DE1030111B - Fluessigkeitsdichtes Befestigungselement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein flüssigkeitsdichtes Befestigungselement, wie Niet, Schraube u. dgl, mit einem Kopf und einem Schaft, dessen Kopf eine Ringnut aufweist, in der ein federnd nachgiebiger Dichtungsring liegt.

Derartige Befestigungselemente, die im folgenden auch Befestiger genannt sind, dienen vor allem zum flüssigkeitsdichten Befestigen von einander überlappenden Blechen und werden vorzugsweise im Flugzeugbau bei der Herstellung von Brennstofftanks verwendet.

Es ist bereits ein Befestigungselement der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen worden, dessen Kopf an seiner Unterseite mit einer unmittelbar am Schaft beginnenden und sich bis nahe an den äußeren Umfang des Kopfes erstreckenden ringförmigen Ausnehmung versehen ist, die dazu dient, einen Teil eines lose auf den Schaft aufgeschobenen Dichtungsrings aufzunehmen, nachdem das Befestigungselement in seine Befestigungslage gebracht ist.

Diese ältere Anordnung hat den Nachteil, daß beim Eintreiben des Befestigungselements Dichtungsmaterial zwischen den Schaft und die Wand des den Schaft aufnehmenden Lochs gelangen kann. Ferner ist bei dieser bekannten Anordnung der Kopf des Befestigungselements nur auf einer sehr kleinen ringförmigen Ümfangsfläche abgestützt, die den ganzen Schließdruck aufnehmen muß.

Für eine gute, dauerhafte Befestigung und Abdichtung muß aber zwischen Schaft und Lochwand sowie zwischen einem möglichst großen Teil der Kopfunterseite und dem dieser gegenüberliegenden Blech eine Metall-auf-Metall-Berührung vorhanden sein.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die an der Unterseite des Kopfes zur Aufnahme des Dichtungsringes vorgesehene Ringnut zwischen einer inneren und einer äußeren glatten Anlagefläche des Kopfes liegt und daß der Dichtungsring in der Nut befestigt ist, teilweise aus ihr herausragt und sein Volumen mindestens gleich dem der Ringnut ist.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen zweiteiligen Senknietes mit Dichtungsmasse, wobei die Einzelteile des Senknietes in vollen Linien und der zum Vernieten des Nietes dienende Setzkopf in gestrichelten Linien dargestellt sind,

Fig. 2 eine Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Nietes nach dem Vernieten,

Fig. 3 ein vergrößerter Teilschnitt des in Fig. 1 dargestellten Nietes mit der in ihren Einzelheiten dargestellten Abdichteinrichtung,

Fig. 4 ein Teilquerschnitt eines erfindungsgemäßen Flachkopfnietes und

Fig. 5 ein Teilquerschnitt des in Fig. 4 dargestellten Nietes nach dem Vernieten.

Flüssigkeitsdichtes Befestigungselement

Anmelder:

Hi-Shear Rivet Tool Company,
Torrance, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. K. Boehmert und Dipl.-Ing. A. Boehmert,
Patentanwälte, Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 12. Oktober 1953

William Robert Dickie, Manhattan Beach, Calif.

(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 zeigt einen aus zwei Teilen bestehenden Dichtungsniet 10 für versenkte Nietlöcher. Dieser Niet hat einen langen Nietschaft 11 und einen vorgearbeiteten verbreiterten Kopf 12 mit einer zum Nietschaft gerichteten Kegelfläche 13, in der eine ununterbrochene Umfangsnut 14 vorhanden ist, die eine flache Bodenfläche 15 und gekrümmte Endflächen 16 aufweist. Ein Dichtungsring 17 aus federnd nachgiebigem Material, z. B. Naturoder Kunstkautschuk, Polychloropren oder einem ähnlichen kautschukartigen Material oder Kautschukmaterial mit elastischen Eigenschaften oder Widerstandsfähigkeit gegen die abzudichtende Flüssigkeit, ist in die Nut eingesetzt und hat einen über die Fläche 13 vorstehenden Querschnitt. Der Ring hat vorzugsweise die in der Zeichnung dargestellte Form, d. h., der größte Teil seines Materials befindet sich nahe der einen Nutkante, und zwar vorzugsweise an der von dem Nietschaft weggelegenen oberen Kante der Nut. Versuche haben gezeigt, daß eine derartige Materialaufstellung das beste Verlagern des Ringes ergibt. Ein gut ausgebildeter Ring verlagert sich in die Nut hinein und übt infolge der dem Material innewohnenden Elastizität einen Gegendruck auf das Metall aus. Das Material verlagert sich dabei in der Nut bis zur anderen Nutkante.

