Birodalmi (angolszász) mértékegység szerinti kötőelemek

Két fő súly- és hossz- mértékegység rendszer létezik: a metrikus mértékegység rendszer és a birodalmi vagy angolszász mértékegység rendszer. Az angolszász rendszer az 1824-es Súlyról és mértékekről szóló törvényen (Weight and Measures Act) alapul, és habár napjainkban a népszerűsége fokozatosan csökken,  sok – főként angol nyelvű – országban és korábbi brit gyarmaton még mindig széles körben használják. Az angolszász rendszer szerint a termékek méreteit ezer (UK) vagy millió (USA) hüvelykben (inch), lábban, yardban, mérföldben stb. adják meg. Habár az Egyesült Államok hivatalos mértékegység rendszerének elnevezése a bevett amerikai rendszer (U.S. customary system), amiben általában van néhány kisebb-nagyobb jelentőségű eltérés az angolszász rendszerhez képest, a kötőelemek terén a két rendszer megegyezik, vagy legalábbis erősen kompatibilis. A kötőelemeknél leginkább használt mértékegységek a hüvelyk (inch) és a láb. A nyomás egysége az angolszász rendszerben a font per négyzethüvelyk (pound-force per square inch) (lbf/in2 vagy psi). 1000 psi egyenlő 1 ksi-vel, azaz kilopond nyomóerővel négyzethüvelykenként. Egy ksi nagyjából egyenlő 6,9 MPa-al (= N/mm2).

 

Az alapegység a “hüvelyk (inch)”, ami pontosan 25,4 mm. Egy lábban 12 hüvelyk van, tehát egy láb 304,8 mm-nek felel meg. Egy yard egyenlő 3 lábbal vagy 36 hüvelykkel, vagyis 914,4 mm-nek felel meg. A hüvelyket (inch) mint mértékegységet in rövidítéssel vagy egyszerűen csak idézőjellel “ jelölik. Az Egyesült Királyságban a hüvelykben megadott méreteket leggyakrabban tort számokban adják meg (pl. 3/4”, 1.17/64”), míg az Egyesült Államokban sokszor tizedes törtekben fejezik ki a nem névleges méreteket (pl. 1.2656”, de lehet akár 3/4" is).

 

Egy másik jelentős eltérés a metrikus rendszertől, hogy a csavar menethosszát az egy hüvelykben lévő menetek számával (angolul: threads per inch, rövidítve: TPI) adják meg, szemben a metrikus rendszerrel, ahol a menetemelkedést (angolul  pitch, röviden: P)két menetcsúcs távolságával határozzák meg. Az átváltás könnyű, amint az az alábbi ábrán is látható. Egy 10 menet per hüvelykes (TPI) menet megfelel 25,4/10 = 2,54 mm emelkedésnek (P).

Az amerikai finommenet (Unified National Fine thread), amit angol rövidítéssel UNF-nek neveznek (néha az “NF” rövidítés is használatos), az Egyesült Államokban általánosan használt hüvelyk alapú menetek finom menetemelkedésű változata. Az extra finom menet jelölése UNEF, amelyeken még az UNF meneteknél is több TPI azaz menet van hüvelykenként. Az amerikai hüvelyk alapú csavarmeneteknek 60°-os a csúcsszögük és többféle átmérő-menetemelkedés kombináció is előfordul. Ezt a menetrendszert William Sellers dolgozta ki 1864-ben és néhány éven belül a rendszert elfogadták amerikai szabványnak. Erről a menettípusról további részletes információk találhatók a következő szabványokban: ASME B1.1 és ISO 5864.

 

Néhány példa az UNF menet jelölésekre pl. 3/8” UNF, vagy pontosabban 3/8”-24UNF. A 24-es szám a hüvelykenkénti menetek számát jelöli (angolul: TPI) az idézőjel “ pedig a magát hüvelyket (angolul inch) jelöli. Itt egy példa egy külső menetes kötőelem névleges átmérőjének a teljes jelölésére: 3/8”-24UNF-2A, ami tartalmazza a menet besorolási osztályát, 2A (a ‘standard’ osztály ráhagyással – ami alapvető eltérés a névleges átmérőtől – és egy toleranciát, bizonyos tűréshatárt). A belső menetes kötőelemek a következőképpen vannak jelölve: 3/8”-24UNF-2B, ahol 2B a ‘standard’ osztály ráhagyás nélkül, csak toleranciával. Az UNEF menetek hasonlóan vannak elnevezve: 3/8”-32UNEF-2A/2B.

