DE1450928A1 - Countersunk screw with nut - Google Patents
Countersunk screw with nutInfo
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Description
Senkschraube mit MutterCountersunk screw with nut
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Schraubenverbindungen und betrifft insbesondere eine Senkschraube mit Mutter zur dichtenden Verbindung von Stahlblechen, vorzugsweise zum Verbinden von überlappten Stahlblechen für Schiffshäute.The invention is in the field of screw connections and relates in particular to a countersunk screw with nut for the sealing connection of steel sheets, preferably for connection of overlapped steel sheets for hides.
Im Stahlbau und besonders im Schiffs« und Apparatebau ist es üblich, Bleche entweder durch eine der vielfältigen Schweißverbindungen oder durch eine Nietung miteinander zu verbinden. Je nach Art und Beanspruchung der zu verbindenden Teile können auch Kleb- und lötverbindungen benutzt werden.It is in steel construction and especially in shipbuilding and apparatus construction It is common practice to connect sheets to one another either by one of the various welded joints or by riveting. Depending on the type and stress of the parts to be connected, adhesive and soldered connections can also be used.
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Im Behälter- und Kesselbau und ganz besonders im Schiffsbau wird beim Verbinden von Stahlblechen gefordert, daß die Verbindungsstelle sowohl höchster Beanspruchung durch Zug-, Druck- und Scherkräfte gewachsen und außerdem wasserdicht ist bzw. allgemein dichtend gegenüber strömungsfähigen Medien.In container and boiler construction and especially in shipbuilding, when joining sheet steel it is required that the joint can cope with the highest stresses caused by tensile, compressive and shear forces and is also waterproof or generally sealing against flowable media.
Diese Forderungen sind zwar durch eine Schweiß- oder Nietverbindung im allgemeinen erfüllt, jedoch führen die für eine Nietverbindung notwendigen Arbeiten in vielen Fällen zu übermäßigerThese requirements are due to a welded or riveted connection generally satisfied, however, the work necessary for a rivet connection leads to excessive work in many cases
Beanspruchung der mit diesen Arbeiten betrauten Arbeiter. Hierzu gehört insbesondere die Lärmbeanspruchung. Die leichter herzustellende Schweißverbindung kann jedoch, besonders im Schiffbau, die Nietverbindung- nicht immer ersetzen.Stress on the workers entrusted with this work. For this In particular, noise exposure is one of them. The easier-to-produce welded connection can, however, especially in shipbuilding, Do not always replace the riveted joint.
Bisher sind Schraubenverbindungen zum nahtweisen Verbinden von Stahlblechen selten verwendet worden, da eine beispielsweise der Nietverbindung im Hinblick auf Dichtheit gleichwertige Schraubenverbindung nur unter Einsatz kostspieliger Dichtelemente erzielt werden kann.So far, screw connections for the seam-wise connection of Steel sheets have seldom been used, as a riveted joint, for example, is equivalent in terms of tightness Screw connection can only be achieved using expensive sealing elements.
Hier setzt der Gedanke der Erfindung ein, nach der eine Senkschraube mit Mutter, insbesondere mit kegelförmigem Kojf, vorzugsweise zum Verbinden von überlappten Stahlblechen für Schiffshäute, dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schraubenkopf beim Anziehen der Schraubenmutter zwei im Abstand voneinander liegende, ringförmige Dichtungen mit der Senklochwandung bildet, wobei die obere Dichtung durch erhöhten Flächendruck zwischen dem Kopfrand der Senkschraube und der Lochwandung und dieThis is where the idea of the invention begins, according to which a countersunk screw with nut, in particular with a conical Kojf, preferably for connecting overlapped steel sheets for Ship hides, characterized in that the screw head When the screw nut is tightened, it forms two spaced-apart, annular seals with the wall of the countersunk hole, wherein the upper seal by increased surface pressure between the head edge of the countersunk screw and the hole wall and the
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untere Diohtung durch eine plastische Verformung der Lochwandung mittels einer aqrSchraubenkopf umlaufenden Schneidkante bzw. mittels eines Räumwulstes gebildet ist, und der zwischenlower diohting through a plastic deformation of the hole wall by means of an aqr screw head circumferential cutting edge or is formed by means of a Räumwulstes, and between
dem Schraubenschaft und der Lochwandung gelegene Mantelraum auf seiner anderen Seite am Außenrand durch eine konische Gestaltung der Mutterunterseite und innen gegen Wasserdurchgang im Gewindebereich durch eine außen, vorzugsweise auf die Schraubenmutter aufgesetzte Kappe abgedichtet ist. Die obere Dichtung ist vorzugsweise von einem im ringförmigen Randbereich elastisch verformbaren oberen Kopfrand bei dessen Anlage an die Lochwand gebildet. Zur Erzielung der notwendigen Elastizität bzw. zu deren Steigerung ist zwischen der Schneidkante bzw· dem Räumwulst und dem oberen Kopfrand der Schraube eine Einschnürung, beispielsweise in Form einer ringsum laufenden Kehlnut ausgebildet.the shell space located on the screw shank and the wall of the hole on the other side on the outer edge through a conical design of the nut underside and inside against water penetration is sealed in the threaded area by an externally, preferably placed on the screw nut cap. The upper The seal is preferably from an upper head edge, which is elastically deformable in the annular edge region, when it is in contact with it formed on the perforated wall. To achieve the necessary elasticity or to increase it is between the cutting edge or the Räumwulst and the upper head edge of the screw a constriction, for example in the form of an all around running groove formed.
Darüberhinaus wird eine andere Ausfuhrungsform nach der Erfindung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kegelwinkel des Schraubenkopfes geringfügig größer als der des zugehörigen Senkloches ist. Dieser größere Winkel kann sowohl dem gesamten Senkkopf der Schraube zugeordnet werden wie auch lediglich dessen oberhalb der Schneidkante bzw. oberhalb des Räumwulstes liegenden Teil·In addition, there is another embodiment according to the invention proposed, which is characterized in that the cone angle of the screw head is slightly larger than that of the associated sinkhole is. This larger angle can be assigned to the entire countersunk head of the screw as well only the part lying above the cutting edge or above the reaming bead
Nach der Erfindung ist eine Senkschraube mit Mutter geschaffen, die sich vorzüglich zum Einsatz beim nahtweisen Verbinden von Blechen mittels Schrauben eignet. Neben den bekannt hervorragendenAccording to the invention, a countersunk screw with nut is created, which is ideal for use when connecting seams Sheet metal by means of screws. In addition to the well-known excellent
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Festigkeitseigenschaften zeichnet sich eine Verbindung mittels Senkschrauben mit Muttern nach der Erfindung dadurch aus, daß in mehrfacher Hinsicht eine vollständige Abdichtung an der Ver-, bindungssteile gegen Wasserdurchgang oder gegen den Durchgang anderer ströiaungsfähiger Medien erzielt wirdo A connection by means of countersunk screws with nuts according to the invention is characterized by strength properties in that, in several respects, a complete seal on the connection parts against the passage of water or against the passage of other flowable media is achieved o
Ber nach außen, beim Einsatz· in einer Schiffshaut zur Wasserseite weisende Schraubenkopf bildet mit der Wandung des Senkloches eine doppelte Dichtung. Die vorgesehene Schneidkante bzw. der Räumwulst dringen beim Festziehen der Schraube in das Material der Loehwandung ein, so daß auf diese Weise eine hervorragende Abdichtung geschaffen ist. Dieser vorgeschaltet ist erfindungsgemäß eine zweite Dichtung, die der hierfür besonders gestaltete Kopfrand der Schraube mit der Wandung des Senkloches bildete Durch eine Einschnürung dicht unterhalb des oberen Zopfrandes erhält der Kopfrand die Fähigkeit, sich beim Anziehen der Schraube, d.h. beim Eindringen des Schraubenkopfes in das Senkloch zu verformen und nach oben zu biegen. Diese Verformung ist nur unter dichter Anlage an die Wandung des Senkloches möglich,, Auf diese Weise entsteht eine durch Kraftschluß herbeigeführte Dichtung zwischen dem Schraubenkopfrand und der Lochwandung β The screw head pointing outwards when used in a ship's skin to the water side forms a double seal with the wall of the sinkhole. The cutting edge provided or the reaming bead penetrate into the material of the hole wall when the screw is tightened, so that an excellent seal is created in this way. According to the invention, this is preceded by a second seal, which is formed by the specially designed head edge of the screw with the wall of the countersunk hole to deform and bend upwards. This deformation is only possible with tight contact with the wall of the sinkhole. In this way, a friction-locked seal is created between the screw head edge and the hole wall β
Die obere Dichtung ist auch dadurch zu erzielen, daß der Kegel-' winkel des Schraubenkopfes mindestens in dem oberhalb der Schneidkante bzw, des Räumwulstes gelegenen Bereich geringfügig größer gestaltet ist als der des Senkloches„ Dadurch wird beim Anziehen der Schraube die Schraubenkraft als stark erhöhterThe upper seal can also be achieved by the fact that the cone ' angle of the screw head at least slightly in the area above the cutting edge or the reaming bead is designed larger than that of the sinkhole Tightening the screw the screw force than greatly increased
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Flächendruck außer im Bereich der Schneidkante vor allem am oberen Kopfrand wirksam, so daß eine dichtende Anlage erfolgen muß.Surface pressure is effective, except in the area of the cutting edge, especially on the upper edge of the head, so that a sealing system must be done.
Damit der Mantelraum zwischen dem Schraubenschaft und der Lochwandung auch zur anderen Seite hin abgedichtet ist, wird erfindungsgemäß eine Schraubenmutter mit konisch gestalteter Unterseite vorgeschlagen. Durch die konische Ausbildung ist gewährleistet, daß infolge einer mehr linienartig als flächenartig erfolgenden Berührung zwischen der Schraubenmutter und dem gegenüberliegenden Stahlblech infolge des dadurch höheren Druckes im Berührungsbereich zwischen beiden Teilen eine Abdichtung erzielt ist.So that the jacket space between the screw shaft and the hole wall is also sealed on the other side, is according to the invention a screw nut with a conical shape Suggested bottom. The conical design ensures that as a result of a more linear as a surface-like contact between the nut and the opposite steel sheet as a result the resulting higher pressure in the contact area between the two parts a seal is achieved.
Damit der Mantelraum auf jeden Fall wasserfrei bleibt, und umgekehrt ein Wasserausbruch aus dem Mantelraum an der Schraubenmutter vorbei unterbunden ist, ist auf die Schraubenmutter eine Kappe dichtend aufgesetzt.So that the shell space remains free of water in any case, and vice versa, a water outbreak from the shell space at the Screw nut is tied over, a cap is sealingly placed on the screw nut.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigernThe invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings. In point to the drawings
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Figur 1 eine Seitenansicht einer Stahlblechverbindung mittels einer erfindungsgemässen Senkschraube mit Mutter, links im Zustand vor dem Anziehen der Schraubenmutter und rechts im Zustand fertiger Verschraubung!Figure 1 is a side view of a sheet steel connection by means of a countersunk screw according to the invention with a nut, on the left in the state before tightening the screw nut and on the right in the state of finished screwing!
figur 2 eine Seitenansicht einer Stahlblechverbindung mittels einer Senkschraube mit Mutter, links mit einem oberhalb eines Räumwulstes größeren Kegelwinkel des Schraubenkopfes als der Senklochwinkel und rechts mit durchgehend größerem Kegelwinkel des Schraubenkopfes gegenüber dem Winkel des Senkloches.Figure 2 is a side view of a sheet steel connection by means of a countersunk screw with nut, left with a larger cone angle of the screw head than the countersunk hole angle above a reaming bead and on the right with a continuously larger cone angle of the screw head compared to the angle of the sinkhole.
