DE3345959C2

DE3345959C2 - Zylinderkopfbefestigungskonstruktion

Info

Publication number: DE3345959C2
Application number: DE3345959A
Authority: DE
Inventors: Cornelis Johannes van Emmen Os
Original assignee: Noord-Nederlandsche Machinefabriek Bv Winschoten Nl
Current assignee: Noord-Nederlandsche Machinefabriek Bv Winschoten Nl
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1985-11-14
Also published as: FR2538454B1; FR2538454A1; DK154665B; BE898519A; DK591083D0; FI77515C; IT1170059B; IT8324372A1; GB2132315B; DK154665C; DK591083A; SE453320B; GB8334306D0; SE8307087D0; ES528344A0; FI834732A; IT8324372A0; US4562798A; GB2132315A; DE8336472U1

Abstract

Zylinderkopfbefestigungskonstruktion für in einem Gehäuse eines Motors, in dem hohe Arbeitsdrücke auftreten, gebildete oder angeordnete Zylinder, versehen mit einem teilweise in einer quer zur Achse (H) des Zylinderkopfes (3) im Gehäuse (8) des Motors vorgesehenen Ringnut (9) angeordneten, aus Segmenten bestehenden Ring, dessen aus der Nut hinausragender Teil im Betrieb auf einem benachbarten Teil (7) des Zylinderkopfes aufruht, wobei ein um einen vertikalen, mittleren Teil (18) des Zylinderkopfes herumliegender Klemmring (15) vorgesehen ist, der am Zylinderkopf befestigt ist, und der die Segmente in Richtung des Teiles (7) des Zylinderkopfes drückt und auch eine radiale Verschiebung einwärts der Segmente verhindert, und wobei die Segmente durch ein Andrückorgan (14) einwärts gegen den Klemmring gedrückt werden (Fig. 1).

Description

11. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Ein anderes Problem liegt darin, daß die Gehäuse-Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rük- wand, um die benötigten großen Bohrungen mit Gewin-

de anbringen zu können, dort verhältnismäßig dick sein muß, was einen zweckmäßigen Aufbau des Motors erschwert und außerdem einen großen Aufwand an Material erfordert.

Weiter ragen die Köpfe der Bolzen aus dem Zylinderkopf hinaus, der oft dort noch verdickt ist, so daß der Motor weniger gedrängt sein kann, als manchmal wünschenswert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylinderkopfbefestigungskonstruktion so auszubilden, daß ίο eine Vereinfachung der Befestigung des Zylinderkopfes am Zylinder oder Motorgehäuse erzielt wird unter gleichzeitiger Reduzierung des Materialaufwandes und Reduzierung des Platzbedarfs.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Es wird bemerkt, daß eine Konstruktion für die Befestigung eines Zylinderdeckels, wobei ein aus im Schnitt keilförmigen Segmenten aufgebauter Ring in eine Nut einer Zylinderbuchse hineinragt, an sich schon eher angewandt wurde, und zwar für hydraulische Zylinder, versehen mit einem Kolben mit einer den Zylinderdekkel durchragenden Kolbenstange.

Eine solche Konstruktion ist beispielsweise in der NL-PA 68 06 395 beschrieben. Bei dieser bekannten Konstruktion ist ein aus Segmenten bestehender Ring angewandt, der eine schräg nach außen abfallende obere Fläche aufweist, die mit einer ebenfalls schräg nach außen abfallenden oberen Fläche einer in einer Zylinderwand gebildeten Nut zusammenarbeiten solL Der aus Segmenten bestehende Ring weist ferner eine sich konisch verjüngende innere Fläche auf, die mit einer entsprechenden konischen äußeren Fläche eines Andrückringes zusammenarbeiten kann, der mit Bolzen am Zylinderdeckel befestigt ist. Durch das Anziehen der Bolzen werden die Segmente des äußeren Ringes in die Nut der Zylinderwand gedrückt Dabei bleibt die untere Seite der Segmente teilweise auf der oberen Seite des zu befestigenden Deckels ruhen, so daß dieser Deckel in dem Zylinder gegen eine tiefer im Zylinder befindliche Schulter gedrückt wird. Zwischen der Schulter und einer entsprechenden Ringfläche des Zylinderdeckels befindet sich ein Dichtungsring.

Es ist ein Nachteil dieser bekannten Konstruktion, daß die Elemente mit sehr geringen Toleranzen hergestellt werden müssen, weil sonst eine einwandfreie Befestigung und Abdichtung nicht erzielt werden können. Das ist auch eine Folge davon, daß eine Führung für die innere Fläche des Andrückringes nicht vorgesehen ist. Die Segmente des äußeren Ringes sind außerdem schwer lösbar.

Aus der US-PS 38 47 404 ist eine ähnliche Konstruktion für einen Deckel eines hydraulischen Zylinders bekannt, die jedoch weniger empfindlich gegen auftretende Toleranzen ist, weil die Segmente des äußeren Ringes durch sich radial durch einen Kragen des Zylinders nach innen erstreckende Bolzen in die Nut des Zylinders gezogen werden. Es ist jedoch nicht möglich, derartige Bolzen für in einen Motorblock gebildete oder angeordnele Zylinder anzuwenden.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 schematich im Querschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Konstruktion und

Fig.2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Konstruktion.

Die Figuren zeigen die Hälfte der Konstruktion für einen einzigen Zylinder und Zylinderkopf eines hydraulischen Motors, da die andere Hälfte symmetrisch ist.

In einem Zylinder befindet sich ein Arbeitsraum oder eine Bohrung 2, in dem bzw. der ein nicht-gezeigter Kolben sich auf- und niederbewegen kann, unter einem Zylinderkopf 3. Der Zylinderkopf 3 ragt teilweise in die Bohrung des Zylinders mit einem Teil 4, der genau in die Bohrung paßt Zwischen der Innenwand des Zylinders und dem in die Bohrung ragenden Teil 4 des Zylinderkopfes ist ein Dichtungsring 5 in einer passenden Nut angebracht Weiter liegt der Zylinderkopf mit einem Flansch 6 auf dem oberen Rand der Zylinderwand. Oder wenn keine gesonderte Zylinderbuchse angewandt ist, sondern die Bohrung unmittelbar im Gehäuse 8 gebildet ist, auf einer dort angeordneten Schulter des Gehäuses.

Der Flansch 6 des Zylinderkopfes ist auf der von dem Zylinderbuchsenrand oder dem entsprechenden Teil des Gehäuses angewandten Seite 7 flach ausgeführt, so daß ein flacher ringförmiger Rand um c;n Zylinderkopf erhalten wird.

Weiter ist im Gehäuse 8 auf der Höhe des flachen ringförmigen Randes eine seitliche Ringnut 9 vorgesehen, die in diesem Beispiel von der Achse des Zylinderkopfes aus gesehen, sich konisch verjüngt Dabei liegt die in der Zeichnung untere Begrenzungsfläche der Nut etwa in einer Ebene mit dem flachen ringförmigen Rand des Zylinderkopfes, während die obere Begrenzungsfläche 10 der konischen Nut 9 einen spitzen Winkel von bspw. 15° mit der unteren Begrenzungsfläche bildet

Der flache ringförmige Rand des Zylinderkopfes wird durch eine radial mehr einwärts liegende vertikale Fläche 12 begrenzt, so daß zwischen dem oberhalb der konischen Nut liegenden Material des Gehäuses und der vertikalen Fläche 12 ein ringförmiger Raum vorhanden ist, in den ein aus Segmenten bestehender Ring 13 gelegt werden kann. Der Ring 13 hat eine konische Querschnittsform, die der Querschnittsform der konischen Nut 9 entspricht. Die Segmente des Ringes 13 sind so bemessen, daß diese aneinander anliegend gerade in den ringförmigen Raum zwischen der Fläche 12 und der konischen Nut gelegt werden können.

Danach werden die Segmente radial nach außen in die konische Nut 9 geschoben, bis etwa die in dpr Figur gezeigte Stellung erreicht worden ist.

Um zu erreichen, daß der konische, aus Segmenten bestehende Ring 13 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung bleibt, kann dieser mit (nichtgezeigten) Bolzen am Flansch 6 fixiert werden. Vorzugsweise ist jedoch ein Klemmring 15 vorgesehen, der in dem zwischen dem Innenumfangsrand 16 des konischen Ringes 13 und d".r vertikalen Fläche 12 des Zylinderkopfes liegenden Raum angebracht ist. Um eine gute Klemmwirkung zu erzielen, schließt die obere Fläche des Innenumfpngsrandes 16 einen spitzen Winkel von beispielweise 15° mit der Achse //des Zylinderkopfes ein.

