Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (2024)

Das Nationale Rohrgewinde ist eine amerikanische Norm, die in der ASME B1-20.1 definiert ist. Die gängigste Serie ist das konische Rohrgewinde (NPT). Andere Ausführungen, wie NPTSC und NPTR, werden jedoch ebenfalls in diesem Dokument definiert.


Die Berechnungen und die Tabellen, die NPT-Gewinde definieren, unterscheiden sich stark von metrischen und zölligen Standardgewinden. Auf dieser Seite wird der Unterschied zwischen den verschiedenen Ausführungen erklärt, wie jeder Parameter definiert ist und wie man die richtigen Grundmaße und Toleranzen für jedes Gewinde findet.

Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (1)

Inhaltsübersicht

Liste der in ASME B1-20.1 definierten Ausführungen

StandardNameBeschreibung
NPTKonisches RohrgewindeAllgemeiner Zweck. Das beliebteste Rohrgewinde.
NPSCzylindrische Rohrinnengewinde für RohrkupplungenNur-Innengewinde zylindrisches Gewinde mit der gleichen Gewindeform wie NPT. Sie werden verwendet, um druckdichte Verbindungen zu bilden, wenn sie mit einem kegelförmigen NPT-Außengewinde montiert werden.
NPTRDieses Gewinde wird für Treppengeländer und ähnliche mechanische Anwendungen verwendet.Eine kürzere (verkürzte) Version von NPT für Stahlgeländer
NPSMZylindrisches Rohrgewinde für mechanische VerbindungenAllgemeiner Zweck. Das beliebteste Rohrgewinde.
NPSLZylindrisches Rohrgewinde für mechanische VerbindungenZylindrische mechanische Verbindungen mit freier Passung werden bei Anwendungen ohne Innendruck verwendet.

Bezeichnungen der nationalen Rohrgewinde

Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (2)

Grundlegende Bezeichnungssyntax:

  • Nenndurchmesser in Zoll Bruchteil
  • Steigung in TPI
  • Serien: NPT / NPCS / NPTR /etc.
  • Richtung

Durchmesser:

  • Die Durchmesser sind in Zollbruchteilen angegeben. Zum Beispiel: 1/4″, 3/4″, 1 1/4″.
  • Es ist auch erlaubt, die Durchmesser mit einem Dezimalwert zu bezeichnen. Zum Beispiel 0,250 (1/4″), 0,4375 (7/16″), usw.

Steigung:

  • Standardmäßig wird die Steigung in TPI angegeben. Zum Beispiel bedeutet 1/4-20 ein Gewinde mit einer Steigung von 20 TPI (1/20=0,05″).
  • Es ist auch erlaubt, die Steigung nach der Länge zu bezeichnen. Zum Beispiel bedeutet 1/4-0,05P ein Gewinde mit einer Steigung von 0,05″ (entspricht 20 TPI).

Ausführung:

NPT, NPSC, NPTR, NPSM, oder NPSL. Wo die Bedeutung der einzelnen Buchstaben liegt:

  • N = National
  • P = Rohr
  • S = Gerade
  • C = Kupplung
  • R = Geländer
  • M = Mechanisch
  • L = Gegenmutter

Zusätzliche Parameter:

  • Richtung: Standardmäßig ist das Gewinde rechtsgängig. Für ein Linksgewinde fügen Sie das Suffix -LH hinzu.

Serie NPT – Kegeliges Rohrgewinde

NPT steht für National Pipe Tapered Threads. Das Grundprofil ist ein 60°-Dreieckstumpf, ähnlich dem Unified-Inch-Gewinde (UNC/UNF). Der Hauptunterschied besteht darin, dass das Gewindeprofil in einem Winkel von 1°47′ (0,75 in/ft oder 62,5 mm/m) relativ zur Achse verjüngt ist. Der Kegel an NPT-Gewinden ermöglicht es ihnen, beim Anziehen eine Dichtung zu bilden, da die Flanken des Außen- und des Innengewindes gegeneinander gepresst werden (aufgrund des Kegels verbleibt kein Spiel zwischen dem Scheitel und dem Ansatz der Gewinde). Je nach Anwendung kann es mit oder ohne Gewindedichtmittel verwendet werden.

Die Profileigenschaften, wie Höhe, Neigung und Abschnitte, sind konstant. Der Flankendurchmesser ist jedoch kein konstanter Wert. Sie ändert sich je nach Abstand vom Gewindeanfanges.

Aus diesem Grund sind die Parameter und Messtechniken im Vergleich zu Unified Inch und metrischen Gewinden sehr unterschiedlich (und oft verwirrend).

Um die Erläuterungen und Zeichnungen übersichtlicher zu gestalten, haben wir sie in 3 Abschnitte unterteilt:

  1. Eine Montagezeichnung eines Rohrs (Außengewinde) und eines Fittings (Innengewinde), die nur die Parameter zeigt, die entweder beiden gemeinsam sind oder die für die Montage relevant sind.
  2. Zeichnung des Außengewindes (Rohrgewinde) mit allen relevanten Abmessungen.
  3. Zeichnung des Innengewindes (Fitting) mit allen relevanten Abmessungen.

Gemeinsame Abmessungen (Rohre und Fittings)

Bei der Montage mit „Handkraft“ drehen sich Außen- und Innenteil eines kegeligen Gewindes mehrere Umdrehungen, bis das Spiel geschlossen ist und ein „Anschlag“ erreicht wird. Dieser Abstand wird als „handfeste Einschraubtiefe“ bezeichnet und in der Regel mit einer „L1-Lehre“ gemessen. Um die Dichtung herzustellen, wird die Montage mit einem Schraubenschlüssel um eine zusätzliche Strecke fortgesetzt, die auch als “ Schraubenschlüsselzugabe“ bezeichnet wird.

NPT-Rohr- und Fittingmontage-Zeichnung

Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (3)

Symbole

SymbolNameExplanation
PPitchGiven in TPI, and used in calculations as distance
ßThread Taper Angle
  • Equals1°47' (1.7833°)
  • Defined by ASME B1.20 as 0.75 in/ft
  • In Metric units 6.25 mm/m
  • Tolerance is defined in the below chart
αThread V Half Angle (+/-)
  • Equals 30°
  • Tolerance is defined in the below chart
HHeight of sharp V

The height of the theoretical profile triangle.

\( H=\frac{\sqrt{3}}{2}\times{P} \)

hThread Height

Distance between the truncated root and crest.

\( h=0.800\times{P} \)

L1Length of hand-tight engagementThe maximum distance that the male and female parts can be threaded by normal hand force.
E1Pitch Diameter at L1 planeThe Pitch d diameter at the plane of hand-tight engagement length (L1) of external thread (Pipe), and at the large end of internal thread (Fitting)
L1 - L2Maximum Wrenching DistanceTo create a seal, the pipe and fitting should be further tightened by a wrench beyond the L1 plane.
L3Minimum Wrenching Distance

NPT-Rohr (extern) Abmessungen

Grundlegende Zeichnung

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Profil Zeichnung

Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (5)

Symbole

SymbolNameExplanation

P, H, h, L1, E1 α, & ß are defined in the assembly section above.

DPipe ODOuter diameter of the pipe
E0Pitch Diameter at the Pipe's end

E0=D - (O.O5*D + 1.1 ) * P

K0Minor Diameter at the Pipe's endGiven as information for use in selecting tap drills.
L5Length of Last Complete ThreadWhere the cone of the major diameter intersects the outside diameter of the pipe. From this point onward, the thread profile is not complete.
E5Pitch Diameter at L5 plane

E5 = E0 + 0.0625 * L5

L2Length of Last usefull ThreadLength of Last proper Thread. At L5, the thread profile starts to get truncated, but it is still considered "useful" until this point.
E2Pitch Diameter at E2 Plane

E2 = E0 + 0.0625 * L2

L4Thread Length (L4)At this point, the thread disappears due to the taper angle.
VLength of Vanish threads

The length of "Unuseful" threads.

