Multiple Stud Nut (MSN)

Eine Multiple Stud Nut, kurz MSN, auch Spannmutter genannt, ist eine mechanische Vielfachschraubenvorrichtung zum axialen Vorspannen großer Schraubenverbindungen. Sie ersetzt die herkömmliche Mutter und erzeugt die Vorspannkraft über mehrere im Mutternkörper integrierte Druckschrauben.

Die Bezeichnung beschreibt eine Mutter, in deren Mutternkörper mehrere Druckschrauben angeordnet sind. Diese Druckschrauben leiten ihre Kräfte über eine Druckscheibe axial in die Verbindung ein.

Eine Vielfachschrauben-Spannmutter MSN besteht aus drei Komponenten:
1. Mutternkörper: Besitzt ein Innengewinde, das auf den Hauptbolzen geschraubt wird, und einen Ring aus Gewindebohrungen auf einem Teilkreis im Mutternkörper.
2. Druckschrauben: Die kleineren Schrauben sitzen im Kreis angeordnet im Mutternkörper.
3. Gehärtete Unterlegscheibe: Sie schützt die Flanschoberfläche des Bauteils vor Beschädigungen durch die Druckschrauben.
Die MSN wird auf die Hauptschraube bis zur Anlage an der Druckscheibe aufgeschraubt. Anschließend werden die integrierten Druckschrauben schrittweise über Kreuz mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogen. Dadurch wird die Hauptschraube gelängt und die verbundenen Flanschteile werden gestaucht.

Das Funktionsprinzip umfasst den Mutternkörper, mehrere integrierte Druckschrauben und eine Druckscheibe. Gemeinsam übertragen diese Bauteile die einzelnen Druckkräfte der Druckschrauben als axiale Vorspannkraft auf die Hauptschraube.

Der Mutternkörper wird zunächst auf das Gewinde der zu spannenden Schraube bis zur Druckscheibe aufgeschraubt. Danach werden die Druckschrauben schrittweise über Kreuz mit einem Drehmomentschrauber oder Drehmomentschlüssel angezogen, bis das vorgegebene Drehmoment erreicht ist.

Beim Anziehen erzeugt jede Druckschraube eine axiale Druckkraft. Die Summe dieser einzelnen Druckkräfte entspricht der gesamten Vorspannkraft beziehungsweise axialen Zugkraft der Hauptschraube. Keine axiale Verspannung im Bolzen und Gewinde. Keine Torsionsspannung in der Hauptschraube.

Ja. Obwohl die einzelnen Druckschrauben mit Drehmoment angezogen werden, wird die Hauptschraube rein axial und vollständig torsionsfrei vorgespannt.

Die Druckschrauben leiten ihre Kräfte über die Druckscheibe axial in die Verbindung ein. Die Hauptschraube wird dadurch gelängt, ohne dass sie selbst unter Last verdreht wird. Das verhindert Gewindeverschleiß durch eine Verdrehung der Hauptschraube.

Ja. Die MSN ersetzt die Standardmutter in der Schraubverbindung und deren Werkzeug zur Verspannung. Durch ihre universelle Bauart lässt sie sich direkt auf das Gewinde der Hauptschraube aufschrauben.

Nein. Die Vorspannkraft wird mechanisch über die Druckschrauben erzeugt. Für die Montage ist kein Hydraulikaggregat erforderlich; die Druckschrauben können mit geeignetem Drehmomentwerkzeug wie einem Drehmomentschlüssel angezogen werden.

Die Vorspannkraft wird über das vorgegebene Drehmoment der Druckschrauben eingestellt. Das System ermöglicht außerdem eine einfache Spannkraftkontrolle und eine schnelle Kontrolle der vorhandenen Vorspannkraft.

Ja. Nach dem Erreichen des vorgegebenen Drehmoments ist die Multiple Stud Nut durch die sich einstellende Selbsthemmung automatisch gegen Lösen gesichert.

Ja. Die Verspannung ist für statische Belastungen sowie für Wechsel- und Stoßbeanspruchungen gesichert.

Die Aufteilung der Vorspannkraft auf mehrere kleinere Druckschrauben vereinfacht die Montage und Demontage großer Schraubverbindungen. Gleichzeitig wird die Hauptschraube rein axial und torsionsfrei vorgespannt. Die hohe Arbeitssicherheit ermöglicht eine massive Verringerung der Unfallgefahr. Dadurch sinkt das Verletzungsrisiko.

Die Vorspannkrafterzeugung und die rein axiale Belastung vermeiden eine zusätzliche Torsionsbeanspruchung der Hauptschraube. Dadurch kann sich ihre Lebensdauer erhöhen. Zugleich kann die Hauptschraube kleiner dimensioniert werden, was Material und Gewicht einspart.

Die MSN-Spannmutter ist für dauerhafte und wartungsfreie Verbindungen ausgelegt. Sie eignet sich damit besonders für Anwendungen, bei denen eine sichere Verbindung langfristig gewährleistet sein muss.

Die axiale Vorspannkrafterzeugung mit MSN wird bei Schrauben mit Gewindedurchmessern von 16 mm bis 1.800 mm eingesetzt. Dadurch eignet sich das System auch für sehr große Schraubenverbindungen.

Neben der Standardreihe sind auch kompakte und hochfeste Ausführungen erhältlich. Darüber hinaus gibt es folgende Spannmuttern und Spannsysteme:
• Spannmuttern für dynamische Anwendungen
• Spannschraube „Multiple Stud Bolt“ – Vielfachschrauben-Spannbolzen • Spannmuttern für NACE- oder Sauergas-Anwendungen
• Spannmuttern für Hochtemperatur-Anwendungen
• Spannmuttern NACE-INOX mit Schutzkappe

Multiple Stud Nuts können für unterschiedliche Gewindearten und Normen ausgeführt werden, beispielsweise für metrische Gewinde, zöllige Gewinde sowie Rohrgewinde. Neben Gewinden sind auch andere Kraftübertragungselemente wie Bajonettverbindungen möglich.

Mögliche Werkstoffe sind hochfester Vergütungsstahl, rost- und säurebeständige Stähle sowie warmfeste Materialien. Dazu gehören auch NACE- und NACE-INOX-Edelstähle. Verschiedene Werkstoffpaarungen sind ebenfalls möglich.

Die Oberflächen der Spannmuttern können brüniert, lackiert oder chemisch vernickelt ausgeführt werden. Darüber hinaus sind kundenspezifische Oberflächenausführungen möglich.

Multiple Stud Nuts werden unter anderem im allgemeinen Maschinenbau, in der Kraftwerkstechnik sowie im Bereich Motoren und Getriebe eingesetzt. Weitere Einsatzfelder sind die Stahl- und NE-Metallindustrie, Hoch- und Tiefbau, Raffinerien, die chemische Industrie, Forschungstechnologie sowie Onshore- und Offshore-Anwendungen.

Zum Zubehör gehören analoge und digitale Drehmomentschlüssel, elektrische, pneumatische und hydraulische Drehmomentschrauber, mechanisch-hydraulische Schlüssel, Sechskantnüsse, Schutzkappen und Montagehilfsmittel. Auch Schmier- und Konservierungsmittel sowie die Unterstützung durch SCHAAF bei Montagesätzen sind verfügbar.

Die SCHAAF GmbH & Co. KG in Erkelenz entwickelt und fertigt Spannmuttern (Multiple Stud Nuts) für das torsionsfreie axiale Vorspannen großer Schraubverbindungen. Neben verschiedenen Standardbauformen werden auch kundenspezifische Sonderausführungen aus Sondermaterialien und Sonderwerkstoffen hergestellt.