Kolvringar och cylinder: tätning, slitage och byte

Kolvringarna tätar mellan kolv och cylindervägg och håller oljan borta från luften. Slitna ringar ger längre fyllnadstid, olja i luften och blåsande vevhusventilation. Byte är ett rimligt hemmajobb om cylindern är oskadad.

Snabbsvar

  • Oljesmorda kolvar har normalt två eller tre ringar: en eller två kompressionsringar överst och en oljeskrapring nederst.
  • Oljefria kolvar har ofta en enda ring eller manschett av PTFE-kompound som går torrt mot aluminiumcylindern.
  • Tecken på slitna ringar: tanken fylls långsammare (särskilt vid högt tryck), oljedimma i luften, olja i tanken och luft som blåser ur vevhusventilationen.
  • Tumregel: tar det mer än ungefär dubbelt så lång tid att höja trycket från 6 till 8 bar som från 0 till 2 bar finns en inre läcka i ringar eller ventiler.
  • Vid ringbyte: kontrollera stötgap och cylinder, montera ringarna rättvända med märkningen uppåt och sprid stötarna runt kolven.

Ringarna är kolvkompressorns viktigaste tätning, och den del som avgör hur länge ett oljesmort block behåller sin kapacitet. De är också den del som oftast får skulden när en kompressor tappar luft, trots att ventilplattan lika ofta är orsaken. Därför är det värt att kunna skilja på symtomen innan du öppnar blocket.

Ringtyper och vad de gör

Kolvringar i kompressorblock
RingPlaceringUppgiftMaterial
KompressionsringÖversta spåret (ibland två)Tätar mot trycket i cylindern; trycket pressar ringen mot väggen och spårets underkantGjutjärn eller stål, ibland förkromad
Skrap- eller mellanringMittspåretHjälper till att täta och skrapar ner överskottsoljaGjutjärn eller stål, ofta med avfasad nedre kant
OljeskrapringNedersta spåretSkrapar av olja från cylinderväggen och leder den tillbaka genom hål i kolvenSlitsad ring eller tredelad (två skenor och expander)
PTFE-ring/manschettOljefria kolvarTätar och glider utan smörjningPTFE med fyllmedel (t.ex. kol eller brons)

Cylindern

Oljesmorda block av bättre kvalitet har cylindrar av gjutjärn, antingen hela blocket eller som foder i ett aluminiumblock. Gjutjärn tål värme, håller oljefilm väl och kan honas om. Billigare block och oljefria kompressorer har aluminiumcylindrar med hård beläggning eller anodisering, som inte går att bearbeta: när beläggningen är genomsliten byts cylindern, och reservdelssatser innehåller ofta kolv, ring och cylinder tillsammans.

En frisk cylindervägg har ett fint korsmönster från honingen, som håller kvar olja. Slitage visar sig som blanka, speglande partier (blankslitning), längsgående repor och en kant högst upp där översta ringen vänder. Ovalitet uppstår av att kolven trycks mot ena sidan av vevstakens vinkel.

Så känner du igen slitna ringar

Symtom: ringar eller ventiler?
SymtomTalar för ringar/cylinderTalar för ventilplatta
Långsammare fyllningJa, ofta gradvis över månaderJa, ofta plötsligt efter överhettning
Luft blåser ur vevhusventilation eller oljelockJa, genomblåsning förbi ringarnaNej
Luft pulserar ut ur insugsfiltretNejJa, läckande insugsventil
Ökad oljeförbrukning, olja i tankenJaSällan
Topplocket ovanligt hettIblandJa, läckande tryckventil komprimerar samma luft om och om igen

Ventilplattans felbild beskrivs närmare i ventilplattan, och hela felsökningskedjan i kompressorn bygger inte tryck. Ökad oljeförbrukning kan ha fler orsaker; se oljeförbrukning.

Fyllnadstidstestet

Kompressor Koll-analys: En frisk kompressor fyller tanken nästan linjärt: varje bar tar ungefär lika lång tid, eller lite längre vid högt tryck eftersom den volymetriska verkningsgraden sjunker. En inre läcka förbi ringar eller ventiler växer däremot med trycket. Det betyder att slitage syns tydligast i slutet av fyllningen. Mät med tom tank och stängda uttag: tiden från 0 till 2 bar och från 6 till 8 bar. Är kvoten upp till ungefär 1,5 är blocket sannolikt friskt. Närmar den sig 2 eller mer finns en inre läcka. Testet kräver inga verktyg utom en klocka, och upprepat en gång om året ger en trendkurva för just din maskin. Räkna förväntad fyllnadstid med fyllnadstidskalkylatorn.

Räkneexempel: 50-literstank

En kompressor som levererar 150 l/min ska teoretiskt höja trycket i en 50-literstank med 2 bar på ungefär 50 × 2 / (150 × 1,013) ≈ 0,66 min, alltså runt 40 sekunder. Om 0-2 bar tar 45 sekunder och 6-8 bar tar 60 sekunder är kvoten 1,3: normalt. Tar 6-8 bar 110 sekunder är kvoten 2,4, och ringarna eller ventilerna bör kontrolleras. Utesluter du först yttre läckor med såpvatten (se luftläcka) blir testet säkrare.

Byta kolvringar steg för steg

Varning: Dra ur stickproppen och töm tanken helt innan du öppnar blocket. Tryckröret och topplocket kan vara mycket varma långt efter att maskinen stannat.

  1. Demontera. Ta bort kåpa, tryckrör, insugsfilter och topplock. Notera ventilplattans orientering och packningarnas ordning (fotografera).
  2. Ta ut kolven. Lossa cylindern från vevhuset och dra den uppåt, eller lossa vevstakens lageröverfall beroende på konstruktion. Märk delarna per cylinder.
  3. Bedöm cylindern. Repor som känns med nageln, kraftig blankslitning eller en tydlig kant upptill betyder att cylindern behöver honas eller bytas. Nya ringar i en skadad cylinder håller inte.
  4. Mät stötgapet. Tryck in en ny ring rakt i cylindern med kolven och mät gapet med bladmått. Tillverkarens värde gäller; som grov tumregel ligger nya ringar ofta kring 0,2-0,4 mm i små block. För litet gap kan ge att ringändarna slår ihop när ringen blir varm.
  5. Rengör spåren. Ta bort sot ur ringspåren med en bit gammal ring eller ett spårrensverktyg. Fastsotade ringar är ett vanligt tecken på överhettning.
  6. Montera ringarna. Oljeskrapringen först, sedan mellanring och kompressionsring. Märkning (ofta "TOP" eller en prick) uppåt. Vrid ringarna så att stötarna hamnar förskjutna ungefär 120 grader från varandra.
  7. Montera kolven. Olja in cylinder och ringar med kompressorolja, använd ringkompressor eller den fasade cylinderkanten, och tvinga aldrig ringarna.
  8. Nya packningar och åtdragning. Använd alltid nya packningar och dra topplocksskruvarna korsvis till angivet moment. Moment varierar mellan block; följ manualen.
  9. Inkörning. Kör de första timmarna med korta pass och normal belastning, kontrollera oljenivån och efterdra topplocket om tillverkaren anger det.

Är både ringar, cylinder och ventilplatta slitna samtidigt, eller är blocket direktdrivet med aluminiumcylinder, kan ett helt nytt block vara billigare. Se byta kompressorblock.

Vad sliter ringarna?

  • Damm via insuget: ett trasigt eller saknat insugsfilter slipar cylindern snabbt. Byt filtret enligt serviceschemat.
  • Värme: överskriden intermittens och smutsiga kylflänsar gör att oljan förkolnar och ringarna sotar fast. Se kylning och varvtal.
  • Fel eller gammal olja: motorolja med detergenter eller oxiderad olja ger sämre oljefilm och mer sot.
  • Vatten i vevhuset: korta körningar i kallt garage ger kondens i oljan, som blir mjölkig och smörjer dåligt.

Vanliga frågor

Hur ofta behöver kolvringarna bytas?

Det finns inget fast intervall. Ringarna byts när fyllnadstiden eller oljeförbrukningen ökat tydligt. I ett remdrivet oljesmort block med rent filter och regelbundna oljebyten kan det dröja flera tusen drifttimmar. I direktdrivna oljefria hobbymaskiner kan PTFE-ringen vara sliten efter några hundra timmar.

Kan man byta bara kolvringen på en oljefri kompressor?

Ofta ja, om cylinderns beläggning är oskadad. Många oljefria kompressorer har reservsatser med ring eller manschett. Är cylindern repad eller beläggningen genomsliten måste den bytas samtidigt, och då säljs kolv, ring och cylinder ofta som en sats. Vid kraftigt slitage på ett billigt block kan ett helt nytt block vara mest ekonomiskt.

Varför blåser det olja ur oljepåfyllningslocket?

Det beror oftast på genomblåsning: komprimerad luft läcker förbi slitna kolvringar ner i vevhuset och trycker ut oljedimma genom ventilationen. Andra orsaker är för hög oljenivå eller igensatt vevhusventilation. Kontrollera nivån först, rensa ventilationen och gör sedan fyllnadstidstestet för att bedöma ringarna.

Källor

  • Atlas Copco: Compressed Air Manual (kolvkompressorns konstruktion och slitage)
  • Kaeser Kompressoren: Compressed Air Engineering / Tryckluftsteknik, handbok
  • Tillverkares verkstadshandböcker och reservdelslistor för kolvkompressorblock (allmänt om montering och åtdragning)