DE2237418C2 - Zylinderblock für Pumpen - Google Patents

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-

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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)

Patentansprüche:

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.