DE10204721A1

DE10204721A1 - Federschraube

Info

Publication number: DE10204721A1
Application number: DE2002104721
Authority: DE
Inventors: Adelbert Schalk
Original assignee: Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG
Current assignee: Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2003-08-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federschraube, die einerseits als Schraubverbindung und andererseits als Federelement ähnlich einer Spiralfeder dient. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schraube. Insbesondere werden diese Federschrauben in Membranventilen verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Federschraube mit einem Schraubenkopf und einem Schraubenschaft, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Federschraube. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung der Federschraube in einem Membranventil.
Diese Art von Schrauben werden beispielsweise bei Verbindungsanwendungen eingesetzt, bei denen die Klemmkraft (Vorspannung), welche auf die zu verbindenden Teile wirkt, auch bei Beanspruchungen wie z. B. Vibration oder Wärmedehnung bei Temperaturänderungen nahezu konstant gehalten wird.
Eine Anwendung einer solchen Schraubverbindung ist beispielsweise in der DE 42 12 477 A1 offenbart. Dort ist ein Membranventil mit einem einen Medium- Durchflusskanal aufweisenden Unterteil, einem Gehäuseoberteil, jeweils aus Kunststoff bestehend, und mit einer zwischen den Gehäuseteilen mittels Schraubverbindungen eingespannten Membrane aus einem Elastomer, bei der die gesamte Spannkraft der Schraubverbindung von dem Rand der Membrane aufgenommen wird, beschrieben. Zwischen einem der Gehäuseteile und einem Teil jeder Schraubverbindung ist eine vorgespannte Druckfeder angeordnet, durch die die beiden Gehäuseteile mit einer vorbestimmbaren Vorspannung zusammengespannt sind, wobei die Längenänderungen der Kunststoffteile bei Temperaturwechseln von den Druckfedern aufgenommen werden.
Weitere Anwendungen solcher Schrauben-Feder-Verbindungen bieten sich dort an, wo die zur Verfügung stehende Festigkeit einer üblichen Schraubenverbindung nicht ausgenutzt wird.
Nachteilig an diesen bekannten Lösungen ist die Tatsache, dass durch die separate Verwendung von Federn ein gewisser Platzbedarf besteht, der je nach Anwendungsfall von nachteiliger Bedeutung sein kann. Weiterhin sind bei der bekannten Lösung mehrere Teile notwendig, wie z. B. Federn, Unterlegscheiben. Ebenso ist die Reinigung in der Anlage durch Hinterschneidungen und Toträume erschwert. Dies hat besondere Bedeutung bei sterilen und hochreinen Anwendungen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Federschraube vorzuschlagen, die einen optimalen Einsatz bei Anwendungen mit hohen Temperaturunterschieden und damit verbundenen hohen mechanischen Belastungen gewährleistet. Darüber hinaus soll die erfindungsgemässe Federschraube platzsparende Vorteile bieten. Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung der Federschraube anzugeben, und eine Federschraube vorzuschlagen, die für die Verwendung in einem Membranventil geeignet ist.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schraubenschaft mindestens einen Gewindebereich und mindestens einen federnden Bereich aufweist, wobei die Federschraube einstückig ausgebildet ist.
Wesentlich ist der Unterschied zu vorbekannten Lösungen (Dehnschrauben), bei denen die Elastizität des Werkstoffs in Längsrichtung ausgenützt wird. Bei der vorliegenden Lösung wird die Materialelastizität ähnlich einer Spiralfeder ausgenützt.
Durch die einstückige Ausbildung der erfindungsgemässen Schrauben-Feder- Kombination fallen beispielsweise separate Federn, Unterlegscheiben weg, was Kosten einspart.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weist der federnde Bereich mindestens zwei Teilbereiche auf.
Vorzugsweise sind die federnden Teilbereiche spiralförmig ausgebildet.
Weiter ist an eine Ausführungsform gedacht, bei der das Vorzeichen der Steigungsrichtung in der Mitte des federnden Bereichs wechselt. Durch die Verwendung der entgegengesetzten Steigungsrichtung wird ein selbstständiges Lösen der Federschraube, durch beispielweise wiederholte Temperaturwechsel und/oder Vibrationen, verhindert.
Die erfindungsgemässe Schraube erfüllt somit gleichzeitig zwei Ziele, erstens die Schraubverbindung und zweitens die Federwirkung.
Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Schrauben gelöst. Die Schraube wird durch Materialabtrag eines Rohlings mittels Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden Fräsen oder ähnlichen Methoden hergestellt. Ebenso ist die Herstellung der Schraube durch ein spanloses Formen denkbar.
Zur Lösung der Aufgabe gehört neben allen denkbaren Anwendungen die Verwendung der Federschraube in einem Membranventil. Eine häufige Anwendung der erfindungsgemässen Federschraube ist der Einsatz in Membranventilen mit einem einen Medium-Durchflusskanal aufweisenden Gehäuseunterteil, einem Gehäuseoberteil. Zwischen den Gehäuseteilen ist eine Membran eingespannt, bei der die gesamte Spannkraft der Schraubverbindung aufgenommen wird. Diese Schraubverbindung erfolgt durch die erfindungsgemässe Federschraube, die die Längenänderungen infolge der durch das durch das Membranventil strömende Medium unterschiedlicher Temperaturen in den federnden Bereichen aufnimmt.
Jeweils ein Ausführungs- und ein Anwendungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Schnittansicht der Schraube und
Fig. 2 ein Membranventil mit der Schraube.
In der Schnittansicht der Federschraube 1 in der Fig. 1 ist der Schraubenkopf 2 mit dem Schraubenschaft 3 dargestellt. Der Schraubenschaft 3 besteht aus einem federnden Bereich 4 und einem mit einem Gewinde versehenen Gewindebereich 5. In diesem Ausführungsbeispiel weist der federnde Bereich 4 zwei spiralförmige, kernfreie Teilbereiche 6 und 7 auf. Die Teilbereiche 6 und 7 sind als Federn ausgebildet. Die ganze Federschraube 1 besteht aus einem Teil und ist auch aus einem Rohling, wie oben beschrieben, hergestellt.
Die Fig. 2 zeigt einen Anwendungsbeispiel der erfindungsgemässen Federschraube.
Eine mögliche Ausführungsform des Membranventils 10 zeigt die Fig. 2. Das Membranventil 10 weist ein oberes, ein mittleres und ein unteres Gehäuseteil 11, 12, 13 auf, welches das Gesamtgehäuse 14 bildet. Die Gehäuseteile 11, 12, 13 bestehen aus Metall oder Kunststoff, beispielsweise aus Polypropylen, Polyvinylidenfluorid oder aus einer Kombination eines Fluorkunststoffes mit einem Elastomer. Im oberen Gehäuseteil 11 ist die Betätigkeitseinrichtung 20 untergebracht. Im Gehäuseunterteil 13 befindet sich der Durchflusskanal 16 für das Medium. Zwischen dem oberen Gehäuseoberteil 11 und dem unteren Gehäuseteil 13 ist ein mittleres Gehäuseteil 12 angeordnet. Das mittlere Gehäuseteil 12 ist mit dem oberen Gehäuseteil 11 über ein Gewinde 21 verschraubt, wobei zwischen dem oberen Gehäuseteil 11 und dem mittleren Gehäuseteil 12 ein Dichtungsring 22 vorgesehen ist. Das mittlere Gehäuseteil 12 ist mit dem unteren Gehäuseteil 13 mittels der Schraubverbindungen 15 verbunden, wobei zwischen dem mittleren Gehäuseteil 12 und dem unteren Gehäuseteil 13 eine Membran 19 angeordnet ist. Die Membran 19 besteht vorteilhafterweise aus einem Elastomer.
Als Schraubverbindung 15 dienen erfindungsgemäss die Federschrauben 1 (gem. Fig. 1), welche aus einem Stück besteht und einerseits als Verbindungs- und andererseits als Federmittel dient. Im mittleren Gehäuseteil 12 sind Einschraubbereiche 17 vorgesehen, in die die Gewindebereiche 5 der Federschrauben 1 eingreifen. Bezugszeichenliste 1 Federschraube
2 Schraubenkopf
3 Schraubenschaft
4 federnder Bereich
5 Gewindebereich
6 Teilbereich
7 Teilbereich
10 Membranventil
11 Gehäuseteil
12 Gehäuseteil
13 Gehäuseteil
14 Gesamtgehäuse
15 Schraubverbindung
16 Durchflusskanal
17 Einschraubbereich
18 Mutter
19 Membran
20 Betätigungseinrichtung
21 Gewinde
22 Dichtungsring

Claims

1. Federschraube (1) mit einem Schraubenkopf (2) und einem Schraubenschaft (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenschaft (3) mindestens einen Gewindebereich (5) und mindestens einen federnden Bereich (4) aufweist, wobei die Federschraube (1) einstückig ausgebildet ist.

2. Federschraube (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der federnde Bereich (4) mindestens zwei Teilbereiche (6, 7) aufweist.

3. Federschraube (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die federnden Teilbereiche (6, 7) spiralförmig mit einem Vorzeichenwechsel der Steigungsrichtung ausgebildet sind.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorherigen Vorrichtungsansprüche zur Herstellung der Federschraube (1) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der federnde Bereich (4) mittels Materialabtrag, insbesondere durch Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden und/oder Fräsen hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der federnde Bereich (4) eine andere Wärmebehandlung als der Schraubenkopf (1) und/oder Gewindebereich (5) erfährt.

6. Verwendung einer Federschraube nach mindestens einer der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem Membranventil (8) vorgesehen ist.