DE970637C - Grossgasmaschinen-Zylinder mit Entlastungs-Spannstangen und Verfahren zur Herstellung derartiger Zylinder - Google Patents

Description

• Großgasmaschinen-Zylinder mit Entlastungs-Spannstangen und Verfahren zur Herstellung derartiger Zylinder Die Erfindung bezieht sich auf Großgasmaschinen-Zylinder mit Entlxstungs-Spannstangen, bei denen. die Spannstangen zur Entlastung der Zylinder von betriebsmäßig in Achsrichtung derselben. auftretenden Beanspruchungen dienen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von mit derartigen Entlastungs-Spannstangen ausgerüsteten Großgasmaschinen-Zylindern.
• Zweck der Erfindung ist eine Erhöhung der Betriebssicherheit und Haltbarkeit der Zylinder von Großgasmaschinen durch eine besondere Art der Anordnung und Ausbildung der Spannstangen sowie außerdem eine hierdurch erzielbare Verbilligung der Fertigung und Überholung dieser Zylinder.
• Es ist bekannt, Kraftzylinder, die unter betriebsmäßig auftretenden Zug- oder Druckspannungen stehen, durch am Umfang des Zylindermantels angeordnete Längsanker dadurch zu entlasten, daß diese Längsanker beim Zusammenbau unter Vorspannung gesetzt werden. Insbesondere ist eine An-or dn.ung bekanntgeworden, bei welcher durch den Kühlmantel des im wesentlichen. aus Stahlteilen zusammengeschweißten Zylinders beliebig verteilt eine Anzahl von Spannstangen in Längsrichtung laufen. Diese Spannstangen sind dabei mit einer den Verbrennungsdrücken entsprechenden Vorspannung eingesetzt und mit den Zylinderstirnwänden verschweißt. Diese bisher bekannte Ausbildung und Befestigungsart der Spannstangen hat jedoch, verschiedene Nachteile, die unter anderem darin bestehen, daß an der Stelle, wo die üblicherweise als Längsanker von gleichbleibendem Querschnitt ausgebildeten Spannstangen die Stirnwand des Zylinders durchdringen und durch. Schweißring befestigt werden, das Gefüge der Anker beim Schweißen ungünstig verändert wird, so daß die Zugstangen an diesen Stellen nicht mehr die volle Festigkeit haben. Ein anderer Nachteil der he-, kannten Ausführungsart ist folgender: Beim Einschweißen der Spannstangenenden ergeben sich an den Schweißstellen zwangläufig Schweißraupen, die über die Stirnflächen der Zylinder hinausstehen. Diese hervorstehenden Schweißraupen müssen an jedem der vielen. und starken Längsanker - und zwar out' beiden Stirnseiten-durchSpezialwerkzeuge, z.B. durchKronenf_räser, sauber entfernt werden, so daß die Schweißraupen den Zusammenbau mit den anschließenden -iaschinenteilen nicht behindern und ein. sauberes Aussehen des Werkstückes erreicht wird. Es muß also jede einzelne der vielen Schweißstellen. für sich allein nachträglich- auf Maß bearbeitet werden, weil es wegen. der vorstehenden Schraubenbolzenverlängerungen nicht möglich ist. diese Gesamtfläche auf der Zylinderbohrbank oder 1_arassellbanlz zu über^rbeiten; also eine viel zu kostspielige und zeitraubende Bearbeitungsweise.
• Außerdem besteht bei den Spannstangen d°_r bekannten. Ausführungsart der Nachteil, daß die @'erschra.ubungsbolzen mir Befestigung der anschließenden Maschinenteile mit den Spannstau en aus einem einzigen Stück bestehen, so dal; beim Reißen einer solchen. Verlängerung der gesamte Zuganker unbrauchbar wird und ausgewechselt werde-? muß.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Konstruktion anzugeben, durch die diese Mängel beseitigt werden. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Spannstangen an ihren Enden, mit denen sie die Stirnwände, des Zylinders durchdringen unddort unterVorspannung eingesetzt und verschweißt sind, verstärkte Köpfe aufweisen und daß in diesen Köpfen Gewindebohrungen angebracht sind., in. denen besondere Verlängerungsstücke eingeschraubt sind, die zur Befestigung der anschließenden Flansche dienen. Unter »Vorspannung« wird dabei verstanden, daß die Spannstangen bereits beim Einschweißen in den Zvlir-derstirnseiten ohne wirksam werdende Verschraubungskräfte unter Zugspannung gesetzt sind.