 

A legkisebb szabványos UNF menetek 0.0600”átmérőtől kezdődnek és egészen 0.2160” átmérőig terjednek. Ezeket a méreteket számozott menetnek nevezik “No.0-80UNF”-től “No.12-28UNF”-ig. A nagyobb átmérőket törtekkel jelölik, kezdve az 1/4“-28UNF-től egészen az 1.1/2”-12UNF átmérőig. A legkisebb UNEF méret a No.12-32UNEF és a sorozat legnagyobb átmérője az 1.11/16”-18UNEF. 

Minden olyan átmérő-menetemelkedés kombinációval rendelkező menetátmérőt, ami nem tartozik a fent említett csavarmenet szabványokból vett szabvány típusok közé, de a ráhagyásait és toleranciáit ezen szabványok képletei szerint számították ki, UNS átmérőnek neveznek, ahol az “S” a speciális menetet (angolul: special thread) jelenti. 

 

Az UNF menet esetében van egy kis félreértés az 1” névleges átmérőt illetően. Az ASME B1.1 szabványban az 1” UNF meneten 12 menet van egy hüvelyken (TPI). Azonban sok éven át, egészen 1935-ig visszamenően széles körben használtak nem szabványos 1”-14UNS kötőelemeket 14 menettel hüvelykenként (14 TPI) a szabvány méretű 1”-12UNF kötőelemek helyett. Az ASME B1.1 szabvány 2. táblázatában van egy lábjegyzet az 1”-14 menet per hüvelykes (TPI) menetekről (1”-14UNS néven említve): “Korábban NF. Nem ajánlott szabvány méret. A tűréshatárok és a ráhagyások A toleranciák és a ráhagyások a menethossz átmérőjén alapulnak”. Több évtized elteltével az 1"-14UNS kötőelemeket általánosan szabványos finom menetnek (angolul: Standard Fine Thread) vagy UNF-nek nevezték. Habár technikailag nem korrekt, az 1"-14UNF általánosan elfogadott a finom menetes 1”-es kötőelemeknél az 1”-14UNF pedig “általánosan használt” kifejezésként megrögzült. Ezért, amikor 1” UNF menetű kötőelemekről van szó, mindig ajánlatos ellenőrizni a kívánt hüvelykenkénti menetszámot (TPI).

Az eredetileg az Egyesült Királyságból származó brit menettípusok az úgynevezett brit szabványos Whitworth menetek, angol nevük British Standard Whitworth, röviden BSW vagy egyszerűen csak WW. A BSWvolt a legelterjedtebb normál menet az Egyesült Királyságban, de a népszerűsége gyorsan csökken annak a világszerte megfigyelhető tendenciának köszönhetően, hogy egyre inkább a metrikus meneteket részesítik előnyben. A brit szabványú Whitworth menetek 55°-os csúcsszöggel készülnek. Ez a menettípus egy angol embernek köszönheti a nevét, Sir Joseph Whitworth-nek, aki 1841-ben javaslattal állt elő a csavarmenetek szabványosításáról. Javaslatai bevett gyakorlattá váltak Britanniában az 1860-as években és ez lett a világ első nemzeti csavarszabványa. Erről a menettípusról részletes információkat találhatunk a BS 84 szabványban.

