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Die Erfhdung betrifft eine Schraubverbindung gemäß dem Ober-
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begriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Schraubverbindung besteht üblicherweise aus über die
gesamte Gewindelänge verlaufenden Gewindegängen, die in entsprechend ausgebildete
und über die gleiche Länge verlaufende Gewindenuten eingreifen können. Der gegen
einen Anschlag festzuziehende Teil wird durch eine Drehbewegung, welche durch den
Steigungswinkel des Gewindes durch eine Vorschubbewegung in Richtung der Gewindeachse
überlagert wird, angezogen. Die Drehbewegung hat dabei vom ersten Anbeißen des Gewindes
bis zum festen Sitz des festzuziehenden Teils zu erfolgen. Insbesondere bei großdurchmessrigen
Gewinden ist das Einschrauben bzw. Lösen eine mühselige Arbeit, da mit zunehmenden
Eingriff zwischen den Gewinden auch das aufzubringende Eindreh-Drehmoment ansteigt.
Andererseits ergibt sich natürlich der Vorteil, daß die Anzugskraft bzw zwischen
den verschraubten Teilen einwirkende Kräfte auf die große Tragfläche aller miteinander
In Berührung stehenden Gewindeflächen übertragen wird.
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Für verschiedene Anwendungsbereiche, insbesondere bei Rohr-und Schachteinlässen
im Kanalbau, bei Bodenablaufkästen und Sammelbehältern, ist es zwar erwünscht, bei
einem eingeschraubten Verschlußdeckel oder einem Drahtflansch eine weit gehende
Verteilung der Anzugskraft oder aufgebrachter, anderer Kräfte zu erreichen und auch
eine hohe Anpreßkraft des eingeschraubten Teils an seinem Anschlag zu erzielen,
jedoch haben sich dabei Gewindeverbindungen der üblichen Art als unzweckinäßig erwiessen,
da das Ein- und Ausschrauben zu mühselig ist und da insbesondere nach längerem Gebrauch
zwischen den Gewindegängen Ablagerungen liegen, die das Heraussschrauben
und
Wiedereinschrauben erheblich behindern. Ein bereits länger in Betrieb gewesener
Verschlußdeckel kann bei solchen Einrichtungen in der Regel nur um einen geringen
Drehwinkel verdreht werden, ehe die Gewindegänge sich aneinander festsetzen. Man
bedient sich deshalb bei solchen Einrichtungen sogenannter Bajonettverschlüsse,
bei denen der einzuschraubende Teil zunächst in'einer geradlinigen Bewegung eingesteckt
und dann durch eine kurze Drehbewegung festgezogen wird. In dem Bajonettverschluß
besteht eine formschlüssige Verbindung zwischen z.B. zwei über den Umfang des einzuschraubenden
Teils verteilten Zapfen, die in Führungsnuten eingreifen, welche gegen Ende eine
schräge Auflauffläche aufweisen, durch welche der Deckel gegen den Anschlag angepreßt
wird. Abgesehen davon, daß exakt wirksame und tragfähige Bajonettverschlüsse teuer
und kompliziert in der Herstellung sind, ist bei ihnen der Nachteil gegeben, daß
infolge der kleinen tragenden Flächenbereiche dort die spezifische Flächenbelastung
besonders groß ist und daß die möglichen Anzugskräfte zum Anpressen des eingeschraubten
Teils bzw. die Lastaufnahme des eingeschraubten Teils begrenzt ist. Bei einem Bajonettverschluß,
wo an dem einzuschraubenden Teil drei um den Umfang verteilte Zapfen in drei entsprechend
geformte Nuten eingreifen, liegen nur drei nahezu punktförmige Flächen vor, mit
denen sämtliche Kräfte übertragen werden müssen. Unter dem Einfluß von die Reibung
verändernden Verschmutzungen läßt sich auch die erforderliche Anzugskraft für den
einzuschraubenden Teil nichtmehr eindeutig konsulieren, da das aufgebrachte Anzugsdrehmoment
durch die entgegenstehende Hemmung des Bajonettverschlusses häufig schon aufgezehrt
wird, ehe der einzuschraubende Teil ausreichend fest gegen den Anschlag angezogen
ist.
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Bajonettverschlüsse neigen darüber hinaus zum Ausleiern bei häufiger
Benutzung und bei stärkeren Belastungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraubverbindung der
eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Einschraubvorgang wesentlich
vereinfacht wird und daß trotzdem ein festes Anziehen des einzuschraubenden Teils
und eine große Belastung des eingeschraubten Teils ermöglicht wird.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schraubverbindung
gelöst, bei der die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale
verwirklicht sind Zum Herstellen der Schraubverbindung muß der einzuschraubende
Teil nicht über die gesamte Gewindelänge durch eine Drehbewegung eingeschraubt werden,
sondern die Gewindegangabschnitte tragenden Streifen werden auf die gewindefreien
Bereiche ausgerichtet, worauf der einzuschraubende Teil ifl in einer gerade iinigen
Bewegung eingeschoben werden kann, bis er lose am Anschlag anliegt. Erst ab diesem
Zeitpunkt muß eine Drehbewegung ausgeführt werden, jedoch nur mehr über einen geringen
Drehwinkel über welche die Gewindegangsabschnitte in gegen seitigen E-ingriffdrähten
und den elngeschraubten Teil gegen den Anschlag anziehen. Auf diese Weise lät sich
eine hohe Anzugskraft und gleichzeitig eine gute Tragfähigkeit des eingeschraubten
Teils erreichen, da dann eine Vielzahl von ineinandergreifenden Gewindegangsabschnitten
und eine große Übertragungsfläche vorliegen. Mit dieser Schraubverbindung können
wesentlich höhere anzugskräfte und Belastungen aufgebracht bzw. aufgenommen werden,
als mit herkömmlichen Bejonettverbindungen, wobei die Schraubverbindung nahezu die
gleichen Eigenschaften aufweist, wie eine herkömmliche Gewindeverbindung mit kontinuierlichen
Gewindegängen und Gewindenuten. Auch das Lösen der Schraubverbindung ist besonders
einfach, da es genügt, den zu losenden Teil nur um einen kleinen Drehwinkel
zu
verdrehen, bis die Bereiche wieder mit den Streifen ausgerichtet sind, so daß der
Teil dann durch eine geradlinige Bewegung weggezogen werden kann. Die Herstellung
ist einfach, da entweder übliche Gewinde geschnitten oder geformt werden, von denen
dann auf spannabhebenden Weg die gewindefreien Bereiche entfernt werden oder da
die Gewindegangabschnitte tragenden Streifen ohne weiteres durch entsprechende Formkerne
gebildet werden können, die wiederum ausgehend von einem üblich hergestellten Gewinde
angefertigt werden können.
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Eine bevorzugte Ausführ ngsform der Erfindung, die insbesondere zum
Festziehen eines Verschlußdeckels in oder über einem Rohr- oder Schach teinl aß
geeignet ist, dessen Verschlußdeckel gegen einen Anschlag anziehbar ist, zeichnet
sich durch die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale aus. Hiermit wird bei einem Verschlußdeckel,
dessen einwandfreies und kräftiges Anziehen gegen den Anschlag im Einlaß gewährleistet,
ohne daß dieser über die gesamte Gewindelänge verdreht werden muß. Es genügt auch
hier, ähnlich wie bei einem Bajonettverschluß, den Verschlußdeckel zunächst geradlinig
einzuschieben, bis er lose am Anschlag ansitzt, und dann durch eine kurze Drehbewegung
die erwünschte Anzugskraft herzustellen. Die Anzugskraft kann dabei wesentlich höher
gewählt werden, als bei einem Bajonettverschluß, gleichzeitig wird die spezifische
Flächenbelastung wesentlich geringer und das Tragvermögen des Verschlußdeckels höher,
da die Gewindegangabschnitte über einen großen Flächenbereich gegenseitig im Eingriff
stehen. Eventuell sich nach längerem Gebrauch festsetzende Verschmutzungen stören
weit weniger, als bei einer üblichen Gewindeverbindung, da zum Lösen nur eine kurze
Drehung des Verschlußdeckels erforderlich ist. Da in den gewindefreien Bereichen
genügend Raum vorhanden ist, in dem die Verschmutzungen verdrängt werden können.
Sobald
die Gewindegangabschnitte tragenden Streifen in den gewindefreien Bereichen liegen,
wird das Herausziehen des Verschlußdeckels durch die Verschmutzungen nicht mehr
behindert. Eine durch Verschmutzungen gesteigerte Reibung wird durch die spezifisch
geringe Flächenbelastung weit weniger stören, als bei einem Bajonettverschluß.
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Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung, bei der der
Verschlußdeckel einer umlaufenden Randflansch mit einem den Gewindeaußendurchmesser
übersteigenden Durchmesser aufweist, der gegen eine Anschlagfläche im Schacht- oder
Rohreinlaß gegebenenfalls unter Zwischenlage einer elastischen Dichtung preßbar
ist, geht aus Anspruch 3 hervor. Da der Hubweg, den der Verschlußdeckel vom losen
Anliegen an der Anschlagfläche bis zum Festziehen zurücklegen muß, bekennt ist,
kann der Steigungswinkel und der uD-eraeckungsgra-a zwischen den Gewindegangsabschnitten
einfach auf diesen Hubweg abgestimmt werden, so daß zum einen die erwünschte Anzugskraft
und zum anderen eine großflächige t;'bertragungsfläche für die Reaktionskraft bzw
bei der Belastung des Verschlßdeckels auftretende Kräfte geschaffen wird.
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Eine weitere kusfü.hrungsform der Erfindung geht aus Anspruch 4 hervor.
Diese Abschrägungen verbessern das "Anbeißen" der Gewindegangabschnitte beim Beginn
der Drehbewegung Eine weitere Handhabungsvereinfachung ergibt sich dann, wenn eine
erfindungsgemäße Schraubverbindung gemäß Anspruch 5 ausgebildet ist.
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Zweckmäßig ist ferner, wenn die Maßnahmen gemäß Anspruch 6 verwirklicht
sind. Dann läßt sich nämlich trotz eines flachen
und zum Erzielen
einer hohen Anzugskraft wünschenswerten Steigungswinkel der Gewindegangabschnitte
erreichen, daß der Verschlußdeckel über einen relativ großen Verdrehbereich angezogen
wird und daß dann trotzdem zumindest die gesamte Länge der kürzeren Gewindegangabschnitte
des Innengewindes zum Tragen herangezogen werden.
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Das Festziehen und Lösen der erfindungsgemäßen Schraubverbindung wird
weiterhin vereinfacht, wenn die Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 vorliegt. Dann ist
nämlich von außen sofort erkennbar, ob die Schraubverbindung gelöst oder in gewünschten
Maße angezogen ist. Anderenfalls bestünde die Gefahr, daß der Verschlußdeckel zu
wenig angezogen wird und der Überdeckungsgrad zwischen den Gewindegangabschnitten
zu klein ist.
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Für die praktische Verwendung bei Rohr- oder Schachteinlässen ist
weiterhin das in Anspruch 8 angegebene Merkmal wesentlich.
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Bei dieser Ausbildung ist nicht nur die Lösestellung, in der der Deckel
geradlinig heausgezogen werden kann, sondern auch die Anzugsstellung eindeutig festgelegt.
Gleichzeitig wird verhindert, daß durch Anwendung von Gewalt der Verschlußdeckel
über die Stellung mit dem größten Überdeckungsgrad hinaus angezogen wird, so daß
sowohl eine zu hohe, spezifische Flächenbelastung zwischen den in Eingriff stehenden
Gewindegangabschnitten als auch deren Beschädigung zuverlässig vermieden wird.
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Schließlich ist es noch günstig, wenn die in Anspruch 9 angegebenen
Voraussetzungen erfüllt sind. Gerade im Sanitärbau ist durch die Verwendung von
Trapezgewinden zweckmäßig, da sich diese durch eine hohe Tragfestigkeit und eine
gewisse Unbeeinflußbarkeit durch Verschmutzungen auszeichnen. Zudem
können
bei aus Kunststoff bestehenden Teilen die Gewindegangabschnitte in Trapezform besonders
leicht hergestellt werden.
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Die Verwendung von Kunststoff hat neben dem geringen Gewicht den Vorteil,
daß die Gewindegangabschnitte in sich elastisch sind, so daß beim Anziehen und auch
bei Belastungen von außerhalb alle in Eingriff stehenden Gewindegangabschnitte -
über den Überdeckungsbereich - zum Tragen kommen.
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Dieser besondere Schraubverschlußdeckel ist besonders einfach dicht
zu bekommen, indem ein Dichtungsring unter den oberen Randflansch gelegt wird oder
als Alternative auf der unteren Abstufung vorgesehen wird, auf die der Verschlußdeckel
in angezogenen Zustand drückt. Hierbei können Flachdichtungen oder auch O-Ringe
zur Anwendung kommen, wobei es für letztere vorteilhaft ist, wenn jeweils in der
oberen Anschlagfläche oder in der ersten Abstufung eine umlaufende Sicke zur Aufnahme
des O-Rings vorgesehen ist und Lagesicherung gibt.
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Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung wird
nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen in einen Schachteinlaß
eingeschraubten Verschlußdeckel, wobei in der rechten Hälfte von Fig. 1 der Verschlußdeckel
aus Gründen der besseren Verständlichkeit weggelassen ist, und Fig. 2 einen Horizontal
schnitt in einer Ebene II-II von Fig. 1) wobei in der linken Hälfte von Fig. 2 der
Verschlußdeckel in Lösestellung und in der rechten Hälfte von Fig. 2 in der angezogenen
Stellung dargestellt ist.
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Gemäß den Figuren 1 und 2 ist zwischen einen Schacht-, Rohr-oder Steigrohreinlaß
1 und einem Verschlußdeckel 2 eine Schraubverbindung herzustellen, damit mit dem
Verschlußdeckel 2 ein mit 3 bezeichneter Rohrdurchgang dicht verschlossen werden
kann. Der Einlaß 1 besitzt eine erste Abstufung 4 sowie eine Anlagefläche 5 im E..ngangsbereich.
Der Verschlußdeckel 2 besitzt einen im Außendurchmesser vergrößerten Randflansch
6, der mit seiner Unterseite unter Zwischenlage einer Ringdichtung 16 gegen die
Anschlagsfläche 5 des Einlasses 5 angezogen werden muß. Der Innendurchmesser des
Verschlußdeckels ist mit 7 bezeichnet. Die Ringdichtung kann auch von einem O-Ring
16a gebildet sein, der zur Lagesicherung in eine Sicke 5a in der Anschlagfläche
5 oder eine andere Sicke 4a in der ersten Abstufung 4 eingelegt ist.
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Im Erstreckungsbereich zwischen der Schulterfläche 4 und der Anschlagfläche
5 ist der Einlaß 1 zylindrisch ausgebildet und mit Streifen 8 eines Trapezgewindes
versehen, dessen Gewindegangabschnitte 8a jeweils einen Teilbereich des Innenumfangs
des Einlasses 1 übergreifen. Wie Fig. 2 zeigt, sind über den Innenumfang des Einlasses
1 insgesamt 6 Streifen 8 mit Gewindegangabschnitten 8a verteilt, zwischen denen
sich gewindefre:.e Bereiche 9 befinden. Sowohl die Streifen 8 als auh die gewindefreien
Bereiche 9 erstrecken sich in L<ingsrichtung der Gewindeachse. Der Verschlußdeckel
2 ist zwischen der Unterseite des Randflansches 6 und seinem inneren Ende außenseitig
mit einem Außengewinde versehen, das jedoch wiederum nur von Streifen 10 mit Gewindegangabschnitten
10a gebildet wird, zwischen denen gewindefreie Bereiche liegen. Die Streifen 8,10
und die gewindefreien Bereiche 9,11 korrespondieren miteinander, wobei die Bereiche
9 und 11 eine Breite B besitzen, die größer ist, als die Breite b der Streifen 8,10.
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Da sowohl im Einlauf 1 bis auch am Verschlußdeckel 2 die Streifen
8,10 und die gewindefreien Bereiche 9 und 11 gleichmäßig um sen Umfang verteilt
und zueinander korrespondierend ausgebildet sind, läßt sich der Verschlußdeckel
2 dann in Richtung eines Pfeiles 12 in den Einlaß 1 einschieben5 wenn -wie in der
linken Hälfte von Fig. 2 angedeutet - eine Drehstellung vorliegt, in der die Streifen
8,10 auf die Bereiche 9,11 ausgerichtet sind. Der Verschlußdeckel 2 wird dann solange
eingeschoben, bis sein Randflansch 6 lose auf der Dichtung 16 aufliegt. Dann erfolgt
eine Drehbewegung in Richtung des Pfeiles 13, durch welche die Gewindegangabschnitte
8a und 10a ineinander greifen und den Verschlußdeckel 2 gegen die Anschlagfläche
5 anziehen, bis eine vorbestimmte Anzugskraft vorliegt, danach ergibt sich die in
der rechten Hälfte von Fig. 2 angedeutete Stellung, in der sich die Streifen Q und
10 nahezu völlig überdecken u-nd die Bereiche 9 und 11 einander gegenüber liegen
Damit beim Einschrauben bzw. Lösen des Verschlußdeckels von außen erkennbar ist,
wie die Gewindegangsabschnitte 8a und 10a zueinander stehen ist im oberen Randbereich
des Einlasses 1 eine Aussparur'g 14 ausgebildet, in welche ein Vorsprung 15 des
Randflansches 6 eingreift, der zur einen anzeigt, wie der Verschlußdeckel eingeschoben
werden muß, und gleichzeitig den Drehweg begrenzt, bis zu dem der Verschlußdeckel
2 angezogen werden kann.
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Die Gewindegangsabschnitte 10a und 8a können in ihren in Anzugsrichtung
vorderen bzw. hinteren Abschnitten angeschrägt werden, wie dies bei 17 angedeutet
ist Auf dIese Weise wird ein sicheres "Anbeißen" der Gewindegangsanschnitte zu Beginn
der Drehbewegung erzielt. Gleichzeitig ist es günstig, wie
in Fig.
2 gezeigt ist, daß die Streifen 8,10 bzw. deren Gewindegangsabschnitte 8a und 10a
am Anfang und am Ende abgerundet oder a}.geschragt sind. (Bezug 18) Damit wird auch
vermieden, daß beim Einschicben des Verschlußdeckels sich die anderenfalls scharfkantigen
Ecken am Beginn und am Ende der Gewindegangabschnitte gegeneinander verhaken können.
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der beschriebenen Ausführungsform wurde ein Trapezgewinde gewählt.
well dies für sanitärtechnische Zwecke besonder günstig ist. Selbstverständlich
die Gewindeform entsprechend
Ferner lassen sich mit dieser Schraubverbindung auch andere Teile als de beschriebenen
miteinander sicher verbinden. Auch die Anbringung von Flanschen, die als Tragelemente
für ande-re Einsatzteile dienen, läßt sich durch eine derartige Schraubverbindung
besonders einfach und tragfähig verwirklichen. Die Anzahl der Streifen 8,10 und
der dazwischenliegenden gewindefreien Bereiche 9 und 11 ist ebenfalls variabel und
wird auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt.
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Es ist auch nicht erforderlich, daß die Streifen des Innengewindes
in der Breite mit den Streifen des Außengewindes übereinstimmen. In der Praxis wird
vielmehr die Breite der Streifen bzw. die Länge der Gewindegangabschnitte am einzuschraubenden
Teil deutli=h größer gemacht, als die Streifen bzw.
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die Länge der Gewindegangabschnitte des Innengewindeteils, da dann
ein längerer Drehweg zum Anziehen vorhanden ist und der Steigungswinkel des Gewindes
optimal klein gehalten werden kann, wodurch sich eine hohe Anzugskraft ergibt.
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L e e r s e i t e