DE613954C

DE613954C - Stehbolzenverbindung, insbesondere fuer Lokomotivkessel

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Publication number: DE613954C
Application number: DET37177D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-06-30
Filing date: 1929-06-30
Publication date: 1935-05-29

Description

Die Stehbolzen, insbesondere in Lokomotivkesseln, werden bekanntlich infolge der ungleichen Wärmedehnung der Stehkessel- und der Feuerbuchswand und infolge des starken ■ 5 Abfalls der Festigkeitsw.erte des Kupfers bei der im Betriebe auftretenden Temperatur der Feuerbuchswände sehr leicht undicht. Am stärksten sind die Undichtigkeiten in der Feuerzone, die mit der Brennstoffwärme in unmittelbarer Berührung steht. Auch genaueste Profilübereinstimmung zwischen Stehbolzen- und Muttergewinde und beste Einbauarbeit können allein das Auftreten dieser Erscheinung nicht verhindern.

Umfangreiche Versuche, die mit Stehbolzen aus den verschiedensten, besonders auch wärmefesten oder vergütbaren Baustoffen gemacht wurden, haben gezeigt, daß Baustoffe mit größerer Warmhärte zwar für die Geao windeabdichtung sehr gut geeignet sind, dafür aber die Gefahr des Bolzenbruches wieder in dem Vordergrund rücken.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Undichtwerden der Stehbolzen begründet ist in der Überlagerung der auf die Einspannstelle des Stehbolzens wirkenden radial gerichteten Spannungen, und zwar i. der infolge der unfreien Dehnung der Feuerbuchse vorhandenen Druckspannungen in der Wand, dem sog. Felddruck, und 2. der durch die Bolzenbiegung verursachten örtlichen Erhöhung des Lochleibungsdruckes, das Brechen der Stehbolzen dagegen nur zusammenhängt mit der Ermüdung des gefährliehen Querschnitts infolge der Wechselbiegebeanspruchung. Zur Schaffung einer dauerhaft abdichtenden und zugleich bruchsicheren Stehbolzenverbindung wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Stehbolzen aus einer durch Ausscheidungshärtung, d. h. durch Ausglühen und Abschrecken von hoher Temperatur und nachfolgendes Anlassen bei niederer Temperatur, vergütbaren Kupferlegierung besteht, die ihre Warmhärte bei den in der Feuerbuchswand herrschenden Tetnperaturen beibehält, und daß nur die Einspannstelle des Stehbolzens durch entsprechende Vergütung in ihrer Warmhärte erhöht, der übrige Teil des Stehbolzens dagegen unyergütet ist. Auf diese Weise besitzt die Einspannstelle erhöhten Widerstand gegen bleibende Verformung durch die im Betriebe entstehenden Druckspannungen zwischen Bolzen und Wand, der Bolzenschaft aber und der Übergang von Schaft zu Einspannstelle bleiben weich und dehnbar und können den Bewegungen der Blechwände ohne Bruchgefahr folgen. Es kommt also erfindungsgemäß vor allem darauf an, bei den durch Ausscheidungshärtung vergüteten Teilen deren bessere elastische Eigenschaften in der Wärme, d. h. deren höhere Wärmeelastizität, auszunutzen. Im allgemeinen genügt es, wenn nur das in der Feuerbuchswand eingespannte Bolzenende vergütet ist, weil in der äußeren Kesselwand selten'Undichtigkeiten auftreten; erforderlichenfalls können aber beide Einspannstellen des Stehbolzens vergütet werden. Das Abschrecken nach der Primärglühung braucht nicht unbedingt in Wasser oder in

einer sonstigen Flüssigkeit zu erfolgen, sondern kann z. B. auch im Luftstrom vorgenommen werden. Wesentlich ist nur, daß die Abkühlung rasch erfolgt. Nachdem vergütbare Kupferlegierungen bekanntgeworden sind, bei welchen die zur Erhöhung der Warmhärte erforderliche Anlaßtemperatur ungefähr mit der an der Einspannstelle des Bolzens in der Feuerbuchs-ο wand auftretenden Temperatur übereinstimmt, kann man auch so vorgehen, daß der Stehbolzen aus derartigem Baustoff ausgeglüht und abgeschreckt, also in weichem Zustand eingebaut und die Einspannstelle durch die Anlaßwirkung der im Betriebe entstehenden Mehrerwärmung gegenüber dem im Wasserraum liegenden Bolzenschaft in ihrer Warmhärte erhöht, d. h. vergütet wird.

Wo die örtliche Vergütung auf Schwierigkeiten stößt, kann eine dichte und bruchsichere Stehbolzenverbindung auch dadurch erzielt werden, daß zwischen der Feuerbuchswand und dem aus unvergütbarem Baustoff bestehenden Stehbolzen ein Ring, wie er im Ausbesserungsbau an sich bekannt ist, aus einer durch Ausscheidungshärtung vergütbaren Kupferlegierung eingebaut wird. Der in diesem Fall aus unvergütbarem Baustoff, z. B. Kupfer, hergestellte Stehbolzen bleibt dann biegsam und bruchsicher, und für die Einspannung des härteren Ringes in der Feuerbuchswand werden nur die anfangs erwähnten günstigen Wirkungen bezüglich der Abdichtung von vergütetem in weichem Baustoff ausgenutzt,'da eine Bruchgefahr für den Ring nicht besteht. Die Abdichtung zwischen dem weichen Bolzen und dem vergütetem Ring" ist ebenfalls wesentlich besser, als wenn weiche Bolzen mit weicher Wand zusammentreffen.

Auch bei dieser letzteren Art der Stehbolzenverbindung kann natürlich so vorgegangen werden, daß die Vergütung des Ringes entweder vor dem Einbau vorgenommen wird, oder daß der Ring ausgeglüht und abgeschreckt, also in weichem Zustand eingebaut und die Erhöhung der elastischen Eigenschaften durch die Anlaßwirkung der Betriebstemperatur bewirkt wird. Der letztere Weg kann außer anderem für bestimmte Einbauarten, z. B. Abdichten durch Aufdornen, den Vorteil haben, daß die Aufweitung des Ringes mit weniger Kraftaufwand vonstatten geht. Beispielsweise sei erwähnt, daß sich Kupferlegierungen, die einen Nickelgehalt von etwa 0,5 bis 1 °/₀ und einen Siliziumgehalt von etwa 0,3 bis 0,6 °/₀ enthielten, im Sinne der Erfindung ausgezeichnet bewährt

haben. Diese Legierungen zeigen eine auch höchsten Beanspruchungen der Feuerbuchse gegenüber beständige Warmhärte. Auch andere vergütbare Kupferlegierungen lassen sich verwenden, sofern sie ihre Warmhärte bei den in der Feuerbuchse in Frage kommenden Temperaturen beibehalten.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen Abb. 1 einen Stehbolzen a aus durch Ausscheidungshärtung vergütbarem Baustoff und Abb. 2 einen zwischen Stehbolzen und Feuerbuchswand eingebauten Ring e, ebenfalls aus durch Ausscheidungshärtung vergütbarem Werkstoff.

Nach Abb. 1 ist der Stehbolzen α nur an Λ

der in der Feuerbuchswand i_ befindlichen 75 /^fr Einspannstelle c vergütet mit entsprechendem übergang zum unvergüteten, also weichen Bolzenschaft. Nach Abb. 2 ist in die Buchswand d z. B. ein Gewindering e aus vergütetem oder durch Ausscheidungshärtung vergütbarem Baustoff eingebaut, und in diesen ein Stehbolzen f aus unvergütbarem Baustoff, z. B. Elektrolytkupfer. Die Einspannung bzw. Abdichtung des Ringes und des Bolzens kann nach einem der bekannten Verfahren, z. B. mittels Gewinde durch Einlöten oder sonstwie, erfolgen.

Claims

Patentansprüche·

1. Stehbolzen, besonders für Lokomotivkessel, dadurch gekennzeichnet, daß der Stehbolzen (a) aus einer durch Ausscheidungshärtung vergütbaren Kupferlegierung besteht, die ihre Warmhärte bei den . in der Feuerbuchs wand herrschenden Temperaturen beibehält, und daß dieVergütung,

d. h. die Erhöhung der Warmhärte, nur an der Einspannstelle (c) des Bolzens (ß) vorgenommen. ist.

2. Ring für eine Stehbolzenverbindung, besonders für Lokomotivkessel, gekennzeichnet durch einen zwischen Feuerbuchswand (d) und dem aus nichtvergütbarem Baustoff bestehenden Stehbolzen (/) eingebauten Ring (e) aus einer durch Ausscheidungshärtung vergütbaren Kupferlegierung.

3. Verfahren zum Einbau eines Stehbolzens nach Anspruch 1 oder eines Ringes nach Anspruch 2 in die Feuerbuchse, dadurch gekennzeichnet, daß der Stehbolzen (α) oder der Ring (e) vor dem Einbau nur eine Wärmebehandlung durch Glühen und Abschrecken erfährt, dann eingebaut und durch die im Betriebe auftretende Erwärmung selbsttätig angelassen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen