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Kolben für doppeltwirkende Kolbenmaschinen-Aus Guß@eisen oder Stahlguß
bestehende Kolben für doppeltwirkende Kolbenmaschinen werden üblicherweise so hergestellt,
daß der Kern durch mehrere, in beiden Kolbenstirnflächen vorgesehene Kernlöcher
gehalten und nach dem Abgießen durch diese Löcher ausgeräumt wird. Dabei müssen
die Wandstärken des Kolbens besonders reichlich bemessen werden; weil sich etwaige
Kernverlagerungen nur schwer oder gar nicht feststellen lassen. Außerdem macht die
Schwächung der Stirnwände durch die Kernlöcher eine Überdimensionierung dieser Wände
und vielfach auch die Anordnung von Versteifungsrippen erforderlich. Alle diese
Gegebenheiten haben relativ große Kolbengewichte und damit entsprechend große Massenkräfte
sowie einen unruhigen Gang der Maschine zur Folge. Zur Verringerung dieser Gewichte
und Kräfte ist es, insbesondere für schnellaufende Maschinen, erwünscht, daß andere
geeignete Kolbenkonstruktionen gefunden werden. Es wurden deshalb schon mehrfach:
verhältnismäßig leichte geschweißte Ausführungen vorgeschlagen, die allerdings.
sehr sorgfältig (hergestellt und bearbeitet werden müssen und somit erheblich teurer
sind als die einfachen Gußkolben. Dasselbe gilt bis, zu einem gewissen Grad auch
für eine ebenfalls bekannte zweiteilige Bauart gegossener Kolben, die sowohl an
der die Nuten zur Aufnahme der Kolbenringe Menühaltenden Außenwand als auch an der
die Nabe bildenden Innenwand aus Gründen besserer Abdichtung mehrfach abgewinkelte
Trennflächen und dazu Spannbolzen zum Zusammenhalten der
beiden
Teile haben. Bei einem weiteren bekannten zweiteiligen Kolben ist mit dem einen
der beiden je .eine Stirnwand, .eine Nabe und einen Abschnitt der Außenwand mit
den Nuten für die Kolbenringe umfassenden Teile noch ein längeres Mittelstück verbunden,
das den durch einen Hohlkörper bis auf enge Ringquersohnitte zum Durchtritt des
Kühlwassers ausgefüllten Hohlraum auf dem größten Teil seiner Länge nach außen begrenzt.
Schließlich hat man schon daran gedacht, die Kolbenstange mit den Stirnwänden dies
Kolbens aus einem Stück herzustellen und: den die Kolbenringe tragenden Mantel auf
diesen Stirnwänden in irgendeiner Weise zu befestigen.
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Demgegenüber geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß ein Kolben
für doppeltw.irkende Kolbenmasdhinein zweckmäßig als einteiliger, radial nach innen
offener Gußhohlkörper ausgebildet ist.. Es gibt nun auch schon derartige Konstruktionen;
dabei hat man aber in einem Fall zur inneren Aussteifung nicht auf die Anordnung
radialer Längsrippen verzichten können, während in einem anderen Fall der - übrigens
für eine einfach wirkende Maschine bestimmte - Kolben Stirnwände mit ungleichmäßiger
Wandstärke und einen radial nach innen stark verengten Hohlraum hat. Beide Ausführungen
sind. nicht nur in gießtechnischer Hinsicht und für das Ausräumen des Kernes unzweckmäßig,
sondern auch nicht geeignet für das erwünschte nachträgliche Bearbeiten der Innenflächen.
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Zur Beseitigung dieser Mängel bestecht die Erfindung darin, daß die
in an sich bekannter Weise nur durch eine die Kolbenringe in Nuten aufnehmende Außenwand
miteinander zusammenhängenden und symmetrisch zu einer mittleren Querebene mit gleichmäßiger
Stärke, vorzugsweise kegelförmig, verlaufenden Stirnwände im Einbauzustand des Kolbens
an ihrem der Welle zugekehrten Innenumfang zwischen sich eine in mehreren Ringabschnitten
eingesetzte Buchse aufnehmen, deren Länge dem gegenseitigen Abstand der Stirnflächen
entspricht. Davon hat ein Ringabschnitt, welcher als letzter eingesetzt wird, etwa
parallel zu seiner Symmetrieachse verlaufendeSeitenflächein, während die Seitenflächen
der anderen Ringabschnitte, gegebenenfalls mit Ausnahme der dem erstgenannten Ringabschnitt
zugekehrten Flächen der beiderseits anschließenden Abschnitte, radial gerichtet
sind. Zur Sicherung der richtigen Lage der Ringabschnitte der Buchse im Kolben sind
an den Innenseiten seiner Stirnwände Führungs- und Zentrierflächen vorgesehen; die
Einbaulage der Ringabschnitte läßt sich durch Sprengringe od, dgl. sichern.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einer Ausführungsform
beispielsweise dnrgestellt; es zeigt Abb. i einen derartigen auf der zugehörigen
Welle montierten Kolben im Längsschnitt und Abb. leinen Zubehörteil im OOuerschnitt.
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Der Kolben i hat die bei doppeltwirkenden Maschinen übliche Form mit
etwas schräg gestellten Stirnwänden. Diese sind zusammen mit der die Nuten 2 für
die Kolbenringe ,enthaltenden Außenwand. aus :einem Stück als Gußhohlkörper hergestellt,
der nach innen zunächst offen ist, so daß der Kern ohne die bisher notwendigen Löcher
in den Stirnwänden leichtentfernt werden kann. Zum Absdhluß des Hohlraumes nach
innen dient eine Buchse 3, die nach dem Bearbeiten auf Fertigmaß in mehrere, z.
B. sechs Ringabschnitte zerlegt wird (vgl. Abb.2), die einzeln nacheinander durch
die Mittelöffnung der einen oder anderen Stirnwand ,eingebracht werden. Um die Buchse
im Inneren des Kolbens wieder vollständig zusammensetzen zu können, .hat einer ihrer
Ringabschnitte parallel zu seiner Symmetrieachse verlaufende Seitenflächen; dieser
Ringabschnitt wird als letzter von innen her in die noch vorhandene Lücke von der
Breite a eingeschoben. Die Seitenflächen der anderen Ringabschnitte verlaufen radial;
um aber auch zwischen dem zuletzt eingesetzten Ringabschnitt und den beiderseits
anschließenden Abschnitten vollkommen geschlossene Trennfugen zu haben, kann die
Lücke a durch zwei zueinander parallele Flächen der betreffenden Abschnitte gebildet
werden.
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An den Innenseiten der beiden Stirnwände sind radiale Füh-ru:ngsflächen
q. und axiale Zentrierfläcben 5 für die Buchse 3 vorgesehen, die nach dem Einbau
zweckmäßig durch mindestens einen radial nach außen wirkenden Sprengring 6 od. dgl.
gehalten wird.
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Nach dem Einbau der Buchst 3 wird der Kolben i auf die Welle 7 aufgebracht
und in an sieh bekannter Weise mittels einer Mutter ä gegen einen Wellenbund g angezogen.
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Besonders vorteilhaft ist bei einem derartigen Kolben trotz der völligen
Fugenfreiheit im Bereich der Stirnwände und derAußenwand die Möglichkeit, nach dem
Ausräumen des Kernes die Innenkontur des Gußhohlkörpers aufzunehmen und ihn .danach
außen, gegebenenfalls sogar auch innen, auf die vorgesehene Wandstärke abzudrehen.
Es besteht also keine Gefahr, daß durch Kernverlagerungen einerseits Materialanhäufungen,
andererseits Schwachstellen verursacht und nicht beseitigt werden. Außerdem kann
auf die Anordnung von Rippen, die bei Gußkörpern ohnehin unerwünscht sind, verzichtet
werden, da die nicht durch Kernlöcher geschwächten Stirnwände sowohl an ihrem Außenumfang
als auch an ihrem Innenumfang gegeneinander abgestützt sind.
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Im übrigen wird das Bearbeiten der Innenflächen des Kolbens durch
eine radial nach innen mindestens gleichbleibende oder gemäß der vorstehend beschriebenen
und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sogar stetig größer werdende
axiale Ausdehnun.- des Hohlraumes erleichtert.