DE3420646A1 - Schraube mit stroemungskanal - Google Patents

Description

25. Mai 19!

^420646

D 9311 - nrs

F e s t ο KG, Ruiter Str. 82, 7300 Esslingen

Schraube mit Strömungskanal

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schraube, die in Längsrichtung ihres Schafts einen Strömungskanal für ein Fluid aufweist.

Derartige Schrauben dienen beispielsweise dazu, Anschlußverbindungen in der Hydraulik oder Pneumatik herzustellen. Bauelemente der Hydraulik oder Pneumatik besitzen häufig das jeweils Fluid führende Anschlußbohrungen, die mit einem Gewinde versehen sind. An diesen Anschlußbohrungen wird ein Verbindungsstück, Verteilerelement o. ä. dichtend festgelegt und mit einer Schraube der genannten Art verschraubt.

Um in Längsrichtung des Schraubenschafts einen Strömungsweg für das Fluid zu eröffnen, werden nach dem Stand der Technik Hohlschrauben verwendet. Bei diesen ist in dem Schraubenschaft eine von der Stirnseite der Schraube her ausgehende, üblicherweise mittig und axial angeordnete Sackbohrung ausgenommen. Die Wand des Schraubenschafts ist an geeigneter Stelle durchbrochen. Das Fluid durchströmt den Schaft in Axialrichtung

und die Durchbrechung in Radialrichtung, so daß es eine scharfe Umlenkung erfährt. Hiermit ist ein hoher Strömungswiderstand verbunden. Die Stabilität des rohrförmigen Schraubenschafts ist relativ gering. Beim Anziehen der Schraube besteht die Gefahr, daß der Schraubenkopf am Ende der Sackbohrung von dem Schraubenschaft abschert. Die seitliche Durchbrechung in dem Schraubenschaft stellt dabei eine zusätzliche Schwachstelle dar. Ihr Querschnitt muß klein gehalten werden, um nicht die Stabilität der Schraube nachteilig zu beeinflussen; der kleine Durchtrittsquerschnitt hat andererseits aber einen hohen Strömungswiderstand zur Folge. Auf Grund der Stabilitätsprobleme, die mit einem rohrförmigen Schraubenschaft einhergehen, hat es sich als unmöglich herausgestellt, derartige Schrauben einstückig in Spanlostechnik aus Kunststoff zu fertigen und dabei die vorgegebenen Normgrößen standardisierter Fluidanschlüsse einzuhalten. Entsprechende Versuche, die mit einer Vielzahl von Kunststoffmaterialien mit und ohne Faserverstärkung durchgeführt wurden, erbrachten kein brauchbares Ergebnis.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraube mit Strömungskanal anzugeben, die bei höherer Stabilität strömungstechnische Verbesserungen, insbesondere eine Verminderung des Strömungswiderstands und eine entsprechende Verbesserung der Durchflußleistung ermöglicht und sich einfach und kostengünstig in Spanlostechnik vorzugsweise aus Kunststoff fertigen läßt.

Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 dadurch gelöst, daß der Schaft der Schraube einen massiven Kern besitzt und daß der

Strömungskanal an der Außenseite des Schafts angeordnet ist.

Der massive Kern verleiht der erfindungsgemäßen Schraube ein hohes Maß an Stabilität. Die Führung des Strömungskanals über den Außenmantel des Schafts ermöglicht es, über die ganze Länge einen großen Durchtrittsquerschnitt zu wahren und scharfe Umlenkungen der Fluidströmung zu vermeiden. Hierdurch wird der Strömungswiderstand verringert und die Durchflußleistung verbessert. Die erfindungsgemäße Schraube kann in den für Druckmittelanschlüsse üblichen Normgrößen mit Mehrfachwerkzeugen in Spanlostechnik sowohl für metallische Werkstoffe als auch für Kunststoffe hergestellt werden. Hiermit geht eine wesentliche Reduzierung der Gestehungskosten einher. Nach dem Stand der Technik auftretende Kerbwirkungen werden durch Wegfall der Sackbohrung und vor allem der seitlichen Durchbrechung in dem Schraubenschaft eliminiert.

In Hinblick auf Stabilität und einen geringen Strömungswiderstand bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 gekennzeichnet.

