BOLTED

Ein Forum über die Optimierung
von Schraubenverbindungen

Die Nord-Lock Gruppe hält die Bahnindustrie auf Kurs

Erstveröffentlichung Bolted #1, 2017.

Die Effizienz der Schraubensicherung durch Vorspannkraft anstatt Reibung hat dazu geführt, dass original Nord-Lock Keilsicherungsscheiben seit über 20 Jahren in der Eisenbahnindustrie eingesetzt werden. Keilsicherungscheibenpaare kommen im Fahrzeugbereich in allen sicherheitsrelevanten Bereichen wie Drehgestelle, Kuppelvorrichtungen und Bremsanlagen zum Einsatz.

Auch die Bauteile des Fahrwegs sind beträchtlichen dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt. Gerade bei den Weichenkonstruktionen gewinnen Nord-Lock Keilsicherungsscheiben immer mehr an Bedeutung. Diese sind hochkomplexe Konstruktionen, die der Witterung ausgesetzt, hoch beansprucht und bei geringstem Wartungsaufwand möglichst lange genutzt werden sollten. Hier gewährleisten Nord-Lock Keilsicherungsscheiben die Funktionsfähigkeit der Schraubenverbindungen auch bei höchsten Erschütterungen durch den Schienenverkehr.

Mit Nord-Lock SC-Keilsicherungsscheiben erzielt die Deutsche Bahn erhebliche Einsparungen bei der Konstruktion von Eisenbahnbrücken. Wenn z.B. eine alte Brücke saniert oder durch eine neue ersetzt wird, werden Hilfsbrücken eingebaut, um den Eisenbahnbetrieb in dieser Zeit sicherzustellen. Sogenannte Kleinhilfsbrücken werden vor Ort montiert. Normativ sind die Schraubenverbindungen mit 100% vorzuspannen, um eine Schraubensicherung zu erreichen. Solche Schraubengarnituren können jedoch nur einmal verwendet werden. Die Lösung war es diese Schrauben reduziert vorzuspannen und auf Keilsicherungsscheibenpaare zu setzen. Die SC-Keilsicherungsscheiben werden auch bei Schraubenverbindungen stählerner Eisenbahnbrücken sowie bei deren Ausrüstungskomponenten eingesetzt.

Auch Oberleitungs- und Signalmasten sind durch den Zugverkehr dynamisch beansprucht – aerodynamisch oder durch den Stromabnehmer verursacht. Bei der großen Anzahl der sich im Netz befindlichen Masten spielen zuverlässige Schraubenverbindungen eine bedeutende Rolle, um den Instandhaltungsaufwand zu reduzieren. Hier erzielen Nord-Lock Keilsicherungsfederscheiben aufgrund ihrer Geometrie und der daraus resultierenden elastischen Reserve zusätzlich bei Verschraubungsfällen mit kurzen Klemmlängen und weicheren Materialien eine erhöhte Sicherheitswirkung.

Lärmschutzanlagen sind das neueste Einsatzgebiet der Keilsicherungsfederscheiben. Diese Anlagen werden durch die von vorbeifahrenden Zügen verursachten Druck- und Sogwellen zum Schwingen angeregt. Bis 2030 sollen alleine in Deutschland 3000km Lärmschutzwände an Schienenwegen errichtet werden. Ein großer Anteil betrifft bestehende Brücken, die für Lärmschutzwände nicht ausgelegt sind. Hier kommen die NLX Keilsicherungsfederscheiben in Verbindung mit Betonschrauben ins Spiel, um Lärmschutzwandpfosten auf bestehenden Brückenkappen zu befestigen.

Entstehung und Entwicklung der Expander System Gruppe

12 Juli 2017
Kommentar

Text: Ulf Wiman

Foto: Stefan Jerrevång

Die Expander System Gruppe, neueste Akquisition der Nord-Lock Gruppe, teilt sich viele Kunden mit ihrer neuen Muttergesellschaft und die Geschichte der beiden Unternehmen weist bemerkenswerte Parallelen auf. Beide wurden fernab der Metropolen an einem abgelegenen Ort in Schweden gegründet und sind aus einer innovativen Idee heraus entstanden. Im Fall von Expander wurde aus einem rostigen Nagel eine marktführende Technologie für Gelenklagerungen. Der Gründer und ehemalige Eigentümer Roger Svensson erzählt die Geschichte.

Erstveröffentlichung Bolted #1, 2017.