In Figur 1 ist dargestellt, wie eine Senkschraube mit Mutter nach der Erfindung beispielsweise gestaltet und wie mit dieser eine mehrfache Dichtung bei der "Verbindung zweier Stahlbleche erzielt ist.In Figure 1 it is shown how a countersunk screw with nut according to the invention is designed, for example, and how with this a multiple seal is achieved in the "connection of two steel sheets".
Die Senkschraube - allgemein mit 1 bezeichnet — weist oberhalb eines geraden Schaftes 2 einen Kopf 3 auf, der beispielsweise mit einem Radius 4 an den Schaft 2 angesetzt ist. Der Radius 4 läuft in eine Schneidkante 5 aus. Zwischen dem oberen Kopfrand 6 und der Schneidkante 5 liegt ein Kopfabsehnitt, der bei steigendem Kopfdurchmesser von der Schneidkante 5 zum Kopfrand 6 eine Einschnürung 7 aufweist, so daß der SchraubenkopfThe countersunk screw - generally designated 1 - points above of a straight shaft 2 has a head 3 which is attached to the shaft 2 with a radius 4, for example. The radius 4 runs out into a cutting edge 5. Between the upper head edge 6 and the cutting edge 5 is a head section which with increasing head diameter from the cutting edge 5 to the head edge 6 has a constriction 7 so that the screw head
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einen im Querschnitt gesehen spitzwinkligen oberen Kopfrand aufweist. Diese Form verleiht ihm im Verein mit den Eigenschaften des Schraubenmaterials die Eigensdhaft, sich plastisch zu verformen und dichtend an die Wandung des Senkloches anzulegen. Den oberen Abschluß des Schraubenkopfes 3 bildet ein linsekopfförmiger Abschnitt 8.has an acute-angled upper head edge when viewed in cross section. This shape gives it in conjunction with the properties of the screw material has the property of being plastically deformed and sealing against the wall of the sinkhole. A lens head-shaped section 8 forms the upper end of the screw head 3.
Die Schraubenmutter 9 unterscheidet sich von herkömmlichen Schraubenmuttern durch eine konische Unterfläche 10 und durch eine an der Stelle 11 dichtend aufgesetzte Kappe 12.The screw nut 9 differs from conventional screw nuts by a conical lower surface 10 and by a cap 12 attached to form a seal at 11.
In Figur 1 ist das Entstehen einer festen dichtenden Verbindung zweier Stahlbleche 13 und 14 mittels einer Senkschraube nach der Erfindung schematisch dargestellt. Für den Fall, daß es sich hier um eine Schiffshaut handelt, weist die Oberfläche 15 des Stahlbleches 13 nach außen zur -/Vasserseite. Nach dem Einsetzen des Senkschraube 1 in die vorbereiteten Bohrungen der Bleche 13 und 14 nimmt der Schraubenkopf 3 zunächst die im linken Teil der Figur 1 gezeigte Lage ein, bis die Schraubenmutter 9 zur Anlage an den Außenrand 17 der Bohrung 16 im Stahlblech 14 gelangt. Diese Anlage ist im Gegensatz zu herkömmlichen Mutterntypen linienförmig, so daß im Bereich der Berührung zwischen der IJutterunterseite 10 und dem Stahlblech 14 ein erhöhter Jlächendruck v/irksam wird.In Figure 1 is the creation of a tight sealing connection between two steel sheets 13 and 14 by means of a countersunk screw shown schematically according to the invention. In the event that this is a ship's skin, the surface has 15 of the steel sheet 13 to the outside to - / Vasserseite. After this Inserting the countersunk screw 1 into the prepared holes in the sheets 13 and 14, the screw head 3 first takes the in the left part of Figure 1 position shown until the nut 9 to rest on the outer edge 17 of the bore 16 in the Steel sheet 14 arrives. This plant is unlike conventional ones Nut types linear, so that in the area of contact between the IJutter lower side 10 and the steel sheet 14 an increased surface pressure becomes effective.
Während des Festziehens der Schraubenmutter 9 schneidet die Schneidkante 5 in das Material der Senkbohrung 18 im Stahlblech 13 ein und erreicht schließlich die im rechten Teil der FigurWhile the screw nut 9 is being tightened, the cutting edge 5 cuts into the material of the counterbore 18 in the steel sheet 13 and finally reaches that in the right part of the figure
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gezeigte Lage. Es ist ersichtlich, daß hier sswischen demlocation shown. It can be seen that here sswischen the
Schraubenteil, der im Bereich der Schneidkante liegt, und der geschnittenen Form der Wandung des Senkloches 18 eine feste dichtende Verbindung entstanden ist. Wenn der Schraubenkopf 3 beim Anziehen der Mutter 9 in das Senkloch 18 ge*-> zogen wird, wird der äußere Kopfrand 6 zur festen Anlage an die Wandung des Senkloches 18 gebracht und dabei hochgebogen, wie aus dem rechten Teil der Figur 1 ersichtlich ist. Nach dem Festziehen der Mutter ist also im Bereich des Schraubenkopfes eine doppelte Dichtung entstanden.Part of the screw that lies in the area of the cutting edge, and the cut shape of the wall of the sinkhole 18 a firm sealing connection is created. If the screw head 3 when tightening the nut 9 in the countersunk hole 18 ge * -> is pulled, the outer edge of the head 6 becomes a firm contact brought the wall of the sinkhole 18 and thereby bent up, as can be seen from the right part of FIG. After tightening the nut, a double seal is created in the area of the screw head.
Damit der zwischen dem Schaft 2 und der Wandung der BohrungenSo that between the shaft 2 and the wall of the bores
16 liegende Mantelraum auch zur anderen Seite hin abgedichtet ist, bildet die Schraubenunterseite 10 mit dem äußeren Rand16 lying shell space is also sealed to the other side, forms the screw bottom 10 with the outer edge
17 der Bohrung 16 im Stahlblech 14 eine weitere Dichtung» Außerdem sorgt die Kappe 12 dafür, daß auch in das Gewinde 19 eingedrungenes V/asser keinen Durchgang findet.17 of the bore 16 in the sheet steel 14 is another seal »In addition the cap 12 ensures that water which has penetrated into the thread 19 does not find a passage.
Die in Figur 2 im linken und rechten Teil dargestellten Ausführungsformen einer Senkschraube nach der Erfindung unterscheiden sich von der eben beschriebenen Ausführungsform durch eine andere Gestaltung des jeweiligen Schraubenkopfes 3. Diese beiden Ausführungsformen haben das gemein&ame Merkmal, daß der Kegelwinkel des Schraubenköpfes mindestens teilweise von dem öffnungswinkel des Senkloches abweicht. Außerdem verfügen beide Ausführungsformen über eine Schneidkante tuw. einen Räumwulst 5, wie das Beispiel von Figur 1, Die Mutternform kann entwederThe embodiments shown in FIG. 2 in the left and right parts a countersunk screw according to the invention differ from the embodiment just described by a different design of the respective screw head 3. These two embodiments have the common & ame feature that the The cone angle of the screw head deviates at least partially from the opening angle of the countersunk hole. In addition, both have Embodiments over a cutting edge tuw. a clearing bead 5, like the example of Figure 1, the nut shape can be either
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diejenige nach Figur 1 sein oder von herkömmlicher Art«the one according to Figure 1 or of a conventional type «
Im rechten Teil der Fig. 2 ist eine Senkschraube 1 dargestellt, deren Kegelwinkel 25 - in Figur 2 als Halbwinkel dargestellt, wie alle anderen noch folgenden Kegelwinkel - größer als der Kegelwinkel 26 des zugehörigen Senkloches 18 ist» Dadurch wird eine linienhafte Anlage des Kopfrandes 27 und damit eine Abdichtung erzielt, die gemeinsam mit der Schneidkante 5 bzw. des Räumwulstes an der Wandung des Senkloches 18 eine doppelte Dichtung bildet. Je nach Größe des Querschnittswinkels des Kopfrandes der Senkschraube erfolgt beim Anziehen der Mutter eine Verformung im Sinne der Ausführungsform in Figur 1 oder lediglich eine feste dichtende Anlage des Randes 27.In the right part of Fig. 2, a countersunk screw 1 is shown, whose cone angle 25 - shown in Figure 2 as a half angle, like all other cone angles still following - greater than that The cone angle 26 of the associated sinkhole 18 is »This creates a linear contact of the head edge 27 and thus a seal achieved, which together with the cutting edge 5 or the Räumwulstes on the wall of the countersunk hole 18 a double Seal forms. Depending on the size of the cross-sectional angle of the head edge of the countersunk screw takes place when the nut is tightened a deformation in the sense of the embodiment in FIG. 1 or merely a fixed, sealing abutment of the edge 27.
In Abwandlung der eben beschriebenen Ausführungsform ist der Kegelwinkel dea im linken Teil der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels einer Senkschraube nach der Erfindung lediglich im oberen Teil oberhalb des Eäumwulstes 5 größer als der Winkel 29 des zugehörigen Senkloches. Der vergrößerte Kegelwinkel des Schraubenkopf-Oberteils ist mit 28 bezeichnet (und wiederum als Halbwinkel in Figur 2 dargestellt). Diese Ausführungsform hat gegenüber der im rechten Teil der Figur 2 dargestellten den Vorteil, daß das Kopf-Unterteil durch einen gleichen Kegelwinkel mit der Senklochwandung eine sichere Auflage erhält, während der obere Teil durch eine linienförmige Anlage des Kopfrandes 30 die gewünschte zweite Dichtungsstelle neben dem Räumwulst 5 mit der Wendung des Senkloches 18 bildet.In a modification of the embodiment just described, the cone angle dea in the left part of FIG. The enlarged cone angle of the screw head upper part is denoted by 28 (and again shown as a half angle in FIG. 2). This embodiment has significant advantages over the right-hand part of the Figure 2 illustrated the advantage that the head lower portion is replaced by an equal K e gelwinkel with the Senklochwandung a secure base, while the upper part by a linear contact of the head edge 30 the desired second sealing location adjacent the Räumwulst 5 forms with the turn of the countersunk hole 18.
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Die Verformung muß nicht zwangsläufig auf den Schraubenkopf beschränkt sein, sondern richtet sich nach der Härte des Schraubenmaterials und des Materials der zu verbindenden Stahlfläche. Neben der Härte ist für die Verformung beim Anziehen der Schraubenmutter 9 der Querschnittswinkel des Kopfrandes maßgeblich^ wie bereits angeführt» Ein sehr spitzwinkliger Rand neigt zum Hochbiegen und zuj^nlage an die Lochwandung,The deformation does not necessarily have to be limited to the screw head, but depends on the hardness of the screw material and the material of the steel surface to be connected. N e ben hardness is responsible for the deformation during tightening of the nut 9 of the cross-sectional angle of the head edge significantly ^ as already stated "A very acute edge tends to be high bending and ZUJ ^ nLocated to the hole wall,
wie es in Figur 1 dargestellt ist,as shown in Figure 1,
Abschließend wird als besonders erfindungswesentlich hervorgehoben, daß nach der Erfindung eine nach außen wirkende doppelte Abdichtung gegen den Wasserdruck und eine Verhinderung der Spaltkorrosion zwischen der Schraube und der Schiffshau^" erreicht wird. Nach allen, bisherigen Yorschlägen ist diese Spaltkorrosion möglicheFinally, it is emphasized as particularly essential to the invention, that according to the invention an outwardly acting double seal against the water pressure and a prevention the crevice corrosion between the screw and the ship's house ^ " is achieved. According to all previous proposals, this crevice corrosion is possible
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| GB1112810A (en) | 1968-05-08 |
| SE363383B (en) | 1974-01-14 |
| NL128843C (en) | |
| NL6609936A (en) | 1967-01-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |