[0002] 本申请文件要求于2017年7月11日提交的第202017104112.3号名称为“Screw Element For Connecting Pipes And APipe Connecting Device”的德国
专利申请的优先权权益，该德国专利申请的全部内容通过引用结合至本文中。
技术领域
[0003] 本公开涉及螺纹元件，其用于连接管，优选地用于连接机动车管，其中，螺纹元件具有至少一个螺纹和至少一个无螺纹的
接触表面，螺纹在至少一些区域中设置有第一涂层，并且至少一个无螺纹的接触表面在至少一些区域中设置有第二涂层。本公开还涉及管连接装置，其用于连接管，特别地用于机动车管，该管连接装置具有根据本公开的螺纹元件。
背景技术
[0004] 在来自实践的各种实施方式中，已知用于管和/或机动车管的螺纹元件和管连接装置。特别地，已知实施为螺纹接头的螺纹元件，通过该螺纹元件可以将管，特别是机动车管，连接到连接元件。这些已知的螺纹接头通常设置有涂层，特别是防
腐蚀涂层，该涂层通常
覆盖整个螺纹接头。
[0005] 利用从实践中已知的具有已知螺纹接头的
螺纹连接，经常发生不期望的螺纹连接的松动或松开。这种不期望的松动/松开主要发生在带有连接的管(特别是包括机动车管)的螺纹接头中。当螺纹接头拧在一起时，这可能会导致管也旋转，并且由于管上的扭
力，可以说，弹力蓄积在管中。管的扭力会产生反向扭力，这会导致不期望的和/或不受控制的螺纹连接的松动或松开。不期望的螺纹连接的松动或松开也可以特别地由于振动而发生，振动特别地发生在机动车中。
[0006] EP 2136119B1公开了上述类型的螺纹元件和/或根据
权利要求1的前序部分的螺纹元件。这些螺纹元件已基本证明是可靠的。尽管如此，在优化它们的涂层方面，它们还可以进一步改进。这也适用于它们的磨蚀性能，特别是腐蚀性能。
发明内容
[0007] 因此，本公开是基于以下技术问题：提供在引言中所限定的螺纹元件，其特征在于优化的涂层以及高抗磨蚀性和高
耐腐蚀性。本公开还基于以下技术问题：提供具有这样的螺纹元件的管连接装置。
[0008] 为了解决该技术问题，本公开首先教导一种根据权利要求1的前序部分的螺纹元件，该螺纹元件用于连接管，优选地用于连接机动车管，其特征在于，第一涂层包括至少40wt％，优选地至少50wt％，尤其地至少60wt％的至少一种环
氧化合物，特别是至少一种酚基环氧化合物，以及至少一种
润滑剂。根据本公开的螺纹元件尤其优选地用于
机动车辆中的机动车管。术语“机动车管”在此包括用于
燃料、用于
制动液以及用于制冷剂等的管线。
[0009] 在本公开的范围内，无螺纹的接触表面特别包括：在螺纹连接的情况下，对螺纹元件的相应配合螺纹元件施加力的无螺纹的表面。这可以特别是
螺栓和/或螺纹接头的前端，或者它可以是螺纹元件和/或螺栓的螺纹头部的底侧。
[0010] 根据本公开的推荐
实施例，第一涂层具有第一
摩擦系数μ1，而第二涂层具有第二摩擦系数μ2，并且第一摩擦系数μ1大于第二摩擦系数μ2。一个可靠的实施例的特征在于第一摩擦系数μ1远高于第二摩擦系数μ2。摩擦系数也称为摩擦的系数或摩擦值。推荐的是，第一涂层的第一摩擦系数μ1对第二涂层的第二摩擦系数μ2的比率μ1/μ2应当为1.1至5.0，更优选地为1.1至4.0，优选地为1.25至4.0，特别地为1.5和3.5，更优选地为1.26至3.5，非常优选地为1.3至3.5之间和/或为1.3至3。根据本公开的高度推荐的实施例，第一涂层的摩擦系数μ1大于0.1，并且优选地大于0.15。第二涂层的摩擦系数μ2优选地小于0.08，并且尤其地小于0.075。通过包含在其中的至少一种润滑剂，特别是通过该至少一种润滑剂的类型和量，可以调节第一涂层的摩擦系数μ1和第二涂层的摩擦系数μ2。下面也会更详细地描述润滑剂。
[0011] 本公开的特别优选的实施例的特征在于螺纹元件，即该螺纹元件的表面完全或基本上完全设置有第一涂层，并且在至少一个无螺纹的接触表面上的至少一些区域中，第二涂层涂覆至第一涂层。在本公开的范围内，在根据本公开的两个涂层(第一涂层和第二涂层)中，仅第一涂层覆盖螺纹元件的整个表面或基本上整个表面，并且仅在至少一个无螺纹的接触表面的区域中，第二涂层在至少一些区域中涂覆至第一涂层。因此，根据本公开，关于两个涂层，仅无螺纹的接触表面或至少一个无螺纹的接触表面的区域被设计为两个涂层，并且仅在螺纹元件的整个剩余部分或基本上整个剩余部分上，以单一层涂覆第一涂层。以下也是在本公开的范围内：螺纹元件在第一涂层下方设置有附加涂层，特别是至少一个防腐蚀涂层和/或至少一个
钝化层。例如，也可以存在助粘剂层。下面更详细地描述了优选地设置的附加涂层。
[0012] 根据本公开的特别推荐的实施例，根据本公开的螺纹元件是螺栓或螺纹接头，其具有实施为
外螺纹的螺纹。然后该螺纹设置有第一涂层，该第一涂层特别地在至少一个或多个区域中具有第一摩擦系数μ1。以下在本公开的范围内：螺纹元件是与管连接的螺纹接头。根据本公开的推荐实施例，管或机动车管在轴向方向上穿过螺纹接头，并且优选地在螺纹接头的前端的后方与管端接合。管端有利地实施为凸缘。
[0013] 以下也是在本公开的范围内：螺纹元件的至少一个无螺纹的接触表面和/或多个无螺纹的接触表面定向成垂直于或基本上垂直于螺纹元件的拧入方向。在根据本公开的螺纹元件的设计为螺栓或螺纹接头时，根据本公开的推荐实施例的螺栓或螺纹接头的前端具有无螺纹的接触表面，该无螺纹的接触表面在至少一个或多个区域中涂覆有第二涂层，该第二涂层特别地具有第二摩擦系数μ2。以下也在本公开的范围内：螺栓或螺纹接头具有螺纹头部，并且在螺纹侧上的螺纹头部的底侧具有无螺纹的接触表面，该无螺纹的接触表面在至少一个或多个区域中涂覆有第二涂层，该第二涂层特别地具有第二摩擦系数μ2。本公开的一个非常优选的实施例的特征在于：在螺栓或螺纹接头的前端上无螺纹的接触表面完全地设置有第二涂层，和/或在螺纹头部的底侧上的无螺纹的接触表面完全地或基本上完全地设置有第二涂层。
[0014] 以下也基本在本公开的范围内：根据本公开的螺纹元件设计为
螺母，其具有设计为
内螺纹的螺纹。在这种情况下，内螺纹在至少一个或多个区域中且优选地完全或基本上完全地涂覆有第一涂层。螺母用于容纳螺栓或螺纹接头，并且优选地容纳根据本公开涂覆的螺栓或螺纹接头。优选的实施例的特征在于：螺母是用于连接两个管的带有内螺纹的连接套筒，或者是在用于待连接的管的连接
块中的带有内螺纹的
盲孔。以下在本公开的范围内：连接套筒的接触凸缘具有无螺纹的接触表面，该无螺纹的接触表面在至少一个或多个区域中并且优选地完全或基本上完全地涂覆有第二涂层。根据本公开的一个实施例，第一涂层的第一摩擦系数μ1相当于第二涂层的第二摩擦系数μ2的至少1.2倍，特别是至少1.5倍，优选地至少两倍，并且根据一个实施例的变型，至少三倍。
[0015] 以下在本公开的范围内：根据本公开的螺纹元件的基体，特别是根据本公开的螺栓或螺纹接头的基体，是由金属制成或基本上由金属制成，并且优选地由
钢制成或基本上由钢制成。这个基体首先有利地涂覆有锌镍层或涂覆有锌镍防腐蚀涂层。根据本公开的推荐实施例，
钝化层涂覆至锌镍层或锌镍防腐蚀涂层。整个螺纹元件或基本上整个螺纹元件有利地均涂覆有锌镍层和钝化层。优选地将第一涂层涂覆至钝化层，其中，根据推荐的实施例，螺纹元件的表面或钝化层的表面完全或基本上完全地设置有第一涂层。建议的是，在螺纹元件的至少一个无螺纹的接触表面上，特别是在螺纹元件或螺纹接头的前端上，在至少一个或多个区域中，优选地完全地，将第二涂层涂覆至第一涂层。
[0016] 本公开的成功的实施例的特征在于：第二涂层的层厚大于第一涂层的层厚。第一涂层的层厚有利地为2μm至25μm，优选地为3μm至20μm。推荐的是，第二涂层的层厚应为1μm至100μm，优选地为2μm至80μm。
[0017] 以下在本公开的范围内：第一涂层包括包含至少一种润滑剂的酚基环氧化合物。建议的是，第一涂层包含至少40wt％，优选地至少50wt％，特别地至少60wt％的酚基环氧化合物。润滑剂存在于第一涂层中的量有利地为4wt％至20wt％，优选地为5wt％至15wt％，尤其为7wt％至13wt％，非常优选地为8wt％至12wt％。根据本公开的优选实施例，第一涂层中的润滑剂是
聚合物材料或有机聚合物材料。第一涂层优选包含选自聚烯
烃、
石蜡、蜡质材料、聚酰胺、含氟聚合物中的至少一种润滑剂。推荐的是，用作润滑剂的至少一种聚烯烃应有利地是聚乙烯和/或聚丙烯。推荐将聚四氟乙烯(PTFE)作为用作用于第一涂层的润滑剂的含氟聚合物。
[0018] 推荐的是，第一涂层应包含3wt％至25wt％，优选地4wt％至20wt％，尤其优选地10wt％至20wt％的至少一种填充材料。以下在本公开的范围内：在第一涂层中存在多种填充材料，在整体上有利地产生上述重量百分比。本公开的非常优选的实施例的特征在于：第一涂层包含3wt％至20wt％的
铝，优选地4wt％至15wt％的铝，以及尤其为7wt％至13wt％的铝。
[0019] 本公开的成功的实施例的特征在于：第二涂层包含至少一种聚合物和至少一种润滑剂。本公开的实施例的变型的特征在于：第二涂层的聚合物是环氧化合物，并且特别是酚基环氧化合物。第二涂层优选地包含选自硫化钼、
石墨、含氟聚合物中的至少一种润滑剂。含氟聚合物可以是聚四氟乙烯(PTFE)。以下在本公开的范围内：可以通过润滑剂的类型和量调整第二涂层的摩擦系数。推荐的是，第二涂层中的润滑剂的量应为6wt％至22wt％，优选地为7wt％至20wt％，尤其地为7wt％至18wt％。已经证明是成功的是，第二涂层的层厚为
3μm至35μm，优选地为5μm至20μm。
[0020] 根据本公开的一个优选的示例性实施例，第一涂层具有的层厚为2μm至25μ5，优选地为3μ优至20μ0，并且第一涂层具有的摩擦系数μ1为0.1至0.7，优选地为0.1至0.6。根据这个示例性实施例，第二涂层具有的层厚为1μ根至100μ0，优选地为2μ优至80μ0，并且第二涂层具有的摩擦系数μ2为0.06至0.2。