Womit beschäftigt sich Expander?
„Unser patentiertes Expander System ist eine hochmoderne und kostengünstige Lösung, die das Problem mit verschlissenen oder ausgeschlagenen Gelenklagerungen in Bau-, Forst-, Bergbau- und anderen Schwermaschinen ein für alle Mal löst. In die Gelenklagerung eingebaut erhöht ein beidseitig fixierter aufspreizender Gelenkbolzen die Stabilität und Sicherheit. Ein Schweißen oder Aufbohren von abgenutzten Gelenklagerungen ist nicht mehr erforderlich. Das System wurde problemlos mit weit über 50.000 Betriebsstunden in der Praxis getestet.“

Wie ist das Unternehmen entstanden?
„Mein Vater Everth und sein Zwillingsbruder Gerhard führten in den 1950er-Jahren Straßenarbeiten durch, damals mit nur einer Planierraupe. Maschinengelenke und -gelenklagerungen sind anfällig für Abnutzung und Verschleiß, was zu teuren Ausfallzeiten und Reparaturen führt. Als provisorische Lösung schlugen sie einen rostigen Nagel in die Gelenklagerung, um den Spalt zu schließen. Das funktionierte erstaunlich gut und so entstand die Idee zur Entwicklung der Technologie.“

Wann sind Sie eingestiegen?
„Sie schilderten mir ihre Ideen und mir war sofort klar, welches Potenzial darin steckt. Mein Vater und ich gründeten das Unternehmen dann 1986. Schon sehr früh haben wir zusammen mit Computertechnikern ein parametergesteuertes CAD-System entwickelt. Das hat sich als unschätzbares Werkzeug erwiesen, da jedes Expander System individuell auf die jeweilige Kundenanwendung zugeschnitten wird.

In den 1990er Jahren haben wir dann in neue geografische Absatzgebiete expandiert. Nordamerika ist ein riesiger Markt und 1997 zog ich dorthin, um geschäftlich Fuß zu fassen. Nachdem der Start erfolgreich war, haben wir 2006 unsere eigene Produktionsstätte in Nordamerika eröffnet.“

Warum haben Sie das Unternehmen verkauft?
„Für neu entstehende enorm große Märkte, wie etwa Südamerika, ist eine lokale Präsenz erforderlich. Ich hatte die Wahl, entweder mein eigenes Netzwerk aufzubauen oder an jemanden zu verkaufen, der schon über ein weltweites Netzwerk aus Tochtergesellschaften und Vertriebshändlern verfügt. Wir hatten bereits mit Nord-Lock zusammengearbeitet und nach mehreren Gesprächen mit Ola Ringdahl, CEO der Nord-Lock Gruppe, war ich sicher, dass die Nord-Lock Gruppe perfekt passt.“

Was trägt Expander zur Nord-Lock Gruppe bei?
„Das Verständnis von Reparatur und Wartung hat sich in letzter Zeit stark gewandelt, und dadurch ist ein riesiges Marktpotenzial für das Expander System entstanden. Wir haben gerade einmal an der Oberfläche gekratzt.

Außerdem hatten wir und die Nord-Lock Gruppe oft gemeinsame Kunden, aber mit verschiedenen Problemen. Indem wir unsere Lösungen zusammenbringen – die sich dabei gegenseitig befruchten – stärken wir unser Portfolio und unsere Produktpalette enorm, und davon profitieren letztendlich unsere Kunden.“

Fakten: Roger Svensson
Position: Gründer und ehemaliger CEO der Expander System Gruppe.
Alter: 56.
Wohnhaft: Sedona, Arizona, USA.
Hintergrund: Studium der Wirtschaftslehre/Politologie an der UCLA (Doppelabschluss). Mitglied des UCLA-Teams, das 1982 die renommierten NCAA-Schwimmmeisterschaften gewann. War bei anderen Unternehmen in verschiedenen Positionen tätig, bevor er 1986 zusammen mit seinem Vater Expander gründete. „Ich war schon immer Unternehmer.“
Hobby: Musik: Singt, spielt Gitarre und schreibt eigene Songs. Arbeitet zurzeit an seinem Debütalbum. Außerdem malt er und liebt das Schreiben.

Anziehen mit Drehmoment oder Vorspannen – das ist hier die Frage

6 Juli 2017
Kommentar

Text: Nic Townsend

Foto: Nord-Lock ILLUSTRATIONS: Dan Hambe

Welche Methode eignet sich am Besten zum kontrollierten Anziehen einer Schraubenverbindung? In BOLTED treten nun hydraulische Drehmomentschrauber gegen hydraulisches axiales Vorspannen an.
Und der Gewinner ist …

Erstveröffentlichung Bolted #1, 2017.

Fast jeder hat irgendwann schon einmal eine Schraube oder Mutter durch Drehen, also tordierend, angezogen und versteht das Prinzip, das diesem Vorgang zugrunde liegt. Es ist das älteste, einfachste und für die meisten Nicht-Ingenieure auch das einzige Verfahren zum Anziehen von Schraubenverbindungen.

Ob von Hand oder mithilfe einer Hydraulik – die im Vergleich zu anderen Verfahren einfach verständlichen Grundlagen machen das tordierende Anziehen mittels Drehmoment im Allgemeinen zu der mit Abstand kostengünstigsten Lösung. Dies schließt aber die Notwendigkeit eines gewissen Trainings nicht aus, und auch die wichtigsten Faktoren, die Einfluss auf das Anziehen mit Drehmoment ausüben, sollten verstanden werden.

