DE595056C

DE595056C - Gas-tight screw connection using a clamping ring pressed onto the cylinder head with conical surfaces

Info

Publication number: DE595056C
Application number: DEP64711D
Authority: DE
Original assignee: POBJOY AIRMOTORS Ltd
Current assignee: POBJOY AIRMOTORS Ltd
Priority date: 1931-02-23
Filing date: 1932-02-05
Publication date: 1934-03-28

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung von Maschinenteilen o. dgl. und besonders auf die Verbindung von Temperaturänderungen unterworfenen Teilen mit verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten. The present invention relates to a connection of machine parts o. The like. and especially the connection of parts subject to temperature changes with different thermal expansion coefficients.

Insbesondere ist an eine gasdichte Schraubverbindung eines Stahl- oder Eisenzylinders mit einem z. B. aus einer Leichtlegierung bestehenden Zylinderkopf unter Einschaltung eines an den Zylinderkopf mit Kegelmantelflächen angepreßten und im Querschnitt U-Form besitzenden Spannrings gedacht.
Dieser Spannring soll nach der Erfindung aus einem Hohlkörper aus gut federndem, dünnwandigem, weichem Stahlblech bestehen, der sowohl im Material als auch in der Raumform weitgehender zusammengedrückt werden kann, als den Größen der Ausdehnungswerte von Körpern durch die Wärme entspricht, so daß die letzteren Werte gegenüber dem jetzt großen Federweg des Spanne rings vernachlässigt werden können. Da durch die Einlagerung des Spannrings zwisehen Zylinder und Zylinderkopf eine möglichst gleichmäßige Dauerpressung innerhalb der Gewindegänge beider Teile und damit eine Abdichtung im Gewinde erzielt werden soll, dürfen Temperaturschwankungen für die Höhe der gegenseitigen Anpressung der Gewindegänge nicht von Einfluß sein. Dadurch, daß der Federweg des Spannrings gemäß der Erfindung um ein Vielfaches größer ist als die bei Erwärmung einer Schraubverbindung auftretenden Längenänderungen, wird unabhängig von der jeweiligen Temperatur des Zylindergehäuses eine stets gleichbleibende Pressung innerhalb der Gewindeverbindung gewahrt.In particular, a gas-tight screw connection of a steel or iron cylinder with a z. B. made of a light alloy cylinder head with the involvement of a clamp ring pressed onto the cylinder head with conical surfaces and having a U-shape in cross section.
According to the invention, this clamping ring should consist of a hollow body made of resilient, thin-walled, soft steel sheet, which can be compressed more extensively in terms of both material and spatial shape than corresponds to the magnitudes of the expansion values of bodies due to the heat, so that the latter values compared to the now large spring deflection of the span ring can be neglected. Since the storage of the clamping ring between the cylinder and the cylinder head is intended to achieve as uniform a permanent pressure as possible within the threads of both parts and thus a seal in the thread, temperature fluctuations must not influence the level of mutual pressure between the threads. Because the spring travel of the clamping ring according to the invention is many times greater than the changes in length that occur when a screw connection is heated, a constant pressure within the threaded connection is maintained regardless of the respective temperature of the cylinder housing.

In Ausbildung der Erfindung stützt sich der eine Schenkel des Spannrings auf einem Flansch oder einer Kühlrippe des Zylinders ab, so daß der Ring beim Zusammenschrauben der Elemente in noch weitergehenderem Maße eine elastisch bleibende Verformung erfährt.In an embodiment of the invention, one leg of the clamping ring is supported on one Flange or a cooling rib of the cylinder, so that the ring when screwed together the elements undergo an elastic permanent deformation to an even greater extent.

Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, den im Querschnitt U-Form aufweisenden Spannring hinsichtlich seines Materials gegenüber dem Zylindergehäuse so auszuwählen, daß durch die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten des Spannringmaterials einerseits und der Zylinderteile anderseits eine Pressung innerhalb der Gewindeverbindung zugleich mit einer· Keilwirkung zwischen Spannring und Zylinderkopf erzielt werden sollte. Der Grad der Pressung innerhalb derIt has already been proposed to have the U-shape in cross section Select the clamping ring with regard to its material in relation to the cylinder housing in such a way that that by the different expansion coefficients of the clamping ring material on the one hand and the cylinder parts on the other hand a pressure within the threaded connection at the same time with a wedge effect between Clamping ring and cylinder head should be achieved. The degree of compression within the

Gewindegänge blieb aber auch hier von den Temperatur Schwankungen abhängig, da/der in der Vorspannung wegen der Stärke seines Stegteils nicht verformbare Spannring erst bei warm gewordenem Motor die für die Dichtung erforderliche Zusatzpressung erhielt. Bei den äußerst kleinen Ausdehnungswerten des Materials des Spannrings war auch ein präzises Einlagern desselben notwendig, um die Dehnungsänderungen über den Weg der Keilflächenübertragung überhaupt zur Wirkung kommen zu lassen.However, the thread turns remained dependent on the temperature fluctuations, because in the preload due to the strength of its web part non-deformable clamping ring received the additional pressure required for the seal when the engine had warmed up. With the extremely small expansion values of the material of the clamping ring Precise storage of the same is also necessary in order to cope with the changes in strain to let the way of the wedge surface transfer come into effect at all.

Andere Vorschläge gingen dahin, einen ebenen Ring aus weichem., aber unelastischem oder wenig elastischem Material zu nehmen, beispielsweise einen Bleiring. Bei solchen Ringen geht die Federkraft des Ringes mit dem Augenblick geringer Temperatarveränderung des Zylindergehäuses verloren.Other suggestions went, a flat ring made of soft, but inelastic or to use less elastic material, for example a lead ring. In such Wrestling, the spring force of the ring goes with the moment of slight change in temperature of the cylinder housing is lost.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt, und zwar in Anwendung bei einem Stahlzylinder i, welcher in einen Kopf 2 aus Leichtmetall eingeschraubt ist. Der Spannring oder Gelenkring 3. aus weichem Stahl hat im Querschnitt U-Form, die sich einerseits mit dem freien Ende ihres einen Schenkels 4 auf der letzten Kühlrippe oder einem Flansch des Zylinders abstützt, während der schräg verlaufende Steg 7 in Keilpaarung zu dem Zylinderkopf 2 steht, so daß das Zusammendrücken des Spannringes und seine Ausdehnung durch die an sich bekannte Keilwirkung erfolgen kann, während der andere Schenkel 6 des U-Profils infolge seiner Gestalt gleichzeitig die Aufgabe einer Kühlrippe erfüllt. Die Ausmaße des Ringes sind derartig, daß gegebenenfalls eine gasdichte Verbindung zwischen dem äußeren Ende des Zylinders und der anliegenden Wandung 10 des Zylinderkopfgehäuses hergestellt wird. Ist der Zylinder ordnungsgemäß in das Zylinderkopfgehäuse eingeschraubt, so ist der Ring elastisch zusammengedrückt und gleichzeitig leicht gequetscht, so daß er einen ständigen elastischen Druck auf die konische Anlagefläche des Leichtmetallkopfes auszuüben vermag. Mit anderen Worten, der Ring kann teils als eine weiche Dichtung und teils als eine federnde Dichtung betrachtet werden.An embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing, and although in use with a steel cylinder i, which is in a head 2 made of light metal is screwed in. The clamping ring or joint ring 3. made of soft steel has a cross section U-shape, on the one hand with the free end of one leg 4 on the last cooling fin or a flange of the cylinder is supported, while the inclined Web 7 is in wedge pairing to the cylinder head 2, so that the compression of the clamping ring and its expansion through the known wedge effect can take place, while the other leg 6 of the U-profile at the same time fulfills the task of a cooling fin due to its shape. The dimensions of the ring are such that, if necessary, a gas-tight connection between the outer end of the cylinder and the adjacent wall 10 of the cylinder head housing will be produced. Is the cylinder properly in the cylinder head housing screwed in, the ring is elastically compressed and at the same time slightly squeezed, so that it has a permanent elastic pressure on the conical contact surface of the light metal head is able to exercise. In other words, the ring can be used partly as a soft seal and partly as a be considered a resilient seal.

Hierdurch wird außerdem erreicht, daß die Ausmaße des Ringes in axialer Richtung nicht mit dem hohen Grad der Genauigkeit einzuhalten sind wie bei unplastischer Pressung. Bei solchen Zylindern, bei welchem es nicht wesentlich erscheint, daß der Zylinder richtig und genau schließend in den Bund des Zylinderkopfgehäuses eingeschraubt ist, oder mit anderen Worten, daß zwischen der Schulter 10 der Bundausdehaung des Zylinderkopfes und dem äußersten Ende 9 des Z}^rlinders ein Zwischenraum gelassen wird, kann der Ring starrer gemacht werden, so daß er beständig die Schraubverbindung gasdicht hält. Als Beispiel für die Ausmaße des Riages gemäß der zuerst erwähnten Erfindungsgestaltung wird angegeben, daß die Wandstärke des Ringes etwa ii/g mm bei einer Zylinderbohrung von etwa 75 mm -β* betragen mag.This also ensures that the dimensions of the ring in the axial direction cannot be maintained with the same high degree of accuracy as in the case of non-plastic compression. In such cylinders, in which it does not appear essential that the cylinder is correctly and accurately closing screwed into the collar of the cylinder head housing, or in other words, between the shoulder 10 of the Bundausdehaung the cylinder head and the tip end 9 of the Z} ^r Linders leaving a gap, the ring can be made more rigid so that it consistently holds the screw connection gas-tight. As an example of the dimensions of the rift according to the first-mentioned embodiment of the invention, it is stated that the wall thickness of the ring may be about 2 / g mm with a cylinder bore of about 75 mm-β *.

Claims

Claim:

Gas-tight screw connection using one on the cylinder head with clamping ring with a U-shaped cross-section pressed onto the surface of the cone, characterized in that the clamping ring (3) consists of resilient material of small wall thickness and the one leg (4) of the clamping ring on a flange or a cooling rib (5) of the cylinder (1) is supported so that the clamping ring when screwing together the Elements undergoes a permanent elastic deformation.

1 sheet of drawings