DE2320177A1

DE2320177A1 - Schraubverbindung

Info

Publication number: DE2320177A1
Application number: DE19732320177
Authority: DE
Inventors: Herbert Loeffler; Ludwig Wesch
Original assignee: SEPMA EXPL PROC PLASTREX MANUR
Current assignee: SEPMA EXPL PROC PLASTREX MANUR
Priority date: 1972-04-20
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1973-10-31
Also published as: DE2320177B2; GB1405193A; FR2181190A5; DE2320177C3

Description

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Societe d'Exoloitation des Procedes 9*390177

PLASTREX-ΜΛΝϋRHIN S.E.P.M.A. ^L ° * ^U '

14, rue de Soultz

68060-Mulhouse Cedex / Frankreich

L 10.063 Fl/e

Schraubverbindung

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement aus Kunststoff, insbesondere eine Schraubverbindung sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. '

Zum lösbaren Verbinden von zwei rohrförmigen Elementen aus Kunststoff ist es im allgemeinen zweckmäßig, eine Schraubverbindung zu benutzen. Derartige Schraubverbindungen dichten jedoch im allgemeinen nicht von selbst ab, da die benutzten verstärkten Kunststoffe einen geringen Elastizitätsmodul und "keine

Dehngrenze besitzen. Zur Abdichtung muß deshalb ein System von j Dichtorganen benutzt werden. Wenn die Vorrichtungen starken Innen- oder Außendrücken ausgesetzt werden müssen, ist jedoch das Problem, der Abdichtung äußerst schwierig zu lösen.

Mit der Erfindung soll eine solche Schraubverbindung aus Kunststoff zur Verfügung gestellt werden, die auch unter hohen Drücken von selbst abdichtet.

Erfindungsgemäß wird mindestens eines der Gewinde der Schraubverbindung mit mindestens einem Werkstoff mit hoher Elastizität beschichtet, der sich bei der Verschraubung verformt und dadurch die Abdichtung gewährleistet. Man erhält so eine Verbindung, die auch unter hohen Drücken von selbst abdichtet.

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Dipl.-i'ng. Heinz Leiser,- Patentenwslt D — 8 München 81, Cosirr.asiscße Ci · -TeIr=TOn: (C£11) 95 3Γ. 23

Als Beschichtungswerkstoffe mit hoher Elastizität können die " folgenden Polymere benutzt werden: Elastomere aller Art, insbesondere Acrylnitrilbutadiengummi mit geringen Zusätzen von Polyvinylchlorid oder Polyäthylenpulver; Thermoplaste, insbesondere weiches PVC, jedoch auch alle anderen v/eichen Thermoplaste, die mit Duroplasten oder harten Thermoplasten kombiniert sein können; hitzehärtende Kunststoffe mit hoher Elasti- ■ zität, beispielsweise Polyester, gegebenenfalls.mit einem Zusatz von 70 Gewichtsprozent eines weichen Bestandteils, beispielsweise eines Polyesterharzes (Handelsbezeichnung Palatal P8 der Fa. BASF, Ludwigshafen) und 20 Gewichtsprozent eines Polyesterharzes (Handelsbezeichnung Palatal E200 der Fa. BASF). oder ein Epoxyharz (beispielsweise ein Harz mit der Handelsbezeichnung 0 275 der Tütgerswerke, Duisburg, mit dem Härter N derselben Firma) oder entsprechende bekannte Harze.

Die .erfindungsgemäße Schraubenverbindung lässt zahlreiche Abwandlungen zu. Es kann nämlich auf dem'Innengewinde oder auf dem Außengewinde eine Beschichtung vorgesehen werden; in manchen Fällön kann jedoch auch eine Beschichtung auf beiden Gewinden vorgesehen sein. Wenn zwei Gewinde beschichtet sind, muß sich die Elastizität des Außengewindes von der des Innengewindes um mindestens 10 %" unterscheiden. Soll eine noch vollkommenere Dichtikeit der Schraubverbindung erreicht werden, so muß zwischen dem Grundwerkstoff des Gewindes und dem Beschichtungswerkstoff eine ziemlich große Differenz in den Elastizitätsmodulen vorhanden sein. Bei einem Grundwerkstoff

2 ' mit einem Elastizitätsmodul von beispielsweise 1.000 kp/cm muß der Beschichtungswerkstoff einen Elastizitätsmodul von

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mindestens 10.000 kp/cm besitzen, der jedoch auch bis zu

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200.000 kp/cm und mehr betragen kann. Zu demselben Zweck können die nicht beschichteten Windungen auch durch Glasfaden und/oder Asbestfaden und/oder organische Fasern und/oder Metallfasern und/oder gebräuchliche Einsatzstoffe verstärkt -.werden*. 3 0 9 8 U U I 0 5 Q 3 \

Heinz Lesser, PcUntcmwalt D — 8 München £1, Cosimostroße 81 · Tete fen: (OfII) $5 38 20

Ein Verbindungsstück mit beschichtetem Gewinde, das in einer erfindungsgemäßen Schraubenverbindung benutzt werden kann,* kann in vielen verschiedenen Verfahren hergestellt werden.

Es kann auf einer glatten, zylindrischen oder konischen Fläche eines Teils aus Kunststoff (beispielsweise eines Rohrs) ein Grundgewinde aus Kunststoff durch Gießen öder Spritzguß gebildet werden. Beispielsweise wird für ein Außengewinde ein Harzgemisch auf einem glatten Grundkörper (beispielsweise einem Rohr) mit Hilfe einer Metallform gegossen, die um diesen Grundkörper herum befestigt ist, worauf die Polyperisation durchgeführt wird.

Dann wird dieses Gewinde mit einem Werkstoff hoher Elastizität in mindestens einem der folgenden Verfahren beschichtet: Mechanisches Verfahren, thermisches Verfahren oder chemisches Verfahren.

Ein mechanisches Verfahren besteht beispielsweise darin, daß in das Grundgewinde ein vorgeformtes Gewindestück aus. einem Werkstoff hoher Elastizität geschraubt wird.

Als thermochemisches Verfahren kann beispielsweise die direkte Polymerisierung oder Vulkanisierung des Werkstoffs mit hoher Elastizität auf dem Gründgewinde genannt werden.

Ein chemisches Verfahren besteht beispielsweise in der Verklebung des Werkstoffs auf dem Grundgewinde. -; ·

Ferner kann das Verbindungsstück auch getrennt entweder in einem der vorstehenden Verfahren oder - im Falle eines Innengewindes - durch Vorformung des Werkstoffs hoher Elastizität auf einem mit'Gewinde versehenen Dorn hergestellt werden, wobei dieser vorgeformte. Werkstoff mit Schichten aus beispiels-. , 309844/0503

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weise verstärkten Kunststoffen bedeckt wird, die das Grundgewinde bilden, und anschließend die ganze Einheit polymerisiert wird oder einem beliebigen anderen mechanischen oder chemischen i Verfahren, wie Vulkanisierung oder Komprimierung in einer Form, ' unterzogen wird, worauf dann das beschichtete Gewinde von dem Dorn abgenommen wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Schraubverbindungen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 Schnitte durch erfindungsgemäß beschichtete Gewinde,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß beschichtetes Gewinde bei seiner Herstellung auf einem metallischen Dorn, ·

Fig. 4 und 5 Schnitte durch Verbindungsstücke zur Verbindung zweier mit konischen, nicht beschichteten Gewinden versehener Rohre,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schraubverbindung.

Fig. 1 zeigt den Grundkörper 1 der Schraubverbindung, der zusammen mit dem Rohr T einstückig hergestellt ist oder an diesem angeschweißt ist und ein Innengewinde 2 besitzt, das mit einem Werkstoff 3 mit hoher Elastizität beschichtet ist.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Schraubverbindung, die jedoch ein Außengewinde aufweist.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Innengewindes der in

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Fig. 1 gezeigten Art. Ein metallischer Dorn 4 mit einem konischen! Gewinde wird mit einer Folie 5 aus synthetischem PVC-Acrylnitril-Butadien-Kautschuk mit einer Stärke von etwa 0,3 ran bewickelt. Diese Folie wird mit Hilfe einer metallischen Vorrichtung oder eines Kunststoffadens in die Zähne des metallischen Dorns mit Druck eingeführt und dann wird ein mit Epoxyharz imprägnierter Glasseidestrang 6 auf die Zähne des Dorns aufgerollt, bis man eine glatte Oberfläche erhält. Dann wird das Ganze durch Komprimierung mit einem Thermoplast beschichtet oder in einem"Fadenbewicklung" ("Filament'winding") genannten Verfahren mit einer oder mehreren mit Glasfasern verstärkten Schichten 7, 8 versehen. Hierbei können an dem Ende 7', 8· die aufeinanderfolgenden Wicklungen zur Bildung des Rohrs angefügt werden. Das Gewinde und die Beschichtung werden in direktem Kontakt mit dem Körper des Rohrs hergestellt und werden durch anschließende Polymerisierung und Vulkanisierung fest miteinenader verbunden.

Wie Fig. 3 zeigt, kann auch eine zweite Ausführungsform eines Gewindes der in Fig. 1 gezeigten Art vorgesehen werden. Hierbei wird auf dem metallischen Dorn 4 eine Wicklung aus einem durch ein weiches Epoxydharz geschützten Polyestervlies 5 vorgesehen. Dann wird wieder ein Strang 6 zum Einführen in die Windungen des Gewindes durch Komprimierung eingelegt, worauf diese Einheit im Heizschrank bei 12O° C eine halbe Stunde lang polymerisiert wird. Dann werden Glasfasern 7 aufgewickelt. Es kann ein härteres Epoxyharz mit einem wasserfreien Härter benutzt werden. Die Arbeitsfolge findet in feuchter Umgebung bis zum Erreichen der gewünschten Wandstärke statt. Der gesamte Rohrkörper mit dem Gesinde wird zwei Stunden bei 150° C polymerisiert, von dem Dorn abgenommen und schließlich zehn Stunden lang auf 120 C erhitzt.