„Mit einem Drehmomentschlüssel und einer Reihe von Steckschlüsseleinsätzen können Sie Schrauben und Muttern in vielen verschiedenen Größen anziehen“, erklärt Robert Noble, Technischer Direktor, Asset 55. „Drehmomentwerkzeuge bieten eine recht große Flexibilität und Werkern kann ihre Benutzung leicht erklärt werden.“

Angesichts der Tatsache, dass sie bei den meisten Anwendungen effektiv eingesetzt werden können, ist klar, warum sie oft die erste Wahl sind.

Das hydraulische Anziehen mit Drehmoment hat jedoch seine Grenzen, vor allem auf Grund von Reibung, die Noble als „Drehmomentfeind Nummer Eins“ bezeichnet. In der Regel verschlingt allein die Reibung etwa 90% des aufgebrachten Drehmoments, mit dem die Mutter beaufschlagt wird, was bedeutet, dass nur ein kleiner Teil des Drehmoments in tatsächlich nutzbare Vorspannkraft umgewandelt wird. Da das Anziehen eine indirekte Art der Lastbeaufschlagung darstellt, ist es schwierig, die resultierende Vorspannkraft exakt vorherzubestimmen. Bei einer Reihe von Faktoren die zu beachten sind, gilt ein besonderes Augenmerk dem verwendeten Schmiermittel, ebenso wie der Vermeidung von Verschmutzungen und der einwandfreien Beschaffenheit der Gewinde und Kontaktflächen. Diese Sachverhalte müssen abgeklärt werden, um eine angemessene Genauigkeit bei der Verwendung von Drehmoment zur Erzeugung einer Vorspannung zu gewährleisten, um insbesondere bei krititschen Verbindungen Nachteile zu Vermeiden.

Noble betont, dass das Anziehen mit Drehmoment bei den meisten Verbindungen zu guten Resultaten führt, wenn geeignete Verfahren, kalibrierte Geräte und kompetente Mitarbeiter zur Verfügung stehen. Ein großes Thema ist die Streuung der Vorspannkraft, durch die in einer einzelnen Schraube eine Vorspannung erreicht wird, die bei +/- 25 Prozent des Sollwertes liegen kann; das übliche Ergebnis bei einem Flansch mit mehreren Schrauben ist aber eine durchschnittliche Vorspannkraft im engen Sollwertbereich (unter der Voraussetzung, dass ein bewährtes Verfahren eingesetzt und der Reibungskoeffizient berücksichtigt wird). „Für die meisten Flanschverbindungen mit Dichtung reicht diese Genauigkeit aus, so dass der Einsatz von tordierenden Verfahren eine sehr praktikable Lösung ist“, erklärt Noble.

Mit dem HYDRAULISCHEN axialen Vorspannen mit Spannzylindern wurde in den 1970er Jahren begonnen. Pionierarbeit auf diesem Gebiet leistete neben anderen auch der britische Ingenieur Fred Heaton, der später die Unternehmen Hydratight und Boltight gründete. In den folgenden 20 Jahren kam das Verfahren immer häufiger zum Einsatz und zählt heute zu den bevorzugten Methoden für das Anziehen großer kritischer Schraubenverbindungen in vielen Branchen, wie etwa in der Öl- und Gasindustrie, bei der Windkraft, in Unterwasseranwendungen und in der Stromerzeugung.

Verglichen mit dem Einsatz von hydraulischen Drehmomentschraubern, erfordert das axiale Spannen im Vorfeld eine genauere Betrachtung der Arbeitsschritte und Auswahl der passenden Ausrüstung. In bestimmten Anwendungen lassen sich durch axiales Vorspannen eine höhere Genauigkeit und Kontrolle, sowie auch kürzere Montagezeiten erzielen. Besondere Vorteile bietet das Verfahren bei Flanschen mit mehreren Schrauben. Üblicherweise weden alle Schrauben mit herkömmlichem Drehmoment nacheinander in einem bestimmten Muster angezogen, das sorgfältig eingehalten werden muss, um eine ungleichmäßige Lastbeaufschlagung der Dichtung oder des Flansches zu vermeiden. Im Gegensatz dazu kann durch anbringen mehrerer hydraulischer Spannzylinder eine noch gleichmäßigere Kompression der Dichtung erzielt werden.

„Hier liegt der eigentliche Ursprung des hydraulischen axialen Vorspannens“, erklärt Nitin Patel, Projects and Commercial Manager, Boltight. „Nun war es endlich möglich, die Klemmkraft genau zu steuern und zwar auf dem gesamten Flanschumfang; das ist wesentlich besser für die Dichtung, sowie die ganze Verbindung, deren Vorspannkraft man nun tatsächlich vorausberechnen kann.“

Eine weitere als Vorteil wahrgenommene Eigenschaft des axialen Vorspannens ist die höhere Genauigkeit, aber Noble weist darauf hin, dass es so einfach nicht ist. „Leider versucht die Industrie immer wieder, einfache, allgemeingültige Regeln aufzustellen, die sich aber auf Kriterien des Drehmoments und der Vorspannung nicht anwenden lassen“, führt er weiter aus. „Unter den richtigen Bedingungen kann axiales Vorspannen sehr genau sein. Das ist etwa bei Schrauben oder Bolzen, die im Verhältnis zum Durchmesser sehr lang sind – also lange, dünne Schrauben oder Bolzen – und auch in Situationen mit hohen Schraubenlasten der Fall. Bei diesen Anwendungen ist das axiale Vorspannen genauer als das tordierende Anziehen mit Drehmoment. Umgekehrt verliert das axiale Vorspannen bei kurzen, dicken Schrauben und niedrigen Schraubenlasten an Genauigkeit.“

Auch das axiale Vorspannen hat Nachteile; wenn beim Entspannen des Spannwerkzeuges die Last auf die Mutter übertragen wird, kommt es zu einem gewissen Verlust an Klemmkraft. Um dies auszugleichen, wird der Klemmkraftverlust geschätzt, und der Monteur rechnet diesen Wert im Voraus hinzu. Das bedeutet, Schraube, Dichtung und Flansche werden mit einer erhöhten Montagevorspannkraft beaufschlagt. Dieser Umstand muss bereits in der Entwurfsphase der Verbindung oder vor dem Einsatz des Werkzeugs berücksichtigt werden. Alternativ kann der Vorspannvorgang auch wiederholt werden, um die Setzungsvorgänge auszugleichen.

Überdies kann das hydraulische axiale Vorspannen auch praktische und logistische Nachteile haben. Da mehr Ausrüstung und Spezialwerkzeuge benötigt werden, kann es deutlich teurer sein. „Das axiale Vorspannen ist ein kompliziertes Verfahren und wird nur von denen wirklich verstanden, die es regelmäßig anwenden“, sagt Noble. „Es werden spezielle Vorspannwerkzeuge benötigt und es ist schwierig, Spannwerkzeuge mit der gleichen Flexibilität zu entwickeln, die ein Drehmomentwerkzeug bietet.“

Die Wahrheit liegt also wie so häufig in der Mitte: Ob das tordierende Vorspannen mit Drehmoment oder das axiale Vorspannen die bessere Methode ist, muss von Fall zu Fall entschieden werden.

„Pauschale Aussagen verursachen eine Vielzahl von Rückfragen und zwingen bisweilen auch zu Kompromissen bei der Vorspannkraft. Gehen Sie so vor, wie es für die jeweilige Schraubenverbindung am besten ist“, sagt Noble und stellt abschließend fest: „Manchmal kommt es einfach darauf an, eine Anwendung mit offenen Augen zu betrachten, sich zu überlegen, wie die Ausrüstung zum Anwendungsort geschafft werden kann, sich den Einsatzort selbst genau anzuschauen und dann zu entscheiden, welches Montageverfahren bei der Anwendung überhaupt möglich ist.“

Wussten Sie schon, dass …
bei tordierenden Anziehverfahren in der Regel 90% des Anziehdrehmomentes allein zur Überwindung der Reibung (µ-Bereich
0,08-0,16) verbraucht werden?

QUERVERBINDUNGEN
Bei Schraubenverbindungen müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, bevor zwischen tordierend oder torsionsfreiem, axialen Vorspannen entschieden wird.

  • Legen Sie den Sollwert für die Vorspannkraft der Anwendung fest.
  • Ziehen Sie alle Faktoren in Betracht, die Ihre Wahl direkt beeinflussen können. Für Anwendungen, bei denen es von Vorteil ist, die Einwirkung von Torsionseffekten auf die Schraube/den Bolzen zu vermeiden, z.B. Fundamentbolzen in Beton, ist axiales Anziehen die beste Option. Wenn der Platz beschränkt ist, kann tordierendes Anziehen die bessere Option sein.
  • Unterschätzen Sie nicht die physikalischen und logistischen Beschränkungen. Damit ein Spannwerkzeug einen ausreichenden Eingriff hat, muss mindestens ein Gewindedurchmesser aus der Mutter herausstehen.

Keilsicherungsscheiben halten Flugzeuge in der Luft

Erstveröffentlichung Bolted #1, 2017.

Wenn Sie in der Küstenstadt Miri, im nordöstlichen Sarawak, Malaysia, in den Himmel schauen, können Sie mit etwas Glück Keilsicherungsscheiben von Nord-Lock in Aktion erleben: In einem funkferngesteuerten Flugzeug. Diese Modellflugzeuge werden von Byond Horizon verkauft, einer Firma, die sonst mit Drohnen Luftaufnahmen und Videos für Unternehmen macht.

