FI78541C - Foerfarande foer framstaellning av en kolv ur sproeda slitbestaendiga material och kolv framstaelld enligt foerfarandet. - Google Patents

Description

78541

Menetelmä männän valmistamiseksi hauraista, kulutusta kestävistä aineista ja menetelmän mukaisesti valmistettu mäntä -Förfarande för framställning av en kolv ur spröda slitbestän-diga material och kolv framställd enligt förfarandet Tämä keksintö koskee menetelmää mäntien valmistamiseksi hauraista, kulutusta kestävistä aineista, erityisesti sintra-tusta oksidikeramiikasta, joissa männissä on niihin sijoitetut metalliliitoselementit, valmistamalla sokkoreiällä varustettu raakatuote, sintraamalla raakatuote, työstämällä valmiiksi sintratun männän ulkopinta loppumittaiseksi, sijoittamalla liimaa sokkoreikään ja sijoittamalla metalliliitos-kappale paikalleen.

Edelläesitettyjä mäntiä on kauan valmistettu pumppumänniksi. Aineena käytetään tällöin pääasiassa sintrattua oksidikera-miikkaa, joka suuren kulutuksen kestävyytensä ja suuren kestävyytensä takia kemikalioita vastaan on hyvin lyönyt itsensä läpi.

Näiden oksidikeramiikan tunnettujen hyvien ominaisuuksien lisäksi tunnetaan kuitenkin ominaisuuksia, mitkä voivat tehdä sen käytön ongelmalliseksi, erityisesti metallien yhteydessä. Tällöin on pääasiassa kyse eri lämpölaajenemiskertoi-mista, so. että metallin ja oksidikeramiikan lämpölaajene-miskertoimet eroavat toisistaan huomattavasti koska metallin laajenemiskerroin on huomattavasti suurempi kuin keramiikan. Tästä seuraa pakostakin että keramiikkakappaleeseen ei myöskään voida sijoittaa mitään voimaa siirtävää metalliliitosta ilman että lämpenemisen yhteydessä keramiikassa esiintyy huomattavia metailikappaleen laajentumisesta johtuvia hajoitta-misvoimia.

Oksidikeramiikalla on tunnetusti erittäin suuri puristuslu- juus mutta on kuitenkinn hyvin herkkä vetokuormitusten suh teen. Täten on keramiikan kanssa yhteydessä olevien metalli- 2 78541 osien käyttäminen mahdollista vain silloin, kun joko vetolujuuden rajat eivät ylity tai osat on sijoitettu siten, että keramiikka on vain painerasituksen alaisena. Tästä syystä männät on yleensä valmistettu joko täyskeramiikasta, jonka jälkeen ne on ulkopuolelta ympäröity metallipitimen avulla ja siten yhdistetty pumpun varteen, tai tuurna on kitattu kiinni ontelosylinterityyppiseen pumppumäntään. Ensimmäinen mahdollisuus edellyttää tarvittavan mittatarkkuuden takia keramiikan työlästä hiomista myös kiinnityskohtien alueella ja koska keramiikka voidaan työstää vain timanttipyörölevyil-lä on tämä erityisen kallis toimenpide. Toinen mahdollisuus tuurnien kittaamiseksi keramiikkaan ottaa tosin huomioon mitä erilaisimmat lämpölaajenemiskertoimet kestoplastista kittiä käytettäessä, mutta se ei kuitenkaan riitä erityisesti suurilla nopeuksilla, so. nopeakäyntisissä pumpuissa, joissa on enemmän kuin 100 iskua/min. lujuusvaatimusten täyttämiseksi koska keramiikkamäntä keskipakovoimien vaikutuksesta löystyy ja ajan mittaan irtoaa tuurnasta.

Tämän hakijan patenttijulkaisussa DE-PS 29 39 284 on tästä syystä jo ehdotettu pumpun männän varustamista sokkoreiällä, jossa on karkea kierre, kitin sijoittamista tähän kierteeseen ja myös karkealla kierteellä varustetun aihion sisään-kiertämistä. Kitin sitoutumisen jälkeen työstetään metalli-aihio lopulliseen muotoonsa niin, että saadaan aikaan moitteeton sovitus keramiikkamännän ja aihion välillä, joka työstön jälkeen muodostaa metalliliitoselementin. Koska keramiikkamäntä jo on täysin työstetty, voidaan metallivarsi työstää vaikeuksitta ja tuloksena on aina sama-akselinen liitos. Voimansiirto on myös turvattu koska sisäänviety aihio koskettaa keramiikkamännässä olevan sokkoreiän seinämää ainakin muutamista kohdista.

Tämän tunnetun menetelmän epäkohtana on kuitenkin se, että metalliaihion lopullinen työstäminen liitoselementiksi voi tapahtua vasta silloin kun on olemassa luja liitos valmiiksi li 3 78541 työstetyn keramiikkaosan ja aihion välillä, siis kun kitti on kovettunut. Mäntä on tällöin sijoitettava sorviin keski-öintielementeiksi ja aihio on työstettävä oikeanmittaiseksi, jolloin aihion asento männässä aina muuuttuu hieman niin, että laitteen täysautomaattinen syöttö ja työstäminen ei ole mahdollinen. Keksinnön tehtävänä on tästä syystä tehdä valmiiksi työstettyjen automaattiosien käyttämisen mahdolliseksi mäntien valmistuksessa ja siten saada aikaan asennus ilman jälkityöstämistä.

Tämä tehtävä ratkaistaan menetelmän avulla mäntien valmistamiseksi hauraista, kulutusta kestävistä aineista, erityisesti sintratusta oksidikeramiikasta, joissa on mäntien sisään sijoitetut metalliliitoselementit valmistamalla sokkoreiällä varustettu raakatuote, sintraamalla raakatuote, työstämällä valmiiksi sintratun männän ulkopinta loppumittaiseksi sijoittamalla liimaa sokkoreikään ja viemällä sisään metalliliitos-elementti, jolla on se tunnusmerkki, että liitoselementtinä moninkertaisesti raotettu kiristysholkki, jossa on kartion avulla haritettava vaste, viedään sisään rengasuralla varustettuun sokkoreikään, keskiöidään keskiöintirenkaan avulla ja kiristetään, jolloin tätä kiristysjännitystä pidetään yllä ainakin kunnes liima on sitoutunut.

Kiristysholkin käyttäminen on tosin tunnettua saksalaisesta hakemusjulkaisusta no 29 40 514. Julkaisun mukaisesti kiin-nityselimet ankkuroidaan rakennusosiin, jolloin valmiiseen rakennusosaan tehdään ensinnäkin poraus ja tähän poraukseen sitten laajennusleikkaus. Tähän poraukseen asennetaan sakaroilla varustettu kiristysholkki, minkä jälkeen sakaroiden levitys tapahtuu kartiokappaletta kierrepultilla vetämällä. Näiden kiristysholkkien on pystyttävä ottamaan vastaan heiluvia ja iskeviä kuormituksia. Niillä kiinnitetään raskaita laitteita tai koneita, putkijohtoja, sähköjohtoja jne. Tämän kaltaisille kiristysholkeille ei kuitenkaan aseteta keski-tystarkkuuden tai lämmönkeston suhteen erityisvaatimuksia.

4 78541 Käyttämällä kartiolla varustettua kiristysholkkia ja liiman yhdistelmää on mahdollista kiinnittää kiristysholkki harit-tamisen jälkeen keskiöintivasteen avulla ennaltamäärättyyn asentoon. Kiristysholkin ja keramiikkamännän välinen voimaa siirtävä liitos on männän rengasuran alueella, johon raotetun kiristysholkin vaste työntyy. Se osa sokkoreiän tilasta, joka ei ole liitoselementin täyttämä, on pääasiassa täytetty liimalla niin, että keskiöintivaste, joka keksinnön erään sopivan rakennemuodon mukaan on ohjattuu männän vaippapinnal-la ja tukeutuu männän päätypintaan, suoristaa kiristysholkin niin, että sen akseli ja männän akseli ovat sama-akselisia. Kiristysholkin haarat deformoituvat tälläin pysyvästi niin, että niissä olevat vasteet lepäävät rengasurassa ja pysyvät kiinnitettyinä tässä asennossa liiman avulla. Tällöin muodostuu haarojen yläalueelle, siis sille alueelle, joka sijaitsee sokkoreiän suuta päin, vapaa tila haaran ja pidennetyn kartiomutterin vast, vastaavan kiristysruuvin väliin niin, että lämpötilan noustessa tämän vapaan tilan takia ja siitä syystä, että kiristysholkki on raotettu, siis jaettu useampaan haaraan, yksittäiset haarat taipuvat sisään tähän vapaaseen tilaan, jolloin rengasuran alueella ei siis esiinny haitallisia jännityksiä, jotka voisivat hajoittaa männän.

