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Schraubenverbindung IHF-Stretch-System spart Kosten

Redakteur: Juliana Schulze

Mit der IHF-Stretch-Methode von ITH können die Flanschdimensionen der Schraubverbindungen in Windkraftanlagen reduziert werden, da die Schrauben reibungs- und torsionsfrei vorgespannt werden. Dadurch können die Herstellungskosten einer Windkraftanlage gesenkt werden.

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IHF-Stretch-System M48 an einer Turmverschraubung. (Bild: ITH)
IHF-Stretch-System M48 an einer Turmverschraubung. (Bild: ITH)

In Windkraftanlagen werden zum Verbinden der Turmschrauben hochfeste, vorgespannte Schrauben (HV-Garnituren) mit Nenndurchmessern von M20 – M64 verwendet. Diese bestehen aus der HV-Schraube, der HV-Sechskantmutter und den HV-Scheiben. Die Montagevorspannkraft wird reibungsbehaftet durch Drehmomentwerkzeuge aufgebracht. Das Montageanziehmoment – bestehend aus Gewindereibmoment, Kopfreibmoment und Gewindesteigungsmoment– kann hierbei allerdings so stark variieren, dass eine große Streuung der auf die einzelnen Schrauben aufgetragenen Vorspannkräfte auftritt. Untersuchungen der Universität Hannover belegen, dass dabei Ungenauigkeiten von bis zu 60 Prozent auftreten können. So sind die Reibeinflüsse bei größeren Abmessungen ab Gewindegröße M30 so groß, dass reproduzierbare Vorspannkraftwerte nur mit sehr großem Aufwand gewährleistet werden können. Deshalb müssen Schraubverbindungen, die durch ein Drehmoment vorgespannt werden, auch mehrfach gewartet werden.

Alte HV-Garnituren 1:1 mit IHF-Stretch-Systemen austauschen

ITH hat hier mit IHF ein HV-Stretch-System entwickelt, das die erforderlichen Bauteile auf die Hauptkomponenten reduziert: HV-Stretchbolt und HV-Roundnut. Dabei wurden die HV-Scheiben in den Schraubenkopf des HV-Stretchbolts und in die Mutter, der HVRoundnut, integriert. Dadurch kann – mit Zulassung durch das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) – eine alte HV-Garnitur mit einem neuen IHF-Stretch-System 1:1 ausgetauscht werden. Dabei wird zum Vorspannen der Verbindung ein hydraulisch betriebener Schraubenspannzylinder verwendet. Die erforderliche Vorspannkraft wird rein axial und völlig reibungsfrei aufgebracht. Schrauben, die nach der IHFStretch- Methode vorgespannt werden, erzielen eine hohe reproduzierbare Vorspannkraft und sind frei von Biege und Torsionsbelastungen. Durch das reibungs-, torsions- und biegemomentfreie Vorspannen der Schrauben werden diese höher ausgelastet. Sie besitzen eine bessere Dauerfestigkeit.

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Schraubzeiten liegen zwischen 20 und 60 Sekunden

Dafür wird der Schraubenspannzylinder mit einem Akkuschrauber auf das überstehende Gewinde aufgeschraubt und anschließend mit einem vorher definierten Druck beaufschlagt. Die Schraubzeiten für das komplette Vorspannen einer Schraube liegen je nach Abmessung zwischen 20 und 60 Sekunden. Durch die Verwendung mehrer Schraubenspannzylinder wird partiell eine höhere Vorspannkraft aufgebracht. Hierdurch lassen sich die Ringspalte der Flansche, ohne die Verwendung von Blechen, schließen. Beim Vorspannen der HV-Garnituren mit einem Drehmoment muss der Schraubenbolzen hingegen mit einem Ringschlüssel gegen Verdrehen gesichert werden. Dieses birgt zum einen ein hohes Unfallrisiko und ist zum anderen sehr zeitaufwändig. Ein weiterer Nachteil bei Verwendung des Drehmomentverfahrens ist das Drehmomentwerkzeug. Der Abstützarm des Drehmomentschraubers muss sich an den Turm oder an die nächste Schraube anlegen. Hierdurch wird die Turmwandbeschichtung beschädigt. Das Abstützen gegen die nächste Schraube führt zu erhöhten Biegebelastungen in der Schraube und somit zu weiteren Zusatzbelastungen.

Teil 2: Kostensenkung durch IHF-Stretch-System

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