Schroefdraadverbinding nog niet weg te denken

Innovaties als smart fasteners en geautomatiseerde/gerobotiseerde montage maken verbinding toekomstbestendig

Schroefdraadverbindingen kennen binnen de installatiesector een breed toepassingsgebied. Ze worden veelvuldig gebruikt om leidingen, fittingen en componenten op een betrouwbare en demonteerbare manier met elkaar te verbinden, al dan niet geholpen door een extra afdichting. Doordat schroefdraad een internationale standaard is, zijn de verschillende merken en materialen doorgaans probleemloos te matchen.

Multi-inzetbaar

Een schroefdraadverbinding is een mechanische techniek waarbij schroefdraad wordt gebruikt om een stevige verbinding tot stand te brengen tussen twee of meer onderdelen. Deze kan hoge krachten aan en is geschikt voor precisietoepassingen. Een schroefdraad is een spiraalvormige groef die om een cilinder is gewikkeld. Door een schroef of bout in een passende draad te draaien, ontstaat een axiale kracht die de onderdelen samenklemt.

Schroefdraadverbindingen zijn betrouwbaar, reversibel en eenvoudig te monteren zonder speciaal gereedschap, wat hun brede toepassing verklaart ondanks alternatieven als pers- en push-fit koppelingen, zie kader. Dat schroefdraad een internationale standaard is, zorgt er bovendien voor dat componenten van verschillende merken en materialen probleemloos matchen.

Pers- versus push-fit koppeling

Een pers-fit koppeling bestaat uit een metalen of kunststof fitting, een aansluitbuis die in de fitting wordt gestoken, een zich in de fitting bevindende O-ring en een huls of mof die permanent wordt vervormd met een speciale perstang (vergrendeling). Dit type koppeling wordt gebruikt in de HVAC-, de sanitaire en de installatietechniek.

Een push-fit koppeling of insteekkoppeling bestaat uit een behuizing/fitting (meestal van kunststof, messing of rvs), een grijp- of klemring die de buis vasthoudt en een O-ring die zorgt voor een water- en luchtdichte afdichting; persen, solderen, lijmen of schroeven is verder niet nodig. Dit type koppeling wordt onder meer gebruikt voor drinkwaterleidingen, verwarmingssystemen en persluchtinstallaties.

Soorten schroefdraadverbindingen

Schroefdraadverbindingen kennen binnen de installatiesector een breed toepassingsgebied. Ze worden veelvuldig toegepast om leidingen, fittingen en componenten te verbinden:

• Beugel en ophangsystemen: schroefdraadstangen en bouten voor het ophangen van leidingen en kanalen
• Bevestiging appendages: bijvoorbeeld pompen, ventielen expansievaten en drukreduceerventielen
• CV- en koelinstallaties: verbinding van onder meer warmtewisselaars, radiatoren en compressoren
• Gasaansluitingen: conische schroefdraad (ISO 7-1) voor afdichtende verbindingen met hennep/PTFE
• Leidingverbindingen: aansluiten van metalen buizen en fittingen van onder meer cv-, gas- en watersystemen
• Sanitaire installaties koppelingen: voor onder meer (meng)kranen en sifons

Bout/moer-verbinding

Deze verbinding is een van de meest robuuste vormen, en behoort tot de ‘klassiekers’. De verbinding bestaat uit:

• een bout, een stalen pen met uitwendige schroefdraad en doorgaans een zeskante kop;
• een moer, een ring met inwendige schroefdraad die past op die van de bout;
• een sluitring (optioneel) die de kracht van de moer verdeelt en beschadiging van het materiaal voorkomt.

Teneinde lostrillen te voorkomen worden borgmoeren, veerringen of vloeibare borgmiddelen gebruikt. De verbinding is sterk en betrouwbaar en desondanks eenvoudig te demonteren.

Getapt gat

Hierbij is sprake van een inwendig schroefdraadprofiel, aangebracht in bijvoorbeeld metaal of kunststof. Het zogeheten tappen van het gat verloopt in twee stappen:

• er wordt een gat geboord met een diameter die iets kleiner is dan de buitendiameter van de gewenste schroefdraad;
• met een tap, een speciaal snijgereedschap, wordt in het verkregen gat de inwendige schroefdraad gesneden.

