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dehnung des Stahlmantel entsprechend nachlässt, so wird trotz der Hitzeausdehnung der Kolbenstange die Reibung zwischen ihr und der Innenfläche des Graphitkohleringes nicht übermässig gross und es kommt infolgedessen nicht zur Zerreibung dieses Ringes bzw. zu einem Festklemmen der Stange. Gleichzeitig tritt hier die vorzügliche Schmier-bzw. Gleiteigenschaft des Graphitkohleringes besonders günstig in Erscheinung. Sind die Temperaturen niedriger bzw. gehen sie entsprechend herab, so schrumpfen Stange und Stahlmantel des Ringes wieder entsprechend zusammen und letzterer presst dann den Graphitkohlering wieder in einer dem Schrumpfen der Stange entsprechenden Weise zusammen, so dass auch dann die Abdichtung durch den Graphitkohlering an der Stange in günstigster Weise erhalten bleibt.
Ein anderes Anwendungsgebiet der beschriebenen, mit Stahlmantel versehenen Graphitkohleringe u. dgl. besteht in ihrer Verwendung als ölloses Lager. Bei allen bisher in dieser Beziehung mit
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wo nur geringe Drucke auftraten. Bei starken Belastungen hingegen zersprangen oder zerbröckelten die Kohleringe. Kupferkohle, die höhere Widerstandsfähigkeit besitzt, hat gegenüber reiner Graphitkohle aber nur geringe Schmierfähigkeit, so dass eine Verwendung von Kupferkohleringen als Lager bei hohen Temperaturen und bei hoher Belastung nicht in Frage kommt. Bei Benutzung der mit widerstandsfähigem Metallmantel aus Stahl oder anderem geeigneten Material versehenen Graphitkohleringe gemäss der Erfindung als Lager aber tritt ein Zerbröckeln oder Zerspringen der Graphit- kohleringe nicht ein.
Dabei kann man je nach Bedarf und Beanspruchung des Lagers eine grössere oder geringe Anzahl solcher Ringe verwenden. Da jeder Ring radial in genau rechtem Winkel zur Bohrung
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dieser Art bedürfen infolge der Schmier-und Gleitfähigkeit der Graphitkohle keiner Schmierung durch Öl, die ja bei Verwendung jenes Materials auch gar nicht am Platze wäre ; die Ölschmierung wird in diesem Falle also erspart.
Statt zur Bildung des Lagers eine Anzahl von mit Metallmantel versehenen Graphitkohleringen nebeneinander anzuordnen, kann man auch einen einzigen Ring entsprechender Höhe verwenden, mit andern Worten also einen Hohlzylinder aus Graphitkohle, der in der angegebenen Weise mit einem Mantel aus Stahl oder anderem widerstandsfähigen und durch Wärme ausdehnbaren Material versehen ist.
Schliesslich kann der mit Metallmantel versehene Graphitkohlering eine sehr vorteilhafte Anwendung aber auch finden als Zylinderfutter für Kolbendampfmaschinen, Luftkompressoren, Explosionsmotore u. dgl. mehr. Dabei kann der Einbau und die Anordnung dieser Ringe in dem Zylinder in ganz entsprechender Weise erfolgen wie für die Bildung des öllosen Lagers oder auch auf irgendeine
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an Stelle einer Anzahl nebeneinander angeordneter Graphitkohleringe einen mit Stahlmantel od. dgl. versehenen Graphitkohlezylinder entsprechender Höhe verwenden, d. h. von einer Höhe, die dem
Hub des Kolbens entspricht. Es wird so ein ölloser Zylinder geschaffen, dem kein Schmieröl zugeführt zu werden braucht, und es können so die ausserordentlich grossen Schmierölmengen erspart werden, die bisher für die Kolbenzylinder nötig waren.
Auch kann man dann an Stelle der bisher verwendeten gusseisernen Kolbenringe solche aus hochwertigem Stahl benutzen, die also bruchsicher sind und die man infolgedessen viel schmaler ausführen kann als die bisher gebräuchlichen gusseisernen Kolbenringe.
Der Anmeldungsgegenstand wird durch die Zeichnung veranschaulicht, n. zw. zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines der Ringe gemäss der Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt durch diesen Ring, Fig. 3 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform des Ringes,
Fig. 4 eine mit solchen Ringen versehene Stopfbüehse, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie A-B der
Fig. 4 und Fig. 6 die Seitenansicht eines Hilfswerkzeuges. Fig. 7 zeigt in Seitenansicht das Hilfs- werkzeug nach Fig. 6.
In sämtlichen Ausführungsformen ist der Graphitkohlering mit 3, sein Metallmantel mit 4
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radial stehen, kann man, wie Fig. 3 zeigt, die Zinken 6 auch schräg anordnen. Dadurch wird die Federung zwischen dem Gehäuseboden und dem ummantelten Ring erhöht.
Bei der in Fig. 4 und 5 veranschaulichten Ausführungsform einer mit den ummantelten oder gepanzerten Graphitkohleringen ausgestatteten Stopfbüchse sind abwechselnd mit diesen gepanzerten Graphitkohleringen -3, 4 Hohlringe 1 aus Kupfer angeordnet, die in bekannter Weise mit Graphit I gefüllt sind. Diese Kupferringe sind als einteilige offene Ringe hergestellt, deren beide Enden an der
Stossstelle abdichtend satt aufeinanderliegen, so dass an dieser Stossstelle keinerlei Druckmittel durch den Kupferring hindurchtreten kann, er anderseits aber doch eine gewisse Nachgiebigkeit besitzt, insbesondere bei Unebenheiten der Stange keine Festklemmung verursachen kann.
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Jeder der Kupferringe 1 wird ebenfalls von einem Stahlring 2 umgeben. Während aber, wie eingangs geschildert, der Stahlring 4 auf den Graphitkohlering 3 aufgeschrumpft ist, derart, dass er ihn zwischen sich zusammenpresst und unter Spannung hält, werden die Stahlringe 2 nur mit Passsitz um die Kupferringe 1 gelegt. Bekanntlich dehnt sich Kupfer beim Erhitzen stärker aus als Stahl.
Nun ist der Innendurchmesser des Stahlringes 2 so gewählt, dass bei Erreichung der höchsten Arbeittemperatur der von ihm umschlossene Kupferring 1 trotz dessen stärkerer Ausdehnung noch mit Klemmsitz in den Stahlring 2 hineinpasst. Der Aussendurchmesser des Stahlringes 2 ist so bemessen, dass dieser Ring im Gehäuse 8 der Stopfbuchse nicht zum Klemmen kommt bzw. dass noch genügend Spiel bleibt, damit der Kupferring 1 mit seinem Stahlmantel 2 sich noch in radialer Richtung bewegen kann. Selbstverständlich kommt es bei den hohen Temperaturen und dem hohen Druck, die bei der Benutzung der Packung für Heissdampfhöchstdruck-Kolbendampfmaschinen mit grosser Hubzahl, für welche diese Packungen in erster Linie bestimmt sind, auf grosse Genauigkeit bzw. grosse Feinheiten in den Abmessungen an.
Denn schon bei einem Spalt von nur Vioo" wurde der Höehstdruekheissdampf entweichen können und es würde dadurch sehr bald die Packung und auch die Stange zerstört werden. Durch die zwischen die Kohleringe 3, 4 eingelagerten kupfernen Dichtungsringe 1 soll eine gewisse Federung der Packung erzielt werden und es soll durch die grössere Ausdehnungsfähigkeit des Kupfers gegenüber dem Stahl dafür Sorge getragen werden, dass auch bei solchen hohen Temperaturen vollkommene Abdichtung gewährleistet wird. Gleichzeitig dienen die hohlen Kupfer-
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Stopfbüchsen besonders wertvoll ist.
Eine besondere Aufgabe kommt den die Kupferringe 1 umgebenden Stahlringen 2 noch bei
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geringen Abmessungen, welche die Paekungen der in Rede stehenden Heissdampfhochstdruck-Kolben- dampfmaschinen besitzen, erhebliche Schwierigkeiten und kann nur vom Zylinderinnern her vorgenommen werden.
Um nun trotzdem einen bequemen Ausbau der neuen Packung zu ermöglichen, ist der Boden 9 des Packungsraumes mit einer Anzahl von Schlitzen 10 (Fig. 4 und 5) in geeigneter Anordnung versehen. Soll die Packung ausgebaut werden, so wird zunächst der Kolben mit der Kolbenstange 7 herausgezogen, nachdem diese vom Kreuzkopf abgekuppelt ist, und es wird nun von der Zylinderseite her ein Demontageeisen H (Fig. 6) in den Innenraum der Stopfbüchse 8 eingeführt. Dieses Demontageeisen 11 ist am einen Ende mit Ansätzen oder Rippen 12 in gleicher Anordnung und Verteilung wie die Schlitze 10 des Bodens versehen, derart, dass diese Rippen 12 des Eisens 11 durch die Schlitze 10 des Stopfbüchsenbodens 9 in das Stopfbüchseninnere eingeführt werden können.
Durch Hammerschläge auf das andere Ende des Demontageeisens 11 wird dann die aus den nebeneinander gelagerten Ringen 3, 4 bzw. 1, 2 zusammengesetzte Packung als Ganzes nach vorn aus dem Packungsraum heraus-
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der Kupferringe 1, und es wird so verhindert, dass bei-diesem Hinaustreiben der Packung aus der Stopfbüchse die Graphitkohleringe bzw. die Kupferringe beschädigt werden.
Die beschriebene und dargestellte Stopfbüchsenpaekung eignet sich, wie erwähnt, vorzugsweise für die modernen Heissdampfhöchstdruek-Kolbendampfmasehinen, insbesondere von Dampfwagen, bei denen die Hubzahl des Kolbens eine sehr grosse ist (etwa 1000 pro Minute) und deswegen sowie wegen der auftretenden hohen Temperaturen Dichtungsmaterialien anderer Art nicht in Betracht kommen. Denn Sehnurdichtungen aus Asbest werden unter der Einwirkung einer Temperatur von etwa 4500 C bei 100 Atm. schnell zerrieben und es würde dadurch die Stange sehr schnell abgenutzt werden.
Weichmetallpackungen kommen wegen der hohen Temperaturen nicht in Frage und massive Packungen aus hitzebeständigem Material, wie Bronze, Kupfer u. dgl., bedürfen vorzüglicher Schmierung, die aber bei derartigen Maschinen deswegen auf Schwierigkeiten stösst, weil selbst das beste Zylinderöl bei den auftretenden hohen Temperaturen verdampft bzw. sich zersetzt. Entsprechendes gilt für die Anwendung von gusseisernen oder ähnlichen federnden Ringen. Sie haben ausserdem den Nachteil, dass man sehr weite Gehäuse braucht, die aber bei den kleinen Abmessungen derartiger Maschinen nicht anwendbar sind. Durch die im vorstehenden beschriebene Packung wird hingegen eine vollkommene Abdichtung bei langer Haltbarkeit von Packung und Stange erzielt, u. zw. ohne dass dabei eine Ölschmierung anzuwenden wäre.
Dabei erfüllen die gepanzerten Graphitkohleringe noch den besonderen Zweck, den Kolben der zumeist horizontal arbeitenden Maschinen, der auch nicht durchgehend ist, mitsamt der Stange zu tragen. Es bedarf hier also keiner besonderen tragend angeordneten Grundringe, die sich auch bei der hohen Hubzahl und den hohen Temperaturen sehr schnell ausschleifen würden. Durch die Tragwirkung der gepanzerten Graphitkohleringe wird das Schleifen des Kolbens im Zylinder unmöglich gemacht. Infolgedessen können sich bei Anwendung einer derartigen Packung die Kolbenringe frei auswirken, was besonders deswegen wichtig ist, weil das dem Kolben gegebenenfalls zugeführte Zylinderöl infolge der hohen Temperaturen nur noch geringe Schmier- eigensehaften besitzt.
Auch bei Benutzung der gepanzerten Graphitkohleringe 3,4 als öllose Lager bzw. Zylinderfutter kann man sich mit Vorteil solcher Ringe bedienen, deren Metallmantel mit Spitzen, Zinken,
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Rippen od. dgl. nach Art der bei 5 und 6 in den Fig. 1 und 2 dargestellten versehen ist. Ebenso können solche Zinken, Rippen od. dgl. auch da an der Aussenfläche der Metallmäntel vorgesehen sein, wo an Stelle einzelner Ringe für die Bildung des Lagers oder Zylinderfutters Hohlzylinder aus Graphitkohle Verwendung finden.
'Natürlich kann man mit besonderem Vorteil Zylinderfutter aus solchen gepanzerten Graphit-
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Graphitkohleringe in der vorher beschriebenen Weise verwendet werden. Die so ausgestatteten Maschinen bedürfen dann überhaupt keiner Ölschmierung mehr.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Ringen und Hohlzylindern aus Graphitkohle mit Mänteln aus Stahl oder anderem widerstandsfähigen, sich in der Hitze erheblich ausdehnenden Material für Diehtungszweeke, Futter u. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass ein Ring oder Zylinder aus Graphitkohle, dessen Aussendurchmesser grösser ist als der Innendurchmesser des zur Bildung seines Mantels dienenden Metallringes, Metallzylinders od. dgl. bei normaler Temperatur, nach Erhitzen des Metallringes oder-zylinders in diesen hineingedrückt wird.