DE202017104112U1

DE202017104112U1 - Schraubelement für den Anschluss von Rohrleitungen und Rohranschlusseinrichtung

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Publication number: DE202017104112U1
Application number: DE202017104112.3U
Authority: DE
Original assignee: TI Automotive Heidelberg GmbH
Current assignee: TI Automotive Heidelberg GmbH
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2017-07-30
Anticipated expiration: 2027-07-12
Also published as: KR20200041874A; CN111108319A; JP6999793B2; EP3652475B1; MX2020000371A; JP2020526722A; US20200208763A1; EP3652475A1; WO2019012444A1

Abstract

Schraubelement für den Anschluss von Rohrleitungen (2), vorzugsweise von Kraftfahrzeugrohrleitungen, wobei das Schraubelement zumindest ein Gewinde (3) aufweist sowie zumindest eine gewindefreie Kontaktfläche (4), wobei das Gewinde (3) zumindest bereichsweise mit einer ersten Beschichtung (7) versehen ist, wobei zumindest eine gewindefreie Kontaktfläche (4) zumindest bereichsweise mit einer zweiten Beschichtung (8) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (7) zumindest 40 Gew.-% vorzugsweise zumindest 50 Gew-% zumindest einer Epoxidverbindung, insbesondere zumindest einer Phenol-basierten Epoxidverbindung aufweist sowie zumindest ein Gleitmittel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schraubelement für den Anschluss von Rohrleitungen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugrohrleitungen, wobei das Schraubelement zumindest ein Gewinde aufweist sowie zumindest eine gewindefreie Kontaktfläche, wobei das Gewinde zumindest bereichsweise mit einer ersten Beschichtung versehen ist und wobei zumindest eine gewindefreie Kontaktfläche zumindest bereichsweise mit einer zweiten Beschichtung versehen ist. – Die Erfindung betrifft fernerhin eine Rohranschlusseinrichtung für den Anschluss von Rohrleitungen, insbesondere von Kraftfahrzeugrohrleitungen mit einem erfindungsgemäßen Schraubelement.
Schraubelemente und Rohranschlusseinrichtungen für Rohrleitungen bzw. Kraftfahrzeugrohrleitungen sind aus der Praxis in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Vor allem sind als Schraubfittings ausgebildete Schraubelemente bekannt, mit denen eine Rohrleitung – insbesondere eine Kraftfahrzeugrohrleitung – an ein Anschlusselement anschließbar ist. Diese bekannten Schraubfittings sind normalerweise mit einer Beschichtung – insbesondere mit einer Korrosionsschutzbeschichtung – versehen, die in der Regel den gesamten Schraubfitting bedeckt.
Bei den aus der Praxis bekannten Schraubverbindungen mit den bekannten Schraubfittings kommt es nicht selten zu einem unerwünschten Lockern oder Lösen der Schraubverbindung. Ein solches unerwünschtes Lösen/Lockern tritt vor allem bei Schraubfittings mit angeschlossenen Rohrleitungen, insbesondere auch Kraftfahrzeugrohrleitungen auf. Beim Verschrauben der Schraubfittings kann es zu einem Mitdrehen der Rohrleitung kommen und durch eine Torsion der Rohrleitung wird Federkraft gleichsam in der Rohrleitung gespeichert. Die Torsion der Rohrleitung erzeugt ein Rückdrehmoment, das zu einem unerwünschten bzw. unkontrollierten Lockern bzw. Lösen der Schraubverbindung führen kann. Unerwünschte Lockerungen oder Lösungen der Schraubverbindungen können vor allem auch durch Vibrationen entstehen, die insbesondere in Kraftfahrzeugen auftreten.
Aus EP 2 136 119 B1 ist ein Schraubelement der vorstehend beschriebenen Art bzw. ein Schraubelement nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt. Diese Schraubelemente haben sich grundsätzlich bewährt. Nichtsdestoweniger sind sie im Hinblick auf die Optimierung ihrer Beschichtungen noch verbesserungsfähig. Das gilt insbesondere auch für ihre Abrasionseigenschaften und Korrosionseigenschaften.
Dementsprechend liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, ein Schraubelement der eingangs genannten Art anzugeben, das sich durch optimierte Beschichtungen auszeichnet sowie durch eine hohe Abrasionswiderstandsfähigkeit und eine hohe Korrosionswiderstandsfähigkeit. – Der Erfindung liegt fernerhin das technische Problem zugrunde, eine Rohranschlusseinrichtung mit einem solchen Schraubelement anzugeben.
