DE1027938B

DE1027938B - Zylindrischer Drahtspulen-Gewindeeinsatz fuer in fluessigem oder breiigem Zustand zu formende Stoffe

Info

Publication number: DE1027938B
Application number: DEH20236A
Authority: DE
Original assignee: Heli Coil Corp
Current assignee: Heli Coil Corp
Priority date: 1953-06-10
Filing date: 1954-05-10
Publication date: 1958-04-10
Also published as: FR1107106A; US2672070A; GB759302A; CH321628A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Drahtspulen-Gewindeeinsatz, insbesondere für in flüssigem oder breiigem Zustand zu formende Stoffe, bei denen nach innen vorspringende Querschnittsteile ein Muttergewinde und äußere Querschnittsteile einen schraubenförmigen Vorsprung zur Verankerung der Spule bilden.

Die üblichen Drahtspulen-Gewindeeinsätze mit rhombusartigem oder andersgeformtem Drahtquerschnitt dienen im allgemeinen dazu, ein Metallstück mit einem Muttergewinde von hoher Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung zu versehen. Derartige Drahteinsätze sind jedoch für Gegenstände, welche aus plastischen Kunststoffen gegossen werden, nicht brauchbar. Wollte man einen solchen Drahteinsatz nach dem Erhärten des plastischen Kunststoffs anbringen, so würde das Gewindeschneiden und das Einschrauben der Drahtspule in den meisten Fällen, insbesondere bei Massenproduktionen, zu teuer werden. Wenn andererseits solche Drahtspulen in die Form eingesetzt werden, in welche die Kunststoffmasse im flüssigen oder leicht plastischen Zustand unter hohem Druck eingebracht wird, so ist es praktisch unvermeidlich, daß etwas von der Gießmasse in das Innere der Drahtspule durch die zwischen den Spulenwindungen vorhandenen Abstände eindringt oder daß eine Verschiebung der Windungen gegeneinander unter dem Druck der Gießmasse erfolgt.

Diese Nachteile hat man dadurch zu vermeiden versucht, daß man die Außenfläche der gewickelten Drahtspule in zusammengepreßtem Zustand mit einem haftenden, die Fugen zwischen den benachbarten Drahtwindungen überbrückenden Metallbelag, beispielsweise durch Aufspritzen einer Metallschmelze oder durch einen elektrolytisch abgeschiedenen Metallbelag, überzogen hat. Dies erfordert jedoch mindestens zwei Arbeitsgänge. Um die bei der Benutzung des Einsatzes erforderliche Elastizität der Spule aufrechtzuerhalten, muß außerdem bei der Herstellung des haftenden Metallniederschlages auf der Zylinderaußenwand der Drahtspule darauf geachtet werden, diese Niederschläge möglichst dünn und zerbrechlich zu halten. Dies führt zu dem Nachteil, daß die einzelnen Windungen nicht ausreichend gegen gegenseitige Verschiebung unter dem Druck der Gießmasse gesichert sind und daß die Metallauflage bei zu dünner Schicht sehr leicht abbricht. Die Aufbringung der Metallniederschläge zu dem Zweck, die benachbarten Gewindegänge für den Umgießungsvorgang mit einer plastischen Masse aneinander anzuheften, ist ferner außerordentlich kostspielig, da hierbei jedes Windungsteil einzeln behandelt werden muß.

Die Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile zu vermeiden und einen nach Art eines Kernes in eine Form ersetzbaren Drahtspulen-Schraubeinsatz zu

Zylindrischer Drahtspulen-Gewindeeinsatz

für in flüssigem oder breiigem Zustand

zu formende Stoffe

Anmelder:

Heli-Coil Corporation,
Danbury, Conn. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Hoffmann, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Juni 1953

schaffen, dessen Windungen unter dem Druck der in die Gießform eintretenden flüssigen oder breiigen Gießmasse nicht gegeneinander verschoben werden können. Dabei soll der Spuleneinsatz in erster Linie für plastische Kunststoffe, aber auch für Metalle, die bei niedrigerer Temperatur als das Metall der Spulen schmelzen, verwendbar sein.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Spulendraht mit einer Vorspannung gewunden ist, welche die aneinanderliegenden Windungen aufeinanderpreßt, und daß der Spulendraht eine solche Querschnittsform hat, daß die anliegenden Windungen ineinandergreifen und sich gegenseitig gegen seitliehe Verschiebung stützen. Dadurch kann beispielsweise ein besonders starker Seitendruck auf einen Gewindegang durch die benachbarten Gewindegänge ausgeglichen und damit eine einseitige Verformung des Einsatzes verhindert werden.