Een getapt gat wordt gebruikt in situaties waarbij een schroef of bout zonder eigen schroefdraad in een materiaal moet worden vastgedraaid, bijvoorbeeld bij de installatie van CV-ketels of warmtepompen.

Leidingdraadverbindingen

Deze zijn in gebruik voor het verbinden van leidingen en fittingen, met name van gas-, water- en verwarmingsinstallaties. De bekendste zijn:

G-draad

G-draad is een gestandaardiseerde cilindrische schroefdraad die vaak voorkomt bij binnendraad, bijvoorbeeld koppelstukken met een losse moer. Bij een dergelijke rechtdraadverbinding is de diameter over de gehele lengte constant. G-draad wordt veel toegepast in waterleidingen en industriële installaties.

R-draad

Dit is een conische schroefdraad die voornamelijk wordt gebruikt voor afdichtende buisverbindingen onder druk, bijvoorbeeld gasinstallaties. De schroefdraad wordt bij het vastdraaien goed tegen de leidingwand gedrukt, wat zorgt voor een stevige afsluiting.

De betrouwbaarheid van een leidingdraadverbinding kan gaandeweg afnemen door onder meer oxidatie, corrosie en/of mechanische spanning. Dit betreft met name verbindingen die zijn/worden blootgesteld aan een vochtige omgeving of aan zware mechanische belasting. Sommige producenten lossen dit probleem op door het materiaal vrij van spanningscorrosie en ontzinkingsbestendig te maken.

Afdichting

Omdat er tussen de schroef en de moer altijd kleine spiraalvormige spleetjes aanwezig zijn, is de afdichting nooit volledig, zeker niet bij hoge drukken en bij laagviskeuze vloeistoffen. Daarom is in de meeste gevallen extra afdichting noodzakelijk. Dit is te vermijden door de draadfitting R/RP te maken, dat wil zeggen de fitting uitrusten met een conische buitendraad en een parallelle binnendraad.

Bij bepaalde uitvoeringen is gebruik gemaakt van een kartel op de draad om de metaal-op-metaal-afdichting extra te bevorderen. Dichting met afdichtingsdraad is dan optioneel.

Teflontape (PTFE-tape)

Deze tape wordt overwegend gebruikt voor het lekdicht maken van water- en gasleidingen.

Karakteristieken

De tape (meestal wit) is gemaakt van polytetrafluoretheen (PTFE), een supergladde, chemisch resistente kunststof die niet makkelijk corrodeert of degradeert en functioneel blijft over een groot temperatuurbereik (-190°C tot circa +260°C). Doordat de tape flexibel en dun is – doorgaans rond de 0,075 mm − vormt deze zich gemakkelijk naar oneffenheden in de schroefdraad.

Werkwijze

Verwijder vuil, vet en eventueel oude tape, droog de schroefdraad met een doek en vervolgens nog enkele minuten aan de lucht (eventueel met perslucht of alcohol). Start het wikkelen van de tape 1 tot 2 millimeter vanaf de rand van de draad – voorkomt tape in de leiding – en wikkel in de draairichting van de schroefdraad. De tape moet daarbij steeds een beetje strak worden getrokken en de wikkels moeten elkaar overlappen (drie tot vijf lagen volstaan).

Beperkingen

Niet te gebruiken voor hydraulische koppelingen of flensverbindingen, voor het isoleren of beschermen van kabels en in situaties waarin sprake is van mechanische belasting of wrijving.

O-ringen

Deze worden veelal gebruikt voor schroefdraadconstructies die onderhevig zijn aan druk, vloeistoffen of gassen.

Karakteristieken

Bij een O-ring gaat het om de juiste combinatie van materiaal, maat, temperatuur- en/of chemische bestendigheid enerzijds en eigenschappen als flexibiliteit, veerkracht, druk- en slijtvastheid anderzijds. De toepassing bepaalt de juiste combi.

Werkwijze

Kies een ring met voor het doel passende eigenschappen en met de juiste vorm, dikte, buitendiameter en binnenmaat. Controleer de schroefdraad op oneffenheden die de O-ring kunnen beschadigen, en zorg voor een schoon, droog en vetvrij werkoppervlak. Voorkom vervorming bij het plaatsen, draai de schroefdraadverbinding aan conform de gestelde voorwaarden en zorg voor gelijkmatige compressie. Na de installatie volgt een visuele inspectie en eventueel een leidingdruktest.

Beperkingen

Niet te gebruiken bij temperaturen die uitkomen boven de materiaalspecificaties, in toepassingen met agressieve chemische stoffen, bij lage drukken of in vacuümsystemen en in toepassingen waarin sprake is van veelvuldige mechanische belasting en/of wrijving.

Er bestaan ook schroefdraadverbindingen waarbij de afdichting het gevolg is van de vorm en passing van de schroefdraad zelf, zie kader.

Vlakafdichtende schroefverbindingen

Deze verbindingen − ook wel bekend als draadaansluitstukken met vlakke dichtingen – worden gekenmerkt door het feit dat afdichting niet plaatsvindt via de draad, maar via een vlakke afdichting.

Karakteristieken

De draadvorm is doorgaans parallelle draad; het afdichtingselement is al naargelang gemaakt van rubber of kunststof. Dit type afdichting is veel in gebruik bij hydraulische en pneumatische systemen. Hergebruik is mogelijk op voorwaarde dat vlakken niet beschadigd zijn geraakt.

Werkwijze

Plaats de afdichting op het vlak waar de afdichting moet plaatsvinden. De door het aandraaien van de schroef ontstane axiale kracht trekt de onderdelen tegen elkaar en drukt het afdichtingsmateriaal samen. Eventuele oneffenheden worden hierdoor opgevuld.

Beperkingen

De afdichting werkt alleen goed als de vlakken vlak, glad genoeg en schoon zijn; oneffenheden of krassen kunnen lekkage veroorzaken. Vlakafdichting biedt geen ruimte voor maat- of vormafwijkingen met als gevolg dat strakke toleranties zijn vereist.

Vloeibare afdichtingsmiddelen

Deze worden gebruikt als er sprake moet zijn van een betrouwbare, chemisch bestendige afdichting, en teflontape niet voldoet omdat dit te grof dan wel te kwetsbaar is. De vloeibare variant wordt minder vaak gebruikt dan de andere methoden.

Karakteristieken

Vloeibare afdichtingsmiddelen harden uit in contact met lucht of door een chemische reactie. Hun flexibiliteit maakt ze bestand tegen optredende vervormingen en trillingen.

Werkwijze

Het middel gelijkmatig uitsmeren over of met een spuitpistool spuiten op het te beschermen oppervlak. Dat moet droog en stofvrij zijn, en zijn ontdaan van eerdere afdichtingslagen. De aangebrachte laag moet uitharden wat afhankelijk van het product enkele uren tot dagen kan duren. Na uitharding wordt gecontroleerd op eventuele tekortkomingen.

Beperkingen

Niet gebruiken onder omstandigheden waarin er sprake is van extreem hoge of lage temperaturen, een vochtige omgeving en bij blootstelling aan bepaalde chemicaliën en/of oplosmiddelen.

Praktijkfouten

De drie meest gemaakte praktijkfouten bij het afdichten van schroefdraad zijn:

• het gebruik van verkeerd afdichtmateriaal, zie de items Beperkingen hierboven;
• het aanbrengen van te veel of te weinig afdichtmateriaal. Het ‘teveel’ kan in het systeem belanden en bij ‘te weinig’ treedt alsnog lekkage op;
• een onjuiste uitvoering bij de toepassing. Een voorbeeld daarvan is het wikkelen van teflontape tegen de schroefrichting in waardoor het tape bij het indraaien loskomt in plaats van meegetrokken wordt.

Met allerlei interessante ontwikkelingen op komst als nieuwe materialen/coatings, smart fasteners − plaatsen automatisch geschikte bevestigingsmiddelen op basis van bestaande gaten − en geautomatiseerde/gerobotiseerde montage is en blijft de schroefdraadverbinding een ‘geziene gast’ in de installatiesector.

Met dank aan: Sanha