DE1151774B - Cylindrical shrink thread connection, especially for deep drilling pipes - Google Patents
Cylindrical shrink thread connection, especially for deep drilling pipesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine zylindrische Schrumpfgewindeverbindung, insbesondere für Tiefbohrrohre, bei der die Gewinde sowohl des Bolzenteils als auch des Mutterteils auf zylindrischen Flächen vorgesehen sind.The invention relates to a cylindrical shrink thread connection, especially for deep drilling pipes where the thread of both the bolt part and of the nut part are provided on cylindrical surfaces.
Es ist eine Kegelgewindeverbindung mit auf das Bolzenteil aufgeschrumpften Mutterteil bekannt, bei der die Steigungen des Muttergewindes und des Bolzengewindes über die Gewindelänge zwar jeweils konstant sind, jedoch geringfügig voneinander abweichen. Um die beiden Gewinde in Eingriff zu bringen, wird das Mutterteil, das die kleinere Steigung besitzt, so weit erhitzt, bis sein Gewinde infolge der thermischen Ausdehnung des Materials die gleiche Steigung wie das andere Teil besitzt. In diesem Zustand werden die Gewinde in Eingriff gebracht. Beim nachfolgenden Abkühlen schrumpft das Mutterteil. Seine Materialteilchen bewegen sich dabei entlang von Radien einer Schrumpfungskugel, deren Mittelpunkt etwa in der Mitte der Gewindeverbindung auf deren Achse liegt. Bei dieser bekannten Kegelgewindeverbindung kann eine gewisse Abdichtung im Gewinde gegen Durchtritt von Wasser erzielt werden. Die Gewindegänge sind aber bei dieser Verbindung, in axialer Richtung gesehen, ungleichmäßig belastet, wobei die an den Außenrändern der Verbindung liegenden Gewindegänge weitaus die größte axiale Kraft aufnehmen müssen. Dies führt zu einer Keilwirkung zwischen den Gewindegängen, aus der Einrisse im Gewindegrund entstehen können.A taper thread connection with a nut part shrunk onto the bolt part is known of the gradients of the nut thread and the bolt thread over the thread length, respectively are constant, but differ slightly from each other. To get the two threads engaged bring, the nut part, which has the smaller pitch, is heated until its thread as a result of the thermal expansion of the material has the same slope as the other part. In this condition the threads are brought into engagement. The nut part shrinks when it cools down. Its material particles move along the radii of a shrinking sphere, the center of which lies roughly in the middle of the threaded connection on its axis. With this known taper thread connection a certain sealing in the thread against the penetration of water can be achieved. In this connection, however, the threads are uneven, seen in the axial direction loaded, with the threads lying on the outer edges of the connection by far the largest have to absorb axial force. This leads to a wedge effect between the threads from which Cracks in the thread root can occur.
Eine ähnliche Maßnahme ist auch von Stiftschrauben mit zylindrischem Gewinde bekannt. Zum Sichern der Schraube in ihrem Gewinde hat man bei normalem Gewindeprofil und konstanter Steigung beider Gewindeteile dem einen Gewinde eine von der Steigung des anderen Gewindes abweichende Steigung gegeben, so daß beim Einschrauben eine Verspannung entsteht. Im lose eingeschraubten Zustand besteht nur zwischen den an den Enden der im Eingriff stehenden Gewinde liegenden Gewindegänge eine Flankenberührung, während bei allen übrigen Flanken ein Spiel vorhanden ist. Beim festeren Einschrauben kommen dann infolge der Materialverformung immer mehr Flanken in gegenseitige Berührung, wobei jedoch die Flankenbelastung an den Enden der Gewindeverbindung am größten ist und zur Mitte hin abnimmt. Es entsteht also ein ähnlich ungleichmäßiger Belastungszustand wie bei der obenerwähnten geschrumpften Kegelgewindeverbindung.A similar measure is also known from stud bolts with a cylindrical thread. To the The screw is secured in its thread with a normal thread profile and constant pitch of both thread parts one thread has a pitch that deviates from the pitch of the other thread given, so that a tension arises when screwing in. Exists in the loosely screwed in condition only one between the threads located at the ends of the engaged threads Flank contact, while there is play in all other flanks. When screwing in more tightly As a result of the deformation of the material, more and more flanks come into mutual contact, however the flank load is greatest at the ends of the threaded connection and towards the center decreases. The result is a similar uneven load condition as with the one mentioned above shrunk taper thread connection.
