DE19940976A1 - Schrauben-Muttereinheit für hydraulische Betätigung - Google Patents
Schrauben-Muttereinheit für hydraulische BetätigungInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schrauben-Muttereinheit, die a) gebildet ist aus einerseits einer Schraube (1), die ein Gewinde mit einem Schrauben-Gewindedurchmesser D¶S¶ und einer Schrauben-Gewindesteigung s und andererseits eine Mutter, die ein Gewinde mit einem Mutter-Gewindedurchmesser D¶M¶, welcher dem Schrauben-Gewindedurchmesser D¶S¶ angepaßt ist, und eine Mutter-Gewindesteigung m hat, und die b) bestimmt ist, axial gespannt zu werden mittels einer axial wirkenden Spannvorrichtung (3), durch die die Schraube (1) so weit gelängt wird, dass die Schrauben-Gewindesteigung um den Wert ds vergrößert ist, die Schrauben-Gewindesteigung s ungleich der Mutter-Gewindesteigung m ist und die Schrauben-Gewindesteigung s etwas kleiner, insbesondere um das Maß ds kleiner gewählt ist als die Mutter-Gewindesteigung m mit einer Toleranz von kleiner gleich +-25%, insbesondere kleiner gleich +-15%, vorzugsweise kleiner gleich +-5%.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schrauben-Muttereinheit, welche gebil
det ist aus einerseits einer Schraube, die ein Gewinde mit einem Schrauben-
Gewindedurchmesser DS und einer Schrauben-Gewindesteigung s besitzt,
und andererseits einer Mutter, die ein Gewinde mit einem Mutter-
Gewindedurchmesser DM, welcher an den Schrauben-Gewindedurchmesser
angepaßt ist, und eine Mutter-Gewindesteigung m besitzt und dazu be
stimmt ist, gespannt zu werden mittels einer im wesentlichen axial wirken
den, insbesondere hydraulischen Spannvorrichtung.
Schraubverbindungen müssen mit einer angepaßt gewählten Vorspannung
beaufschlagt werden, um eine hinsichtlich ihrer Belastbarkeit optimale Ver
bindung zu ergeben. Bei konventionellen Schrauben-Muttereinheiten sind
sowohl die Schraube als auch die Mutter mit Gewinden versehen, welche
dieselben Steigungen aufweisen. Bei Verwendung einer solchen Schrauben-
Muttereinheit treten jedoch technische Probleme auf, die in der Praxis die
Belastbarkeit einer solchen Schraubverbindung stark reduzieren können.
Eine wesentliche Schwierigkeit tritt bereits beim Beaufschlagen der
Schraubverbindung mit der erforderlichen Spannung auf. Wird diese Span
nung durch konventionelles Anziehen der Mutter oder ggf. der Schraube er
zeugt, so entsteht aufgrund von Reibung zwischen Schraube, Mutter und zu
verbindenden Werkstücken zusätzlich zur gewünschten Spannung auch ein
tordierendes Moment in der Schraube, welches dazu führt, daß die Festig
keitsgrenze der Schraube und/oder der Mutter erreicht wird, bevor die erfor
derliche Spannung erzielt ist. Dieses Problem wird vermieden durch den
Einsatz geeigneter, insbesondere hydraulischer Spannvorrichtungen, wie sie
beispielsweise von der US 4,246,810 offenbart werden. Diese bauen die ge
forderte Spannung der Schraube auf, ohne ein tordierendes Moment zu er
zeugen. Die hydraulisch vorgespannte Schraube wird in der vorgespannten
Position durch im wesentlichen torsionsfreies Feststellen der Mutter fixiert.
Danach kann die hydraulische Vorspannung entfallen.
