DE975401C - Kolbenstangenverbindung - Google Patents
KolbenstangenverbindungInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J7/00—Piston-rods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
- F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
- F04B53/144—Adaptation of piston-rods
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Description
Die Verbindungen zwischen einer Kolbenstange und einem Kolben oder zwischen den Kolbenstangen
zweier hintereinanderliegender Zylinder einer Tandemmaschine werden bisher normalerweise mittels einer
Verschraubung ausgeführt, indem auf die Kolbenstange ein Gewinde mit einem gegenüber dem Stangendurchmesser
nur etwas verringerten Durchmesser geschnitten ist. Dabei werden die Kolben im allgemeinen
durch eine die Stange umfassende Mutter gegen einen festen Bund der Stange verspannt. Bei einer Verbindung
von zwei Kolbenstangen wird ebenfalls eine Mutter verwendet, welche meist geteilt ist und die
beiden mit Gewinde versehenen Stangenenden kuppelt.
Solche bekannten Kolbenstangenverbindungen haben den Nachteil, daß der Kraftfluß vom hinteren
Kolben einer Tandemmaschine in der jeweiligen Richtung und in voller Größe über das eine Stangengewinde
in das Muttergewinde und von hier in das andere Stangengewinde geleitet wird. Aber auch wenn
es sich um eine ungeteilte Kolbenstange handelt, werden die Kräfte des hinteren Kolbens durch eine
Stange geleitet, die an der Befestigungsstelle des vorderen Kolbens mit Gewinde versehen ist. Deshalb
müssen die Stangenquerschnitte so bemessen werden, daß die in den Gewindekerben auftretenden Spannungsspitzen
nicht unzulässig hoch werden; es darf also die höchste Wechselspannung den für Gewindeverbindungen
zulässigen Grenzwert von etwa ±5 kg/mm2 nicht überschreiten. Infolgedessen ergeben
sich schwere Stangenkonstruktionen mit großen Massenkräften, die einen unruhigen Lauf der Maschine
zur Folge haben, obwohl die Stangen bezüglich der Beanspruchung in ihrem gewindefreien Teil erheblich
leichter ausgeführt werden könnten.
Zur Beseitigung dieser Mängel geht die Erfindung von dem an sich bekannten Prinzip der Vorspannung
aus. Man hat in diesem Zusammenhang zwar schon eine Verbindung von zwei Kolbenstangenenden mit
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teils auf Zug, teils auf Druck vorgespannten Gliedern ausgeführt. Dabei müssen aber trotzdem die auf den
beiden sich gegenüberliegenden Kolbenstangenenden vorgesehenen Gewinde mindestens in den ersten, nicht
verspannten Gängen den vollen Spannungswechsel zwischen der größten Druckkraft und der größten
Zugkraft übertragen. Auch haben die Gewinde der Spannbolzen die volle Zugkraft derselben aufzunehmen.
Bei einer anderen Ausführung ist eine sich zwischen zwei* Kreuzköpfen erstreckende, im Bereich
eines dazwischenliegenden Kolbens nicht unterteilte Kolbenstange mittels zweier Druckhülsen auf Zug
vorgespannt, so daß Wechselbeanspruchungen vermieden werden. Immerhin muß von den auf den entgegengesetzten
Kolbenstangenenden vorgesehenen Gewinden auch in diesem Falle die vom übrigen Stangenquerschnitt
zu übertragende Zugkraft in voller Größe aufgenommen werden. Abgesehen davon ist dort ein
Ausbau des Kolbens nur nach Lösen der einen Kreuzkopfverbindung und Verschieben des betreffenden
Kreuzkopfes oder der Kolbenstange um mindestens ihre halbe Länge möglich.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verbindung zweier sich gegenüberliegender Kolben-.
25 stangenenden mittels mindestens eines teils auf Zug,
teils auf Druck vorgespannten Systems, das im Bereich der Zugvorspannung eine größere Elastizität hat als
im Bereich der Druckvorspannung, wobei jedes auf Zug vorgespannte Teil als Dehnschraube mit gegenüber
dem Gewindekerndurchmesser kleinerem Schaftdurchmesser ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist dieses System entweder an den beiden gegenüberliegenden Kolbenstangenenden, die
als Dehnschrauben ausgebildet sind und mit auf Druck vorgespannten Hülsen- - zusammenwirken, oder an
einem als Hülse, Kolben oder Tragschuhkörper ausgebildeten Verbindungskörper vorgesehen, der durch
Dehnschrauben auf Druck vorgespannt ist. An Stelle einer solchen Alternative kann das betreffende System
gemäß der Erfindung auch sowohl an den beiden gegenüberliegenden Kolbenstangenenden, die als Dehnschrauben
ausgebildet sind und mit auf Druck vorgespannten Hülsen zusammenwirken, als auch an
den die Kolbenstangen verbindenden Mitteln vorgesehen sein, die aus Dehnschrauben und mindestens
einem auf Druck vorgespannten Verbindungskörper bestehen.