Fig. 4 zeigt eine doppelte Muffe 13, deren beide Enden ein Innengewinde 11 bzw. 12 besitzen, das mit einem Werkstoff 14 bzw. 15 mit hoher Elastizität beschichtet ist. Diese Schraubver-

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bindung ist insbesondere zur Verbindung von Rohren verwendbar, deren Enden mit nicht beschichteten Außengewinden versehen- sind.

Fig. 5 zeigt ein Verbindungsstück 16, das mit zwei konischen Außengewinden 17 und 18 versehen ist und aus einem Werkstoff mit hoher Elastizität besteht. Ein derartiges Verbindungsstück gestattet die Verbindung von zwei Rohren, die mit Innengewinden versehen sind.

Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Schraubverbindung, bei der ein Teil 1 mit beschichtetem Innengewinde gemäß Eig. 1 mit einem Teil I¹ mit Außengewinde 2¹ verbunden ist, das ein Ansätζteil 21 besitzt. In diesem Ansatzteil ist eine ringförmige Nut 20 vorgesehen, in der zur Erhöhung der Dichtung ein Dichtring 19 sitzt

Dieses Verfahren eignet sich in all den Fällen, in denen feste Verbindungen an waagerecht oder vertikal verlegten Leitungen vorgenommen werden müssen, beispielsweise bei Pipelines oder Sealines oder bei Bohrungen, oder in den Fällen, in denen Leitungsabschnitte schnell ausgetauscht werden müssen.

Zur Erhöhung der Dichtigkeit der erfindungsgemäßen Schraubverbindungen kann bei der Verschraubung eine Paste benutzt werden, die mikroskopische Polyperpartikel,-beispielsweise Teflon- oder Thermoplastpartikel, enthält. Diese Vorgehensweise besitzt den Vorteil, daß die Klemmkräfte geringer sind und daß die Schraubverbindungen ohne irgendeine Verringerung ihrer Dicht-igkeit häufig geöffnet oder geschlossen werden könneni

Eine derartige Schraubverbindung besitzt nicht nur den Vorteil, daß sie bei sehr hohen Innen- und Außendrücken verwendet werden kann, sondern kann auch im Fall von Zugbeanspruchungen beispielsweise bei vertikaler Verlegung hohe Zugkräfte absorbieren, ohne daß die Dichtigkeit beeinträchtigt wird.

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Claims

Dip!.-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt D — 8 München 81, Cosimastraße 81 · Telefon: (0811) 95 38 ZO PATENTANSPRÜCHE

1.)Konische Schraubverbindung aus Kunststoffen, bestehend aus einem ersten, mit Innengewinde versehenen Teil und einem zweiten, mit einem diesem Innengewinde entsprechenden Außengewinde versehenen Teil, wobei die beiden Gewinde durch gegen-j seitige Verschraubung die feste Verbindung der beiden Teile gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Gewinde (2, 2¹, 11, 12) mindestens auf einem Teil seiner Erstreckung mit einer Beschichtung aus mindestens einem Werkstoff (3, 14, 15) hoher Elastizität versehen ist.

2. Konische Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Werkstoff (3, 14, 15) mit hoher Elastizität mindestens ein Werkstoff aus der Gruppe Gruppe der Elastomere, Thermoplaste und hitzehärtenden Kunststoffe ist.

3. Konische Schraubverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gewinde (2, 2¹, 11, 12) beschichtet sind und daß sich die Elastizität des Außengewindes von der des Innengewindes um mindestens 10 % unterscheidet.

4. Konische Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die nicht beschichteten Windungen eine Verstärkung aufweisen, die aus mindestens einem der Werkstoffe der Gruppe der Glasfasern, Asbest, organischen Fasern, Metall fasern und gebräuchlichen Einsatzstoffe besteht.

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5. Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsstücks für eine konische Schraubverbindung nach einem der vorhergehenden

■ Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet^ daß an einem Teil (1, I¹) aus Kunststoff eine glatte konische ode zylindrische Fläche hergestellt wird, daß auf dieser Fläche durch Gießen oder Spritzgießen ein Grundgewinde (2, 2', 11, j 12) aus Kunststoff hergest-ellt wird und daß dieses Gewinde | anschließend mit einer Schicht aus einem Werkstoff (3, 14, 15); hoher Elastizität auf jede an sich bekannte Weise beschichtet J wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadu.rch gekennzeichnet , daß die Beschichtung zu einem Gewinde vorgeformt wird und auf das Grundgewinde (2, 2¹, 11, 12) aufgeschraubt wird. .

7. Verfahren zur Herstellung eines mit einem Innengewinde versehenen Verbindungsstücks nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einem Werkstoff mit hoher Elastizität auf einem mit Gewinde versehenen Dorn (4) vorgeformt und anschließend zur Bildung des Grundgewindes mit einem Kunststoff beschichtet wird, daß die Beschichtung und der das Gewinde bildende Werkstoff in einem mechanischen und/oder chemischen Verfahren aneinander befestigt werden und daß dieser Teil anschließend von dem Dorn abgenommen wird.

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