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Elastomer mit Dichtfunktion bei SAE-Fittinggewinden

Ein weiteres etabliertes Fittinggewinde ist das zylindrische SAE-Gewinde (Society of Automotive Engineers). Dieser Gewindetyp hat in der Regel die Aufgabe, das Fitting am Platz zu halten; demgemäß haben SAE-Gewinde keine Dichtwirkung. Die Dichtfunktion erfüllt ein Elastomer, das üblicherweise am Ansatz des Außengewindes aufgebracht wird (Bild 1).

Das Elastomer wird gegen einen Ansatz oder eine flache Oberfläche nahe des Innengewindes gepresst. Diese Art der Gewindedichtung hat die Vorteile einer NPT-Verbindung bezüglich Wartung, Zugänglichkeit und Nachbearbeitung.

Weitere in Fluidsystemen vorkommende Gewinde sind zylindrische und konische ISO-Gewinde (International Standards Organisation), trockendichtende NPTF-Gewinde (National Pipe Thread Fine) sowie 37°-AN-Gewinde (Army-Navy).

Dichtiwirkung durch das Gewinde bei ISO- und konischen NPT-Gewindefittings

In ihrer Wirkungsweise sind sich ISO- und konische NPT-Gewindefittings ähnlich: Bei beiden erfolgt die Dichtwirkung durch das Gewinde. Auch zu geraden SAE-Gewindefittings, bei denen der Dichtvorgang entweder auf einem Elastomer, einer gebonderten Metall- oder Dichtscheibe basiert, gibt es kaum Unterschiede bezüglich der Dichtwirkung und somit der Funktionalität.

Konische NPTF-Fittings (Dryseal) haben ein Trockendichtungsgewinde, bei dem der Gewindegrund weniger ausgeformt ist als die Gewindespitzen. Ein Zusammenfügen unter Krafteinwirkung hat also zur Folge, dass bei den Gewindegängen die Gewindespitzen vom Gewindegrund zusammengestaucht werden.

Dahinter steckt die Überlegung, dass ein gepaarter Kontakt immer zustande kommt, wenn Gewindespitzen, Gewindegrund und Gewindeflanken im Eingriff sind; auf diese Weise entsteht ohne Schmierung eine Dichtwirkung. Allerdings haben einige Metalle wie Kohlenstoffstahl und Edelstahl die Eigenart, dass sie bei dieser Dichtungsart ohne Schmierung festfressen, was zur Folge hat, dass die Erstinstallation mühsam und eine Nachbesserung unmöglich ist.

Innere Reibung ist nachteilig bei Schraubverbindungen

37°-AN-Konusfittings haben ein mechanisches Gewinde, ähnlich den zylindrischen Ausführungen der SAE- oder ISO-Gewinde. Dieses zylindrische Gewinde wird lediglich zum Fixieren verwendet.

Dagegen passt ein 37°-Außengewinde-Fitting mit konusförmigem Ende zur Oberfläche eines trichterförmigen Innengewindes an der Basis der Innengewindeöffnung. Diese Verbindungsart wird in erster Linie bei Hydraulikanwendungen eingesetzt.

Zwar sind Schraubverbindungen aller Art bei Fluidsystemen für Fittings durchaus üblich, doch haben sie einen physikalischen Nachteil: Aufgrund von Druckabfällen infolge Reibung an den inneren Oberflächen des Rohrsystems besteht die Gefahr, dass die für die Anwendung erforderlichen Strömungseigenschaften nicht erzielt werden. Dieser Effekt des Druckabfalls kann in Verbindung mit der Rohrinnengeometrie durch Anwendung der Reynoldszahl veranschaulicht werden: Re = DVp/µ. Wie nachfolgend gezeigt, ist die Reynoldszahl (Re) gleich dem Innendurchmesser des Rohres (D) mal der mittleren Strömungsgeschwindigkeit (V) mal Fluiddichte (p) geteilt durch die kinetische Viskosität (µ).

Zunächst wird die Reynoldszahl für die Strömung im betreffenden Rohr ermittelt und damit ein innerer Reibungsfaktor berechnet. Dieser wird durch Verknüpfen der relativen Rauheit der Rohroberfläche mit der Reynoldszahl bestimmt. Anhand dieser Formel ausgeführte Tests zeigen, dass die Rauheit der inneren Oberfläche bei unterschiedlichen Durchmessern verschieden große Einflüsse hat: Bei größeren Durchmessern ist die Strömung üblicherweise turbulenter und erfordert einen höheren Druckabfall.

Darüber hinaus müssen für größere Durchmesser bei einer Richtungsänderung 45°- oder 90°-Bogenstücke verwendet werden. Aufgrund der Bogenstücke entstehen abrupte Änderungen des Innendurchmessers und raue Kanten, dadurch wird die Neigung zu Turbulenzen und Druckabfällen weiter verstärkt.

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