Es verbleibt bei diesem Verfahren bei der gewählten Schrauben-
Muttereinheit mit im unbelasteten Zustand im wesentlichen identischen
Schrauben- und Muttergewindesteigungen jedoch das folgende Problem:
Aufgrund der Zugbelastung der Schraube durch die hydraulische Vorspan neinrichtung längt sich die Schraube, was zu einer Zunahme der Gewindes teigung der Schraube führt. Die Gewindesteigung der vorgespannten Schraube ist demzufolge nur noch ungenau an die Gewindesteigung der Mutter angepaßt. Wird die Spannvorrichtung entfernt, d. h. übernimmt die Mutter die Abstützung der Vorspannung der Schraube, so werden nicht alle Gewindegänge der Schrauben-Muttereinheit gleichmäßig belastet, wie es bei identischen Gewindesteigungen von Schraube und Mutter der Fall wäre, sondern im wesentlichen nur die ersten Gewindegänge (vom Schraubenkopf aus gesehen, siehe Fig. 1). Dies kann im praktischen Einsatz solcher, durch hydraulische Spanneinrichtungen vorgespannter Schrauben- Muttereinheiten dazu führen, daß die ersten Gewindegänge der Schrauben- Muttereinheit bei der Lastübernahme, d. h. beim Entfernen der hydrauli schen Vorspannung, beschädigt werden. Dies kann bis zum vollständigen Ausfall der Schrauben-Muttereinheit führen.
Aufgrund der Zugbelastung der Schraube durch die hydraulische Vorspan neinrichtung längt sich die Schraube, was zu einer Zunahme der Gewindes teigung der Schraube führt. Die Gewindesteigung der vorgespannten Schraube ist demzufolge nur noch ungenau an die Gewindesteigung der Mutter angepaßt. Wird die Spannvorrichtung entfernt, d. h. übernimmt die Mutter die Abstützung der Vorspannung der Schraube, so werden nicht alle Gewindegänge der Schrauben-Muttereinheit gleichmäßig belastet, wie es bei identischen Gewindesteigungen von Schraube und Mutter der Fall wäre, sondern im wesentlichen nur die ersten Gewindegänge (vom Schraubenkopf aus gesehen, siehe Fig. 1). Dies kann im praktischen Einsatz solcher, durch hydraulische Spanneinrichtungen vorgespannter Schrauben- Muttereinheiten dazu führen, daß die ersten Gewindegänge der Schrauben- Muttereinheit bei der Lastübernahme, d. h. beim Entfernen der hydrauli schen Vorspannung, beschädigt werden. Dies kann bis zum vollständigen Ausfall der Schrauben-Muttereinheit führen.
Wie bereits ausgeführt, tritt bei konventionellen vorgespannten Verschrau
bungen mit identischen Gewindesteigungen von Schraube und Mutter im
Moment der Lastübernahme eine plastisch-elastische Verformung der tra
genden Gewindegänge auf. Diese Verformung führt weiterhin zu einem Ver
lust an Vorspannung, sogenannten Setzkraftverlusten, welcher wiederum zu
einer verringerten Spannung der Verschraubung und damit zu einer verrin
gerten Belastbarkeit der Verschraubung führt.
Das oben ausgeführte Problem der Beschädigung der Gewindeeinheit im
Moment der Lastübernahme kann in der Praxis dazu führen, daß Schraub
verbindungen nicht mit der theoretisch möglichen Spannung beaufschlagt
werden können und daher eine verringerte Festigkeit aufweisen. Eine Lö
sung dieses Problems ist auch von großem wirtschaftlichem Interesse, da bei
einer Vielzahl technischer Einrichtungen stark gespannte Schraubverbin
dungen zum Einsatz kommen, welche mittels der Methode der axial wirken
den Vorspannung, d. h. mittels Vorspannkrafteinleitung montiert werden.
Zur Überwindung dieses bekannten Problems wurden bisher im wesentli
chen speziell ausgeformte Muttern verwendet. Beispielsweise werden Mut
tern mit konisch ausgesenktem Gewinde eingesetzt. Dadurch werden die am
stärksten belasteten ersten (vom Schraubenkopf aus gesehen) Gewindegänge
nur an den Spitzen belastet. Dies hat eine stärkere plastisch-elastische Ver
formung dieser Gewindegänge zur Folge, wodurch die weiteren Gewindegän
ge verstärkt zum Tragen herangezogen werden sollen.
Solche Muttern sind im allgemeinen jedoch einerseits aufwendig in der Ferti
gung, andererseits kann bei erhöhten Vorspannungen eine so große Fehlan
passung der Gewindesteigungen von vorgespannter Schraube und unbela
steter Mutter auftreten, daß ein Verschrauben des gepaarten Gewindes nicht
oder nur noch schwer möglich ist. Zudem muß die Mutter mit den verändert
ausgebildeten Gewindegängen voran aufgeschraubt werden.
Ein erhöhtes Gewindespiel der Schrauben-Muttereinheit ermöglicht ein Ver
schrauben des gepaarten Gewindes auch bei der oben erwähnten großen
Fehlanpassung von Schrauben- und Mutter-Gewindesteigung, kann aber
wiederum die Tragfähigkeit und Dauerbelastbarkeit der Schrauben-
Muttereinheit reduzieren.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, das Problem der Gewindebeschädi
gung bei der Lastübernahme in einer axial vorgespannten Schrauben-
Muttereinheit im Moment axialen Entspannung, d. h. der Vorspannkraftent
lastung und der damit einhergehenden Lastübernahme durch die Schrau
ben-Muttereinheit zu lösen oder wenigstens wesentlich zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch eine Anpassung von Schrauben-
und Muttergewinde dergestalt, daß die Gewindesteigung der axial vorge
spannten Schraube im wesentlichen, vorzugsweise genau derjenigen der un
belasteten Mutter entspricht. Dadurch wird eine weitgehend homogene Bela
stung aller tragenden Gewindegänge im Moment der axialen Entspannung
und der damit einhergehenden Lastübernahme durch die Schrauben-
Muttereinheit erreicht und das Problem der Lastübernahme durch nur die
ersten Gewindegänge (vom Schraubenkopf aus gesehen) mit daraus resultie
render Überlastung derselben vermieden.
Dies bedeutet in der Praxis, daß eine erfindungsgemäß realisierte Schrau
ben-Muttereinheit durch eine axial wirkende Spanneinrichtung mit einer
höheren Vorspannung beaufschlagt werden kann als eine konventionelle
Schrauben-Muttereinheit mit einander im unbelasteten Zustand angepaßten
Steigungen von Schraube und Mutter. Folglich ermöglicht es die Verwen
dung einer erfindungsgemäßen Schrauben-Muttereinheit, Schraubverbin
dungen mit einer Spannung zu beaufschlagen, welche die Festigkeit und
Belastbarkeit der verwendeten Materialien von Schraube und Mutter weiter
gehend ausnutzt als es bei Verwendung einer konventionellen (s. o.) Schrau
ben-Muttereinheit möglich wäre.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Schrauben-Muttereinheit gemäß An
spruch 1 ergibt sich aus Anspruch 9, welche zur Anwendung kommt, falls
eine Verschraubbarkeit der Gewindepaarung im ungespannten Zustand er
forderlich ist. Bekannt ist, bei stark unterschiedlichen Gewindesteigungen
von Schraube und Mutter einer Schrauben-Muttereinheit eine Verschraub
barkeit mittels eines erhöhten Gewindespiels zu erreichen, was jedoch die
Tragfähigkeit und Dauerbelastbarkeit der Schraubverbindung herabsetzten
kann, wie oben bereits ausgeführt wurde.
Demgegenüber kann eine deutliche Verbesserung erzielt werden durch Ver
wendung einer Schrauben-Muttereinheit gemäß Anspruch 1 unter Anwen
dung des in Anspruch 9 beanspruchten Verfahrens.
Ganz allgemein wird das Problem der Verschraubbarkeit von stark vorge
spannten Schrauben-Muttereinheiten ohne Tragfähigkeits- und Dauerbe
lastbarkeitsverlust gelöst durch die Verwendung einer Schrauben-
Muttereinheit gemäß Anspruch 1, wobei diese Schrauben-Muttereinheit im
bereits vorgespannten Zustand, d. h. bei erfindungsgemäß einander ange
paßten Gewindesteigungen von vorgespannter Schraube und unbelasteter
Mutter verschraubt wird. Dieses Verfahren ermöglicht es, eine erfindungs
gemäße Schrauben-Muttereinheit mit einer Vorspannung zu beaufschlagen,
welche die Festigkeit der verwendeten Materialien von Schraube und Mutter
weitestgehend ausnutzt, und umgeht das oftmals damit einhergehende Pro
blem der mangelnden Verschraubbarkeit einer solchen stark vorgespannten
Schrauben-Muttereinheit. Das oben ausgeführte Verfahren wird in Anspruch
9 beansprucht.
Die in Anspruch 10 beschriebene Schrauben-Muttereinheit stellt eine vor
teilhafte Weiterentwicklung der Schrauben-Muttereinheit gemäß Anspruch 1
dar, welche eine Anwendung des Verfahrens aus Anspruch 9 zuläßt. Die
Verwendung einer gemäß Anspruch 10 ausgeführten Schrauben-
Muttereinheit ermöglicht es, die Mutter auf die ungespannte Schraube auf
zustecken, daran anschließend die Schraube mittels einer axial wirkenden
Vorspanneinrichtung vorzuspannen, was erfindungsgemäß zu einer Anpas
sung der Gewindesteigungen von Schrauben- und Muttergewinde und damit
einhergehend zu einer im wesentlichen problemlosen Verschraubbarkeit der
Schrauben-Muttereinheit führt. Eine Ausführung der Schrauben-
Muttereinheit gemäß Anspruch 10 ermöglicht es, die Schrauben-
Muttereinheit mit einer Vorspannung zu beaufschlagen, durch welche die
Festigkeitsreserven des Materials im wesentlichen ausgenutzt werden, jedoch
ohne sowohl die Verschraubbarkeit als auch die Dauerbelastbarkeit und
Tragfähigkeit der Schrauben-Muttereinheit zu verringern, und führt zu einer
erhöhten Belastbarkeit der Schrauben-Muttereinheit im Moment der axialen
Entspannung und der damit verbundenen Lastübernahme.
Weiterhin weist die erfindungsgemäße Schrauben-Muttereinheit deutlich
verringerte Setzkraftverluste auf. Die plastisch-elastische Verformung der
tragenden Gewindegänge wird drastisch verringert, da aufgrund der Anpas
sung der Gewindesteigungen von vorgespannter Schraube und/oder kom
primierter Mutter von vornherein eine gleichmäßige Lastverteilung auf eine
große Zahl von Gewindegängen erzielt wird, die sich dementsprechend im
Moment der Lastübernahme nur noch geringfügig verformen.
Dies bedeutet in der Praxis, daß bei Verwendung einer Schrauben-
Muttereinheit gemäß Anspruch 10 sehr hohe Vorspannungen von Schraub
verbindungen realisiert werden können, die bislang zwar theoretisch, auf
grund der Festigkeit und Belastbarkeit der verwendeten Schrauben-
Muttereinheit denkbar waren, praktisch jedoch wegen der damit einherge
henden starken Gewindefehlanpassung von vorgespannter Schraube und
unbelasteter Mutter nicht zu realisieren waren. Dies stellt einen weiteren
praktischen Vorteil der erfindungsgemäßen Schrauben-Muttereinheit gemäß
Anspruch 10 dar.
Weitere Merkmale und Vorteile finden sich in den Unteransprüchen sowie
der nun folgenden, nicht einschränkend zu verstehenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er
läutert werden. In dieser zeigen:
Fig. 1 ein axiales Teilschnittbild einer Schrauben- und Muttereinheit gemäß
Anspruch 1 im ungespannten Zustand,
Fig. 2 einen axialen Schnitt durch eine Schraube mit aufgesetzter axial wir
kender Spannvorrichtung, die Abnahme des vorgespannten Gewindes
erfolgt mittels eines Stempels,
Fig. 3 einen axialen Schnitt durch eine Schraube mit aufgesetzter axial wir
kender Spannvorrichtung im ungespannten Zustand,
Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 einer Schraube mit aufgesetzter
axial wirkender Spannvorrichtung nach Beaufschlagung mit der er
forderlichen Vorspannung, wobei die Mutter nicht mehr auf dem zu
verbindenden Werkstück aufliegt,
Fig. 5 eine Darstellung entsprechend Fig. 3 einer Schraube mit aufgesetzter
axial wirkender Spannvorrichtung im vorgespannten Zustand nach
Beidrehen der Mutter,
Fig. 6 eine Schrauben- und Muttereinheit gemäß Anspruch 1 im vorge
spannten Zustand, wobei alle Gewindegänge anliegen und bei Last
übernahme zum Tragen kommen, und
Fig. 7 eine Aufsicht einer Schrauben-Muttereinheit gemäß Anspruch 10,
wobei die Mutter auf denjenigen Teil der Schraube aufgesteckt ist,
der einen dazu geeigneten Durchmesser aufweist und ein Beauf
schlagen der Schraube mittels der axial wirkenden Vorspannein
richtung erlaubt.
Im folgenden wird eine bevorzugte Realisierung der beanspruchten Erfin
dung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schrauben-Muttereinheit im unge
spannten Zustand. Die gezeigte Schrauben-Muttereinheit besteht aus einer
Schraube 1, welche vorzugsweise ein Normgewinde mit einem Schrauben-
Gewindedurchmesser DS und einer Gewindesteigung s aufweist, und einer
Mutter 2, welche einen an die Schraube angepaßten Mutter-
Gewindedurchmesser DM und eine Gewindesteigung m aufweist. Die Mutter-
Gewindesteigung m ist größer gewählt als die Schrauben-Gewindesteigung s,
und zwar um den Betrag ds größer. Die Symmetrieachse ist mit 8 gekenn
zeichnet, der erste tragende Gewindegang vom Schraubenkopf aus gesehen
(wie im beschreibenden Teil verwendet) ist mit 9 bezeichnet.
Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit, die zur Anpassung des Muttergewindes an die
Steigung s + ds der vorgespannten Schraube 1 erforderliche Mutter-
Gewindesteigung m zu ermitteln. In Fig. 2 wird die Schraube durch eine auf
gesetzte hydraulische Vorspanneinrichtung 3 gelängt. Die hydraulische Vor
spanneinrichtung kann beispielsweise der in US 4,246,810 offenbarten ent
sprechen. Die Vorspannung wird derart gewählt, dass sich die erforderliche
Längung der Schraube 1 ergibt. Die Gewindesteigung der entspannten
Schraube Längung wiederum ist ihrerseits so gewählt, dass insgesamt die
erforderliche Vorspannung der Schraubverbindung realisiert werden kann.
Die resultierende Zunahme ds der Schrauben-Gewindesteigung wird be
stimmt mittels Abdruck des gedehnten Schraubengewindes in einen Stempel
5 und anschließender meßtechnischer Auswertung. Die Symmetrieachse ist
wiederum mit 8 gekennzeichnet.
Die Mutter 2 wird bei der Fertigung mit einem Gewinde mit der Steigung m
versehen, wobei m im wesentlichen, insbesondere um das Maß ds größer
gewählt ist als die Schrauben-Gewindesteigung s. Das axiale Gewindespiel
des Muttergewindes 6 (siehe Fig. 6) wird passend gewählt, daß ein Ver
schrauben der Schrauben-Muttereinheit auch im ungespannten Zustand
möglich ist.
Fig. 3, 4 und 5 zeigen den Vorgang der Beaufschlagung der Schrauben-
Muttereinheit mit der erforderlichen Spannung. Die Mutter 2 wird torsions
frei auf die Schraube 1 aufgeschraubt, bis sie am zu verbindenden Werk
stück 4 aufliegt. Dann wird die hydraulische Spannvorrichtung 3 auf die
Schraube 1 aufgeschraubt. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Auch hier ist die
Symmetrieachse mit 8 gekennzeichnet.
