DE2939284A1 - Verfahren zum herstellen von kolben aus gesinterter oxidkeramik - Google Patents
Verfahren zum herstellen von kolben aus gesinterter oxidkeramikInfo
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Description
- Anlage zur Eingabe vom 27.9.1979
- Pat/12.779/vB-Hx.
- Verfahren zum Herstellen von Kolben aus gesinterter Oxidkeramik Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kolben aus gesinterter Oxidkeramik mit darin eingebrachten metallischen Anschlußelementen, durch Fertigen eines ein Sackloch mit Grobgewinde aufweisenden Grünlings, Sintern des Grünlings, Bearbeiten des fertig gesinterten Kolbens an den Außenflächen auf Fertigmaß, Einbringen von Kleber in das Gewindesackloch und Einschrauben eines ebenfalls mit Grobgewinde versehenen metallischen Anschlußelementes Pumpenkolben aus Keramik werden seit langer Zeit gefertigt. Sie sind in unterschiedlicher Konstruktion am Markt und haben sich dort aufgrund ihrer hohen Verschleißfestigkeit und ihrer hohen Beständigkeit gegen Chemikalien gut eingeführt. Als Keramik hat sich insbesondere Oxidkeramik bewährt, d.h. ein relativ hochfestes Material großer Reinheit.
- Zu den vielen gute Eigenschaften, die gesinterte Oxidkeramik aufweist, kommt jedoch auch eine Eigenschaft, die sich sehr störend auswirkt. Es handelt sich dabei um den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den üblicherweise eingesetzten Metallen und dem der Sinterkeramik, wodurch eine paßgenaue Schraub-oder Vlemmverbindung zwischen Keramik und Metall im allgemeinen nicht möglich ist. Üblicherweise hat man daher die Pumpenkolben entweder aus Vollkeramik hergestellt und sie dann von außen durch Metallhalter umfaßt und so mit dem Pumpengestänge verbunden oder man hat einen Dorn in den als Hohlzylinder ausgeführten Pumpenkolben eingekittet.
- Die erste Möglichkeit setzt infolge der erforderlichen Paßgenauigkeit ein aufwendiges Schleifen der Keramik auch im Bereich der Befestigungsstellen voraus. Da die Keramik nur mit Diamantscheiben bearbeitet werden kann, ist dies ein besonders aufwendiges Unterfangen. Die zweite Möglichkeit des Einkittens von Dornen in die Xeramik berücksichtigt zwar die unterschiedlichsten Wärmeausdehnungskoeffizienten, wenn man einen dauerplastischen Kitt verwendet, genügt aber insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten, d.h. also bei schnellaufenden Pumpen mit mehreren loo Hüben/Nin. nicht den Festigkeitsanforderungen, d.h. der Keramikkolben wird aufgrund der Fliehkräfte gelockert und löst sich mit der Zeit vom Dorn.
- Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, den Dorn mit einem groben Gewinde zu versehen und ihn in den mit einem groben Innengewinde versehenen Pumpenkolben einzudrehen. Auch hierbei treten jedoch erhebliche Schwierigkeiten auf, die im wesentlichen darin begründet sind, daß die Keramik beim Sintern stark schwindet. Diese Schwindung ist auch nicht gleichmäßig, sondern abhängig von den Wandstärken. Das in den Grünling des Keramikkolbens eingepreßte oder eingedrehte Grobgewinde behält zwischen Pressen und Sintern nicht die ursprüngliche Form, so daß der ebenfalls mit Grobgewinde versehene Schaft nicht ohne weiteres in das Gewindesackloch eingedreht werden kann. Es muß also entweder der Schaft oder der Keramikkolben im Gewindebereich nachgearbeitet werden, um ein Fluchten zwischen Schaft und Keramikkolben zu erreichen. Dieses Nacharbeiten ist sehr zeitaufwendig und erfordert im Falle der Nachbearbeitung des Innengewindes im Keramikkolben ebenfalls den Einsatz von diamantbestückten Schleifscheiben, so daß eine wirtschaftliche Fertigung von Keramikkolben mit metallischen Anschlußelementen nicht möglich ist.
- Ein Ausgleich und ein Ausrichten des Schaftes im Keramikkolben durch Einbringen eines Gewindesackloches mit größerem Durchmesser führt dazu, daß zwischen Schaft und Keramikzylinder keine kraftschlüssige Verbindung mehr besteht und diese Verbindung nur noch über den mehr oder weniger elastischen Kitt gegeben ist, wodurch die Kräfte nicht mit einer vollen Ringfläche übertragen werden, sondern im Extremfall nur eine Punktauflage haben. Die Folge ist, daß der Kolben auf Biegung beansprucht wird und zu Bruch geht.
- Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine sichere kraftschlüssige Verbindung zwischen Schaft und Keramikkolben zu schaffen, die wirtschaftlich herstellbar ist und die Nachteile einer möglichen Lockerung im Gebrauch vermeidet.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von Kolben aus gesinterter Oxidkeramik mit darin eingebrachten metallischen Anschlußelementen durch Fertigen eines ein Sack loch mit Grobgewinde aufweisenden Grünlings, Sintern des Grünlings, Bearbeiten des fertig gesinterten Keramikkolbens an den Außenflächen auf Fertigmaß, Einbringen von Kleber in das Gewindesackloch und Einschrauben eines ebenfalls mit Grobgewinde versehenen metallischen Anschlußelementes, mit den kennzeichnenden Merkmalen, daß als metallisches Anschlußelement ein mit Grobgewinde versehener Rohling in das Gewindesackloch eingeschraubt und nach Abbinden des Klebers, zentriert durch den Keramikkolben, fertig bearbeitet wird.
- Da der Keramikkolben dann bereits vollständig bearbeitet ist, kann die Bearbeitung des Metallschaftes ohne Schwierigkeiten erfolgen und wird immer zu einem fluchtenden Anschluß führen. Die Kraftübertragung ist ebenfalls gesichert, da der eingebrachte Rohling an der Wandung des Sackloches im Keramikkolben anliegt.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der unbearbeitete Rohling einen Ansatz auf, der nach dem Einkitten zu einem Gewindeansatz umgearbeitet wird. Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß in den Rohling eine Gewindebohrung eingebracht wird.
- In beiden Fällen ergibt sich die Möglichkeit, beliebige Kupplungsstücke an den Keramikkolben anzubauen, wo stets ein einwandfreier Paßsitz am Bund des Keramikkolbens erreicht wird.
- Das Grobgewinde des Keramikkolbens und damit auch das Grobgewinde des Schaftes wird gemäß bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung zweckmäßig als Rundgewinde aufgebracht. Da die Keramik leicht bruchanfällig ist, wenn sie auf Zug beansprucht wird3 rund diese Bruchanfälligkeit durch Kerbwirkung noch erhöht wird, ist die zweckmäßigste Ausführungsform des Innengewindes ein Rundgewinde, weil durch die Rundungen nur geringe Kerbwirkungen ausgeübt werden, wohingegen trotzdem eine kraftschlüssige Ubertragung der auftretenden Kräfte auf den Schaft gewährleistet ist.
- Als Kleber wird vorzugsweise ein lösungsmittelfreier Einkomponentenkleber auf Epoxidharzbasis eingesetzt, dessen Ausdehnungskoeffizient nahe dem der Keramik liegt. Kleber dieser Art weisen eine gute Dauertemperaturfestigkeit auf, die im Bereich von ca. 150 bis 1700 C liegt und einen kurzfristigen Einsatz von 2000 C gestatten. Desweiteren ist wesentlich, daß die Klebefugen nur eine geringe Elastizität aufweisen, d.h. daß keine Bewegung zwischen Keramikkolben und metallischem Anschlußstück erfolgt, wodurch eine Lockerung des Keramikkolbens vermieden wird.
- Als Oxidkeramik im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind Keramiken zu verstehen, die sowohl aus einem als auch aus mehreren Stoffen zusammengesetzt sein können.
