DE2600115C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Formung eines Kolbenrings - Google Patents

Description

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ig gleitbare Haltevorrichtung 14 kann auf der Grundplatte Wie in Kg. 2 gezeigt, ist der Überbrückungskontakt

j| 11 mittels Schlitzlöchern 19 und Zapfen 21 geführt sein, 28 mit einem Stößel 37 versehen, der in einer Stößelhül-

S» die von der Grundplatte 11 nach oben ragen und genau se 38 aus elektrisch isolierendem Material gleitet, wel-

f| in die Schlitzlöcher 19 passen, oder es können zu diesem ehe in einen Hohlraum zwischen den zwei Blöcken 31

:"| Zweck auch andere Führungseinrichtungen vorgesehen 5 und 32 eingesetzt ist Innerhalb der Stößelhülse 38 er-

fj sein. Ein Kolbenring 22, der mit seinem Schlitz 23 gemäß zeugt eine Druckfeder 39 eine Vorspannkraft, welche

[''■ Flg. 1 nach rechts ausgerichtet ist, wird in die Haltevor- den Überbrückungskontakt 28 gegen die Enden des

U richtung 14 gelegt, wenn diese sich in einer nicht einge- Kolbenrings 22 drückt Die Vorspannkraft übersteigt

|| rückten, gemäß Flg. 1 nach rechts verschobenen und die von den Kontakten 26 und 27 gegen die innere Ring-

f?l durch gestrichelte Linien dargestellten Ladestellung be- &iacgr;&ogr; fläche ausgeübte Kraft von 4,5 kp.

•f|- findet Der Ring 22 wird in eine kreisförmige Öffnung 24 Bei einer anderen Elektrodenanordnung kann der

. j der Haltevorrichtung 14 eingesetzt und befindet sich in mittlere Überbrückungskontakt 28 als Elektrode einer

si einem etwas zusammengedrückten Zustand, da die öff- Polarität geeignet angeschlossen werden und als "geer-

;'; nung 24 kleiner ist als der Durchmesser des Rings 22 im dete" Elektrode dienen und die äußeren Elektroden 26

■; nicht zusammengedrückten Zustand Die Einrückein- 15 und 27 können die entgegengesetzte Polarität führen.

&ngr; richtung 16 zieht sodann die Haltevorrichtung 14 nach Auf diese Weise kann der Stromfluß durch den Ring 22

; links in die in Flg. 1 in ausgezogenen Linien dargestellte individuell auf jeder Seite des Schlitzes 23 zur Erzielung

:;^: Stellung, in der die Innenfläche des Kolbenrings 22 von einer individuellen Fonnsteuerung geregelt werden,