Fig. 4 zeigt die Schraube 1 im durch die hydraulische Spannvorrichtung 3
vorgespannten Zustand. Durch die Längung hat sich die Mutter 2 vom
Werkstück 4 abgehoben. Gleichzeitig haben sich die Mutter-
Gewindesteigung m und die Gewindesteigung s + ds der vorgespannten
Schraube 1 einander angeglichen, so daß sie im wesentlichen gleich sind.
Die Symmetrieachse ist mit 8 gekennzeichnet.
Fig. 5 zeigt die hydraulisch vorgespannte Schraube nach im wesentlichen
torsionsfreien Anziehen der Mutter 2, so daß diese wieder am zu verbinden
den Werkstück aufliegt.
Fig. 6 zeigt die durch die Dehnung der Schraube erfolgte Anpassung von
Schrauben- und Muttergewinde. Im vorgespannten Zustand kommen alle
Gewindegänge zur Anlage. Die Symmetrieachse ist mit 8 gekennzeichnet.
Nach dem Anziehen der Mutter 2 kann die hydraulische Spanneinrichtung 3
entfernt werden. Dadurch, daß die Gewindesteigung m der Mutter 2 im we
sentlichen gleich der Gewindesteigung der vorgespannten Schraube 1 ist,
kommen im Moment der hydraulischen Entspannung alle Gewindegänge der
Mutter zum Tragen.
Das in Anspruch 3 formulierte Verfahren ermöglicht es, die erfindungsge
mäße Schrauben-Muttereinheit kontrolliert mit der erforderlichen Vorspan
nung zu beaufschlagen, so daß sich eine Längung der Schraube ergibt, aus
welcher eine Gewindesteigung s + ds der Schraube resultiert, die der Gewin
desteigung m der Mutter gleich ist.
Die praktische Realisierung der in den Ansprüchen 4, 5, 6, 7 und 8 bean
spruchten Ausführungen der erfindungsgemäßen Schrauben-Muttereinheit
ergeben sich direkt aus den erwähnten Ansprüchen und bedürfen keiner
weiteren Erläuterung.
Das in Anspruch 9 formulierte Verfahren zur Verwendung der erfindungs
gemäßen Schrauben-Muttereinheit kann anhand der praktischen Realisie
rung der Schrauben-Muttereinheit gemäß Anspruch 10 illustriert werden.
Eine solche Schrauben-Muttereinheit erlaubt es, die Schraube 1 mit der ge
wünschten bzw. erforderlichen Vorspannung zu Beaufschlagen und daran
anschließend die Mutter 2 in ihre spätere tragende Position (siehe Fig. 5) auf
die vorgespannte Schraube 1 aufzuschrauben.
Eine mögliche Realisierung der in Anspruch 10 beschriebenen Schrauben-
Muttereinheit wird anhand von Fig. 7 illustriert. Der Durchmesser der
Schraube 1 wird auf einem Abschnitt 7 an ihrem oberen Ende verringert auf
einen kleineren Durchmesser DA, so daß die Mutter 2 auf diesen Abschnitt 7
aufgesteckt werden kann. Am Abschnitt 7 wird die hydraulische Spannvor
richtung 3 befestigt, beispielsweise über ein Außengewinde am Abschnitt 7,
oder auch über ein vom oberen Ende der Schraube 1 zugängliches Innenge
winde im Abschnitt 7, dergestalt, daß die Schraube 1 mit der gewünschten
bzw. geforderten Vorspannung beaufschlagt werden kann und die Mutter 2
auf die vorgespannte Schraube 1 in ihre spätere tragende Position wie in Fig.
5 gezeigt aufgeschraubt werden kann. Danach erfolgt die hydraulische Ent
spannung der Schraube.
Neben der Anpassung der Gewindesteigungen von Mutter 2 und Schraube 1
ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, auch Fehlanpassungen der
Gewindegeometrien vom Mutter 2 und Schraube 1 gezielt durch Längung
der Schraube 1 und/oder Kompression der Mutter 2 auszugleichen. Insbe
sondere kann es vorteilhaft sein, im Fertigungsprozess gezielt eine Fehlan
passung der Gewindegeometrien von Mutter 2 und Schraube 1 im unbela
steten Zustand vorzugeben, welche durch Längung der Schraube 1
und/oder Kompression der Mutter 2 ausgeglichen wird, so dass die erfin
dungsgemäßen Vorteile realisiert werden, insbesondere eine noch gleich
mäßigere Lastverteilung auf alle Gewindegänge der Schrauben-Muttereinheit
erzielt wird.
Im Rahmen dieser Patentanmeldung ist unter dem Begriff "Gewindegang" ein
solcher Abschnitt einer mit Gewinde versehenen Schraube 1 oder Mutter 2
zu verstehen, der einer Windung des Gewindes entspricht. Dementspre
chend bedeutet die Formulierung "alle Gewindegänge" die gesamte (insbe
sondere tragende) Länge des Gewindes der Schrauben-Muttereinheit.
Die erfindungsgemäße Schrauben-Muttereinheit kann auch dahingehend
abgeändert werden, dass sie für eine axiale Druckspannung in der Schraube
1 vorgesehen ist. Insbesondere kann eine Schraube 1 ebenfalls mit einer
externen, axial wirkenden Spannvorrichtung 3 mit einer Druckvorspannung
beaufschlagt werden. Alles bislang über den Fall einer mit einer Zugvor
spannung beaufschlagten Schrauben-Muttereinheit Gesagte wird in diesem
Fall sinngemäß auf eine mit einer Druckvorspannung beaufschlagte Schrau
ben-Muttereinheit übertragen.
Claims (13)
1. Schrauben-Muttereinheit die a) gebildet ist aus einerseits einer Schraube
(1), die ein Gewinde mit einem Schrauben-Gewindedurchmesser DS und
einer Schrauben-Gewindesteigung s und andererseits einer Mutter (2), die
ein Gewinde mit einem Mutter-Gewindedurchmesser DM, welcher dem
Schrauben-Gewindedurchmesser DS angepaßt ist, und eine Mutter-
Gewindesteigung m hat, und die b) bestimmt ist, vorgespannt zu werden
mittels einer im wesentlichen axial wirkenden, insbesondere hydrauli
schen Spannvorrichtung (3), durch die die Schraube (1) so weit gelängt
wird, daß die Schrauben-Gewindesteigung um den Wert ds vergrößert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben-Gewindesteigung s ungleich
der Mutter-Gewindesteigung m ist und daß die Schrauben-
Gewindesteigung s etwas kleiner, insbesondere um das Maß ds kleiner
gewählt ist als die Mutter-Gewindesteigung m mit einer Toleranz von klei
ner gleich + 25% insbesondere kleiner gleich ± 15%, vorzugsweise kleiner
gleich ± 5%.
2. Schrauben-Muttereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schrauben-Gewindesteigung im vorgespannten Zustand s + ds, insbe
sondere im durch die Mutter (2) fixierten Zustand, im wesentlichen gleich
ist, insbesondere gleich ist der Mutter-Gewindesteigung m.
3. Schrauben-Muttereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Vorspannen die Spannung in der Schraube (1) überwacht wird und
daß der Spannvorgang mit der axial wirkenden Spannvorrichtung (3) so
durchgeführt, insbesondere so oft ausgeführt wird, bis in der Schraube (1)
die gewünschte Vorspannung vorliegt, der eine Schrauben-
Gewindesteigung d + ds entspricht, die der Mutter-Gewindesteigung m im
wesentlichen gleich, insbesondere gleich ist.
4. Schrauben-Muttereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
entweder die Schraube (1) oder die Mutter (2) ein genormtes Gewinde auf
weist.
5. Mutter (2) für eine Schrauben-Muttereinheit nach Anspruch 4, bei der die
Schraube (1) ein Normgewinde aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Mutter (2) eine Gewindesteigung m hat, die etwas größer als die Gewin
desteigung s der Normschraube (1) ist, insbesondere s + ds beträgt.
