DE8336472U1 - Zylinderkopfbefestigungskonstruktion - Google Patents
ZylinderkopfbefestigungskonstruktionInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zylinderkopfbefestigungskonstruktion
für Zylinder von Motoren, in denen hohe Arbeitsdrücke auftreten.
Zur Befestigung von Zylinderköpfen werden normalerweise Bolzen benutzt,die über Bohrungen im Zylinderkopf in die die Zylinder
umgebende Gehäusewand des Motors geschraubt werden. Vor allem bei hydraulischen Motoren können jedoch in den Zylindern sehr, hohe
Drücke in der Grössenordnung von 200 bis 300 bar auftreten. Ausserdem
können bei derartigen Motoren verhältnismässig grosse Zylinderdurchmesser
angewandt werden, vor allem wenn es sich um sog. Grosskupplungsmotoren handelt, z.B. der aus der NL-PA 8000115 bekannten Art. Bei
einem sehr grossen Zylinderdurchmesser von 25 cm und einem Arbeitsdruck von etwa 210 bar beträgt die Belastung des Zylinderkopfes etwa 100 Tonnen.
Auch bei keineren Zylinderdurchmessern ist die Belastung des Zylinderkopfes gross. Bei einem Zylinderdurchmesser von 10 cm beträgt die
Belastung beispielsweise immer noch etwa 16 Tonnen.
Die erfindungsgemässe Konstruktion ist jedoch für Zylinderköpfe jeder
Art brauchbar.
Diese Belastung des Zylinderkopfes muss von den bisher üblichen Zylinderkopfbolzen
und vom Gewinde im Material (z.B. Gussstahl) des Motorgehäuses aufgefangen werden.
Bei Belastungen in der oben angegebenen Grössenordnung sind verhältnismässig
viele und dicke Bolzen, z.B. je Zylinder 12 Bolzen M42 erforderlich,
um den Zylinderkopf sicher befestigen zu können.
Für eine nicht ungebräuchliche Motorkonstruktion mit acht Zylindern
bedeutet dies, dass 96 sehr dicke Bolzen erforderlich sind, und dass in 96 Bohrungen im Gehäusewand des Motors Gewinde geschnitten werden
muss. Es bedarf keiner Erläuterung, dass dies sehr arbeitsintensiv ist und hohe Bearbeitungskosten mit sich bringt. Ausserdem ist die Gefahr,
dass bei einem der Gewinde etwas daneben-geht, entweder beim Schneiden des Gewindes oder beim Anbringen der Bolzen,verhältnismässig gross.
In einem solchen Fall ist das Motorgehäuse oft nicht mehr brauchbar.
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Ein anderes Problem liegt darin, dass die Gebäudewand, um die benötigten
grossen Bohrungen mit Gewinde 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.
Die Erfindung erfüllt die Aufgabe, die geschilderten Nachteile zu beseitigen. Dazu wird eine Zylinderkopfbefestigungskonstruktion der
beschriebenen Art erfindungsgemäss gekennzeichnet durch einen teilweise
in einer quer zur Achse des Zylinderkopfes im Gehäuse des Motors vorgesehenenRingnut angeordneten aus Segmenten bestehenden Ring,
dessen aus der Nut hinausragender Teil im Betrieb auf einem benachbarten Teil des Zylinderkopfes aufruht, wobei ein um einen vertikalen, mittleren
Teil des Zylinderkopfes herumliegender Klemmring vorgesehen ist, der am Zylinderkopf befestigt ist,und der die Segmente in Richtung des garanrtenTeiles
des Zylinderkopfes drückt und auch eine radiale Verschiebung einwärts der Segmente verhindert, und wobei die Segmente durch ein Andrückorgan
einwärts gegen den Klemmring gedrückt werden.
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 hineinragtΛ an sich
schon eher angewandt wurde, und zwar für hydraulische Zylinder, versehen mit einem Kolben mit einer den Zylinderdeckel durchragenden
Kolbenstange.
Eine solche Konstruktion ist beispielsweise in der NL-PA 6806395 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 ausseren Fläche eines Andrückringes zusammenar-
beiten kann, der mit Bolzen am Zylinderdeckel befestigt ist. Durch das Anziehen der Bolzen werden die Segmente des ausseren
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 geringenToleranzen hergestellt werden müssen, weil sonst erne einwandfreie Befestigung und Abdichtung nicht erzielt warden können.
Das ist auch eine Folge davon, dass eine Führung für die innere Fläche des Andrückringes nicht vorgesehen ist. Die Segmente des ausseren Ringes
sind ausserdem schwer lösbar.
Aus der USPS 3 847 404 ist eine ähnliche Konstruktion für einen Deckel
eines hydraulischen Zylinders bekannt, die jedoch weniger empfindlich gegen auftretende Toleranzen ist, weil die Segmente des ausseren 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
angeordnete Zylinder anzuwenden.
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung
einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch im Querschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemässen Konstruktion; und
Fig. 2 einfczseita aifffihrungsform einer erfindungsgemässan Konstruktion.
Die Figuren zeigen dia Hälfte der Konstruktion für einen einzigen
Zylinder und Zylinderkopf sines hydraulichen Motors , da dia anders
Hälfte symmetrisch ist.
In einem Zylinder befindet sich ein Arbeitsraum oder eine Bohrung 2, in dem bzw. der ein nicht-gezeigter Kolben sich auf-undniederbewegen
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 Tel 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 Zylinderk*3pfes ist auf der von dem Zylinderbuchsenrand
oder dem entsprechenden Teil des Gehäuses abgewandten Seite 7 flach ausgeführt, so dass ein flacher ringförmiger Rand um den Zylinderkopf
erhalten wird.
Weiter ist im Gehäuse 8 auf der Höhe des flachen ringförmigen Bandes
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 z.B. 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
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 konischenNut gelegt werden können.
Danach werden die Segmente radial nach aussen in die konische Nut 9
geschoben,bis etwa die in der Figur gezeigte Stellung erreicht worden ist.
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Om zu erreichen, dass der konische, aus Segmenten bestehende Ring
13 in der im Fig. 1 gezeigten Stellung bleibt, kann dieser mit nicht-gezeigten 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 der vertikalen
Fläche 12 des Zylinderkopfes liegenden Raum angebracht ist. um eine
gute Klemmwirkung zu erzielen, schliesst die obere Fläche des Innenumfangsrandes 16 einen spitzenWinkel von z.B. 15° mit der
Achse H des Zylinderkopfes ein.
Die Aussenumfangsflache des Klemmringes 15 ist komplementär damit
ausgebildet, so dass der Klemmring 15 den konischen Ring 13 fest in die konische Nut 9 drückt.
Der Klemmring 15 kann danach mit einigen Bolzen am Zylinderkopf befestigt werden.
Vorzugsweise ist dazu der Klemmring 15, wie in der Figur gezeigt,
mit einem gegen die Achse des Zylinderkopfes gerichteten Flansch 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, ebensowie 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 denbeLDemontagearbeiten, nach Entfernung des Klemmringes 15,
eine Kraft ausgeübtwerden kann, um did Segmente des konischen Ringes aus der konischtn 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,
ebensowie die entsprechende Oberfläche des Klemmringes IS,
so dass dieser auf den Zylinderkopf geschraubt werden kann, um den konischen Ring 13 zu fixieren- Der Plansch 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 zue
ein aus Kunststoff oder Gummi bestehender O-Ring 1.4 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 gegea den Klemmring 15 drückt.
Der O-Ring kann auch um den Rücken 20 der Segmente gelegt werden, wie
mit unterbrochenen Linien in Fig. 1 bei 14' angegeben wird. Dxirch diese
Massnahme werden die Segmente jederzeit gegen den Klemmring 15 gedrückt.
Da die Lage des Klemmringes durch die vertikale Fläche 12 des Zylinderkopf'.·s
bedingt ist, liegt hierdurch auch die radiale Lage der Segmente fest.
Die so erhaltene Konstruktion ist nicht empfindlich gegen Massabweichungen.
Wenn beispielsweise zwischendsn konischen Flächender Segmente und der Nut
oder zwischen der oberen Fläche 7 des Zylinderkopfes und der unteren Fläche der Segmente nach der Montage noch ein o/ewissäer Spielraum vorhanden
ist, wird, sobald im Zylinderinneren ein Oberdruck 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 gedrückt wird.
Der Zylinderkopf hat sich dann "gesetzt" und bleibt weiter in dieser Lage.
Die Abdichtung, die durch den Ring 5 bewirkt v/ird, 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.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem
eine im wesentlichen rechtwinklige Nut mit entsprechend gebildeten
Ringsegmenten angewandt ist.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird statt eines konischen,
aus Segmenten aufgebauten Ringes ein mit dem Ring 13 aus Fig. 1 vergleichbarer, aus Segmenten aufgebauter Ring 21 angewandt, der,
soweit er dazu bestinant ist, in eine der Nut 9 aus Fig. 1 entsprechende
Nut 22 geschoben zu werden, einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Nut 22 hat im gezeigten Beispiel parallele obere und untere Wälnde,
während die Stirnwand gebogen ist.
Ein O-Ring 23,der dem Ring 14' in Fig. 1 entspricht, istin der in Fig.
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 gezeigtenAusführungsform
der Rücken unterbrochen sein. Auch kann bei der in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsform der Ring 14 an der in Fig. 2 gezeigten Stelle angeordnet sein.
Wenn der Ring 21 wieder, ebenso wie in bezug auf den Ring 12 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.
Fig. 2 zeigt weiter, dass der Klemmring 15 einen sich über die Segmente
erstreckendenFlansch 25 haben kann. Dadurch erhält der Motor eine glättere
Oberfläche und wird Schmutzablagerung vermieden.
Fig. 2 zeigt noch einen zweiten O-Ring 24/der in einer Aussparung in der
gegen den Ring 21 liegenden Oberfläche des Klemnringes liegt. Ein solcher
O-Ring kann angewandt werden, um bei der Anordnung des Klemmringes diesen
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seine Lage "suchen" zu lassen, ohne dass sofort ein Metall-auf-Metal!-Kontakt
auftritt.
Claims (14)
1. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion für in einem Gehäuse eines
Motors, in dem hohe Arbeitsdrücke auftreten, gebildete oder angeordnete
Zylinder, gekennzeichnet durch einen teilweise in einer quer zur Achse (H) des Zylinderkopfes (3) im Gehäuse (8) des
Motors vorgesehenen Ringnut (9,22) angeordneten, aus Segmenten bestehenden Ring (13,21), dessen aus der Ringnut hinausragender
Teil im Betrieb auf einem benachbarten Teil (7) des Zylinderkopfes
(3) aufsitzt, wobei ein um einen vertikalen, mittleren Teil (18) des Zylinderkopfes (3) herumliegender Klemnring (15) vorgesehen
ist, der am Zylinderkopf (3) befestigt ist, und der mit seiner Außenumfangsfläche im Betrieb gegen die komplementär ausgebildeten
Innenflächen (16) der Segmente des Rings (13,21) liegt, um die ein elastisches, ringförmiges Andrückorgan (14,14') gelegt ist.
2. ZyIinderkopfbef estigungskonstruktion nach Anpsruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ringnut (9) im Gehäuse im Querschnitt konisch ausgebildet ist, und daß wenigstens der in die Nut hineinragende
Teil des Ringes (13) komplementär ausgebildet ist.
3. ZyIinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ringnut (22) im Gehäuse im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist, und daß wenigstens der in die Nut
hineinragende Teil des Ringes (21) komplementär ausgebildet ist.
4. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Andrückorgan ein in der Ringnut (9,22) angeordneter O-Ring (14) ist.
5. ZyIinderkopfbef estigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ring (13,21) auf der vom Teil (7) abgewandten Seite, soweit er in montierter Lage außerhalb der Nut
(9,22) liegt, mit einem Rücken (20) versehen ist.
6. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 5, dach
gekennzeiclinet, daß das Andrückorgan ein um den Rücken des aus Segmenten bestehenden Ringes angeordneter O-Ring (14*) ist.
7. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kienmring (15) mit parallel zur Achse
(H) des Zylinderkopfes (3) laufenden Bohrungen (19) versehen ist, die mit entsprechenden Gewindebohrungen im Zylinderkopf
(3) fluchten.
8. ZylinderkopfbefestigungPkonstruktion nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bohrungen im Klemmring (15) in einem gegen die Achse des Zylinderkopfes gerichteten Flansch angeordnet
sind, der auf einem an die vertikale Grenzfläche (12) des Zylinderkopfes anschließenden Teil des Zylinderkopfes liegt.
9. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Klemmring (15) aus Segmenten besteht.
10. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmring (15) mit Innengewinde versehen
ist, und daß die Grenzfläche (12) mit einem Außengewinde versehen ist.
11. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rücken (20) an mehreren Stellen unterbrochen ist.
12. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Klerrmring eine AußenuiLfangsfiäche aufweist, die mit der Achse des Zylinderkopfes einen spitzen Winkel bildet,
und die gegen die obere Fläche (7) des Flarjenes (6) nach innen
verläuft, und daß die Außenumfangsflache des Ringes (13,21) komplementär
ausgebildet ist.
13. ZyIinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß in der mit der Außenumfangsfiäche des Ringes (13,21) zusammenwirkenden Außenumfangsfiäche des Klemnringes
(15) eine Nut vorgesehen ist, in der ein O-Ring (24) angeordnet ist.
14. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Klemmring einen Umfangsflansch (25) aufweist, der sich wenigstens teilweise oberhalb des aus Segmenten
bestehenden Ringes (13,21) erstreckt.
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