- Bevorzugt werden jedoch die sogenannten Einstoffoxidkeramiken mit geringem Gehalt an Flußmittel,Stabilisatoren und Korngrößenregulatoren. Im einzelnen kann es sich dabei um Oxidkeramiken aus Siliziumoxid, Magnesium oxid, Berylliumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid und Aluminiumexid/ sowie deren Mischungen handeln, wobei insbesondere Zirkonoxid und Aluminiumoxid-Sinterkeramiken bevorzugt werden. Besonders bewährt hat sich eine Oxidkeramik aus Aluminiumoxid, die einen Aluminiumoxidgehalt von = oder größer 85% aufweist. Die restlichen Bestandteile dieser Keramik sind im wesentlichen Magnesiumoxid, Siliziumoxid, ggf. Kalziumoxid und Zirkonoxid, sowie Verunreinigungen. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit und der chemischen Beständigkeit kann der Al,O,-gehalt auf über 99% gesteigert werden. In diesen Fällen besteht die restliche Komponente fast ausschließlich aus Magnesiumoxid, das als Kornwachstumshemmer eingesetzt wird, sowie aus Verunreinigungsspuren.
- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen erläutert: Fig. 1 zeigt den Schnitt durch einen Keramikkolben, Fir. 2 einen Rohling des Schaftes, Fig. 3 den Keramikkolben mit eingekittetem Schaft und Gewindeansatz, Fig. 4 den Keramikkolben mit eingekittetem Schaft und Gewindebohrung, wobei die Figuren 1, 3 und 4 im Schnitt dargestellt sind.
- Der Kolben 1 weist das Sackloch 2 auf, in dem sich das Innenrundgewinde 3 befindet. In das Sackloch 2 ist ein Kitt 9 eingebracht, der durch den Rohling 5 mit dem Außenrundgewinde 4 mehr oder weniger gleichmäßig im Sackloch 2 verteilt wird. Der Ansatz 6 des Rohlings 5 wird nach Abdrehen und Gewindeschneiden zum Gewindeansatz 7, wobei es wesentlich ist, daß der Bund lo des Kolbens 1 mit dem Bund 10' des Dornes 11 fluchtet, d.h.
- daß das Gewinde 7, 8 rechtwinklig zur Stirnfläche verläuft.
- Auch bei der Fig 4-fluchtet der Bund lo' mit dem-Bund lo des Kolbens 1. Der Dorn 11 weist hierbei jedoch die Gewindebohrung 8 auf. Die Gewindebohrung 8 trägt dabei ebenso wie der Gewindeansatz 7 metrisches Gewinde und ermöglicht dadurch den einfachen Anschluß beliebiger Anschlußstücke, die mit-dem Kolbengestänge-verbunden werden können.
- Leerseite
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen von Kolben aus gesinterter Oxidkeramik
mit darin eingebrachten metallischen Anschlußelementen durch Fertigen eines ein
Sackloch mit Grobgewinde aufweisenden Grünlings, Sintern des Grünlings, Bearbeiten
des fertig gesinterten Kolbens an den Außenflächen auf Fertigmaß, Einbringen von
Kleber in das Gewindesackloch und Einschrauben eines ebenfalls mit Grobgewinde versehenen
metallischen Anschlußelementes, dadurch gekennzeichnet, daß als metallisches Anschlußelement
ein mit Grobgewinde versehener Rohling in das Gewindesackloch eingeschraubt und
nach Abbinden des Klebers, zentriert durch den Keramikkolben, fertig bearbeitet
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling
mit einem Gewindeansatz versehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling
mit einer Gewindebohrung versehen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Gewindeansatz bzw. in die Gewindebohrung ein Verbindungsstück geschraubt
wird, das plan an der Stirnfläche des eramikkolbens anliegt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß als Grobgewinde ein Rundgewinde in den Keramikkolben eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß als Grobgewinde ein Rundgewinde auf den Rohling aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kleber ein lösungsmittelfreier Einkomponentenkleber auf Epoxidharzbasis
verwandt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche liis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß als Oxidkeramik Aluminiumoxid-Sinterkeramik mit einem Aluminiumoxidgehalt von
= oderößer 85% eingesetzt wird.
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| DE2515229A1 (de) * | 1974-04-23 | 1975-11-13 | Elitex Zavody Textilniho | Pumpe, z.b. kolbenpumpe fuer hydraulische duesenwebstuehle, pumpe mit rotationsteilen zur foerderung von fluessigkeiten und dergleichen |
-
1979
- 1979-09-28 DE DE19792939284 patent/DE2939284C2/de not_active Expired
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