Zur Lösung des technischen Problems lehrt die Erfindung zunächst ein Schraubelement für den Anschluss von Rohrleitungen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugrohrleitungen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Beschichtung zumindest 40 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 50 Gew.-% und bevorzugt zumindest 60 Gew.-% zumindest einer Epoxidverbindung, insbesondere zumindest einer Phenol-basierten Epoxidverbindung aufweist sowie zumindest ein Gleitmittel aufweist. Das erfindungsgemäße Schraubelement wird besonders bevorzugt für Kraftfahrzeugrohrleitungen in Kraftfahrzeugen verwendet. Der Begriff Kraftfahrzeugrohrleitung umfasst dabei Leitungen für Kraftstoffe, für Bremsflüssigkeiten sowie für Kältemittel und dergleichen.
Gewindefreie Kontaktflächen sind im Rahmen der Erfindung vor allem die gewindefreien Flächen, die auf das entsprechende Gegenschraubelement des Schraubelementes im Falle einer Verschraubung eine Kraft ausüben. Dabei kann es sich insbesondere um das Stirnende eines Schraubenbolzens bzw. eines Schraubfittings handeln und/oder um eine Unterseite eines Schraubenkopfes eines Schraubelementes bzw. eines Schraubenbolzens.
Gemäß einer empfohlenen Ausführungsform der Erfindung weist die erste Beschichtung einen ersten Reibwert µ₁ auf und die zweite Beschichtung weist einen zweiten Reibwert µ₂ auf und der erste Reibwert µ₁ ist größer als der zweite Reibwert µ₂. Eine bewährte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Reibwert µ₁ deutlich größer ist als der zweite Reibwert µ₂. Der Reibwert wird auch als Reibungskoeffizient oder als Reibungszahl bezeichnet. – Es empfiehlt sich, dass das Verhältnis (µ₁/µ₂) des ersten Reibwertes µ₁ der ersten Beschichtung zu dem zweiten Reibwert µ₂ der zweiten Beschichtung zwischen 1,1 und 5,0, zweckmäßiger zwischen 1,1 und 4,0, vorzugsweise zwischen 1,25 und 4,0, insbesondere zwischen 1,5 und 3,5, bevorzugt zwischen 1,26 und 3,5 und sehr bevorzugt zwischen 1,3 und 3,5 bzw. zwischen 1,3 und 3 liegt. – Nach einer sehr empfohlenen Ausführungsform der Erfindung ist der Reibwert µ₁ der ersten Beschichtung größer als 0,1 und bevorzugt größer als 0,15. Vorzugsweise ist der Reibwert µ₂ der zweiten Beschichtung kleiner als 0,08 und bevorzugt kleiner als 0,075. Die Reibwerte µ₁ und µ₂ der ersten und der zweiten Beschichtung können durch das jeweils enthaltene zumindest eine Gleitmittel und zwar insbesondere durch die Art und Menge dieses zumindest einen Gleitmittels eingestellt werden. Die Gleitmittel werden weiter unten noch näher spezifiziert.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement bzw. die Oberfläche des Schraubelementes vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit der ersten Beschichtung versehen ist und dass an der zumindest einen gewindefreien Kontaktfläche zumindest bereichsweise die zweite Beschichtung auf die erste Beschichtung aufgebracht ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass von den beiden erfindungsgemäßen Beschichtungen (erste und zweite Beschichtung) nur die erste Beschichtung das Schraubelement vollflächig bzw. im Wesentlichen vollflächig bedeckt und dass lediglich im Bereich der zumindest einen gewindefreien Kontaktfläche zumindest bereichsweise die zweite Beschichtung auf die erste Beschichtung aufgebracht ist. Somit ist lediglich der Bereich der gewindefreien Kontaktfläche bzw. der zumindest einen gewindefreien Kontaktfläche in Bezug auf die beiden erfindungsgemäßen Schichten zweischichtig ausgebildet und auf dem gesamten Rest bzw. im Wesentlichen auf dem gesamten Rest des Schraubelementes ist lediglich die erste Beschichtung einschichtig aufgebracht. Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, dass das Schraubelement unterhalb der ersten Beschichtung mit weiteren Beschichtungen versehen ist, insbesondere mit zumindest einer Korrosionsschutzbeschichtung und/oder mit zumindest einer Passivierungsschicht. Es können beispielsweise auch Haftvermittlerschichten vorhanden sein. Auf die bevorzugt vorgesehenen weiteren Schichten wird weiter unten noch näher eingegangen.
Nach einer besonders empfohlenen Ausführungsform der Erfindung ist das erfindungsgemäße Schraubelement ein Schraubenbolzen bzw. ein Schraubfitting, der ein als Außengewinde ausgebildetes Gewinde aufweist. Dann ist dieses Gewinde zumindest bereichsweise mit der ersten Beschichtung versehen, die insbesondere den ersten Reibwert µ₁ aufweist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass es sich bei dem Schraubelement um einen Schraubfitting handelt, an den eine Rohrleitung angeschlossen ist. Gemäß empfohlener Ausführungsform der Erfindung durchgreift die Rohrleitung bzw. Kraftfahrzeugrohrleitung den Schraubfitting in Axialrichtung und hintergreift bevorzugt das Stirnende des Schraubfittings mit einem Rohrleitungsende. Dabei ist das Rohrleitungsende zweckmäßigerweise als Bördel ausgebildet.
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, dass die zumindest eine gewindefreie Kontaktfläche bzw. die gewindefreien Kontaktflächen des Schraubelementes quer und insbesondere senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Einschraubrichtung des Schraubelementes orientiert ist/sind. Bei der Ausbildung eines erfindungsgemäßen Schraubelementes als Schraubenbolzen bzw. als Schraubfitting weist gemäß empfohlener Ausführungsform der Erfindung das Stirnende des Schraubenbolzens bzw. des Schraubfittings eine gewindefreie Kontaktfläche auf, die zumindest bereichsweise mit der zweiten Beschichtung beschichtet ist, die insbesondere den zweiten Reibwert µ₂ aufweist. Es liegt fernerhin im Rahmen der Erfindung, dass der Schraubenbolzen bzw. Schraubfitting einen Schraubenkopf aufweist und dass die gewindeseitige Unterseite des Schraubenkopfes eine gewindefreie Kontaktfläche aufweist, die zumindest bereichsweise mit der zweiten Beschichtung beschichtet ist, die insbesondere den zweiten Reibwert µ₂ aufweist. Eine sehr bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die gewindefreie Kontaktfläche am Stirnende eines Schraubenbolzens bzw. Schraubfittings vollständig mit der zweiten Beschichtung versehen ist und/oder dass die gewindefreie Kontaktfläche an der Unterseite des Schraubenkopfes vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit der zweiten Beschichtung versehen ist.
Grundsätzlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, dass das erfindungsgemäße Schraubelement als Schraubenmutter ausgebildet ist, die ein als Innengewinde ausgebildetes Gewinde aufweist. In diesem Fall ist das Innengewinde zumindest bereichsweise und vorzugsweise vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit der ersten Beschichtung beschichtet. Die Schraubenmutter dient zur Aufnahme eines Schraubenbolzens bzw. Schraubfittings und bevorzugt zur Aufnahme eines erfindungsgemäß beschichteten Schraubenbolzens bzw. Schraubfittings. Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenmutter eine Anschlussmuffe mit Innengewinde zur Verbindung zweier Rohrleitungen ist oder eine Sackbohrung mit Innengewinde in einem Anschlussblock für eine anzuschließende Rohrleitung ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass ein Kontaktflansch der Anschlussmuffe eine gewindefreie Kontaktfläche aufweist, die zumindest bereichsweise und vorzugsweise vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit der zweiten Beschichtung beschichtet ist. – Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der erste Reibwert µ₁ der ersten Beschichtung zumindest das 1,2-fache, insbesondere zumindest das 1,5-fache, vorzugsweise zumindest das Doppelte und nach einer Ausführungsvariante zumindest das Dreifache des zweiten Reibwertes µ₂ der zweiten Beschichtung.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Basiskörper eines erfindungsgemäßen Schraubelementes – insbesondere eines erfindungsgemäßen Schraubenbolzens bzw. Schraubfittings – aus Metall bzw. im Wesentlichen aus Metall und vorzugsweise aus Stahl bzw. im Wesentlichen aus Stahl besteht. Zweckmäßigerweise ist dieser Basiskörper zunächst mit einer Zink-Nickel-Schicht bzw. mit einer Zink-Nickel-Korrosionsschutzbeschichtung überzogen. Nach empfohlener Ausführungsform der Erfindung ist auf diese Zink-Nickel-Schicht bzw. Zink-Nickel-Korrosionsschutzbeschichtung eine Passivierungsschicht aufgebracht. Zweckmäßigerweise ist das gesamte Schraubelement bzw. im Wesentlichen das gesamte Schraubelement sowohl mit der Zink-Nickel-Schicht als auch mit der Passivierungsschicht überzogen. Vorzugsweise ist auf die Passivierungsschicht die erste Beschichtung aufgebracht, wobei nach empfohlener Ausführungsform die Oberfläche des Schraubelementes bzw. die Oberfläche der Passivierungsschicht vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit dieser ersten Beschichtung versehen ist. Es empfiehlt sich, dass an der zumindest einen gewindefreien Kontaktfläche des Schraubelementes – insbesondere am Stirnende des Schraubelementes bzw. Schraubfittings – zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig die zweite Beschichtung auf die erste Beschichtung aufgebracht ist.