Der Ring ist an die von ihm berührte Oberfläche der Nut angeklebt, so daß der Nietschaft, der Nietkopf und

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der Dichtungsring einen einheitlichen Aufbau bilden. Der Ring kann sich dabei von dem Niet nicht trennen. Der Rauminhalt des Ringes entspricht im wesentlichen dem Rauminhalt der Nut, ist jedoch vorzugsweise etwas größer als der Rauminhalt der Nut, so daß nach dem Vernieten des Nietes ein bestimmter Kompressionsdruck im Ringmaterial vorhanden ist.

Der Niet kann aus rostfreiem Stahl hoher Scherfestigkeit bestehen, doch können auch andere Werkstoffe geringerer Festigkeit verwendet werden. Bei Verwendung eines kräftigen harten Nietes muß das die zu verbindenden Bleche 18« durchsetzende Nietloch 18 eine ziemlich enge Toleranz haben, da sich ein solcher Nietschaft beim Vernieten nicht ausdehnt und sich dem Nietloch nicht anpaßt. Das Schaftende des Nietes hat eine Ringnut 19, die eine kurze Strecke vom Nietende im Abstand steht. Der Niet wird in das Nietloch so eingesetzt, daß sein Ende aus den zusammenzunietenden Blechen 18« vorsteht. Dann wird eine zylindrische Büchse 20 aus schmiedbarerem Metall, beispielsweise Aluminium, auf das Schaftende aufgedrückt. Die Büchse kann mittels eines Setzkopfes 20« (in gestrichelten Linien dargestellt) aufgedrückt werden, so daß sie die Form des in Fig. 2 dargestellten Kegelkopfes 20 δ annimmt. Ein Niethammer und ein Gegenhalter (nicht dargestellt) werden bei der Herstellung des Nietkopfes verwendet. Bei dieser Herstellung wird ein Teil der Büchse 20 in die Nut 19 gedrückt und bildet einen Ring, der den Niet dicht anpreßt und der das aus den zu vereinigenden Blechen vorstehende Ende des Nietschaftes festhält.

Wie bei anderen Vernietungen wird der Niet von beiden Stirnenden her getrieben, daß der. Abdichtungsring zusammengepreßt wird, die Nut ausfüllt und den Querschnitt der Nut annimmt. Die Begrenzung des Abdichtungsringes erfolgt mittels des anliegenden Metallkörpers.

Fig. 4 zeigt einen Flachkopfniet, der in gleicher Weise ausgebildet ist wie der beschriebene Senkniet. Dieser Flachköpfniet hateinen Nietschaft 21, einen Flachkopf 22, eine flache Ringfläche 23 an der zum Nietschaft gerichte-· ten Seite des Flachkopfes und eine ununterbrochene Ringnut 24 rechteckigen Querschnittes in dieser Fläche 23. Eine federnd nachgiebige Dichtung 25, die in jeder Beziehung der Dichtung 17 gleicht, ist in die Nut 24 &n~ gekittet. Ein zylindrischer Ring (nicht dargestellt) wird;; auf das Nietschaftende aufgedrückt und die beiden Bleche :' oder Körper 26 auf diese Weise miteinander verbunden. Die beschriebene Dichtung arbeitet bei Bolzen und bei

ίο Nieten, wobei auch einstückige Nieten verwendet werden können, deren Schaftenden zur Formung eines Kopfes gestaucht sind. Der starrere rostfreie Stahl ist jedoch an einigen Hinsichten vorzuziehen, da die Relativgrößen der : Nut und des Dichtungsringes während des Eintreibens ■

des Nietes nicht stark geändert werden. '■;.