V = L4 - L2

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Tabelle der Grundabmessungen – NPT-Außengewinde

NPT-Verschraubung (intern) Abmessungen

Grundlegende Zeichnung

Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (6)

Profil Zeichnung

Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (7)

Symbole für NPT-Innengewinde (Fittinggewinde)

SymbolNameExplnation

P, H, h, L1, E1 α, and ß are defined in the assembly section above.

E1

Pitch Diameter at the fitting's end

E1 = E0 + 0.0625 * L1

L3Length of Wrenching AllowanceTo create a seal, the pipe and fitting should be tightened by a wrench beyond the L1 plane by a minimum distance of L3.
E3Pitch Diameter at the L3 Plane

E3 = E1 - 0.0625 * (L1+L3)

L1 + L3Thread LengthMinimum Thread length in the fitting
TTap Drill SizeRecomended Drill diameter for tapping.

Grundmaßtabelle – NPT-Innengewinde

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Grenzwerte und Toleranzen für NPT-Gewinde

Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (8)

Das Toleranzsystem für NPT-Gewinde ist sehr unterschiedlich und viel einfacher als das metrische und das Unified-Inch-System. Es gibt keine Toleranzklassen, und die Grenzwerte sind entweder für alle Größen gleich oder hängen ausschließlich von der Steigung ab.

Toleranzen, die für alle Gewindegrößen der NPT-Serie gelten

Kegelwinkel (ß) Toleranz

Der Winkel ist in ASME B1-20.1 als 3/4 Zoll pro Fuß definiert. Wenn wir den Flankendurchmesser an einer bestimmten Stelle messen, einen Fuß entlang der Achse bewegen und erneut messen, sollten wir einen Durchmesserunterschied von 0,75″ messen.
Die Toleranz beträgt -1/16 Zoll/Fuß und +1/8 Zoll/Fuß. Ich habe keine Ahnung, warum ein Winkel auf so eigenartige Weise definiert ist; Sie können ihn jedoch mit der folgenden Formel in Grad umrechnen:

\( \beta = 0.5 \times \tan^{-1} \left( { \large \frac{0.75}{12} } \right) = 1.7905^{\circ}\)

  • Die linearen Einheiten werden am Durchmesser gemessen und der Winkel wird „pro Seite“ gemessen. Daher wird der Faktor 0,5 angewandt.

Die Toleranzen in verschiedenen Einheiten sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst

UnitNominalMinimumMaximum
Inch / Feet0.75"0.6875"0.875"
mm / m62.557.372.9
Degrees1.7905°1.6413°2.0889°
DMS1°47'1°38'2°5'

Steigung / Teilung (P) Toleranz

  • Die Steigung sollte über eine Distanz vonL2 (wie in den obigen Tabellen definiert) kontrolliert werden, aber nie mehr als 1 Zoll.
  • Auf dieser Strecke sollte die gemessene Steigung innerhalb von +/-0,003 Zoll/Zoll der theoretischen Steigung liegen.

Beispiel für 1/2-14 NPT-Rohraußengewinde:

  • L2 sollte 0,5337″ betragen.
  • Die maximal zulässige Abweichung beträgt +/-0,5337*0,003=0,0016″ (+/-0,04 mm).
  • Da die Steigung 14 TPI beträgt, entspricht dies 14X0,5337=7,47 Gewindegängen.
  • Folglich sollte das Gewinde durch 7-maliges Drehen um 7/14=0,5″ entlang seiner Achse vorgeschoben werden, und die zulässige Toleranz beträgt +/-0,003X0,5=0,0015″.

Von der Steigung abhängige Toleranzen (h, f, α undL1)

  • Die Abmessungen sind in Zoll angegeben.
  • Metrische Abmessungen können Sie im NPT-Gewinde-Rechner.
TPIhminhmaxfminfmaxL12α (60°)
270.024960.029630.00120.0036+/- 0.0370+/- 2.5°
180.038330.044440.00180.0049+/- 0.0555+/- 2°
140.050720.057140.00240.0056+/- 0.0714+/- 2°
11.50.062610.069570.00290.0063+/- 0.0870+/- 1.5°
80.092750.10.00410.0078+/- 0.1250+/- 1.5°

NPSC – zylindrische Rohrinnengewinde

Zylindrisches NPSC-Innengewinde werden zur Herstellung von druckdichten Verschraubungen verwendet, wenn sie mit einem kegeligen NPT-Außengewinde montiert werden. Diese Ausführung gilt nur für Innengewinde. (Das Außengewinde ist das Standard-NPT-Gewinde).

NPSC, Innengewinde für zylindrische Rohre Maßtabelle

  • Abmessungen in Zoll
  • Die Abmessungen sind identisch mit dem Standard-NPT-Innenprofil, mit Ausnahme der Parameter, die in der nachstehenden Tabelle aufgeführt sind
ThreadPipePipe ODPitch (TPI)Minor Diameter (Min)Pitch Diameter (Range)
1/8-27 NPSC1/80.405270.340.3701 - 0.3771
1/4-18 NPSC1/40.54180.4420.4864 - 0.4968
3/8-18 NPSC3/80.675180.5770.6218 - 0.6322
1/2-14 NPSC1/20.84140.7150.7717 - 0.7851
3/4-14 NPSC3/41.05140.9250.9822 - 0.9956
1-11.5 NPSC11.31511.51.1611.2305 - 1.2468
1 1/4-11.5 NPSC1 1/41.6611.51.5061.5752 - 1.5915
1 1/2-11.5 NPSC1 1/21.911.51.7451.8142 - 1.8305
2-11.5 NPSC22.37511.52.2192.2881 - 2.3044
2 1/2-8 NPSC2 1/22.87582.652.7504 - 2.7739
3-8 NPSC33.583.2773.3768 - 3.4002
3 1/2-8 NPSC3 1/2483.7773.8771 - 3.9005
4-8 NPSC44.584.2754.3754 - 4.3988

NPTR – Geländerverbindung mit konischem Rohrgewinde

Das NTPR-Gewinde wird für Geländerverbindungen verwendet, die eine starre mechanische Verbindung erfordern, wie z. B. Treppengeländer.

NPTR Außengewinde

Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (9)

Das Außengewinde von NPTR ist dasselbe wie das NPT-Gewinde, nur dass es am kleinen Ende des Rohrs verkürzt ist. Dadurch ergibt sich ein größerer Durchmesser am Ende des Rohrs, was seine Festigkeit erhöht. Dieses verkürzte Gewinde ist für das professionelle Auge erkennbar, könnte aber von einem weniger erfahrenen Arbeiter übersehen werden.

  • Die Kürzungsmenge ist mit L6 bezeichnet und in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
  • L6 ist 3-4 mal so groß.

NPTR-Innengewinde

Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (10)

Das l-Innengewinde hat genau die gleichen Grundmaße wie das Standard-NPT-Gewinde, mit einem Freistich am Ende des Fittings. Sie lässt das äußere Rohrgewinde „verschwinden“, wenn es vollständig eingeschraubt ist (aus kosmetischen Gründen).

  • Der Durchmesser des Freistiches wird mit Q und seine Tiefe mit q bezeichnet.

NPTR: Maßtabelle

  • Die Abmessungen sind in Zoll
  • Alle Abmessungen sind die gleichen wie in der Standard-NPT-Gewindetabelle, mit Ausnahme der folgenden:
  • L6 – Kürzungsbetrag.
  • E0 – Der Flankendurchmesser am Ende des Rohres. (Ersetzt E1 des Standard-NPT-Gewindes).
  • L2, L5 und L4 sind der obigen Tabelle für das Standard-NPT-Gewinde zu entnehmen und durch L6 zu ersetzen.
ThreadPipe ODTPIL6E6Qq
1/2-14 NPTR0.84140.2140.77180.860.18
3/4-14 NPTR1.05140.2140.98111.070.18
1-11.5 NPTR1.31511.50.2611.22991.340.22
1 1/4-11.5 NPTR1.6611.50.2611.57341.680.26
1 1/2-11.5 NPTR1.911.50.2611.81241.920.26
2-11.5 NPTR2.37511.50.2612.28532.40.26
2 1/2-8 NPTR2.87580.52.75082.90.38
3-8 NPTR3.580.53.37193.530.38
3 1/2-8 NPTR480.53.86884.040.38
4-8 NPTR4.580.54.36564.540.38

NPSM – Zylindrisches Rohrgewinde für mechanische Verbindungen, für nicht selbstdichtende Verbindungen.

Die NPSM-Gewindeserie schafft eine nicht druckdichte Verbindung. Es wird hauptsächlich für mechanische Verbindungen und spezielle Anwendungen verwendet, bei denen kein Innendruck und somit keine Dichtungsanforderungen bestehen. Es ist möglich, eine Dichtung mit Hilfe eines O-Rings zu erreichen.

  • Die Form des Profils ist ähnlich wie bei den UN-Themen.
  • Die Aufmaße und Toleranzen sind identisch mit den UN-Gewinden der Klasse 2A für Außengewinde und der Klasse 2B für Innengewinde.
  • Die Kürzung wird nach den folgenden Formeln berechnet:
WurzelkürzungKammkürzung
Außengewindefrs=0,10825*Pfcs=0,10825*P
Innengewindefrn=0,10825*Pfcn=0,21651*P

Tabelle der NPSM-Außengewindeabmessungen

ThreadPipe ODTPIPitch DiameterMajor Diameter
1/8-27NPT0.405270.3689 -0.37250.39 - 0.397
1/4-18 NPT0.54180.4859 -0.49030.517 - 0.526
3/8-18 NPT0.675180.6211 -0.62560.653 - 0.662
1/2-14 NPT0.84140.7718 -0.77690.813 - 0.823
3/4-14 NPT1.05140.982 -0.98731.024 - 1.034
1-11.5 NPT1.31511.51.2311 -1.23691.281 - 1.293
1 1/4-11.5 NPT1.6611.51.5756 -1.58161.626 - 1.638
1 1/2-11.5 NPT1.911.51.8144 -1.82051.865 - 1.877
2-11.5 NPT2.37511.52.2882 -2.29442.339 - 2.351
2 1/2-8 NPT2.87582.7526 -2.762.826 - 2.841
3-8 NPT3.583.3786 -3.38623.452 - 3.467
3 1/2-8 NPT483.8788 -3.88653.953 - 3.968
4-8 NPT4.584.3771 -4.38484.451 - 4.466
5-8 NPT5.56385.439 -5.44695.513 - 5.528
6-8 NPT6.62586.4955 -6.50366.57 - 6.585

Tabelle der NPSM-Innengewindeabmessungen

ThreadTPIPitch DiameterMinor Diameter
1/8-27NPT270.3736 -0.37830.358 - 0.364
1/4-18 NPT180.4916 - 0.49740.468 - 0.481
3/8-18 NPT180.627 - 0.63290.603 - 0.612
1/2-14 NPT140.7784 - 0.78510.747 - 0.759
3/4-14 NPT140.9889 - 0.99580.958 - 0.97
1-11.5 NPT11.51.2386 - 1.24621.201 - 1.211
1 1/4-11.5 NPT11.51.5834 - 1.59121.546 - 1.555
1 1/2-11.5 NPT11.51.8223 - 1.83021.785 - 1.794
2-11.5 NPT11.52.2963 - 2.30442.259 - 2.268
2 1/2-8 NPT82.7622 - 2.7722.708 - 2.727
3-8 NPT83.3885 - 3.39843.334 - 3.353
3 1/2-8 NPT83.8888 - 3.89883.835 - 3.848
4-8 NPT84.3871 - 4.39714.333 - 4.346
5-8 NPT85.4493 - 5.45985.395 - 5.408
6-8 NPT86.506 - 6.51656.452 - 6.464

NPSL – Zylindrisches Rohrgewinde für mechanische Verbindungen und Kontermutterverbindungen

Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (11)

Die NPSM-Gewindeserie wurde entwickelt, um ein Rohrgewinde mit dem größtmöglichen Durchmesser auf einem Standardrohr zu schneiden. Die Abmessungen des Innen- und Außengewindes sind für einen „losen Sitz“ ausgelegt, und zur Abdichtung ist eine Gegenmutter mit einem O-Ring erforderlich.
Die „klassische“ Anwendung für das NPSM-Gewinde ist der Anschluss einer Rohrleitung an einen Tank. Die Abdichtung erfolgt durch zwei Kontermuttern mit O-Ringen – eine an der Innenseite der Tankwand und die andere an der Außenseite.

Tabelle der NPSL-Außengewindeabmessungen

ThreadPipe ODTPIPitch DiameterMax Major Diameter
1/8-27 NPSL0.405270.384 - 0.38050.409
1/4-18 NPSL0.54180.5038 - 0.49860.541
3/8-18 NPSL0.675180.6409 - 0.63570.678
1/2-14 NPSL0.84140.7963 - 0.78960.844
3/4-14 NPSL1.05141.0067 - 1.0001.054
1-11.5 NPSL1.31511.51.2604 - 1.25231.318
1 1/4-11.5 NPSL1.6611.51.6051 - 1.5971.663
1 1/2-11.5 NPSL1.911.51.8441 - 1.8361.902
2-11.5 NPSL2.37511.52.318 - 2.30992.376
2 1/2-8 NPSL2.87582.7934 - 2.78172.877
3-8 NPSL3.583.4198 - 3.40813.503
3 1/2-8 NPSL483.9201 - 3.90844.003
4-8 NPSL4.584.4184 - 4.40674.502
5-8 NPSL5.56385.4805 - 5.46885.564
6-8 NPSL6.62586.5372 - 6.52556.62
8-8 NPSL8.62588.5313 - 8.51968.615
10-8 NPSL10.750810.6522 - 10.640510.735
12-8 NPSL12.750812.6491 - 12.637412.732

Tabelle der NPSL-Innengewindeabmessungen

ThreadTPIPitch DiameterMin Minor Diameter
1/8-27 NPSL270.3863 - 0.38980.362
1/4-18 NPSL180.5073 - 0.51250.47
3/8-18 NPSL180.6444 - 0.64960.607
1/2-14 NPSL140.8008 - 0.80750.753
3/4-14 NPSL141.0112 - 1.01790.964
1-11.5 NPSL11.51.2658 - 1.27391.208
1 1/4-11.5 NPSL11.51.6106 - 1.61871.553
1 1/2-11.5 NPSL11.51.8495 - 1.85761.792
2-11.5 NPSL11.52.3234 - 2.33152.265
2 1/2-8 NPSL82.8012 - 2.81292.718
3-8 NPSL83.4276 - 3.43933.3114
3 1/2-8 NPSL83.9279 - 3.93963.845
4-8 NPSL84.4262 - 4.43794.343
5-8 NPSL85.4884 - 5.50015.405
6-8 NPSL86.545 - 6.55676.462
8-8 NPSL88.5391 - 8.55088.456
10-8 NPSL810.66 - 10.671710.577
12-8 NPSL812.6569 - 12.668612.574
Nationales Rohrgewinde (NPT): Abmessungen und Formeln (2024)
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