DE1508934A1 - Verfahren zur Beeinflussung der Waermeausdehnung in einem ganz oder zum Teil hohlen Festkoerper mit kreisfoermigem Querschnitt und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

PATENTANWALT!

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Via G. Previati, 47 v/uu^jh Mailand, Italien

Verfahren zur Beeinflussung der Wärmeausdehnung in einem ganz oder zum Teil hohlen Festkörper mit kreisförmigen Querschnitt und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur 'Beeinflussung der Wärmeausdehnung eines hohlen bzw· zum Teil hohlen Festkörpers, insbe- " sondere aus Metall, mit kreisförmigem oder annähernd kreisförmigem Querschnitt·

Das erfindungsgemäße Verfahren bezweckt eine Steigerung der Wärmeausdehnung in einer vorbestimmten Richtung und Verminderung derselben in einer anderen Richtung, die gewöhnlich aber nicht notwendigerweise senkrecht zur ersten Richtung verläuft«

Die Erfindung sieht deshalb vor, daß beim Gießen des Werkstoffe« des Festkörpers ein Ring elliptischer oder ovaler Form mit einer bzw· zwei Symmetrieachsen, dessen Werkstoff einen anderen (größeren f oder kleineren) Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als der Werkstoff des Festkörpers und dessen Elastizitätsmodul in Abhängigkeit von der Temperatur andere veränderlich ist, eingegossen wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, in der auf die ein Beispiel darstellende Zeichnung Bezug genommen ist, in der sind

Fig· 1 ein Querschnitt eines Festkörpers, der ein ringförmiges, eingegossenes Stück enthält, und

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Fig. 2 ein Querschnitt, der die Wärmeauedehnung - zwecks ?eranachauiichung übertrieben- des hohlen bzw. z.T. nomlen Festkörpers darstellt.

Die Fig. zeigen ein Gußstück 6 mit kreisförmigem Querschnitt_f das im abgebildeten Teil hohl ausgebildet ist. Im .festkörper 6 iat ein ringförmiges Element 8 eingegossen.

Der Ring 8 besteht aus einem ellipsenförmigen Element mit zwei Symmetrieachsen 10 und 12. Der Ring 8 kann jedoch zwei oder auch nur eine Symmetrieachse haben und im wesentlichen ovale Fora aufweisen. Mit x-x wird die Richtung bezeichnet, in der die üiäraeausdehnung des Festkörpers 6 erhöht werden soll, während y-y eine zur Richtung x-x senkrechte Richtung ist, in der die Wärmeauadeömmg vermindert werden soll. Wie aus der Fig. 1 der Zeichnung hervorgeht, 1st der ovale Ring 8, der im Festkörper 6 eingega&san wurde, so angeordnet, daß seine längere Achse mit der Richtung zu&smzen— fällt, in der die Wärmeausdehnung des Festkörpers vermindert werden soll.

Man nehme an, daß der Werkstoff des Körpers 6 einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als derjenige des Ringes 8 und daß sein Elastizitätsmodul einen höheren Temperaturkoeffizienten hat· Beim Erstarren des Festkörpers 6 neigt dieser in Folge der Abkühlung dazu, sich stärker zusammenzuziehen als der in ihn eingebettete Ring 8 und wird daher einer Spannungsbeanspruchung unterworfen· In Bezug auf den Ring 8 kann man zur besserer Verdeutlichung annehmen, daß vier gedachte Zugstangen A-A, B-B in Folge der Wirkung des umgebenenden Werkstoffes vom Festkörper 6 auf den Ring 8 einwirken und versuchen, ihn auf verschiedene Weise zu verformen, wie die Pfeile in fig· 1 seigön_e

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Zwei dieser Zugetangen, die in zwei Sektoren um 180° zueinander versetzt sind, bestehen aus dem Teil des Festkörpers 6, der sich im Innenteil des Ringes 8 (mit A in Fig. 1 bezeichnet) befindet. Die Zugkraft wird in einer vorwiegend zur Achse x-x parallelen Richtung ausgeübt. Me anderen beiden Zugstangen, die ebenfalls in zwei Sektoren um 180° zueinander versetzt und zu den beiden ersten senkrecht liegen, bestehen aus dem Teil des Festkörpers 6, der sich außerhalb dee Ringes 8 befindet (mit B bezeichnet). Ihre Zugkraft wird in einer vorwiegend zur Achse y-y parallelen Richtung ausgeübt.

Es folgt daraus, daß sich der Festkörper bei Raumtemperatur, obwohl störende Wirkungen fehlen, in einem Spannungszustand befindet.

Eine anschließende Erwärmung führt dazu, die Eigenspannungen des Festkörpers 6 zu lösen, indem die Form verändert wird, und zwar in Folge und in Abhängigkeit des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Werkstoffe und eventuell auch inres Elastizitätsmoduls, wenn dieser bei der Wärneeinwirkung verschieden veränderlich ist.

Zur weiteren Erläuterung wird angenommen, daß der Festkörper 6, der sich bei Raumtemperatur, wie oben erwähnt, in einem Spannungszustand befindet, eine runde Form besitzt und 30 ausgebildet ist, wie es Fig. 1 zeigt. Wenn der Körper erwärmt wird, führt die Temperaturerhöhung dazu, ihn oval zu verformen, wie es Fig. 2 zeigt, worin die Verformungen zwecks beeserer Veranschaulicnung übertrieben dargestellt sind.

Aus ü'ig. 2 ergibt sich, daß der Festkörper stärker in der Richtung der Achse x-x und schwacher in der Richtung y-y verformt wurae. Diese Wirkung wird auch durch Versuche bestätigt. Bei allen praktischen

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Versuchen hat sich nämlich folgendes herausgestelltt Wenn ein ringförmiger Körper mit den oben beschriebenen Formen und Eigenschaften in einen Werkstoff mit den oben beschriebenen Merkmalen im Qußverfahren eingebettet wird, eo daß das (ranze einen Festkörper mit im wesentlichen zylindrischer und hohler oder zum Teil hohler Form bildet, der so ausgebildet ist, wie es die Fig. ale Beispiel zeigen, hat man bei dem Festkörper, der einen runden Querschnitt aufweist, eine größere Wärmeausdehnung in einer bestimmten Riohtung (Achse x-x im Fall der Fig· 2) und kleinere Wärmeausdehnung in einer anderen, fc zur ersten senkrecht Terlaufenden Richtung (Achse y-y im Fall der Fig. 2) festgestellt·

Es ist bemerkenswert, daS die orale Verformung des Festkörpers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren allmählich eintritt, d.h. nach Ma0-gabe der Temperaturerhöhung, was jedenfalls einen Ausgleich anderer, ebenfalls von der Temperatur abhängiger Erscheinungen erlaubt. Aus diesem Grund findet die Erfindung einen großen Anwendungsbereich und auch vorteilhaften Einsatz in allen Fällen, bei denen Festkörper benötigt werden, die aus Werkstoffen mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen, wenn es erwünscht ist, daß eine Abmessung andere mit der Temperatur variiert als die andere, wie z.B. bei Anzeigegeräten, Präzisionsregler für Anlagen, die großen Temperaturechwankungen ausgesetzt sind, Regelgeräten für die Luftfahrt, Kolben für Kolbenverbrennungemotoren, medizinischen und sanitären Ausrüstungen usw.

Wenn der Festkörper 6 eine größere Länge aufweist, kann man natürlich nicht nur einen Querring 8 sondern zwei oder mehr vorsehen, und zwar je nach der Endform des Festkörpers, die in Längsrichtung des Körpers gleichmäßig oder verschieden sein kann«

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1· Verfahren zur Beeinflussung der Wärmeausdehnung in einem ganz oder zum Teil hohlen Festkörper mit kreisförmigem oder annähernd kreisförmigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß ein elliptischer oder ovaler Ring mit einem oder zwei Symmetrieachsen und mit einem anderen (größeren oder kleineren) Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Festkörper sowie ^egebenenfallsjait einem bei Temperaturwechsel anders veränderlichen Elastizitätsmodul beim Guß im Inneren des Festkörpers und in Querstellung zu ihm % eingebettet wird·

   2· Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafi im Festkörper ein oder mehrere zueinander symmetrisch ausgerichtete Ringe beim Guß eingebettet werden, die den Zweck haben, die gleichbleibende und endgültige Form des Festkörpers zu bestimmen·

   .3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr ringförmig· Körper beim Guß eingebettet werden, die zueinander und zum Festkörper unsymmetrisch angeordnet sind, um die gewünschte endgültige Form de« Festkörpers zu bestimmen, die an ver- schiedenen Stellen seiner Achse verschieden ist·

   4« Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Ring mit im wesentlichen ovaler Form·

   5· Einrichtung zur Durchführung des Verfahrene nach einem der An-.sprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen ellipsenförmigen Ring·

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