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Rohrkupplung ohne -.Er-;veiterung Die Erfindung betrifft allgemein
eine Rohrkupplung ohne Er@:ieiterung, und insbesondere eine solche Rohrkupplung
ohne Erweiterung, bei ;elcher eine Hülse oder ein Ring verwendet wird, der an einem
Ende radial so zus:,mmengezogen wird, daß er mit der Oberfläche des Rohres, welches
mit der Kupplungsanordnung verbunden werden soll, in Eingriffs- und Dichtungsverbindung
gelangt, und der am anderen Ende so verformt wird, daß er mit dem Rohr in Reibungsverbindung
gelangt, so daß Schwingungen im Rohr in einem Bereich, der axial von dem Bereich
entfernt ist, in welchem die Hülse mit dem Rohr in Eingriffs- und Dichtungsverbindung
ist, wirksam gedämpft werden. Der ."rfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde,
eine einfache dreiteilige Rohrkupplung ohne Erweiterung zu schaffen, nämlich bestehend
aus einem Körper, einer Butter und einem Ring, da= durch gekennzeichnet, daß diese
Teile so ausgebildet sind, daß ein Anziehen der Mutter ein axiales Vorrücken des
Ringes gegen die erweiterte Öffnung des Körpers bewirkt, um dadurch ein radiales
Zusammenziehen
des vorderen Endes des Ringes in Eingriffs- und Dichtungsverbindung mit dem Rohr
und radiales Zusammenziehen des hinteren Endes des Ringes in schwingungsdämpfende
Berührung mit dem Rohr hervorzurufen.
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Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu__-runde, eine Rohrkupplung
ohne Lrweiterun.g zu schaffen, ,;selche einen Ring aufweist, der ein rohrförmiges
Eingriffs- und Dichtungsende besitzt, da: radial nach außen gegenüber dem rückwärtig
anschließenden Teil versetzt und bis zu einem Punkt leicht zusammenziehbar ist,
an welchem der entsprechende Greif- und Dichtungskontakt auftritt, aber nicht darüber
hinaus, so daß ein Überbefestigen vermieden wird* Der Erfindung liegt weiterhin
die Aufgabe zurunde, eine Hohrkupplt.tng ohne Erweiterung zu schaffen, bei welche--
der Ring am hinteren oder äußeren Ende einen Kopf aufweist, an dem e -..ne I;iutter
eingreift, und mit einer Ringnut neben dem Kopf ausgebildet ist, wplehe so angeordnet
-ist, da13 sich de:, Kopf hineinbewegt und der idutteil sich geg=en das Rohr in
schwingungsdämpfende Berührung mit diesem zusammenzieht.
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Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Rohrkupplung
ohne Erweiterung zu schaffen, oei welcher die Hülse an ihrem hinteren Ende einen
vel.breiterten Kopf mit einem dazu benachbarten Nutteil aufweist, wobei der Kopf
mit einer Endfläche ausgebildet ist, die am äußeren Durchmesser anfangs mit einer
ichulterfläche auf der Mutter in Linienberührung in Eingriff kommt, und bei welcher
ein Anziehen der Llutter bewirkt, daß der Hülsenkopf den Nutteil
gegen
das Rohr zusammenzieht, so daß dieser mit dem Rohr in ,.schwingungsdämpfenden Kontakt
gelangt, und bei welcher durch die Eingriffsverbindung der gesamten Fläche, die
zwischen der Mutter und der Hülsenfläche entsteht, verhindert wird, daß sich der
Hülsenkopf bedingt durch übermäßiges Anziehen der Mutter übermäßig einwärts bewegen
kann. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Rohrkupplung ohne
Erweiterung zu schaffen, bei welcher die Hülse an ihrem hinteren Ende einen verbreiterten
Kopf mit einem dazu benachbarten Nutteil aufweist, wobei der Kopf durch Berührung
mit der Mutter so verformbar ist, daß sich der Nutteil in Eingriffsverbindung mit
dem Rohr zusammenzieht, und die Hülse einen vorderen zylindrischen Teil aufweist,
welcher leicht durch eine sich verjüngende Fläche des Verbindungskörpers in eine
feste Greif- und Dichtungsverbindung mit dem Rohr verformbar ist, und bei welcher
die Hülse einen konischen Zwischenteil aufweist, wobei die Enden des konischen Zwischenteils
einen kleineren, bzw. größeren Durchmesser haben als
Teil, so daß bei normalem Anziehen der Mutter der konische Zwischenteil außer Eingriff
mit dem Körperkegel, unmittelbar neben dem zylindrischen Teil bleibt, aber den Körperkegel
zwischen den Enden des konischen Zwi",-chenteils beriihrt, um eine freie Ausdehnung
des Zwischenteils zu verhindern und um eine schnelle Vergrö-Jerung des für die Drehung
der Mutter erforderlichen Drehmomentes zu erzielen und dadurch ein Gefühl des "Fassees"
zu schaffen, @.enn die i@liutter um den richtigen Betrag angezogen ist. Der Erfindung
liegt weiterhin die Hufgabe zu,-:runde, eine Rohrkupplung ohne br;siterTZng zu sc
<<f-n, bei i#ielcher die Hülse einen
vorderen zylindrischen
Teil aufweist, der eine zylindrische Aus- . senkung besitzt,. um eine ringförmige
Schneidkante, in Längsrichtung vom Vorderende der Hülse aus entfernt, zu schaffen.
Die Hülse weist einen konischen Zwisehenteil.auf, wobei dieser konische Teil einen
kleineren Durchmesser als der zylindrische Teil in einem eich daran anschließenden
Bereich zur Bildung einer Einschnürung etwas, hinter der genannten Schneidkante
besitzt. Der zylindrische Teil. ist durch Berührung mit einer sich verjüngenden
Öffnung in dem Verbindungskörper zusammenziehbar, wobei die Einschnürung das Zusammenziehen
des zylindrischen Teils im Bereich der Schneidkante . erleichtert, wodurch diese
zur Eingriffsverbindung mit dem Rohr zusammengezogen wird.
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Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind
aus
der folgenden Beschreibung ersichtlich.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und im folgenden beschrieben= fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Rohrkupplungeanordnung
ohne Erweiterung nach der Erfindung; -Fig. 2 zeigt einen radialen
Teilquerschnitt mit relativer Stellung der Kupplungsteile bei fingerfester
Stellung der Mutter im vergrößerten Maßstab, und Fig. 3 zeigt einen ähnlichen radialen
Teilquerschnitt im . Zustand der endgültigen Anordnung der Kupplungsteile,-in welchem
der Ring so zusammengezogen ist, daß er mit dem Rohr in fester-Eingriffe- und Dichtungsverbindung
und
mit der konischen Öffnung des Körpers an einem Ende in Dichtungsverbindung und mit
dem Rohr am anderen Ende in schwingungsdämpfender Verbindung steht, ebenfalls im
vergrößerten Maßstab.
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In der Zeichnung besteht die Rohrkupplung ohne Erweiterung aus einem
Körper 1, der beispielsweise einen Teil 2 zum'Ansetzen eines Schlüssels zwischen
seinen Enden und konischen Rohrgewinden 3 oder dergleichen aufweist, und Bolzengewinden
4 mit gleichförmigem Gewindegangdurchmesser an den jeweiligen Enden, und einer Mutter
5 mit Muttergewinden 6, die in das Gewinde 4 eingreifen.
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Wie in Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Körper 1 eine durch
diesen gefizhrte Bohrung 7, eine innere Auflageschulter 8 für ein Ende eines Rohres
T, eine zylindrische Aussenkung 9 neben der Schulter 8 und eine kegelige Aussenkung
oder sich verjüngende Öffnung 1o auf, wie nachstehend noch erläutert wird, eine
Steuerfläche darstellt.
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Auf der anderen Seite weist die Mutter 5 mit Innengewinde eine Bohrung
11, durch welche das Rohr T verläuft, und eine Innenschulter 12 auf, die vorzugsweise,
wie gezeigt, konisch ausgebildet ist. Zwischen dem Körper 1 und der Mutter 5 und
um das Rohr T herum ist eine Hülse oder ein Ring 14 so angeordnet, daß er mit der
konischen Öffnung 1o des Körpers 1 und der konischen Innenschulter 12 der Mutter
5 in Eingriff kommt.
In Fig. 2 ist das Rohr T durch die Rohrun,.,
11 der Mutters den Ring 14 und in die zylindrische Bohrung 9 des Körpers
so eingesetzt, daß es an der Innenschulter 8 anliegt, und die Mutter 5 ist
ßuf dem Körper 1 fingerfest angezogen, so daß die entgegengesetzten Enden des Ringes-14
an der erweiterten Öffnung 1o, bzw. der konisehen Innenschulter 12 angreifen.
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Der vordere Endteil 15 des Ringes 14 ist beträchtlich lang und weist
eine verrundete äußere Ecke 15 a auf, die zunächst mit der erweiterten Öffnung 1o
in Eingriff ist. Der zylindrische Teil 15 weist eine zylindrische Bohrung 16 auf,
die zwei radial versetzte und axial voneinander entfernte scharfe Ecken 17 und 18
bildet, welche, wie nachstehend noch beschrieben wird, in die Oberfläche des Rohres
T schneiden und Kanten oder Schultern des Rohrmetalls auffurchen, um Flüssigkeitsdichtungen
und starke Halteschultern zu schaffen, die wirksam einem Herausziehen des Rohres
T aus der Kupplungsanordnung widerstehen, nachdem die Mutter 5; wie in Fig. 3 ersichtlich
ist, angezogen ist. An den zylindrischen Teil 15 des Ringes schließt sich ein konischer
Zwischenteil 19 an, dessen Kegel kleiner ist als der Kegel des Körperteils 1o, wobei
der letztere vorzugsweise annähernd 12o und der Kegel des Hülsenzwischenteils 19
vorzugsweise annähernd Zoo beträgt. Das vordere oder niedrigere Ende des konischen
Teiles 19 besitzt einen kleineren Durchmesser als der zylindrische Teil 15 und das
höhere Ende des konischen Teiles 19 besitzt einen größeren Durchmesser als der zylindrische
Teil 15. Das niedrige Ende des konischen Teiles 19 bildet eine Einschnürung 19a
neben dem zylindri
sohen Teil 15, um welche sich der zylindrische
Teil dreht, wenn " er von dem Körperkegel 1o verformt wird.
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Neben dem dioken Bnde des konischen Teil weist der Ring 14 eine Umfangsnut
2o, die eine weitere Einschnürung bildet, und einen radial verbreiterten Kopf 21
auf, dessen äußere Oberfläche in radial naoh innen und axial nach außen verlaufender
Richtung koniaoh ausgebildet ist, wie in Fig. 2 ersichtlich ist. Das äußere oder
hintere Ende des Ringes 14 ist vorzugsweise rechteckig geschnitten und die innere
Ecke 23 stark abgerundet.
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Demgemäß ist die äußere Ecke des Kopfes 21 des Hinges 14, wie in Fig.
2 ereiohtlieh ist, mit der konischen Innenschulter 12 der Mutter 5 in Linienberührung
in einem Durchmesser, der vorzugsweise größer ist als der Berührungsdurchmesser
der abgerundeten Ecke 15a am inneren Ende des Ringes 14 mit der w erweiterten Öffnung
1o. denn nun 'die Mutter 5 in fingerfester Stellung sich befindet, ist der Ring
14 gleiohaeheig zum Körper 1 und der Mutter 5 durch die
Eingriffsverbindung
seiner entgegengesetzten Enden mit den verjüngten Kegelstumpffläohen der erweiterten
Öffnung 1o und Innenschulter 12 angeordnet, und daa Rohr T ist durch die zylindrische
Bohrung 9 und die Durchgangsbohrung des Ringes 14 zentriert.
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Wenn die Mutter 5 angezogen wird, bewirkt die dadurch um-die Linienberührung
des Kopfes 21 mit der Innenschulter 12 ausgeübte axiale Kraft eine axiale Vorwärtsbewegung
des Ringes 14 in die erweiterte Öffnung io, woduroh der verbreiterte zylindrische
Endteil allmählich
als ein überstehenderBalken um die Einschnürung
19a zu kegelstumpfartiger Form verformt wird, wie in Fig. 3 ersichtlich ist.. Zuerst
berührt die scharfe Ecke 17 die Oberfläche des Rohres T und bildet allmählich eine
Halteschulter 25 des Rohrmetalls aus, währeni gleichzeitig das Ende des Rohres T
fest gegen die Innenschulter 8 im Körper 1 gedrückt wird. Schließlich wird, bevor
die Mutter 5 in dem in Fig. 3 gezeigten Ausmaß angezogen ist, die andere scharfe
Ecke 18 sich gleichfalls in die Oberfläche des Rohres T eingraben, um eine zweite
Dichtungs- und Halteschulter 26 zu bilden. Zu einem solchen Zeitpunkt ist jedoch
der gesamte zylindrische Endteil des Ringes 14 zu einem Kegelstumpf verformt und
mit dem Rohr T in Eingriff und der konische Zwischenteil 19 hat sieh leicht nach
außen gewölbt und berührt die konische erweiterte Öffnung 1o, so daß danach nur
noch sehr wenig zusätzliches radiales Zusammenziehen des anfangs zylindrischen
stattfindet, selbst bei Anwendung eines wesentlich erhöhten Anzugmomentes auf die
Mutter 5. 'denn die Mutter 5 in diesem Ausmaß angezogen ist, wirkt eine beträchtliche
Kräftknpplung (zusammengesetzt aus radial versetzten, axialen Kräften, welche, wie
durch Pfeile angezeigt ist, wirken) auf den Kopf 21 des Ringes 14. Diese bewirkt,
daß sich der Kopf 21 nach innen um seinen Eingriffsbereich mit der konischen Innenschulter
12. der hIutter 5 bewegt, so daß sich durch das Nachgeben oder die Verformung des
Ringes im Bereich der Umfangsnut 2o der Bohrungsteil im Kopfende des Ringes 14 radial
zusammenzieht zur Bildung eines allmählich abfallenden Reibungsgriffes auf der äußeren
Oberfläche des Rohres T, um Schwingungen wirksam zu widerstehen oder zu dämpfen.
Dadurch wird verhindert, daß das Rohr T
durch Schwingungen an oder
neben den Halteschultern 25 u. 26 reißt. Die Scheitelwinkel oder Kegelwinkel der
erweiterten Öffnung 1o und der Innenschulter 12 haben für die richtige Arbeitsweise
der Kupplung insofern große Bedeutung, als, um den gewünschten Schneidvorgang der
Ecken 17 und 18 in die Oberfläche des Rohres T zu bewirken und Dichtungskanten oder
-schultern 25 und 26 zu bilden, die einem Herausziehen widerstehen, ein "Keil-Kegel"
der erweiterten Öffnung 1o erforderlich ist, so daß eine wesentliche Kräftemultiplikation
entsteht, wodurch eine vorgegebene axiale Kraft auf den Ring 14 eine viel größere
radiale Kraftkomponente nach innen zur Folge hat, um ein Zusammenziehen zu bewirken.
Die Stellung der Ecken 17 und 18 bewirkt dabei einen "Pflug-"vorgang, durch den
allmählich die Schultern 25 und 26 ausgebildet werüen, wenn der Ring derart axial
vorwärts bewegt wird und sich radial an seinem innerenEnde zusammenzieht. Darüber
hinaus ist die Innenschulter 12 in der Mutter 5 konisch ausgebildet, um mit dem
äußeren Ende des Ringes 14 eine radiale Keilwirkelverbindung herzustellen, so daß,
wenn die Kupplung zusammengebaut wird, große axiale Kräfte durch die Mutter 5 ohne
vorzeitiges Zus@ummenziehen des äußeren Endes des Ringes 14 ausgeübt werden können.
Diese Beziehung an Kopf 21 und ',chulter 12 bewirkt den vorbeschriebenen Sch-.nenk-
oder Kippvorgung des Kopfes 21 des Ringes 14 um den äußeren Bereich der axialen
Kraftant?endung gegenüber dem inneren Bereich der axialen Gegenkräfte. Demgemäß
steht der Ring 14, bis er sich so zusammengezogen hat, daß er mit dem Rohr T in
Singriffs- und Dichtungsverbindung ist, in großem Maße unter axialem Druck. Dieser
Druck ist groß genug, um ein radiales Zusammenziehen an der Nut 2o und
folgendes
Einschwenken des benachbarten Teiles des Kopfes 21 um den äußeren Bereich der axialen
Kraftanwendung am Kopf zu bewirken. In Fig. 3 ist ersichtlich, daß bei normalem
Anziehen der Hülsenkopf 21 so schwenkt oder kippt, daß der hintere Teil-der Hülse
sich in schwingungsdämpfende Berührung mit dem Rohr zusammenzieht, und der Hülsenkopf
in solchem Maße kippt, daß die äußere Endfläche des Hülsenkopfes mit der dchulterfläche
12 der Mutter zusammenfällt, um zwischen ihnen eine Bgizhrung über die gesamte Oberfläche
herzustellen. Dadurch kommt der vorerwähnte Koppelvorgang in 'Jegfall, so daß ein
weiteres Anziehen der Mutter im wesentliche. kein zusätzliches Kippen oder -Winsch7:enken
des Hülsenkopfes verursacht. Die Errichtung einer solchen Oberflächenberührung bewirkt
ein Anhalten oder Begrenzen des Kippens und beschränkt somit den Betrag, um den
sich der Hülsenkopf gegen das Rohr zusammenzieht, so daß das Rohr fest genug umgriffen
wird, um zu verhindern, daß Ochwingungsbelastungen des Rohres die Dichtungskanten
17 und 18 erreichen, aber nicht so fest, daß sich das Rohr in unerwünschtem Maße
zusammenzieht oder so fest umgriffen wird, dai3 Spannungsanhäufungen ein frühzeitiges
Reimen in diesem Bereich verursachen, die durch t3chwingungen verursachende Spannungsanhäufungen
hervorgerufen werden.
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In Fig. 3 ist ferner ersichtlich, daß die Hülse, wenn ihre vorderen
und hinteren Teile gegen das Rohr zusammengezogen sind, eine etwas gewölbte Form
hat und daß die Berührung des Körperkegels 1o mit dem Zwischenteil 19 sein Wölben
nach außen verhindert. Ein solches Wölben hat ferner eine Federwirkung zur Folge,
welche die
Mutter gegen Lösen bei Schwingung blockiert.
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Aus Vorstehendem ist ersichtlich, däß an der Stelle, an welcher das
Rohrende sauber und rechteckig geschnitten ist, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung
zwischen dem Ende des Rohres T und der Tnnensohulter 8 des Körpers 1 erzielt wird.