Um die Nachteile dieser bekannten Gewindeverbindungen zu vermeiden, ist eine Gewindeverbindung vorgeschlagen worden, bei der die Belastung der Zylindrische Schrumpfgewindeverbindung, insbesondere für TiefbohrrohreIn order to avoid the disadvantages of these known threaded connections, there is a threaded connection has been proposed in which the load on the cylindrical shrink thread connection, especially for deep drilling pipes
Anmelder:Applicant:
Bataafse Petroleum Maatschappij N.V., Den HaagBataafse Petroleum Maatschappij N.V., The Hague
Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2Representative: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse and Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, patent attorneys, Munich 9, Schweigerstr. 2
Beanspruchte Priorität: Niederlande vom 31. Oktober 1955 (Nr. 201 628)Claimed priority: Netherlands of October 31, 1955 (No. 201 628)
Herman Tobias van der Wissel, Den Haag, ist als Erfinder genannt wordenHerman Tobias van der Wissel, The Hague, has been named as the inventor
Gewindegänge über die Länge der Gewindeverbindung im wesentlichen gleichmäßig ist, so daß sie bei
gegebenen Abmessungen höher belastet werden kann als die bekannten Gewindeverbindungen. Zu diesem
Zweck sind nach diesem nicht vorveröffentlichten Vorschlag symmetrisch zu der etwa in Gewindemitte
gedachten Querebene Abweichungen einzelner oder mehrerer Gewindegänge hinsichtlich des Abstandes
von dieser Querebene, der Steigung und/oder des Flankendurchmessers vorgesehen. Dieser ältere Vorschlag
befaßt sich jedoch nur mit Kegelgewindeverbindungen, wobei sich die Abweichungen auf ein
normales Kegelgewinde mit konstanter Gewindegangform, Gewindesteigung und konstanter Konizität der
Gewinde beziehen.
Es hat sich nun gezeigt, daß man diesen älteren Vorschlag mit Vorteil auch bei zylindrischen. Gewinden
anwenden kann. Dabei geht die Erfindung von einem zylindrischen Schrumpfgewinde aus, bei
dem im fest eingeschraubten Zustand die beiden Flanken jedes Gewindeganges der beiden Gewinde
unterschiedlich belastet sind. Erfindungsgemäß sind bei diesem zylindrischen Schrumpfgewinde symmetrisch
zu einer etwa in der Gewindemitte gedachten Gewindequerebene Abweichungen hinsichtlich des
Abstandes von dieser Querebene, der Steigung und/ oder des Flankendurchmessers einzelner oder mehrerer
Gewindegänge vorgesehen. Die Abweichungen beziehen sich auf ein normales zylindrisches Gewinde,Thread turns over the length of the threaded connection is substantially uniform, so that it can be subjected to higher loads than the known threaded connections for given dimensions. For this purpose, according to this proposal, which was not previously published, deviations of individual or several thread turns with regard to the distance from this transverse plane, the pitch and / or the pitch diameter are provided symmetrically to the transverse plane, which is imagined in the middle of the thread. However, this older proposal deals only with taper thread connections, the deviations referring to a normal taper thread with constant thread form, thread pitch and constant taper of the thread.
It has now been shown that this older proposal can also be used advantageously with cylindrical. Can apply threading. The invention is based on a cylindrical shrink thread in which the two flanks of each thread turn of the two threads are loaded differently in the tightly screwed-in state. According to the invention, in this cylindrical shrink thread, symmetrical to an imaginary thread transverse plane approximately in the thread center, deviations are provided with regard to the distance from this transverse plane, the pitch and / or the pitch diameter of individual or multiple threads. The deviations relate to a normal cylindrical thread,
309 648/45309 648/45
Ια Fig. 1 erkennt man ein Bauteil 1 mit einem Bolzenabschnitt 2, auf den ein Bauteil 3 mit einem Mutterabschnitt 4 aufgeschrumpft ist. Das Bolzenteil 2 besitzt ein Gewinde 5, das in das Gewinde 6 des 5 Mutterteils eingreift. Die Längsachse der Gewindeverbindung ist bei 7 angedeutet. Die äußeren Flanken des Gewindes 5 berühren die inneren Flanken des Gewindes 6 und stehen unter einer spezifischen Belastung if. Zwischen den unbelasteten Flanken ver-1 shows a component 1 with a Bolt section 2 onto which a component 3 with a nut section 4 is shrunk. The bolt part 2 has a thread 5 which engages in the thread 6 of the 5 nut part. The longitudinal axis of the threaded connection is indicated at 7. The outer flanks of the thread 5 touch the inner flanks of the Thread 6 and are under a specific load if. Between the unloaded flanks
bei dem die Steigung, der Flankendurchmesser und
die Gewindegangform über die ganze Länge der Gewinde konstant sind. Es sollen darunter auch solche
Gewinde verstanden werden, die in sehr geringem
Maße kegelig sind, bei denen z.B. der Kegelwinkel
kleiner als 1° und über die Gewindelänge konstant ist.
Im folgenden sollen unter »äußeren Flanken« der
Gewinde diejenigen Flanken verstanden sein, die der
obengenannten Gewindequerebene jeweils abgewandt
sind. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird io bleibt ein schraubenlinienförmiger Spalt. Auf die
ein zu der etwa in der Gewindemitte gedachten Quer- Gewindeverbindung können andere Kräfte, z. B.
ebene symmetrischer, axialer Belastungszustand der äußere Kräfte und Schulterkräfte, wirken, die hier
Gewindegänge erzielt, bei dem die Belastung samt- jedoch nicht angedeutet sind.where the pitch, the pitch diameter and
the thread form is constant over the entire length of the thread. There should also be some
Threads are understood to be in very little
Dimensions are tapered, where e.g. the taper angle
less than 1 ° and is constant over the thread length.
In the following, under "outer flanks" the
Thread be understood those flanks that of the
Above-mentioned thread transverse plane in each case facing away
are. As a result of the measures according to the invention, a helical gap remains. Other forces, e.g. B. planar symmetrical, axial load condition of the external forces and shoulder forces act, the threads achieved here, in which the load is not indicated.
licher Gewindegänge praktisch die gleiche ist. Damit Die äußeren Kräfte werden als gegeben vorauswird eine die Bildung von Spannungsrissen am Ge- 15 gesetzt, während man die Kräfte K und etwa aufwindegrund hervorrufende Keilwirkung zwischen be- tretende Schulterkräfte unter Berücksichtigung der nachbarten Gängen unterbunden. Vor allem kann zulässigen Spannungen wählen kann. Bei dem in eine in dieser Weise ausgebildete Gewindeverbindung Fig. 1 dargestellten Zustand ist das Bolzenteil 2 inmerklich höher belastet werden, als es bei üblichen folge der Wirkung der axialen Komponenten der zylindrischen Gewindeverbindungen möglich ist, da 20 Kräften verkürzt, und das Mutterteil4 ist im Verpraktisch alle im Eingriff stehenden Gewindegänge gleich zum unbelasteten Zustand gelängt bzw. gedehnt; die Enden des Bolzenteils 2 sind hierbei näher an die Mitte M herangerückt, und die Enden des Mutterteils 4 haben sich von der Mitte M weiter ent-25 fernt. Zusätzlich rufen die radialen Komponenten der inneren Kräfte Verformungen hervor. Alle dieselicher threads are practically the same. In order for the external forces to be given, the formation of stress cracks on the joint is set, while the forces K and the wedge effect between the shoulder forces that cause windings are prevented, taking into account the adjacent courses. Above all, allowable voltages can be chosen. In the state shown in a threaded connection formed in this way in Fig. 1, the bolt part 2 is noticeably more heavily loaded than is possible with the usual effect of the axial components of the cylindrical threaded connections, since 20 forces are shortened, and the nut part 4 is practical all engaged threads lengthened or stretched to the unloaded state; the ends of the bolt part 2 have moved closer to the center M , and the ends of the nut part 4 have moved further away from the center M. In addition, the radial components of the internal forces cause deformations. All these
Verformungen und relativen Verschiebungen lassen sich berechnen, wenn die Materialeigenschaften gegeben sind. Deformations and relative displacements can be calculated if the material properties are given.
Fig. 2, 3 und 4 zeigen jeweils im Schnitt ein Stück des Gewindes eines unbelasteten Bolzenteils und eines unbelasteten kalten Mutterteils. In diesem Falle muß man von der Annahme ausgehen, daß unter Zugrundelegung einer Schrumpfverbindung die axialenFigs. 2, 3 and 4 each show in section a piece of the thread of an unloaded bolt part and one unloaded cold mother part. In this case one must start from the assumption that on the basis of a shrink connection, the axial
gleichermaßen an der Kräfteübertragung zwischen den Gewindeteilen teilnehmen. Diese Vorteile werden erreicht, ohne daß plastische Verformungen in den Gewindeteilen auftreten.equally participate in the transmission of forces between the threaded parts. These benefits will be achieved without plastic deformation occurring in the threaded parts.
Im Hinblick auf die erzielten Ergebnisse ist es bedeutungslos, ob die Abweichungen gemäß der Erfindung dadurch hervorgrufen sind, daß nur das Bolzengewinde, nur das Muttergewinde oder beide Gewinde von der Form eines normalen zylindrischen Gewindes 3<> abweichen. Im Hinblick auf die Herstellung ist es jedoch erwünscht, daß entweder das Bolzenteil oder das Mutterteil mit einem normalen zylindrischen Gewinde versehen wird.In view of the results obtained, it is irrelevant whether the deviations according to the invention are caused by the fact that only the bolt thread, only the nut thread or both threads in the form of a normal cylindrical thread 3 <> differ. From a manufacturing point of view, however, it is desirable that either the bolt part or the nut part is provided with a normal cylindrical thread.
Bei einem zylindrischen Gewinde, bei dem im un- 35 Kräfte, die auf das Bolzenteil und das Mutterteil aufbelasteten Zustand die Steigung des Muttergewindes gebracht werden, weggenommen worden sind, so daß im kalten Zustand kleiner ist als diejenige des Bolzen- die Mitte M ihre Lage beibehält; infolgedessen ergibt gewindes, soll sich zweckmäßigerweise der Steigungs- sich in Fig. 2, 3 und 4 eine teilweise Überlappung unterschied in bezug auf die Gewindelänge ändern, zwischen dem Bolzengewinde und dem Mutter- und zwar als stetige Funktion der Gewindelänge, wo- 40 gewinde. Die axiale Überlappung der belasteten bei der Steigungsunterschied in der Mitte des Bolzen- Flanken ist in den Figuren bei av a2, as, cr4, a5 und ae gewindes und des Muttergewindes am größten ist. angedeutet; diese Überlappung ist im wesentlichenIn the case of a cylindrical thread, in which the pitch of the nut thread has been removed in the unloaded state on the bolt part and the nut part, so that in the cold state the center M is smaller than that of the bolt maintains; as a result, the thread should expediently change the pitch difference in FIGS. 2, 3 and 4, a partial overlap difference in relation to the thread length, between the bolt thread and the nut, namely as a continuous function of the thread length, where 40 thread. The axial overlap of the loaded at the pitch difference in the middle of the bolt flanks is greatest in the figures at a v a 2 , a s , cr 4 , a 5 and a e thread and the nut thread. indicated; this overlap is substantial
Bei einer Gewindeverbindung, bei der das Bolzen- gleich dem zu berechnenden Gesamtwert der relativen teil und das Mutterteil im unbelasteten und im kalten Verschiebungen der belasteten Flanken des Bolzen-Zustand die gleiche Steigung aufweisen, ist gemäß 45 gewindes und des Muttergewindes gegenüber der der Erfindung an der Mitte des Bolzenteils und/oder Mitte M. Die Überlappung wird außerdem durch die des Mutterteils eine örtliche Änderung der Steigung radialen Komponenten der inneren Kräfte beeinflußt, vorgesehen, wobei der Unterschied zwischen den Fig. 2, 3 und 4 zeigen ein Mutterteil 4 mit einemIn a threaded connection in which the bolt equal to the total value to be calculated, the relative part and the nut part in the unloaded and in the cold displacements of the loaded flanks of the bolt state have the same pitch, according to 45 the thread and the nut thread are on compared to that of the invention the center of the bolt part and / or center M. The overlap is also influenced by that of the nut part a local change in the pitch of the radial components of the internal forces, the difference between FIGS. 2, 3 and 4 showing a nut part 4 with a
Flankendurchmessern des Bolzengewindes und des normalen zylindrischen Gewinde 6; die Linien 8 Muttergewindes an der Mitte des Gewindes größer ist 5o und 9, welche in der Querschnittsdarstellung die als an den Enden. Ferner können sowohl das Bolzen- Scheitel bzw. die Fußpunkte der Gewindegänge vergewinde als auch das Muttergewinde eine konstante binden, verlaufen geradlinig und parallel zu der Steigung aufweisen, wobei jedoch die Steigung des Achse 7. Überdies sind die axialen Überlappungen av Bolzengewindes etwas größer ist als diejenige des a2, a3, Ci1, as und a6 in Fig. 2, 3 und 4 die gleichen, Muttergewindes. In diesem Falle soll der Unterschied 55 was bedeutet, daß in sämtlichen Fällen die gleiche zwischen den Flankendurchmessern des Bolzen- Last berücksichtigt ist, so daß auch die Lage derPitch diameters of the bolt thread and the normal cylindrical thread 6; the lines 8 nut thread at the center of the thread is larger 5o and 9, which in the cross-sectional view the than at the ends. Furthermore, both the bolt apex or the base points of the thread turns and the nut thread can bind a constant, run in a straight line and parallel to the slope, but the slope of the axis 7. In addition, the axial overlaps a v bolt thread is slightly larger as that of the a 2 , a 3 , Ci 1 , a s and a 6 in Fig. 2, 3 and 4 the same nut thread. In this case, the difference should be 55, which means that in all cases the same between the pitch diameters of the bolt load is taken into account, so that the position of the
gewindes und des Muttergewindes an der Mitte des Gewindes kleiner sein als an den Enden.thread and the nut thread must be smaller at the center of the thread than at the ends.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren beispielen näher erläutert.The invention is illustrated more schematically below with reference to the hand Drawings explained in more detail using several examples.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch zwei Bauteile, zwischen denen eine feste Schrumpfverbindung besteht;Fig. 1 shows a section through two components, between which there is a fixed shrink connection;
Fig. 2, 3 und 4 zeigen verschiedene Ausbildungsformen unbelasteter Bolzen- und Muttergewinde im 65 kalten Zustand;Fig. 2, 3 and 4 show various embodiments unloaded bolt and nut thread in the cold state 6 5;
Fig. 5 einen Schnitt durch eine mit einer Schulter versehene Schrumpfverbindung.5 shows a section through a shrink connection provided with a shoulder.
äußeren Flanken des Gewindes 5 des Bolzenteils 2 in Fig. 2, 3 und 4 die gleiche ist. Die relative Lage der inneren Flanken des Gewindes 6 und der äußeren Ausführungs- 6° Flanken des Gewindes 5 im unbelasteten Zustand ist von grundlegender Bedeutung, doch läßt sich die Lage der äußeren Flanken des Gewindes 6 und der inneren Flanken des Gewindes 5 innerhalb bestimmter Grenzen beliebig wählen.outer flanks of the thread 5 of the bolt part 2 in Fig. 2, 3 and 4 is the same. The relative position of the inner flanks of the thread 6 and the outer 6 ° flanks of the thread 5 in the unloaded state is of fundamental importance, but the position of the outer flanks of the thread 6 and the inner flanks of the thread 5 can be arbitrary within certain limits Select.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Lage der inneren Flanken des Gewindes so gewählt, daß die Steigung des Gewindes 5 größer ist als diejenige des Gewindes 6, und die Linie 10, die in derIn the embodiment of Fig. 2, the position of the inner flanks of the thread is chosen so that the pitch of the thread 5 is greater than that of the thread 6, and the line 10, which in the
Querschnittsdarstellung die Fußpunkte des Gewindes 5 verbindet, verläuft geradlinig und parallel zu der Achse 7. Infolgedessen ist die Linie 11, welche in der Querschnittsdarstellung die Scheitel des Gewindes 5 verbindet, in Richtung nach rechts konvex, d. h., die Steigung des Gewindes 5 ändert sich allmählich, und der Steigungsunterschied zwischen dem Gewinde 5 und dem Gewinde 6 ändert sich ebenfalls allmählich, und der Steigungsunterschied zwischen dem Gewinde 5 und dem Gewinde 6 ist an der Mitte M am größten. Es liegt auf der Hand, daß man auch die Linie 11 geradlinig und die Linie 10 in Richtung nach links konvex verlaufen lassen kann oder daß die Linie 8 nach rechts konvex oder die Linie 9 nach links konvex sein kann. Zwei oder mehr Linien können auch gebogen sein; die in Fig. 2 angedeuteten Formen lassen sich jedoch verhältnismäßig leicht herstellen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, sich die in Fig. 1 sichtbaren Spalte zwischen den unbelasteten Flanken als geschlossen vorzustellen, wobei diese Flanken im vorliegenden Falle keine Kräfte aufeinander übertragen bzw. nur Kräfte, die im Vergleich zu den Kräften K klein sind. Nachträglich kann man berechnen, wie weit die Spalte zwischen den unbelasteten Flanken in Fig. 2 werden. Auf diese Weise wird auch die Lage der inneren Flanken des Gewindes 5 bestimmt; zwar ergeben sich hierbei kompliziertere Abweichungen des Gewindes, doch läßt sich eine Gewindeverbindung mit abdichtender Wirkung herstellen.The cross-sectional view connecting the base points of the thread 5 runs in a straight line and parallel to the axis 7. As a result, the line 11, which connects the apex of the thread 5 in the cross-sectional view, is convex to the right, i.e. the pitch of the thread 5 changes gradually , and the pitch difference between the thread 5 and the thread 6 also gradually changes, and the pitch difference between the thread 5 and the thread 6 is greatest at the center M. It is obvious that line 11 can also run in a straight line and line 10 can run convex to the left or that line 8 can be convex to the right or line 9 can be convex to the left. Two or more lines can also be curved; however, the shapes indicated in FIG. 2 can be produced relatively easily. Another possibility is to imagine the gaps between the unloaded flanks visible in FIG. 1 as closed, these flanks in the present case not transferring any forces to one another or only forces which are small compared to the forces K. You can subsequently calculate how wide the gaps between the unloaded edges in FIG. 2 will be. In this way, the position of the inner flanks of the thread 5 is also determined; Although this results in more complicated deviations in the thread, a thread connection with a sealing effect can be produced.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die inneren Flanken des Gewindes 5 so angeordnet sind, daß dieses Gewinde 5 eine konstante Steigung pt besitzt, die größer ist als die Steigung /?, des Gewindes 6. Bei dieser Konstruktion ist der Unterschied zwischen den Flankendurchmessern der Gewinde 5 und 6 an den Enden des Gewindes am größten; unter dem Flankendurchmesser ist das Doppelte des Abstandes zwischen der Achse 7 und der Mitte der Gewindeflanke zu verstehen. In Fig. 3 sind die Linien 10 und 11 in Richtung nach rechts konvex; alternativ können die Linien 8 und 9 nach links konvex sein, oder sowohl die Linien 8 und 9 als auch die Linien 10 und 11 können gebogen sein.Fig. 3 shows an embodiment in which the inner flanks of the thread 5 are arranged so that this thread 5 has a constant pitch p t which is greater than the pitch / ?, of the thread 6. In this construction, the difference between the pitch diameters of the threads 5 and 6 at the ends of the thread largest; the pitch diameter is to be understood as double the distance between the axis 7 and the center of the thread flank. In Figure 3, lines 10 and 11 are convex in the rightward direction; alternatively, lines 8 and 9 can be convex to the left, or both lines 8 and 9 and lines 10 and 11 can be curved.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die inneren Flanken des Gewindes 5 so angeordnet sind, daß dieses Gewinde 5 eine konstante Steigung besitzt, die ebenso groß ist wie die Steigung des Gewindes 6, wobei jedoch das Gewinde 5 an der Mitte M eine örtliche Änderung der Steigung aufweist, die gemäß Fig. 4 eine Gewinderille von größerer Steigung umfaßt, bei der es sich jedoch auch um eine Unterbrechung des Gewindes handeln kann; ferner kann das Gewinde 6 eine örtliche Änderung der Steigung aufweisen, oder eine solche örtliche Änderung der Steigung ist bei beiden Gewinden 5 und 6 vorgesehen. Bei dieser Konstruktion ist der Unterschied der Flankendurchmesser der Gewinde 5 und 6 an der Mitte M am größten.Fig. 4 shows an embodiment in which the inner flanks of the thread 5 are arranged so that this thread 5 has a constant pitch which is the same as the pitch of the thread 6, but the thread 5 at the center M a local Has change in the pitch which, according to FIG. 4, comprises a thread groove of greater pitch, which, however, can also be an interruption of the thread; Furthermore, the thread 6 can have a local change in the pitch, or such a local change in the pitch is provided for both threads 5 and 6. In this construction, the difference in the pitch diameters of the threads 5 and 6 is greatest at the center M.
Es liegt auf der Hand, daß die Gewinde auch andere Abweichungen aufweisen können, vorausgesetzt, daß die relative Lage der belasteten Flanken unverändert bleibt. Hierbei müssen wenigstens die Sollbelastung und die Materialeigenschaften ebenfalls unverändert bleiben.It is obvious that the threads can also have other deviations, provided that that the relative position of the loaded edges remains unchanged. Here, at least the target load must be and the material properties also remain unchanged.
Weiter oben wurde die Mitte M erwähnt; hierunter ist derjenige Punkt zu verstehen, an dem die inneren und die äußeren Flanken ineinander übergehen, was aus der Definition der inneren und äußeren Flanken folgt; es handelt sich somit um diejenige Stelle, an der die Druck- oder Zugspannung am größten ist. Bei einer Verbindung ohne Schultern stimmt die Mitte M mit der wahren Mitte des Schraubengewindes überein, wenn mindestens die größten Zug- und Druckkräfte, welche die Verbindung übertragen können, einander gleich sind. Aus dem Gleichgewicht der axialen Komponenten der verschiedenen Kräfte folgtThe middle M was mentioned above; this is to be understood as the point at which the inner and outer flanks merge, which follows from the definition of the inner and outer flanks; it is therefore the point at which the compressive or tensile stress is greatest. In the case of a connection without shoulders, the center M corresponds to the true center of the screw thread if at least the greatest tensile and compressive forces which the connection can transmit are equal to one another. From the equilibrium of the axial components of the various forces follows
ίο jedoch, daß die Mitte M beim Vorhandensein von Schulterkräften und/oder äußeren Kräften im allgemeinen nicht mit der wahren Mitte m des Gewindes übereinzustimmen braucht. Dies geht aus Fig. 5 hervor, die ein Bolzenteil 15 zeigt, das eine Schulter 16 besitzt, sowie ein Mutterteil 17 mit einer Schulter 18. Die Schulterkraft ist bei L angedeutet. Die Mitte M liegt in einem größeren Abstand vom Ende des Mutterteils 17 und in einem kleineren Abstand vom Ende des Bolzenteils 15 als die wahre Mitte m. ίο, however, that the center M does not generally need to coincide with the true center m of the thread in the presence of shoulder forces and / or external forces. This can be seen from FIG. 5, which shows a bolt part 15 which has a shoulder 16 and a nut part 17 with a shoulder 18. The shoulder force is indicated at L. The center M is at a greater distance from the end of the nut part 17 and at a smaller distance from the end of the bolt part 15 than the true center m.
Um eine gute Abdichtung zwischen den Schultern 16 und 18 zu erzielen, ist es erwünscht, daß sich die Linien 19 und 20, die in der Querschnittsdarstellung Verlängerungslinien der Schulter 16 und 18 bzw. der Flanke 21 bilden, wobei bei der Herstellung der Verbindung die erste Berührung zwischen dem Muttergewinde und dem Gewinde des Bolzens 15 an der Flanke 21 stattfindet, oberhalb der Achse 22 der Gewindeverbindung schneiden. Während des Abkühlens des vorgewärmten Mutterteils 17 bewegen sich alle Stellen des Mutterteils entlang Radien, die in dem auf der Rotationsachse des Mutterteils liegenden Schrumpfkugelmittelpunkt zusammenlaufen. In dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Schrumpfkugelmittelpunkt im Schnittpunkt zwisehen der Achse 22 und der mit einem Sehrumpfradius zusammenfallenden Linie 19. Jeder Punkt der Flanke 21 des Mutterteils verschiebt sich also beim Abkühlen in Richtung auf den Schrumpfkugelmittelpunkt. Diese Verschiebung kann, da die Verlängerungslinie 20 der Flanke 21 die Linie 19 oberhalb der Achse 22 und damit oberhalb des Schrumpfkugelmittelpunktes schneidet, in eine Verschiebung entlang der Linie 20 und eine Verschiebung senkrecht zu dieser Linie 20 zerlegt werden, welch letztere die Kräfte L zwischen den Schultern 16 und 18 sowie die Kräfte k zwischen den Flanken 21 zur Folge hat. In den Figuren sind die Abweichungen übertrieben groß dargestellt. In Wirklichkeit werden diese Abweichungen nur sehr klein sein, so daß das Bolzenteil und das Mutterteil durch die zur Erzeugung von Verformungen benötigten Kräfte nicht überlastet werden. Die Herstellung des Bolzengewindes und/oder des Muttergewindes einer Gewindeverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung bietet größere Schwierigkeiten als die Herstellung eines normalen Schraubengewindes. Diese Schwierigkeiten lassen sich jedoch überwinden, wenn man beim Schneiden des Gewindes auf einer Drehbank besondere Hilfsmittel benutzt. Beispielsweise kann man die gewünschten Abweichungen von der Kegelform mit Hilfe einer Kegeldreheinrichtung erzielen, welche die gewünschten Abweichungen aufweist. Ein kleiner konstanter Steigungsunterschied zwischen den beiden Gewinden läßt sich durch Verwendung geeigneter Wechselräder erzielen, wobei man z. B. für das eine Gewinde ein Wechselrad mit 400 Zähnen und für das andere Gewinde ein Wechselrad mit 401 Zähnen benutzt. Um bei einem zu schneidenden Gewinde die gewünschten Steigungs-In order to achieve a good seal between the shoulders 16 and 18, it is desirable that the lines 19 and 20, which in the cross-sectional representation form extension lines of the shoulder 16 and 18 or the flank 21, the first when the connection is made Contact between the nut thread and the thread of the bolt 15 takes place on the flank 21, cut above the axis 22 of the threaded connection. During the cooling of the preheated nut part 17, all points of the nut part move along radii which converge in the center of the shrink ball lying on the axis of rotation of the nut part. In the embodiment shown in FIG. 5, the center of the shrink ball lies at the point of intersection between the axis 22 and the line 19 which coincides with a radius of the shrink ball. This shift, since the extension line 20 of the flank 21 intersects the line 19 above the axis 22 and thus above the center of the shrink ball, can be broken down into a displacement along the line 20 and a displacement perpendicular to this line 20, the latter being the forces L between the Shoulders 16 and 18 and the forces k between the flanks 21 result. In the figures, the deviations are shown in an exaggerated manner. In reality, these deviations will only be very small, so that the bolt part and the nut part are not overloaded by the forces required to generate deformations. The production of the bolt thread and / or the nut thread of a threaded connection according to the present invention presents greater difficulties than the production of a normal screw thread. However, these difficulties can be overcome by using special tools when cutting the thread on a lathe. For example, the desired deviations from the conical shape can be achieved with the aid of a conical turning device which has the desired deviations. A small constant pitch difference between the two threads can be achieved by using suitable change gears. B. used a change gear with 400 teeth for one thread and a change gear with 401 teeth for the other thread. In order to achieve the desired pitch for a thread to be cut
unterschiede hervorzurufen, kann man der mit dem Stahlhalter verbundenen Leitspindelmutter, die durch die Leitspindel bewegt wird, zusätzlich zu ihrer Translationsbewegung während ihrer Bewegung gegenüber der Leitspindelachse mit Hilfe einer Vorrichtung eine Drehbewegung erteilen, wobei diese Vorrichtung die genannte Drehbewegung steuert, denn wenn man die Leitspindelmutter in der gleichen Richtung dreht wie die Leitspindel, wird die Steigung verkleinert, und wenn man die Leitspindelmutter in der entgegengesetzten Richtung dreht, erhält man eine Vergrößerung der Steigung.To cause differences, one can use the lead screw nut connected to the steel holder, which through the lead screw is moved, in addition to its translational movement during its movement opposite impart a rotary movement to the lead screw axis with the aid of a device, this device the said rotary motion controls because if you turn the lead screw nut in the same direction rotates like the lead screw, the pitch is decreased, and if you put the lead screw nut in the rotates in the opposite direction, an increase in the slope is obtained.
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