[0021] 为了解决该技术问题，本公开还公开了一种管连接装置，其用于连接管，特别是用于连接机动车管，该管连接装置具有根据本公开的螺纹元件和连接元件，其中，螺纹元件可以与连接元件拧在一起。以下在本公开的范围内：将管连接至根据本公开的螺纹元件，并且该螺纹元件可以通过螺纹连接而连接至连接元件。根据本公开的推荐的实施例，螺纹元件设计为螺纹接头，其中，螺纹接头具有轴向孔，管穿过该轴向孔。以下在本公开的范围内：管在该管的一端处具有凸缘，并且设置有第二涂层的螺纹接头的前端与管的凸缘的背面接触。根本地，以下也在本公开的范围内：管的端部的凸缘的背面设置有第二涂层。螺纹接头的前端有利地在至少一个或多个区域中与凸缘的背面形状配合地接触。根据本公开的一个实施例的变型，在管的端部上的凸缘是F凸缘，使得凸缘的后侧布置为横向于或垂直于或基本上垂直于管的纵向轴线。然后，根据本公开的螺纹接头的前端具有至少一个表面部分，该表面部分定向成横向于或垂直于或基本上垂直于管的纵向轴线，所述表面部分与凸缘的后侧形状配合或基本上形状配合地接触。这个表面部分优选地在螺纹接头的周面上延伸。术语F凸缘在此特别是指具有F形状的凸缘，诸如在DIN标准74234中所描述的那样。根据本公开的另一个实施例，在管的端部上的凸缘是E凸缘，该凸缘的后侧设计为圆锥形或基本上圆锥形。然后，螺纹接头的前端配备有至少一个圆锥形或基本上圆锥形的表面部分，该表面部分与E凸缘的凸缘后侧形状配合或基本上形状配合地接触。该表面部分有利地在螺纹接头的周面上延伸。术语E凸缘在此特别是指具有E形状的凸缘，诸如在DIN标准74234中所描述的那样。
[0022] 本公开还涉及一种用于制造螺纹元件的方法，即，根据本公开的螺纹元件，其中，螺纹元件具有至少一个螺纹和至少一个无螺纹的接触表面，其中，螺纹在至少一个或多个区域中涂覆有第一涂层，至少一个无螺纹的接触表面在至少一个或多个区域中涂覆有第二涂层，并且第一涂层包括至少50wt％的至少一种环氧
树脂，以及至少一种润滑剂。
[0023] 本公开首先基于以下发现：可以以有效且功能上可靠的方式防止各自的螺纹连接的意外松动或松开。本公开还基于以下发现：作为各自的螺纹连接的一部分，已经在其螺纹区域中涂覆有第一涂层的螺纹元件，特别是螺纹接头，仍然可以容易地拧在一起。然而，与此同时，第一涂层随后防止了螺纹连接的意外松开。在这个程度上，根据本公开的第一涂层的特征在于非常特别的优点。但是，在接触面的区域中涂覆至第一涂层的第二涂层减少和/或防止了扭力传递至待连接的零件和/或传递至待连接的管或管端。这肯定会减少或甚至完全防止反向扭力。在本公开的范围内，第一涂层特别重要。第一涂层最佳地粘附至根据本公开的螺纹元件和/或粘附至螺纹元件的钝化层。除了上述优点之外，这个第一涂层附加地确保了螺纹元件的经涂覆的表面的高抗磨蚀性以及最佳的腐蚀防护。在一方面，根据本公开的螺纹元件的第一涂层，以及另一方面，根据本公开的螺纹元件的第二涂层，在关于它们的摩擦系数上可以以极好的方式相互配合，从而使根据本公开的技术问题可以被容易且有效地解决。在螺纹元件上的根据本公开的第一涂层主要保护螺纹元件的螺纹免受机械损坏。根据本公开的第一涂层还具有以下重要的优点：可以通过调节其摩擦系数来优化在管的凸缘上的受力状况，并且因此显著地改善了不渗透性，并且由此可以实现更可靠的管连接。此外，根据本公开的螺纹元件的两个涂层可以容易且精确地涂覆到螺纹元件的相应表面上。此外，可以以相对便宜的方式实施根据本公开的涂层。
附图说明
[0024] 基于附图，下面更详细地描述本公开，附图仅示出一个示例性实施例。在示意图中：
[0025] 图1示出了带有根据本公开的呈螺纹接头形式的螺纹元件的管连接装置的纵剖视图；
[0026] 图2示出了根据本公开的设计为螺纹接头的螺纹元件的剖视图；以及[0027] 图3示意性地示出了根据本公开的在无螺纹的接触表面的区域中的螺纹元件上的层顺序。