Die gegenseitigen Rauminhalte des Ringes und sind bei diesen Befestigern von Bedeutung, da bei zu Dichtungsmaterial ein Eindringen des Rin zwischen benachbarte Metallflächen erfolgt, die bün

so oder fiuchtgerecht miteinander liegen sollen. Ist zu wenig Dichtungsmaterial vorhanden, dann wird das Material zwar in die Nut eingepreßt, fließt jedoch später in hohle Zwischenräume und löst sich dadurch von der Wand ab, so daß die Abdichtwirkung verlorengeht. Es ist daher nur

as ein sehr kleiner Volumenbereich vorhanden, in dem die gesamte Dichtungsmasse zur Herstellung der Dichtung in die Nut eindringt und doch noch genügend zusammengepreßt bleibt, um eine druckdichte Abdichtung aufrechtzuerhalten, ohne daß ein Ausfließen aus der Nut oder ein Kaltfließen in die Nut erfolgt.

Die nachstehende Tabelle zeigt einige typische Beispiele für die Abmessungen eines Senknietes. Es sind aber auch andere Größen und Abmessungen möglich. Die Abmessungswerte sind in Zoll angegeben. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Abmessung A die Tiefe der Nut; Abmessung B ist der Scheitelabstand des federnden Ringes von der Nut; Abmessung C ist der Abstand von der Oberfläche des Nietes bis zur oberen Kante der Nut, und Abmessung D ist die Breite der Nut.

Nietschaft durchmesser in Zoll	0,005	A	B	0,017	C	0,0005	0,030	D	0,002
• 3/16	0,006	bis 0,008	+ 0,002 0,006 — 0,001 + 0,002	0,019	±	0,0005	0,035	±	0,002
1/4	0,007	bis 0,009	0,007 — 0,001 + 0,002	0,019	±	0,0005	0,045	dz	0,003
5/16	0,008	bis 0,010	0,008 — 0,001 + 0,002	0,022	±	0,0005	0,050	dz	0,003
3/8	bis 0,011	0,009 — 0,001	±		±

Die beschriebenen Befestiger ergeben eine lang dauernde Flüssigkeitsdichtung, in der das Dichtungsmaterial außer Berührung mit der Flüssigkeit und mit dem Sauerstoff und dem Ozon der Außenluft gehalten wird. Die Dichtung ist besonders widerstandsfähig gegen Zerstörung. Infolge des genauen Rauminhaltes der eingelegten Dichtungsmasse sichert das Dichtungsmittel einen dauerhaften Drucksitz. Das Ankleben der Dichtungsmasse an den Aufbau ergibt außerdem einen einstückigen Niet- und Dichtungsaufbau.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsdichtes Befestigungselement, wie Niet, Schraube u. dgl., mit einem Kopf und einem Schaft, dessen Kopf eine Ringnut aufweist, in der ein federnd nachgiebiger Dichtungsring liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (14) zwischen einer inneren und einer äußeren glatten Anlägefläche des Kopfes (12) liegt und daß der Dichtungsring (17) in der Nut befestigt ist, teilweise aus ihr herausragt und sein Volumen mindestens gleich dem der Ringnut ist.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (17) an einer Kante der Ringnut (14) herausragt.

3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (17) an der Außenkante der Ringnut herausragt.

4. Befestigungselement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (12) ein Senkkopf ist.

5. Befestigungselement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche des Kopfes (12) eben ist (Fig. 4 bis S).

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 707 103; britische Patentschriften Nr. 659 027, 685 966; USA.-Patentschrift Nr. 2 395 667; französische Patentschrift Nr. 346 843.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen