Flensmoeren en Bouten
Er wordt zorgvuldig aandacht besteed aan het selecteren van de juiste flens en pakking, terwijl de keuze van de juiste bevestigingsmiddelen vaak wordt over het hoofd gezien. Alle componenten van een flensassemblage moeten geschikt zijn om een lekvrije verbinding te verkrijgen en te behouden; bouten, studs en moeren zijn de bevestigingsmiddelen die dit mogelijk maken. Dit gedeelte behandelt bouten, studs, schroeven, moeren, ringen, boutprocedure en hun belang in relatie tot flenzen.
Geniet je tot nu toe van dit artikel? Zorg er dan voor dat je onze Flensfundamenten Videocursus bekijkt. De cursus bevat meer dan vijf uur aan videomateriaal, een 52 pagina's tellend kleurgeïllustreerd handboek (dit artikel is een uittreksel uit het handboek), een quiz en je ontvangt een certificaat van voltooiing wanneer je de cursus afrondt. Veel plezier!
Boutcriteria
Boutcriteria voor een gegeven flens worden bepaald door de bijbehorende norm. Bijvoorbeeld, een flens van een bepaalde maat en klasse kan de volgende vooraf gedefinieerde factoren hebben:
- Aantal benodigde bouten.
- Lengte van de benodigde bout.
- Diameter van de benodigde bout.
- Materiaal van de benodigde bout.
- Positie van de bouten op het flensblad.
Het aantal bouten dat nodig is, zal altijd een veelvoud van 4 zijn, bijvoorbeeld 4, 8, 12, 16 enz. Naarmate de maat en klasse van een flens toeneemt, neemt ook het aantal benodigde bouten en hun diameter toe.
Bouten
Bouten hebben een cilindrisch lichaam met een schroefdraad aan één uiteinde en een kop aan het andere; bouten hebben niet-conische schachten. Bouten kunnen van verschillende materialen worden vervaardigd, maar staal is het meest gebruikelijk binnen de technische industrieën. De tegenhanger van een bout is de moer, die zijn vrouwelijke bevestigingsmiddel vormt. Andere veelvoorkomende soorten bevestigingsmiddelen zijn de schroef (stelschroef) en stud typen.
Bout Terminologie
Bouten met zeskantige koppen worden gebruikt binnen de chemische en olie- en gasindustrie; deze worden aangeduid als Hex Bouten of 6-punts bouten vanwege hun zeskantige vorm. Het gebruik van een 6-punts sleutel/moersleutel met een hex bout vermindert de kans dat de bout vervormt wanneer er koppel wordt toegepast (bekend als ‘afronden van de bout’).
Boutkoppen kunnen meer dan 6 zijden hebben, bijvoorbeeld een 12-punts bout, waardoor een sleutel zich vanuit meer hoeken aan de boutkop kan hechten; dit is nuttig bij het werken in een beperkte ruimte waar toegang tot de bout moeilijk is. Het verhogen van het aantal contactpunten verhoogt ook de hoeveelheid koppel die kan worden toegepast zonder de boutkop af te ronden. 12-punts bouten worden vaak gebruikt in de auto-industrie, met name voor het monteren van verbrandingsmotoren waar bouten moeilijk toegankelijk zijn en tot een hoog koppel moeten worden aangedraaid.
Tip – de kans op het afronden van een boutkop neemt toe naarmate het verschil tussen het aantal boutpunten en het aantal sleutelpunten toeneemt. Het bevestigen van een 12-punts sleutel aan een 6-punts bout zal het contactoppervlak tussen de sleutel en de boutkop verminderen. Dit verhoogt de druk op de hoeken van de boutkop (druk = kracht / oppervlakte) en verhoogt daarmee de kans dat de boutkop afrondt. Exact hetzelfde principe geldt bij het verbinden van een sleutel of dop met een moer.
6-Punts Dop en Moer, 12-Punts Dop en 6-Punts Moer, 12-Punts Dop en 12-Punts Moer
Schroef
Een schroef type bevestigingsmiddel is in wezen een bout, maar heeft een schroefdraad over de gehele lengte; er is ofwel geen schacht, of een conische schacht.
Stud
Een stud type bevestigingsmiddel heeft één of twee schroefdraden en heeft meestal een schacht tussen de draden. De draden van een stud hoeven niet overeen te komen, dat wil zeggen dat ze verschillende geometrieën kunnen hebben. Bij flenzen zullen studs dezelfde schroefdraadgeometrie aan beide uiteinden hebben en twee bijbehorende moeren; het aandraaien van de moeren comprimeert de flensvlakken samen, wat een afdichting vormt.
Schroef, Bout en Studs
Moeren
Moeren zijn het vrouwelijke deel van een schroefverbinding. Hex-moeren hebben een schroefdraad door hun centrale as, zijn zeskantig en hebben belastende en niet-belastende vlakken. Het niet-belastende vlak heeft een 30° afschuining en wijst weg van het flensblad. Het belastende vlak heeft geen afschuining, wijst naar het flensblad en moet van de flens worden gescheiden door een ring. Sommige moeren hebben een ring in hun ontwerp geïntegreerd en vereisen daarom geen extra ring. Materialen voor moeren worden bepaald door bijbehorende normen; ASTM is een van de aanbieders van deze normen.
Hex Moer
Tip – het mannelijke bevestigingsmiddel moet door zijn bijbehorende moer uitsteken met enkele draden wanneer het volledig is vastgedraaid. Als het mannelijke bevestigingsmiddel niet volledig door de moer gaat, zal het meer stress ondervinden dan bedoeld en kan het falen. Deze slechte praktijk tijdens de montage van bevestigingsmiddelen staat bekend als ‘kort bouten’, het is een veelvoorkomende faalmodus in veel industriële installaties.
Ringen
Ringen zijn schijfvormige items met een gat door hun centrale as geboord; ze worden tussen de bevestigingsmiddelen en het te bevestigen onderdeel geplaatst. Er zijn drie hoofdgroepen van ringen, dit zijn de vlakke, veer en borg typen. Uit deze drie hoofdgroepen komen veel andere ringvariaties voort, hoewel ze meestal een van de volgende doelen hebben, of een combinatie daarvan:
- Het verdelen van de belasting van het bevestigingsmiddel - zodat de randen van een boutkop niet in het oppervlak van het te bevestigen item snijden; dit is het meest gebruikelijke gebruik van ringen.
- Het elektrisch isoleren van het bevestigingsmiddel van het te bevestigen item - voorkomt galvanische corrosie.
- Het creëren van restspanning op het bevestigingsmiddel - trekspanning voorkomt dat het bevestigingsmiddel na verloop van tijd losraakt (vaak gebruikt op machines die overmatig trillen).
Ringen kunnen -en worden- in combinatie met andere ringen gebruikt, zoals wanneer een vlakke ring tussen een veerring en het te bevestigen item wordt geplaatst. Het is ook mogelijk dat een enkele ring een dubbele functie vervult, zoals wanneer een vlakke ring wordt gebruikt voor het verdelen van de belasting van het bevestigingsmiddel en het elektrisch isoleren van het bevestigingsmiddel van het te bevestigen item. Ringen die worden gebruikt voor het elektrisch isoleren van componenten worden meestal vervaardigd uit polymeer-gebaseerde materialen vanwege hun isolerende eigenschappen.
Van de drie besproken hoofdgroepen van ringen zijn vlakke ringen verreweg het meest voorkomende type ring.
Tip - vlakke ringen worden ook wel ‘platte’ ringen genoemd. Veerringen worden ook wel ‘Belleville’ ringen genoemd. Borgringen worden ook wel ‘ster’ ringen genoemd.
Boutprocedure
Voor lage druk en lage temperatuur toepassingen worden flenzen meestal met de hand aangedraaid met een sleutel/moersleutel. Voor hogere drukken en temperaturen kunnen momentsleutels worden gebruikt. Momentsleutels stellen personeel in staat om moeren tot een specifiek koppel aan te draaien en zo een bepaalde afdichtingsdruk te garanderen; een alternatief gereedschap is een hydraulische spanner (voor studs). Ongeacht het gebruikte aandraaigereedschap moeten flenzen altijd kruislings worden aangedraaid tijdens de montage.
Kruislings aandraaien van flenzen zorgt ervoor dat de flens gelijkmatig wordt belast over zijn afdichtingsvlakken. Ongelijke belasting over de vlakken kan leiden tot een scheve/schuine flens en/of een geknepen pakking; een van deze problemen zal de kans vergroten dat de flens niet correct afdicht.
Bout Aandraaiprocedure
De bovenstaande afbeelding toont de volgorde waarin bouten moeten worden aangedraaid voor drie verschillende flensmaten; de volgorde wordt aangeduid als de ‘bout aandraaiprocedure’.
Flens Met Aandraaiprocedure Aangegeven
Uitlijning
De juiste uitlijning van flenzen tijdens de installatie is cruciaal als een betrouwbare afdichting moet worden verkregen. Verkeerde uitlijning van flenzen veroorzaakt ongelijke belasting over de flensvlakken, wat de kans op het verkrijgen en behouden van een afdichting vermindert. Verkeerde uitlijning veroorzaakt ook ongelijke belasting over de flensbevestigingsmiddelen, wat de kans vergroot dat het meest zwaarbelaste bevestigingsmiddel faalt.
Verkeerde uitlijning wordt geclassificeerd als parallel of hoekig afhankelijk van de richting van de verkeerde uitlijning ten opzichte van de flensbladen. Normen zoals ASME PCC-1 geven richtlijnen met betrekking tot boutmontageprocedures en de controles die nodig zijn om verkeerde uitlijning te elimineren.
Flens Uitlijning en Verkeerde Uitlijning
Gerelateerde Online Technische Cursussen
Introductie tot Stoom, Ketels en Thermodynamica
Aanvullende Bronnen
https://en.wikipedia.org/wiki/Flensmoer
https://en.wikipedia.org/wiki/Bout_(bevestigingsmiddel)
http://blog.mutualscrew.com/2015/07/07/meerdere-gebruiken-van-flensbouten