Ein Zollgewinde sieht auf den ersten Blick ähnlich aus wie ein metrisches Regelgewinde. Es handelt sich hier jedoch um eine spezielle Gewindeart, die auf dem anglo-amerikanischen Maßsystem bzw. Imperialsystem basiert. Kein Wunder also, dass das Zollsystem vor allem in den USA und Großbritannien weit verbreitet ist.
Hierzulande finden wir bei Rohrverbindungen in der Sanitär- und Heizungsinstallation noch Überbleibsel der „zölligen“ Systeme, auch wenn diese metrisch definiert sind (wie z.B. die DIN EN ISO 228 für Rohrgewinde). Auch bei Fahrradpedalgewinden werden mitunter Zollgewinde eingesetzt. Flüssigkeitskühler für Leistungshalbleiter, Hochleistungs-Laserdioden oder Computer verwenden oft kegelförmige und zylindrische Rohrgewinde. In Deutschland sind die Größen G1/4“ und G1/8“ besonders gängig, vor allem bei Computerkühlungen.
Zollgewinde und metrische Regelgewinde unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich ihrer Maßeinheiten. Auch die Gewindesteigung wird bei Zollschrauben ganz anderes ermittelt, nämlich in „Threads per Inch“ (TPI). Hier zählt man die Zähne innerhalb eines Zolls Gewindelänge. Das bedeutet: Je höher der TPI-Wert, desto feiner das Gewinde. Beim metrischen ISO-Gewinde hingegen gibt die Steigung die axiale Verschiebung an, die das Gewinde bei einer vollständigen Drehung erfährt. So bewegt sich eine Schraube der Größe M8 bei einer Umdrehung 1,25 mm tief in das Untergrundmaterial.
Es gibt zahlreiche verschiedene Normen bei Zollgewinden, die sich im Laufe der Zeit aufgrund unterschiedlicher technischer und historischer Entwicklungen in den USA und Großbritannien etabliert haben. Im Folgenden sind die wichtigsten Gewindearten aus dem Zollsystem aufgeführt:
Das Whitworth-Gewinde wurde in Großbritannien entwickelt und war eines der ersten genormten Gewindesysteme. Es hat einen Flankenwinkel von 55 Grad. Mit der Zeit wurde das Whitworth-Gewinde speziell für Rohrverbindungen weiterentwickelt und als BSP-Gewinde (British Standard Pipe) standardisiert. Heute werden BSP-Gewinde, die ebenfalls den 55-Grad-Flankenwinkel beibehalten, in Europa vor allem in Rohrsystemen für Wasser- und Gasinstallationen eingesetzt.
Der Unified Thread Standard (UTS) ist eine Gewindenorm, die vor allem in den USA und Kanada verwendet wird. Der Flankenwinkel beträgt, wie beim metrischen ISO-Gewinde, 60 Grad. Es gibt verschiedene Steigungsarten: Das UNC-Gewinde (Unified National Coarse) ist ein Regelgewinde mit einer groben Steigung, während es sich beim UNF-Gewinde (Unified National Fine) um ein Feingewinde mit einer engeren Steigung handelt. UNC-Gewinde eignen sich gut für stärkere Verbindungen in weicheren Materialien und UNF für besonders präzise Verbindungen, häufig in der Luft- und Raumfahrt oder in der Feinmechanik. Spezielle Varianten wie UNEF (extra feines Gewinde) oder UNS (Sondergewinde) kommen bei speziellen Anforderungen zum Einsatz, etwa bei Mikrofon-Ständern.
BSP-Gewinde wurden speziell für Rohrverbindungen entwickelt und werden insbesondere in Großbritannien, aber auch international in mehreren Ländern Europas und der Commonwealth-Staaten eingesetzt. Sie kommen häufig im Sanitärbereich vor. Es gibt zwei Haupttypen von BSP-Gewinden: BSPP (British Standard Pipe Parallel) und BSPT (British Standard Pipe Tapered). BSPP-Gewinde sind zylindrisch und erfordern ein zusätzliches Dichtmittel oder einen Dichtungsring, um eine leckagefreie Verbindung zu gewährleisten. BSPT-Gewinde hingegen haben eine konische Form und dichten durch die Gewindeverbindung selbst ab. In der Praxis wird aber auch hier sicherheitshalber mit Teflonband nachgesichert.
Das NPT-Gewinde ist sozusagen das amerikanische Äquivalent zum BSP-Gewinde und wurde ebenfalls für Rohrverbindungen entwickelt. Trotz ähnlicher Funktion sind NPT- und BSP-Gewinde nicht miteinander kompatibel: Zum einen unterscheiden sie sich in der Gewindesteigung und zum anderen beträgt der Flankenwinkel bei NPT-Gewinden 60 Grad anstatt 55 Grad wie beim BSP-Gewinde. Außerdem sind NPT-Gewinde in der Regel konisch, NPS-Gewinde (National Pipe Straight) werden eher selten verwendet. Beim BSP kommen sowohl konische als auch parallele Varianten zum Einsatz.
Wer mit internationalen Produkten aus dem Nicht-EU-Ausland arbeitet, muss ggf. auf Zollwerkzeuge und -schrauben zurückgreifen. In der Praxis lassen sich die Schrauben mit Zollgewinde selbst ganz ähnlich verwenden wie metrische Schrauben. Doch auch wenn sie optisch gleichartig erscheinen mögen: Verwechseln Sie die beiden Gewindearten nicht! Hier eine Checkliste über die wichtigsten Punkte im Umgang mit Zollgewindeschrauben und Zollgewinden im Allgemeinen:
Wer ein Kernloch für ein Zollgewinde bohren möchte, kann eine passende Zollgewinde-Tabelle oder Amerikanische Gewindetabelle zu Rate ziehen – je nachdem, um welches Zollgewinde es sich genau handelt. Die Tabellen berücksichtigen sowohl den Außendurchmesser des Zollgewinde als auch die Anzahl der Gewindegänge (TPI). Ermitteln Sie einfach die jeweilige äußere Gewindekennung und schon können Sie den Bohrdurchmesser für das Kernloch ablesen. Das Gewinde schneiden Sie mit einem speziellen Bohrer, der auf Zollschrauben abgestimmt ist.
Ähnlich wie Schrauben mit metrischem Gewinde haben auch Schrauben mit Zollgewinde ihre Vor- und Nachteile. Hier ein Überblick:
fischer bietet u.a. die Massivrohrschelle FRSM, eine zweischraubige Rohrschelle mit einem 1/2“ Anschlussgewinde. Die Anschlussmutter mit Zollgewinde sorgt für eine stabile Rohrbefestigung mit erhöhter Biegefestigkeit. Insgesamt setzt fischer jedoch den Fokus auf metrische Gewinde anstatt auf Zollgewinde.
Zollgewinde gibt es in mehreren Ausführungen, die je nach Anwendung und Region unterschiedlich verbreitet sind. Hier ist eine Übersicht der wichtigsten Zollgewindearten:
Zollgewinde werden in Ländern wie den USA und Großbritannien aufgrund historisch gewachsener Industriestandards weiterhin verwendet. Viele Industrien, etwa in der Luftfahrt und im Maschinenbau, basieren auf Zollnormen und eine Umstellung auf das metrische System wäre kostspielig und komplex.
Die Verwendung von Zollgewinden sorgt außerdem dafür, dass sie mit älteren Systemen und internationalen Partnern kompatibel bleiben.
Beim Zollgewinde werden Durchmesser und Steigung in Zoll gemessen, die Steigung als „Threads per Inch“ (TPI). Je höher der TPI-Wert, desto feiner das Gewinde. Metrische Gewinde geben die Steigung in Millimetern an.
Ja, britische Zollgewinde (wie BSP) und amerikanische Zollgewinde (wie UNC und NPT) unterscheiden sich in Gewindeprofil, Steigung und Verwendungszweck, insbesondere bei Rohrverbindungen.
Wer häufiger mit Zoll- oder metrischen Schrauben arbeitet, sollte sich idealerweise für beide Arten eine Gewindelehre oder Gewindeschablone anschaffen. Es gibt hierzu sogar Gewindelehren mit Schablonen für beide Maßsysteme.
Ja, Zoll und Inch bezeichnen dasselbe Maß. Inch ist lediglich die englische Übersetzung. Ein Zoll (oder Inch) entspricht 2,54 cm (25,4 mm). Die Länge eines Zolls basiert übrigens auf der Daumenbreite eines erwachsenen Mannes und stammt noch aus dem Mittelalter. Die genaue cm-Angabe wurde jedoch erst im 20. Jahrhundert festgelegt.
Zollgewinde messen die Steigung in Gewindegängen pro Zoll (TPI) – es werden also die Gewindegänge auf einem Zoll (25,4 mm) gezählt. Ein Beispiel: Bei einem 1/4“-20 UNC-Gewinde beträgt die Steigung 20 Gewindegänge pro Zoll. Die Steigung in Millimetern wäre etwa 1,27 mm pro Gewindegang (25,4 mm geteilt durch 20). Zum Vergleich: Eine metrische Schraube mit M6-Gewinde hat eine Steigung von 1,0 mm, das heißt, der Abstand zwischen zwei Gewindegängen beträgt genau 1 mm.
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