<Desc/Clms Page number 1>
Stehbolzen, insbesondere für Lokomotivkessel.
Die Erfindung bezieht sich auf einteilige glatte oder mit Gewinde oder Rillen versehene Steht bolzen, insbesondere für Lokomotivkessel, mit durchgehender Bohrung und in der Mitte zylindrischem Schaft, die durch Eintreiben eines oder mehrerer Dorne in die erweiterten Kopfenden in den Kesselwänden abgedichtet werden. Bei derartigen Stehbolzen wurde bislang der Ubergangsteil zwischen dem starken Kopfende und dem schwächeren, meist zylindrisehen Schaftteil aussen wie innen nach einem konvexen, d. h. balligen Profil gestaltet. Es hat sich nun gezeigt, dass diese Stehbolzen, namentlich wenn sie aus Stahl oder einem sonstigen Baustoff von hohem Biegungswiderstand bestehen, infolge der grösseren Wärmeausdehnung der Feuerbuchswände gegenüber den Stehkesselwänden leicht brechen.
Die Brüche treten vornehmlich in den äusseren Stehbolzenreihen der Feuerbuchse und überall dort auf, wo die Verschiebung des einen Bolzenendes gegenüber dem andern vergleichsweise gross ist. Am Stehbolzen selbst wird der Bruch meist in demjenigen Querschnittsbereieh beobachtet, der den Übergang bildet zwischen dem in der Wand eingespannten Bolzenkopf und dem meist zylindrischen Schaftteil von schwächerem Querschnitt.
Um die Bruchgefahr herabzusetzen, hat man bereits versucht, durch Eindrehen oder Einpressen von Rillen in das Aussenprofil des Schaftüberganges, sogenannter Entiastungskerben, diesen Teil nachgiebiger zu gestalten, was aber zu einer Überbeanspruchung der so geschwächten Stellen geführt hat. Weiter hat man vorgeschlagen, den Stehbolzenschaft nach der Mitte zu allmählich unter Umständen bis über die zulässige Beanspruchung zu schwächen, so dass der Sehaft insgesamt nach einer gesehweiften Form verläuft, damit der Stehbolzen der unfreien Wärmeausdehnung der Feuerbuchse gegenüber dem Stehkessel besser zu folgen vermag.
Doch führt dies zu sehr starken Verschiebungen der Feuerbuchswand und damit zu starken Krümmungsänderungen in den Umbügen zwischen den Seitenwänden und den Tür-und Rohrwänden, die, wenn die Feuerbuehse aus Stahl oder legierten Baustoffen besteht, ohnedies leicht zu Brüchen oder Anrissen neigen.
Bei Hohlstehbolzen hat man auch versucht, die Bruchsicherheit dadurch 7U erhöhen, dass man den Übergang zwischen Kopf und zylindrisehem Schaft lediglich aussen kegelig gestaltet. Im Zusammenhang damit hat man den Durchmesser der durchgehenden zylindrisehen Bohrung vergrössert und ausserdem mit steigendem Aussendurchmesser des Bolzens anwachsen lassen, in der Meinung, dadurch die Entlastungswirkung des äusseren Schaftprofiles zu unterstützen.
Dadurch wird jedoch-da der Mindestquersehnitt durch die Zugbeanspruchung bedingt isteine wesentliche Erhöhung des Trägheitsmomentes und damit der Bolzensteifigkeit erreicht, die ihrerseits wieder die Biegungshöehstspannungen hinaufgesetzt. Es ist kein Zweifel, dass von zwei Rohren mit gleichem Querschnitt das mit der grösseren Innenbohrung die grössere Biegungssteifigkeit besitzt.
Aber ganz abgesehen von den beschriebenen technischen Mängeln der verschiedenen genannten Vorschläge zur Verhinderung des Bolzenbruehes bringt ihre Verwirklichung in den meisten Fällen eine nicht unerhebliche Verteuerung der Bolzenherstellung mit sich, was, da die Stehbolzen ein Massengut sind, wirtschaftlich sehr ins Gewicht fällt.
Die Erfindung geht von der Kenntnis aus, dass bei der Formgebung von Stehbolzen, insbesondere von Hohlstehbolzen mit erweiterter Höhlung in den Kopfenden, der Gestaltung des Übergangteiles zwischen dem Bolzenkopf und der meist zylindrischen Schaftmitte für die Bruchsicherheit des Bolzens eine hohe Bedeutung zukommt, und dass es nicht nur darauf ankommt, den äusseren, sondern auch den inneren Verlauf des Schaftteiles festigkeitstechnisch besonders günstig zu gestalten.
Die vorstehend erwähnte ballige Form des äusseren und inneren Verlaufes im Übergangsteil zwischen Kopf
<Desc/Clms Page number 2>
und Schaftmitte hat den Nachteil. dass der steife Querschnitt der Kopfenden, die aus Gründen einer dauerhaften Abdichtung in möglichst senkrechter Stellung zur Wand erhalten werden müssen, sich
EMI2.1
buchswand gegenüber dem Stehkesselmantel stark schräg gestellt wird.
Dies verursacht einerseits hohe Lagerkräfte in der Wandeinspannung und damit ein frühzeitiges Undiehtwerden des Stehbolzens infolge plastischer Verformung des Gewindes. anderseits aber vor allem hohe Biegekräfte an den beiderseitigen Übergängen der erweiterten Höhlungen der Kopfenden in die Kontrollbohrung des mittleren Bol/enteiles, die besonders bei hochelastischen Bolzenbaustoffen leicht zum Bruch führen.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäss dadurch beseitigt und damit eine für hochelastiselw
EMI2.2
überraschende, in diesem Umfang nicht vorauszusehende Steigerung der Bruchsicherheit der Stehbolzen gemäss der Erfindung.
Gegenüber Stehbolzen mit einer theoretisch errechneten, geschweiften Form des Sehaftverlaufes hat die beschriebene neue Formgebung den für die Massenherstellung sehr stark ins Gewicht fallenden Vorzug, dass die Stehbolzen nicht wie jene auf Schablonendrehbänken aus dem vollen hergestellt zu werden brauchen, wobei die Form der Schweifung sowohl von der Länge wie von dem Kopfdurchmesser des Bolzens abhängt, was angesichts der rund 40 verschiedenen Bolzenlängen und der fünf verschiedenen Kopfdurchmesser, also der rund 200 verschiedenen Bolzenabmessungen, eine
EMI2.3
mit spanabhebenden Werkzeugen einen Aussendurchmesser der Rohrstangen voraussetzt, der grösser ist als der Durchmesser des fertigen Kopfes.
Statt dessen können die Stehbolzen gemäss der Erfindung ebenso wie die bisher übliche, jedoch nicht bruchsichere Form aus Hohlstangen vom Querschnitt des mittleren Sehaftteiles durch Anstauehen und gleichzeitiges Aufweiten der Stangenenden auf Schmiede-
EMI2.4
Erweiterung in den Bolzenenden besteht der für die Abdiehtung wesentlich weitere Vorteil, dass die für eine wirksame Aufweitunng der Bolzenenden günstigste Gestaltung der Höhlungen beibehalten werden kann.
Die Übergänge von der kegeligen in die anschliessenden Höhlungen von grösserem bzw. engeren Durchmesser können erforderlichenfalls abgerundet werden.
In der Zeichnung sind in den Fig. 1-4 Stehbolzen gemäss der Erfindung im Längsschnitt dargestellt. Die Fig. 1-2 zeigen Bolzen gleichen Kopfdurehmessers, aber verschiedener Gesamtlängen. die sieh nur durch die Länge des hohlzylindrischen Schaftteiles (a) unterscheiden, wogegen die Kopf-
EMI2.5
einen mit Fig. 2 in der Länge und im mittleren Schaftquersehnitt übereinstimmenden Stehbolzen. der jedoch starke Kopfenden. mit entspreehenden stärker erweiterten Höhlungen und daher steilerem Verlauf des kegeligen Überganges zwischen der erweiterten stirnseitigen und der engen Kontrollbohrung besitzt.
Fig. 4 zeigt die Anwendung des gleichen Gedankens für einen Stehbolzen aus Doppelmetall, bei dem ein stählerner Kern e in an sieh bekannter Weise ganz oder zum Teil mit einem Mantel aus Nichteisenmetall j umgeben ist. Am linken Kopfende ist der Mantel beispielsweise als durchgehend dargestellt, am rechten Kopfende geht der Mantel nur bis in den Beginn der Bolzeneinspannstelle hinein. In allen Fällen bleibt die Wandstärke im Übergangsteile zwischen Kopfring und Schaftmitte annähernd gleich.