Keskiöintivaste sinänsä voi jo olla männänvarren osa. On kuitenkin tarkoituksenmukaisempaa tehdä se asennuslaitteeksi, so. että keksinnön erään sopivan rakennemuodon mukaan keskiöintivaste liiman sitoutumisen jälkeen poistetaan. Keskiöintivasteen poistamisen jälkeen jäljelle jää mäntä, joka kiristysholkin rakennemuodosta riippuen joko on varustettu si-säkierteellä tai ulkonevalla kierretapilla.

Kummassakin tapauksessa ovat tapin vast, kierremutterin ja männän keskiviivat kuitenkin sama-akseliset. Tämän lisäksi on saatu aikaan voimaa siirtävä liitos ja kiristysholkki on lujasti kiinnitetty paikalleen liiman avulla.

5 78541

Erään edullisen keksinnön rakennemuodon mukaan kiristetään keskiöintivastetta momenttiavaimella ja tarvittava vääntömo-mentti lasketaan kierteen nousu ja kartiokaltevuuskulma huomioonottaen. Kartion pienin halkaisija vastaa tällöin yleensä kierteen nimellisläpimittaa. Seuraavasta taulukosta voidaan todeta millä vääntömomentilla tavanomaisia kierteitä voidaan kiristää ja mitkä männän läpimitat yhdistetään näihin kierteisiin. Kyseisten kiristyselementtien ulkohalkaisi-jat on tällöin valittu siten, että mäntien vähimmäisseinämä-paksuudet eivät alitu ja että ylikuormitushalkeamia ei voi muodostua asennuksen eikä käytön yhteydessä.

Taulukko Männän- 120 100 90 80 70 60 50 40 30 25 halkaisija (mm) Männän vä- 35 28,5 26,5 24 21,5 18 15 12 8,5 7,0 himmäis- seinämä- paksuus (mm)

Kierre M24 M20 M18 M16 M14 M12 M10 M8 M6 M5 Vääntömo- 5,0 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,25 mentti (Kpm)

Liimana käytetään sopivimmin liuotinvapaata yksikomponentti-liimaa, joka on epoksidihartsiperustainen, jonka laajenemis-kerroin on lähellä keramiikan vastaavaa. Tämäntyyppisillä liimoilla on hyvä kestolämpötilalujuus, joka on noin 150 -170oc ja sallii lyhyaikaisen käytön 200°C lämpötilassa. Lisäksi on oleellista, että liiman joustavuus on pieni, so. että keramiikkamännän ja metalliliitoskappaleen välillä ei 6 78541 esiinny mitään liikettä, minkä takia vältytään keramiikka-männän löystymiseltä.