6. Schraube (1) für eine Schrauben-Muttereinheit nach Anspruch 4, bei wel
cher die Mutter (2) ein Normgewinde aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schraube (1) eine Gewindesteigung s hat, die etwas kleiner als m,
die Gewindesteigung der Normmutter (2), ist, insbesondere m + ds beträgt.
7. Schrauben-Muttereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gewindedurchmesser von Schraube (1) und Mutter (2) der Norm ent
spricht.
8. Schrauben-Muttereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schraube (1) und/oder die Mutter (2) eine genormte Gewindequer
schnittsform, z. B. Dreieck, Trapez, haben, insbesondere, daß Schraube (1)
und Mutter (2) die gleiche Gewindequerschnittsform aufweisen.
9. Verfahren zum Verschrauben der Schrauben-Muttereinheit gemäß An
sprüchen 1-8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufschrauben
der Mutter (2) auf die Schraube (1) der Schrauben-Muttereinheit in ihre
spätere tragende Position erfolgt nach Beaufschlagung der Schraube (1)
mit der gewünschten bzw. erforderlichen Vorspannung mittels der axial
wirkenden Spannvorrichtung (3).
10. Schrauben-Muttereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schraube (1) am oberen Ende einen Abschnitt (7) mit kleinerem
Durchmesser DA aufweist als derjenige der Schrauben-Muttereinheit DS,
insbesondere so klein, daß die Mutter (2) der Schrauben-Muttereinheit auf
diesen Abschnitt (7) mit kleinerem Durchmesser DA aufgesteckt werden
kann, wobei die Länge dieses Abschnittes (7) mit kleinerem Durchmesser
DA dazu ausreicht, bei aufgesteckter Mutter (2) der Schrauben-
Muttereinheit eine axial wirkende Spannvorrichtung (3) an dem Abschnitt
mit kleinerem Durchmesser DA zu befestigen (Fig. 7).
11. Schrauben-Muttereinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Geometrien der Gewinde von Schraube (1) und Mutter (2) derge
stalt aneinander angepaßt sind, daß die Geometrie des Gewindes der vor
gespannten Schraube (1) und/oder die Geometrie des Gewindes der kom
primierten Mutter (2) im wesentlichen übereinstimmen, so dass insbeson
dere die axial vorgespannte Schrauben-Muttereinheit problemlos ver
schraubt werden kann und eine gleichmäßige Lastverteilung auf im we
sentlichen alle Gewindegänge der axial vorgespannten Schrauben-
Muttereinheit erfolgt.
12. Schrauben-Muttereinheit die a) gebildet ist aus einerseits einer Schraube
(1), die ein Gewinde mit einem Schrauben-Gewindedurchmesser DS und
einer Schrauben-Gewindesteigung s und andererseits einer Mutter (2), die
ein Gewinde mit einem Mutter-Gewindedurchmesser DM, welcher dem
Schrauben-Gewindedurchmesser DS angepaßt ist, und eine Mutter-
Gewindesteigung m hat, und die b) bestimmt ist, mit einer Druckspan
nung beaufschlagt zu werden mittels einer im wesentlichen axial wirken
den, insbesondere hydraulischen Spannvorrichtung (3), durch die die
Schraube (1) so weit komprimiert wird, daß die Schrauben-
Gewindesteigung um den Wert ds verkleinert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schrauben-Gewindesteigung s ungleich der Mutter-
Gewindesteigung m ist und daß die Schrauben-Gewindesteigung s etwas
größer, insbesondere um das Maß ds größer gewählt ist als die Mutter-
Gewindesteigung m mit einer Toleranz von kleiner gleich ± 25%, insbeson
dere kleiner gleich ± 15% vorzugsweise kleiner gleich ± 5%.
13. Schrauben-Muttereinheit oder Verfahren gemäß Anspruch 12 und den
Merkmalen eines der Ansprüche 2 bis 11, wobei die Ansprüche 2 bis 11
dahingehend abgeändert sind, dass sie sich auf eine Gewindesteigung s
der Schraube (1) beziehen, die gemäß Anspruch 12 größer ist als die Ge
windesteigung m der Mutter (2).
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