4-5 Vorzugsweise wird in einer solchen Spule zwischen den fest aneinandergepreßten Windungen eine Höhlung gebildet, die eine Labyrinthwirkung hat und den Durchgang des flüssigen oder breiigen Stoffes von außen in das Innere der Spule verhindert oder wenigstens erschwert. Besonders geeignet für den vorliegenden Zweck ist ein Drahtquerschnitt, bei dem die inneren Teile der einander anliegenden Spulenwindungen ein übliches dreieckiges Gewinde bilden, so jedoch, daß die eine die Gewindenut flankierende Seite

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des Drahtes über den Grund der Nute hinaus verlängert ist, und der dieser Verlängerung gegenüberliegende Seitenteil sich gegen die Verlängerung der anliegenden Windung preßt, wodurch über die ganze Spulenlänge ein mehr oder weniger breiter Berührungsstreifen verläuft, der gegenüber der Spulenachse geneigt ist.

Die Spulenenden können in üblicher Weise in Ebenen senkrecht zur Spulenachse abgeflacht sein. Diese Ab-

ein in der Form herzustellendes Stück einzubetten, wird die Spule an der (nicht dargestellten) Form angebracht und unter durch die Pfeile a-a angedeutetem, axialem Druck gehalten, zu welchem Zweck die Enden 5 29 z. B. durch Schleifen abgeflacht sind. Wenn dann der Kunststoff um die Spule herumnießt, so daß sich der gewünschte Gegenstand bildet, kann der Stoff, der im flüssigen Zustand unter Druck steht, die Windungen nicht auseinanderspreizen und somit nicht in das

flachungen dienen nicht nur zum bündigen Abschluß ίο Innere der Spule eindringen, vorausgesetzt natürlich, der eingesetzten Spule mit den Stirnflächen des diese daß die Spule axial genügend zusammengepreßt ist.

umgebenden Mutterkörpers, sondern auch dazu, die zusammengepreßte Spule in genauer axialer Richtung zu halten, wenn sie mit plastischem Material umgössen wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele:

Fig. 1 bis 5 stellen Längsschnitte von fünf verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung und

Fig. 1 a bis 5 a Querschnitte der in den Spulen nach

Aber selbst wenn etwas durchsickert, so erfährt der flüssige, unter hohem Druck stehende, in das Labyrinth 28 eintretende Kunststoff plötzlich einen Druck-

15 abfall, der ihn fest werden läßt, so daß die in dem Labyrinth festgewordene Masse den Durchgang ins Innere der Spule verschließt.

Wenn die Spule in einem nicht durchgehenden Loch verwendet werden soll, kann das eine Spulenende mit

20 einer Bodenkappe 80 versehen werden, um zu verhindern, daß die flüssige Masse von unten in die Spule

eines Gewindeeinsatzes für in der Form herzustellende Gegenstände. Der gewundene Draht aus rostfreiem

und die Außenteile 15 bilden ein Mittel, um die Spule sicher in dem geformten Gegenstand zu verankern. Die Spule kann wie jede übliche Gewindebuchse gemesser ist in Fig. 2 dargestellt. Die inneren Spulen* teile 31 sind ebenso geformt wie die Teile 14 in Fig. i' d. h., sie bilden ein übliches dreieckförmiges Gewindel

Fig. 1 bis 5 verwendeten Drähte in größerem Maß- eintreten kann. Die Kappe hat einen Außenrand 81

stab dar. und einen Innenrand 82, die das Spulenende von außen

Fig. 1 zeigt eine zylindrische Drahtspule 10, die in und innen umfassen. Der Druck in der Form wird einem Stück 11 eines plastischen Kunststoffes einge- 25 dann die Kappe fest gegen die Endfläche pressen und

bettet ist. Die Innenteile 12 der Spule bilden ein die Spule abschließen.