,; der Heizeinrichtung 18 berührt wird. Die Haltevorrich- wenn gewünscht

f| tung 14 ist nichtmetallisch, wenigstens in den den Ring 20 Wenn elektrische Energie durch die Kontakte 26 und "& 22 berührenden Bereichen. Der Kolbenring 22 ist be- 27 auf den Kolbenring 22 gegeben wi*&, fließt der Strom 1 reits nach den herkömmlichen Verfahren einschließlich zwischen den Kontakten längs der Innenfläche 22a des &psgr;, eines Abschleifen der Außenfläche vervollständigt, so Rings 22 und dringt nur wenig in die Tiefe des Rings ein. Ig daß die ganze Außenfläche des Rings vor dem liier be- Dies bewirkt, daß sich der Bereich längs des Stromwetf schriebenen Formvorgang glatt ist 25 ges plötzlich aufheizt und sich auszudehnen sucht
i; Die Heizeinrichtung 18 arbeitet vorzugsweise mit Die restliche Dicke des Rings verhindert jedoch eine •fe elektrischer Widerstandsheizung durch Elektroden 26 Ausdehnung und der beeinflußte Bereich 22a wird zu-5I und 27 entgegengesetzter Ladung. Die Elektroden, die sammengedrückt Obwohl die Rückhaltewirkung der ■ in Flg. 1 in Berührung mit dem Kolbenring 22 darge- nicht erhitzten Dicke des Rings ausreicht, um eine Aus-K' stellt sind, berühren den Ring mit einer Vorspannkraft 30 dehnung zu verhindern, bewirkt das Einschließen des ii von je etwa 4,5 kp. Die Vorspannkraft wird durch die Rings ein zusätzliches Zurückhalten. Da der Ring sich V- Einrückeinrichtung 16 aufgebracht nicht ausdehnen kann, gibt die innere Struktur des Rings " ^: Die Heizeinrichtung 18 und ihre Berührung mit dem nach und der beeinflußte Bereich steht nicht mehr unter A Ring 22 sind ausführlicher in den Flg. 3 und 5 dargestellt Druck. Wenn sich der Ring abkühlt sucht sich der beein-V-Ein federbelasteter Überbrückungskontakt 28 mit einer 35 flußte Bereich 22b zusammenzuziehen und gerät unter &uacgr; sich verjüngenden Form liegt an den Innenflächen des Spannung. Wie in Fig. 4 gezeigt, rieht beim Wegneh-"&iacgr; Rings an beiden Seiten des Schlitzes an, indem er die men der Kontakte und beim Herausnehmen des form-I von den Ringenden gebildeten Kanten berührt Der veränderten Rings 22' aus der umschließenden Halte- _: Zweck des Überbrückungskontaktes 28 besteht in der vorrichtung 14 die Spannung längs der Innenfläche 22Zj :,:■ Herstellung eines elektrischen Weges zwischen den bei- 40 des Rings die Ringenden nach einwärts und bildet einen •; den zu erhitzenden Ringabschnitten, so daß ein Strom allgemein konstanten Krümmungsradius R% der kleiner von einer der Elektroden 26 bzw. 27 durch die. Innenflä- ist als der Radius R\ des übrigen Rings 22'. Die veräni, ehe 22a des einen Ringabschnitts zum anderen fließen derte Ringform ist etwas übertrieben in Flg. 4 gezeigt, kann. Die Elektroden 26 und 27 bilden jeweils eine Das Ausmaß der an einem Kolbenring erzielten Einschmale Kontaktlinie an der Innenfläche des Rings 22, 45 wärtskrümmung wird durch eine Anzahl von Veränderwie in den Fig. 3 und 5 gezeigt Jede der Elektroden 26 liehen bestimmt: Durchmesser des Rings; Abstand zwi- und 27 wird von einem Kontaktblock 29 bzw. 30 aus sehen den Elektroden, d. h. Länge des beeinflußten Endelektrisch leitendem Material getragen. Die Kontakt- abschnitts 22a des Rings; Dicke des Rings; Heizzeit; und blöcke 29 und 30, die entsprechend der Krümmung des Temperatur des beeinflußten Bereichs während des Rings 22 geformt sind, jedoch einen Abstand von diesem 50 Heizens. Die während des Heizens erreichte Temperaaufweisen, wie in Fig. 3 5ezeigt, wirken als Wärmesen- tür wird durch die Starke des eingeleiteten elektrischen ' ken für die vom erhitzten Ring 22 abgeführte und abge- Stroms sowie durch die Dauer des Einleitens gesteuert, strahlte Wärme. Die Blöcke 29 und 30 sind jeweils an Bei einer bestimmten Anwendung des erfindungsge-• elektrisch leitenden Halteblöcken 31 bzw. 32 befestigt, mäßen Verfahrens wurden Kolbenringe mit einem die durch einen Isolator 33 voneinander getrennt sind. 55 Durchmesser von 23,019 cm und einer Dicke von Spannung wird der Heizeinrichtung 18 durch ein Paar 0,762 cm zwischen Außen- und innenfläche verwendet, von nicht gezeigten elektrischen Leitern entgegenge- Die Elektroden besaßen einen Abstand von etwa setzter Polarität zugeführt, die mit den Kontaktblöcken 3,175 cm vom Schlitz. Die elektrischen Stromzufüh-31 und 32 und mit einer nicht gezeigten Spannungsquel- rungseinrichtungen wurden so geregelt, daß man eine Ie verbunden sind, und die Blöcke 31 und 32 sind ent- 60 Einwärtskrümmung von 0,0038 bis 0,0089 cm bei einer sprechend gegen die Grundplatte 11 durch Isolatorfo- Leistungszuführung von etwa '/2 bis 2 Sekunden erziellien 34 isoliert. te. Die Temperaturen der erhitzten Teile dUs Rings be-

Zur Kühlung der Heizeinrichtung 18 einschließlich trugen etwa 204°C.

der Halteblöcke 31 und 32 sind Kühlmitteldurchführun- Bei anderen Versuchen einer Einwärtskrümmung un-

gen durch die Blecke 31 und 32 vorgesehen. Wasser S5 ter Verwendung einer Widerstandsheizung mit direkter

oder anderes Kühlmittel strömt in die Blöcke durch die Berührung hat sich gezeigt, daß die Temperaturen im

Einlaßleitungen 35 (sieht Fig. 1 und 2) und tritt durch Bereich von etwa 93° bis 816° C lagen und vorzugsweise

Auslaßleitungen 36 (nur in Flg. 2 sichtbar) aus. zwischen 260° und 538°C gehalten wurden. Bei einem

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Kolbenring mit einer Dicke von etwa 0381 cm sollte die Heiztiefe etwa 0,076 cm betragen. Die Heiztiefe soll stets geringer sein als die Hälfte der Ringdicke und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 20% der Dicke. Dies wird durch die Temperatur sowie durch die Dauer der Erhitzung gesteuert. Die Dauer der Erhitzung kann von ^l/2 Sekunde bis 10 Sekunden betragen, wird jedoch vorzugsweise zwischen etwa Vj Sekunde und 2 Sekunden gehalten. Der Abstand zwischen jedem elektrischen Kontakt und dem benachbarten Ringende soll etwa 5 bis 20% des Ringdurchmessers betragen. Die für die Erhitzung erforderliche elektrische Leistung beträgt etwa 3 bis 5 kW bei einer Frequenz von 450 kHz. Allgemein ist der gewünschte Betrag der negativen Spitzenwölbung etwa 0,0025 bis 0,005 cm.

Zur Erzielung einer Einwärtskrümmung wurde auch Flammenerhitzung und elektrische Induktionserhitzung für das Heizen der Kolbenringe angewendet Auch diese beiden Heizvenahren waren erfolgreich und ergaben die gewünschte Änderung der Ringform, jedoch waren die Ergebnisse nicht so einwandfrei wie die mit Widerstandsheizung bei direkter Berührung erzielten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

26 OO 115 1 2 Patentansprüche Ie Ausdehnung wird aber durch das Festhalten des Au- ßenumfangs verhindert Wenn diese Innenflächenab-

1. Verfahren zur Erzielung einer Einwärtskrüm- schnitte nun so hoch erhitzt werden, daß das an die mung der Enden eines offenen Kolbenrings, bei erwärmten Innenflächenabschnitte angrenzende, unter welchem der Umfang des Kolbenrings gegen eine 5 dem Wärmedehnungsdruck stehende Metall nachgeben radiale Auswärtsbewegung festgehalten und so- und sich entspannen kann, während dies in den gegendann am Kolbenring eine Erhitzungs- und Abküh- überhegenden äußeren Bereichen der Ringenden infollungsbehandlung vorgenommen wird, dadurch ge- ge unzureichender Erhitzung nicht möglich ist, dann biekennzeichnet, daß je ein Abschnitt der Innenfläche gen sich die an den Schlitz angrenzenden Ringenden des Kolbenrings zu beiden Seiten des Ringschlitzes io beim nachfolgenden Abkühlen bei gleichbleibender auf eine ein Nachgeben und Entspannen des unter übriger Ringform von selbst nach innen. Dieses Ergebdem Wärmedehnungsdrucks stehenden Metalls be- nis wird unabhängig davon erzielt, in welcher Weise der wirkende Temperatur erhitzt und sodann abge- Ring gegen radiale Ausdehnung festgehalten wird, ob kühlt wird, wobei während des Erhitzens eine zum durch eine kreisförmige oder ovale Form oder durch Nachgeben und Entspannen des Metalls ausrei- is -beliebige andere Mittel.

chende Temperatur in den äußeren Bereichen der Dieses Verfahren ist sehr einfach durchführbar, weil

Ringenden vermieden wird. lediglich dafür gesorgt werden muß, daß der Kolbenring

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- bei der partiellen Erwärmung nicht radial ausweichen zeichnet, daß das Erhitzen der Innenflächenab- kann. Es muß keine Verformung oder nachträgliche Beschnitte des Kolbenrings mittels DurcMeitens von 20 arbeitung des Kolbenrings vorgenommen werden, wie elektrischem Strom durch diese innenfiächenab- es nach dem Stand der Technik meist erforderlich war. schnitte erfolgt ■ Aus der US-PS Ti Su 552 ist ein Verfahren bekannt,

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- bei welchem ein geschlossener Kolbenring einer Wärkennzeichnet daß der Umfang des Kolbenrings vor mebehandlung unterzogen wird, der während dieser dem Erhitzen in radial zusammengedrücktem Zu- 25 Wärmebehandlung nicht gegen radiale Ausdehnung stand gegen eine radiale AuEwärtsbewegung fest- festgehalten wird. Djjrch die Erhitzung der Innenfläche gehalten wird. des Kolbenrings wird dieser unter Wärmedehnungs-

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens druck gesetzt und in diesem Zustand plötzlich abgenach einem der vorangehenden Ansprüche, mit ei- schreckt Der Wärmedehnungsdruck der an die Innenner Ringhaltevorrichtung zum Festhalten des KoI- 30 fläche des Kolbenrings angrenzenden Schicht bleibt so benrings h; radialer Richtung, gekennzeichnet gegenüber den kühler gehaltenen Außenschichten erdurch an die Enden d,er zu -erhitzenden Innenflä- halten. Ein anschließendes Schlitzen des Kolbenrings chenabschnitte (22a) anzulegende, mit einer Span- bewirkt daher, daß dieser sich aufspreizt Es wird also nungsquelle verbundene efektrHche Kontakte (26, hier gerade der gegenteilige Vorgang wie beim erfin-27). 35 dungsgemäßen Verfahren bewirkt, nämlich die Erzeugung eines Wärmedehnungsdruckes im innenbereich

Beschreibung des Kolbenrings, der durch das nachfolgende Abschrek-

ken erhalten bleibt und nach dem Schlitzen des Rings

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Ober- eine über den ganzen Ringumfang sich erstreckende

begriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur 40 Aufspreizbewegung bewirkt

Durchführung dieses Verfahrens. Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung

Ein Verfahren dieser Art ist bereits aus der DE-AS des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Anspruch 4

20 877 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren unter Schutz gestellt

wird ein Kolbenring durch Spreizen der Stoßenden in Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaleiner unrunden Bohrung vorgespannt Eine anschlie- 45 tungen des Verfahrens und der Vorrichtung nach der ßende Wärmebehandlung hat ausschließlich den Zweck, Erfindung.

die durch das Einspannen entstandene Vorspannung Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der

auszugleichen. Eine weitere Verformung des Kolben- Erfindung näher erläatert Es zeigt

rings durch das Erwärmen einschließlich des nachfol- Flg. 1 eine schematische Aufsicht auf die erfindungs-

genden Abkühlens ist weder bezweckt noch könnte es 50 gemäße Vorrichtung;

bei dem bekannten Verfahren eintreten. Die Verfor- Flg. 2 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 2-2

mung des Kolbenrings erfolgt bei dem bekannten Ver- in rig. I;

fahren vor der Wärmebehandlung, und die Wärmebe- Flg. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in

handlung dient nur dazu, daß der Ring seine Spannung Flg. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei einige Teile zur

verliert und die ihm durch das Einspannen gegebene 55 besseren Klarheit weggelassen sind;

Form beibehält Flg. 4 eine schemaiische, etwas übertriebene Darstel-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Ein- lung eines Kolbenrings nach Durchführung eines Form-

wärtskrümmen der an den Schlitz angrenzenden Berei- Vorgangs gemäß der Erfindung; und

die eines Kolbenrings in einfacherer Weise zu ermögli- Flg. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Flg. 3.

chen, 60 Flg. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein- Formung eines Kolbenrings, die allgemein mit 10 be-

gangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kenn- zeichnet ist Die Vorrichtung weist eine Grundplatte 11,

zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst eine gleitbare Kolbenring-Haltevorrichtung 14, die

Hierbei wird eine Wärmebehandlung lediglich an je durch eine Einrückeinrichtung 16 betätigbar ist, und ei-

einem Abschnitt der Innenfläche zu beiden Seiten des 65 ne Ringheizeinrichtung 18 auf, die an der Grundplatte

Schlitzes vorgenommen, die einen starken, von den er- 11 befestigt ist Die Einrückeinrichtung 16 weist eine

wärmten Innenflächenabschnitten ausgehenden Aus- Verbindungsstange 17 auf, die an einem nicht gezeigten

dehnungsdruck in diesen Bereichen bewirkt Eine radia- Pneumatik- oder Hydraulikzylinder angelenkt ist. Die