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Vorrichtung zum Messen des Druckes eines Kolbenringes auf den Zylinder
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Druckes eines -Kolbenringes
auf den Zylinder durch mehrfaches Verschieben des Ringes gegenüber der Meßvorrichtung
nach dem Hauptpatent. Die Vorrichtung nach dem Hauptpatent besteht aus einer Platte
bzw. Metallscheibe mit einer der Zylinderbohrung entsprechenden Bohrung und einer
mit dieser in Verbindung stehendenAusnehmung zur Aufnahme eines der Bohrung entsprechenden,
mit einem in bekannter Weise zur Druckmessung dienenden Piezoelexnent verbundenen
Bogenstückes (Stempels). Dieses ist im Verhältnis zum Druck des Kolbenringes mit
großer Klemmkraft derart in seiner Ausnehmung eingesetzt, daß es zwar den Kolbenringdruck
auf das Piezoelement überträgt, dabei aber eine praktisch feste, gegenüber der Bohrung
unveränderte Lage behält, so daß kein Teil der Zylinderwand bewegt wird.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß die Platte bzw. Metallscheibe
als ein in einer flachen zylindrischen Ausnehmung eines Gestelles auswechselbar
befestigter Zylinder ausgebildet ist und ein in dem Gestell gleichachsig zum Gestell
und Zylinder geführter Kolben, der den zu prüfenden Kolbenring trägt, in diesem
Zylinder hin und her bewegbar ist, so daß das in einem Arm des Gestells in radialer
Richtung zum Zylinder gelagerte Piezoelement durch eine Aussparung im Zylinder hindurch
auf den Kolbenring wirkt.
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Gemäß der Erfindung trägt der Zylinder an seinem oberen Ende lose
einen geschlossenen, mittels Zapfen o. dgl. verschiebbaren. Ring, dessen Innenwandung
einen Teil des Zylinders bildet und der mit einer der Breite des Druckstückes entsprechenden
Gradeinteilung versehen ist und an den der Kolbenring zwecks Einstellung vor der
Druckmessung herangeschoben und zusammen mit diesem nach und nach jeweilig um einen
Winkel gedreht wird.
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Die Vorteile der Vorrichtung gemäß der Erfindung gegenüber der Vorrichtung
nach dem Hauptpatent sind folgende: i. Es wird ein festes Gestell verwendet, in
dessen obere zylindrische Kappe Zylinder von verschiedenem Durchmesser entsprechend
den verschiedenen Kolbenringen abnehmbar eingestellt werden können, so daß Ringe
verschiedenen Durchmessers mit derselben Vorrichtung geprüft werden können.
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2. Das die elektrische Spannung erzeugende Druckstück ist in radialer
Richtung bewegbar, so daß mit einem einzigen Stück Kolbenringe verschiedenen Durchmessers
geprüft werden können.
3. Da der zu - prüfende Kolbenring von einem
Kolben getragen wird, der in dem Zylinder hin und her bewegbar ist, so ist es sehr
einfach und leicht, den Kolbenring in die Druckstellung hineinzubringen und aus
derselben herauszubewegen. Es ist ferner die Druckmessung eines Kolbenringes möglich,
der nicht fest in einer Stellung zu dem Zylinder steht, sondern sich mit bestimmter
Geschwindigkeit in demselben unter Berührung der Zylinderwand bewegen kann.
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4. Da die die elektrische Spannung erzeugenden Teile in einem Behälter
aus magnetischem Werkstoff eingeschlossen sind, kann ein Verlust an elektrischer
Ladung infolge von Staub und Feuchtigkeit und infolge Störung durch elektromagnetische
Induktion vermieden werden.
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5. Die Schwierigkeiten, die durch die Dichtungsschnüre zwischen dem
Zylinder und dem Kolbenring entstehende Reibung zu vermeiden, sind behoben, und
zwar lediglich dadurch, daß der zu prüfende Kolbenring an der Wandung des Zylinders
und des geschlossenen Ringes entlang gleitet.
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6. Der geschlossene Ring ermöglicht die Drehung des zu prüfenden Kolbenringes
derart, daß dieser absatzweise sehr leicht ohne Erzeugung örtlicher Beanspruchungen
gedreht werden kann.
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7. Durch den Gewichtshebel, durch den ein, bekannter Druck auf das
Druckstück ausgeübt werden kann, kann die Empfindlichkeit des Druckstückes leicht
bestimmt werden.
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Es ist an sich bekannt, Kolbenringe bei der Prüfung des Druckes in
einem Zylinder verschiebbar anzuordnen. Hierbei handelt es sich aber um die Prüfung
des Ringes im Maschinenzylinder selbst, in den mit Graphit versetzte Druckluft eingepreßt
wird, damit sich Graphit an den entsprechenden Stellen zur Kenntlichmachung der
Anlagestelle des Ringes absetzt. Die Kolbenringdruckmessung nach diesem Verfahren
ist aber sehr ungenau.
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Es ist ferner an sich bekannt, das Druckstück zwischen Kolbenring
und Meßvorrichtung veränderlich auszubilden, um Ringe verschiedenen Durchmessers
mittels ein und derselben Vorrichtung zu prüfen.
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Weiter sind Vorrichtungen bekannt, mittels deren die Kolbenringe gedreht
und dadurch an jeder Stelle des Umfanges geprüft werden, und zwar mit nur einem
Druckmesser. Es handelt sich hierbei jedoch um eine mechanische Kolbenringprüfeinrichtung
und nicht um eine elektrische wie bei der Erfindung; sie wirkt daher durch Reibungen
sehr ungenau und fehlerhaft und ist demnach nicht so empfindlich wie die elektrische
Vorrichtung gemäß der Erfindung. Ferner läßt diese bekannte Einrichtung nur die
Prüfung von Ringen gleichen Durchmessers zu, während mit der Vorrichtung nach der
Erfindung gerade Ringe verschiedenen Durchmessers mit einer Vorrichtung geprüft
werden sollen. Diese bekannte Einrichtung zeigt auch kein Mittel zur Einstellung
der Lage des Druckstückes, wodurch es ermöglicht wird, die Prüfvorrichtung für verschiedene
Ringe mit verschiedenem Durchmesser zu benutzen.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß
der Erfindung dargestellt.
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Abb. i ist ein Schnitt, Abb. 2 eine Aufsicht, teilweise im Schnitt;
Abb. 3 ist eine Teilaufsicht und Abb. 4. die Abänderung einer; Einzelheit im Schnitt.
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Däs Gestell i der Vorrichtung trägt eine flache zylindrische Kappe
2, in der ein Zylinder 3 zur Aufnahme des zu prüfenden Kolbenringes sitzt. Dieser
Zylinder hat einen Flansch am unteren Ende, so daß er genau in die Kappe 2 hineinpaßt,
wobei darauf zu achten ist, daß die Achse des Gestells i und des Zylinders 3 in
einer geraden Linie liegen. In dem Gestell wird eine Führungsstange 4 für einen
Kolben 17 parallel zur Achse x des Gestells geführt. Ein Arm 5 an dem Gestell i
dient als Träger für die durch Druck Elektrizität erzeugenden Teile; seine obere
Fläche steht genau im rechten Winkel zu der Achse x. Auf den Arm 5 sitzt ein Führungszylinder
6, dessen Flansch 7 mittels Bolzen und Muttern an dein Arm festgeklemmt sind und
mittels dessen das Druckstück in radialer und senkrechter Richtung zur Achse x verschoben
werden kann. Zwei oder mehrere Quarzplatten 8 sind in einem Gehäuse 9 aus einem
magnetischen Stoff, wie Eisen oder Nickel, eingeschlossen. Gegen sie liegt das Druckstück
io an, .das aus demselben Stoff wie der Zylinder 3 hergestellt ist und dessen Innenfläche
in der Waagerechten einen Kreisbogen bildet, dessen Halbmesser gleich dem des größten
zu prüfenden Kolbenringes ist. Der Druck des Kolbenringes wird also unmittelbar
auf das Druckstück io ohne Einschaltung anderer Organe übertragen. An dem Gehäuse
9 sitzt eine Klemme i i zum Anschluß eines Drahtes für den Messer, durch den die
in den Quarzplatten erzeugte elektrische Spannung gemessen wird. Ein Rohr i2 führt
von dem Gehäuse 9 nach einem Lufttrockner, um den Innenraum des Gehäuses trocken
zu halten. In dem Zylinder 6 sitzt ein Kolben 13', dessen inneres Ende mit dem Druckstück
io durch einen Teil 13 verbunden ist, der einen Anschlag für die Quarzplatten
bildet. Durch radiale Bewegung dieses Kolbens 13' mittels einer Stellschraube 14
kann die Stellung des Druckstückes leicht geändert und dieses dann
festgestellt
werden, indem es mit dem Zylinder 6 mittels eines Klemmhebels 15 festgeklemmt wird.
Die durch einen Druck auf die Kristalle hervorgerufene Piezoelektrizität wird in
dei, beiden Endflächen der Kristalle, die .auf der Zeichnung dargestellt sind, erzeugt.
Die Ladung zwischen diesen Kristallen wird in dünnen Kupferplatten gesammelt unci
mittels eines Leitungsdrahtes dem elektrischen Meßinstrument zugeführt. Die Oberfläche
der Kristalle ist isoliert, z. B. durch einen Porzellanüberzug o. dgl., und ferner
mittels einer besonderen Einrichtung (Lufttrockner) trocken gehalten, so daß die
Elektrizität nicht anders als zum Meßinstrument abfließen kann. Die Ladung in den
beiden Enden der Kristalle kann geerdet werden, da diese nicht gemessen zu werden
braucht. Es ist daher nicht notwendig, den Teil 13 zu isolieren.
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Die Innemvandung des Zylinders 3 muß derart bearbeitet sein, daß sein
Innendurchmesser genau gern des Zylinders der Maschine oder des Kompressors, für
den der Kolbenring bestinnnt ist, entspricht. Der Zylinder, ist mit einem rechteckigen
Loch 16 in seiner Wandung versehen, dessen Höhe etwas größer ist als die des zu
prüfenden Kolbenringes 18, während seine Länge einem Winkel von io bis 2o° iin Mittelpunkt
des Zylinders entspricht (s. Abb. 2). Der zu prüfende Kolbenring 18 wird
zwischen zwei Scheiben i9 und 2o in genau derselben Weise gehalten wie in der Nut
eines wirklichen Arbeitskolbens. 2i ist ein geschlossener Ring, der lose in einer
ringförmigen Ausnehmung am oberen Ende des Zylinders 3 so angeordnet ist, daß er
mittels Zapfenei frei drehbar ist. Der Umfang dieses geschlossenen Ringes ist mit
Gradeinteilung derart versehen, daß jede Teilung dem Winkel v. entsprechend der
Breite der öffnung 16 entspricht (Abb. 2). Seine Innenwandung bildet eine genaue
Fortsetzung der Innenwandung des Zylinders 3. Ein zu prüfender Kolbenring wird zwecks
Messung aus der dargestellten Stellung nach diesem geschlossenen Ring zu verschoben
und zusammen mit dieseln' Ring um. diesen Winkel nach und nach gedreht, wie dies
weiter unten beschrieben wird. 22 ist ein Hebel, durch den die Einpfindlic lkeit
des Druckstückes mittels eines Gewichtes 23 festgestellt werden kann, indem ein
bekannter Druck auf den Teil io mittels des kurzen Hebelarmes, wie in Abb. i durch
die gestrichelten Linien dargestellt, ausgeübt wird.
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Abb.3 zeigt, wie das innere kreisbogenförmig ausgebildete und nach
dem Durchmesser des größten zu' prüfenden Kolbenringes gekrümmte Ende des Druckstückes
genau in de:i Innenkreis des Zylinders 3 gebracht wird. Hierbei wird ein Normalring
24 benutzt, der einen möglichst gleichförmigen Druck auf die Innenwandung des Zylinders
3 ausübt. Sobald dieser Ring in den Zylinder 3 eingebracht ist, wird das Druckstück
langsam nach innen mittels der Schraubenspindel 14 gedrückt, und wenn dann sein
inneres Ende die Außenfläche des Ringes 24 berührt, so wird dort ein Druck zwischen
den sich berührenden Flächen erzeugt, welcher leicht durch die erzeugte Elektrizität
bestimmt werden kann. Wird hierbei zunächst eine geringe Menge Elektrizität festgestellt,
so liegt in diesem Zeitpunkt das innere Ende des Druckstückes genau in dem Kreise
der Innenwandung des Zylinders 3. Ist der Durchmesser des Normalringes 24 kleiner
als der des inneren Endes des Druckstückes, so wird nur der mittlere Teil dieses
Bogens die Außenfläche des Ringes berühren, was indessen kein Hindernis ist, Ringe
praktisch zu prüfen. Falls gewünscht, kann ein Zusatzteil io', dessen inneres Ende
einen Bogen desselben Durchmessers wie ein bestimmter Normalring bildet, abnehmbar,
wie aus Abb.4 ersichtlich, an dem Teil io sitzen, und es können mehrere solcher
Teile für entsprechend verschiedene Normalringe oder zu prüfende Kolbenringe vorrätig
sein.
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Die Vorrichtung wird in folgender Weise benutzt: Zunächst wird ein
Zylinder 3, der dem zu prüfenden Ring entspricht, in das Gestell i eingesetzt, undnachdem
dann die Stellung des Druckstückes durch Einsetzen eines Normalringes desselben
Durchmessers bestimmt ist, wird es in dem Zylinder 6 mittels des Klemmhebels 15
festgestellt. Darauf wird der Normalring 24 aus dem Zylinder herausgenommen und
dafür der zu prüfende Ring eingesetzt. Nachdem dieser Ring einigemal an dem oberen
festen Teil der Zylinderwandung auf und ab bewegt ist, wird er gegenüber dem Druckstück
eingestellt. Dies alles wird durch Bewegung des Kolbens 17 mittels des Handgriffes
17' ausgeführt. Wenn dann das Druckstück mit einem sehr 'empfindlichen Elektrometer
verbunden ist, so wird die Nadel dieses Messers durch die elektrische Ladung abgelenkt,
die durch den Druck des Kolbenringes auf den Teil io erzeugt wird. Genauer gesagt
ist die Größe dieser Ablenkung der Nadel proportional dem Druck eines Seginents
des Kolbenringes von der Größe des Winkels auf das Druckstück, d. h. von dem Druck
dieses Segments auf die Zylinderwandung. Nun wird der Kolbenring nach oben in den
geschlossenen Ring 21 hineingeschoben und um den Winkel gedreht. Darauf wird der
Kolbenring wieder nach unten in die Stellung gegenüber dem Druckstück gebracht,
und
das Messen wird für jedes folgende Segment von der Größe des Winkels nach und nach
wiederholt, so daß die Druckverteilung auf dem ganzen Umfang des Kolbenringes geprüft
werden kann.