Der Gegenstand der Erfindung und die mit diesem erreichten Vorteile sind in der nachstehenden Be-Schreibung
an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele und sonstiger Darstellungen in der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt
Abb. ι bekannte Kolbenstangen-Gewinde-Verbindungen,
Abb. 2 das Zug-Druck-Spannungsdiagramm für Verbindungen nach Abb. 1,
Abb. 3 ein auf Zug bzw. Druck elastisch vorgespanntes System,
Abb. 4 das Zug-Druck-Spannungsdiagramm für ein System nach Abb. 3 und
Abb. 5 bis 7 drei verschiedene Kolbenstangenverbindungen gemäß der Erfindung unter Verwendung
von Vorspannungssystemen nach Abb. 3.
In Abb. ι sind zwei hintereinanderliegende Kolbenstangen
i, 2 einer Tandemmaschine veranschaulicht, die in der bisher üblichen Weise miteinander durch
eine auf ihre mit Gewinde versehenen Enden aufgesetzte, axial geteilte Mutter 3 und mit den zugehörigen
beiden Kolben 4 bzw. 5 ebenfalls mittels je einer Mutter 6 bzw. 7 verbunden sind, welche einen anderen
Gewindeteil der Stangen umfassen und die Kolben gegen einen Stangenbund verspannen. In diesem Falle
werden bei einer Kraft P des doppeltwirkenden hinteren Kolbens 5 die Gewinde auf den beiden durch
die Mutter 3 verbundenen Stangenenden und das Stangengewinde im Bereich des vorderen Kolbens 4
mit der vollen Wechselspannung zwischen -j-P und
—P im Sinne des Diagramms nach Abb. 2 beansprucht. Demgegenüber liegen die Verhältnisse bei einem
System nach Abb. 3 anders; dort ist beispielsweise eine Dehnschraube 8 gegen eine konzentrisch zu ihr
angeordnete Ringhülse 9 verspannt. Für dieses System sei nach Abb. 4 eine flachere Federkonstante Fs der
Dehnschraube und eine steilere Federkonstante Fs. der Hülse angenommen; dann ergibt sich bei einer
Vorspannkraft F eine positive Längenänderung Δ is
für die Dehnschraube und eine negative Längenänderung Ath für die Hülse. Wenn nun unter diesen
Voraussetzungen das betreffende, auf Zug bzw. Druck vorgespannte System zusätzlich einer abwechselnden
Zug- und Druckkraft von der Größe P ausgesetzt wird, so wirkt sich die letztere auf die vorgespannte Dehnschraube
nur als überlagerte Wechselspannung von der Größe Pz aus. Gerade die für die Dauerhaltbarkeit
eines Bauteiles besonders gefährlichen Wechselbeansprachungen sind dadurch also wesentlich verringert
worden und beschränken sich für die Dehnschraube auf den Zugbereich. Das_ Ausmaß der Belastungsschwankungen der Dehnschraube hängt, wie aus dem
Diagramm erkennbar ist, von dem Unterschied der durch die Federkonstanten dargestellten Elastizitätseigenschaften der betreffenden, in entgegengesetztem
Sinne vorgespannten Körper ab.
Ein solches vorgespanntes System wird nun gemäß der Erfindung an mindestens einer Stelle bei Kolben-Stangenverbindungen
benutzt. Nach Abb. 5 geschieht das in der Weise, daß zwei Kolbenstangen an ihren
einander zugekehrten Enden abgesetzt und dort selbst als Dehnschrauben 10, 11 ausgebildet sind, wobei auf
diesen Enden je eine Hülse 12, 13 unter Druckvorspannung
angeordnet ist. Die betreffenden Hülsen haben einen Flansch, der als Widerlager für die ebenfalls
als Dehnschrauben ausgebildeten, durch eine zwischengeschaltete Zentrier- und Abstandshülse 14
hindurchgeführten Verbindungsmittel 15 dient. Bei 1x5 dieser Ausführung sind also drei Verschraubungen
dehnbar vorgespannt; obwohl ihre Querschnitte kleiner sind als der Kernquerschnitt eines üblichen Stangengewindes,
werden sie doch entsprechend den obigen Darlegungen bei gleichen Zug-Druck-Kräften in viel
geringerem Maße durch Wechselspannungen beansprucht.
Die Ausführung nach Abb. 6 unterscheidet sich von der vorhergehenden im wesentlichen nur dadurch, daß
an Stelle der Zentrier- und Abstandshülse ein Kolben angeordnet ist. Die übrigen Teile, wie Kolben-
stangen ίο, ii, Spannhülsen 12, 13 und Verbindungsschrauben 15, sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen wie in Abb. 5 versehen. Diese neuartige Kombination
von Kolbenbefestigung und Kolbenstangenkupplung hat, abgesehen von der im Sinne des Erfindungsgedankens
erreichten geringeren Wechselbeanspruchung der Verschraubungen, auch noch den Vorteil
einer erleichterten Montage und Durchführung von Reparaturarbeiten. Der Kolben und die Kolbenringe
des vorderen Zylinders können aus- und eingebaut werden, ohne den Kreuzkopf und die Treibstange
ausbauen oder den hinteren Zylinder verschieben zu müssen. Außerdem kann das Zwischenstück
kürzer als sonst ausgebildet werden, da im Bereich desselben keine Stangenkupplung mehr vorgesehen zu
werden braucht.
Schließlich läßt Abb. 7 noch eine weitere Ausführungsform erkennen, die für solche Fälle in Betracht
kommt, in denen die Verwendung geteilter Stopfbüchsen möglich ist, so daß auf die Anordnung abnehmbarer
Flanschhülsen auf den Kolbenstangenenden verzichtet werden kann. Statt dessen haben die
Stangen 17, 18 je einen festen, z. B. angeschmiedeten
Bund 19 bzw. 20; diese Bunde dienen als Widerlager für die wieder einen zwischengeschalteten Kolben 21
auf Drück vorspannenden Verbindungs-Dehnschrauben 15.
Mit den beschriebenen und dargestellten Beispielen sind die Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung
jedoch keineswegs erschöpft. So kann etwa bei Verbindungen nach Abb. 5 und 6 die Kupplung zwischen
nur einem Kolbenstangenende und der Buchse bzw. dem Kolben über ein vorgespanntes System erfolgen
oder bzw. und auf die zusätzliche Druckvorspannung des betreffenden zwischengeschalteten Körpers verzichtet
werden. Der letztere kann übrigens in allen Fällen einschließlich der Ausführung nach Abb.7
nicht nur eine Buchse oder ein Kolben, sondern auch ein sonstiger, in diesem Zusammenhang in Betracht
kommender Körper, z. B. ein Tragschuhkörper, sein.
Claims (2)
1. Anordnung zur Verbindung zweier sich gegenüberliegender
Kolbenstangenenden mittels mindestens eines teils auf Zug, teils auf Druck vorgespannten
Systems, das im Bereich der Zugvorspannung eine größere Elastizität hat als im Bereich
der Druckvorspannung, wobei jedes auf Zug vorgespannte Teil als Dehnschraube mit gegenüber
dem Gewindekerndurchmesser kleinerem Schaftdurchmesser ausgebildet ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß dieses System entweder an den beiden gegenüberliegenden Kolbenstangen, die als
Dehnschrauben (10, 11) ausgebildet sind und mit
auf Druck vorgespannten Hülsen (12, 13) zusammenwirken,
oder an einem als Hülse (14), Kolben (16, 21) oder Tragschuhkörper ausgebildeten
Verbindungskörper vorgesehen ist, der durch Dehnschrauben (15) auf Druck vorgespannt ist.
2. Anordnung zur Verbindung zweier sich gegenüberliegender Kolbenstangenenden mittels mindestens
eines teils auf Zug, teils auf Druck vorgespannten Systems, das im Bereich der Zugvorspannung
eine größere Elastizität hat als im Bereich der Druckvorspannung, wobei jedes auf Zug vorgespannte
Teil als Dehnschraube mit gegenüber dem Gewindekerndurchmesser kleinerem Schaft ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
dieses System sowohl an den beiden gegenüberliegenden Kolbenstangenenden, die als Dehnschrauben
(10, 11) ausgebildet sind und mit auf Druck vorgespannten Hülsen (12, 13) zusammenwirken,
als auch an den die Kolbenstangen verbindenden Mitteln vorgesehen ist, die aus Dehnschrauben
(15) und aus mindestens einem auf Druck vorgespannten Verbindungskörper (14, 16)
bestehen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 161 473.
Deutsche Patentschrift Nr. 161 473.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 109 732/16 11.61
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG8533A DE975401C (de) | 1952-04-01 | 1952-04-01 | Kolbenstangenverbindung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEG8533A DE975401C (de) | 1952-04-01 | 1952-04-01 | Kolbenstangenverbindung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE975401C true DE975401C (de) | 1961-11-23 |
Family
ID=7118879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEG8533A Expired DE975401C (de) | 1952-04-01 | 1952-04-01 | Kolbenstangenverbindung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE975401C (de) |
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