DE2237418C2 - Zylinderblock für Pumpen - Google Patents
Zylinderblock für PumpenInfo
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Description
Der Zylinderblock für Pumpen, die axiale Kolben und einen Zylinderblock besitzen, ist ein zylindrischer Kranz
aus Metall von großer mechanischer Festigkeit. Er ist mit einer Reihe von axial zylindrischen Blindbohrungen
versehen, die sich zur Grundfläche des Zylinderblocks
öffnen. In diesen zylindrischen Bohrungen verschieben sich Kolben. Zur anderen Grundfläche, der Stirnseite,
öffnen sich Kanäle, durch die die Flüssigkeit abwechselnd durch die Kolben angesaugt und gefördert wird.
Die Steuerung wird durch ein Organ sichergestellt, das sich fest mit der Stirnseite des Zylinderblocks in Schleifkontakt
befindet. Die Abdichtung zwischen dieser Stirnseite und diesem Verteiler ist umso schwieriger zu verwirklichen,
je mehr der Flüssigkeitsdruck erhöht wird.
Die Stirnseite dieser beiden Stücke müssen einerseits in Druckkontakt miteinander stehen und andererseits
ausgezeichnete Reibungseigenschaften aufweisen.
Nach einer bekannten Methode geht man von einem massiven Zylinder aus einem Material wie Bronze oder
Messing aus, das eine ausreichende mechanische Festigkeit und gleichzeitig geeignete Reibungseigenschaften
aufweist, und stellt darin die verschiedenen Bohrungen und Kanäle, die notwendig sind, her. Diese Kompromißlösung
befriedigt weder die Anforderungen an die mechanische Festigkeit noch diejenigen an die Reibung
völlig, und man stellt Wirkungsgradverluste aufgrund der im allgemeinen erhöhten Betriebstemperatur der
Pumpe fest, die eine verschiedene Ausdehnung für den Zylinderblockkörper und für die Kolben, die aus Stahl
hergestellt werden, hervorruft.
Ferner hat man vorgeschlagen, einen Zylinderblock aus Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahl mit hoher Festigkeit
zu verwenden, wobei auf der Stirnseite eine Lagermetallschicht, beispielsweise aus bleihaltiger
Bronze, aufgegossen wird, und diesen zu bearbeiten. Es
ist jedoch äußerst schwierig, die Kupferbleilegierung auf den legierten oder Kohlenstoffstahl aufzubringen.
Dies erfordert besondere Vorsichtsmaßregeln, so daß die Arbeiten nur von Spezialisten durchgeführt werden
können. Ferner muß man das Gießen einer zusätzlichen Menge vorsehen, die sowohl in der Dicke als auch im
ic Durchmesser größer als die genau benötigte Schicht ist,
wodurch sich ein tatsächliches Entmischungsrisiko bezüglich des Bleis vor der Verfestigung und ferner eine
beträchtliche Mehrbearbeitung ergibt
Aus der GB-PS 10 60 004 ist ein nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildeter Zylinderblock bekannt
Die lagerseitige Stirnseite jenes Zylinderblockes ist mit einer in eine entsprechende Vertiefung eingelegten
Graphitscheibe versehen. Graphitscheiben weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie wegen der Sprödigkeit
des Materials eingefaßt werden müssen und auch sehr stoßempfindlich sind. Darüber hinaus sind sie nur relativ
niedrig belastbar und weisen einen hohen Abrieb auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Methoden zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Scheibe aus einem bimetallischen Stahl-Lagerraetall-Material
hergestellt und mit ihrer Stahlseite mit der Stirnfläche des Zylinderblockes verschweißt ist
Die bimetallischen Reibungsmaterialien sind wohl bekannte industrielle Produkte, die beispielsweise in Form
von Bändern verschiedener Größe geliefert werden. Sie besitzen an einer Seite eine Basisschicht, beispielsweise
aus Stahl, während die andere Seite ein Belag aus Lagermetall ist, der vollkommen mit der Basisschicht verbunden
ist, Wobei beide Außenseiten parallel verlaufen. Derartige Materialien sind insbesondere in der FR-PS
12 62 858 beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Zylinderblöcke besitzen daher einerseits eine große mechaniscne Festigkeit und
andererseits eine Reibschicht, die homogen und gut angeschweißt ist, da sie in Form eines Produkts aufgebracht
