Projekt EMPIRIE Kolben und Ringe

Transkript

1 er Kolben Ein Kolben ist ein zylinderförmiges Maschinenbauteil, das sich in einem Zylinder auf und ab bewegt. Die Aufgabe des Kolbens ist in einer Kolbenmaschine physikalischen Druck in Bewegung umzusetzen und dadurch die Maschine anzutreiben. Die Fortsetzung des Kolbens bildet die Kolbenstange die die Hubkraft auf den Kreuzkopf oder direkt auf die Kurbelwelle überträgt. Der Kolben besteht aus einem Kolbenbolzen (bei grösseren Maschinen) und den Kolbenringen. Diese dichten wiederum gegen die Zylinderwand ab und verhindern, dass das Medium Dampf zwischen den Kolben- und Zylinderwänden wirkungslos verpufft. Die Zeichnungen für den Kolbenbereich. Der Kolben wurde auf 14 mm Durchmesser vergrössert. Die Länge der Kolbenstange ist nicht 41 mm sondern 46 mm! Ein Hin und Her Betreffend die Kolbenringe stellt sich die Frage, müssen es zwei Ringe sein? Kann der Kolben auch etwas weniger hoch sein? Das würde den "Verbrennungsraum" vergrössern...was bringst? von Werner Niederhäuser (nidi-steam) und Kurt Zimmermann (zimi-steam) Seite 1

2 Die Herstellung mit einem Kolbenringeinstich In unserem Falle hat der Kolben einen Durchmesser von mm (durch das Hohnen) und eine Länge von 12 mm. Am Kolbenboden wird eine 10 mm tiefe Bohrung für ein M3- Gewinde erstellt. Bei Bohrungsanfang wird auf eine Tiefe von 3 mm auf 4 H7 ausgebohrt. Dies dient zur besseren Einführung der Kolbenstange in das Gewinde. Die 4 mm Kolbenstange - 41 mm lang - aus rostfreiem Stahl erhält an beiden Enden ein 4 mm langes M3-Gewinde. Aussendurchmesser und Kolbenringeinstich Zum Drehen des Aussendurchmessers wird die Kolbenstange in den Kolbenboden eingedreht und anschliessend von einer 4 mm Spannzange der Drehbank festgehalten. Eine über die Kolbenstange geschobene Mutter garantiert die Distanz Werkstück-Spannfutter. An der Kolbendecke wird ein Zentrum erstellt. Die Drehspitze des Reitstockes wird im Zentrum der Kolbendecke gegen gehalten. Diese Massnahme ist ein Muss, denn die Kräfte sind enorm. Das Werkstück darf bis zum Schluss der Arbeiten weder aus der Spannzange genommen, noch die Spitze aus dem Zentrum entfernt werden, sonst stimmt der Rundlauf überhaupt nicht mehr. Auf diese Weise kann nicht nur exakt auf das Mass von mm gedreht, sondern auch einen 2 mm breiten Kolbenringeinstich für den O-Ring 9/12 mm vorgenommen werden. Der Einstich wird auf eine Tiefe von 9 mm Durchmesser gedreht. Der Teflonkolbenring wird also eine Breite von 2 mm und eine Dicke von 1 mm haben. Bei rostfreien Stählen unbedingt kühlen! Ich dachte, diese Massnahme würde den Kolben einwandfrei zentrieren. Trotzdem waren teilweise bis 1/15 mm Unwucht festzustellen. von Werner Niederhäuser (nidi-steam) und Kurt Zimmermann (zimi-steam) Seite 2

3 Einige Kolben konnten durch erneutes Eindrehen der Kolbenstange auf eine Unwucht bis auf 3/100 mm herunter gebracht werden. Der eigentliche Kolbenring Dieser wird aus einem Rundteflon hergestellt. Zuerst wird der Innendurchmesser auf 12 mm......und erst dann der Aussendurchmesser auf Einpassen (14.xxx mm) gedreht und abgestochen. Hier hat sich gezeigt, dass das Abstechen mit einem Stahl unter Umständen kontraproduktiv ist, dh. der Kolbenring wird deformiert. Alternativ kann eine Klinge verwendet werden. Der Schnitt ist glatt und braucht nicht weiter bearbeitet zu werden. Diesem "Abstechvorgang" gebe ich den Vorzug. von Werner Niederhäuser (nidi-steam) und Kurt Zimmermann (zimi-steam) Seite 3

4 Links der Teflon-Kolbenring, rechts der Kolben mit eingesetztem O-Ring (Viton) und Kolbenstange Das Hilfsinstrument zum Nachschleifen des Kolbenringes. Rundmaterial mit etwa 16 mm Durchmesser erhält eine - der Kolbenstange entsprechenden - Bohrung. Danach wird mit einem Innendrehstahl 2 mm tief auf den, dem Kolben entsprechenden, Durchmesser ausgedreht. Zum Abschleifen wird der Teflonring in die Vertiefung gelegt auf 240er Schleifpapier geschliffen. Einpassen des Kolbenringes auf den Kolben (Forum Dampfmodellbau/IMac -> Florian) Das vorherige Hilfsgerät umgekehrt nimmt den zu bearbeitenden Kolben auf (darum die Bohrung). Der O-Ring ist schon eingesetzt. Das Aufziehen Der Teflonkolbenring wird im heissem Boilerwasser erwärmt und dann auf den (nicht erwärmten) Messingdorn aufgezogen. Der Kolbenring wird auf dem Dorn Richtung Maximaldurchmesser und dann auf den Kolben in den Ringeinstich geschoben. (Links) von Werner Niederhäuser (nidi-steam) und Kurt Zimmermann (zimi-steam) Seite 4

5 Als Hilfsmittel für diese Aktion sollte der nicht innen konisch gedrehte Teil der Kolbenhülse verwendet werden. Der Kolbenring ist im Einstich angekommen und in den Spalt gefallen. Noch im warmem Zustand wird nun der Teflonring "gestaucht" in dem die Kolbenhülse(mit dem Innenkonus voran) über den Kolben geschoben und der Kolbenring in dieser Position ausgekühlt/getrocknet wird. Die Kolbenhülse mit dem eingesetzten Kolben. Nach dem Austrocknen ist der Teflonring flach und hat sich der Zylinderwand angepasst. Selbstverständlich muss der Innendurchmesser der Kolbenhülse den Massen der Zylinder entsprechen. Der gesamte Vorgang dauert nicht mal eine Minute. Der Teflonring ist noch lange weich. Darum lasse ich den Kolben eine Nacht lang in der Kolbenhülse (bei Zimmertemperatur) Diese Zeit nehme ich mir, wenn sie auch nicht wissenschaftlich belegt ist... Mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit ist der Teflonring am anderen Tag trocken und geschrumpfte. von Werner Niederhäuser (nidi-steam) und Kurt Zimmermann (zimi-steam) Seite 5

6 Die Hilfsmittel Die Hilfsmittel bestehen aus 2 Einzelteilen: Ein konisch gedrehter Dorn mm (Rechts, liegend) zum leichteren Aufziehen des Kolbenringes Eine Kolbenhülse (Links, liegend) Diese Büchse ist auf einer Seite innen mit leicht konisch von Werner Niederhäuser (nidi-steam) und Kurt Zimmermann (zimi-steam) Seite 6