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Die Erfindung betrifft eine Schraube gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art sowie ein Werkzeug, an das ein Drehmoment zum Anziehen und Lösen der Schraube anlegbar ist.
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Neben einer großen Anzahl von genormten Schrauben existieren unzählige Sonder- und Spezialschrauben, die für besondere Anforderungen entsprechend entwickelt und gefertigt werden.
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Viele Schrauben weisen einen Kopf auf. Die zum Schaft der Schraube weisende Fläche des Kopfes dient dabei als Anlagefläche an das zu verschraubende Teil. Ferner sind Schraubenköpfe häufig so beschaffen, dass ein Werkzeug zum Drehen der Schraube formschlüssig an sie angelegt werden kann.
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Eine formschlüssige Verbindung kann durch Anlegen eines Werkzeugs an einer in spezieller Weise geformten Umfangsfläche hergestellt werden, wie etwa bei einer Sechskant- oder Vierkantschraube. Eine formschlüssige Verbindung kann bei geeigneter Formgebung aber auch dadurch hergestellt werden, dass das Werkzeug in den Kopf eingreift, wie etwa bei Schlitz-, Kreuzschlitz- oder Innensechskant-Schrauben.
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Schraubenköpfe mit Inneneingriff weisen in der Regel eine einzelne Ausnehmung auf mit einem markanten Profil, beispielsweise dem eines Kreuzes, eines Sechskants oder eines Sterns. Die Ausnehmung muss dabei groß genug bemessen sein, um ein geeignetes Werkzeug zur Übertragung eines für ein festes Verschrauben ausreichenden Drehmoments aufnehmen zu können.
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Bei Schrauben, die in einer Umgebung eingesetzt werden, in der sie über lange Zeiträume einer Strömung eines Feststoffs oder Fluids ausgesetzt sind, resultiert gerade aus der erforderlichen Größe der Ausnehmung das Problem, dass die Eingangsöffnung eine dementsprechend große Angriffsfläche für das vorbeiströmende Material bietet und das Profil verschleißt. Das vorgesehene Werkzeug greift dann nicht mehr. Im schlimmsten Fall, insbesondere bei versenkten Schrauben, ist es dann nur noch mit großem Aufwand oder gar nicht mehr möglich, die Schraube wieder zu entfernen und schlussendlich zu erneuern.
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Zudem gelangen in Ausnehmungen mit einem größeren Querschnitt auch größere Partikel eines vorbeiströmenden Feststoffs. Damit steigt auch die Wahrscheinlichkeit, dass die Ausnehmung so stark verschmutzt, dass ein ausreichender Formschluss zwischen Ausnehmung und Werkzeug erschwert wird oder nicht möglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Schraube für strömungsbelastete Verschleißteile zu schaffen, dessen Innenprofil weniger anfällig für Verschleiß und Verschmutzung ist.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dem Verschleiß des Innenprofils eines Schraubenkopfs dadurch entgegengewirkt werden kann, dass anstelle einer einzelnen Ausnehmung für einen formschlüssigen Werkzeugeingriff zum Drehen der Schraube eine Mehrzahl von Ausnehmungen im Schraubenkopf vorgesehen ist, wodurch sich die abrasive Belastung besser auf den Schraubenkopf verteilt. Ferner wurde erkannt, dass der resultierende geringere Querschnitt der einzelnen Ausnehmungen auch die Gefahr einer Ansammlung von Fremdkörpern in den Ausnehmungen verringert und somit den Einsatz von Werkzeugen beim Warten der Verschleißteile erleichtert.
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Nach der Erfindung weist eine Schraube zur Befestigung eines eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisenden Bauteils, beispielsweise eines Hartmetallbauteilteils, eines Messers oder einer Einbaulage, welche einer Strömung eines Fluids oder Feststoffs ausgesetzt sind, einen Kopf mit einer einem Schaft entfernt angeordneten, senkrecht zur Schaftachse ausgerichteten Strömungsfläche, welche mit dem Fluid bzw. Feststoff in Verbindung steht, und eine in die Strömungsfläche eingebrachte Ausnehmung zum formschlüssigen Kontakt mit einem Werkzeug auf. Vorzugsweise ist zumindest eine weitere Ausnehmung zum formschlüssigen Kontakt mit einem Werkzeug vorgesehen und die Anzahl und die Maße der Ausnehmungen sind so ausgelegt, dass das Drehmoment zum Lösen und Anziehen der Schraube vom Werkzeug auf den Kopf übertragen werden kann und dass zudem die ausgenommene Fläche der einzelnen Ausnehmung im Verhältnis zur Strömungsfläche kleiner als 1 zu 4,5 ist. Durch die jeweils kürzeren Kantenlängen der Ausnehmungen wird vorbeiströmendem Fluid oder Feststoffen eine geringere Angriffsfläche geboten, was einen niedrigeren Verschleiß zur Folge hat. Des Weiteren wird durch die, bezogen auf die Fläche einer herkömmlichen einzelnen Ausnehmung, kleinere ausgenommene Fläche die Gefahr einer Ansammlung von Fremdkörpern in den Ausnehmungen verringert.
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Es erleichtert die Herstellung und den Einsatz eines geeigneten Werkzeugs erheblich, wenn die Ausnehmungen gleich große Querschnittsflächen aufweisen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Ausnehmungen auf einer konzentrisch zur Schaftachse verlaufenden Kreislinie angeordnet. So kann ein Drehmoment effizienter an den Schraubenkopf angelegt werden.
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Wenn die Ausnehmungen insbesondere gleichmäßig voneinander beabstandet sind, ist der Einsatz eines geeigneten Werkzeugs noch einfacher, da mehrere Ausrichtungen möglich sind, in denen es an den Kopf formschlüssig anlegbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung fluchtet die Strömungsfläche mit einer Strömungsfläche des Bauteils im montierten Zustand. Dafür ist eine einer Bohrung in dem Bauteil entsprechende Höhe des Schraubenkopfes vorgesehen. So wird die Angriffsfläche des Kopfes für vorbeiströmendes Fluid oder Feststoff insgesamt stark verringert und weniger Verwirbelungen entstehen. Dies hat eine weitere Reduzierung des Verschleißes, auch der Ausnehmungen, zur Folge.
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Es ist zweckmäßig, dass die Tiefe der Ausnehmungen ausgehend von der Strömungsfläche zumindest 25% der Höhe des Kopfes beträgt. Dies wirkt einem unbeabsichtigten Herausgleiten eines Werkzeugs entgegen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Ausnehmungen als Bohrungen ausgebildet. So sind die Ausnehmungen einfach in den Kopf einzubringen und die Fertigung von Elementen eines Werkzeugs, die in die Ausnehmungen eingreifen, ist mit wenig Aufwand verbunden.
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Nach der Erfindung ist ferner ein Werkzeug für eine Schraube vorgesehen, an die ein Drehmoment zum Anziehen und Lösen der Schraube anlegbar ist und das ein Eingriffsteil aufweist, das bereichsweise in den Kopf der Schraube eingreift und eine formschlüssige Verbindung mit dem Kopf herstellt. Insbesondere sind am Eingriffsteil in die Ausnehmungen einbringbare Stifte oder Zapfen angeordnet, deren Zahl der Zahl der Ausnehmungen im Kopf entspricht. Dadurch ist das Drehmoment gut auf die einzelnen Stifte oder Zapfen verteilbar.
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In einer alternativen Ausführungsform sind am Eingriffsteil in die Ausnehmungen einbringbare Stifte angeordnet, deren Zahl kleiner als die Zahl der Ausnehmungen im Kopf ist. Wenn die Zahl der Stifte beispielsweise ein Verhältnis von 1 zu 2 zur Zahl der Ausnehmungen aufweist, ist der Ansatz des Werkzeugs an den Kopf deutlich einfacher als wenn Stifte in gleicher Zahl wie die Ausnehmungen vorhanden wären. Zugleich wird dadurch der Material- und Fertigungsaufwand verringert.
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Günstig ist es, wenn die Maße der Stifte den Maßen der Ausnehmungen angepasst sind. So wird durch bloßes Eingreifen der Stifte in die Ausnehmungen eine stabile formschlüssige Verbindung hergestellt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Aufnahmeteil vorgesehen, das das Drehmoment auf das Eingriffsteil überträgt. Durch diese Ausführung wird das Anlegen eines Drehmoments wesentlich vereinfacht.
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Vorzugsweise ist das Aufnahmeteil ein Hebelkörper. So ist für das Erzielen eines gewünschten Drehmoments ein geringerer Kraftaufwand erforderlich.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind das Aufnahmeteil und das Eingriffsteil einstückig ausgebildet. Diese Lösung ist geeignet, wenn das Werkzeug nur für Schrauben eingesetzt werden soll, die eine bestimmte Ausführungsform und Größe eines zuvor beschriebenen Kopfes aufweisen. Dank der einstückigen Ausbildung ist das Werkzeug besonders robust und leicht herzustellen.
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In einer alternativen Ausführungsform sind das Aufnahmeteil und das Eingriffsteil fest miteinander verbunden und voneinander lösbar ausgeführt, beispielsweise als Steckschlüssel mit einem passenden Aufsatz. Diese Ausführungsform eignet sich gut für eine Verwendung an schwer zugänglichen Stellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind das Aufnahmeteil und das Eingriffsteil zweiteilig ausgeführt. Diese Ausführungsform ist leicht herzustellen und flexibel in der Verwendung.
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Es ist besonders günstig, wenn das Eingriffsteil ein Außenprofil und das Aufnahmeteil ein Innenprofil aufweist, oder vice versa, die aneinander angepasst sind. So können das Eingriffsteil oder das Aufnahmeteil leicht ausgetauscht werden, wenn die Arbeitsbedingungen dies erfordern.
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Insbesondere weist das Eingriffsteil Formelemente auf, über die ein formschlüssiger Kontakt mit Werkzeugen zum Drehen von genormten Schraubenköpfen herstellbar ist. Dadurch sind als Aufnahmeteil handelsübliche Schraubenschlüssel oder Schraubendreher einsetzbar.
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Es ist zweckmäßig, dass ein Satz von Eingriffsteilen für unterschiedliche Köpfe von Schrauben vorgesehen ist, deren Ausnehmungen unterschiedliche Maße und/oder Querschnittsformen aufweisen und/oder relativ zueinander unterschiedlich angeordnet sind, und dass die Eingriffsteile jeweils bedarfsweise in das Aufnahmeteil einbringbar sind. Dadurch kann das Werkzeug für eine Mehrzahl unterschiedlicher Schrauben verwendet werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Schraube mit einem erfindungsgemäßen Kopf;
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2 eine seitliche Schnittansicht der in 1 dargestellten Schraube mit dem erfindungsgemäßen Kopf;
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3 eine Draufsicht auf den in 1 und 2 dargestellten Kopf;
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4a eine Seitenansicht eines Eingriffsteils eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
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4b eine Ansicht von oben auf ein Aufnahmeteil eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
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5a eine Ansicht von oben auf das in 4a gezeigte Eingriffsteil, und
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5b eine Ansicht von unten auf das in 4a gezeigte Eingriffsteil.
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1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete erfindungsgemäße Schraube, die einen Kopf 14 aufweist und einen Schaft 12, bei dem aus Gründen der Übersichtlichkeit auf die Darstellung des Gewindes verzichtet wird.
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Der Kopf 14 ist zylinderförmig ausgebildet und in herkömmlicher Weise konzentrisch auf dem Schaft 12 angeordnet. Unter Vernachlässigung des Gewindes weist die Schraube 10 um eine Drehachse D rotationssymmetrische Außenkonturen auf.
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Der Kopf 14 weist eine vom Schaft 12 weg weisende Oberseite 18 und eine der Mantelfläche eines Zylinders entsprechende Außenseite 16 auf. In die Oberseite 18 sind drei Ausnehmungen 20 eingebracht. Die Ausnehmungen 20 sind jeweils im selben Abstand zu einem Mittelpunkt 18a, in dem die Drehachse D die Oberseite 18 schneidet, angeordnet und gleichmäßig voneinander beabstandet.
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In 2 ist die in 1 gezeigte Schraube 10 strichliniert markiert dargestellt, welche die Ausnehmungen 20 zeigen und das Gewinde andeuten. Dabei ist erkennbar, dass die Erstreckung der Ausnehmungen 20 entlang der Drehachse D etwa 85% der Erstreckung des Kopfs 14 entspricht.
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3 zeigt eine Draufsicht auf den Kopf 14. Hier ist die gleichmäßig beabstandete Anordnung der Ausnehmungen 20 zueinander und relativ auf einer Kreislinie um den Mittelpunkt 18a gut erkennbar.
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4a zeigt ein erfindungsgemäßes Eingriffsteil 32 und 4b ein erfindungsgemäßes Aufnahmeteil 44, das an das Eingriffsteil 32 angepasst ist. Zusammen bilden das Eingriffsteil 32 und das Aufnahmeteil 44 ein erfindungsgemäßes Werkzeug 30.
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Das Eingriffsteil 32 weist einen zylindrischen Bereich 36 mit einer Unterseite 38a auf, an der drei Stifte 34 vorgesehen sind, die im in den Kopf 14 der Schraube 10 eingesetzten Zustand in die Ausnehmungen 20 eingreifen. Die Unterseite 38a des Eingriffsteils 32 liegt dann an der Oberseite 18 des Kopfs 14 an.
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Auf einer der Unterseite 38a des zylindrischen Bereichs 36 gegenüberliegenden Oberseite 38b ist ein Profilbereich 40 angeordnet, der eine vom zylindrischen Bereich 36 entfernt liegende Oberseite 42 aufweist. Die äußere Kontur des Profilbereichs 40 ist mit sechs parallel ausgerichteten, gleichmäßig voneinander beabstandete Kanten 40a versehen, sodass der Profilbereich 40 ein Sechskantprofil aufweist, vergleichbar mit dem eines Sechskant-Schraubenkopfes.
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In 5a ist eine Ansicht des Eingriffsteils 32 von unten gezeigt. Hier ist die Anordnung der drei Stifte 34 an der Unterseite 38a des Eingriffsteils 32 gut erkennbar.
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5b zeigt eine Ansicht des Eingriffsteils 32 von oben. In drei Ausnehmungen 42a, deren Anordnung der in 5a gezeigten Anordnung der Stifte 34 entspricht, ist jeweils eine Schraube 42b eingebracht. Die Schrauben 42b durchgreifen den zylindrischen Bereich 36 des Eingriffsteils 32 in der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Bohrungen und verschrauben die Stifte 34 mit dem Eingriffsteil 32.
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Das in 4b dargestellte Aufnahmeteil 44 umfasst einen Aufnahmebereich 46 mit einer kreisförmigen Außenkontur und einer Innenkontur 48, die als Sechskant ausgebildet ist und an das durch die Kanten 42b gebildete Sechskantprofil des Profilbereichs 40 des Eingriffsteils 32 angepasst ist.
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Der Aufnahmebereich 46 ist fest mit einem Hebel 50 verbunden, dessen freies Ende als Handhabe 52 ausgebildet ist. Wenn das Aufnahmeteil 44 so auf das Eingriffsteil 32 aufgebracht ist, dass der Profilbereich 40 in den Aufnahmebereich 46 eingreift, entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Eingriffsteil 32 und dem Aufnahmeteil 44. Über den Hebel 50 kann nun ein Drehmoment angelegt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schraube
- 12
- Schaft
- 14
- Kopf
- 16
- Außenseite
- 18
- Oberseite
- 18a
- Mittelpunkt
- 20
- Ausnehmungen
- 30
- Werkzeug
- 32
- Eingriffsteil
- 34
- Stifte
- 36
- zylindrischer Bereich
- 38a
- Unterseite
- 38b
- Oberseite
- 40
- Profilbereich
- 40a
- Kante
- 42
- Oberseite
- 42a
- Ausnehmung
- 42b
- Schraube
- 44
- Aufnahmeteil
- 46
- Aufnahmebereich
- 48
- Innenkontur
- 50
- Hebel
- 52
- Handhabe
- D
- Drehachse