„Im Gegensatz zu unseren Drohnen verwenden diese Modellflugzeuge Benzinmotoren“, sagt M. Fadzly von Byond Horizon. „Aber leider führen diese Motoren zu einem Vibrationsproblem. Da der Rahmen aus weichem Holz besteht und der Motor und dessen Halterung aus Stahl gefertigt sind, können sich die Schrauben, die beides zusammenhalten, nach nur vier oder fünf Flügen lockern.“

Fadzly führt weiter aus, dass der Flugzeugmotor nur schwer zugänglich ist; daher stellt die Lockerung ein echtes Problem dar. Ein Freund von Fadzly arbeitet jedoch bei Mayura Engineering und ist Lieferant von Nord-Lock Keilsicherungsscheiben.
„Ich habe eine Packung bestellt und die Scheiben ausprobiert; und jetzt empfehle ich sie allen meinen Kunden, wenn wir ihre Flugzeuge zusammenbauen“, sagt Fadzly. „Die Keilsicherungsscheiben von Nord-Lock brauchen nie nachgezogen werden und sorgen außerdem dafür, dass der Motor genau da bleibt, wo er hingehört. Denn schließlich wäre es ziemlich gefährlich, wenn der Motor während des Flugs herausfallen würde.“

Fadzly verkauft die ferngesteuerten Modellflugzeuge nicht nur, er fliegt sie auch selbst. „Ich mache das seit 1997“, sagt er. „Es ist eine Leidenschaft und ein Hobby für die Wochenenden, das einfach Spaß macht. Man hat das Gefühl, ein echtes Flugzeug zu fliegen.“

Keine Ausfallzeiten dank innovativer Gelenkbolzen

15 Juni 2017
Kommentar

Text: Alastair Macduff

Foto: Rambooms

Erstveröffentlichung Bolted #1, 2017.

KUNDE: Rambooms
BEREICH: MEHR ALS 40 MODELLE VON 450 KG BIS 20 TONNEN
ENDKUNDEN: HERSTELLER VON ZERKLEINERUNGSANLAGEN UND STEINBRUCHBETREIBER
VERWENDETES PRODUKT: EXPANDER SYSTEM-TECHNOLOGIE FÜR GELENKLAGERUNGEN
ANWENDUNGEN: AUSLEGERSYSTEME FÜR GESTEINSBRECHER

RAMBOOMS OY ist ein weltweiter Anbieter von Auslegersystemen für Gesteinsbrecher und liefert seine Produkte an Hersteller von Zerkleinerungsanlagen und Steinbruchbetreiber. Die Systeme des finnischen Unternehmens werden zur Zerkleinerung großer Gesteinsbrocken eingesetzt.

Bei solchen extrem harten Einsatzbedingungen zählen verschlissene Gelenklagerungen zum normalen Alltag und früher setzte das Unternehmen auf eine hauseigene Lösung, um diesen Verschleiß zu verhindern. Allerdings brachte diese Lösung – im Grunde nichts anderes als eine konische Verriegelung – einige Probleme mit sich. Außerdem trafen Rambooms eigene Bolzen nicht fertig montiert, sondern in Einzelteilen im Werk ein, so dass sie komplett neu verpackt werden mussten, um als Ersatzteile weiter verschickt zu werden.

2009 traf das Unternehmen die Entscheidung, die Expander System-Technologie für Gelenklagerungen zu testen und war mit den Ergebnissen äußerst zufrieden. Die Expander-Gelenkbolzen werden bereits vollständig montiert geliefert. Diese Tatsache stellt in einer wettbewerbsintensiven Branche eine erhebliche Zeit- und Kosteneinsparung dar. Für Monteure gestalten sich die Montage und Verriegelung sehr viel einfacher, als es bei der früheren Lösung des Unternehmens der Fall war.

Das Expander System bietet Rambooms nun ein sicheres Gefühl, denn seitdem das Unternehmen dieses System verwendet, treten keine Kundenprobleme mit verschlissenen Gelenklagerungen mehr auf. Außerdem haben sich die Lieferzeiten deutlich verkürzt, da Expander immer genug Produkte auf Lager hat, die sofort verschickt werden können.

„Unsere Kunden haben erkannt, dass die Expander-Technologie für Gelenklagerungen eine gute Qualität bedeutet. Davon profitiert unser Geschäft und unser Unternehmen“, sagt Samppa Varhomaa, Produktmanager bei Rambooms Oy.

Das Expander System wird beim Anziehen der Befestigungselemente in der Gelenklagerung der jeweiligen Maschine verriegelt. Die beidseitige Fixierung sorgt für mehr Stabilität und Sicherheit und ermöglicht eine einfache Montage und Demontage.