Eine bewährte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der zweiten Beschichtung größer ist als die Schichtdicke der ersten Beschichtung. Zweckmäßigerweise beträgt die Schichtdicke der ersten Beschichtung 2 bis 25 µm, vorzugsweise 3 bis 20 µm. Empfohlenermaßen beträgt die Schichtdicke der zweiten Beschichtung 1 bis 100 µm und bevorzugt 2 bis 80 µm.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die erste Beschichtung eine Phenol-basierte Epoxidverbindung aufweist, in der zumindest ein Gleitmittel enthalten ist. Es empfiehlt sich, dass die erste Beschichtung zumindest 40 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 50 Gew.-% und bevorzugt zumindest 60 Gew.-% der Phenol-basierten Expoxidverbindung enthält. Zweckmäßigerweise ist das Gleitmittel zu 4 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise zu 5 bis 15 Gew.-% und bevorzugt zu 7 bis 13 Gew.-% sowie sehr bevorzugt zu 8 bis 12 Gew.-% in der ersten Beschichtung enthalten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gleitmittel in der ersten Beschichtung ein polymeres Material bzw. ein polymeres organisches Material. Vorzugsweise enthält die erste Beschichtung zumindest ein Gleitmittel aus der Gruppe „Polyolefin, Paraffin, wachsartiges Material, Polyamid, Fluorpolymer“. Bei dem zumindest einen als Gleitmittel eingesetzten Polyolefin handelt es sich zweckmäßigerweise um Polyethylen und/oder Polypropylen. Ein als Gleitmittel für die erste Beschichtung eingesetztes Fluorpolymer ist empfohlenermaßen Polytetrafluorethylen (PTFE).
Empfohlenermaßen enthält die erste Beschichtung 3 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 20 Gew.-% und bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% zumindest eines Füllstoffes. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass in der ersten Beschichtung mehrere Füllstoffe enthalten sind, die zweckmäßigerweise insgesamt die vorgenannte Menge in Gew.-% ergeben. Eine sehr bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung 3 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 15 Gew.-% und bevorzugt 7 bis 13 Gew.-% Aluminium enthält.
Eine bewährte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Beschichtung zumindest ein Polymer sowie zumindest ein Gleitmittel aufweist. Eine Ausführungsvariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der zweiten Beschichtung eine Epoxidverbindung und insbesondere eine Phenol-basierte Epoxidverbindung ist. Vorzugsweise enthält die zweite Beschichtung zumindest ein Gleitmittel aus der Gruppe „Molybdänsulfid, Graphit, Fluorpolymer“. Bei dem Fluorpolymer kann es sich um Polytetrafluorethylen (PTFE) handeln. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass der Reibwert der zweiten Beschichtung durch die Art und die Menge des Gleitmittels eingestellt werden kann. Die Menge des Gleitmittels in der zweiten Beschichtung beträgt empfohlenermaßen 6 bis 22 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 20 Gew.-% und bevorzugt 7 bis 18 Gew.-%. Die Schichtdicke der zweiten Beschichtung beträgt bewährtermaßen 3 bis 35 µm und vorzugsweise 5 bis 20 µm.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die erste Beschichtung eine Schichtdicke von 2 bis 25 µm und zweckmäßigerweise von 3 bis 20 µm auf und die erste Beschichtung hat einen Reibwert µ1 von 0,1 bis 0,7, bevorzugt von 0,1 bis 0,6. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die zweite Beschichtung eine Schichtdicke von 1 bis 100 µm, vorzugsweise von 2 bis 80 µm auf und die zweite Beschichtung hat einen Reibwert µ2 von 0,06 bis 0,2.
Zur Lösung des technischen Problems lehrt die Erfindung weiterhin eine Rohranschlusseinrichtung für den Anschluss von Rohrleitungen, insbesondere für den Anschluss von Kraftfahrzeugrohrleitungen, mit einem erfindungsgemäßen Schraubelement und mit einem Anschlusselement, wobei das Schraubelement mit dem Anschlusselement verschraubbar ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass an das erfindungsgemäße Schraubelement eine Rohrleitung angeschlossen ist und dass dieses Schraubelement an ein Anschlusselement durch Verschraubung anschließbar ist. Nach einer empfohlenen Ausführungsform der Erfindung ist das Schraubelement als Schraubfitting ausgebildet, wobei der Schraubfitting eine Axialbohrung aufweist, welche Axialbohrung von einer Rohrleitung durchfasst wird. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Rohrleitung an einem Rohrleitungsende einen Bördel aufweist und dass das mit der zweiten Beschichtung versehene Stirnende des Schraubfittings an der Bördelrückseite des Bördels der Rohrleitung anliegt. Grundsätzlich liegt es dabei auch im Rahmen der Erfindung, dass die Bördelrückseite des Rohrleitungsendes mit der zweiten Beschichtung versehen ist. Zweckmäßigerweise liegt das Stirnende des Schraubfittings zumindest bereichsweise formschlüssig an der Bördelrückseite des Bördels an. Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist der Bördel am Rohrleitungsende ein F-Bördel, dessen Bördelrückseite quer bzw. senkrecht bzw. im Wesentlichen senkrecht zur Rohrleitungslängsachse angeordnet ist. Das Stirnende des erfindungsgemäßen Schraubfittings weist dann zumindest einen quer bzw. senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Rohrleitungslängsachse orientierten Flächenabschnitt auf, der formschlüssig bzw. im Wesentlichen formschlüssig an der Bördelrückseite anliegt. Vorzugsweise läuft dieser Flächenabschnitt über den Umfang des Schraubfittings um. F-Bördel meint hier insbesondere einen Bördel nach Form F, wie er z. B. der Norm DIN 74234 zu entnehmen ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Bördel am Rohrleitungsende der Rohrleitung ein E-Bördel, dessen Bördelrückseite konusförmig bzw. im Wesentlichen konusförmig ausgebildet ist. Dann ist das Stirnende des Schraubfittings mit zumindest einem konusförmigen bzw. im Wesentlichen konusförmig ausgebildeten Flächenabschnitt ausgestattet, der formschlüssig bzw. im Wesentlichen formschlüssig an der Bördelrückseite des E-Bördels anliegt. Zweckmäßigerweise läuft dieser Flächenabschnitt über den Umfang des Schraubfittings um. E-Bördel meint hier insbesondere einen Bördel nach Form E, wie er z. B. der Norm DIN 74234 zu entnehmen ist.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schraubelementes bzw. eines erfindungsgemäßen Schraubelementes, wobei das Schraubelement zumindest ein Gewinde aufweist sowie zumindest eine gewindefreie Kontaktfläche aufweist, wobei das Gewinde zumindest bereichsweise mit einer ersten Beschichtung beschichtet wird, wobei zumindest eine gewindefreie Kontaktfläche zumindest bereichsweise mit einer zweiten Beschichtung beschichtet wird und wobei die erste Beschichtung zumindest 50 Gew.-% zumindest eines Epoxidharzes sowie zumindest ein Gleitmittel aufweist.
Der Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde, dass mit einem erfindungsgemäßen Schraubelement ein unbeabsichtigtes Lockern oder Lösen der zugeordneten Schraubverbindung auf effektive und funktionssichere Weise vermieden werden kann. Der Erfindung liegt weiterhin die Erkenntnis zugrunde, dass das im Bereich seines Gewindes mit der ersten Beschichtung beschichtete Schraubelement – insbesondere ein Schraubfitting – nichtsdestoweniger auf einfache Weise im Rahmen der zugeordneten Schraubverbindung verschraubt werden kann. Zugleich verhindert diese erste Beschichtung aber im Nachhinein ein unbeabsichtigtes Lösen der Schraubverbindung. Insoweit zeichnet sich die erfindungsgemäße erste Beschichtung durch ganz besondere Vorteile aus. Die auf die erste Beschichtung aufgebrachte zweite Beschichtung im Bereich der Kontaktflächen verringert bzw. verhindert dagegen die Übertragung von Torsionskräften auf die zu verbindenden Teile bzw. auf die zu verbindenden Rohre bzw. Rohrenden. Hierdurch wird ein Rückdrehmoment deutlich verringert oder sogar vollständig vermieden. Von besonderer Bedeutung ist im Rahmen der Erfindung die erste Beschichtung. Diese erste Beschichtung haftet optimal auf dem erfindungsgemäßen Schraubelement bzw. auf der Passivierungsschicht des Schraubelementes. Neben den oben bereits erläuterten Vorteilen gewährleistet diese erste Beschichtung zusätzlich eine hohe Abrasionswiderstandsfähigkeit der beschichteten Flächen des Schraubelementes sowie ebenfalls einen optimalen Korrosionsschutz. Die erste Beschichtung einerseits und die zweite Beschichtung andererseits des erfindungsgemäßen Schraubelementes können im Hinblick auf ihre Reibwerte hervorragend aufeinander abgestimmt werden, so dass das erfindungsgemäße technische Problem einfach und effizient gelöst werden kann. Die erfindungsgemäße erste Beschichtung des Schraubelementes schützt das Gewinde des Schraubelementes vor allem auch gegenüber mechanischen Beschädigungen. Die erfindungsgemäße erste Beschichtung weist fernerhin den beachtlichen Vorteil auf, dass durch die Einstellung ihres Reibwertes die Kraftverhältnisse am Bördel der Rohrleitung optimiert werden können und dadurch eine wesentlich verbesserte Dichtigkeit und somit eine höhere Zuverlässigkeit der Rohrleitungsverbindung erreicht werden kann. Hinzu kommt, dass die beiden Beschichtungen des erfindungsgemäßen Schraubelementes auf einfache und präzise Weise auf die zugeordneten Flächen des Schraubelementes aufgebracht werden können. Fernerhin ist die Realisierung der erfindungsgemäßen Beschichtungen verhältnismäßig kostengünstig.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Rohranschlusseinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Schraubelement in Form eines Schraubfittings,
2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes – als Schraubfitting ausgebildetes – Schraubelement und
3 schematisch die Schichtenfolge auf einem erfindungsgemäßen Schraubelement im Bereich einer gewindefreien Kontaktfläche.
In 1 ist ein als Schraubfitting 1 ausgebildetes erfindungsgemäßes Schraubelement in einer Rohranschlusseinrichtung dargestellt. Im Ausführungsbeispiel durchfasst eine Rohrleitung 2 den Schraubfitting 1 in axialer Richtung und die Rohrleitung 2 weist an einem Ende ein Stirnelement auf, das als Bördel 10 ausgebildet ist. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass es sich um einen metallischen Bördel 10 handelt, der bevorzugt und im Ausführungsbeispiel einstückig an das Rohrleitungsende der Rohrleitung 2 angeformt ist. Der Schraubfitting 1 ist im Ausführungsbeispiel in ein als Anschlussblock 12 ausgebildetes Anschlusselement eingeschraubt. Dabei weist der Anschlussblock 12 zweckmäßigerweise und im Ausführungsbeispiel eine integrierte zweite Rohrleitung 13 auf. Der Schraubfitting 1 drückt den Bördel 10 mit seiner stirnseitigen Dichtfläche 11 an eine Anschlussfläche 14 des Anschlussblocks 12. Der Schraubfitting 1 ist weiterhin mit seinem als Außengewinde ausgebildeten Gewinde 3 in eine Sackbohrung 15 des Anschlussblocks 12 eingeschraubt. Das Gewinde 3 des Schraubfittings 1 ist erfindungsgemäß mit der ersten Beschichtung 7 versehen, wobei diese erste Beschichtung 7 bevorzugt einen ersten Reibwert µ₁ aufweist. Am Stirnende des Schraubfittings 1 ist die gewindefreie Kontaktfläche 4 ausgebildet und diese gewindefreie Kontaktfläche 4 ist bevorzugt und im Ausführungsbeispiel mit einer zweiten Beschichtung 8 versehen, die vorzugsweise einen zweiten Reibwert µ₂ aufweist. Empfohlenermaßen und im Ausführungsbeispiel ist der erste Reibwerk µ₁ größer als der zweite Reibwert µ₂.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Bördel 10 des Rohrleitungsendes der Rohrleitung 2 als F-Bördel ausgebildet, dessen Bördelrückseite quer bzw. senkrecht zur Rohrleitungslängsachse L angeordnet ist. Das mit der zweiten Beschichtung 8 versehene Stirnende des Schraubfittings 1 weist einen komplementären senkrecht zur Rohrleitungslängsachse L angeordneten Flächenabschnitt 17 auf, der formschlüssig an der Bördelrückseite des F-Bördels anliegt. Beim Anziehen des Schraubfittings 1 presst der Schraubfitting 1 mit seiner gewindefreien Kontaktfläche 4 gegen den Bördel 10 bzw. gegen die Bördelrückseite des Bördels 10. Ebenso wird die stirnseitige Dichtfläche 11 des Bördels 10 gegen die Anschlussfläche 14 des Anschlussblocks 12 gepresst. Dadurch wird eine fluiddichte Verbindung zwischen der Rohrleitung 2 und einer im Anschlussblock 12 integrierten Leitung 13 erzeugt.
Die 2 zeigt ein als Schraubfitting 1 ausgebildetes erfindungsgemäßes Schraubelement. Wie oben bereits dargelegt weist dieser Schraubfitting 1 ein Gewinde 3 und eine gewindefreie Kontaktfläche 4 an seinem Stirnende auf. Das Gewinde 3 ist mit der ersten Beschichtung 7 mit dem ersten Reibwert µ₁ beschichtet und zwar bevorzugt und im Ausführungsbeispiel vollständig bzw. vollumfänglich beschichtet. Empfohlenermaßen und im Ausführungsbeispiel ist der gesamte Schraubfitting 1 bzw. die gesamte Oberfläche des Schraubfittings 1 zunächst mit der ersten Beschichtung 7 mit dem ersten Reibwert µ₁ versehen. An der gewindefreien Kontaktfläche 4 am Stirnende des Schraubfittings 1 ist bevorzugt und im Ausführungsbeispiel die zweite Beschichtung 8 mit dem zweiten Reibwert µ₂ auf die erste Beschichtung 7 aufgebracht. Zweckmäßigerweise ist dabei der erste Reibwert µ₁ der ersten Beschichtung 7 größer als der zweite Reibwert µ₂ der zweiten Beschichtung 8.
In der 3 ist eine sehr bevorzugte Schichtenfolge für die Beschichtung des erfindungsgemäßen Schraubelementes bzw. des Schraubfittings 1 dargestellt und zwar im Bereich der gewindefreien Kontaktfläche 4 am Stirnende des Schraubfittings 1. Auf den Basiskörper 5 bzw. auf den metallischen Basiskörper 5 des Schraubfittings 1 ist dabei zunächst eine Zink-Nickel-Schicht bzw. eine Zink-Nickel-Korrosionsschutzbeschichtung 9 aufgebracht. Vorzugsweise ist das gesamte erfindungsgemäße Schraubelement bzw. der gesamte Schraubfitting 1 mit dieser Zink-Nickel-Korrosionsschutzbeschichtung 9 versehen. Auf der Zink-Nickel-Korrosionsschutzbeschichtung 9 befindet sich nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung und im Ausführungsbeispiel eine Passivierungsschicht 6, die zweckmäßigerweise auf der gesamten Oberfläche des Schraubfittings 1 bzw. der Zink-Nickel-Korrosionsschutzbeschichtung 9 angeordnet ist. Vorzugsweise und im Ausführungsbeispiel ist auf die Passivierungsschicht 6 die erfindungsgemäße erste Beschichtung 7 mit dem ersten Reibwert µ₁ aufgebracht und zwar bevorzugt über die gesamte Oberfläche des Schraubfittings 1. Zweckmäßigerweise und im Ausführungsbeispiel ist im Bereich der gewindefreien Kontaktfläche 4 am Stirnende des Schraubfittings 1 dann noch die zweite Beschichtung 8 mit dem zweiten Reibwert µ₂ auf die erste Beschichtung 7 mit dem ersten Reibwert µ₁ aufgebracht. Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist der Basiskörper 5 des erfindungsgemäßen Schraubelementes bzw. des Schraubfittings 1 somit im Bereich der gewindefreien Kontaktfläche 4 am Stirnende des Schraubfittings 1 mit insgesamt vier Schichten versehen, nämlich der Zink-Nickel-Korrosionsschutzbeschichtung 9, der Passivierungsschicht 6, der ersten Beschichtung 7 und der zweiten Beschichtung 8.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2136119 B1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm DIN 74234 [0019]
Norm DIN 74234 [0019]

Claims

Schraubelement für den Anschluss von Rohrleitungen (2), vorzugsweise von Kraftfahrzeugrohrleitungen, wobei das Schraubelement zumindest ein Gewinde (3) aufweist sowie zumindest eine gewindefreie Kontaktfläche (4), wobei das Gewinde (3) zumindest bereichsweise mit einer ersten Beschichtung (7) versehen ist, wobei zumindest eine gewindefreie Kontaktfläche (4) zumindest bereichsweise mit einer zweiten Beschichtung (8) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (7) zumindest 40 Gew.-% vorzugsweise zumindest 50 Gew-% zumindest einer Epoxidverbindung, insbesondere zumindest einer Phenol-basierten Epoxidverbindung aufweist sowie zumindest ein Gleitmittel.
Schraubelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung einen ersten Reibwert µ₁ aufweist und die zweite Beschichtung einen zweiten Reibwert µ₂ aufweist, wobei der erste Reibwert µ₁ größer ist als der zweite Reibwert µ₂.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des ersten Reiberwertes µ₁ der ersten Beschichtung zu dem zweiten Reibwert µ₂ der zweiten Beschichtung (µ₁/µ₂) zwischen 1,1 und 4,0, vorzugsweise zwischen 1,25 und 3,5, bevorzugt zwischen 1,26 und 3,5 und sehr bevorzugt zwischen 1,3 und 3 liegt.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement bzw. die Oberfläche des Schraubelementes vollständig bzw. im Wesentlichen vollständig mit der ersten Beschichtung (7) versehen ist und dass an der zumindest einen gewindefreien Kontaktfläche (4) zumindest bereichsweise die zweite Beschichtung (8) auf die erste Beschichtung (7) aufgebracht ist.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubelement einen Schraubenbolzen bzw. ein Schraubfitting (1) ist, der ein als Außengewinde ausgebildetes Gewinde (3) aufweist.
Schraubelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnende des Schraubenbolzens bzw. des Schraubfittings (1) eine bzw. die gewindefreie Kontaktfläche (4) aufweist, die zumindest bereichsweise mit der zweiten Beschichtung (8) beschichtet ist.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der ersten Beschichtung (7) 2 bis 25 µm, vorzugsweise 3 bis 20 µm beträgt.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel in der ersten Beschichtung (7) ein polymeres Material bzw. ein polymeres organisches Material ist und vorzugsweise zumindest ein Gleitmittel aus der Gruppe „Polyolefin, Paraffin, wachsartiges Material, Polyamid, Fluorpolymer“ ist.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel zu 4 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise zu 5 bis 15 Gew.-% und bevorzugt zu 7 bis 13 Gew.-% in der ersten Beschichtung enthalten ist.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung (7) 3 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 20 Gew.-% und bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% zumindest eines Füllstoffes enthält.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der zweiten Beschichtung (8) 1 bis 100 µm, vorzugsweise 2 bis 80 µm beträgt.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der zweiten Beschichtung (8) größer ist als die Schichtdicke der ersten Beschichtung (7).
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung (8) zumindest ein Polymer aufweist sowie zumindest ein Gleitmittel aufweist.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung zumindest ein Gleitmittel aus der Gruppe „Molybdänsulfid, Graphit, Polytetrafluorethylen“ enthält.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die erste Beschichtung (7) 3 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 15 Gew.-% und bevorzugt 7 bis 13 Gew.-% Aluminium enthält.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Schraubelement mit zumindest einer Korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere mit einer Zink-Nickel-Korrosionsschutzbeschichtung überzogen ist und wobei diese Korrosionsschutzbeschichtung unter der ersten Beschichtung angeordnet ist.
Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei auf das Schraubelement zumindest eine Passivierungsschicht aufgebracht ist, wobei die Passivierungsschicht unterhalb der ersten Beschichtung angeordnet ist und wobei vorzugsweise die Passivierungsschicht zwischen der Korrosionsschutzbeschichtung und der ersten Beschichtung angeordnet ist.
Rohranschlusseinrichtung für den Anschluss von Rohrleitungen (2), insbesondere von Kraftfahrzeugrohrleitungen, mit einem Schraubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei an das Schraubelement eine Rohrleitung (2) angeschlossen ist und wobei das Schraubelement an ein Anschlusselement durch Verschraubung anschließbar ist bzw. angeschlossen ist.
Rohranschlusseinrichtung nach Anspruch 18, wobei das Schraubelement ein Schraubfitting (1) mit einer Axialbohrung ist, welche Axialbohrung von einer Rohrleitung (2) durchfasst wird, wobei die Rohrleitung (2) an ihrem Rohrleitungsende einen Bördel (10) aufweist und wobei die mit der zweiten Beschichtung (8) versehene gewindefreie Kontaktfläche (4) des Schraubfittings (1) an dem Bördel (10) bzw. an der Bördelrückseite des Bördels (10) anliegt.