DE1400751A1

DE1400751A1 - Schraubverbindung

Info

Publication number: DE1400751A1
Application number: DE1962A0040062
Authority: DE
Inventors: Fred Gasche
Original assignee: Autoclave Engineers Inc
Current assignee: Autoclave Engineers Inc
Priority date: 1962-04-25
Filing date: 1962-04-25
Publication date: 1968-11-28
Also published as: GB964116A; FR1321836A; DE1400751B2; US3104583A

Description

Autoclave Engineers, Inc.

Erie, Pa./USA ■ ' on λ .

Dr. Expl. j

Sohraubv erb i ndung.

Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung für zwei mit inneren bzw. äußeren Spiralnuten mit bogenförmigem Querschnitt versehene Teile, wobei das Schraubgewinde aus einem Stück Spiralfeder besteht,-bei dem der Durchmesser der einzelnen Spiralen an den Durchmesser der Nuten angepasst ist. Eine derartige Schraubverbindung ist wegen des !Fehlens von scharfen Kanten an den Butenfüßen besonders fest.

In den Mguren ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schraubverbindung dargestellt. Es zeigen:

iig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schraubverbindung mit den Merkmalen der ürfincung,

!ig. 2 eine Ansicht eines das Gewinde bildenden.·Spiralfederstücks,

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ELg. 3 einen Querschnitt durch den Spiralfederdraht,-' ^;'^; in vergrößertem Maßstab, und -' -" '-

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt, aus dem die Wirkung des Gewindes unter Last erkennbar ist.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Schraubverbindung im Zusammenhang mit einem Druckgefäß dargestellt. Der Gefäßkörper 1 ist mit einer Auskleidung 2 und einem Deckel 3 versehen, der mit Hilfe einer einen verjüngten Abschnitt 5 der Deckelmitte umgebenden Mutter 4 am Körper 1- festgehalten wird. Zwischen Mutter und Deckel ist ein Sprengring 6 eingesetzt und an der Verbindungsstelle 8 zv/ischen Deckel und Auskleidung ist eine Dichtung 7 vorgesehen. Nach Beendigung jedes Behandlungszeitraums wird der Gefäßinhalt durch Abschrauben der Mutter 4 und Herausnehmen des Deckels zugänglich gemacht. Dies muß mitunter ziemlich häufig vorgenommen werden und aus diesem Grund empfiehlt es sioh, eine leicht zu handhabende Schraubverbindung vorzusehen, die jedoch gleichzeitig stark genug sein muß, um dem im Gefäß hergehenden Arbeitsdruck mit dem erforderlichen Sicherheitsfaktor multipliziert standhalten zu körinen. '

Zu diesem Zweck sirid die ineinaiidergesetzten Flächen des Gefäßkörpers 1 und der-Mutter 4 mit einander^:gegen—

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überliegenden-spiraligen Iniien-bzv« .Außonnuten. 9 bzw. versehen, die gemäß Fig.. 4 zusammen eine spiralige Bahn 11 kreisförmigen oder anderen Querschnitts festlegen, dessen Iiuieiidurchmesser etwas größer ist als der Auß endurehiae sser der Einzelwinö.ungen. 12 einer das Schraubgewinde ausbildenden Spiralfeder 13. Die Spiralfeder 13 ist vorzugsweise gemäß Fig. 3 aus Draht 14 mit rechteckigem Querschnitt gewickelt,. wobei sieh ihre benachbarten Verbindungen berühren. Vorzugsweise besteht die Spiralfeder 13 aus leicht zu handhab end. en Einzelstacken· Gemäß einem Verfahren zum Zusammenbau ö. r. .i-iorünung wird die Spiralfeder in die Innennut 12 einge— • setzt» wobei die ihr eigene Nachgiebigkeit einen Außendruck gegen den Körper ausübt, der sie gegen cie Sohle der Miten 9 drängt» An den beiden Und en der Pe der sind gekrümmte Einsätze 15 von gleichem Radius wie der Krümmungsradius der Hüten 9 vorgesehen, welche dieEiiden der Feder an die Krümmung der-Hüten anpassen. Diese Einsätze sind nur an den Enden erforderlich und brauchen wegen der der Feder eigenen Nachgiebigkeit nicht an,den Buten 12 befestigt zu sein, um in richtiger Stellung gehalten zu:-werden.· Die Krümmung der Einsätze entspricht j^: dem Plankend,ureliia-e.ss.er der Sehraubverbincung. Um eine bestimmte Feder 13 für Schraubverbindungen von verschiedenem Flankendurchmesser verwenden au können, brauchen nur die. Einsätze T5 in Anpassung an den ^e

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ten Flankeildurchmesser ausgetauscht zu werden. Die Feder 13 braucht sich nicht über die volle Länge d.er Spiralbahn 11. zu erstrecken, vielmehr können mehrere Feder— stücke 13 leicht handhabbarer Längen hintereinander in die Hüten eingesetzt werden und zusammen die gewünschte Länge ergeben. Außerdem braucht die Feder nicht notwendigerweise in der Innennut 9 angeordnet zu werden, sondern kann in entsprechender Weise um die Außennut 10 herumge— legt werden. In diesem Fall müssen die Einsätze 15 jedoch in der Hut befestigt werden, da die Feder 13 sonst aufgrund ihrer Eigenspannung die Einsätze aus der Hut 10 herauszubewegen trachtet.

Nachdem-die Spiralfedern in die Innennut 9 eingesetzt worden sind, ist der Gfefäßkörper praktisch mit einem aus den vorstehenden Teilen der Spiralfeder bestehenden Gewinde versehen, so daß die Mutter 4 in üblicher Weise in den Körper ein- und aus ihm herausgeschraubt werden kann« Zweckmäßigerweise sollte so viel Abstand zwischen der Feder 13 und der Nut 10 vorgesehen sein, daß die Mutter leicht ein- und ausgeschraubt werden kann. Dieser Zwischenraum wird vorzugsweise auf nicht unter Last stehenden -Flächen ausgebildet. Unter Druck wird die Mutter 4 in Richtung des Pfeils 16 belastet und diese Last wird von der gekrümmten Fläche 17 mit dem Badius E um den Mittelpunkt 18 des Flankendurchmessers des

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Gewindes aufgenommen. In ähnlicher Weise wirkt die auf den Körper 1 ausgeübte Last in Richtung des Pfeils 19 und wird von einer 'bogenförmigen Fläche 20 mit dem Radius R um den Mittelpunkt 18 aufgenommen» Die Radien der "bogenförmigen Flächen 17 und 20 sind an den Radius des Außendurchmessers der Windungen 12 der Spiralfeder angepasst. Der Zwischenraum an der unbelasteten Auflagefläche 21 der Hut 10 wird zweckmäßigerweise dadurch ausgebildet, daß dieser !Cell der Hut den Radius R um' den Mittelpunkt erhält. Die Oberflächen- und 20 brauchen, keine genauen Kreise zu sein, sondern können die Form besitzen., welche die Federwindungen unter Last annehmen.

Die erfindungsgemäße Schraubverbindung zeichnet sich durch eine überraschende !Festigkeit aus. Die Füße der Hüten 9 "und 10 besitzen einen großen Radius und sind wesentlich stärker als in herkömmlicher ΐ/else geschnittene Gewinde, welche immer an den Füßen die schwächste. Stelle besitzen. Die Belastung der einzelnen Windungen der Spiralfeder 13 wird hauptsächlich als Schwerkraft in Richtung der Pfeile 16 und 19 aufgenommen. In dieser Richtung besitzen die einzelnen Windungen jedoch eine sehr große Festigkeit. Bei Überschreitung der Streckgrenze der Windungen 12 der Feder kann letztere zwar verformt werden, doch läßt sich die Mutter trotzdem verhältnismäßig einfach ein- und ausschrauben. Eine

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Verformung einzelner Windungen der Spiralfeder 13 beschädigt die Futen 9 und 10 nicht, während andererseits beschädigte Spiralfedern 13 verhältnismäßig billig sind und leicht ersetzt werden können.

Die Spiralfedern 13 sind wesentlich leichter zu. handhaben als aus Volldraht mit dem Durchmesser der Führungen 11. bestehende Spiralen, sie sind biegbar und lassen sich leicht an den Flankendurchmesser der Hüten anpassen» Die Belastung wird einheitlich auf die einzelnen Gewinde— glinge verteilt. - .

Sei hohen-Temperaturen und Drucken ausgesetzten Druckge— fäßen mußten die bisher verwendeten Gewinde der Mutter 4 und des Gefäß2iü'rpers 1 aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, um eine Reibungsabnutzung der Gewinde zu verhindern. Diese Verwendung unterschiedlicher Materialien hatte jedoch termische Ausdehiiuiigsprobleme zur jpolge und die hierdurch hervorgebrachten Spannungen b.ev/irkten eine fortschreitende Deformierung, beispielsweise eine Aufstauchen oder Aufweiten des Gefäßkörpers„ Dies kann jedoch bei Verwendung des erfinclungsgemäßen Gewindes nicht auftreten. Der Zwischenraum zwischen der liutter und dem Körper ist so groß, daß eine unmittelbare Berührung ausgescIia.lt-3 fc wird, -"ie Hachgiebigke.it bzw* Biegsamkeit der Feder verhindert eine Tb >::·>)eaivjprn

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("¹Ci I'■"."'^J;er Uiid ues Körpers» lⁿalls jedoch die 5"eder Überbelastet word en ist, kann sie lei chi. ej/üfnst werden. Die Auswahl der Stoffe für die Mutter und den 6-efäßkörper ist keinen Beschränkungen aufgrund von thermischer Ausdehnung oder Gewindeabrieb unterworfen, so daß diese beiden Probleme ausgeschaltet sinci. Der Körper und die Mutter können je nach Wunsch aus dem selb en. Material oder aus verschiedenen Materialien hergestellt werden.

Das in Jig. 4 dargestellte spezielle G-ewiaiOe hatte einen Flankendurchmesser von 23,5 cm, während die Steigung zwischen den Uuten 9» 10 17 nim und der Hadius K der !Tut. 11,35 mm betrug. ..'"■.

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Claims

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1. Schraubverbindung zwischen zv/ei ineinandergesetzten Körpern, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkörper eine spiralförmige Ausserinut und der Aussenkörper eine dieser Aussennut gegenüberliegende und mit ihr zusaiuiaen eine Spiralbahn bildende Innennut aufweist, in welche eine zu einer Spirale gelegte Wendelfeder eingesetzt ist, deren einzelne Y/indungen sich längs der Spiralbahii aneinanderreihen, wobei der Durchmesser der Federspirale praktisch gleich dem Durchmesser der Bahnepiralen ist, und die einzelnen ^..-indungen der Feder einen praktisch dem Durchmesser der Spiralbahn entsprechenden Durchmesser besitzen und den Querschnitt der Spiralbahn ausfüllen.

2. Schraubverbindung nach Anspruch 1, zwischen zwei teleskopartig ineinandergesetzte Körper, dadurch gekennzeichnet, daß die Spi*- ralbahn kreisförmigen Querschnitt besitzt.

3. Schraubverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ITuten halbkreisförmigen Querschnitt besitzen.

4. Schraubverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche für Druckgefässe σ.dgl. mit einem Körper und einer diesem gegenüber

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teles-kopartig angeordneten Mutter und iiiit. einem eine unmittelbare Berührung zwischen beiden Teilen unter Arbeitsbedingungen gewährleistenden Zwischenraum, dadurch gekennzeichnet, daß Körper und Mutter je mit einander gegenüberliegenden und zusammen eine 3piralbahn ausbildenden Hüten versehen sind, in welche eine zu einer Spirale gelegte Wendelfeder eingesetzt ist, deren einzelne Windungen sich längs tier Spiralbahn aneinanderreihen, wobei' der Durchmesser der j?ederspirale praktisch gleich dem Durchmesser der Baunspiralen ist, die einzelnen Yiindungen der ITeder einen praktisch dem Durchmesser der Spiralbahn entsprechenden Durchmesser besitzen und den tiuerschnitt der Spiralbahn ausfüllen, die eine Seite der jiinze !windung en der iPeder von der im· Körper ausgebildeten Hut und die andere Seite der Einaelwii:düngen von der in der llutter ausgebildeten Hut aufgenommen wird und die Nuten so geformt sind, daß sie an den belasteten flachen die Jeder berührer und von den unbelasteten Flachen einen Abstand von der Feder wahren.

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