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Verfahren und Vorrichtung für die Abdichtung eines Zylinderkopfes
auf dem Block einer Wärmekraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Abdichten eines Zylinderkopfes einer Wärmekraftmaschine
auf der Platte eines Zylinderblocks durch Befestigung einer Zylinderkopfdichtung,
die sich auf der profilierten Spitze von mindestens einer zylindrischen Laufbüchse
stützt. Sie bezieht sich insbesondere auf einen Dieselmotor, kann jedoch selbstverständlich
für einen Explosionsmotor oder für einen Freikolbenmotor verwendet werden.
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Man weiß, daß bei Motoren mit auswechselbaren nassen Laufbüchsen der
Schaft der Laufbüchse an seinem oberen Teil in einen Kragen endigt, der gewöhnlich
von einer leicht hervorstehenden Rippe überragt wird. Die Ebene des oberen Teils
dieser Rippe oder dieses Kragens ist leicht gewulstet in bezug auf die Ebene der
Platte des Blocks, in dem die Laufbüchse eingebettet ist. Das Ganze wird danach
mit einer Flachdichtung bedeckt, die man mit einem Zylinderkopf abdeckt.
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Der Zylinderkopf wird mittels Schrauben befestigt, von denen jede
einen Schaft hat, der auf einmal den Zylinderkopf, die Zylinderkopfdichtung und
ein Loch durchquert, das zur Befestigung derselben in den Zylinderblock eingeschnitten
ist.
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Zahlreiche Befestigungsschrauben sind so um jeden Zylinder des Motors
verteilt. Zur Verständlichkeit der Ausführungen ist diese bekannte Anordnung in
den Fig. 1 - 5 dargestellt.
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Fig. 1 stellt einen Zylinderblock 1 dar, dessen obere ebene Platte
2 mehrere Lagerungen 3 enthält. In jede dieser Langerungen 3 führt man eine Laufbüchse
4 ein, deren Spitze einen Kragen 5 bestimmt. Dieser Kragen wird z. B. von zwei Rippen
6 und 7 überragt. Diese Rippen 6, 7 sind konzentrisch bzgl. der Achse der Laufbüchse
4 angeordnet. Nach der Montage in dem Zylinderblock 1 sieht man, daß die Rippen
6 und 7 leicht über der Ebene der Platte 2 liegen.
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Auf bekannte Weise legt man danach eine Flachdichtung 8 über diese
Platte 2, deckt dann den Zusammenbau mit einem Zylinderkopf ab, der entweder ein
einheitlicher Zylinderkopf 9 oder ein Zylinderkopf 10 sein kann, der mehrere Zylinder
betrifft (Fig. 1).
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Die Befestigung erfolgt durch Schrauben, solchen wie die Schraube
11 (Fig. 5). Wegen des Profils der Rippen 6 und 7 erkennt man nach Fig. 5, daß die
Befestigung jeder dieser Schrauben 11 dazu führt, daß folgende Deformationnen auftreten
können: - ein Kippen des Randes 5 in Bezug auf seine Auflage auf dem Zylinderblock
18 d. h. ein Verformen des Schaftes der Laufbüchse 4, wie durch den Pfeil 12 angezeigt;
- ein Einsenken der Auflageplatte 2 in der Zone 13, die sich in unmittelbarer Nähe
des Randes 5 befindet; - eine Deformation der Auflagefläche des Zylinderkopfes 9
in der Zone 14.
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Diese Deformationen zeigen verschiedene Nachteile. Der Hauptnachteil
ist die Verformung 12 der Laufbüchse 4, und dies um so mehr, da diese Verformung
nicht gleichmaaig ganz um die Achse der Bohrung herum ist Aufgabe der Erfindung
ist es daher, die zuvor erwähnten Nachteile zu vermeiden, und ein Verfahren und
eine Vorrichtung verfügbar zu flachen, die bei völliger Gewährleistung einer
richtigen
Dichtheit der Laufbüchse 4 auf der Ebene der Rippen 6 und 7 ermöglicht, jede unerwünschte
Verformung zu unterdrücken und die streng zylindrische Form der Innenfläche dieser
Laufbüchse 4 zu bewahren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren um die Dichtheit eines Zylinderkopfes
auf der Platte eines Zylinderblocks durch Befestigung einer Zylinderkopfdichtung
zu gewährleisten, die auf der Spitze wenigstens einer zylindrischen Laufbüchse aufliegt,
ist dadurch gekennzeichnet, daß man Befestigungsschrauben verwendet, die parallel
zur geometrischen Achse der zylindrischen Laufbüchse gerichtet und um diese herum
angeordnet sind; daß der Schaft jeder Schraube zwischen zwei Stützen von merklich
gleicher Stärke verläuft, die zwischen den beiden Ebenen in bezug auf die Basis
des Zylinderkopfes und der Platte des Zylinderblocks liegen, und daß die eine dieser
Stützen durch das hervorstehende Teil der Spitze der Laufbüchse gebildet wird. Anders
ausgedrückt, jede Schraube ist in der Waage zwischen den beiden Stützen montiert.
Dies gewährleistet ein Ausgleichen der Beanspruchung im Moment der Befestigung.
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Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung für die Durchführung des obigen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß sie an der einen Seite einer jeden Zylinderkopfbefestigungsschraube
wenigstens eine erste hervorstehende Stütze enthält, die zwischen den Ebenen des
Zylinderkopfes und des Zylinderblocks liegt; die Stärke dieser ersten Stütze ist
merklich gleich der Stärke einer zweiten Stütze, die ender anderen Seite des Schraubenschaftes
liegt und von dem vorkragenden Teil der Spitze der entsprechenden zylindrischen
Laufbüchse gebildet wird.
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Natürlich kann die erste Stütze gemäß verschiedener Varianten ausgebildet
sein. Zu diesem Zweck kann man ein Profil auf der Zylinderkopfdichtung oder aber
eine Ausbuchtung auf der Auflageplatte des Zylinderblocks oder auch eine Erhöhung
auf der Befestigungsfläche des Zylinderkopfes vorsehen. Man kann noch die Zylinderkopfdichtung
um den Schraubenschaft herum
ausbauchen, oder aber die herkömmliche
einzige Dichtung durch mehrere Elemente oder Stege (Kappen) ersetzen, die für die
zweckmäßigen Standorte einzelne Stützen bestimmen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung.
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Es zeigen: Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI (Fig.
7), die ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung
zeigt, Fig. 7 einen Schnitt in schematischem Aufriß entlang der Linie VII-VII (Fig.
6) Fig. 8 und 9 ein zweites Ausführungsbeispiel in analoger Darstellung nach Fig.
6 und Fig. 7, Fig. 10 und 11 ein drittes Ausführungsbeispiel, Fig. 12 und 13 ein
viertes Ausführungsbeispiel, Fig. 14 und 15 ein fünftes Ausführungsbeispiel, Fig.
16 eine perspektivische Darstellung der Bestandteile einer Dichtung gemäß eines
sechsten Ausführungsbeispiels, Fig. 17 eine Schnittansicht, die den Zusammenbau
des Zylinderkopfes und des Zylinderblocks mit der Dichtung nach Fig. 16 illustriert,
Fig. 18 eine Draufsicht einer Zylinderkopfdichtung gemäß eines achten Ausführungsbeispiels,
dazu bestimmt, einen einzigen Zylinderkopf auf einem mehrzylindrischen
Dieselmotor
auszurüsten, und Fig. 19 zwei einheitliche benachbarte Zylinderköpfe, jeder davon
mit einer Dichtung gemäß Fig. 18 ausgerüstet.
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In dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ragen
die Rillen 6 und 7 des Kragens 5 des Zylinders 4 über die Ebene der Platte 2 des
Zylinderblocks 1 heraus.
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Die Befestigung des Zylinderkopfes 9 wird durch Schrauben, wie z.
B. Schraube 11, gewährleistet. Eine Zylinderkopfdichtung 8 ist zwischen dem Zylinderkopf
9 und dem Zylinderblock 1 eingelagert. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und
7 ist die Dichtung 8 eine Flachdichtung vom herkömmlichen Typ. Die Erfindung beruht
darauf, unter der ebenen Auflagefläche 15 des Zylinderkopfes 9 einen Steg 16 vorzusehen,
der eine Dicke 17 aufweist und hervorragt, die der Stärke der Stege 6 und 7 benachbart
ist. Außerdem ragt ein weiteres kreisförmiges Profil 18 aus der Auflagefläche 15
des Zylinderkopfs 9 heraus, und zwar oberhalb des Randes 5 der Laufbüchse 4.
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Aus dieser Anordnung ist erkennbar, daß im Augenblick der Befestigung
des Zylinderkopfes 9 sich jede Schraube 11 in Waagestellung montiert zwischen einerseits
der Stütze 16 und andererseits der Stütze 6, 7, 18 befindet; die Verriegelung der
Schraube 11 wird daher in ausgeglichener Weise bewirkt, ohne eine unerwünschte Verformung
der Laufbüchse 4 einzuleiten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9 ist die Stoßfläche
15 des Zylinderkopfes 9 vollkormntn eben. Dahingegen bohrt man in die Platte 2 des
Zylinderblocks 1 eine Führung 19, durch die die Zylinderkopfschraube 11 hindurchgeht.
Auf diese Weise erhält man auf der Platte 2 - eine erste Stütze 20, die sich auf
der einen Seite der Schraube 11 befindet; - eine zweite Stütze 21, die sich auf
der anderen Seite der Schraube 11 befindet, in unmittelbarer Nähe oes Kragens 5
der Laufbüchse 4.
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Hier wird immer noch die Schraube 11 in Waagestellung zwischen diesen
beiden Stützen 20 und 21 montiert, um eine ausgeglichene Befestigung zu gewährleisten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 10 und 11 überschreitet
der Rand 5 und die Ausbuchtungen 6 und 7 in der Höhe 22 die ebene Platte 2 des Blockzylinders
1. Gegenüber der Schraube 11 sieht man einen Vorsprung 23 vor, der merklich in derselben
Höhe 22 über die Ebene der Platte 2 herausragt.
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Dahingegen bleibt die Zylinderkopfdichtung 8 flach und von konstanter
Stärke. Ebenso ist die untere Fläche 15 des Zylinderkopfes 9 volkommen eben.
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Im Augentlick der BefestIgung befindet sich jede Schraube 11 in Waagestellung
montiert zwischen den beiden Stützen, die einerseits durch den Vorsprung 23 und
andererseits durch das auskragende Teil des Randes 5 und der Stege 6 und 7 gebildet
werden Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 12 und 13 stellt den entgegengesetzten
Fall wie das vorhergehende dar. Das Profil wird durch einen Vorsprung 24 gebildet,
der unter der Stoßebene 15 des Zylinderkopfes 9 herausragt, während die Auflageplatte
2 des Zylinderblockes 1 vollkommen eben bleibt. Dahingegen ragt der Kragen 5 der
Laufbüchse 4 sowie dessen Stege 6 und 7 über die Ebene der Platte 2 hinaus.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 14 und 15 läßt man in üblicher
Weise einerseits die untere Fläche 15 des Zylinderkopfes 9 und andererseits die
Oberfläche 2 der Auflageplatte des Zylinderblocks 1 vollkommen eben.
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Der Kragen 5 der Laufbüchse 4 sowie dessen Stege 6 und 7 ragen über
die Ebene der Auflageplatte 2 hinaus. Diesen Erhebungen gegenüber, d. h. hinter
jeder Schraube 11, bringt man einen flachen Streifen 25 an, der ein Stärkepaßstück
bildet. Die Stärke
dieses Keiles 25 ist merklich gleich der Dicke,
um die der Kragen 5 und die Stege 6, 7 über die Ebene der Auflageplatte 2 herausragen.
Außerdem fügt man zwischen dem Zylinderkopf 9 und dem Zylinderblock 1 eine Flachdichtung
8 von bekanntem Typ und merklich konstanter Stärke ein. Hier ist jede Schraube 11
in Waagestellung zwischen den beiden Stützvorsprüngen montiert, die einerseits durch
das Stärkepaßstück 25 und andererseits durch die auskragenden Teile des Kragens
5 der Laufbüchse 4 gebildet werden. Natürlich ist es gleichgültig, wie das Stärkepaßstück
25 montiert wird: - entweder zwischen der Dichtung 8 und der Auflageplatte 2 des
Zylinderblocks 1 - oder zwischen der Dichtung 8 und der unteren Fläche 15 des Zylinderkopfes
9.
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Die Fig. 16 stellt eine Zylinderkopfdichtung dar, die dazu bestimmt
ist, zwischen einem Zylinderkopf 9 und einem völlig flachen Zylinderblock 1 verwendet
zu werden, d. h. von der Art, wie in den Fig. 14 und 15 dargestellt. Die Dichtung
der Fig. 16 enthält: - eine flache ringförmige Dichtung 26, dazu bestimmt, daß sie
auf die Spitze des Kragens 5 einer jeden Laufbüchse 4 gelegt wird; - ein Verdickungsstreifen
oder -keil 27, ähnlich wie der Streifen 25, dazu bestimmt, daß er hinter einer Schraubenreihe
11 montiert wird; - ein weiterer Verdickungsstreifen oder-keil 28, dazu bestimmt,
daß er parallel zum Ersteren montiert wird, aber auf der anderen Seite einer weiteren
Schraubenreihe, so wie diejenige, die der Schrauben lla entspricht.
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Hier ist noch jede Schraube der Reihe 11 in Waagestellung zwischen
dem Keil 27 und der entsprechenden flachen ringförmigen Dichtung 26 montiert, während
jede Schraube der Reihe lla in Waage stellung zwischen diesen selben flachen ringförmigen
Dichtungen 26 und dem Verdickungsstreifen oder -keil 28 montiert ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 17 und 18 hat man eine
Zylinderkopfdichtung
29 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Dicke dieser Dichtung bleibt an allen Punkten
konstant. Dahingegen ist die Dichtung 29 so ausgeschnitten, daß sie ein einziges
Ganzes bildet und gleichwertig zu den getrennten Dichtungselementen 26, 27, 28 nach
Fig. 16 ist.
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Insbesondere enthält die Dichtung 29 ein flaches, ringförmiges Mittelteil
30, gleichwertig der Dichtung 26 der Fig. 16, einen Steg 31, der mit Kerben 32 versehen
Ist, die es ermöglichen, daß er auf gleiche Weise wie der Streifen 27 nach Fig 16
hinter den Schrauben der Reihe 11 vorbeiführt, einen weiteren Steg 33, der mit Kerben
34 versehen ist1 die es ermöglichen, daß er auf die gleiche Weise wie der Keil 28
der Fig. 16 hinter den Schrauben der Reihe lla vorbeiführt, zusätzlich dazu flache
Umkreise, dazu bestimmt1 die Dichtheit um die Ventilstoßstangen für den Umkreis
35, um die Wasser- oder dadurch gangslöcher für die Umkreise 36, 37 und 38 herzustellen.
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In der Fig. 19 hat man einen Teil eines mehrzylindrigen Diese 1-motors
dargestellt, auf dem sich nebeneinander zwei Zylinderköpfe 59 und 49 befinden. Eine
oder mehrere Schrauben 11 sitzen rittlings zwischen diesen auf zwei benachbarten
Zylinderköpfen 49 und 59. Eine flache Dichtung 39 sitzt beiderseits jeder Schraube
11, um sich auf einmal auf den auskragenden Teilen der beiden benachbarten Laufbüchsen
44 und 54 zu stützen. So ist jede Schraube 11 in Waagestellung zwischen den beiden
Stützen montiert, die einerseits durch den auskragenden Teil des Kragens der Laufbüchse
44 und andererseits durch den auskragenden Teil des Kragens der Laufbüchse 54 gebildet
werden.
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Bei allen Ausführungsbeispielen, die beschrieben worden sind, ist
erkenntlich, daß das Anbringen der Schrauben 11 oder lla zwischen zwei Stützen es
ermöglicht, eine ausgeglichene Befestigung ohne alle unerwünschten Deformationen
auf der Ebene der Laufbüchsen oder der Dichtungsebenen zu gewährleisten.