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Small-Bore-Verschraubungen: Größe und Steigung von Gewinden

Verschraubungen – eine Einleitung: Ermittlung der Größe und Steigung von Gewinden

Ziad Bedran, Product Manager, Schulungen

Der einwandfreie Zustand Ihres industriellen Fluidsystems hängt vom Zusammenspiel aller Bauteile ab, damit Ihr Prozessmedium auch tatsächlich an den gewünschten Ort gelangt. Für die Sicherheit und Produktivität Ihrer Anlage sind leckagefreie Verbindungen Ihrer Bauteile essenziell – und es gibt eine große Auswahl an Verschraubungen, die diese Verbindungen ermöglichen.

Bei der Auswahl der richtigen Verschraubungen für Ihr Fluidsystem kommt es bei Small-Bore-Systemen (Rohrleitungen mit einem Durchmesser von bis zu 2 Zoll) im ersten Schritt darauf an, dass Sie wissen, wie sich die Größe und Steigung von Gewinden ermitteln lässt. Dann sind Sie in der Lage, eine vernünftige Entscheidung für ein leckagefreies Fluidsystem zu treffen.

Dieses Video hilft Ihnen dabei, Schritt für Schritt, mithilfe eines Messschiebers, einer Gewindeschablone und einer Gewindeidentifikationshilfe
die richtige Größe und Steigung der Gewinde zu ermitteln.

Warum Endanschlüsse wichtig sind

Da industrielle Fluidsysteme oft gefährliche Flüssigkeiten oder Gase, bisweilen unter hohem Druck oder bei extremen Temperaturen, transportieren, ist es äußerst wichtig, dass in Ihren Fluidsystemen angemessene Verschraubungen in den richtigen Größen eingesetzt sind.

Einige Medien können umweltschädlich und gefährlich für Ihre Mitarbeiter sein – und ein direktes Sicherheitsrisiko für Ihre Anlage. Andere Fluide sind eventuell brennbar und stellen ein Explosionsrisiko dar, wenn sie mit einer Zündquelle in Kontakt kommen. Wird eine Verschraubung nicht richtig angebracht oder die falsche Verbindung gewählt, kann es in Systemen, die Medien unter hohem Druck transportieren, zu Bauteilversagen kommen.

Neben Sicherheitsrisiken können durch Leckagen oder andere Fehler hohe Kosten und ein signifikanter Instandhaltungsbedarf entstehen. Nicht nur aufgrund der Leckage und des austretenden Mediums müsste Ihr Unternehmen mit finanziellen Verlusten rechnen, auch wartungsbedingte Ausfallzeiten können erhebliche Kosten verursachen.

Aus diesen Gründen ist ein leckagefreier Betrieb des Fluidsystems in industriellen Umgebungen essenziell wichtig. Das erreichen Sie, indem Sie Ihr System kennenlernen und Verschraubungen auswählen, die größen- und auslegungstechnisch auf Ihr System abgestimmt sind.

Gewinde und Endanschlüsse – die Grundlagen

Selbst erfahrenste Experten haben manchmal Schwierigkeiten damit, Größe und Steigung von Gewinden zu bestimmen. Für eine korrekte Bestimmung ist es zunächst einmal wichtig, die allgemeinen Fachbegriffe im Bereich der Gewinde und Endanschlüsse zu kennen. Auch die Normen, denen sie unterliegen, helfen dabei festzustellen, um welches Gewinde es sich handelt. Hierzu gehören:

  • Male (Außen) oder Female (Innen):Dieser Unterschied lässt sich daran festmachen, wo sich die Gewindegänge befinden. Bei Außengewinden sind die Gewindegänge an der Außenseite der Verschraubung (wie bei einer Schraube), während Innengewinde (wie bei einer Mutter) über innenliegende Gewindegänge verfügen. Wie Schrauben mit Muttern werden also Außengewinde mit Innengewinden verschraubt.
  • Spitzen und Gewindegrund: Gewinde haben Erhöhungen und Vertiefungen, die als Spitzen und Gewindegrund bezeichnet werden. Der flache Bereich zwischen Spitze und Gewindegrund nennt sich Flanke. Je nach Gewindenorm kann sich die Geometrie dieser Spitzen und Gewindegründe unterscheiden. Ein passendes Gewinde ist also unbedingte Voraussetzung für einen leckagefreien Betrieb.
  • Steigung:Pitch Dieser Begriff bezeichnet den Abstand zwischen den Gewindegängen der Verschraubung und kann sowohl in Zoll als auch in Millimetern angegeben sein. Die Steigung kann anhand unterschiedlicher Normen, etwa den folgenden, bestimmt werden: NPT, UTS, ISO. Achten Sie bei der Bestimmung der Steigung darauf, welche Norm für Ihr System gilt, damit am Ende alles vorschriftenkonform ist.
  • Flankenwinkel von Gewinden : Der Flankenwinkel ist etwas anderes als die Steigung. Er bezeichnet den Winkel zwischen den Gewindegängen. Wie die Steigung unterliegt auch der Flankenwinkel der entsprechenden Norm.

Der Vergleich zweier relevanter Normen hilft, die Hauptunterschiede zwischen Verschraubungen und deren Bedeutung für ein leckagefreies System zu verstehen. ISO 228/1 — auch bekannt als British Standard Pipe (BSP). Gewinde dieser Norm haben einen Flankenwinkel von 55 Grad und die Spitzen und der Gewindegrund der Gewindegänge sind abgerundet. Verschraubungen, die der Norm „Unified Screw Thread“ entsprechen, weisen dagegen einen Flankenwinkel von 60 Grad auf und die Spitzen und der Gewindegrund der Gewindegänge sind abgeflacht. Aufgrund dieser Unterschiede sind die beiden Verschraubungen inkompatibel. Werden sie miteinander kombiniert, kann keine leckagefreie Verbindung entstehen. Wenn Sie sich nicht sicher sind, ob Verschraubungen miteinander kompatibel sind, sehen Sie sich diese ruhig einmal genauer an. Seriöse Hersteller kennzeichnen häufig durch Markierungen, welcher Norm die Verschraubung entspricht.

Bestimmung der Gewindegröße mithilfe eines MessschiebersGewindearten identifizieren

Für die Bestimmung der Größe und Steigung Ihres Gewindes benötigen Sie die richtigen Werkzeuge. Dazu gehören ein Messschieber, eine Gewindeschablone und eine Gewindeidentifikationshilfe. Mithilfe dieser Werkzeuge können Sie feststellen, ob das Gewinde kegelig ist oder parallel (zylindrisch).

Im Falle kegeliger Gewinde, auch als dynamische Gewinde bezeichnet, werden die Flanken des Innen- und des Außengewindes zueinander gezogen. Die Gewindegänge verlaufen in einem gewissen Winkel zur Mittellinie und nicht, wie bei zylindrischen Gewinden, parallel (Erklärung folgt). Damit an der Verbindungsstelle keine Medien austreten, muss mit Dichtmitteln oder Abdichtband gearbeitet werden. Kegelige Gewinde werden bei einem Systemdruck von bis zu 15.000 psi eingesetzt.

Kegelige Gewinde sind für Drücke von bis zu 15.000 psi geeignet. Zylindrische Gewinde kommen meist in Systemen vor, deren Druck 5.000 psi nicht übersteigt.

Zylindrische Gewinde, auch als Parallelgewinde oder mechanische Gewinde bezeichnet, sind nicht auf Abdichtung ausgelegt, sondern um Muttern am Körper einer Rohrverschraubung zu befestigen. Hier muss mit Dichtscheiben, O-Ringen oder durch den Kontakt von Metall auf Metall nachgeholfen werden, um eine leckagefreie Verbindung zu schaffen. Daher werden zylindrische Gewinde meist in Systemen eingesetzt, deren Druck 5.000 psi nicht übersteigt.

Um zu bestimmen, ob es sich bei Ihren Gewinden um ein kegeliges oder zylindrisches Gewinde handelt, messen Sie mithilfe des Messschiebers den Durchmesser des Innen- oder Außengewindes. Setzen Sie das Werkzeug hierfür auf die Spitzen des ersten, vierten und letzten vollständigen Gewindegangs. Wenn sich der Durchmesser zum unteren Ende hin erhöht (Außengewinde) bzw. verringert (Innengewinde), handelt es sich um ein kegeliges Gewinde. Wenn alle Durchmesser gleich groß sind, ist das Gewinde zylindrisch.

Um zu bestimmen, ob es sich bei Ihren Gewinden um ein kegeliges oder zylindrisches Gewinde handelt, messen Sie mithilfe des Messschiebers den Durchmesser des Innen- oder Außengewindes. Setzen Sie das Werkzeug hierfür auf die Spitzen des ersten, vierten und letzten vollständigen Gewindegangs.

Wenn der Systemdruck kein ausschlaggebender Faktor ist, liegt die Wahl der Gewindeart ganz bei Ihnen. Bei großen Systemen ist es von Vorteil, an allen Verbindungspunkten die gleiche Gewindeart zu verwenden, um die Montage zu erleichtern.

Ermittlung des Gewindedurchmessers

Sobald feststeht, ob Sie mit einem kegeligen oder zylindrischen Gewinde arbeiten, ermitteln Sie im nächsten Schritt den Gewindedurchmesser. Hierfür messen Sie, wieder mit einem Messschieber, den Abstand der Spitzen der Gewindegänge zueinander. Im Falle zylindrischer Gewinde kann hierfür an jedem beliebigen vollständigen Gewindegang gemessen werden. Bei kegeligen Gewinden sollte der Messschieber am vierten oder fünften vollständigen Gewindegang angesetzt werden.

Denken Sie daran, die Geometrie der Spitzen und des Gewindegrunds Ihres Gewindes zu vermerken, damit Sie ein geeignetes Gegenstück verwenden.

Denken Sie beim Abmessen daran, die Geometrie der Spitzen und des Gewindegrunds Ihres Gewindes zu vermerken, damit Sie ein geeignetes Gegenstück verwenden. Weicht die Form an der Spitze oder am Gewindegrund ab, stimmt zwar gegebenenfalls der Durchmesser überein, doch die Teile sind nicht miteinander kompatibel.

Beachten Sie, dass der gemessene Durchmesser von der Nominalgröße abweichen kann, die für das jeweilige Gewinde angegeben ist. Dieser Unterschied ist auf individuelle Industrie- oder Herstellertoleranzen zurückzuführen. Nutzen Sie die Gewindeidentifikationshilfe Ihres Herstellers, um zu ermitteln, welche Gewindegröße am ehesten dem von Ihnen gemessenen Durchmesser entspricht.

Ermittlung der Gewindesteigung

Im nächsten Schritt wird die Steigung des Gewindes ermittelt. Nutzen Sie hierfür eine Gewindeschablone, auch Gewindekamm genannt, und vergleichen Sie Ihr Gewinde mit jeder Form, bis Sie eine Übereinstimmung finden. Dieser Schritt kann eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen, da sich die Formen teils nur minimal unterscheiden.

Ermittlung der Gewindenorm

Im letzten Schritt muss die Gewindenorm ermittelt werden. Wenn Sie erst einmal wissen, ob es sich bei Ihrem Gewinde um ein Innen- oder Außengewinde handelt, welche Gewindeart vorliegt und welchen Durchmesser und welche Steigung das Gewinde hat, können Sie mithilfe der Gewindeidentifikationshilfe die Gewindenorm bestimmen. Die Swagelok Identifikationshilfe für Gewinde und Endanschlüsse erleichtert die Ermittlung der Gewindenorm und die Bestimmung Ihres Endanschlusses.

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