• Durch die Verstärkung der Spannstangenköpfe wird für die Verschweißung der Spannstangen an den Zylinderstirnflächen der Vorteil erreicht, daß für die Schweißraupenrinq jeder Spannstange jevieils ein größerer Umfang zur Verfügung stellt, stn da,ß etwaige an der Spannstange entstaaldeiie Gefügeveränderungen festigkeitsmäßig ohne Einfluß bleiben. Diese Verstärkung des Spannstargenkopfes schafft außerdem die Möglichl"@it, in dem Kopf Gewindebohrungen anzubringen, -in welche besondere Verlängerungsstücke eingeschraubt werden, die zur Befestigung der anschließenden Flansche dienen.. Auf dieseWeise wird die Montage der Spannstangen vereinfacht und ihre Lebensdauererhöht.
• Abgesehen von der größeren. Betriebssicherheit bringt die Anordnung gemäß der Erfindung den weiteren großen Vorteil, auch bei unter V orspannung eingeschweißten Spannstangen ein Auswechseln infolge Betriebsschäden möglichst vermeiden zu können. Dieser\#'orteil ist hier besonders von Bedeutung, da bei einem @eil:;en. der bislang =verstärkten Spannstangenveriängerungen nicht nur stets die gesamte Spannstange ausgewechselt werden mußte, was nur unter Auseinanderbau der Maschinenhauptteile möglich war, sondern auch das unter x, orspannung erfolgende Wiedereinschweißen von Ersatzspannstängen wen hehr zeitraubende Arbeit in Anspruch nahia, als dies bei nicht vorgespannten. Zugankern der Fall ist. Wenn man bedenkt, da.ß dies:. Zylinder -allein bis zu 30 t wiegen, so kann man sich ein Bild davon machen, wieviel länger der Betriebsstillstand und wieviel größer die Instandsetzungskosten bei der früheren Bauiveisu waren.
• Es ist zwar im Dieselmotoreabau bekannt, am liaschinengestell rohrförmige Abstütz%örper zu verwenden, an den;a- mit Innengewinde. versehenen Rohrenden Haltebolzen einschraubbar sind, durch die am Gestell aufzumontierende wie z. B. Zylinderkopf und Lagerdeckel, L)er-estgL #.varden. Dies: Abstützrol?re sind jedoch nicht au: Z-ug vorgespannt, t?nd die Versag weü@;l:j derstefben mit dili i\labchinengest,#il --r;uigt ;In Stellen, die ein Vorspannen der <1#bstützrehre ausschließen. Entsprechend ihrer ausschließlichen Aufgabe, die Verbindung der zu montierenden Teile zu sichern, sind die rohrförmigen Abstützkörper weder an ihren Enden noch alt ihren Verschiveißungsstellen verstärkt. Als auf Zug vorgespannte Zugankür wären sie aus Gründen unzureichender mechanischer Festigkeit nicht brauchbar, insbesonder: wenn sie an. ihren Enden unter Zugvorspannung verschweißt würden.
• Die erfinduligsgeinäße Anordnung und Ausbildung dar Spannstangen gestattet -:@eiter@.iii eine Verfahrensweise, wonach mit de.-artigen Entla.stungs-Spannstangen ausgerüstete G-roßgasrnt@schinen-Zylinder einfacher und billiger herzustellen sind. Dieses Verfahren besteht naci einem weiteren -Merkmal der Erfindung darin, düß die Spannstangen in den Zylinder derart eingesetzt werden, daß ihre Köpfe nach dem Verschweißen an den Zylinderstirnseiten hervorstehen und daß bei der anschließenden Entfernung de> über-Teiles der :Schweißraupen gleichzeitig mit der Fertigbearbeitung der Zylinderstirnflächen auch diese überstehenden Spannstai?gciiliöpfe z. B. ar:f der Spindelbchrbanh oder KarussellIrehbauk auf '_tNß bearbeitet werden. Die Stiriisei ten der Zylindebrauchen somit vor dem Einschweißen

  der Spannstangen nur vorgearheitet zu sein und

  werden zusammen mit diesen dann in einem

  Arbeitsgang auf Maß gebracht.

  Für die Verfahrensweise wird im übrigen kein

  vom Hauptschutzbegehren losgelöster Patentschutz

  beansprucht.

  In. der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand

  in Gegenüberstellung zur bisherigen Bauweise an

  cinem Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei

  zeigt bzw. zeigen

  Fig. i einen Längsschnitt durch einen aus Stahl

  geschweißten Zylinder für beispielsweise eine

  Hochleistungskolbenkraftmaschine. bei dem durch

  den Zvlin(lerniantel in ),ängsrichtunü Spann-

  stan3; n iaufer!,

  Fig. 2 einenuersctini::- längs der Linie AI -A in

  Fig. z,

  Fig. 3 und .q. tei:weise L,ängssciinitte durch eine

  der Zylinderstirnwänd,: mit eingesetzter Sparu:-

  stange alter Bauart, da,rgeste?lt in ver-brößerteni

  Maßtal ,

  Fi@f. 5 einen Läii-ssciii-itdurch beide ZOinder-

  #ritvände mit eingesetzter Sj%ai,ilstalige der er-

  st-

  fnduriggemäße:i Bauart, gleichfalls dargestellt i:,

  vergrößertem \iaßsta:.

  !=Jemäß Fig. i u11(1 --: Sind in Längsrichtung zwi-

  chei2 Innenmante! = und. Außenmantel 2 eaies

  s s

  @lopl@elwl:r-digen hr@,.ftz-ylinders sp,im Stangen

  anc-ordnet. diK. in deli Stirnllsicl:en .l lind 5 des

  Zylinders durch Schrauben. 'Muttern o.ler Sciiwe.?-

  verhii_dungen befestig--i s;nd. U@ S;:,tigen 3 sind

  während des '?insch@xei;:>e.is derart unter Zug-

  syannung gehaitei#. dü1@ sie der i 1'nder im Betrieb

  Voll den in A.chsi-ici,turig arftreten'l@@li @rbeil-

  kräften entlasten.

  In Fig. 3 und :I sitie_f Beispiele für ilie hisheriae

  Befestigungsart derLängsa.nker oder Spannstangen

  in d"_- Zylinderstirnwand d dargat°llt. Die Span;:-

  statigealter -,!£usfiihi-tin:gsart3 tveist_iierüber@hrege-

  samteEinsatzsparm «-e@teg-le.ichb@e@üenden odernane-

  zt: gleichbleibenden Querschnitt bzw. Durchmesser

  auf und ist dort, r.--1 die mit den Spannstangen aus

  einen, Stück hergestellten Verschraubungsbolzen3a

  a1.. Verlän;e:-ung der Snari.nstangen 3 iibel- die

  Zylnderstirnwand hinausragen, im Bereich <ler

  Dehnungslänge etwas verjügt. Die Schweißstellen

  sinJ als Ganzes mit 6.@r:ichnet. Die an diesen

  Schweißstellen entstehenden Schtveißraupen 7 sehen

  nach dem Schweihv,)i-gang zunächst so aus, zvie

  die: in.Fig.3 gezeigt ist, d. h.. sie stehen bei 7Q über

  die _`.ußenfläche 8 der 7viin-der#.irand 4 heIrvor und

  müssen durch Spezialwerkzeuge, z. B. Kroner.-

  frser, so bearbeitet werden, daß beim Zusammeit.-

  bau des Zylinders mit atischließende.i

  Maschinenteil 9 keine Schwierigkeiten entstehen.

  Eine solch fertigbearbeitete Schweißraupenstelle

  ist iii Fig. d. unter io gezeigt. T)ieses Einzelnacli-

  arbeiten der vielen Sch..-e.ißs-@ellen erfordert eine

  zeitraubende und kost-pielige Beal-beitung, &:-.i

  welchen Nachteil bereits _:_,gar_ Jünbewieseli

  `@-urde. Man ist nie da.--,i- sicher, d-#3 ä@, '@ : =°l.

  Fi g. ,i gekreuzt angedeuteten t @elieli i t fyi s@l An

  i oli Spannstangen beim

  das Gefüge der Längs- oder Zuganker 3 ungünstig

  verändert wird, was deren Festigkeit gerade an

  dieser hochbeanspruchten Stelle ungünstig be-

  einflußt und leieht zu Zugstangenbrüchen führen

  kann.

  Demgegenüber weist bei der erfindungsgemäßen

  Anordnung nach Fig. 5 die Zungstange 3 an ihren

  Einsatzenden jeweils einen verstärkten Kopf 12

  auf. dessen Durcliiii@ sei c., gegenüber dein Durch-

  inesser c; der Spannstange mindestens um so viel

  crUer ist, daß der Kopf 12 ohne Beeinträchtigung

  der Zugstanglenfestigkeit in einer in ihrn einge-

  lassenen Gewindebohrung 13 ein als Stiftschraube

  14 ausgebildetes Verlängerungsstück aufnehmen

  kann, durch das mittels -Muttern 1,5 die Anschluß-

  lI<`A1JCIiC. y befestigt werden. Die Köpfe 12 sind lang

  genug bemessen, daß sie im eingeschweißten Zu-

  stand noch etwas über die. Zylinderstirnwände .I

  bz«-. ; vorstehen. Auf diese Weise wird erreicht,

  daß die Köpfe 1-2 zusammen mit der Entfernung

  des überstehenden Teiles 7, der Schweißraupen 7

  bei deni Fertigdrehen de.r Stil!-:seiterl4 und 5,

  also in e.ilielii Arbeitsgang mit dieser ohnehin er-

  forderlichem Bearbeitung. auf der Dreh- oder

  Karussellhank weggenorilmen werden können.

  Fig. ; zeigt auf der linken Se:. den noch un-

  fertigen und auf der rechten Seite den fertig-

  bet rbeiteten Zustand. Alls dieser Figur ist auch

  zu erselieli, daß etwaige: durch die Schweißung Ver-

  ursachte Veränderungen de. Gefüges an den gekreuz,_

  ar;deutnen Stellen ;i wagen (1_,r heli.eli: :-tark

  ztt wählenden Verstärkung 12 dei Zugstangen ohne

  festigkeitsbeeinträchtigende B.edetitttng bleil>cii.

  Die Einbauweise der Sp:lniistangen ist folgende:

  Die liiit lsöpfcn 12 versehenen Spannstangen 3

  werden in üblicher Ameise zuerst auf einer der

  Zv,inderstirriwänded oder 5 aufgeschweißt und

  dann in irgendeiner Weise, z. 13. elektrisch, auf eiii

  gew-i@ses @Uaß erw«rint, «orauf sie auch an der

  anderen Stirnwand eingeschweift werden. Hier-

  durch ergibt sich nach dem Erkalten die ge-

  wünscht", Vorspannunin den Zugstangen 3. Der

  übri?,e Arbeitsgang an. den Scliv-"-ißstellen und an

  den vorstehenden Enden der Spannstangenköpfe

  verläuft in der bereit; h@chriebenen Weise.

Claims (2)

1. PATEVTANSPPf-tAIE: i. Großgasmaschinen-Zvlinder mit Fnt- Iastungs-Spannstangen, dessen Stirnseiten aus schweißbarem Werkstoff 1r° .tehen, wolwi die Spirnstangen parallel zur Zylinderachse rings- um am Zylindermantel oder bei doppel- w-andigen Zylindern ringsum zwischen Innen- und AußeninaiiteI als unter Vorspannung auf- gebrachte Längsanker angeordnet sind, dadurch gel@ennzeichn:,t. daß die Spannstangen (3) an Taren Enden, mit deren sie die Stirnwände (q, 5 ; des Zylinders (i i. 2) durchdringen und dort unter 1@ or-pannun>@- eingesetzt und ver-#^?iweißt sind, verstärkte Köpfe (i2) auf- 're@ sea und daß it- diesen Köpfen Gewinde- 1),- l:rttligel1 (i3) ar_5@@'@ra@@ht sind, in denen be- sondere Verlängerungsstücke (1q.) eingeschraubt sind, die zur Befestigung der <anschließenden Flansche (9) dienen.
2. 2. Verfahren zur Herstellung eines mit Entlastungs-Spannstangen ausgerüsteten Großgasmaschinen-Zylinders, der im Anspruch z bezeichneten Art, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstangen in den Zylinder derart eingesetzt werden, daß ihre Köpfe nach dem Verschweißen an den Zylinderstirnseiten hervorstehen, und daß bei der <anschließenden Entfernung des überstehenden. Teiles der Schweißraupen gleichzeitig mit der Fertigbearbeitung der Zylinderstirnflächen auch diese überstehenden Spannstangenköpfe, z. B. auf der Spindelbohrbank oder Karusselldrehhank, auf Maß bearbeitet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 411967.