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Verfahren und Vorrichtung zur Beseitigung der Spannungen geschlitzter
Kolbenringe Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung
der. Spannungen geschlitzter Kolbenringe, welche vermittels Zwischenlegstücke aufgespreizt
sind.
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Gewöhnlich nehmen die fertigen Kolbenringe unmittelbar nach ihrer
Herstellung infolge der mechanischen Bearbeitung eine leichte Verdrehung oder Verzerrung
an. Den größten Formunterschied bekommt der Ring, wenn er mit der Metallsäge oder
mit Fräswerkzeugen geschnitten wird. Die dadurch frei werdende Eigenspannung des
Metalls bringt den Ring aus seiner zylindrischen Form, wodurch die Abdichtfähigkeit
im Kolben verringert wird.
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Nach bekannten Verfahren wird ein nicht maßhaltig gearbeiteter endloser
Ring aufgeschlitzt und durch Auseinanderspr'eizen oder Übereinanderschieben seiner
Enden gespannt und in diesem Zustand durch Ausglühen der ihm mitgeteilten Spannkraft
beraubt, worauf der Ring unter Hervorrufung einer in ihm auftretenden neuen, jedoch
in entgegengesetzter Richtung zu der vernichteten Spannkraft wirkenden Spannkraft
in seine ursprüngliche Lage zurückgebracht und in dieser Lage maßhaltig fertiggearbeitet
wird. Die einzelnen Ringe werden während dieser Bearbeitung nicht seitlich unterstützt,
so daß ein Werfen der Ringe nicht verhindert wird. Es ist notwendig, die Ringe nach
der Wärmebehandlung in dem gespreizten Zustand maßhaltig fertigzudrehen. Die Herstellung
der Ringe derart, daß die geschlitzten Enden übereinandergeschobien werden, ist
zu verwerfen, da in dem Ring nicht nur eine radiale, nach innen gerichtete gewollte
Spannung, sondern auch ungewollte Spannungen entstehen, die die Enden der geschlitzten
Ringe aus der Ebene des Ringes zu bringen versuchen. Beim Ausglühen verschwinden
wohl diese Spannungen, und das Ergebnis ist ein etwas aufgeweiteter Ring von schwach
schraubenlinienförmiger Gestalt, wobei die Ganghöhe der Verschiebung der Ringenden
entspricht.
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Werden diese Ringe in die Kolbenringnuten eines Maschinenkolbens eingebracht,
so wird nicht nur die gewollte, nach außen gerichtete radiale Spannung auftreten,
sondern auch Spannungen, .die sich in Druck auf die Seitenwände der Kolbennuten
auswirken.
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Diesen Übelständen in der Herstellung soll die Erfindung abhelfen.
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Zu diesen-r Zweck werden die vermittels eines gemeinsamen Zwisrhenlegstabes
aufgespreizten Ringe, ohne daß sie einem wesentlichen Druck ausgesetzt sind, flach
liegend zu Stapeln aufeinandergereiht und in diesem Zustande einer Glühbehandlung
unterworfen. Die vor dem Schlitzen ohne Ausübung eines Druckes oder Zuges spannungsfrei
geglühten Kolbenringe werden zuerst in zwei Stapeln aufgereiht, in welche links-
bzw. rechtsgängige Spiralnuten eingeschnitten werden. Hierauf werden die einzelnen
Ringe der
Stapel wechselweise auf den Zwfschenlegstab gereiht.
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Die Vorrichtung zum Einbringen der :auf den Zwischenlegstäb aufgereihten
Kolbenringe in ein Wärmmittel zwecks Durchführung des Verfahrens ist gemäß der Erfindung
gekennzeichnet durch einen durchbrochenen Boden- und Kopfflansch und einen Stab
in dem Bodenflansch, der lose durch den Kopfflansch läuft und am oberen Ende. mit
Mitteln zum Ergreifen und Heben versehen ist. Die Vorrichtung zum Aufstapeln, Spreizen
und Ausrichten der geschlitzten Kolbenringe besteht aus einer Bodenplatte, zwei
in Gewindebolzen auslaufenden Führungsstäben, die senkrecht auf der Bodenplatte
sitzen, und einem Joch, das auf den Gewindebolzen aufsitzt und die Führungsstäbe
verbindet. Der Zwischenlegstab ist flach und rechteckig und greift parallel. zwischen
den Führungsstäben in eine mitten zwischen den Stäben hindurchlaufende Führungsnut
der Bödenplatte und in eine entsprechende Führungsnut im Joch und wird durch Anschlagstifte
in den Führungsnuten in genauer Lage- gehalten.
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Auf diese Art wird ein vollständig spannungsloser Kolbenring hergestellt.
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In den Zeichnungen ist: Abb. i die Ansicht eines -Ringstapels, der
in einem Salzbad ausgeglüht wird; Abb. 2 eine Draufsicht auf Abb: i, Abb. 3 die
Ansicht eines Aufsetzrahmens, der die Ringe in einen gleichmäßigen Stapel in ausgespreiztem
Zustand halten soll, .
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Abb. q. ein Stapel Kolbenringe, .der durch einen spiralenförmigen
Schnitt aufgeschnitten ist, Abb. 5 ein Stapel Kolbenringe, wobei der Schnitt in
entgegengesetzter -Richtung läuft, Abb.6 ein Ringstapel mit eingelegtem Zwischenraumstab,
Abb. 7 die Vorderansicht eines Stapels geschnittener Ringe während der zweiten Wärmebehandlung,
Abb, 8 ein Schnitt nach Linie 8-8 der Abb,3, der die Bauart des den Stapel zusammenhaltenden
Rahmens und die Anordnung der Ringe zeigt; und Abb.9 eine Teilansicht entlang der
Linie 9-9 der Abb. B.
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Bei. der Ausübung des neuen Verfahrens werden zunächst die unfertigen,
üngeschnittenen Ringe i i zur Beseitigung der Eigenspannungen einer Glühbehandlung
unterworfen. Zu diesem Zweck werden sie zu einem Stapel 12 zusammengesetzt und in
ein Wärmbad 13 eingetaucht (Abb. i). Dabei ist es wesentlich, daß die Ringe
während dieser Wärmebehandlung in keiner Weise durch Druck oder Zug beeinflußt werden.
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Dies wird mit einer Vorrichtung erreicht, welche aus einer gußeisernen
Bodenplatte 1q., in welcher ein Stab 15 senkrecht verankert ist, und einem den Ringstapel
abdeckenden Kopfflansch 16 mit einer zur Führung des Stabes 15 dienenden
Nabenöffnung 17 besteht. Der auf die Ringe ii des Stapels 12 ausgeübte Druck
besteht nur aus dem Gewicht des Deckelflansches 16 und dem Gewicht der nächstfolgenden
Ringe. Die Ringe selbst sind in keiner Weise festgeklemmt, wie etwa durch einen
Bolzen oder eine Mutter, welche die unter der Einwirkung der Wärme sich vollziehende
Ausdehnung der Ringe hemmen würden.
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In diesem Zustand wird nun Ringstapel 12 mit Hilfe eines Hebestabes
i9 in ein Wärmbad 13 eingeführt, das z. B. aus einer in einem Behälter befindlichen
Salzschmelze besteht und worin die Ringe so lange verbleiben, bis sie ihren natürlichen
-Zustand und ihre natürliche Form erhalten haben; d. h. bis sie ihre Eigenspannung
verloren haben. Statt in einem Wärmbad kann die Erwärmung auch in einem Ofen stattfinden.
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In Abb, i sind keine besonderen Mittel gezeigt, um die Ringe i i auf
dem Stapel 1:2 auszurichten, aber es können für diesen Zweck irgendwelche Mittel
verwendet werden, wie z. B. senkrechte Führungen, die auf dem Bodenflansch 1q. aufgesetzt
sind.
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Um dem Wärmmittel 13 einen ungehemm-. ten Ein- und Austritt in das
Innere des Stapels i 2 zu gestatten, sind Kopf- und Bodenflansch 14 bzw. 16 wie
ein Wagenrad geformt (Abb.2). Die im vorstehenden beschriebene Stapelglühung hat
den Vorzug der Zweckmäßigkeit.
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Es ist nicht unbedingt nötig, einen Stapel zu bilden, sondern die
Ringe können in irgendwelcher Weise behandelt werden, wenn nur die Bedingung erfüllt
ist, däß-sie vollkommen ungehemmt dem Wärmeeinfluß ausgesetzt werden.
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Die derartig behandelten Ringe werden nunmehr - aufgeschnitten, und
zwar derart, daß die Schnittlinie der gestapelten Ringe eine Spirale darstellt,
wodurch winklig übergreifende Enden an den fertigen Ringen geschaffen werden. Der
Sägeschnitt wird vorzugsweise unter einem Winkel von q.5° durch den Ringstapel gezogen,
während dieser auf einer entsprechenden Vorrichtung aufgesetzt und festgeklemmt
ist, was nicht in den Zeichnungen dargestellt ist. Zweckmäßig werden zwei Ringstapel
derart spiralenförmig aufgeschnitten, daß der eine Ringstapel25 mit einem rechtsgängigen
Schnitt 24 (Abb. q.) und der andere Ringstapel 26 mit einem linksgängigen Schnitt
2q.a (Abb. 5) versehen wird. Hierauf werden die Ringe im gespreizten Zustande einer
Glühbehandlung ausgesetzt. Zu
diesem Zwecke werden gemäß der Erfindung
von den beiden gegensätzlich geschnittenen Stapeln 25, 26 die Ringe 41, 42 wechselweise
auf den Zwischenraumstab- 40 (Abb. 6; 7, 8) aufgesetzt, wodurch sie an den Schnittstellen
auseinandergespreizt werden. Der Zwischenraumstab 40 greift unten in eine Nut 33
der Grundplatte 28 ein, welche im übrigen eine glatte Oberfläche 29 besitzt. Auf
dieser Grundplatte ist ein Paar paralleler, im Abstand voneinander befindlicher
senkrechter Stangen 30, 31 aufgesetzt, deren obere Enden mit Schraubengewinde und
Muttern 32 versehen sind.
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Die Führungsnut 33 läuft mitten durch die Oberfläche 29 der Grundplatte
28, und zwar in einer Linie, die lotrecht zur Mittellinie der beiden senkrechten
Stäbe 30, 31 liegt.
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Ein Verbindungsjoch 34, welches ähnlich wie die Grundplatte mit einer
Führungsnut 37, die sich mit der Grundplattenführungsnut 33 deckt, versehen ist,
verbindet die senkrechten Führungsstäbe 30, 31 an ihren oberen Enden 35, 36. In
den Führungsnuten 33, 37 sind Anschlagstifte 38, 39 angebracht, wie in Abb. 8, 9
gezeigt ist.
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Der unten in der Nut 33 geführte, an dem Anschlagstift 38 anliegende
Zwischenraumstab 40, dessen Dicke von der verlangten Spreizwirkung abhängt, ist
mit seinem oberen Ende, ebenfalls än einen Anschlagstift angrenzend, in die Führungsnut
37 des Joches 34 eingesetzt, wodurch das parallele Verhältnis zwischen Stab 40 und
Führungsstangen 30, 3 i hergestellt wird. Das durch die Klemmmuttern festgehaltene
Joch 34 dient dazu, den Stab 40 mit den aufgespreizten Ringen in Stellung zu halten.
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Bei dem auf diese Weise hergestellten Ringstapel 43 (Abb. 6) genügt
die Spannung jedes Ringes, .um den Ringstapel ohne Spannvorrichtung lediglich mittels
des Zwischenraumstabes 40 in seiner Form zu halten.
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In diesem Zustande wird der Ringstäpel 43. ohne daß seine Ausdehnungsfähigkeit
behindert wird, zwischen Bodenflansch 14 und Kopfflansch 16 gebracht, was vornehmlich
den Zweck hat, die Lage der oberen Ringe des Stapels zu sichern, und anschließend
in einem Wärmbad 44 ausgeglüht.
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Ein derartig behandelter Kolbenring übt nicht allein einen völlig
gleichmäßigen radialen Druck auf die Zylinderwände aus, sondern behält auch seine
richtige Kreisform und somit -ein Höchstmaß von Abdichtungsfähigkeit während seiner
ganzen Lebensdauer.