird zunächst das Gewindesegment der DISC gegen die Standard-Sechskant-Mutter gekontert. Jetzt kann sich der Bolzen nicht mehr mitdrehen. Die Kraft baut sich nun so lange zwischen DISC und Mutter an, bis das eingepresste Gewindesegment der DISC sich löst und die Kraft sich auf den gesamten Bolzen verteilt. Nun erfolgt die Vorspannung des Bolzens mit Hilfe des Drehmomentschraubers bis zum gewünschten Drehmoment – das eingepresste Gewindesegment der DISC wird axial nach oben in einen dafür vorgesehenen Freiraum gezogen.

Fest anziehen ohne zu kontern und auch über Kopf
Die  Geometrie der DISC und die unterschiedlichen Reibverhältnisse stellen sicher, dass sich die DISC nicht auf der Auflagefläche dreht. Auch Gegenhalteschlüssel sind mehr notwendig. Wesentlich für die Arbeits- und Anlagensicherheit ist das ferngesteuerte handfreie Verspannen und Lösen von Schraubverbindungen auch bei Überkopfarbeiten. Bei simultanen Einsatz mehrerer Werkzeuge unter Verwendung der Sechskantbeilegscheibe DISC erfolgt das Verspannen der einzelnen Flanschbolzen kontrolliert, parallel und vor allem vorspannkraftgenau und seitenlastfrei.
Dank der eingesetzten DISC dreht sich der einzelne Flanschbolzen während des Verschraubungsvorgangs nicht mit. Es werden keine Biegebelastungen eingeleitet. Nur so ist gewährleistet, dass sich die beiden Flanschhälften und die innen liegende Dichtung gleichmäßig setzen und nicht einseitig belastet werden. Dies ist eine Grundvoraussetzung für leckagefreie Flanschverbindungen.
Das Simultorc-Verfahren reduziert zudem das Umsetzen der Werkzeuge drastisch und spart somit wertvolle Arbeitszeit. Das schafft Planungssicherheit für die Stillstände, erhöht die  Arbeits- und Anlagensicherheit und verkürzt die Revisionszeiten durch die Montagezeiteinsparung erheblich.
Nun müssen jedoch gewisse Flansche immer wieder geöffnet und geschlossen werden. Dabei entstehen bisher häufig beschädigte Auflageflächen, deren Reparatur sehr viel Zeit und Geld in Anspruch nimmt. Bei Flanschen, die der Druckbehälterverordnung unterliegen oder aus duktilen Werkstoffen bestehen, ist die mechanische Nachbearbeitung der Flanschoberflächen nämlich äußerst schwierig. Dies lässt sich jedoch durch Einsatz der DISC verhindern. Denn nun dreht sich nur die Standard-Sechskant-Mutter auf der DISC, und keines der Elemente auf der Auflagefläche des Flansches.

Verschraubungssystem DISC: Vorspannkraftgenaues Verspannen bei nur maximal +10 % Abweichung und zuverlässige Montage auch kurzer Schrauben.

Verschraubungssystem DISC: Vorspannkraftgenaues Verspannen bei nur maximal +10 % Abweichung und zuverlässige Montage auch kurzer Schrauben.

Für den Maschinen- und Anlagenbau wird zudem eine spezielle Hydraulikpumpe angeboten. Diese SmartPump treibt handelsübliche hydraulische Drehmomentschrauber an. Verschraubt wird mobil und baustellentauglich wahlweise nach der Drehmoment-, Drehmoment-Drehwinkel- oder nach dem streckgrenzgesteuerten Verfahren bei zeitgleicher Dokumentation.
Die SmartPump erlaubt dem Konstrukteur, alle notwendigen Schraubvorgänge von seinem Schreibtisch aus mit einer Parametersoftware zu programmieren und sie per Multi-Media-Card den Monteur an die Hand zu geben. Der Monteur muss auf der Baustelle dann praktisch nur noch die Fernbedienung der SmartPump drücken und den Anweisungen auf dem Display folgen. Somit sind Fehler bei einfacher Bedienbarkeit ausgeschlossen. Sämtliche Verschraubungsvorgänge zur Nachweissicherung protokolliert.

Patrick Junkers

Kontakt:
HYTORC
Tel.: 089 2309990
Email: info@hytorc.de
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