 

Egy példa a menet megnevezésére: 3/8” WW, 3/8” BSW, vagy még pontosabban 3/8”-16BSW. A 16-os szám a hüvelykenkénti menetek számát jelöli (TPI) az idézőjel “ szimbóluma pedig magát a hüvelyket (angolul inch).Amennyiben szükséges, a menet besorolási osztályát zárójelben feltüntethetjük a megnevezés után; a BS 84 szabvány a következő menet besorolási osztályokat adja meg: close (szoros) and free (laza) (csak külső menetes kötőelemeknél), normál (csak belső menetes kötőelemeknél) és közepes (angolul medium) csavarokhoz és anyákhoz. Ha semmilyen közelebbi meghatározás nincs megadva, akkor normál és/vagy közepes csavarokat kell kiadni.

 

A BSW menetek átmérői szabványosítva vannak 1/8”-40BSW-től  6”-2,5BSW-ig. Jóllehet néhány brit BSW átmérő-menetemelkedés kombináció értéke megegyezik egyes UNC menetekével és ki lehet őket cserélni, de a menetek eltérő csúcsszögei és a menet felépítésének néhány egyéb apró eltérése miatt nem ajánlott.

A brit szabványú finom menetek (angolul: British Standard Fine thread, röviden: BSF) a brit szabvány Whitworth (BSW) menettípus finom menetemelkedésű változata. Valaha ez volt a legelterjedtebb normál csavarmenet az Egyesült Királyságban, de a népszerűsége gyorsan csökken annak a világszerte megfigyelhető tendenciának köszönhetően, hogy egyre inkább a metrikus meneteket részesítik előnyben. A brit szabványú finom meneteknek, a Whitworth (BSW) menetekhez hasonlóan 55°-os a csúcsszöge. Ez a menettípus az angol Sir Joseph Whitworth-ról kapta a nevét, aki 1841-ben javasolta a csavarmenetek szabványosítását. Javaslatai bevett gyakorlattá váltak Britanniában az 1860-as években és ez lett a világ első nemzeti csavarszabványa. Erről a menettípusról részletes információk találhatók a BS 84 szabványban. 

 

Egy példa a menet megnevezésére: 3/8” BSF, 3/8” BSW, vagy még pontosabban 3/8”-20BSF. A 20-as szám a hüvelykenkénti menetek számát jelöli (TPI) az idézőjel “ szimbóluma pedig magát a hüvelyket (angolul inch).Amennyiben szükséges, a menet besorolási osztályát zárójelben feltüntethetjük a megnevezés után; a BS 84 szabvány a következő menet besorolási osztályokat adja meg: close (szoros) and free (laza) (csak külső menetes kötőelemeknél), normál (csak belső menetes kötőelemeknél) és közepes (angolul medium) csavarokhoz és anyákhoz. Ha semmilyen közelebbi meghatározás nincs megadva, akkor normál és/vagy közepes csavarokat kell kiadni. 

 

A BSF menetek átmérői szabványosítva vannak 3/16”-32BSF –től 4.1/4”-4BSF-ig. Nincs olyan BSF átmérő-menetemelkedés kombináció, ami megfelelne valamelyik UNF vagy UNEF menetnek.

A BSP csőmenet, amit gyakran csak Whitworth csőmenetnek neveznek, a legáltalánosabban használt menettípus csővezetékeknél az egész világon. Sokféle termék, többek között csövek, csőidomok, zsírzógombok stb. ezzel a menettípussal vannak ellátva. A BSP menetek csúcsszöge 55°-os. Ennek a menettípusnak minden jellemzője részletesen megtalálható a BSP menetekre vonatkozó következő szabványokban: EN ISO 228-1 vagy az EN 10226-1 és EN 10226-2 (az utóbbi kettő az ISO 7-1-en alapul).

A BSP meneteknek két típusa létezik: a párhuzamos vagy hengeres típus (angol rövidítése: BSPP) valamint a keskenyedő vagy kúpos (brit rövidítéssel: BSPT) típus. Az EN ISO 228-1 szabvány leírja a BSPP külső és belső menetet, ami nem alkalmas nyomástartó csatlakozások létrehozására a meneteken. Ha a BSPP csőmenetes szerelvénynek nyomástartónak kell lennie, ezt azzal érhetjük el, hogy a két összeszorítandó felületet a meneteken kívül összeszorítjuk, és megfelelő tömítéssel látjuk el. Az EN 10226-1 szabvány leírja a BSPT külső és a BSPP belső menetek kombinációját, az EN 10226-2 szabvány pedig a BSPT külső és belső menetek kombinációját. Mindkét rendszer alkalmas arra, hogy nyomástartó csatlakozásokat létesítsünk a menet működő fogfelületén (illesztő menetek). Tanácsos esetleg valamilyen tömítőanyagot is használni (pl. PTFE szalagot), hogy az illesztés optimálisan zárjon, és hogy megelőzzük a spirális szivárgást.

 

A BSP menetek névleges átmérőjét a cső méretével jelöljük. A hengeres külső és belső meneteket, ahol a nyomásálló illesztéseket nem a meneteken létesítették (EN ISO 228-1) G-vel jelölik. A külső meneteket továbbá A vagy B betűvel jelölik, ezzel jelölve a tolerancia osztályt. Azokat a menettípusokat, amelyek nyomástartó illesztéseket létesítenek a meneteknél (EN 10226) R betűvel jelölik a kúpos külső menetek esetében, Rp-vel  a hengeres belső meneteknél és Rc-vel a kúpos belső meneteknél. 

Itt van néhány példa: G1.1/2” jelöli a hengeres külső és G1.1/2”A a belső meneteket az EN ISO 228-1 szabvány szerint, R1.1/2” jelöli a kúpos külső meneteket, Rp1.1/2” a hengeres belső meneteket és Rc1.1/2” a kúpos belső menetet az EN 10226 szabvány szerint.

 

Meg kell még említenünk az ASME B1.20.1 szabványt, ami különféle csőmenetekre vonatkozik (NPT, NPSC, NPTR, NPSM és NPSL menetek) valamint az ASME B1.20.3 szabványt, ami száraz tömítésű csőmenetekre vonatkozik (NPTF-1, NPTF-2, PTF-SAE SHORT, NPSF és NPSI). Ez utóbbi menetek nyomástartó tömítést alkothatnak tömítőanyag használata nélkül, mivel a menet tő és a menet tető közötti kölcsönhatás eredményeként egy körkörös tömítés jön létre. Mindezeknek a meneteknek alapjában véve 60°-os csúcsszöge van és hasonló a funkciójuk, mint a fentebb már említett BSPP és BSPT meneteknek. Ezeket a cső méret és a menetemelkedés kombinációjával jelölik valamint a menettípus rövidítésével. Ezeket a csőmeneteket főként az Egyesült Államokban használják. Az ezen szabvány szerint készült csőmenetek nem cserélhetőek fel BSP menetekkel. 

A szabvány egy olyan dokumentum, ami egy eljárásra, szolgáltatásra vagy termékre vonatkozó megegyezéseket, leírásokat vagy kritériumokat tartalmaz. A szabványokat egy cégen vagy szervezeten, vagy egy nagy konzorcium alszervezetén belül egy elismert szabványügyi testület határozza meg. Az elismert (nemzeti vagy nemzetközi) szabványügyi testületek meghatározott eljárás szerint dolgoznak.

A szabvány nagy fontossággal bír a nemzetközi kereskedelemben. A szabványok biztosítják, hogy egy terméket vagy szolgáltatást könnyebben elfogadjanak egy másik országban. Ha egy termékre létezik szabvány, akkor azt már csak kevéssé, vagy egyáltalán nem kell további részletekbe menően leírni. A termék legtöbb tulajdonságát (kötőelemek esetében sok esetben a méreteket, toleranciákat, anyagokat, mechanikai tulajdonságokat stb.). A szabványok megkönnyítik az új technológiák leírását és terjesztését. 

 

A szabványokat általánosságban önkéntesen alkalmazzák. Ez nem azt jelenti, hogy néha ne lehetne a szabványnak való megfelelés kötelező. Egy kormányzat által előírt törvényben vagy jogszabályban is hivatkozhatnak szabványokra. Szerződések is előírhatják egyes szabványok alkalmazását és azok betartását. 

 

A főbb szabványügyi testületek, melyek illetékesek a brit kötőelemek terén: