DE19528849A1 - Abdichtendes Gewinde und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein abdichtendes Gewinde sowie ein Ver­ fahren zu dessen Herstellung.

Nach dem Stand der Technik werden Gewinde von Hand oder maschinell mit mehreren Lagen eines Dichtmaterials in Form eines Bandes einer Dicke von 1 µm vorzugsweise aus Polytetrafluor­ ethylen (PTFE) entgegen der Gewindelaufrichtung gewickelt. Das PTFE-Band übernimmt beim Eindrehen der Gewinde in die Ge­ gengewinde eine Schmierwirkung zur Reduzierung der Reibwerte und gleichzeitig eine Dichtfunktion zwischen den Gewinde­ partnern.

Zur Abdichtung von Gewinden ist es auch üblich die Gewinde mit Graphitpaste zu beaufschlagen. Hierzu wird Graphitpulver mit Wasser zu einer Paste angerührt und auf das Gewinde aufge­ tragen. Durch Verdampfen des Wassers bildet sich auf dem Ge­ winde eine dünne Schicht aus Graphit, welche als Gleit- und Dichtmittel dient. Auf die gleiche Weise kann anstelle von Graphit auch Glimmer aufgetragen werden.

Die Verwendung von Graphit- und Glimmerpaste ist mit erheb­ lichem Aufwand verbunden und somit wenig praktikabel.

Bei der Verwendung von Bandmaterial, wie PTFE, ergeben sich insbesondere für Gewinde, welche bei Gasflaschen und Armatu­ ren, die für die Gasleitung eingesetzt werden, folgende Nach­ teile:

• - Die manuelle Auftragung des Bandmaterials ist umständlich.
• - Die Wicklung ist von ungleichmäßiger Qualität, so daß Undichtig­ keiten auftreten können. Es treten folglich zu hohe Leckraten auf.
• - Beschädigungen des Gewindes aufgrund der ungleichmäßigen Wicklung können nicht vermieden werden.
• - Durch die Beschädigungen entstehen unnötige Reparaturko­ sten oder es werden unnötig beschädigte Gewinde verschrot­ tet.
• - Durch sich ablösendes Dichtmaterial können chemische Reak­ tionen mit reaktiven Gasen, die in der Regel eine hohe Reinheit aufweisen müssen, stattfinden, so daß die Gase mit Reaktions­ produkten verunreinigt werden können.
• - Abgeschertes Dichtmaterial muß aufwendig entfernt werden.
• - Abgeschertes Dichtmaterial kann beim Entleeren der Druck­ gasflaschen durch den Gasstrom in die angeschlossenen An­ lagenteile transportiert werden und sich dort zum Beispiel an Ventilsitzen ablagern. Hier kann es durch Druckstöße zu ge­ fährlichen Reaktionen mit Sauerstoff kommen, die unter Um­ ständen bis zum Ausbrand der Armatur führen. Aus diesem Grund ist die Verwendung von PTFE-Band nur erlaubt, wenn im Ventileingang ein Schutzgitter als Rückhalteeinrichtung einge­ baut ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die ange­ gebenen Mängel zu beseitigen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst mit den im Anspruch angegebenen Merkmalen.

Mit dem erfindungsgemäßen Gewinde ist es nunmehr möglich die Leckrate und Schäden an Gewinden durch ungleichmäßige Abdichtung zu reduzieren und Kontaminations- beziehungsweise Explosionsgefahr, die durch den Kontakt von Dichtmaterial mit Gasen entstehen können, und Gewindeschäden zu verhindern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Fig. 1 zeigt ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren be­ schichtetes Gewinde.

In ihr ist ein Gewinde 1 mit einer dünnen Schicht 2 aus PTFE be­ schichtet. Sie weist eine Schichtdicke von vorzugsweise 100 µm- 1000 µm auf und wird auf das Gewinde 1 aufgebracht, indem es mittels einem elektrostatischen Sprühverfahren in Pulverform appliziert wird. Hierzu wird das zu beschichtende Gewinde in eine Halterung eingespannt, und als Elektrode geschaltet. Das pulver­ förmige PTFE wird aus einer Spritzpistole unter elektrostatischer Aufladung versprüht, wobei die Ladung der Pulverteilchen der Ladung des sich in der Halterung befindlichen Gewindes entge­ gengesetzt ist. Die auf dem blanken Gewinde 1 anhaftenden Pulverteilchen, werden durch Erhitzen zusammengesintert, indem das Gewinde 1 auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der das PTFE schmilzt. Die Schichtdicken können natürlich variieren und bei­ spielsweise zwischen 10 µm und 100 µm oder 150 µm liegen. Durch die Wahl der Pulverfeinheit ist die Schichtdicke definiert zu beeinflussen. Die Beschichtung kann auch durch Aufsprühen als Aerosol ohne elektrisches Feld erfolgen.

Auf diese Weise können alle abzudichtenden Gewinde 1 be­ schichtet werden. Übliche Werkstoffe für Gewinde 1 sind Messing und Edelstahl. Die Beschichtung ist insbesondere für Aluminium­ gewinde geeignet, die nicht gut durch ihre eigene Stoffeigen­ schaft metallisch abdichten können.

Die geschlossene Schicht 2 ist äußerst fest mit dem Grundwerk­ stoff des Gewindes verbunden, übernimmt die Gleit- und Dicht­ funktion und ist äußerst abriebfest, so daß ein zerstörungsfreies Ein­ schrauben des Gegengewindes möglich ist. Die Abdichtfunktion ist selbst bei mehrfacher Verwendung der auf diese Art beschich­ teten Ventile reproduzierbar. Die Leckrate Q liegt bei Beaufschla­ gung mit einem Druck von 200 bar Helium bei

Q 2 × 10⁶ [mbar × 1 × sec^-1].

Beschädigungen von Flaschenventilkonusgewinde beziehungs­ weise Flaschenhalsgewinde können zuverlässig vermieden wer­ den. Ein Flaschenventilkonusgewinde kann mehrmals mit der gleichen Beschichtung verwendet werden, wodurch Kosten ge­ spart werden. Durch die hohe mechanische Abriebfestigkeit der Beschichtung wird eine Kontamination der Druckgasflaschen und des eingefüllten Gases vermieden.

Nach dem Ausdrehen der Ventile bleiben in den Gewindegän­ gen der Flaschenhalsgewinde keine Rückstände zurück. Eine Per­ sonal- und kostenintensive Reinigung entfällt. Erfindungsgemäß ist gewährleistet, daß keine losen Teile von PTFE-Band durch Kontakt mit Sauerstoff oder anderen reaktiven Gasen zu Kontaminationen des Gases oder zu Sicherheitsrisiken durch Explosionsgefahr führen. Zusätzliche Rückhalteeinrichtungen im Ventilkonus und damit zusätzliche Kosten entfallen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Gewinde 1 ist natürlich nicht auf PTFE als Dichtmaterial beschränkt. So kommen auch andere Materialien, wie Polyethylen oder Polypropylen sowie an­ dere organische Dichtwerkstoffe in Frage. Man wird jedoch in der Regel den durch Halogenierung chemisch inertisierten Beschich­ tungsmaterialien oder ebenfalls inerten Silikonverbin­ dungen den Vorzug geben. Durch Reaktion des Dichtwerkstoffes mit der Metalloberfläche können je nach Beschichtungsmaterial Ätzeffekte entstehen, die zu einer guten Verzahnung des Dicht­ werkstoffes mit der Oberfläche des abzudichtenden Gewindes führen. Die Bevorzugte Anwendung liegt in der Beschichtung von konischen Gewinden für Armaturen, die gasdicht ausgebildet sein müssen. Der erfindungsgemäßen Beschichtung sind auch Gewinde aus temperaturbeständigem Kunststoff zugänglich. Natürlich ist das erfindungsgemäß ausgestaltete Gewinde auch für alle anderen Anwendungen einsetzbar, bei denen eine konische Form nicht unbedingt notwendig ist.

Claims (8)

1. Herstellverfahren für abdichtende Gewinde (1) umfassend folgende Verfahrensschritte:

• a) Beaufschlagen des Gewindes (1) mit einem Pulver aus Dichtmaterial
• b) Zusammensintern des pulverförmigen Dichtmaterials auf dem Gewinde (1) durch Erhitzen.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem als Pulver ein Kunststoff eingesetzt wird.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Pulver PTFE eingesetzt wird.

4. Abdichtendes Gewinde (1), das mit einer geschlossenen Schicht (2) eines Dichtmaterials beaufschlagt ist.

5. Abdichtendes Gewinde (1) nach Anspruch 4, bei dem das Dichtmaterial ein Kunststoff ist.

6. Abdichtendes Gewinde (1) nach Anspruch 4 oder 5, bei dem das Dichtmaterial PTFE ist.

7. Abdichtendes Gewinde (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Schichtdicke des Dichtmaterials 100 µm bis 1000 µm beträgt.

8. Abdichtendes Gewinde (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem das Gewinde (1) konisch ist.