具体实施方式
[0028] 图1示出了根据本公开的螺纹元件，其设计为在管连接装置中的螺纹接头1。在这个示例性实施例中，管2沿轴向方向穿过螺纹接头1，并且管2在一端上具有前部元件，该前部元件设计为凸缘10。优选的是，在本公开的范围内，在这个示例性实施例中，这个前部元件是金属凸缘10，其优选地与管2的管端一
体模制成型。在这个示例性实施例中，螺纹接头1被拧入设计为连接块12的连接元件中。有利地，且在这个示例性实施例中，连接块12在此具有集成的第二管13。螺纹接头1按压凸缘10，使得凸缘10的前密封表面11压紧在连接块12的连接表面14上。螺纹接头1还通过其螺纹3拧入连接块12的盲孔15中，该螺纹3设计为外螺纹。根据本公开，螺纹接头1上的螺纹3设置有第一涂层7，其中，第一涂层7优选地具有第一摩擦系数μ1。在螺纹接头1的前端形成无螺纹的接触表面4，并且在这个示例性实施例中的这个无螺纹的接触表面4优选地设置有第二涂层8，该第二涂层8优选地具有第二摩擦系数μ2。在推荐的版本和示例性实施例中，第一摩擦系数μ1大于第二摩擦系数μ2。
[0029] 在根据图1的示例性实施例中，管2的管端的凸缘10设计为F凸缘，凸缘10的凸缘后侧布置成横向于或垂直于管的纵向轴线L。设置有第二涂层8的螺纹接头1的前端具有互补的表面部分17，该互补的表面部分布置成垂直于管的纵向轴线L并且与F凸缘的凸缘后侧形状配合地接触。在拧紧螺纹接头1时，螺纹接头1利用无螺纹的接触表面4
挤压凸缘10，即，挤压凸缘10的凸缘后侧。同样地，凸缘10的前密封表面11挤压连接块12的连接表面14。这在管2和集成到连接块12中的管线13之间形成液密连接。
[0030] 图2示出了根据本公开的设计为螺纹接头1的螺纹元件。如已在上面所解释的，这个螺纹接头1具有螺纹3和在该螺纹接头1的前端上的无螺纹的接触表面4。在这个示例性实施例中，螺纹3涂覆有具有第一摩擦系数μ1的第一涂层7，并且优选地完全涂覆，即在整个周面上。在推荐的版本和示例性实施例中，首先整个螺纹接头1，即螺纹接头1的整个表面设置有具有第一摩擦系数μ1的第一涂层7。在这个示例性实施例中，在螺纹接头1的前端上的无螺纹的接触表面4上的具有第二摩擦系数μ2的第二涂层8优选地涂覆至第一涂层7。在此有利地，第一涂层7的第一摩擦系数μ1大于第二涂层8的第二摩擦系数μ2。
[0031] 图3示出了用于根据本公开的螺纹元件或螺纹接头1的涂层的非常优选的层顺序，即，在螺纹接头1的前端上的无螺纹的接触表面4的区域中的层顺序。首先，将锌镍层或锌镍防腐蚀涂层9涂覆至基体5，即涂覆至螺纹接头1的金属基体5。根据本公开的整个螺纹元件或螺纹接头1优选地设置有这个锌镍防腐蚀涂层5。根据本公开的优选实施例以及在示例性实施例中，在锌镍防腐蚀涂层9上设置有钝化层6，该钝化层6有利地布置在螺纹接头1的整个表面上或在锌镍防腐蚀涂层9上。在这个示例性实施例中，根据本公开的第一涂层7优选地涂覆至钝化层6，特别地涂覆在螺纹接头1的整个表面，该第一涂层7具有第一摩擦系数μ1。在螺纹接头的前端上的无螺纹的接触表面4的区域中，在这个示例性实施例中具有第二摩擦系数μ2的第二涂层8有利地涂覆至具有第一摩擦系数μ1的第一涂层7。因此，在根据图3的示例性实施例中，根据本公开的螺纹元件或螺纹接头1的基体5在螺纹接头1的前端上的无螺纹的接触表面4的区域中总共设置有四层，即，锌镍防腐蚀涂层9、钝化层6、第一涂层7和第二涂层8。
