DE34184C - Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung von Kolbenstangen für horizontale Dampfmaschinen, Pumpen, Gebläse u. s. w - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren , um Kolbenstangen für horizontale Dampfmaschinen, Pumpen, Gebläse u. dergl. derart herzustellen, dafs sie beim Tragen der Kolben möglichst gerade bleiben; dabei wird angenommen, dafs diese Kolbenstangen, wie meist üblich, etwa auf ihrer Mitte die Kolben tragen und an den Enden durch die Geradführungen unterstützt sind. Bekanntlich liegt der Hauptfehler der horizontalen Dampfmaschinen u. s. w.. darin, dafs die Bohrungen der Cylinderstopfbüchsen durch starke Abnutzung nach unten sehr bald unrund und unbrauchbar werden, und dies ist hauptsächlich dem Umstände zuzuschreiben, dafs die in gewöhnlicher Weise hergestellten Kolbenstangen sich stets nach unten durchbiegen und, ebenso wie die Kolbenringe in der Cylinderbohrung, unten in den Stopfbüchsenbohrungen mit übermäfsigem Reibungsdruck schleifen.

Durch verhältnifsmäfsig leichte und sehr widerstandsfähige hohle Kolbenstangen, wird diesem erheblichen Uebelstande nur unvollkommen abgeholfen. Sie vermögen ebenfalls bei der Hin- und Herbewegung der Kolbenstangen ein Schleifen mit übermäfsigem Reibungsdruck unten in den Cylinder- und Stopfbüchsenbohrungen nicht zu verhindern.

Dieser Uebelstand wird durch das vorliegende Verfahren vermieden. Dasselbe besteht darin, dafs man entweder die Kolbenstangen, nicht wie bisher üblich, im unbelasteten, sondern im belasteten Zustande gerade dreht, oder dafs man unbelastete Kolbenstangen nach einer sogenannten Copirschiene von.dem Längenprofil einer zunächst im unbelasteten Zustande gerade gedrehten und dann durch Belastung durchgebogenen Kolbenstange abdreht, also im un- . belasteten Zustande gebogen herstellt, derart, dafs sie, in passende Lage gebracht, durch das Kolbengewicht gerade gedrückt werden. Das Fertigdrehen der Kolbenstangen im belasteten Zustande derselben kann entweder in . der Weise geschehen, dafs man die an den Enden unterstützten und mit dem Kolben oder einem ihm entsprechenden Gewicht belasteten Kolbenstangen auf einer passenden Drehbank fest lagert und den Drehstahl mit einem passenden Ringstichelgehäuse um sie rotiren läfst, oder in der Art, dafs man die mittelst festen Ringes und Stellschrauben auf der Mitte mit einer Kraft, entsprechend dem Kolbengewicht, durchgedrückten Kolbenstangen zwischen Spindel und Reitnagel einer gewöhnlichen Leitspindeldrehbank rotiren und dann den Drehstahl mit dem Support einfach durch die Leitspindel verschieben läfst. Solche im belasteten Zustande fertiggedrehte Kolbenstangen tragen, durch die Geradführungsstücke an beiden Enden passend unterstützt, die Kolben vollständig frei und halten, weil sie eine nennenswerthe Durchbiegung nicht besitzen, Stopfbüchsen und Kolben entlastet, während Kolbenstangen, die im unbelasteten Zustande fertiggedreht und dann erst mit dem Kolbengewicht belastet werden, wegen der daraus resultirenden übermäfsigen Durchbiegung dies nicht ermöglichen. Die im Durchmesser etwas gröfser gehaltenen, roh abgedrehten und belasteten Kolbenstangen werden entweder in geradem Zustande fertig

abgedreht oder, ^&s Vorzuziehen ist, man giebt .denselben, um sie 'etwas dünner halten zu können, vo.nivoinherein eine gebogene Form, was durch Pressen u'. dergl. leicht geschehen kann. Man wählt die Gröfse dieser Durchbiegung der rohen Kolbenstangen etwa gleich der Durchbiegung einer gewöhnlichen fertigen Kolbenstange in deren belastetem Zustande. Beim Einspannen der nach dem obigen Verfahren zu behandelnden Kolbenstangen hat man darin nur darauf zu achten, dafs die Richtung der Durchbiegung entgegengesetzt ist der Richtung der Wirkung der natürlichen oder künstlichen Belastung der Kolbenstangen, d. h. der Belastung durch den Kolben oder durch ein gleich grofses Gewicht bezw. der Belastung mittelst Federn oder Schrauben, durch die man einen der Wirkung jenes Gewichtes entsprechenden Druck an der betreifenden Stelle der Kolbenstange erzeugt. Das Gewicht oder der künstliche Druck wird alsdann die Kolbenstange gerade zu richten trachten. Die so vorgerichteten Kolbenstangen dreht man dann auf passende Dicke fertig ab, und zwar lä'fst man hierbei, wie erwähnt, die Stangen in fester Lage, wenn die Belastung durch Gewicht bewirkt wird, dagegen kann man dieselbe wiegewöhnlich rotireri lassen, falls die Richtung der Belastung in Bezug auf den Kölbenstangenkörper selbst durch die Drehung nicht geändert wird, wie dies bei Anwendung einer durch Schrauben oder Federn hervorgerufenen künstlichen Durchbiegung der Fall ist. In beiden Fällen ist, wie leicht einzusehen, die Wirkung dieselbe.

^; Zur Ausübung dieses Verfahrens passende Einrichtungen sind auf beiliegender Zeichnung als Beispiele dargestellt. Man bringt die rohe, vorbearbeitete Kolbenstange R, Fig. i, auf eine Egalisirdrehbank, und zwar entweder mit dem vorderen und hinteren Geradführungsstück versehen, oder, was besser ist, mit entsprechenden Einsatzstücken S, so dafs die Stange iri der Verticalrichtung diejenige Lage einnimmt, die sie in der Dampfmaschine später erhält. Bei vorher durchgebogenen rohen Kolbenstangen mufs die Krümmung nach oben liegen.

Hierbei trägt die Kolbenstange, welche frei iri den Stützen S ruht, entweder den Kolben K oder zweckmäfsiger ein Ersatzbelastungsgewicht Q.. Dies Gewicht kann entweder gleich dem Gewichte des Kolbenkörpers sein, besser ist es aber, das Gewicht zu Anfang der Bearbeitung, wenn die Dicke der rohen Kolbenstange noch eine gröfsere ist, entsprechend gröfser zu halten. Die derart auf der Drehbank fest gelagerte Kolbenstange kann nun ■ durch einen oder mehrere Drehstähle, welche mit Ringstichelgehäusen E, Fig. 2 und 3, sich um die Stange drehen, bearbeitet werden. Das einen oder mehrere Drehstähle S tragende Gehäuse E wird durch ein Zahnradgetriebe Z um die fest gelagerte Kolbenstange in Drehung versetzt, während zugleich eine Längsverschiebung des Gehäuses durch die Drehbankspindel ρ erfolgt, so dafs die Drehstähle richtig zum" Schnitt kommen.

Da nun die Durchbiegung der Kolbenstange mit abnehmender Dicke wächst, so müssen natürlich gegen Schlufs der Bearbeitung sehr dünne Späne abgedreht werden. Es empfiehlt sich deshalb auch, die Stange durch Nachschleifen ganz zu vollenden.

Wählt man nun die Ersatzstützen S, Fig. 1, und die Ersatzbelastung Q/ passend, so lassen sich auch zum Schlufs die Ansatzflächen für die Kreuzköpfe und den Kolben mittelst des Ringstichelgehäuses genau nachdrehen. Es empfiehlt sich für diesen Zweck, die Drehstähle iri radial stellbaren Schlitten S im Ringgehäuse zu befestigen. ■ ■

Bei gröfseren Kolbenstangen empfiehlt· es sich, in der .Mitte, wo die Kolbenbelastung auftritt, feste Ringe mit Stellschrauben anzuordnen, so dafs man die belastete Stange nach jedem Span bei der Bearbeitung durch diese Stellschrauben feststellen und dadurch auch Vibrationen vorbeugen· kann. Namentlich ist ein solcher fester Stellschraubenring in Verbindung mit einer der Stangendicke entsprechend vergröfserten Belastung Q mit Vortheil anwendbar. Indessen genügt es, für Kolbenstangen von Dampfmaschinen der gewöhnlicheren Gröfsen, wenn man die Stangen zwischen Spindel und Reitriagel o, Fig. 1, einer Egalisirdrehbank einspannt und dann vor Verdrehung gut sichert. Man kann auch eine wie beschrieben fest eingespannte, aber unbelastete gerade Kolbenstange mittelst Ringstichelgehäuses bearbeiten, deren Bewegung durch eine sogenannte Gopirschiene beeinflufst wird.

Fig. 4 zeigt z. B. ein Ringstichelgehäuse E, das auf einem horizontalen Querschlitten verschiebbar ist, der seine Bewegung mittelst Lenkers α und Winkelhebels h unter dem Einflüsse des ■ Längenprofils einer als Copirschiene fest aufgespannten, belasteten und durchgebogenen Kolbenstange g erhält, die genau der zu erzeugenden Kolbenstange entspricht, aber in der gewöhnlichen Weise hergestellt wurde. . ■ '

Auch kann man, wie in Fig. 5, das Ringstichelgehäuse E auf einem vertical beweglichen Schlitten befestigen, dessen Bewegung durch das Längenprofil einer Copirschiene j beeinflufst wird, das man durch Rechnung oder empirisch bestimmt.

"Verwendet'man· als Copirschiene eine in gewöhnlicher Weise hergestellte, belastete und deshalb durchgebogene Kolbenstange, so empfiehlt es sich, die Copirbewegung nicht direct, sondern mittelst doppelarmigen Hebels auf das

Stichelgehäuse zu ,übertragen. Die Drehung des letzteren erfolgt auch hier durch Welle W, Rädergetriebe Z, und die Lä'ngsverschiebung durch Schraubenspindel p.

Man erhält auf diese ■ Weise eine Kolbenstange, welche im unbelasteten Zustande durchgebogen ist, genau in der Art,- wie die auf gewöhnlichem Wege hergestellten Kolbenstangen im belasteten Zustande derselben. Bringt man eine solche krumme Kolbenstange nun in passender Lage mit dem Kolben in die Maschine, so wird sie durch die Belastung des Kolbens eine nahezu gerade Form annehmen.

Ferner kann man Kolbenstangen, welche diese Eigenschaft haben, auch auf gewöhnlichen Egalisirbänken unter Anwendung gewöhnlicher Drehstahlsupporte herstellen. Man spannt zu diesem Zwecke die roh abgedrehte, gerade oder krumme vorgearbeitete Kolbenstange R, Fig. 6, zwischen Spindel und Reitnagel t ein und befestigt an der Stelle, wo die Kolbenbelastung später wirken soll, einen in einem festen Gehäuse centrisch drehbaren Ring D, der mehrere Stellschrauben enthält. Alsdann bringt man die gerade oder krumme Kolbenstange gegen die Verticalrichtung in die Lage, welche sie in der Maschine erhält, und im Falle die Stange ■ krumm ist, bringt man die Krümmung genau nach oben. Man belastet dann die Stange mit dem Gewicht des Kolbens K, oder besser zu Anfang der Bearbeitung mit einem gröfseren Gewicht, stellt nun die Stellschrauben im Ringe D fest gegen die belastete Stange ein und entfernt dann das Belastungsgewicht. Nunmehr kann die Kolbenstange mit dem Spannringe D in der gewöhn- -lichen 'Weise rotiren und abgedreht werden. Nach jedem Span löst man die Stellschrauben, bringt das event, gegen vorher etwas verringerte Belastungsgewicht von neuem auf die in Normallage gebrachte Kolbenstange und spannt dann dieselbe durch die Stellschrauben .von neuem ein.

Gegen Ende der Bearbeitung nimmt man wieder die Drehspäne nur sehr dünn und kann auf diese Weise eine in der Normallage. belastete Kolbenstange möglichst gerade erhalten.

Statt eines Stellringes mit Stellschrauben kann man auch eine Feder/, wie Fig. 7 zeigt, anwenden, um direct oder indirect den der Wirkung des Kolbengewichtes ungefähr gleichkommenden entsprechenden Seitendruck auf die Kolbenstange auszuüben. Der Ring m dreht sich dann mit der Kolbenstange, und es entsteht annähernd die gleiche Wirkung wie bei festliegenden, belasteten Kolbenstangen. An der Feder f kann man eine Druckscala hiernach

anordnen und den Druck I hiernach so bestimmen, dafs er gleich pder wenig gröfser als ,der durch das Gewicht des Kolbqns erzeugte Druck plus dem Drucke ist, welcher durch das Eigengewicht der Kolbenstange in normaler Lage derselben entsteht. Die nachtheilige Wirkung des Eigengewichtes der Kolbenstangen kann man dadurch annähernd beseitigen, dafs man einen excentrischen Ring mit Hebel so anbringt, dafs er den Federdruck der Eigengewichtswirkung entsprechend vermehrt oder vermindert.

Derart hergestellte Kolbenstangen sind im belasteten Zustande fast ganz gerade und können gegenüber den auf gewöhnliche Weise hergestellten, im unbelasteten Zustande geraden Kolbenstangen als tadellos bezeichnet werden. In manchen Fällen kann es sich empfehlen, solche Kolbenstangen unter der mittleren Temperatur zu bearbeiten, in welcher dieselben bei ihrer Anwendung in den Dampfmaschinen, Pumpen, Gebläsen u. dergl. sich befinden. Dies kann man leicht durch eine passend angebrachte Gasfeuerung oder bei hohlen Kolbenstangen durch Dampfheizung erreichen.

Claims (2)

Patent-An sp rüche:'

1. Das Verfahren, horizontale Kolbenstangen für Dampfmaschinen, Pumpen, Gebläse u. dergl. entweder im belasteten Zustande gerade zu drehen, derart, dafs sie an ihren Enden gestützt den auf ihrem mittleren Theile sitzenden Kolbenkörper oder eine demselben entsprechende Belastung unter Beibehaltung einer möglichst geraden Form tragen, oder solche Kolbenstangen im unbelasteten Zustande nach einer Copirschiene fertig abzudrehen, so dafs sie eine gebogene Form derart erhalten, dafs sie, in richtige Lage gebracht, durch das aufgebrachte Kolbengewicht möglichst gerade gedrückt werden.

2. Die Herstellung solcher Kolbenstangen aus geraden oder krummen vorgearbeiteten Rohstangen, indem man sie entweder in belasteter, fester Lage mittelst der drehbaren Ringstichelgehäuse E, Fig. 2, bearbeitet, oder indem man diese fest eingespannten . Stangen unbelastet läfst und sie mittelst eines durch einen Copirapparat bewegten Ringstichelgehäuses E (Fig. 5) bearbeitet, oder endlich indem man sie in gewöhnliche Supportdrehbänke einspannt und unter Benutzung centrisch drehbarer Stellschraubenringgehäuse D (Fig. 6) oder Federdruckgehäuse m (Fig. 7) bearbeitet.

,Hierzu ι Blatt Zeichnungen.