Weitere Abdichtungen ergeben sich an den Stellen, an welchen die Ecken 17 und 18
des Ringes 14 in die Fläche des Rohres T eingebettet sind und die anfangs verhältnismäßig
breite zylindrische Oberfläche 15 des Ringes 14 mit der erweiterten Öffnung 1o in
enger Berührung steht. Eine solche breitflächige Berührung schließt Aushöhlung oder
Beschädigung - der erweiterten Öffnung 1o durch den Ring 14 aus, so daß der Körper
1 wiederholt ein- und ausgebaut und selbst mit neuen Ringen und Rohren verwendet
werden kann. Beispielsweise können Körper 1, Mutter 5 und Ring 14 aus handelsüblichem
Messing für Verwendung bei herkömmlichem Kupferrohr hergestellt sein, wie es bei
Flüssigkeitssystemen im Automobilbau und in hydraulischen Systemen im @ierkzeugmaschinenbau
verwendet wird. Natürlich können auch andere Materialien verwendet werden je nach
der Funktion, welche die Kupplungsanordnung ausüben soll, und entsprechend -dem
Material, aus welchem das Rohr T hergestellt ist. Das Rohr T kann also für Hochdrucksysteme
oder Anlagen die ätzende Flüssigkeiten führen, aus rostfreiem Stahl od.dgl. bestehen,
und in einem solchen Fall werden Körper 1, Mutter 5 und Ring 14 gleichfalls aus
korrosionsbeständigem Material bestehen. Vorzugsweise wird aber wenigstens der Ring
aus einem Werkstoff bestehen, der härter ist als das Rohr T, damit die scharfen
Ecken
17 und 18 leicht in die Oberfläche des Rohres T einschneiden
können, um die erforderlichen Haltekanten 25 und 26- zu bilden. -Beispielsweise
sollten erfindungsgemäße Kupplungen für 1/8'r, 3/16", 1/4", 5/16", 3/8", 1/2", 5/8"/und
1'r Rohre folgende Abmessungen haben:-
| Abschrägung der erweiterten Öffnung |
| 1o gegenüber der Achse des Körpers 1 1o0 bis 15o, vorzugsweise
120 |
| Abschrägung der äußeren Fläche des |
| Kopfes 21 .......................... annähernd 50 bis 70" |
| Abschrägung der Innenschulter 12 ... Zoo bis 15°, vorzugsweise
12a |
| Abschrägung des Ringes von der Ein- |
| sehnürung 19a zur Nut 20 ........... vorzugsweise ungefähr
1o0 |
| (gewöhnlich 20 weniger als |
| erweiterte Öffnung io) |
| Verhältnis von hänge (Ende bis Ein- |
| schnürung 19a) zur Dicke des ver- |
| setzten zylindrischen Endes des |
| Ringes 14 .......................... annähernd 30 bis
4:1 |
| Verhältnis von Dicke am zylindrischen |
| Teil des Ringes 14 zur Dicke an der |
| Einsehnürung 19a .................., annähernd 1:1 |
| Verhältnis von Dicke des Ringes an der |
| Nut 2o zur Dicke an der Einschnürung |
| 19a.................................. annähernd 1:1 bis ungefähr |
| Verhältnis von radialem Abstand vom |
| Rohr T zur äußeren Ecke des Kopfes |
| 21 zun radialem Abstand vom Rohr T |
| iur Ecke 15 ....................... annähernd 1,5:1 bis unge- |
| fähr 2,20 |
| Radialer Abstand vom Rohr T zur |
| zylindrischen Aussenkung 16 ....... annähernd 0,0o7" für 1/8"
und |
| größere Abmessungen bis unge- |
| fähr 0,o12" Tür 1" Größe |
| Verhältnis von L-lnge des zylindri- |
| schen Teiles 15, zum konischen |
| Teil 19 ........................... annähernd 1:1 bis ungefähr |
| 1 : 1,5 |
Die obigen Verhältnisse haben sich als sehr geeignet erwiesen, um handelsübliche
Arten von Kupferrohr T mit Kupplungen aus Körpern 1, Muttern 5 und Ringen 14 aus
Mess_ng zu verbinden. Das radial versetzte Verhältnis der axialen Kräfte, wie es
durch die Pfeile angezeigt ist, hat noch eine weitere wichtige Wirkung, nämlich
ein federndes Biegen oder Schwingen des Kopfes 21 entgegen dem Uhrzeigersinn, wie
in den Abbildungen ersichtlich ist. Bei Lösen der Mutter biegt sich oder schwingt
der Hülsenkopf leicht in entgegengesetzter Richtung, d.h. im Uhrzeigersinn innerhalb
der Elastizitätagrenze des hizlsenkopfes. Es besteht also eine federnde Berührung
des Hülsenkopfes mit der Mutter, durch welche eine zusätzliche federartige Wirkung
geschaffen wird, um einem Lösen der Mutter 5 durch Schwingung od.dgl. zu widerstehen.