DE3345959A1

DE3345959A1 - Zylinderkopfbefestigungskonstruktion

Info

Publication number: DE3345959A1
Application number: DE19833345959
Authority: DE
Inventors: Cornelis Johannes van Emmen Os
Original assignee: NOORD NEDERLANDSCHE MASCHF
Current assignee: NOORD NEDERLANDSCHE MASCHF
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1984-06-28
Also published as: DK154665B; GB2132315B; DE8336472U1; DK591083A; JPS59131746A; ES8406683A1; IT1170059B; SE8307087L; FR2538454A1; FI77515C; IT8324372A1; FI834732A0; GB8334306D0; FI834732A; DK154665C; SE8307087D0; IT8324372A0; US4562798A; FI77515B; DE3345959C2

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 Verhältnismassig 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.

Ein anderes Problem liegt darin, dass die Gehäusewand, um die benötigten grossen Bohrungen mit Gewinde anbringen zu können, dort verhälÄ»is-# massig 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 kann, als manchmal wünschenswert ist.

Die Erfindung erfüllt die Aufgabe, die geschilderten Nachteile z| beseitigen. Dazu wird eine Zylinderkopfbefestigungskonstruktionjfcler beschriebenen Art erfindungsgemass 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 bencj|jhbarten Teil des Zylinderkopfes aufruht, wobei ein um einen vertikalen, mittleri Teil des Zylinderkopfes herumliegender Klemmring vorgesehen ist, der am Zylinderkopf befestigt ist,und der die Segmente in Richtung des genanrtenTi 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 hineinragt, 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 äusseren Ringes in die Nut der Zylinderwand gedruckt- 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 gedruckt 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 eine einwandfreie Befestigung und Abdichtung nicht erzielt werden können. Das ist auch eine Folge davon, dass eine Fuhrung für die innere Fläche des Andrückringes nicht vorgesehen ist. Die Segmente des äusseren 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 äusseren 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 Ausfuhrungsbeispiele näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Querschnitt ein erstes AusfUhrungsbeispiel einer erfindungsgemässen Konstruktion; und

Fig. 2 eiiEZwsits ÄJsShrungsforsi einer erfindungsgemässen Konstruktion.

Die Figuren zeigen die Hälfte der Konstruktion für einen einzigen Zylinder und Zylinderkopf eines hydraulichen Motors , da die andere Hälfte symmetrisch ist;.

BAD ORIGiMAL

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 Teil 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 Zylinderkopfes 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 Randes 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

Um 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 die Segmente des konischen Ringes aus der konischen 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,

BAD ORIGINAL COPY

ebensowie die entsprechende Oberfläche des Klemmringes 15, so dass dieser auf den Zylinderkopf geschraubt werden kann, um den konischen Ring 13 zu fixieren. Der Flansch 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 ein aus Kunststoff oder Gummi bestehender O-Ring 14 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 gegen 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. Durch diese Massnahme werden die Segmente jederzeit gegen den Klemmring 15 gedrückt. Da die Lage des Klemmringes durch die vertikale Fläche 12 des Zylinderkopfes bedingt ist, liegt hierdurch auch die radiale Lage der Segmente fest.

Die so erhaltene Konstruktion ist nicht empfindlich gegen Massabweichunge^, Wenn beispielsweise zwdschendsn konischen Flächen der Segmente und der Nut oder zwischen der oberen Fläche 7 des Zylinderkopfes und der unteren Fläche der Segmente nach der Montage noch ein gewisser Spielraum vorhanden ist, wird, sobald im Zylinderinneren ein Überdruck 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 wiYft Der Zylinderkopf hat sich dann "gesetzt" und bleibt weiter in dieser Lage, Die Abdichtung, die durch den Ring 5 bewirkt wird, 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 bestimmt 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 Wände, während die Stirnwand gebogen ist.

Ein O-Ring 23,der dem Ring 14' in Fig. 1 entspricht, istinder in Fig. 2 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 13 in Fig. 1 gezeigt wird, mit einem Klemmring 15 festgeklemmt wird, kann der Ring auf der Innenseite, zur Zusammenarbeit mit der entsprechenden Oberfläche des KlemmriAges,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 Klemmringes liegt. Ein solcher O-Ring kann angewandt werden, um bei der Anordnung des Klemmringes diesen

seine Lage "suchen" zu lassen, ohne dass sofort ein Metall-auf-Metall-Kontakt auftritt.

41.

Leerseite -

Claims

Noord-Nederlandsche Machinefabriek B.V., St. Vitusstraat 81, AM Winschoten, die Niederlande.

Zylinderkopfbefestigungskonstruktion.

Patentansprüche.

1/ Zylinderkopfbefestigungskonstruktion für in ainem 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, dessen aus der Nut hinausragender Teil im Betrieb auf einem benachbarten Teil (7) des Zylinderkopfes aufruht, wobei ein um einen vertikalen, mittleren Teil (18) des Zylinderkopfes herumliegender Klemmring (15) vorgesehen ist, der am Zylinderkopf befestigt ist, und der die Segmente in Richtung des Teiles (7) des Zylinderkopfes drückt und auch eine radiale Verschiebung einwärts der Segmente verhindert, und wobei die Segmente durch ein Andrückorgan (14,14') einwärts gegen den Klemmring gedrückt werden.
2. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (22) im Gehäuse im Querschnitt konisch ausgebildet ist, und dass wenigstens der in die Nut hineinragende Teil des Ringes (13) komplementär ausgebildet ist.
3. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

BAD ORfGSNAL

zeichnet, 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. Zylinderkopfbefestigungkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückorgan ein in der Ringnut (9,22) angeordneter O-Ring (14) ist.
5. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückorgan ein um den Rücken des aus Segmenten bestehenden Ringes angeordneter O-Ring (14¹) ist.
7. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring (15) mit Bohrungen versehen ist, durch welche Bolzen gesteckt werden können, die in entsprechende, mit Gewinde versehene Bohrungen im Zylinderkopf geschraubt werden können.
8. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion 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. Zylinderkopf-befestigungskonstruktion 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, das mit an der Grenzfläche (12) angeordnetem Aussengewinde zusammenwirken kann.
11. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 5, dadurch gekenn-

zeichnet, dass der Rücken (20) an mehreren Stellen unterbrochen ist.
12. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmring eine Aussenumfangsflache aufweist, die mit der Achse des Zylinderkopfes einen spitzen Winkel bildet, und die gegen die obere Fläche (7) des Flansches (6) nach innen verläuft, und dass die Aussenumfangsflache des Ringes (13,21) komplementär ausgebildet ist.
13. Zylinderkopfbefestigungskonstruktion nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der mit der Aussenumfangsflache des Ringes (13,21) zusammenwirkenden Aussenumfangsflache des Klemmringes (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.