BE898519A

BE898519A - Cilinderkopbevestigingsconstructie.

Info

Publication number: BE898519A
Application number: BE2/60298A
Authority: BE
Original assignee: Noord Nl Machf B V
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1984-06-22
Also published as: ES8406683A1; DE8336472U1; FR2538454A1; DE3345959A1; JPS59131746A; GB8334306D0; FI834732A0; DK591083D0; IT1170059B; NL8204972A; SE453320B; IT8324372A0; DE3345959C2; GB2132315B; FI77515B; IT8324372A1; ES528344A0; FI834732A; US4562798A; DK591083A

Abstract

Cilinderkopbevestigsconstructie voor in een carter van een motor,waarin hoge werkdrukken optreden,gevormde of geplaatste cilinders,een deels en een dwars ten opzichte van de hartlijn (14) van de cilinderkop (3) in het carter (8) van de motor aangebrachte ringvormige groef (9,22) geplaatse,uit segmenten bestaande ring,die in bedrijf met het buiten de groef reikende deel rust op een aangrenzend gedeelte (7) van de cilinderkop,waarbij een om een opstaand centraal deel (18) van de cilinderkop liggende klemring (15) aanwezig is,die aan de cilinderkop is bevestigd en die de segmenten in de richting van het gedeelte (7) van de cilinderkop drukt en tevens een radiale verschuiving binnenwaarts van de segmenten verhindert,en waarbij de segmenten door een aandrukorgaan (14,14') binnenwaarts tegen de klemring worden gedrukt.

Description

BESCHRIJVING behorende bij een
UITVINDINGSOCTROOIAANVRAGE ten name van NOORD-NEDERLANDSCHE MACHINEFABRIEK B. V. gevestigd te
Winschoten, Nederland voor :
Cilinderkopbevestigingsconstructie Onder inroeping van het recht van voorrang op grond van octrooiaanvrage no. 8204972, ingediend in Nederland d. d. 23 december 1982.

De uitvinding heeft betrekking op een cilinderkopbevestigingsconstructie voor cilinders van motoren, waarin hoge werkdrukken optreden.

Voor het bevestigen van cilinderkoppen worden normaliter bouten gebruikt, die via boringen in de cilinderkop in de de cilinders omgevende arterwand van de motor worden geschroefd. In het bijzonder bij hydraulische motoren kunnen echter in de cilinders zeer hoge drukken optreden in de orde van 200 à 300 bar. Bovendien kunnen bij dergelijke motoren relatief grote cilinderdiameters worden toegepast, vooral indien het gaat om zgn. grootkoppelmotoren, bijvoorbeeld van de uit de Nederlandse octrooiaanvrage 8000115 bekende soort. Bij een zeer grote cilinderdiameter van 25 cm en een werkdruk van I 210 bar bedraagt de belasting van de cilinderkop 100 ton. Ook bij kleinere cilinderdiameters is de belasting van de cilinderkop groot.

Bij een cilinderdiameter van 10 cm bedraagt de belasting bijvoorbeeld nog altijd I 16 ton.

De constructie volgens de uitvinding is echter voor elk type cilinderkop bruikbaar.

Deze belasting van de cilinderko ? dienr te worden opgevangen door de tot nu roe gebruikte cilinderkopbouten, en door de schroefdraad in het materiaal (bijvoorbeeld gietstaal) van het carter.

Bij belastingen in de boven aangegeven orde van grootte zijn relatief veel en dikke bouten, bijvoorbeeld per cilinder 12 bouten M42, noodzakelijk om de cilinderkop veilig te kunnen bevestigen.

Voor een niet ongebruikelijke motorconstructie met acht cilinders betekent dit, dat 96 zeer dikke bouten nodig zijn en dat in 96 boringen in de carterwand van de motor schroefdraad getapt dient te worden. Het behoeft geen betoog, dat zulks zeer arbeidsintensief is en hoge bewer- kingskosien met zich brengt. Bovendien is de kans, dat bij één van de schroefdraden iets fout gaat, ofwel bij het tappen van de schroefdraad, ofwel bij het aanbrengen van de bouten, relatief hoog. In dat geval is veelal het carter niet meer bruikbaar.

Een ander probleem is, dat om de benodige grote boringen met schroefdraad te kunnen aanbrengen, de carterwand ter plaatse relatief dikt dient te zijn, hetgeen een efficiënte opbouw van de motor lastig maakt en bovendien veel materiaal kost.

Voorts steken de koppen van de bouten buiten de cilinderkop, die veelal ter plaatse nog is verdikt, zodat de motor minder compact kan

zijn als soms wenselijk is.

De uitvinding beoogt de geschetste bezwaren te ondervangen. Hier- toe wordt vcigens de uitvinding een cilinderkopbevestigi-ngsconstructie van de beschreven soort gekenmerkt door een deels in een dwars ten opzichte van de kantlijnvan de cilinderko ? in het carter van de motor aangebrachte ringvormige groef geplaatste, uit segmenten bestaande ring, die in bedrijf met het buiten de groef reikende deel rust op een aangrenzend gedeelte van de cilinderkop, waarbij een om een opstaand cen-
EMI3.1
traal deel van de cilinderkop is, die aan de liggende klemring aanwezigcilinderkoo is bevestigd en die de segmenten in de richting van het gedeelte van de cilinderkop drukt en tevens een radiale verschuiving binnenwaarts van de segmenten verhindert,

en waarbij de segmenten door een aandrukorgaan binnenwaarts tegen de klemring worden gedrukt.

Opgemerkt wordt, dat een constructie voor de bevestiging van een cilinderdeksel, waarbij een uit in doorsnede wigvormige segmenten opgebouwde, ring in een groef van een cilinderbus reikt, op zichzelf reeds eerder is toegepast voor hydraulische cilinders voorzien van een zuiger met een door het cilinderdeksel reikende zuigerstang.

Een dergelijke constructie is bijvoorbeeld beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 6806395. Bij deze bekende constructie is een uit segmenten bestaande ring toegepast, die een schuin naar buiten aflopend bovenvlak bezit, dat dient samen te werken met een eveneens schuin naar buiten aflopend bovenvlak van een in een cilinderwand gevormde groef. De uit segementen bestaande ring heeft voor n een taps toelopen binnenvlak dat kan samenwerken met een corresponderend taps buitenvlak van een aandrukring, welke met bouten op het cilinderdeksel is bevestigd. Door het aantrekken van de bouten worden de segmenten van de buitenste ring in de groef van de cilinderwand gedrukt.

Daarbij blijft de onderzijde van de segmenten gedeeltelijk rusten o ? de bovenzijde van het te bevestigen deksel, zodat dit deksel in de cilinder wordt gedrukt tegen een zich dieper in de cilinder bevindende schouder.

Tussen de schouder en een corresponderend ringvormig vlak van het cilinderdeksel bevindt zich een afdichting.
EMI3.2

Een bezwaar constructie is, dat de elementen met zeer dienen te worden, omdat anders een zeer gerinc L. L goede bevestiging en afdichting niet verkregen kan worden. Dit is mede

van deze bekendeeen gevolg van hei ontbreken van een geleiding voor het binnenvlak van de aandrukring. De segmenten van de buitenste ring zijn bovendien moeilijk los te nemen.

Uil het Amerikaanse ocirooischrift 3.847. 404 is een soortgelijke constructie bekend voor een deksel van een hydraulische cilinder, die echter minder gevoelig is voor optredende toleranties, omdat de segmenten van de buitenste ring door radiaal door een kraag van de cilinder naar binnen reikende bouten in de groef van de cilinder worden getrokken. Bet is echter niet mogelijk dergelijke bouten toe te passen voor in een motorblok gevormde of geplaatste cilinders.

In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekening van enkele uitvoeringsvoorbeelden.

Fig. 1 toont schematisch in dwarsdoorsnede een eerste uitvoering- voorbeeld van een constructie volgens de uitvinding ; en fig. 2 toont een tweede uitvoeringsvorm van een constructie volgens de uitvinding.

De figuren tonen de helft van de constructie voor een enkele cilinder en cilinderkop van een hydraulische motor, daar de andere helft symmetrisch is.

