DE2550781A1 - Zylinderkopf fuer brennkraftmaschinen, insbesondere dieselmotoren - Google Patents

Zylinderkopf fuer brennkraftmaschinen, insbesondere dieselmotoren

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Description

Anmelder: Herren Ludwig Eisbett Ing.-grad.
Günter Eisbett
8543 Hilpoltstein
Vertreter: Fritz M e r t e η
Patent- und Zivilingenieur
8501 Schwarzenbruck Brückkanalstraße 25
Schwarzenbruck, den 28. Juli 1975
Titel : Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit mindestens einer öffnung für einen in einen Brennraum mündenden und als Ein- oder Auslaß ausgeführten Kanal, wobei diese Öffnung von einem Ventil verschließbar und offenbar ist, und die Öffnung selbst an jeweils ihrer zum Brennraum weisenden Seite einen Ventilsitzring aufweist, und dieser Ventilsitzring in der Öffnung des Kanals befestigt ist.
Es ist bekannt, die Brennräume von Brennkraftmaschinen, wie Dieselmotoren u. a., mittels Zylinderköpfen abzuschließen und in diesen Zylinderköpfen Ein- und Auslaßkanäle mit deren Schließorganen für Frischluft und
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Abgase, wie auch Einspritzmitteln für den Kraftstoff u. a., vorzusehen. Die Schließorgane, die in der Regel als axial verschiebbare Ventile ausgeführt sein können, v/eisen einen Ventilteller und einen daran angeschlossenen sowie im Zylinderkopf geführten Ventilschaft auf, v/elcher von weiteren Betätigungsmitteln entsprechend dem Takt der Brennkraftmaschine in Bewegung gesetzt wird. Um den Brennraum dabei gegen seine Ein- und/oder Auslaßkanäle gasdicht abschließen zu können, ist es erforderlich, daß der Dichtrand des Ventiltellers allseitig am Dichtrand des Ein- und/oder Auslaßkanals, d. h. an dessen zum Brennraum weisenden Öffnung, anliegt, so daß Gase oder Kraftstoff-Luftgemische durch diese Stellen trotz des enormen Druckes im Brennraum, insbesondere während des Kompressions- und Verbrennungstaktes, diesen nicht unbeabsichtigt verlassen können. Da aber durch das beim Schließen der Ventile auftretende Schlagen derselben gegen die Dichtränder der Ein- und Auslaßkanäle Beschädigungen an diesen Dichtstellen nicht ausgeschlossen werden können, kommt es zu Undichtheiten und damit Leistungsverlusten der Brennkraftmaschinen, weil Zylinderköpfe mit ausgeschlagenen Dichtstellen bzw. Dichträndern dem Gasdruck nicht mehr gewachsen sind. Zum Vermeiden solcher Schaden ist es vielfach üblich, die Ein- und/oder Auslaßkanäle an ihren Dichtstellen gegenüber dem Brennraum mit Ventilsitzringen zu versehen, die nach erfolgtem Verschleiß einfach ausgewechselt werden können und zudem den Zylinderkopf vor weiteren Beschädigungen schützen.
Bei einem bekannten Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen dieser Art sind die in einen Brennraum mündenden Kanäle für Ein- und Auslaß an ihren zum Brennraum weisenden Öffnungen mit Ventilsitzringen ausgestattet, und es sind diese Ringe in Ausnehmungen dieser Kanäle eingesetzt. Für das Einsetzen und insbesondere das Befestigen dieser Ventilsitzringe sind konzentrisch um einen
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zwischen dem jeweiligen Kanal liegenden Steg des Zylinderkopfes Blechgerüste angeordnet, welche am Zylinderkopf eingegossen und an denen die Ventilsitzringe durch Schweißen oder Löten angeschlossen sind. Um dabei eine radiale Ausdehnungsmöglichkeit der Blechgerüste zu ermöglichen, sind diese quergeteilt, und es ist deren Querteilung zum Zwecke der Abdichtung durch die übergreifenden Ventilsitzringe überdeckt. Dadurch wird bei einem solchen Zylinderkopf nicht nur ein gewisser Fertigungsaufwand beim Gießen des Zylinderkopfes betrieben, sondern es kann hier auch nicht übersehen werden, daß zum einen das Befestigen der Ventilsitzringe am Blechgerüst aufwendig ist und zum anderen der zwischen den Ventilsitzringen ragende Steg durch die Ventilsitzringe selbst kaum vor Beschädigungen, bqdingt durch die wechselnden Temperatüränderungen durch Kühlung und Aufheizung während der Arbeitstakte der Brennkraftmaschinen, geschützt wird (vgl. DT-PS 1 001 860).
Um solchen Beschädigungen an den zwischen den Ventilsitzringen liegenden Stegen bei Brennkraftmaschinen entgegenzuwirken, ist es ferner bekannt, die Ventilsitzringe für jeweils zwei benachbarte Ein- und Auslaßkanäle aus einem Stück herzustellen und den die Ventilsitzringe miteinander verbindenden Abschnitt als Schild über den Steg r.nzuordnen. Durch eine solche Konstruktion des Ventilsitzringes wird zwar der Steg vor Überhitzung weitgehend geschützt, indessen kann es vorkommen, daß durch die enorme, insbesondere mechanische Beanspruchung des Ventilsitzringes nicht nur Risse an diesem auftreten können, sondern dieser in seiner Gesamtheit aus seiner Lage ausgeschlagen wird. Beschädigungen dieser Art können zu schwerwiegenden Folgen führen, so daß ein solcher Ventilsitzring die an ihn gestellten Forderungen nicht zuverlässig zu erfüllen vermag (vgl. FR-PS 1 238 335).
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Zum Vermeiden der vorstehenden Nachtelle ist darüber hinaus vorgeschlagen worden, die Ventilsitzringe benachbarter Ein- und Auslaßkanäle bei in Frage kommenden Brennkraftmaschinen, wie Dieselmotoren u. a., an ihren zueinander weisenden Seiten mit je einer Abflachung des sonst zylindrisch/zentrischen oder exzentrischen Mantels zu versehen und diese Abflachung über die ganze Stärke des Ventilsitzringes derart fortzusetzen, daß die Ventilsitzringe mit diesen Abflachungen plan aneinander liegen. Durch dieses Aneinanderliegen der Ventilsitzringe wird ein gemeinsamer Schild gebildet, mit dem der zwisehen den Ventilsitzringen vorgesehene Steg gegen Hitzeeinwirkung geschützt werden kann. Die Befestigung der Ventilsitzringe selbst an den in den Brennraum mündenden Öffnungen der Ein- und Auslaßkanäle erfolgt durch Einpressen der mit Übermaß versehenen und unterkühlt angelieferten Ventilsitzringe, so daß bei entsprechender Temperierung diese kraftschlüssig an hierfür vorgesehenen Ausnehmungen der Öffnungen anliegen. Diese Ausführung der Ventilsitzringe bietet neben einem Schutz des jeweiligen, zwischen den Ventilsitzringen liegenden Steges auch den Vorteil einer vereinfachten Fertigung, indessen wird bei hochbelastbaren Brennkraftmaschinen vielfach gefordert, daß die Ventilsitzringe noch weiteren wechselnden, thermischen Anforderungen gewachsen sein müssen (vgl. DT-Patentanmeldung P 2 407 528.3).
Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, einen Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen dahingehend weiterzubilden, daß neben dem Schutz des zwischen den Ventilsitzringen liegenden Steges die Ventilsitzringe nicht nur möglichst ohne Übermaß in die für sie vorgesehenen Ausnehmungen an den Öffnungen der Ein- und/oder Auslaßkanäle eingesetzt und dort, trotz wechselnder Hitze- und Druckeinwirkung, weder ausge-
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schlagen, noch bedenklich verformt werden können, sondern sich den wechselnden, insbesondere thermischen Belastungen selbst anpassen können.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Zylinderkopf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jeder Ventilsitzring überwiegend kegelförmig mit zum Brennraum weisender Basis ausgeführt und nur mit seinem dem Brennraum abgewandten Ende auskragend am Zylinderkopf befestigt ist. Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe vorteilhaft gelöst, sondern es wird zudem ein Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen geschaffen, der einschließlich seiner Ventilsitzringe sehr einfach hergestellt werden kann.. Durch die erst möglich gewordene, wirkungsvolle Abdekkung des zwischen den Ventilsitzringen liegenden Steges einerseits und die dehnungsaktive Befestigung des Ventilsitzringes in der Ausnehmung an den Öffnungen des Zylinderkopfes andererseits wird mit einfachen Mitteln eine sich weitgehend, insbesondere den wechselnden thermischen Belastungen der Brennkraftmaschine sich anpassende und zudem abdichtende Abschirmung geschaffen, so daß such die Wärmeverluste des Brennraumes, insbesondere während der Arbeitstakte, weitgehend unterbunden werden können. Hinzu kommt, daß die Befestigung des jeweiligen Ventilsitzringes am Zylinderkopf nur durch einfaches Einwalzen des am Brennraum abgewandten Randes des Ventilsitzringes an den Ausnehmungen möglich ist, ein Vorgang, der nicht nur einfach in der Handhabung ist, sondern auch zeitsparend durchgeführt werden kann.
Durch diese auskragende Befestigung jedes Ventilsitzringes wird diesem zudem die Möglichkeit gegeben, sich leichter den wechselnden, insbesondere thermischen Belastungen der Brennkraftmaschine anzupassen, weil ein
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axiales Ausdehnen des Ventilsitzringes und damit ein Wandern desselben an den Wänden der Ausnehmung infolge auch radialer Ausdehnung des Ventilsitzringes durch Druck- und Hitzeeinwirkung nicht ausgeschlossen wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung eines Zylinderkopfes mit jeweils einem Ventilsitzring sowohl in einer Öffnung des Ein- wie auch Auslaßkanals sowie einem zwischen den Öffnungen liegenden und die Kanäle voneinander trennenden Steg kann darin bestehen, daß jeder Ventilsitzring mit seiner Mantelfläche mindestens einen Teil des zwischen den Öffnungen des Ein- und/oder Auslaßkanals liegenden Steges gegen den Brennraum abschirmt.
Eine solche Maßnahme hat den Vorteil, daß der Steg kaum noch durch die ständig sich ändernden, thermischen Belastungen beansprucht wird, so daß er nicht mehr zu Rißbildungen neigt. Derartige Stegrisse waren bisher fast immer unvermeidbar und führten zu erheblichen Beschädigungen der Brennkraftmaschinen.
Dem Ausdehnen jedes Ventilsitzringes, insbesondere in axialer Richtung, kommt eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme zugute, die darin besteht, daß der zwischen der Ventilsitzfläche und einer Befestigung liegende Abschnitt der Mantelfläche jedes Ventilsitzringes wie auch die diesen Ventilsitzringen zugewandte Mantelfläche des Steges kegelförmig mit aufeinander abgestimmten Neigungen ausgeführt sind.
Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß der jeweilige Ventilsitzring bei entsprechender thermischer Belastung sich in axialer Richtung ausdehnen kann, so daß er auf der Neigung seines Sitzes steigend, sich auch radial ausdehnen kann. Dadurch werden Spannungen im Ventilsitzring vermieden und zudem die Gefahr, daß dieser reißt, ausgeschlossen.
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In besonders gelagerten Fällen ist es nach der Erfindung möglich, daß jeder Ventilsitzring zwisehen sich und den Mantelflächen an den Öffnungen der Ein- und/oder Auslaßkanäle eine Wärmedämmung aufweist. Eine solche Maßnahme hat zur Folge, daß die auf den Ventilsitzring wirkenden thermischen Belastungen kaum an den Zylinderkopf weitergegeben werden, wodurch dieser nicht mehr so stark beansprucht wird.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind, insbesondere den verbleibenden Unteransprüchen, für die im Rahmen des Hauptanspruches selbständiger Schutz begehrt wird, zu entnehmen.
In der Zeichnung sind einige, Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, wobei diese primär am Beispiel eines Zylinderkopfes mit benachbarten Ventil sitzringen erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsmittelschnitt durch einen Zylinderkopf mit in seinen Ein- und Auslaßkanälen eingesetzten Ventilsitzringen,
Fig. 2 eine Draufsicht auf zwei Ventilsitzringe und den angedeuteten Zylinderkopf gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Ein- oder Auslaßkanal mit einem darin vorgesehenen und weitgehend wärmeisolierten Ventilsitzring und
Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Ein- oder Auslaßkanal mit einem darin vorgesehenen, wärmeisolierten und mit einer Erweiterung versehenen Ventilsitzring.
Ein Zylinderkopf 1 gemäß dem hier cargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel ist m/.t Ein- und Au?-
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laßkanälen 2, 3 für jeweils einen, in einem in der Zeichnung nur strichpunktiert angedeuteten Zylinder vorgesehenen Brennraum 4 einer Brennkraftmaschine ausgestattet, und es sind seine Ein- und Auslaßkanäle an ihren dem Brennraum zugewandten Öffnungen mit Ventilsitzringen 5, 6 versehen. Die Ventilsitzringe 5, 6 sind dabei vorzugsweise in Ausnehmungen 7, 8, welche dem Brennraum 4 zugewandt sind, eingelegt und dort so angeordnet, daß ein Ventilsitzring 5 des Einlaßkanals 2 einem Ventilsitzring 6 des Auslaßkanals 3 gegenüber liegt. Die Ventilsitzringe 5, 6, die gemäß den hier dargestellten Ausführungen, vgl. insbesondere Fig. 2, zylindrische Form aufweisen, sind an ihren zueinandergekehrten Mantelflächen 9, 10 mit je einer Abflachung 11, 12 versehen, und es sind diese Abflachungen derart ausgebildet, daß die Ventilsitzringe mit ihren Abflachungen plan aneinander anliegen. Zu diesem Zweck sind die Mantelflächen 9, 10 der Ventilsitzringe 5, 6 an den Abflachungen 11, 12 mit senkrechten Mantelflächen ausgeführt, wogegen die Mantelflächen.am übrigen Umfang kegelförmig ausgebildet sind. Der Durchmesser der Kegelform der Mantelfläche 9 bzw. 10 jedes Ventilsitzringes 5, 6 nimmt vom Brennraum 4, dem sogenannten heißen Teil, zum eigentlichen Ein- bzw. Auslaßkanal 2, 3» dem sogenannten kalten Teil, ständig ab, wobei auch die Mantelflächen 13, 14 der Ausnehmungen 7» 8 diesen kegelförmigen Mantelflächen 9, 10 der Ventilsitzringe 5, 6 folgen. Die Neigungen sowohl der Mantelflächen 13, 14 an den Ausnehmungen 7, 8 wie auch die Mantelflächen 9, 10 der Ventilsitzringe 5, 6 sind dabei so gewählt, daß die Ventilsitzringe infolge thermischer und/oder "mechanischer Beanspruchung nicht durch Selbsthemmung an den Mantelflächen 13, 14 der Ausnehmungen sich festsetzen, sondern an diesen Mantelflächen entlanggleiten können. Damit die Ventilsitzringe 5, 6 an diesen Mantelflächen 13, 14 der Ausnehmungen 7, 8 entlanggleiten können, sind die Ventilsitzringe nur mit ihrem dem Brennraum 4
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sbgewandten Rand 15, 16, also dem Rand am sogenannten kalten Teil, in den Ausnehmungen 7, 8 der Öffnungen der Ein- und Auslaßkanäle 2, 3 befestigt. Die Befestigung dieses Randes 15 bzw. 16 des jeweiligen Ventilsitzringes 5 bzw. 6 kann dabei vorzugsweise durch Einwalzen des Randes in eine Kerbe 17, 18 der Ausnehmung 7 bzw. 8 erfolgen. Durch diese Befestigung jedes Ventilsitzringes 5, 6 an seinem sogenannten kalten Teil, d. h. dem dem Brennraum 4 abgewandten Rand 15, 16, kann sich jeder Ventilsitzring entsprechend der thermischen und/oder mechanischen Belastung innerhalb vorgegebener, die Funktion des Ventilsitzringes nicht beeinträchtigender Grenzen axial, d. h. in Richtung zum Brennraum 4 und zurück und dadurch auch radial, d. h. quer zu dieser Richtung ausdehnen und wieder zurück ziehen, wodurch Spannungen im jeweiligen Ventilsitzring, die vielfach zum Ausschlagen oder Bruch desselben führen können, vermieden werden.
Um einer vielfach gestellten Forderung nach einer besseren Verbrennung der Kraftstoff-Luftbestandteile in einem Brennraum 4 bei geringem Anfall an schädlichen Abgasemissionen Rechnung zu tragen, ist bei diesem Zylinderkopf 1 vorgesehen, die Ventilsitzringe 5, 6 wärmedämmend gegenüber den Wänden der Ausnehmungen 7, 8 an den Öffnungen der Ein- und Auslaßkanäle 2, 3 anzuordnen. Eine solche Wärmedämmung kann beispielsweise durch einen Luftspalt 19, 20 oder sonstige wärmedämmende Mittel, wie Keramikeinlagen, Kohlenstoff u. a., erfolgen, die in einem solchen Fall zwischen dem jeweiligen Ventilsitzring 5 bzw. 6 und der Mantelfläche 13 bzw. 14 der Ausnehmung 7 bzw. 8 vorgesehen sind.
Versuche mit Ventilsitzringen 5, 6 dieser Art haben ergeben, daß es in der Regel ausreichend ist, wenn die Wärmedämmung, beispielsweise der Luftspalt 19, 20
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zwischen dem Ventilsitzring und der Mantelfläche 13, 14 der Ausnehmung 7, 8 nur im Bereich eines Dichtrandes 21, 22 eines den Ein- oder Auslaßkanal 2, 3 öffnenden oder verschließenden und in der Zeichnung nur strichpunktiert angedeuteten Ventils 23, 24 vorgesehen ist. In solchen Fällen genügt es, wenn dieser Bereich für die Bemessung der Bandbreite der Wärmedämmung sich vom Dichtrand 21, 22 des Ventilsitzringes 5» 6 bis zu einem, dem Brennraum 4 zugewandten Rand 25, 26 des Ventilsitzringes, wie dies auch im Ausfühningsbeispiel gemäß Fig. 1 dargestellt ist, erstreckt. Um mittels derartiger Ventilsitzringe 5, 6 auch einen zwischen den Ein- und Auslaßkanälen 2, 3 liegenden Steg 27 des Zylinderkopfes 1 gegen Überhitzung durch die wechselnde thermische Belastung der Brennkraftmaschine schützen zu können, sind die Ventilsitzringe 5, 6 mit deren Abflachungen 11, 12 über den Steg geführt, so daß die Ventilsitzringe einen Schild für den sonst gefährdeten Steg bilden. Der Steg 27 selbst, der vielfach Kanäle 28 für ein ihn kühlendes Mittel in sich aufweist, ist im Bereich der Abflachungen 11, 12 ebenfalls mit kegelförmigen Mantelflächen 29, 30 ausgestattet, wobei die Basis des Kegels dieser Mantelflächen dem Brennraum 4 abgewandt ist. Auf diesen kegelförmigen Mantelflächen 29, 30 des Steges 27 sitzen die Ventilsitzringe 5, β ganz oder teilweise auf, wodurch die Ventilsitzringe auch durch den Steg selbst gehalten werden. Damit die Ventilsitzringe 5, 6 auch am Steg 27 gehalten werden, sind deren dem Brennraum 4 abgewandten Ränder 15, 16 an den gleichen, auch über den Steg laufenden Kerben 17, 18, eingewalzt. Bei dieser Ausführung ist der Steg 27 kegelförmig gestaltet, und es ragt dessen Spitze 31 weit zwischen die Ventilsitzringe 5, hinein. Versuche haben ergeben, daß eine solche Gestaltung des Steges 27 sowohl hinsichtlich dessen Schutzes als auch hinsichtlich der Auflage der Ventilsitzringe 5, 6 vorteilhaft ist. Die Erfindung schließt jedoch
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nicht aus, den Steg 27 auch kürzer auszuführen und gegebenenfalls die aneinander liegenden Abflachungen 11, 12 der Ventilsitzringe 5, 6 breiter auszubilden.
Das Ausführungsbeispiel für die Ventilsitzringe 5, 6 gemäß Fig. 3 baut auf den gleichen Erkenntnissen wie ruch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 auf und unterscheidet sich von diesem nur durch eine länger ausgeführte Wärmedämmung, die der Einfachheit halber ebenfalls als Luftspalt 32 ausgeführt ist. Der Luftspalt 32 ist in diesem Fall vom Brennraum 4 bis zur Kerbe 17 bzw. 18 des Zylinderkopfes 1 verlängert, und es ist der Ventilsitzring 5 bzw. 6 nur über seine Einwalzung bzw. dessen Rand 15 bzw. 16 an der Ausnehmung 7 bzw. 8 und somit am Zylinderkopf 1 abgestützt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel können sich die Ventilsitzringe 5 bzw. 6, bedingt durch deren endseitige, sogenannte auskragende Einspannung am Zylinderkopf 1 sowohl axial, wie auch radial innerhalb der vorgegebenen Grenzen frei ausdehnen .
Auch das weitere Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 baut auf den grundlegenden Erkenntnissen des Ausführungsbeispu.es gemäß Fig. 1 und 2 auf, und unterscheidet sich von diesem im wesentlichen durch eine schildartige Ervjeiterung 33 des dem Brennraum '4 ausgesetzten Randes 25 bzw. 26 jedes Ventilsitzringes 5 bzw. 6. Durch diese schildartige Erweiterung 33, welche für einen Brennraum 4 annähernd beliebige, radiale Ausdehnung, d. h. Durchmesser, haben kann, ist es mit einfachen Mitteln möglich, den Zylinderkopf 1, insbesondere vor Hitzeeinwirkung, zumal diese Erweiterung 33 auch wärmedämmend gegenüber dem Zylinderkopf ausgeführt sein kann, zu schützen. Die Wärmedämmung dieser Erweiterung 33 ist, wie auch die Wärmedämmungen der vorgenannten Beispiele, der Einfachheit halber ebenfalls als Luftspalt 34 aus-
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geführt. Die Erweiterung 33 kann, wenn es der Bau der Brennkraftmaschine erfordert, auch so groß ausgeführt werden, daß sie dem ganzen Durchmesser des Brennraumes 4 angepaßt wird, so daß der Zylinderkopf 1 mittels dieser Erweiterung 33 vor Hitze- und Kavitationseinwirkung geschützt bleibt. Die Erweiterung 33 wirkt in einem solchen Fall wie ein Schild vor dem Zylinderkopf 1 und hält alle Einwirkungen von ihm fern. Sie kann dabei vorzugsweise in einer Einbuchtung 35 des Zylinderkopfes 1 eingelegt sein.
In den hier dargestellten und beschriebenen Ausführungen der Ventilsitzringe 5, 6 ist weitgehend von zylindrischen Ringen mit zentrischem Mittelpunkt ausgegangen worden. Es ist aber durchaus denkbar, die Ventilsitzringe 5, 6 auch exzentrisch auszuführen, wobei in einem solchen Fall es von Vorteil sein kann, wenn der breitere Rand zwischen der jeweils äußeren Mantelfläche 9, 10 und dem Dichtrand 21, 22 den Abflachungen 11, 12 zugewandt ist. Auch ist es denkbar, mehrere Ventilsitzringe 5, 6 bis n. für einen Brennraum 4 vorzusehen und die zueinander weisenden Seiten der Ventilsitzringe 5, 6 bis η mit den vorgenannten Abflachungen 11, 12 bis n auszustatten.
Der Zylinderkopf 1 und die an ihm angebrachten Ventilsitzringe 5, 6 wurden insbesondere am Beispiel einer nach dem Dieselprinzip arbeitenden Brennkraftmaschine dargestellt und beschrieben. Dies schließt jedoch nicht aus, derartige Ventilsitzringe 5, 6 auch an Zylinderköpfen 1 von nach dem Ottoprinzip arbeitenden Brennkraftmaschinen vorzusehen. Was die Neigungen an den Mantelflächen 9, 10 bzw. 13, 14 bzw. 29, 30 anbelangt, so können diese den gegebenen Erfordernissen angepaßt werden, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß diese
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Neigungen so gestaltet werden, daß die Ventilsitzringe 5, 6 an diesen Mantelflächen entlanggleiten können. Bisherige Versuche mit derartigen Ventilsitzringen 5, 6 haben ergeben, daß eine Neigung von etwa 20° für das Entlanggleiten ausreichend ist.
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Claims (1)

  1. Anmelder: Herren Ludwig Eisbett Ing.-grad.
    Günter Eisbett
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    Vertreter: Fritz M e r t e η
    Patent- und Zivilingenieur
    8501 Schwarzenbruck Brückkanalstraße 25
    Schwarzenbruck, den 28. Juli 1975
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Zylinderkopf für Brennkraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit mindestens einer öffnung für einen in einen Brennraum mündenden und als Ein- oder Auslaß ausgeführten Kanal, wobei diese Öffnung von einem Ventil verschließbar und offenbar ist, und die Öffnung selbst an jeweils ihrer zum Brennraum weisenden Seite einen Ventilsitzring aufweist, und dieser Ventilsitzring in der Öffnung des Kanals befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilsitzring (5 und/oder 6) überwiegend kegelförmig mit zum Brennraum (4) weisender Basis ausgeführt und nur mit seinem dem Brennraum abgewandten Ende auskragend am Zylinderkopf (1) befestigt ist.
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    2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, mit jeweils einem Ventilsitzring sowohl in einer Öffnung des Einlaß- wie auch Auslaßkanals sowie einem zwischen den Öffnungen liegenden und die Kanäle voneinander trennenden Steg, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilsitzring (5, 6) mit seiner Mantelfläche (9» 10) mindestens einen Teil des zwischen den Öffnungen des Ein- und Auslaßkanals (2, 3) liegenden Steges (27) gegen den Brennraum (4) ab s chirmt.
    5. Zylinderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilsitzring (5, 6) am Abschnitt dessen Mantelfläche (9, 10) zwischen einer dem Brennraum (4) zugewandten Ebene (Rand 25, 26) und einer Ventilaufsitzfläche (Dichtrand 21, 22) mindestens eine Abflachung (11, 12) aufweist, und daß die Ventilsitzringe mit dem Anteil der Mantelflächen im Bereich der Abflachungen über dem Steg (27) geführt sind.
    4. Zylinderkopf nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Ventilsitzfläche (Dichtrand 21, 22) und einer Befestigung (Kerbe 17, 18) liegende Abschnitt der Mantelfläche (9, 10) jedes Ventilsitzringes (5, 6) wie auch die diesen Ventilsitzringen zugewandte Mantelfläche (29, 30) des Steges (27) kegelförmig mit aufeinander abgestimmten Neigungen ausgeführt sind.
    5". Zylinderkopf noch den Ansprüchen 1 oder 2, dsdxirch g-rkennzoichnet, daß jeder Ventil si tz-ring (5", &) zwischen sich und den Mantelflächen (1*T? 14) &n den Öffnungen (/lusnehmun^ren. 7» 8) dc?^ Ein- imä/odax- (Zf 3) eine Wän/nedsKwamg: gufyretst.
    b>. Zyiind&rkO'pf nach Anspruch 1·, dadurch ge d30 peeler ^ent.ilßitzring (5, 6) durch Einwalzen sei nes dem Brennraum (4) abgewandten Randes (15, 16)
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    ORIGINAL
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    in eine Kerbe (17, 18) des Zylinderkopfes (1) an seiner öffnung befestigt ist.
    7. Zylinderkopf nach Anspruch 1 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmigen Hantelflächen (9, 10 bzw. 13, 14 bzw. 29, 30) sowohl der Ventilsitzringe (5, 6) wie auch die der Ausnehmungen (7, 8) an den Öffnungen und/oder am Steg (27) eine solche Neigung aufweisen, daß ein Festsetzen der Ventilsitzringe an diesen Mantelflächen durch Selbsthemmung nicht möglich ist.
    £■·. Zylinderkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmung (Luftspalt 19, 20 bzw. 34) zwischen dem Ventilsitzring (5 bzw. 6) und dem Zylinderkopf (1) nur im Bereich der Ventilaufsitzfläche (Dichtrand 21, 22) und dem dem Brennraum (4) zugewandten Rand (25, 26) des jeweiligen Ventilsitzringes (5, 6) vorgesehen ist.
    <j. Zylinderkopf · nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme dämmung (Luftspalt 32) zwischen dem jeweiligen Ventilsitzring (5, 6) und dem Zylinderkopf (1) von dem dem Brennraum (4) zugewandten Rand (25, 26) bis zu dem in der Ausnehmung (7, 8) im Bereich der Kerbe (17, 18) befestigten Rand (15, 16) jedes Ventilsitzringes reicht.
    10. Zylinderkopf nach einem oder mehreren der Ansprüche
    1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilsitzring (5, 6) an seinem dem Brennraum (4) zugewandten Rand (25, 26) eine von diesem Rand aus radial auskragende, schildartige Erweiterung (33) aufweist.
    11. Zylinderkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (33) kegelförmig ausgeführt und
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    mit ihrem engerem Durchmesser an der kegelförmigen Mantelfläche (9, 10) des Ventilsitzringes (5, 6) im Bereich der Ventilaufsitzfläche (Dichtrand 21, 22) angeschlossen ist.
    12. Zylinderkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Erweiterung (33) und der Einbuchtung (35) am Zylinderkopf (1) eine Wärmedämmung vorgesehen ist.
    13. Z^/linderkopf nach den Ansprüchen 5, 8, 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmungen als Luftspalt (19, 20 "bzw. 32 bzw. 34) ausgeführt sind.
    14. Zylinderkopf nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (33) jedes Ventilsitzringes (5,
    6) mit dem Ventilsitzring selbst eine Einheit bildet, und daß der Durchmesser dieser Erweiterung wesentlich größer als der Durchmesser des jeweiligen Ventilsitzringes ist.
    15. Z^/linderkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dcß die Erweiterung (33) jedes Ventilsitzringes (5,
    6) in einer deren Durchmesser und Form angepaßten Einbuchtung (35) an der dem Brennraum (4) zugewandten Seite des Zylinderkopfes (1) eingelegt ist.
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