Die Außenumfangsfläche des Klemmringes 15 ist komplementär demit ausgebildet, so daß der Klemmring 15 den konischen Ring 13 fest in die konische Nut 9 drückt.

Der Klemmring 15 kann danach mit einiget! Bolzen am Zylinderkopf befestigt werden.

Vorzugsweise ist dazu der Klemmring 15, wie in der Figur gezeigt, mit eiern gegen die Achse des Zylinderkopfes gerichteten Flansch 17 versehen, der auf einem entsprechenden Teil 18 des Zylinderkopfes ruht und mit mehreren Bohrungen versehen ist, durch welche Bolzen

19 gesteckt werden können, die in entsprechende, mit Gewinde versehene Bohrungen im Zylinderkopf geschraubt werden können. Der Klemmring 15 kann, ebenso wie der konische Ring 13, aus Segmenten bestehen, was Montage- bzw. Demontagearbeiten vereinfacht.

Der konische Ring 13 ist weiter auf der oberen Seite mit einem Rücken 20 versehen, auf den bei Demontagearbeiten, nach Entfernung des Klemmringes 15, eine Kraft ausgeübt werden kann, um die Segmente des konischen Ringes aus der konischen Nut zu treiben.

Es wird bemerkt, daß verschiedene Abwandlungen der beschriebenen und gezeigten Konstruktion dem Fachmann naheliegen. So könnte z. B. die vertikale Fläche 12 des Zylinderkopfes mit Gewinde versehen sein, ebenso wie die entsprechende Oberfläche des Klemmringes 15, so daß dieser auf den Zylinderkopf geschraubt werden kann, um den konischen Ring 13 zu fixieren. Der Flansch 17 und die Bolzen 19 können dann entfallen. Solche und ähnliche Abwandlungen werden dafür gehalten, den Rahmen der Erfindung nicht zu übersteigen.

Bevor die Segmente in der Nut 9 angeordnet werden, wird erfindungsgemäß zuerst ein aus Kunststoff oder Gummi bestehender O-Ring 14 in die Nut gelegt. Die Abmessungen des O-Ringes sind so gewählt worden, daß dieser unter einer gewissen Spannung gegen die Segmente liegt und die Segmente gegen den Klemmring 15 drOckt.

Der O-Ring kann auch um den Rücken 20 der Segmente gelegt werden, wie mit unterbrochenen Linien in Fig. 1 bei 14' angegeben wird. Durch diese Maßnahme werden die Segmente jederzeit gegen den Klemmring 15 gedrückt. Da die Lage des Klemmringes durch die vertikale Fläche 12 des Zylinderkopfes bedingt ist, liegt hierdurch auch die radiale Lage der Segmente fest.

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IO

15

20 ist in der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform zwischen den Rücken 20 der Segmente des Ringes 21 und das oberhalb der Nut 22 vorhandene Gehäusematerial gelegt worden.

Der Rücken 20 kann in regelmäßigen Abständen unterbrochen sein, so daß der O-Ring 23 im Demontagefall leicht entfernt werden kann. Selbstverständlich kann auch bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Rücken unterbrochen sein. Auch kann bei der in F i g. I gezeigten Ausführungsform der Ring 14 an der in F i g. 2 gezeigten Stelle angeordnet sein.

Wenn der Ring 21 wieder, ebenso wie in bezug auf den Ring 13 in Fig. 1 gezeigt wird, mit einem Klemmring 15 festgeklemmt wird, kann der Ring auf der Innenseite, zur Zusammenarbeit mit der entsprechenden Oberfläche des Klemmringes, wieder abgeschrägt sein, wie in Fig. 1 gezeigt wird. Es ist auch möglich, eine horizontale Fläche am Klemmring zu bilden, die auf eine horizontale Fläche des Ringes 21 drückt.

F i g. 2 zeigt weiter, daß der Klemmring 15 einen sich über die Segmente erstreckenden Flansch 25 haben kann. Dadurch erhält der Motor eine glattere Oberfläche und es werden Schmutzablagerung vermieden.

Fig. 2 zeigt noch einen zweiten O-Ring 24, der in einer Aussparung in der gegen den Ring 21 Hegenden Oberfläche des Klemmringes liegt. Ein solcher O-Ring kann angewendet werden, um bei der Anordnung des Klemmt Inges diesen seine Lage »suchen« zu lassen, ohne daß sofort ein Metall-auf-Metall-Kontakt auftritt.

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Die so erhaltene Konstruktion ist nicht empfindlich Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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sehen den konischen Flächen der Segmente und der Nut oder zwischen der oberen Fläche 7 des Zylinderkopfes und der unteren Fläche der Segmente nach der Montage noch ein gewisser Spielraum vorhanden ist, wird, sobald im Zylinderinneren ein Überdruck herrscht, was im Betrieb immer der Fall ist, der Zylinderkopf so weit hochbewegt, daß die obere Fläche der Segmente gegen die untere Fläche der Nut gedruckt wird. Der Zylinderkopf hat sich dann »gesetzt« und bleibt weiter in dieser Lage. Die Abdichtung, die durch den Ring 5 bewirkt wird, bleibt dabei völlig erhalten.

Statt eines O-Ringes können auch andere Mittel angewandt werden, um die Ringsegmente gegen den Klemmring zu drücken, wie z. B. ein Federring.

Aus dem eben Gesagten ergibt sich, daß die konische Form der Nut und die damit zusammenarbeitende Oberfläche der Ringsegmente nicht wesentlich sind.

F i g. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem eine im wesentlichen rechtwinklige Nut mit entsprechend gebildeten Ringsegmenten angewandt ist

In der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform wird statt eines konischen, aus Segmenten aufgebauten Ringes ein mit dem Ring 13 aus F i g. 1 vergleichbarer, aus Segmenten aufgebauter Ring 21 angewandt, der, soweit er dazu bestimmt ist, in eine der Nut 9 aus F i g. 1 entsprechende Nut 22 geschoben zu werden, einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Nut 22 hat im gezeigten Beispie! &5 parallele obere und untere Wände, während die Stirnwand gebogen ist.

Ein O-Ring 23, der dem Ring 14' in F i g. 1 entspricht,

Claims

1 2 ken (20) an mehreren Stellen unterbrochen ist. Patentansprüche: 12. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

1. ZyUnderkopfbefestigungskonstruktion für Zy- Klemmring eine Außenumfangsfläche aufweist, die linder von Motoren, in denen hohe Arbeitsdrücke 5 mit der Achse des Zylinderkopfes einen spitzen Winauftreten, dadurch gekennzeichnet, daß kel bildet und die gegen die obere Fläche (7) des ein teilweise in einer quer zur Achse (H) des Zylin- Flansches (6) nach innen verläuft, und daß die Auderkopfes (3) im Gehäuse (8) des Motors vorgesehe- ßenumfangsfläche des Ringes (13,21) komplementär nen Ringnut (9, 22) angeordneten aus Segmenten ausgebildet ist

bestehenden Ring, dessen aus der Nut hinausragen- io 13. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach

der Teil im Betrieb auf einem benachbarten Teil (7) Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der

des Zylinderkopfes aufruht, wobei ein um einen ver- mit der Außenumfangsfläche des Ringes (13,21) zu-

tikalen, mittleren Teil (18) des Zylinderkopfes her- sammenwirkenden Außenumfangsfläche des

umliegender Klemmring (15) vorgesehen ist, der am Klemmringes (15) eine Nut vorgesehen ist, in der ein

Zylinderkopf befestigt ist, und der die Segmente in 15 O-Ring (24) angeordnet ist

Richtung des Teiles (7) des Zylinderkopfes drückt 14. ■ Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach

und auch eine radiale Verschiebung einwärts der Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der

Segmente verhindert, und wobei die Segmente Klemmring einen Umfangsflansch (25) aufweist der

durch ein Andrückorgan (14,14') einwärts gegen den sich wenigstens teilweise oberhalb des aus Segmen-

Klemmring^2drückt werden. 20 ten bestehenden Ringes (13,21) erstreckt

2. Zyiindsrkopfbefestigungskonstnjktion nach

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ring-

nut (22) im Gehäuse im Querschnitt konisch ausgebildet ist, und daß wenigstens der in die Nut hineinragende Teil des Ringes (13) komplementär ausge- 25 Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfbefestigungsbildet ist konstruktion für Zylinder von Motoren, in denen hohe

3. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Arbeitsdrücke auftrec-ϊη.

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Ring- Zur Befestigung von Zylinderköpfen werden norma-

nut (22) im Gehsuse im Querschnitt rechteckig aus- lerweise Bolzen benutzt die über Bohrungen im Zylin-

gebildet ist und daß wenigstens der in die Nut hin- 30 derkopf in die die Zylinder umgebende Gehäusewand

einragende Τίϋ des Ringes (21) komplementär aus- des Motors geschraubt werden. Vor allem bei hydrauli-

gebildetist schon Motoren können jedoch in den Zylindern sehr

4. Zylinderkopfbefestigung-okonstruktion nach hohe Drücke in der Größenordnung von 200 bis 300 bar Anspruch 1, dadurch gekeEnzeichnet daß das An- auftreten. Außerdem können bei derartigen Motoren drückorgan ein in der Ringnut (i, 22) angeordneter 35 verhältnismäßig große Zylinderdurchmesser ange-O-Ring (14) ist. wandt werden, vor allem wenn es sich um sogenannte

5. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Großkupplungsmotoren handelt, z. B. der aus der NL-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Ring PA 8000 115 bekannten Art Bei einem sehr großen (13,21) auf der vom Teil (7) abgewandten Seite, so- Zylinderdurchmesser von 25 cm uci einem Arbeitsweit er in montierter Lage außerhalb der Nut (9,22) 40 druck von etwa 210 bar beträgt die Belastung des ZyNn-Iiegt mit einem Rücken (20) versehen ist derkopfes etwa 100 Tonnen. Auch bei kleineren Zylin-

6. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach derdurchmessem ist die Belastung des Zylinderkopfes Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß das An- groß. Bei einem Zylinderdurchniesser von 10 cm beträgt drückorgan ein um den Rücken des aus Segmenten die Belastung beispielsweise immer noch etwa 16 Tonbestehenden Ringes angeordneter O-Ring (14') ist 45 nen.

7. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach ' Die erfindungsgemäße Konstruktion ist jedoch für Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderköpfe jeder Art brauchbar.

Klemmring (15) mit Bohrungen versehen ist durch Diese Belastung des Zylinderkopfes muß von den bis-

welche Bolzen gesteckt werden können, die in ent- her üblichen Zylinderkopfbolzen und vom Gewinde im

sprechende, mit Gewinde versehene Bohrungen im 50 Material (z. B. Gußstahl) des Motorgehäuses aufgefan-

Zylinderkopf geschraubt werden können. gen werden.

8. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Bei Belastungen in der oben angegebenen Größen-Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Boh- Ordnung sind verhältnismäßig viele und dicke Bolzen, rungen im Klemmring (15) in einem gegen die Achse z. B. je Zylinder 12 Bolzen M 42 erforderlich, um den des Zylinderkopfes gerichteten Flansch angeordnet 55 Zylinderkopf sicher befestigen zu können.

sind, der auf einem an die vertikale Grenzfläche (12) Für eine nicht ungebräuchliche Motorkonstruktion

des Zylinderkopfes anschließenden Teil des Zylin- mit acht Zylindern bedeutet dies, daß 96 sehr dicke BoI-

derkopfes liegt. zen erforderlich sind, und daß in 96 Bohrungen in der

9. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Gehäusewand des Motors Gewinde geschnitten werden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der 60 muß. Es bedarf keiner Erläuterung, daß dies sehr ar-Klemmring (15) aus Segmenten besteht. beitsintensiv ist und hohe Bearbeitungskosten mit sich

10. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach bringt. Außerdem ist die Gefahr, daß bei einem der Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewinde etwas danebengeht, entweder beim Schneiden Klemmring (15) mit Innengewinde versehen ist, das des Gewindes oder beim Anbringen der Bolzen, verhältmit an der Grenzfläche (12) angeordneten Außenge- 65 nismäßig groß. In einem solchen Fall ist das Motorgewinde zusammenwirken kann, häuse oft nicht mehr brauchbar.