In een cilinder bevindt zich een werkruimte of boring 2, waarin een niet getoonde zuiger op en neer kan bewegen, onder een cilinderkop 3. De cilinderkop 3 reikt gedeeltelijk in de boring van de cilinder met een gedeelte 4, dat nauwkeurig in de boring past. Tussen debt-innenwand van de cilinder en het in de boring reikende gedeelte 4 van van de cilinderko ? is een afdichting 5 in een geschikte groef aangebracht.

Voorts ligt de cilinderkop met een flens 6 op de bovenrand van de cilinderwand, of indien geen afzonderlijke cilinderbus is toegepast, doch de boring direkt in het carter 8 is gevormd, op een ter plaatse aangebrachte schouder van het carter.

De flens 6 van de cilinderkop is aan de van de cilinderbusrand of het corresponderende deel van het carter afgekeerde zijde 7 vlak afgewerkt, zodat een vlakke ringvormige rand rond de cilinderkop is verkregen.

Voorts is in het carter 8 ter hoogte van de vlakke ringvormige rand een zijdelingse ringvormige groef 9 aangebracht, die in dit voorbeeld, gezien vanuit het hart van de cilinderkop taps toeloopt. Daarbij

ligt het in de tekening onderste begrenzingsvlak van de groef ongeveer in één vlak met de vlakke ringvormige rand van de cilinderko ?, terwijl het bovenste begrenzingsvlak 10 van de tapse groef 9 een scherpe hoek van bijvoorbeeld 15 insluit met hei onderste begrenzingsvlak.

De vlakke ringvormige rand van de cilinderkop wordt begrensd door een radiaal meer binnenwaans gelegen opstaand vlak l2, zodat tussen het boven de tapse groef gelegen materiaal van het carter en het opstaande vlak 12 een ringvormige ruimte aanwezig is, waarin een uit segmenten bestaande ring 13 kan worden gelegd. De ring 13 heeft een tapse doorsnedevorn, die correspondeert met de doorsnede-vorm van de tapse groef 9. De segmenten van de ring 13 hebben zodanige afmetingen, dat deze tegen elkaar liggend juist in de ringvormige ruimte tussen hei vlak 12 en de tapse groef kunnen worden gelegd.

Vervolgens worden de segmenten radiaal naar buiten geschoven tot in de tapse groef 9, tot ongeveer de in de figuur getoonde stand is bereikt.

Teneinde te bewerkstelligen, dat de tapse, uit segmenten opge- bouwde ring 13 de in tig. l aangegeven stand blijft innemen, kan deze met niet getoonde bouten op de flens 6 worden vastgezet. Bij voorkeur echter is een klemring 15 aanwezig, die geplaatst is in de tussen de binnenomtreksrand 16 van de tapse ring 13 en het opstaande vlak 12 van de cilinderkop gelegen ruimte. Om een goede klemwerking te verkrijgen, sluit het oppvervlak van de binnenomtreksrand 16 een scherpe hoek van bijvoorbeeld 150 in met de hartlijn H van de cilinderkop.

Het buitenomtreksvlak van de klemring 15 heeft een hieraan complementaire vorm, zodat de klemring 15 de tapse ring 13 stevig in de tapse groef 9 duwt.

De klemring 15 kan vervolgens met enkele bouten aan de cilinderkop worden bevestigd.
EMI5.1

Bij voorkeur is hiertoe de klemring 15, zoals in de figuur getoond, voorzien van een naar de hartlijn gerichte van de cilinderko ?flens 17 die op een corresponderend gedeelte 18 van de cilinderkop rust en die is voorzien van een aantal boringen door welke bouten 19 kunnen worden gestoken, die in corresponderende, van schroefdraad voorziene boringen in de cilinderkop kunnen worden geschroefd. De klemring 15 kan evenals de tapse ring 13 uit segmenten bestaan, hetgeen montage-resp.

demontagewerkzaamheden vereenvoudigt.

De tapse ring 13 is voorts aan de bovenzijde voorzien van een rug 20, waarop bij demontagewerkzaamheden, na het verwijderen van de klemring 15, een krach i. kan worden uitgeoefend om de segmenten van de r-apse ring uit de tapse groef te drijven.

Opgemerkt wordt, dat diverse modificaties van de beschreven en gehoonde constructie voor de deskundige voor de hand liggen. Zo zou bijvoorbeeld het opstaande vlak 12 van de cilinderkop van schroefdraad kunnen zijn voorzien, evenals het corresponderende oppervlak van de klemring 15, zodat deze op de cilinderkop kan worden geschroefd om de tapse ring 13 vast te zetten. De flens 17 en de bouten 19 kunnen dan achterwege blijven. Dergelijke en soortgelijke modificaties worden geacht binnen het kader van de uitvinding e vallen.

Voordat de segmenten in de groef 9 worden aangebracht wordt volgens de uitvinding eerst een kunststof of rubber 0-ring 14 in de groef gelegd. De afmetingen van de O-ring zijn zodanig gekozen, dat deze onder een zekere spanning tegen de segmenten ligt en de segmenten tegen de klemring 15 drukt.

DeO-ring kan ook om de rug 2C van de segmenten worden gelegd, zoals met onderbroken lijnen aangegeven in fig. 1 bij 14'. Door deze maatregel worden de segmenten te allen rijde tegen de klemring 15 gedrukt. Daar de ligging van de klemring bepaald is door het opstaande vlak 12 van de cilinderkop ligt hierdoor ook de radiale positie van de segmenten vast.

De aldus verkregen constructie is ongevoelig voor maatafwijkingen.

Indien bijvoorbeeld tussen de tapse vlakken van de segmenten en de groef of tussen het bovenvlak 7 van de de cilinderkop en het ondervlak van de segmenten na de montage nog enige speling aanwezig is, zal, zodra binnen de cilinder een overdruk heerst, hetgeen in bedrijf altijd het geval is, de cilinderkop zover omhoog bewegen, dat het bovenvlak van de segmenten tegen het bovenvlak van de groef wordt gedrukt. De cilinderkop heeft zich dan "gezet" en blijft verder deze positie innemen. De afdichting, die door de ring 5 wordt : bewerkstelligd, blijft daarbij volledig behouden.

In plaats van een 0-ring kunnen ook andere middelen worden toegepast om de ringsegmenten tegen de klemring e drukken, zoals bijvoor-

beeld een veerring. uit-het voorgaande moge blijken, dat de tapse vorm van de groef en het daarmee samenwerkende oppervlak van de ringsegmenten niet essentieel is.

Fig. 2 toont een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding, waarin een in hoofdzaak rechthoekige groef is toegepast en ringsegmenten met een corresponderende vorm.

In de in fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm is in plaats van een tapse uit segmenten opgebouwde ring een met de ring 13 van fig. 1 vergelijkbare uit segmenten opgebouwde ring 21 toegepast, die, voor zover bestemd om in een met de groef 9 van tig. l corresponderende groef 22 te worden geschoven, een rechthoekige doorsnede heeft. De groef 22 heeft in het getoonde voorbeeld evenwijdige boven-en onderwanden, terwijl de eindwand gebogen is.

Een 0-ring 23, corresponderend met de ring 14'van fig. 1 is in de in fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm gelegd tussen de rug 20 van de segmenten van de ring 21 en het boven de groef 22 aanwezige cartermateriaal.

De rug 20 kan op regelmatige afstanden onderbroken zijn, zodat de 0-ring bij demontage makkelijk verwijderd kan worden. Vanzelfsprekend kan ook bij de in fig. l getoonde uitvoeringsvorm de rug onderbroken
EMI7.1
zinn. Ook kan bij de in de ring 14 o de in fig. 2 getoonde plaats zijn aangebracht.

Indien de ring 21 weer, evenals getoond met betrekking tot de ring 13 in fig. l met een klemring 15 wordt vastgeklemd, kan de ring aan de binnenzijde weer afgeschuind zijn, zoals getoond in fig. 1 voor samenwerking met het corresponderende oppervlak van de klemring. Het is ook mogelijk een horizontaal vlak aan de klemring te vormen, dat drukt op een horizontaal vlak van de ring 21.

Fig. 2 toont voorts, dat de klemring 15 een zich over de segmenten uitstrekkende flens 25 kan hebben. Hierdoor verkrijgt de motor een gladder oppervlak en wordt vuilafzetting tegengegaan.

Fig. 2 toont nog een tweede 0-ring 24, die ligt in een uitsparing in het tegen de ring 21 liggende oppervlak van de klemring. Een dergelijke O-ring kan worden toegepast om bij het aanbrengen van de klemring deze zijn positie te laten"zoeken"zonder dat direkt metaal o ? metaal contact optreedt.

Claims

CONCLUSIES.
2. Cilinderkopbevestigingsconstrucr. ie volgens conclusie 1/met het kenmerk dat de ringvormige groef in het carter in dwarsdoorsnede een tapse vorm heeft en dat althans het in de groef reikende deel van de ring (13) een complementaire vorm heeft.

2. Cilinderkopbevestigingsconstructie voor in een carter van een motor, waarin hoge werkdrukken optreden, gevormde of geplaatste cilin- ders, gekenmerkt door een deels in een dwars en opzichte van de hart- EMI8.1 lijn (14) van de cilinderkop (3) in het carter (8) van de motor aange- brachte ringvormige groef (9,22) geplaatste, uit segmenten bestaande ring, die in bedrijf met het buiten de groef reikende deel rust op een aancrerzend gedeelte (7) van de cilinderkop, waarbij een om een opstaand centraal deel (18) van de cilinderkop liggende klemring (15) aan- wezig is, die aan de cilinderko ? is bevestigd en die de segmenten in de richting van het gedeelte (7)

van de cilinderkop drukt en tevens een radiale verschuiving binnenwaarts van de segmenten verhindert, en waarbij de segmenten door een aandrukorgaan (14, 14') binnenwaarts tegen de klemring worden gedrukt.
3. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ringvormige groef (22) in het carter in dwarsdoorsnede een rechthoekige vorm heeft en dat althans het in de groef reikende deel van de ring (21) een complementaire vorm heeft.
4. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie l, met het kenmerk, dat het aandrukorgaan een in de ringvormige groef (9,22) aangebrachte 0-ring (14) is.
5. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ring (13, 21) aan de van het gedeelte (7) afgekeerde zijde voorzover in gemonteerde toestand buiten de groef (9, 22) liggend, is voorzien van een rug (20).
6. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het aandrukorgaan een om de rug van de uit segmenten bestaande ring aangebrachte 0-ring (14') is. <Desc/Clms Page number 9>
7. Cilinderkopbevestigingsconstructievolgensconclusie1,methet kenmerk, dar de klemring (15) is voorzien van boringen, waardoor bouten kunnen worden gestoken, die in corresponderende van schroefdraad voorziene boringen in de cilinderko ? kunnen worden geschroefd.
8. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de boringen in de klemring (15) zijn aangebracht in een naar de hartlijn van de cilinderko ? gerichte flens, die ligt op een op het opstaande grensvlak (12) van de cilutderkop aansluitende gedeelte van de cilinderkop.
9. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de klemring (15) bestaat uit segmenten.
10. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de klemring (15) is voorzien van binnenschroefdraad, die kan samenwerken met op het grensvlak (12) aangebrachte buitenschroefdraad.
11. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de rug (20) op een aantal plaatsen onderbroken is.
12. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie l, met het kenmerk, dat de klemring een buitenomtreksvlak heeft, dat met de hartlijn van de cilinderko ? een scherpe hoek insluit en dat naar het bovenvlak (7) van de flens (6) naar binnen verloopt, en dat het buitenomtreks- vlak van de ring (13, 21) een complementaire vorm heeft.
13. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat in het met het buitenomtreksvlak van de ring (13,21) samenwerkende buitenomtreksvlak van dekiteriring (15) een groef is aangebracht, waarin een 0-ring (24) is geplaatst.
14. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie l, met het kenmerk, dat de klemring een omtreksflens (25) heeft, die zich althans deels boven de uit segmenten bestaande ring (13,21) uitstrekt.