Mit der Weiterbildung gemäß Anspruch 10 wird ein sicherer, unverlierbarer Sitz eines die erfindungsgemäße Schraube abdichtenden Dichtrings, insbesondere O-Rings, erzielt.

Die Bauform gemäß Anspruch 11 eröffnete vielseitige Handhabungsmöglichkeiten der Schraube, die insbesondere in Hinblick auf eine halb- oder vollautomatische Montage von Vorteil sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Schraube, teilweise in einer Längsmittelebene geschnitten;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Schraube nach erfolgter 90 -Drehung um ihre Längsachse, d. h. mit Blick in Richtung II von Fig. 1, teilweise in einer Längsmittelebene geschnitten;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schraubenkopf mit Blick in Richtung III von Fig. 1;

Fig. 4 einen Blick auf die untere Stirnfläche der Schraube in Richtung IV von Fig. 2;

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt durch die Schraube nach V-V von Fig. 1;

Fig. 6 als Anwendungsbeispiel der Schraube einen Längsschnitt durch eine Anschlußverbindungseinheit.

Bezugnehmend zunächst auf Fig. 1 und Fig. 3, hat die erfindungsgemäße Schraube einen Schraubenkopf 1, der als Außensechskant ausgebildet ist und zugleich einen Innensechskant 2 aufweist. Die Schraube kann an dem Außensechskant mit einem üblichen Schraubschlüssel oder Steckschlüssel und an dem Innensechskant 2 mit einem Inbusschlüssel geschraubt werden. Diese doppelte Betätigungsmöglichkeit ist beispielsweise bei beengten Platzverhältnissen und für eine halb- oder vollautomatische Montage mittels eines Schraubers besonders günstig.

Wie man Fig. 2 entnimmt, ist einstückig an den Schraubenkopf 1 eine Unterlegscheibe 3 angeformt. Diese steht radial über den Außensechskant hinaus. Ihre Unterseite 4 bildet eine flanschartige Dichtfläche, mittels derer die Schraube einen Dichtring, z. B. einen O-Ring, preßt. Der Dichtring wird in eine Rundnut 5 eingelegt, die auf dem Umfang einer im Durchmesser erweiterten Partie des Schraubenschafts ausgeformt ist. Die Rundnut 5 schließt unmittelbar an die Unterseite 4 des Schraubenkopfes 1 an. Sie wird zum freien Ende 6 der Schraube hin durch einen radial überstehenden Bund 7 begrenzt. An der Unterseite dieses Bunds 7 springt der Schaft der Schraube im Durchmesser zurück, und er bildet einen gewindelosen Hals 8. An diesen schließt sich zum freien Ende 6 der Schraube hin ein Gewindeabschnitt 9 an, dessen Durchmesser größer ist als der des Halses 8, aber kleiner als der Durchmesser des Bunds 7.

Wie man am besten in Fig. 5 erkennt, sind sowohl der Hals

8 als auch der Gewindeabschnitt 9 der Schraube abgeplattet. Die Gewindegänge werden dadurch über einen Teil des Schraubenumfangs unterbrochen.Im einzelnen wird der Gewindeabschnitt

9 von zwei parallelen, ebenen Seitenflächen 10 begrenzt, die sich in symmetrischer Anordnung beidseits mit gleichem Abstand von der Schraubenachse 11 erstrecken und parallel zu der Schraubenachse 11 orientiert sind. In Fig. 1 ist der Blick auf eine dieser Seitenflächen 10 gerichtet, und man erkennt, daß die Gewindegänge auf der Seitenfläche 10 auslaufen. Zum Vollzylinder fehlt dem Gewindeabschnitt 9 Material jenseits der Seitenflächen 10. Beim Einschrauben in eine passende

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Gewindebohrung ergeben sich dadurch auf dem Umfang der Schraube Zwischenräume, durch die ein Fluid, z. B. Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit, strömen kann.

Man kann sich die Form des Gewindeabschnitts 9 durch Abfräsen oder Abschleifen eines üblichen Schraubenschafts entstanden denken. Von dem Schraubenschaft sind dabei an diametral gegenüberliegenden Seiten zwei gleiche, zylindrische Partien mit kreisabschnittsförmigem Querschnitt abgenommen. Die resultierenden Schleif- oder Fräsflächen 10 liegen parallel. Doch ist dies nur eine HilfsÜberlegung, durch die die Form des Gewindeabschnitts 9 verdeutlicht werden soll; tatsächlich wird die erfindungsgemäße Schraube vorzugsweise in Spanlostechnik hergestellt.

Der gewindelose Hals 8 des Schraubenschafts ist in ähnlicher Weise abgeplattet wie der Gewindeabschnitt 9. Man erkennt in Fig. 5 zwei ebene, parallele Seitenflächen 12, die sich in symmetrischer Anordnung beidseits von der Schraubenachse 11 befinden und sich parallel zu der Schraubenachse 11 in Längsrichtung erstrecken. Auch dem Hals 8 fehlt also jenseits der Seitenflächen 12 Material zu einem vollen Kreiszylinder. Der Hals 8 hat die Querschnittsform eines Kreises, dem diametral gegenüberliegend zwei gleichgroße, von parallelen Sekanten begrenzte Kreisabschnitte fehlen. Die ebenen Seitenflächen 12 des Halses 8 sind parallel zu denen 10 des Gewindeabschnitts 9 orientiert. Entsprechend dem kleineren Durchmesser des Halses 8, kommen seine Seitenflächen 12 zu der Schraubenachse 11 hin versetzt, d. h. radial innen von den Seitenflächen

des Gewindeabschnitts 9 zu liegen.

Wird die erfindungsgemäße Schraube in eine passende Gewindebohrung eingeschraubt, so besteht auf Grund des verglichen mit dem Gewindedurchmesser geringeren Halsdurchmessers ein Ringraum um den Hals 8. Dieser Ringraum ist im Bereich der abgeplatteten Seitenflächen 12 erweitert. Er kommuniziert mit den durch Abplattung geschaffenen Strömungskanälen beidseits von dem Gewindeabschnitt 9 und ermöglicht beliebige Anschlußlagen auf dem Umfang der Schraube.

Der Schaft der Schraube ist im Bereich der Abplattung mit zwei Nuten 13 versehen, die sich in Schrauben-Längsrichtung erstrecken und den Durchströmquerschnitt entlang des Schafts erweitern. Die Nuten 13 befinden sich in symmetrischer Anordnung beidseits von der Schraubenachse 11. Sie münden stirnseitig am freien Ende 6 der Schraube, und sie erstrecken sich über die ganze Länge des Gewindeabschnitts 9 und etwa die halbe axiale Länge des Halses 8. Wie man in Fig. 2 erkennt, nimmt die Tiefe der Nuten 13 zur Stirnseite 14 der Schraube hin zu. Der sich über die Länge des Halses 8 erstreckende Abschnitt 17 der Nuten 13 hat dabei eine geringe, näherungsweise gleichbleibende Tiefe. Von der Stufe 15 ab, die den Übergang zwischen dem Hals 8 und Gewindeabschnitt 9 bildet, nimmt die Tiefe der Nuten 13 hingegen sukzessive zu. An der Stirnseite 14 schließlich erreichen die Nuten 13 fast, aber nicht ganz die Schraubenachse 11.

Wie man in Fig. 4 erkennt, haben die Nuten 13 ein im wesent-

lichen rechteckiges Profil. Ihre Flanken 16 sind eben, parallel und senkrecht zu den Seitenflächen 10; 12 von Gewindeabschnitt 9 bzw. Hals 8 orientiert (vgl. auch Fig. 5). Der Nutgrund teilt sich in zwei gleichfalls ebene Bereiche 17, 18, von denen der auf der Höhe des Halses 8 zu liegen kommende Bereich 17 parallel zu den Seitenflächen 10? 12, d. h. parallel zu der Schraubenachse 11 orientiert ist. Hingegen verläuft der Bereich 18 des Nutgrunds auf der Höhe des Gewindeabschnitts 9 unter einem spitzen Winkel zu der Schraubenachse 11. Zwischen den einander gegenüberliegenden Nuten 13 bleibt ein keilförmiger Steg 19 stehen. Die Stirnseite 14 der Schraube hat ein Doppel-T-Profil(vgl. Fig. 4). Der Mittelträger dieses Profils wird von dem keilförmigen Steg 19 gebildet, und als T-Schenkel fungieren die zylindrischen Partien des Gewindeabschnitts 9, auf deren Außenmantel sich die Gewindegänge befinden.

Der Schaft der erfindungsgemäßen Schraube hat also im Bereich der Schraubenachse 11 einen massiven Kern. Die Fluidströmung ist an der Außenseite des Schafts entlanggeführt. Sie tritt durch die Nuten 13 und den durch Abplattung geschaffenen Hohlraum seitlich von dem Schaft hindurch und erreicht so den Ringraum in der Umgebung des Halses 8. Die Nutöffnungen an der Stirnseite 14 der Schraube und der Ringraum kommunizieren mit großem Durchtrittsquerschnitt, wobei scharfe Strömungsumlenkungen vermieden werden. Nicht zuletzt ist die Keilform des Schaftes für eine laminare Strömungsführung besonders günstig. Das Doppel-T-Profil des Schafts verleiht der erfindungsgemäßen Schraube eine sehr große Stabilität.

Al

Es ist daher möglich, die Schraube in Spanlostechnik einstückig aus Kunststoff zu fertigen, und insbesondere unter Verwendung eines Mehrfachwerkzeugs zu spritzen oder zu gießen. Dabei können die für standardisierte Anschlußverbindungseinheiten der Hydraulik oder Pneumatik erforderlichen Abmessungen eingehalten werden, wobei/ersteren bislang nur Metallschrauben zur Anwendung kamen. Die Erfindung erlaubt es also, Metall durch das kostengünstigere Material Kunstsstoff zu ersetzen. Der Vorteil einer höheren Stabilität kommt aber selbstverständlich auch zum Tragen, wenn man die erfindungsgemäßen Schrauben in Spanlostechnik aus Metall, z. B. Aluminiumdruckguß, fertigt. Die Strömungsführung in den erfindungsgemäßen Schrauben zeichnet sich durch einen großen, sich über die Länge des Schafts nur wenig ändernden Durchtrittsquerschnitt und ein Führungsprofil aus, das einen laminaren Strömungsverlauf begünstigt. Entsprechend hoch ist die Durchflußleistung.

Fig. 6 zeigt ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schraube. Es ist ein Anschlußstutzen 20 dargestellt, der eine Gewindebohrung 21 aufweist. Die Gewindebohrung 21 führt ein Fluid, z.B. Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit. Insbesondere kann der Anschlußstutzen 20 Teil eines Druckmediumverteilers oder -Verbrauchers sein. An dem Anschlußstutzen 20 ist ein Verbindungsteil 22 festgelegt, das einen Ringkörper 23 und einen davon radial abgehenden Schlauchstutzen 24 besitzt. Der Ringkörper 23 wird von dem Schaft der erfindungsgemäßen Schraube durchsetzt. Der Schraubenkopf 1 ist unter Zwischenschaltung eines ersten Dichtrings 25 gegen die Oberseite des Ringkörpers 23 abgestützt, und zwischen die Unterseite

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des Ringkörpers 23 und den Anschlußstutzen 20 ist ein zweiter Dichtring 26 zwischengespannt. Der Gewindeabschnitt 9 des Schraubenschafts greift in die Gewindebohrung 21 ein. Bei loser Schraube läßt sich der Ringkörper 23 auf dem Anschlußstutzen 20 drehen, wodurch eine beliebige Orientierung des Schlauchstutzens 24 hergestellt werden kann. Sodann wird die Schraube angezogen, und die Dichtringe 25, 26 werden unter guter Abdichtung gepreßt. Das Fluid kann von der Gewindebohrung 21 durch die am Außenmantel des Schraubenschafts bestehenden Freiräume in den Ringraum 27 treten, der den Hals 8 des Schraubenschafts umgibt. Die Freiräume werden teils durch die beschriebene Abplattung des Schafts, und teils durch die Nuten 13 gebildet. Der Ringraum 27 wird von einem radialen Kanal 28 in dem Schlauchstutzen 24 getroffen, der das Fluid übernimmt.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Schraube ist ersichtlich nicht auf den beschriebenen Typ einer L-förmigen Anschlußverbindungseinheit beschränkt. Die Schraube kann vielmehr für beliebige Anschlußelemente und Fluidverteiler Verwendung finden, die an das Fluid führenden Gewindebohrungen festzulegen sind.

	AH
	Liste der Bezuqszeichen
1	Schraubenkopf
2	Innensechskant
3	Unterlegscheibe
4	Unterseite, Dichtfläche
5	Rundnut
6	freies Ende
7	Bund
8	Hals
9	Gewindeabschnitt
10	Seitenfläche von 9
1 1	Schraubenachse
12	Seitenfläche von 8
13	Nut
14	Stirnseite
15	Stufe
16	Nutflanke
17, 18	Bereich des Nutgrunds
19	keilförmiger Steg
20	Anschlußstutzen
21	Gewindebohrung
22	Verbindungsteil
23	Ringkörper
24	Schlauchstutzen
25, 26	Dichtring
27	Ringraum
28	Kanal

- Leerseite

Claims (12)

25. Mai 1984 D 9311 - nrs F e s t ο KG, Ruiter Str. 82, 7300 Esslingen. Schraube mit Strömungskanal Ansprüche

1. Schraube, die in Längsrichtung ihres Schafts (8; 9) einen Strömungskanal für ein Fluid aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (8; 9) einen massiven Kern besitzt, und daß der Strömungskanal an der Außenseite des Schafts (8; 9) angeordnet ist.

2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (8; 9) seitlich abgeplattet ist, so daß sein Querschnitt über einen Teil seines Umfangs von der Kreisform abweicht, wobei das Gewinde der Schraube im Bereich der Abplattung unterbrochen sein kann.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (8; 9) unter Bildung zweier beidseits mit gleichem Abstand von der Schraubenachse (11) sich erstreckender, untereinander und zu der Schraubenachse (11) paralleler ebener Seitenflächen (10; 12) abgeplattet ist.

4. Schraube nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (8; 9) im Bereich der Abplattung mit einer an der Stirnseite (14) der Schraube mündenden, sich in Schrauben-Längsrichtung erstreckenden Nut (13) versehen ist.

5. Schraube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nut (13) zur Stirnseite (14) der Schraube hin zunimmt.

6. Schraube nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch

zwei symmetrisch zu einer Längsmittelebene der Schraube angeordnete, sich in Schrauben-Längsrichtung erstreckende Nuten (13), deren Nutflanken (16) insbesondere eben sein und sich quer zu den Seitenflächen (10; 12) des Schafts (8; 9) erstrecken können und deren Nutgrund (17; 18) vorzugsweise gleichfalls eben ist.

7. Schraube nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite (14) der Schraube ein Doppel-T-Profil hat, und daß der im Bereich zwischen den Nuten (13) stehenbleibende Kern des Schafts (8; 9) keilförmig ist.

8. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (8; 9) im Bereich seines freien Endes (6) einen Gewindeabschnitt (9) und daran zum Schraubenkopf (1) hin angrenzend einen gewindelosen Hals (8) hat, der gegenüber dem Gewindeabschnitt (9) im Durchmesser verjüngt ist, und daß Gewindeabschnitt (9) und Hals (8) unter Bildung paralleler, relativ zueinander in der Höhe abgestufter Seiten-

flächen (10 bzw. 12) abgeplattet sind.

9. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nuten (13) mit einem Abschnitt (17) von vorzugsweise gleichbleibender Tiefe über etwa die halbe axiale Länge des Halses (8) erstrecken.

10. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (8; 9) unmittelbar unterhalb einer an dem Schraubenkopf (1) ausgebildeten, flanschartigen Dichtfläche (4) eine umlaufende Rundnut (5) aufweist, die zum freien Ende (6) der Schraube hin durch einen radial vorspringenden Bund (7) begrenzt wird.

11. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenkopf (1) einen Außen- und Innensechskant (2) hat.

12. Schraube nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie einstückig in Spanlostechnik hergestellt und insbesondere aus Metall oder Kunststoff gegossen oder gespritzt ist.