Esilläolevan hakemuksen mukaisena oksidikeramiikkana ymmärretään keramiikkaa, joka voi koostua sekä yhdestä että myös useasta aineesta. Sopivimpana pidetään kuitenkin nk. yksi-komponenttikeramiikkaa, jonka sulatusaine-, stabilisaattori-ja raekokoregulaattoripitoisuus on pieni. Kysymykseen voi tällöin yksityiskohtaisesti tulla oksidikeramiikka, joka on valmistettu piioksidista, magnesiumoksidista, berylliumoksi-dista, titaanioksidista, sirkonioksidista, alumiinioksidista tai näiden seoksista, jolloin erityisesti suositaan sir-konioksidia ja alumiinioksidia sintterikeramiikan yhteydessä. Erittäin hyväksi on osoittautunut oksidikeramiikka alumiinioksidista, jonka alumiinioksidipitoisuus on 80% tai suurempi. Tämän keramiikan muut ainesosat ovat pääasiassa magne-siumoksidi, piioksidi, mahdollisesti kalsiumoksidi ja sirko-nioksidi sekä epäpuhtaudet. Kulutuksen kestävyyden ja kestävyyden parantamiseksi kemiallisia aineita vastaan voidaan alumiinioksidipitoisuutta nostaa yli 99 %:n. Tällaisissa tapauksissa loppuosa koostuu lähes yksinomaan magnesiumoksidista, jota käytetään raekoon kasvun rajoittimena, sekä epäpuhtaus jäi j istä.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla valmistettu mäntä on tunnettu siitä, että männän sokkoreikä sisältää liitosele-menttinä moninkertaisesti raotetun kiristysholkin, jossa on kartion avulla haritettu sokkoreiässä olevaan rengasuraan työntyvä vaste, joka liiman avulla on kiinnitetty paikalleen. Tämän männän eräällä rakennemuodolla on se tunnusmerkki, että kartio on kartiomutteri. Tämä kartiomutteri, joka sopivim-min on pidennetty kartiomutteri, toimii yhteyselementtinä männänvarteen, so. mäntä voidaan kiertää suoraan männänvar-relle, joka tällöin on kierrepultti.

Eräässä vaihtoehtoisessa ratkaisussa kartio on kiristysruu-vin kanta. Kiristysruuvi on tällöin, sen jälkeen kun sitä 7 78541 aluksi on käytetty kiristysholkin harittamiseksi, se elementti, jota siihen liittyen käytetään männän yhdistämiseksi män-nänvarteen, siis männänvarteen sisäänkiertämiseksi.

Keksintö selitetään seuraavassa viitaten oheiseen piirustukseen, jossa:

Kuv. 1 esittää leikkausta männästä, johon on sijoitettu ki-ristysholkki ja jonka päälle on sijoitettu keskiöin-tivaste,

Kuv. 2 esittää mäntää, jolloin keskiöintivastetta ja kiris-tysholkkia ei vielä ole sijoitettu paikalleen.

Kuv. 3 esittää mäntää paikalleen asennettuine kiristysholk-keineen ja siihen tarttuvine männänvarsineen,

Kuv. 4 esittää samaa mäntää kääntämisen, liiman levittämisen ja liiman kovettumisen jälkeen kierrettynä kiinni männänvarteen.

Kuten kuvioista 1 ja 2 voidaan nähdä on keskiöintivasteelle 1, joka on varustettu kierretapilla 18, sijoitettu kiristys-holkki 2, jota kartio 5 pitää paikallaan. Kartio 5 on varustettu sisäkierteellä ja sen kartiopinta 19 on varustettu reu-napyällyksellä 23 tarvittavan kitkan kehittämiseksi kiristys-hoikin 2 ja kartiopinnan 19 välillä kierretappia 18 sisään-kierrettäessä. Kiristysholkin 2 yläosassa on myös vastaava pitkittäisreunapyällys.

Sokkoreikä 8 täytetään liimalla 7 suurin piirtein rengasuran 3 puoleenväliin ennenkuin keskiöintivaste 1 yhdessä kiristys-hoikin 2 kanssa viedään sisään. Kiristysholkin 2 haarat 12 kapenevat kartion 5 suuntaan ja ovat ulkopäästään varustetut vasteella 4. Kiertämällä keskiöintivastetta 1 avainpinnan 1' avulla painautuu vaste 4 männän 6 rengasuraan 3. Keskiöinti-vasteen 1 laippa 20 lepää tällöin tiivisteen 21 kautta männän päätypintaa 11 vastaan ja on ohjattu männän vaippapin-nalla 10 reunapinnan 9 avulla. Kiristysholkki 2 tulee täten

Claims (10)

1. Menetelmä männän valmistamiseksi hauraista, kulutusta kestävistä aineista, erityisesti sintratusta oksidikeramiikas-ta, jonka männän sisään on sijoitettu metalliliitoselementit, valmistamalla sokkoreiällä varustettu raakatuote, sintraa-malla raakatuote, työstämällä valmiiksi sintratun männän ulkopinta loppumittaiseksi, sijoittamalla liimaa sokkoreikään ja viemällä sisään metalliliitoselementti, tunnettu siitä, että moninkertaisesti raotettu kiristysholkki (2), jossa on kartion (5) avulla haritettava vaste (4), sijoitetaan liitoselementiksi rengasuralla (3) varustettuun sokkoreikään (8), keskiöidään ja kiristetään keskiöintivasteen 9 78541 (1) avulla, jolloin tätä kiristysjännitystä pidetään yllä ainakin kunnes liima (7) on sitoutunut.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keskiöintivaste (1) liiman (7) sitoutumisen jälkeen poistetaan.

3. Patenttivaatimuksien 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että keskiöintivaste (1) on ohjattu männän vaippapinnalla (10) ja tukeutuu männän päätypintaa (11) vastaan.

4. Jonkin patenttivaatimuksien 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kierteellä varustettua keskiöintivas-tetta (1) kiristetään momenttiavaimen avulla ja että tarvittava vääntömomentti määritetään kierteen nousu ja kartion (5) kaltevuuskulma huomioonottaen.

5. Jonkin patenttivaatimuksien 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että oksidikeramiikkana käytetään alumiini-oksidisintterikeramiikkaa, jonka alumiinioksidipitoisuus on 80% tai suurempi.

6. Jonkin patenttivaatimuksien 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liimana (7) käytetään kylmäliimaa.

6. Haarojen 12 ja kiristysruuvin 16, 24 vast, kartiomutterin 15 välissä on tällöin vapaa tila 14, joka vastaanottaa lämpenemisen takia esiintyvät haaran 12 muodonmuutokset. Tiiviste 21 estää liiman 7 ulosvalumista kuvion 4 mukaisessa sitoutumisasennossa.

7. Jonkin patenttivaatimuksien 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liimana (7) käytetään liuotinvapaata yksikomponenttiliimaa, joka on epoksidihartsiperustainen.

8. Hauraasta, kulutusta kestävästä aineesta, erityisesti sintratusta oksidikeramiikasta valmistettu mäntä, jossa on sokkoreikään liiman avulla kiinnitetty metalliliitoselement-ti, tunnettu siitä, että männän (6) sokkoreikä (8) liitoselementtinä sisältää moninkertaisesti raotetun kiris-tysholkin (2), jossa on kartion (5) avulla haritettu sokko- 10 78541 reiässä (8) olevaan rengasuraan (3) työntyvä vaste (4), joka kiinnitetään paikalleen liiman (7) avulla.

8 78541 keskiöidyksi ja samanaikaisesti syntyy muodonmukainen yhteys männän 6 kanssa vasteiden 4 kautta. Kuten kuvioissa 2 ja 4 on esitetty, voi kartio 5 olla kartiomutteri 15, jossa on pidennetty sisäkierreosa. Vaihtoehtoisesti on kuitenkin mahdollista, kuten kuviossa 3 on esitetty, kartiomutterin 15 sijasta käyttää kiristysruuvia 16, jossa on varsi 24 ja jonka kanta on kartio 5. Kuviossa 4 mäntä 6 on esitetty asennossa, jossa se on käännetty 180°. Liima 7 valuu tällöin sokkoreiän 8 pohjalta ulospäin ja täyttää sekä rengasuran 3 että myös pitkittäisreuna-pyällytyksen 22 alueen. Liiman 7 sitoutumisen jälkeen, joka liima kiinnittää paikalleen kiristysholkin 2 haarat 12 ja kiristysruuvin 16 vast, kartiomutterin 15, kierretään männänvarsi 17 kiinni mäntään

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen mäntä, tunnettu siitä, että kartio (5) on kartiomutteri (15).

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen mäntä, tunnettu siitä, että kartio (5) on kiristysruuvin (16, 24) kanta.