DE2230547A1

DE2230547A1 - PISTON MACHINE, IN PARTICULAR RECEPTACLE COMBUSTION MACHINE

Info

Publication number: DE2230547A1
Application number: DE19722230547
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl Ing Keylwert
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1972-06-22
Filing date: 1972-06-22
Publication date: 1974-01-10

Description

Kolbenmaschine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Kolbennacchine, insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschine, bei der ein Dichtelement zwischen Zylinder und Zylinderkopf angeordnet ist. Piston engine, in particular reciprocating piston internal combustion engine The invention relates to a piston engine, in particular a reciprocating internal combustion engine, in which a sealing element is arranged between the cylinder and the cylinder head.

Bs sind bisher viele Vorschläge zur Abdichtung des Zylinder raumes bzw. des Spaltes zwischen Zylinder und Zylinderkopf bekannt geworden. Die Vielzahl dieser Vorschläge erklärt die Tatsache, daß es bisher nicht gelungen ist, eine zufriedenstellende Lösung an der hier in Rede stehenden Stelle zu schaffen. Wenn auch bei manchen in der Vergangenheit gemachten Vorschlägen eine genügende Abdichtung erzielt wurde, so war rit diesen Vorschlägen jedoch noch der Nachteil verbunden, daß das zur Verwendung kommende Dichtmittel nur ein einziges Mal verwendet werden konnte, weil es bein Anziehen des Zylinderkopfes zum größten Teil plastisch verformt wurde. Diese plastische Verformbarkeit ist aber Voraussetzung, um eine Dichtwirkung mit einer Flachdichtung zu erzielen. Nach einem Lösen des Zylinderkopfes mußte deshalb das Dichtmittel ersetzt werden.Bs are so far many proposals for sealing the cylinder space or the gap between the cylinder and cylinder head has become known. The multitude these proposals explains the fact that so far it has not been a satisfactory one To create a solution at the point in question here. Even if with some in Sufficient sealing has been achieved based on proposals made in the past, however, these proposals still had the disadvantage that they could be used upcoming sealant could only be used once because it is bein Tightening the cylinder head was largely plastically deformed. This plastic Deformability is a prerequisite for a sealing effect with a flat gasket to achieve. The sealant therefore had to be replaced after the cylinder head was loosened will.

Es ist nunmehr Aufgabe der Erfindung, eine sicher wirkende Abdichtung des Zylinderraumes im Bereich des Spaltes zwischen Zylinderkopf und Zylinder zu schaffen, wobei das zur Verwendung kommende Dichtmittel nach einem Abnehmen des Zylinderkopfes nicht ersetzt su werden braucht. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein an sich bekanntes Dichtelement, welches einen radial und tangentiat elastisch verformbaren Ring hat, dessen axiale Höhe größer ist als seine radiale Breite und der mit seiner inneren Ringfläche dem abzudichtenden Raum, hier dem Zylinderraum, zugewandt, mit nach seinen Kanten zu abgeschrägten Teilen seiner äußeren Ringfläche mit Druck sowohl an entsprechenden Gegenflächen des Zylinderkopfes als auch des Zylinders anliegt, wobei ein mit dem Ring einstückig verbundener äußerer kreisringförmiger Steg mit Spiel zwischen gegenüberliegenden Flächen von Zylinderkopf und Zylinder liegt und wobei ein diesen Steg umgebender Ring, der die gleiche Dicke hat wie der Steg zwischen den gegenüberliegenden sich weiter nach außen erstreckenden Flächen von Zylinder kopf und Zylinder fest eingespannt ist und der sich in wesentlichen über die ganze restliche Breite dieser Flächen erstreckt. It is now the object of the invention to provide a reliable seal of the cylinder space in the area of the gap between cylinder head and cylinder create, the coming to be used sealant after removing the Cylinder head does not need to be replaced. The object of the invention is solved by a known sealing element, which has a radial and tangentiat has elastically deformable ring, the axial height of which is greater than its radial Width and the space to be sealed with its inner ring surface, here the cylinder space, facing, with parts of its outer annular surface which are beveled according to its edges with pressure on both the corresponding mating surfaces of the cylinder head and the Cylinder rests, an outer circular ring-shaped one integrally connected to the ring Bridge with clearance between the opposing surfaces of the cylinder head and cylinder lies and wherein a ring surrounding this ridge which has the same thickness as the ring Web between the opposing, further outwardly extending surfaces of the cylinder head and cylinder is firmly clamped and essentially extends over the entire remaining width of these surfaces.

In der Regel wird der radial und tangential elastisch verformbare Ring in bezug auf den Durchmesser seiner Geaenflächen an Zylinderkopf und Zylinder im Durchmesser etwas größer ausgeführt. Dadurch wird beim Anziehen des Zylinderkopfes in vorteilhafter Weise erzielt, daß ich zwischen Zylinderkopf und Zylinder einerseits und dem Ring andererseits eine Anlage mit hoher Flächenpressung bildet, die den Zylinderraum bzw. den Spalt zwischen Zylinderkopf und Zylinder abzudichten vermag. Der radial und tangential elastisch verformbare Ring hat die vorteilhafte Wirkung, daß er den Spalt zwischen Zylinderkopf und Zylinder gegen das Feuer während det Verbrennung des Brennstoffes im Zylinder wirksam abdeckt.As a rule, the radially and tangentially elastically deformable Ring in relation to the diameter of its face on cylinder head and cylinder made slightly larger in diameter. This will help when tightening of the cylinder head achieved in an advantageous manner that I between the cylinder head and cylinder on the one hand and the ring on the other hand a system with high surface pressure forms, which seal the cylinder space or the gap between the cylinder head and cylinder able. The radially and tangentially elastically deformable ring has the advantageous Effect that he keeps the gap between the cylinder head and cylinder against the fire during det effectively covers the combustion of the fuel in the cylinder.

Die herkömmliche Ausführung der Verspannung zwischen Sylinderkopf und Zylinder, die bei der Mehrzahl aller Rubkolbenbrennkraftmaschinen herbeigeführt wird, sieht eine Verwendung des vom Kurbelgehäuse aus hochgezogenen Kühlwassermantels des Zylinders vor, auf den der Zylinder mit seinem äußeren Rand des Zylinderbundes aufgelegt wird, und der mit dem Zylinderkopf durch Schrauben verbunden ist. Der Zylinderkopf liegt dabei mit einer Fläche auf der oberen Pläche des Zylinderbundes auf. Durch den Kraftschlufi der Zylinderkopfbefestigungsschrauben, der zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinder erzeugt wird, entstehen an dem eingespannten Zylinder, insbesondere in der Umgebung der Auflagefläche am Kühiwassermantel hohe Spannungen. Wenn ein Versatz zwischen der mittleren Auflage fläche am Bund des Zylinders und der swiachen Zylinder und Zylinderkopf eingelegten Flachdichtung besteht, sind die hohen Spannungen vornehmlich Biegespannungen.The conventional version of the bracing between the cylinder head and cylinders, which are brought about in the majority of all rub-off internal combustion engines sees a use of the cooling water jacket pulled up from the crankcase of the cylinder on which the cylinder with its outer edge of the cylinder collar is placed, and which is connected to the cylinder head by screws. Of the The cylinder head lies with one surface on the upper surface of the cylinder collar on. Due to the frictional connection of the cylinder head fastening screws between the cylinder head and the cylinder are generated on the clamped cylinder, especially around the Contact surface on the cooling water jacket high voltages. If there is an offset between the middle support surface on the collar of the cylinder and the flat gasket inserted in the cylinder and cylinder head exists, the high stresses are mainly bending stresses.

Ee ist nunmehr weiterhin Aufgabe der Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen. Dies wird gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung dadurch erreicht, daß die Fläche des Zglinderkopfes und/oder des Zylinders eine ringförmige Ausparung aufweist, eo daß der Zylinderkopf und/oder der Zylinder am Ring nur an dessen innerer und äußerer Begrenzung anliegt. Durch die Ausnehmung in der Fläche des Zylinderkopfes bzw. des Zylinders wird erreicht, daß eine solche Verteilung der Flächenpressung und eine ausreichende Höhe dieser Flächenpressung mit der vorgegebenen Spannkraft der Befeetigungeechrauben über die ganze Ringbreite herbeigeführt wird, daß Biegespannungen insbesondere ## Zlinder beim Anziehen der Befestigungsschrauben des Zylinder kopfes und unter Wirkung der Gaskräfte im Zylinder vermieden werden, gleichzeitig aber auch eine ausreichende Dichtwirkung erhalten bleibt. Durch eine entsprechende Abstimmung der radialen Breite der inneren zur äußeren Anlageflächen kann je nach Form des jeweiligen Verbandes zwischen Zylinder Zylinderkopf und Kühlwassermantel eine Optimierung hinsichtlich der Dichtwirkung und der Biegespannung erreicht werden.It is now a further object of the invention to provide a remedy here. This is achieved according to a further concept of the invention in that the The surface of the Zglinderkopfes and / or the cylinder has an annular recess, eo that the cylinder head and / or the cylinder on the ring only on its inner and external limit is applied. Through the recess in the surface of the cylinder head or the cylinder is achieved that such a distribution of the surface pressure and a sufficient level of this surface pressure with the specified clamping force the fastening screws across the entire width of the ring cause bending stresses especially ## Zlinder when tightening the fastening screws of the cylinder head and avoided under the action of the gas forces in the cylinder, but at the same time an adequate sealing effect is also retained. By voting accordingly the radial width of the inner to the outer contact surfaces can depending on the shape of the respective association between cylinder Cylinder head and cooling water jacket an optimization with regard to the sealing effect and the bending stress can be achieved.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung besteht die Möglichkeit, daß der Steg und der Ring einstückig miteinander verbunden sind. Für diesen Fall sollen die Fläche des Zylinderkopfes und/oder des Zylinders eine ringförmige Aussparung aufweisen, eo daß der Zylinderkopf und/oder der Zylinder nur an der inneren und ußeren Begrenzung des aua Steg und Ring bestehenden Teiles anliegen.According to a further idea of the invention, there is the possibility that the web and the ring are integrally connected to one another. In this case the surface of the cylinder head and / or the cylinder should have an annular recess have, eo that the cylinder head and / or the cylinder only on the inner and the outer boundary of the part existing on the bridge and ring.

Durch die Erfindung wird eine Abdichtung des Zylinderraumes an der Spalte zwischen Zylinderkopf und Zylinder geschaffen, welche die Spalte durch eine absolut sicher wirkende Dichtung abdeckt. Darüber hinaus wird eine zweite Dichtung durch die Anlage fläche des Zylinderkopfes und/oder des Zylinders am Steg bzw. des Teiles, welches aus Steg und Ring gebildet wird, gewährleistet.The invention seals the cylinder space on the Gap created between the cylinder head and cylinder, which the gap through a covers the absolutely secure acting seal. In addition, a second seal is made through the contact surface of the cylinder head and / or the cylinder on the web or the Part, which is formed from the bridge and ring, guaranteed.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielaweise dargestellt.Embodiments of the invention are shown by way of example in the drawing shown.

Die Zeichnung zeigt drei Abbildungen, in denen soweit es zur Erläuterung der Erfindung erforderlich ist, die Anlage zwischen Zylinderkopf und Zylinder mit der swinchengeschalteten Dichtung einer wassergekühlten Hubkolbenbrennkraftmaschine dargestellt ist.The drawing shows three figures in which there is an explanation the invention is required to have the system between the cylinder head and cylinder the rabbit-switched seal of a water-cooled reciprocating internal combustion engine is shown.

In den Abb. 1 bis 3 bezeichnet 1 Jeweils den Zylinderkopf und 2 den oberen Bund des in einen Kühlwassermantel eingesetzten Zylinders. Der Zylinderkopf 1 ist über nicht dargestellte Befestigungaschrauben mit dem bentallc nicht dargestellten Kühlwassermantel verschraubt. Die Befestigungsschrauben ziehen den Zylinderkopf 1 über ein Dichtelement zwischen Zylinderkopf und Zylinder gegen den oberen Bund des Zylinders fest an. Bei allen drei dar'gestellten Ausführungsbeispielen kommt dem Prinzip nach das gleiche Dichtelement zur Verwendung. Das Dichtelement, welches in Abb. 1 mit 3 bezeichnet ist, besteht aus einem radial und tangential elastisch verformbaren Ring, dessen axiale Höhe größer ist als seine radiale Breite. Der Ring 3 ist mit seiner inneren Ringfläche 4 dem abzudichtenden Zylinderraum 5 zugewandt. Mit nach seinen Kanten 6 zu abgeschrägten Teilen 7 seiner äußeren Ringfläche liegt der Ring 3 mit Druck sowohl an entsprechenden Gegenflächen 8 bzw. 9 des Zylinderkopfes 1 als auch des Zylinder 2 an. Mit dem Ring 3 ist ein äußerer kreisringförmiger Steg 10 einstückig verbunde. Dieser Steg 10 liegt mit Spiel zwischen gegenüberligenden Flächen 12 und 13 von Zylinderkopf 1 und Zylinder 2. In Figs. 1 to 3, 1 denotes the cylinder head and 2 denotes the upper collar of the cylinder inserted into a cooling water jacket. The cylinder head 1 is via fastening screws, not shown, with the bentallc, not shown Screwed cooling water jacket. The fastening screws pull the cylinder head 1 via a sealing element between the cylinder head and cylinder against the upper collar of the cylinder firmly. In all three illustrated exemplary embodiments in principle the same sealing element is used. The sealing element, which is designated in Fig. 1 with 3, consists of a radially and tangentially elastic deformable ring, the axial height of which is greater than its radial width. The ring 3 faces the cylinder space 5 to be sealed with its inner annular surface 4. With according to its edges 6 to beveled parts 7 of its outer annular surface lies the ring 3 with pressure both on the corresponding mating surfaces 8 and 9 of the cylinder head 1 and cylinder 2. With the ring 3 is an outer annular ridge 10 integrally connected. This web 10 is with play between opposite ends Surfaces 12 and 13 of cylinder head 1 and cylinder 2.

Es ist noch ein den Steg 10 umgebender Ring 14 vorgesehen, der die gleiche Dicke hat, wie der Steg 10. Der Ring 14 liegt zwischen den gegenüberliegenden sich weiter nach außen erstreckenden Flächen von Zylinderkopf und Zylinder und ist zwischen diesen Flächen fest eingespannt. Der Ring 14 erstreckt sich in wesentlichen über die ganze restliche Breite dieser Flächen. There is also a ring 14 surrounding the web 10, which the has the same thickness as the web 10. The ring 14 lies between the opposite, further outwardly extending surfaces of the cylinder head and cylinder and is firmly clamped between these surfaces. The ring 14 extends essentially over the entire remaining width of these areas.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 weisen die Flächen, zwischen denen der Ring 14 liegt, Je eine Ausnehmung 15 bzw. 16 auf, so daß zu beiden Betten der Ausnehmungen 15 und 16 Ringflächen 17 und 18 des Zylinderkopfes 1 und Ringflächen 19 und 20 des Zylinders 2 verbleiben. Die Ringflächen 1? bis 20 können von gleicher Jedoch auch von verschiedener Breite sein.In the embodiment according to Fig. 1, the surfaces between which the ring 14 is, each with a recess 15 or 16, so that the two beds Recesses 15 and 16 annular surfaces 17 and 18 of the cylinder head 1 and annular surfaces 19 and 20 of the cylinder 2 remain. The ring surfaces 1? up to 20 can of the same However, it can also be of different breadth.

Die Ausführungsbeispiele nach den Abb. 2 und 3 unterscheiden sich von dem Ausführungsbeispiel naoh der Abb. 1 dadurch. daß der Steg des ringförmigen Dichtelementes 21 bzw. 22 mit dem Ring der fest zwischen Zylinderkopf 1 und Zylinder 2 eingespannt ist, einstückig miteinander verbunden sind,und das Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 weist hierbei noch die Besonderheit auf, daß die Fläche des Zylinderkopfes und des Zylinders bis zur inneren und äußeren Begrenzung 23 bzw. 24 des aus Steg und Ring bestehenden Teils reichen.The exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 3 differ from the embodiment naoh the Fig. 1 thereby. that the ridge of the annular Sealing element 21 or 22 with the ring of the fixed between cylinder head 1 and cylinder 2 is clamped, are integrally connected to one another, and the embodiment according to Fig. 3 here still has the peculiarity that the surface of the cylinder head and the cylinder up to the inner and outer limits 23 and 24 of the web and ring existing part range.

Die Erfindung ist bei Hubkolbenmaschinen aller Art mit Vorteil verwendbar, also z.B. für Hubkolbenkompressoren, Ottomotoren und Dieselmotoren usw.The invention can be used with advantage in all types of reciprocating piston engines, e.g. for reciprocating compressors, gasoline engines and diesel engines, etc.

Claims

1. Piston engine, in particular reciprocating internal combustion engine, in which a sealing element is arranged between the cylinder and cylinder head, characterized by a known sealing element, which is radially and tangentially elastic deformable ring (3, 21, 22), the axial height of which is greater than its radial Width and with its inner annular surface (4) the space to be sealed, here the Cylinder space, facing, with according to its edges (6) to beveled parts of its outer ring surface (7) with pressure both on corresponding mating surfaces (8, 9) of the Cylinder head (1) as well as the cylinder (2), whereby one with the ring (3, 21. 22) integrally connected outer circular web (10) with clearance t11) between opposite surfaces (12, 13) of the cylinder head (1) and cylinder (2) and with a ring (14) surrounding this web (10) and having the same thickness has like the web (10) between the opposite ones extending further outward Surfaces of the cylinder head (1) and cylinder (2) is firmly clamped and the extends essentially over the entire remaining width of these planes.

2. Piston machine according to claim 1, characterized in that the Surface of the cylinder head (1) and / or the cylinder (2) has an annular recess (15, 16), so that the cylinder head (1) and / or the cylinder (2) on the ring (14) is only applied to its inner and outer boundary.

3. Piston machine according to claims 1 and 2, characterized in that that the web (10) and the ring (14) are integrally connected to one another.

4. Piston engine according to claim 3, characterized in that the Surface of the cylinder head (13 and Z or of the cylinder (2) has an annular recess has, so that the cylinder head (1) and / or the cylinder (2) only on the inner (23) and outer (24) delimitation of the part consisting of the web and ring is applied.

L e r s e i t e