Gewinde Design

Gewinde sind eine der gängigsten Methoden, um Rohre und Formstücke miteinander zu verbinden. Gewindeverbindungen variieren in ihrer Ausführung und können sich an eine Vielzahl unterschiedlicher Größen und Formen anpassen. Gewindeverbindungen sind leckdicht und bieten eine mechanische Unterstützung gegen die Schwerkraft. Lesen Sie unseren Artikel über Gewindebohrer und Schneideisen, um ein kundenspezifisches Gewinde zu erstellen.

Spezifikationen für das Gewindedesign

Ein Gewinde ist ein Keil, der um eine zylindrische oder konische Form gewickelt ist und durch das Zusammenstecken mit einem anderen Gewinde eine Verbindung herstellt. Fäden gibt es in zahlreichen Größen und Formen für die unterschiedlichsten Zwecke. Die Gewährleistung der Gewindekompatibilität und einer ordnungsgemäßen Dichtung ist wichtig, um eine zuverlässige Verbindung zu erreichen. Die Gewinde werden anhand ihrer Konstruktionsmerkmale identifiziert. Bei der Auswahl eines Produkts mit Gewinde ist es wichtig, einige Gewindespezifikationen zu kennen:

• Außen- und Innengewinde
• Rechts- und linksgängige Gewinde
• Kegel
• Durchmesser
• Winkel
• Steigung und Gewinde pro Zoll (TPI)
• Startet
• Formular

Außen- und Innengewinde

Alle passenden Gewindeanschlüsse bestehen aus einem Außen- und einem Innengewindetyp. In einer bestimmten Verbindung müssen die Gewinde die gleichen Konstruktionsmerkmale aufweisen, um eine ausreichende Dichtheit und/oder mechanische Leistung zu gewährleisten. Die Gewindeanschlüsse von Ventilen sind in der Regel Innengewinde, wie in Abbildung 2 rechts zu sehen.

Rechts- und linksgängige Gewinde

Der helixförmige (oder spiralförmige) Teil eines Gewindes kann entweder rechtsgängig oder linksgängig sein. Die meisten Fäden sind rechtshändig und folgen der Rechtshänderregel. Diese Regel besagt, dass sich ein Gewinde, wenn es in eine Verbindung eingreift, nach oben bewegt, wenn es in Richtung der rechten Hand gedreht wird. Die Buchstaben "LH" in einer Gewindespezifikation stehen für ein Linksgewinde, das in Richtung der linken Hand gedreht wird, um das Gewinde nach oben zu bewegen. Abbildung 3 zeigt die Unterschiede zusammen mit der rechten Regel.

Kegel

Die Helix eines Gewindes wickelt sich um einen konischen oder zylindrischen Stab. Ein Gewinde auf einer konischen Stange, wie links in Abbildung 4 zu sehen, erzeugt ein kegelförmiges Gewinde. Ein Gewinde auf einer zylindrischen Form, wie rechts in Abbildung 4 zu sehen, erzeugt ein gerades oder paralleles Gewinde. Der Konuswinkel ist der Winkel zwischen der konischen Form und der Mittellinie des Rohrs.

Eine konische Gewindeverbindung erzeugt Dichtheit, indem sich Außen- und Innengewinde zusammenpressen und verformen. Bei geraden Gewinden hingegen entsteht keine leckdichte Verbindung an den Gewinden, und sie werden häufig mit O-Ringen oder Dichtungen abgedichtet.

Durchmesser

Der Hauptdurchmesser eines Gewindes (Abbildung 5, Kennzeichnung E) ist der größere der beiden Außendurchmesser des Gewindeprofils. Bei Außengewinden ist der Hauptdurchmesser der Durchmesser von Scheitel zu Scheitel quer zur Gewindeachse. Bei Innengewinden ist der Hauptdurchmesser von Fuß zu Fuß. Bei beiden Gewindearten ist der kleine Durchmesser (Abbildung 5, Bezeichnung C) umgekehrt: außen, von Wurzel zu Wurzel, und innen, von Scheitel zu Scheitel. Die Tiefe eines Gewindes (Abbildung 5, Kennzeichnung F) ist die Differenz zwischen dem Haupt- und dem Nebendurchmesser. Der Steigungsdurchmesser (Abbildung 5, Kennzeichnung D) wird von einer Linie aus gemessen, die die Flanken eines Gewindes schneidet und auf halbem Weg zwischen dem Haupt- und dem Nebendurchmesser liegt.

Winkel

Der Gewindewinkel oder Flankenwinkel (Abbildung 5, Kennzeichnung B) ist der Winkel zwischen den Gewindeflanken. Die gebräuchlichsten Gewindewinkel sind 60° und 55°.

Steigung und Gewinde pro Zoll (TPI)

Die Steigung (Abbildung 5, Kennzeichnung A) ist der Abstand zwischen den Scheitelpunkten zweier aufeinanderfolgender Gewinde. Gewinde pro Zoll (TPI) ist der Kehrwert der Steigung. Ein Gewinde mit einem TPI-Wert von 12 hat zum Beispiel eine Steigung von einem Zoll. Während TPI zöllige Gewinde beschreibt, wird die Steigung häufig für metrische Gewinde verwendet und in mm angegeben.

Startet

Die Anzahl der Fadenanfänge bestimmt die Anzahl der Stege, die um den Faden gewickelt werden, um ihn zu erstellen. Die Anzahl der Anläufe bestimmt die Anzahl der Gewindegänge, die eine Schraube bei einer Drehung von 360° durchläuft. Eingängige Gewinde sind die am häufigsten verwendeten Rohrgewinde. Abbildung 6 ist farbkodiert, um den Unterschied in der Anzahl der Rippen pro Start zu verdeutlichen.

Formular

Der Querschnitt eines Fadens wird als seine Form bezeichnet. Die Fäden können dreieckig, quadratisch, trapezförmig oder anders geformt sein (Abbildung 7). Die dreieckigen Fäden werden auch als V-Fäden bezeichnet. Obwohl V-Gewinde als dreieckig dargestellt werden, können in der Praxis die Spitze und die Rille des Gewindes keine perfekt scharfe Kante haben und sind daher in unterschiedlichem Maße abgeschnitten (gekürzt). Ein scharfes V-Gewinde ist ein Gewinde, bei dem die Spitzen der Dreiecke nicht abgeschnitten sind.

Abdichten einer Gewindeverbindung

Bei der Verbindung von zwei Gewinden ist es wichtig, die hydraulische Dichtung zu berücksichtigen, die sie bilden werden. Parallele und kegelige Gewinde können kombiniert werden, um zwei Arten von Verbindungen zu schaffen: Verbindungsgewinde und Langgewinde (Befestigungsgewinde).

Fügen von Fäden

Bei einer Schraubverbindung wird die Druckdichtigkeit durch Zusammenpressen der Gewinde hergestellt. Dazu werden kegelige Außengewinde mit parallelen oder kegeligen Innengewinden gekoppelt. Bei dieser Art von Verbindung wird eine formschlüssige Dichtung erzeugt, indem die Gewinde durch Anziehen mit dem Schraubenschlüssel ineinander verformt werden, um das richtige Drehmoment zu gewährleisten. Das bedeutet, dass wiederholte Montage und Demontage die Gewinde verformen können. Daher ist es unerlässlich, diesen Verbindungstyp auf eventuelle Leckagen oder Schäden an den Gewinden zu überprüfen.

Bei dieser Art von Verbindung wird häufig eine Dichtungsbeschichtung oder eine Dichtungsmasse auf den Gewinden verwendet, z. B. Gewindedichtband oder Rohrdichtungsmasse (Abbildung 8). Bei der Verwendung von Dichtungsband sind nur zwei Umdrehungen des Dichtungsmittels erforderlich. Bitte beachten Sie, dass eine O-Ring-Dichtung nicht mit einem konischen Außengewinde verwendet werden kann, da das Gewinde dann nicht vollständig angezogen werden kann. Einige Präzisionsgewinde sind als "dry fit" oder "dry seal" bekannt und benötigen kein Dichtungsmaterial. Bei diesen Verbindungen wird die Druckdichtigkeit ausschließlich durch das Zusammenpressen von Gewinden erzeugt und wird insbesondere zur Herstellung einer gasdichten Abdichtung verwendet oder wenn das Dichtmittel das Medium verunreinigen oder mit ihm reagieren könnte (z. B. Sauerstoff).

Verbindungsgewinde können durch Anziehen und Lösen während der Reparatur oder Montage undicht werden. Wenn ein kegeliges Außengewinde auf ein paralleles Innengewinde geschraubt wird, erfolgt die Abdichtung aufgrund des Kegelunterschieds nur an der Basis des Innengewindeanschlusses mit 1-2 Gewinden. Das bedeutet, dass der Bereich, in dem der Scheitel des Außengewindes und der Fuß des Innengewindes aufeinandertreffen, einen spiralförmigen Leckagepfad bilden kann. Dies ist insbesondere bei BSPT-Anschlüssen der Fall. BSPT-Gewinde werden üblicherweise für Niederdruckanwendungen verwendet und werden nicht für Mittel- oder Hochdrucksysteme empfohlen. Dieses Problem kann gelöst werden, wenn die Außen- und Innengewinde konisch sind (z. B. NPT-Anschlüsse ).

Langgewinde oder Befestigungsgewinde

Bei dieser Art von Verbindung wird eine zuverlässige Dichtung durch das Zusammendrücken eines weichen Materials (O-Ring oder Unterlegscheibe) oder einer Flachdichtung zwischen der Schulter des Außenrohrs und der Innenfläche des Innengewindes hergestellt.