Muttergewinde mit einer Gewindenut 13. Der in der Die Spule nach Fig. 1 erfüllt alle Erfordernisse

zugehörigen Fig. la dargestellte Drahtquerschnitt läßt sich am besten als aus zwei gleichschenkligen

Dreiecken 14 und 15 bestehend beschreiben, die eine 30 Stahl oder ähnlichem Baustoff schafft ein sehr zuyer-

gemeinsame gestrichelt gezeichnete Grundlinie b lässiges gegen Abnutzung beständiges Muttergewinde; haben. An dem einen Ende 16 der Grundlinie ist die
von den Seiten 17 und 18 der Dreiecke gebildete Ecke
leicht abgerundet. Am entgegengesetzten Ende der

Grundlinie ist eine Vertiefung 19 gebildet, wo sonst die 35 handhabt werden, der sie durch leichteres Gewicht Verlängerungen der Seiten 20 und 21 eine Ecke bilden und geringeren Außendurchmesser überlegen ist.
würden. Die Vertiefung ist von den kurzen Seitentei- Dieser Außendurchmesser kann durch Verkleinelen 22 und 23 flankiert, von denen der Seitenteil 22 rung der äußeren Teile noch weiter verringert werzur Seite 17 des Dreiecks 14 parallel ist. An den Sei- den, da in vielen Fällen ein viel kleinerer Veranke¹ ten 17 und 20 sind die Punkte 24 bzw. 25 angedeutet, 4° rungsvorsprung als in Fig. 1 genügt. ' die am Grund der Gewindenut 13 zu liegen kommen. Solch eine Spule 30 von geringerem Außendurchwenn der Draht in die Spulenform gewunden ist.
Während die Seite20 im wesentlichen am Punkt25 zu
Ende ist, ist die Seite 17 über den Punkt 24 hinaus
um das Stück 26 verlängert, welches gegenüber dem 45 Jede andere Gewindeform kann, wenn gewünscht Seitenteil 22 der Vertiefung liegt. Die durch die Sei- natürlich auch benutzt werden, doch ist die DreieckS-ten 17 und 20 gebildete Ecke ist abgeschnitten, so daß form hier gezeigt, weil sie am meisten verbreitet ist. eine schmale Fläche 27 gebildet ist, wie üblich in nor- Die Seiten und Seitenteile 32, 33, 34 und 35 des Quermalen Muttergewinden. Der Dreiecksteil 15 ist sym- schnittes in Fig. 2 a entsprechen den ähnlichen Seiten metrisch mit Teil 14 zur Grundlinie b und bedarf da- 50 und Seitenteilen 17, 20, 22 und 26 der Fig. 1 a. Dex her keiner weiteren Erläuterung. Seitenteil 34 bildet die Flanke einer Vertiefung 36, Wie im vorstehenden erwähnt, ist der Draht mit und der Seitenteil 35 schließt sich an eine abgerundete einer gewissen Vorspannung gewunden, so daß sich Ecke 37 an, so daß die Vertiefung 36 und die abgedie Windungen fest aneinanderpressen. Wie in Fig. 1 rundete Ecke 37 einen Labyrinthraum bilden wie ini ersichtlich, greift bei der fertigen Spule die abge- 55 vorhergehenden erklärt. Die Windungen der Spule 30 rundete Ecke 16 jeder Windung in die Vertiefung 19 greifen somit in gleicher Weise ineinander wie die der anliegenden Windung ein, so daß die Seitenteile der Spule 10, da die Ecke oder Kante 37 jeder Win*- 22 und 26 aufeinanderliegen. Ebenso ruhen die Seiten- dung in die Vertiefung 36 der anliegenden Windung teile 23 gegen die Seitenteile 18 der anliegenden Win- eingreift. Die äußeren Teile 38 der Spule gemäß düngen. In dieser Weise ist eine wenigstens annähernd ^6o Fig. 2 unterscheiden sich jedoch von den Teilen 15 fest zusammenhängende, büchsenartige Gewinde- dadurch, daß sie weit weniger vorspringen als letzterei hülse geschaffen. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 Ihre tatsächliche Form ist nicht sehr wesentlich, vorsind die Ecke 16 und die Vertiefung 19 so geformt, ausgesetzt, daß sie den in dem Baustoff des geformten daß ein Hohlraum 28 zwischen je zwei einander an- Gegenstandes auftretenden Scher- und sonstigen liegenden Windungen verbleibt. Dieser Raum hat die 65 Kräften hinreichend Widerstand bietet. Fig. 2 zeigt Wirkung eines Labyrinths. Dies ist besonders von Be- ebenfalls einen Stift oder Bolzen 39, der ein Teil der deutung, wenn die Spule für Kunststoffe benutzt wird, Form sein kann, um die Spule während der Herstelwelche im flüssigen Zustand in die Form eingebracht lung des Gegenstandes in der gewünschten Stellung zu werden, d. h. Kunststoffe, wie z. B. Polystyrin, Nylon halten. Diesen Zweck erfüllt hier ein einfacher zylin- und Zellulose-Zusammensetzungen. Um die Spule in 7° drischer Stift, auf den die eng und ineinandergreifend

gewundene Spule mit einer geraden axialen Bewegung aufgesetzt und von dem sie ebenso wieder entfernt werden kann, während bei einer Gewindespule üblicher Art, d. h. bei einer mit Abstand gewundenen Spule, es nötig ist, erst die Spule auf einen Gewindebolzen in der Form aufzuschrauben, um zu verhindern, daß der Kunststoff in das Innere der Spule eindringt, und nach erfolgter Erstarrung des geformten Gegenstandes den Bolzen wieder aus der Spule herauszuschrauben.

Eine andere Spule 40 mit einem Drahtquerschnitt, bei dem sich die Spulenwindungen vorzüglich verriegeln, ist in Fig. 3 und 3 a dargestellt. Dieser Querschnitt ähnelt dem Buchstaben Z. Er besteht aus einem Stegteil 41 und entgegengesetzt gerichteten Flanschen 42 und 43, wobei die parallelen Flächen 44 und 45 des Steges länger sind als die Flanschflächen 46 und 47. Der Draht ist mit seinem Querschnitt in solcher Lage gewunden, daß die Winkelhalbierende zwischen den Seiten 44 und 46 rechtwinklig zur Achse d-d der fertigen Spule steht, wenn die Spule ein normales Gewinde bilden soll. Für andere Gewindeformen ist die Gestalt des Querschnitts und seine Lage zur Achse entsprechend anders zu wählen. In der Ausführungsform nach Fig. 3 und 3 a bilden die Seitenteile 48 und 49 zusammen mit den Seiten 46 und 47 die Flansche 42 und 43, die in der fertigen Spule den Labyrinthraum 50 einschließen. Die Flanschkanten 51 und 52 können mit einer Fläche parallel den Seiten 44 und 45 versehen sein, oder sie können abgerundet werden, wie dargestellt, in welchem Falle zum wenigsten ein wenn auch sehr schmaler Teil der Rundung praktisch parallel den zuletzt genannten Seiten verläuft. In der fertigen Spule bilden die Seite 46 einer Windung und die Seite 44 der anliegenden Windung die Gewindenut 53. Die Windungen greifen ineinander und sind dadurch verriegelt, wobei das Ende des Flansches 42 auf demjenigen Teil der Seite 44 aufliegt, der nicht die Nut 53 begrenzt. In ähnlicher Weise liegt der Flansch 43 gegen die Seite 45 an. Der Teil des Drahtquerschnittes zwischen den Seiten 45 und 47 bildet den äußeren Spulenteil zum Verankern der Spule in dem geformten Gegenstand. Die Verriegelung der Flansche 42 und 43 mit dem zwischenliegenden Labyrinthraum verhindert, daß die flüssige oder breiige Stoffmasse zwischen den Windungen hindurchtreten kann, selbst ⁴S wenn während der Herstellung die Stoffmasse unter sehr hohem Druck steht.

In Fig. 4 und 4 a ist eine Spule 60 mit ineinandergreifenden Windungen dargestellt, die besonders dort gut brauchbar ist, wo der Baustoff bei der Formungstemperatur eine elastische, viskose, gelatinartige Masse ist, wie Gummi, Formaldehyd, Ureaformaldehyd od. dgl. Diese Spule zeichnet sich durch die Einfachheit des Drahtquerschnitts aus, der ähnlich einem Parallelogramm mit zwei längeren Seiten 61 und 62 und zwei kürzeren Seiten 63 und 64 ist. Die spitzen Ecken sind abgeschnitten, so daß die üblichen schmalen Flächen 65 und 66 gebildet sind, während die andern Ecken 67 und 68 abgerundet sein können. Die Spule 60 ist so gewunden, daß die Linie f, die den Winkel zwischen den Seiten 61 und 63 halbiert, rechtwinklig zur Spulenachse e-e steht. Die Gewindenut 67 wird von der Seite 63 und einem gleich langen Teil der Seite 61 flankiert. Der übrige Teil der Seite 61 liegt gegen einen ähnlichen Teil der Seite 62 an, welche zusammen mit der Seite 64 den Verankerungsvorsprung bildet.

Wie mit Bezug auf Fig. 1 und 2 gesagt, kann der äußere Spulendurchmesser verkleinert werden, indem man diesen Vorsprung verringert. Dies kann auch bei der Spule 60 geschehen. Zu diesem Zweck ist das Parallelogramm des Drahtquerschnitts der Fig. 4 und 4 a zu einer trapezartigen Form nach Fig. 5 und 5 a verkleinert. Der Querschnitt der Spule 70 ist in seinem inneren Teil zwischen den Seiten 71, 73 und 74 der gleiche wie der des Gewinde bildenden Teiles zwischen den Seiten 61, 65 und 63 in Fig. 4 a. Die Seite ist jedoch gegenüber der Seite 71 kürzer, und der Winkel zwischen der Seite 75 und der Seite 76 ist nicht spitz, sondern stumpf. Die Ecke zwischen den Seiten 76 und 71 kann abgerundet oder abgeschnitten sein und so eine sehr kurze fünfte Seite 77 bilden, wie in Fig. 5 a ersichtlich. In der Spule ist die Gewindenut 78 zwischen der Seite 74 und einem Teil der Seite gebildet, während die Seite 75 am Rest der Seite 71 der benachbarten Windung anliegt. Der äußere Vorsprung 79 zwischen den Seiten 76 und 77 dient zum Verankern der Spule wie in den übrigen Ausführungsbeispielen.

Claims

Patentansprüche:

1. Zylindrischer Drahtspulen-Gewindeeinsatz, besonders für in flüssigem oder breiigem Zustand zu formende Stoffe, bei denen nach innen vorspringende Querschnittsteile ein Muttergewinde und äußere Querschnittsteile einen schraubenförmigen Vorsprung zur Verankerung der Spule bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulendraht mit einer Vorspannung gewunden ist, welche die aneinanderliegenden Windungen aufeinanderpreßt, und daß der Spulendraht eine Querschnittsform hat, durch die die anliegenden Windungen ineinandergreifen und sich gegenseitig gegen seitliche Verschiebung stützen.

2. Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in üblicher Weise die Spulenenden in Ebenen senkrecht zur Spulenachse (a-a, d-d, e-e) abgeflacht sind.

3. Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einander anliegenden Spulenwindungen durch die Querschnittsform des Drahtes ein Hohlraum (28, 50) eingeschlossen wird, der sich schraubenförmig vom einen zum andern Ende der Spule erstreckt.

4. Gewindeeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des das Muttergewinde bildenden Teiles des Spulendrahtes geneigte Flächen (Zahnflanken) (17, 20, 32, 33, 44, 46, 61, 63, 71, 74) haben, von denen die eine (17, 32, 44, 61, 71) sich über den Gewindegrund hinaus erstreckt, während die andere Fläche (22, 34, 51, 62, 75) am Gewindegrund endet und sich fest gegen die über den Gewindegrund hinausragende Fläche der anliegenden Spulendrahtwindung anlegt.

5. Gewindeeinsatz nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen dem sich über den Gewindegrund hinaus erstreckenden Flächenteil und dem anschließenden äußeren Flächenteil eines Windungsdrahtes durch eine abgerundete Kante (16, 37) gebildet ist und die gegenüberliegende Fläche des anliegenden Windungsdrahtes gegenüber der abgerundeten Kante eine Vertiefung (19, 36) hat, in die die abgerundete Kante eingreift.

6. Gewindeeinsatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Teile (14 bzw. 15) des Drahtquerschnittes symmetrisch zu einer gemeinsamen Grundlinie (b) liegen.

7. Gewindeeinsatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulendraht einen annähernd Z-förmigen Querschnitt (Fig. 3, 3 a) hat, dessen Steg (41) zur Achse (d-d) der Spule geneigt ist, und der eine Flansch (43) jeder Windung hinter den entgegengesetzt gerichteten Flansch (42) der anliegenden Windung greift.

8. Gewindeeinsatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulendraht einen annähernd parallelogrammförmigen Querschnitt (Fig. 4, 4 a) hat, der zur Spulenachse geneigt angeordnet ist, und dadurch die im spitzen Winkel des Parallelogramms zusammentreffende kürzere Seite (63) und ein Teil der längeren Parallelogrammseite (61) den Zahn des Muttergewindes bilden.

9. Gewindeeinsatz nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulendrahtquerschnitt annähernd die Form eines Trapezes (Fig. 5, 5 a) hat, der zur Spttlenachse geneigt angeordnet ist und dadurch die längste Seite (71) des Trapezes und eine kurze Seite (74) den Zahn'des Muttergeiwimdss bilden.

10. Gewindeeinsatz nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine auf das eine Spulenende aufgesetzte Kappe (80), welche das Innere der Spule abschließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 251 484;
USA.-Patentschrift Nr. 2 581 399.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen