Preßzylinder

[235] Preßzylinder werden für hohen Flüssigkeitsdruck benutzt. Sie sind als Hohlzylinder (nach Bd. 5, S. 105 und 106) zu bemessen. Die Zylinder sitzen entweder mit seitlicher Beteiligung an einem Gestell von großer Ausladung (s. Bd. 6, S. 616 f.) oder stehen durch zwei oder vier Zugstangen mit dem Preßwiderlager in Verbindung. Fig. 1 zeigt einen einfachen Preßzylinder mit zwei angegossenen Augen für die Stangen. Fig. 2 [3] (eine Presse zum Verdichten eines Stahlblockes nach dem Gießen in der Kokille mit 350 Atmosphären Bodendruck) enthält oben und unten je einen Preßzylinder, die in zweiteilige Querhäupter eingesetzt sind (vgl. Bd. 3, S. 730). Das mit der Steuerung verbundene Ein- und Auslaßrohr mündet in Fig. 1 im höchsten Punkte des Zylinderraumes, damit die Luft zuerst austreten kann; doch entweicht die Luft bei dem hohen Druck auch, wenn das Wasserrohr unten mündet (vgl. Fig. 2), teils durch die Stopfbüchse, teils durch Absorption im Wasser. Hierbei kann man den Zylinder innen als Führung für den Kolben in[235] ganzer Länge ausbohren. Sonst gießt man ihn so viel weiter als die Bohrung an der Stopfbüchse, daß der Kolben nicht anstreift, und daß für den Wasserdurchgang an der Mündung genügende Weite bleibt. Liegende Zylinder von großer Länge erhalten zur Unterstützung des Kolbens im Zylinder einzelne ausgebohrte Ringflächen, weil sich bei lang durchgehender Gleitbahn Riesen einfressen würden. Den Zylinderboden bildet man besser gewölbt statt als Platte (s.d.) oder setzt ihn besonders an (Bd. 3, S. 735).

Armierte Preßzylinder bestehen aus einem Kernrohr und einem mit Spannung warm aufgezogenen Mantel auch in mehrfacher Wiederholung dieses Systems [1], wie bei der Geschützfabrikation (Bd. 4, S. 427), oder mit einzelnen Schrumpfringen, wie an der Kokille (Fig. 2). Hierbei bleiben die Spannungen im Innern besonders beanspruchter Zylinder um die anfängliche Druckspannung niedriger als bei einteiliger Ausführung mit der gesamten Wandstärke, abgesehen davon, daß beim Gießen große Wandstärken weniger dicht und fest ausfallen. Für den Fall z.B., daß ein Zylinder (aus Gußeisen) mit einem Mantel (aus Stahl) umgürtet werden soll, hat man zunächst den Grad der Entlastung des Innenzylinders bei dem höchsten Betriebsdruck von p Atmosphären durch die Wahl des beabsichtigten Flächendruckes q zwischen den Zylindern anzunehmen, etwa q = 0,8 p (oder q = 0,6 p für gleiches Material). Hiernach berechnet sich überschläglich die Wandstärke w₁ des Innenrohres mit der zulässigen Spannung s₁ (z.B. 250 für Gußeisen) unter Einführung seines Außendurchmessers d in Zentimetern aus (p – q) d = 2 w₁ s₁ und die Wandstärke w₂ des Mantels für den gleichen (inneren) Durchmesser d aus q d = 2 w₂ s₂ (mit z.B. s₂ = 2000 kg/qcm Spannung für Stahl). – Durch Addition beider Gleichungen folgt p d = 2 w₁ s₁ + 2 w₂ s₂ und für den Fall, daß kein Druck im Zylinder herrscht, – w₁ s₁₀ = w₂ s₂₀, d.h.: im Kern besteht hierbei die Druckspannung – s₁₀ unter der Schrumpfspannnung s₂₀ des Mantels. Von diesem Ruhezustand aus dehnen sich die Zylinder bei dem Betriebsdruck p, nach dem Elastizitätsgesetz λ/l = s/E, näherungsweise in gleichem Maße, so daß s₁/E₁ – s₁₀/E₁ = s₂/E₂ – s₂₀/E₂ wird. Hiernach findet man s₁₀ und – s₂₀ aus – s₁₀/w₂ = s₂₀/w₁ = (E₁ s₂ – E₂ s₁)/(E₁ w₁ + E₂ w₂). – Damit im Ruhezustand der Anlagedruck q₀ = 2 w₂ s₂₀/d positiv bleibt, muß s₂ größer als s₁ E₂/E₁ gewählt werden. Um die Ruhespannung s₂₀ zu erzielen, wird der Mantel auf einen etwas kleineren Durchmesser d₂ ausgebohrt, als der Durchmesser d₁ auf dem Kernrohr nach dem Abdrehen beträgt, so daß nach dem Warmaufziehen unter den Spannungen s₁₀ und s₂₀ beide gleich werden, nämlich d₁ (1 + s₁₀/E₁) = d₂ (1 + s₂₀/E₂). Hiermit erhält man das Schrumpfmaß (d₁ – d₂)/d = s₂/E₂ – s₁/E₁ = s₂₀/E₂ – s₁₀/E₁. Berücksichtigt man noch, daß sich die Oberflächen unter dem Anlagedruck verdrücken und stauchen, so hat man das Schrumpfmaß etwas größer als berechnet anzunehmen. Geht man aber umgekehrt von dem Schrumpfmaß aus, indem man etwa (d₁ – d₂)/d = 1/1000 in die Rechnung setzt, so richten sich danach die vorher angenommenen Spannungen.

Literatur: [1] Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1901, S. 621–626 (armierte Preßzylinder für Huberpressung mit 3000–6000 Atmosphären). – [2] Ebend., 1905, S. 863 (Presse für 1000 t bei 250 Atmosphären). – [3] Ebend., 1906, S. 1280 (Harmet-Verfahren).

Lindner.