wird, das nach einer erprobten Technik vorgefertigt und leicht mit seiner Stahlseite auf den Stahlkörper
aufschweißbar ist. Diese Schweißung auf der gesamten Oberfläche garantiert eine vollkommene Abdichtung
zwischen der Rückseite der Platte und dem Zylinderblockkörper, so daß jede Gefahr eines Lecks ausgeschlossen
ist und der Wirkungsgrad der Pumpe gewährleistet wird.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung dieser Zylinderblöcke, die darin besteiit,
daß ein massiver zylindrischer Ring aus Stahl mit hoher mechanischer Festigkeit hergestellt wird, in dessen
eine Grundfläche keine öffnungen gebohrt sind, daß diese Grundfläche bearbeitet wird, um sie vollkommen
plan zu machen, die Stahlfläche einer planen Platte der gleichen From aus bimetallischem Stahl-Lagermetall-Material
auf eine Oberfläche aurgeschweißt wird, die wenigstens gleich groß wie die endgültige Oberfläche
der Stirnseite des Zylinderblocks ist, und daß schließlich in dieser zusammengeschweißten Einheit die Bohrungen
und Kanäle die die Schweißebene durchdringen, gebohrt werden.
Für das Aufschweißen der Rolle auf den Zylinderblockkörper kann die Reibschweißtechnik benutzt werden.
Vorteilhaft verwendet man insbesondere Elektronenstrahlschweißung. Letzteres erlaubt auch das Erhitzen
der miteinander in Berührung stehenden Stahlzo-
3
nen, ohne die Temperatur der empfindlichen Lagerme- bracht Sieben Blindbohrungen 6 mit einem Durchmestalischicht
anormal zu erhöhen. Letztere wird nicht di- ser von 25 mm werden von der der Stirnseite gegenrekt,
sondern nur durch Wärmeübertragung aus der überliegenden Grundfläche aus axial zur Mittelbohrung
Stahlschicht erwärmt Es genügt, für die Scheibe eine angebracht, die die Schweißebene durchdringen,
genügende Dicke vorzusehen, damit die Temperatur 5 Desweiteren schäftet man durch Pressen an jeder
der Lagermetallschicht unter der zulässigen Grenze Bohrung 6 einen gewälzten Bimetallring aus dem gleibleibt
Bei Bedarf kann man diese Schicht während des chen Material wie die Scheibe an, wobei sich das Lager-Schweißvorganges
auch kühlen. metall an der Innenseite befindet und der Stahl, in dem
Dieses Verfiteren zur Herstellung der erfindungsge- eine Entleerungsauskehlung ausgekehlt wurde, sich in
mäßen Zylinderblöcke hat die Vorteile, daß es einfach, 10 Verbindung mit dem Zylinder des Zylinderblock^ befinschnell
und sicher ist Die komplizierten und schwieri- det Da die Ausdehnungskoeffizienten des Stahls des
gen Verfahrensschritte der Vorbereitung der Grundflä- Rings 1 und des Stahls der Scheibe nahe beieinanderlieche
des Zylinderblocks zum Angießen des Lagermetalls gen, besteht keine Abreißgefahr des Rings, wenn sich
sowie das anschließende Gießen werden eingespart die Temperatur beim Betrieb der Pumpe erhöht Es ist
Dies wird ersetzt durch das Anschweißen von Bimetall- 15 daher keine Klemmvorrichtung notwendig, die im Fall
scheiben, was keine besonderen Schwierigkeiten in sich von Bronzeringen nötig wäre um zu vermeiden, daß sie
birgt durch den Öldruck herausgetrieben werden. Schließlich Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den bohrt man die sieben Entleerungsbohrungen zwischen
Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er- den Zylindern und der Stirnfläche,
läutert 20 Die weitere Fertigstellung besteht im Abziehen der Fig. 1 zeigt einer, axialen Schnitt (gemäß der Linie Reibfläche, der Zylinderbohrung, iiir Durchgangsboh-
AOB der F ig. 4) des Zylinderblockrohlings. rungen für das Zuführen und Fördern der Flüssigkeit,
F i g. 2 ist ein axialer Schnitt (gemäß der Linie AOB und der Herstellung der Führungsnuten.
der F i g. 4) einer erfindungsgemäß verwendeten Birne-
teilscheibe. 25 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Fig.3 ist ein axialer Schnitt (gemäß der Linie AOB
der F i g. 4) der zusammengeschweißten Einheit aus den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Stücken.
F i g. 4 ist eine halbe Draufsicht auf den fertiggestellten und bearbeiteten Zylinderblock nach der Erfindung.
F i g. 5 ist ein axialer Schnitt gemäß der Linie AOB der F i g. 4 durch den dort dargestellten Zylinderblock.
Der in F i g. 1 dargestellte Rohling 1 für den Zylinderblockkörper
besteht aus Stahl und ist ein Ring von 107 mm äußerem Durchmesser, 22 mm innerem Durchmesser
und 75 mm Höhe. Die Grundfläche 2 nimmt eine Bimetallscheibe nach F i g. 2 auf, die aus einer Stahlbasisschicht
3 von 11,5 mm Dicke und einem Belag 4 aus bleihaltiger Bronze von 24 mm Dicke. Dieser Belag 4
besteht aus 22 Gew.-%Pb, 4 Gew.-%Sn und 74 Gew.-% Cu und ist durch Sintern auf ein planes Band aus Stahl
aufgebracht worden. Die Scheibe wurde aus diesem Band herausgeschnitten. Ihre inneren und äußeren
Durchmesser sind die gleichen wie die des Rohlings 1.
Um die in Fig.3 dargestellte Einheit herzustellen,
verschweißt man unter Vakuum mittels Elektronenstrahl fast die gesamte Oberfläche der Basisschicht 3 der
Scheibe mit der Grundfläche 2 des Zylinderblockrohlings 1. Die Einheit aus diesem Körper und der Scheibe,
die kräftig gegeneinander gedrückt werden, wird um ihre Achse in Rotation versetzt, während der Elektronenstrahl
dazu senkrecht verläuft. Die Schweißverbindung 5, die in F i g. 3 durch einen starken Strich dargestellt
ist, reicht nicht bis zur inneren Bohrung, um ein Durchblasen von Metall zu vermeiden. Während dieses
Verfahrensschritts wird die Lagermetallvorderseite der Scheibe durch zirkulierende Luft gekühlt, damit ihre
Temperatur unter der Schmelztemperatur des Bleis gehalten wird.
Der auf diese Weise mit einer verschweißten Stirnsei- eo
te versehene Rohling wird anschließend bearbeitet, um das in den F i g. 4 und 5 dargestellte Werkstück zu erhalten.
Sein äußerer Durchmesser wird auf das endgültige Maß von 105,5 mm, der innere obere Teil der Mitielbohrung
auf 26 mm Durchmesser von einer Seite zur anderen der Schweißebene (die Schweißverbindung führt
dann über die Gesamuiit der Reibungsfläche) und im
unleren Teil auf einen Durchmesser von 36 mm ge-
Claims (4)
1. Zylinderblock für eine Pumpe aus einem Stahlkörper mit hoher mechanischer Festigkeit, auf welchem
an seiner die Axiallagerung übernehmenden Stirnseite eine Scheibe aus Lagermetall-Material befestigt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (3,4) aus einem bimetallischen Stahl-Lagermetall-Material
hergestellt und mit ihrer Stahlseite mit der Stirnfläche (2) des Zylinderblockes (1)
verschweißt ist
2. Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblokkes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Grundfläche eines Rohlings aus Stahl mit großer mechanischer Festigkeit dressiert, auf einer Fläche,
die wenigstens gleich der endgültigen Reibungsfläche der Stirnseite und der Grundfläche des Zylinderblocks
ist, eine plane Scheibe entsprechender Form aus bimeta?lJschem Stahl-Lagermetall-Material mit
der Stahlseite aufgeschweißt und in der so verschweißten Einheit die Bohrungen und Kanäle, die
die Schweißebene durchdringen, gebohrt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mittels Elektronenstrahl geschweißt
wird, wobei Rohling und Scheibe kräftig gegeneinander gedrückt um ihre Achse in Rotation versetzt
werden, während der Elektronenstrahl senkrecht zu dieser Achse gerichtet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daü der Lagermetallbelag der Scheibe
während des Schweißens geküHt wird.
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