Schmierung: Das Wann und Warum beim Vorspannen

8 Juni 2017
Kommentar

Text: Amaris Neidich & Joseph Vernam

Erstveröffentlichung Bolted #1, 2017.

F: Wie wirkt sich Schmierung auf das hydraulische axiale Vorspannen und das Vorspannen von Spannelementen mit Vielfachschrauben aus?
A: Beim traditionellen Anziehen einer Mutter mit einem Schraubenschlüssel ist die Schmierung sehr wichtig, da sich viele Flächen gegeneinander bewegen – die Gewindegänge der Mutter gegen die Gewindegänge der Schraube/des Bolzens und die Unterseite der Mutter gegen die Oberfläche der Verbindung. Die Überwindung dieser Reibungskräfte macht ungefähr 90 % der Arbeit (des Energieaufwands) aus, die zur Erzeugung der Vorspannkraft in der Verbindung aufgewendet wird.

MIT EINEM HYDRAULISCHEN Vorspannwerkzeug wird der Schraubenbolzen gegenüber den zu verspannenden Teilen torsionsfrei auf die Montagevorspannkraft vorgespannt. Die Mutter kann nun unter minimaler Reibung von Hand gegen die Verbindungsfläche gedreht werden. Da die Vorspannung nicht durch Drehen der Mutter erzeugt wird, spielt hier die Reibung praktisch keine Rolle. Aus diesem Grund kann auf Schmierung zum Ziel der Reibwertoptimierung verzichtet werden.

Da keine Reibung berücksichtigt werden muss, braucht der Reibungskoeffizient durch Schmierung nicht verkleinert zu werden. Außerdem sind wesentlich genauere und wiederholbare Ergebnisse möglich, da in der Anwendung keine Reibung vorhanden ist.

Bei Spannelementen mit Vielfachschrauben (Superbolt Multi-Jackbolt Tensioners, MJTs) hat die Schmierung des Hauptbolzengewindes keinen Einfluss auf die Vorspannung. Es ist aber ratsam, einen sehr dünnen Schmierstofffilm mit Gleiteigenschaften zu verwenden, um die spätere Demontage der Spannelemente zu erleichtern.

Im Gegensatz dazu hat die Schmierung der Druckschraubengewinde, sowie der Aufstandsflächen zwischen Druckschrauben und Druckscheibe einen signifikanten Einfluss auf die erzielbare Vorspannkraft.

DIE RICHTIGE SCHMIERUNG ist für eine wiederholgenaue Vorspannung von Superbolt-­Spannelementen von entscheidender Bedeutung. Nord-Lock verwendet hauptsächlich ein Schmiermittel auf Graphitbasis mit niedrigem und konstantem Reibungskoeffizienten, um eine punktgenaue Vorspannung zu erzielen. Die Lieferung der MJTs erfolgt mit vorgeschmierten Druckschrauben. Sollte beispielsweise die Nachschmierung der Druckschraubenaufstandsflächen wegen wiederholter Montage und Demontage erforderlich werden, ist das passende Schmiermittel bei Nord-Lock erhältlich. Mit der Verwendung des korrekten Schmiermittels wird sichergestellt, dass die vorgesehene Vorspannkraft zuverlässig bei jeder Montage erreicht wird.

 

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Schicken Sie Ihre Fragen zum Thema Schraubensicherung per E-Mail an
experts@nord-lock.com

Die Umwandlung von Wellenbewegungen in Energie

CorPower Ocean gewinnt Energie aus dem Meer

Erstveröffentlichung Bolted #1, 2017.

ENERGIE. Angesichts der Tatsache, dass unser Planet zu mehr als 70 Prozent von Ozeanen bedeckt ist, stellt Wellenenergie eine gigantische und bisher weitgehend ungenutzte Quelle erneuerbarer Energie dar. Das Problem ist, dass die meisten Wellenenergiewandler für eine kommerzielle Nutzung zu groß und zu teuer sind. Eine Lösung könnte nun vom schwedischen Unternehmen CorPower Ocean kommen.

Der kompakte Wellenenergiewandler des Unternehmens oszilliert in Resonanz mit den Wellen, verstärkt ihre Bewegung und wandelt diese Energie dann in Strom um. Corpower Ocean-Gründer Stig Lundbäck, seines Zeichens Kardiologe, entwickelte das grundlegende Konzept in Anlehnung an die Pumpprinzipien des menschlichen Herzens. In gleicher Weise, wie das Herz hydraulisch gespeicherte Energie zur Rückkehr in seine Ursprungsform einsetzt, verwendet der Wellenenergiewandler ein pneumatisches Vorspannsystem, um die Boje wieder nach unten zu ziehen, nachdem sie durch eine Welle angehoben wurde.

Dadurch ist es einem relativ kleinen Gerät möglich, eine große Menge an Energie zu gewinnen. Schätzungen zufolge kann eine Boje mit einem Durchmesser von acht Metern rund 250 Kilowatt Energie erzeugen. Das reicht aus, um etwa 200 Haushalte mit Strom zu versorgen.

„Wenn man das Wellenenergiepotenzial betrachtet, könnten ungefähr 10 bis 20 Prozent des weltweiten Energiebedarfs durch Wellenenergie gedeckt werden“, erläutert Patrik Möller, CEO, CorPower Ocean. „Diese Energieform hat das Potenzial, zur wettbewerbsfähigsten Quelle für erneuerbare Energien zu werden. Ihre Energiedichte ist fünfmal höher als die von Wind und zehnmal höher als bei der Solarenergie. Da Wellen geringeren Schwankungen unterliegen und besser vorhersehbar sind als Sonne und Wind, kann der Energiefluss auf mehrere Tage vorhergesagt werden.“

Derzeit durchläuft der Wellenenergiewandler eine Reihe von Tests mit simulierter Wellenbelastung; eine Demonstration im Maßstab 1:1 ist für 2017 geplant. Eine der wesentlichen Herausforderungen bestand darin, die Boje klein und leicht zu halten; gleichzeitig musste sie aber auch stabil und haltbar genug sein, um selbst die heftigsten Stürme auf hoher See zu überstehen.

Das brachte in Hinsicht auf die Verbindungselemente einige Probleme mit sich. Am Hauptrahmen im Inneren der Boje setzt CorPower Ocean Superbolt-Spannelemente ein, da ihre Drehmomentanforderungen im Vergleich zu Standardschrauben deutlich geringer sind, was die Montage erheblich erleichtert. Außerdem ist Superbolt in der Lage, deren Zuverlässigkeit über die gesamte vorgesehene Lebensdauer der Bojen von 20 Jahren zu garantieren. An der Bojen-Unterseite sind Nord-Lock Keilsicherungsscheiben verbaut, da sie über viele Jahre und Lastzyklen hinweg die korrekte Vorspannung aufrechterhalten können.

Sanierung der Nürnberger U-Bahn – ohne Beeinträchtigung des Fahrplans

24 Mai 2017
Kommentar

Text: Linda Karlsson

Foto: VAG/ Peter Roggenthin, 123rf

Eine U-Bahn-Sanierung ohne wochenlange Bauarbeiten und Verkehrschaos durch Verspätungen und Umleitungen? Das kannte bis dato kein U-Bahn-Betreiber. Bis man in Nürnberg auf eine ganz besondere Betonschraube kam.

Erstveröffentlichung Bolted #1, 2017.

Die Nürnberger sind stolz auf ihre U-Bahn, die als eine der modernsten Europas zählt. Als einziges U-Bahn-Netz in Deutschland verkehren hier zwei der drei Linien vollautomatisch, d.h. ohne Fahrer. Mit mehr als einhundert Millionen Fahrgästen im Jahr fahren die Züge in Nürnberg täglich umgerechnet zweimal um die ganze Welt.

Bei einer solchen Dauerbelastung ist es keine Überraschung, dass nach mehr als 40 Jahren Betrieb eine große Sanierung des Gleisbettes notwendig geworden ist, um die Sicherheit der Fahrgäste weiterhin zu gewährleisten. Der Beton der Längsbalken, die die Gleise mit dem Tunnelboden verbinden, ist einfach an zu vielen Stellen schadhaft. Eine nicht besonders angenehme Aufgabe für den U-Bahn-Betreiber, die Verkehrs-Aktiengesellschaft Nürnberg (VAG). Bei Sanierung der Betonlängsbalken gehen U-Bahn-Unternehmen in der Regel von wochenlangen Sperrungen eines Gleises aus, um den Beton durch Wasserhochdruck abzutragen – eine zeitintensive und extrem gefährliche Arbeit angesichts der vielen Stromleitungen im Tunnel. Die langen Sperrzeiten bedeuten auch erhebliche Beeinträchtigungen des Verkehrs, zum Ärger der Fahrgäste und auf Kosten des Streckenbetreibers.

Eine Innovation machte aber die VAG während der Planungsphase aufmerksam: Der Nürnberger Dübel- und Betonschraubenhersteller TOGE Dübel gewann einen Innovationspreis im Bereich Bahntechnik für sein neues Konzept zur Verstärkung der Tragfähigkeit bestehender Betonbrücken. Bei der Preisverleihung saßen im Publikum auch Vertreter der VAG und so kam die Idee zustande, dieses Konzept zum ersten Mal in einer U-Bahn-Umgebung auszuprobieren. An drei Bahnhöfen laufen nun die Arbeiten.

Statt die Betonlängsbalken komplett zu ersetzen werden 36 Zentimeter lange und ein Kilo schwere Betonschrauben als tragende Bauteile verwendet, um die Lebensdauer der Gesamtkonstruktion des Gleisbettes zu verlängern. Die Schrauben sind mit einem patentierten Spezialgewinde ausgestattet, das sich beim Eindrehen in das Bohrloch in die Bohrlochwand einschneidet. Somit wird die Kraft der Schraube mechanisch in den Verankerungsgrund übertragen und der Beton befestigt.

„Einen Betonlängsbalken komplett entfernen und einen neuen betonieren – das können Sie niemals unter laufendem Betrieb machen“, erzählt Waldemar Gunkel, technischer Leiter von TOGE und einer der zwei Erfinder der neuen Betonschraubengeneration. „In Nürnberg wird aber mit unserem System nur zwischen 21 Uhr nachts und 4 Uhr morgens gearbeitet. In der Früh wird der Bahnhof komplett freigegeben und alles fährt im normalen Betrieb.“

In der Zeit wird immer nur ein Gleis gesperrt und die Züge werden eingleisig umgeleitet während man die porösen Stellen im Beton von den Längsbalken abklopft und neu betoniert und die Längsbalken anschließend mit den Betonschrauben in den Untergrund fixiert. Mehrere tausend Betonschrauben kommen in diesem ersten Projekt zum Einsatz. Und jede Schraube wird mit einer Nord-Lock Keilsicherungsfederscheibe NLX24sp gesichert.

„Durch die dynamischen Vibrationen, die durch den Zugverkehr entstehen, würde sich ein System ohne Nord-Lock einfach lösen“, so Waldemar Gunkel. „ Es käme zu einem Verlust der Vorspannung und die festgehaltenen Bauteile würden anfangen sich zu bewegen, was dann zur Zerstörung führt.“

Der Kontakt zu Nord-Lock ist damals über die Deutsche Bahn entstanden, wo die original Nord-Lock Keilsicherungstechnologie schon länger als Standard vorgeschrieben ist.

Jochen Süßenbach, zuständiger Account Manager bei Nord-Lock, sieht großes Potenzial in dieser neuen Vorgehensweise.
„Wir haben hier eine große Sanierung im Tunnel, die so gut wie keine Auswirkung auf den Fahrplan hat“, erzählt er. „Noch dazu ist es eine Lösung, die kostentechnisch im Vergleich zu den bisherigen Verfahren einfach unschlagbar ist.“

Bis jetzt läuft das Projekt genau wie geplant. Der erste Bauabschnitt konnte bereits eine Woche früher als geplant abgeschlossen werden und insgesamt dauern die Bauarbeiten der drei U-Bahnhöfe etwa sechs Wochen statt mehrere Monate. Nächstes Jahr steht der zweitgrößte Bahnhof im Netz, der „Plärrer“ mit täglich 98.000 Fahrgästen, an. Die Betonschrauben selbst sind für 50 Jahre ausgelegt. Abhängig von der Abnutzung des Betons wird die nächste Sanierung deshalb erst in ein paar Jahrzenten notwendig sein.

„Direkt am Puls der Zeit“. So hat der bayerische Innen- und Verkehrsminister Joachim Herrmann bei der Verleihung des Innovationspreises die Lösung von TOGE genannt. Bezogen hat er sich auf die Milliardenschäden, die Deutschland durch einen kritischen Zustand von 120.000 Autobahnbrücken und 30.000 Eisenbahnbrücken heute bereits entstehen. Die Lage in den U-Bahnen sieht ähnlich aus, denn wie in Nürnberg stammen die meisten U-Bahn-Netze in Deutschland und Europa aus den 1970ern. Waldemar Gunkel glaubt deshalb, dass TOGE in Nürnberg ein wichtiges neues Gebiet für seine Betonschraube gefunden hat.
„Das Projekt verleiht uns wirklich einen Schub, um unsere Produktentwicklung weiter voran zu treiben“, sagt er.

Fakten: DIE NORD-LOCK LÖSUNG
Kunde: TOGE Dübel GmbH & Co.KG.
Endkunde: Der Streckenbetreiber der Nürn­berger U-Bahn, die Verkehrs-Aktien­gesellschaft Nürnberg (VAG).
Ort: Nürnberg.
Projekt: Die Betonlängsbalken unter dem Gleis der U-Bahn sanieren, ohne den Verkehr groß zu beeinträchtigen.
Lösung: Verstärkung der bestehender Konstruktion durch eine Betonschraube mit einem patentierten Spezialgewinde statt vollständigem Ersatzbau.
Nord-Lock-Produkt: Mehrere tausend NLX24sp für die drei Bahnhöfe Bärenschanze, Gostenhof und Maximilianstraße, sowie später für den wichtigen Verkehrsknoten Plärrer.

Argumente für die NLX Keilsicherungsfederscheiben:

  • Zuverlässigkeit in verschiedenen Umgebungen.
  • Sicherheit bei jeglichen dynamischen Lasten-Vibrationen durch den Zugverkehr.
  • Eine hervorragende Partnerschaft mit kurzen Wegen, in der Probleme schnell gelöst werden.