NL8204972A - Cilinderkopbevestigingsconstructie. - Google Patents

Description

......I

-1- ** * » VO 3938

Titel: Cilinderkopbevestigingsconstructie.

... De uitvinding heeft betrekking op een cilinderkopbevestigings- constructie voor cilinders van motoren, waarin hoge werkdrukken optreden.

Voor het bevestigen van cilinderkoppen worden normaliter bouten 5. gebruikt, die via boringen in de cilinderkop in de de cilinders omgevende carterwand van de motor worden geschroefd. In het bijzonder bij hydraulische motoren kunnen echter in de cilinders zeer hoge drukken optreden in de orde van 200 è. 300 bar. Bovendien kunnen bij dergelijke motoren relatief grote cilinderdiameters worden toegepast, vooral 10 indien het gaat om zgn. grootkoppelmotoren, bijvoorbeeld van de uit de Nederlandse octrooiaanvrage 8000115 bekende soort. Bij een zeer grote cilinderdiameter van 25 cm en een werkdruk van ±210 bar bedraagt de belasting van de cilinderkop ± 100 ton. Ook bij kleinere cilinderdiameters is de belasting van de cilinderkop groot. Bij een cilinderdia-15 meter van 10 cm bedraagt de belasting bijvoorbeeld nog altijd ± 16 ton.

De constructie volgens de uitvinding is echter voor elk type cilinderkop bruikbaar.

Deze belasting van de cilinderkop dient te worden opgevangen door de tot nu toe gebruikte cilinderkopbouten, en door de schroefdraad 20 in het materiaal (bijvoorbeeld gietstaal) van het carter.

Bij belastingen in de boven aangegeven orde van grootte zijn relatief veel en dikke bouten, bijvoorbeeld per cilinder 12 bouten M42, noodzakelijk om de cilinderkop veilig te kunnen bevestigen.

Voor een niet ongebruikelijke motorconstructie met acht cilin-25 ders betekent dit, dat 96 zeer dikke bouten nodig zijn en dat in 96 boringen in de carterwand van de motor schroefdraad getapt dient te worden. Het behoeft geen betoog, dat zulks zeer arbeidsintensief is en hoge bewerkingskosten met zich brengt. Bovendien is de kans, dat bij één van de schroefdraden iets fout gaat, ofwel bij het tappen van 30 de schroefdraad, ófwel bij het aanbrengen van de bouten, relatief hoog. In dat geval is veelal het carter niet meer bruikbaar.

Een ander probleem is, dat om de benodigde grote boringen met schroefdraad te kunnen aanbrengen, de carterwand ter plaatse relatief 8204972 Λ ' -2- dik dient te zijn, hetgeen een efficiënte opbouw van de motor lastig maakt en bovendien veel materiaal kost.

Voorts steken de koppen van de bouten buiten de cilinderkop, die veelal ter plaatse nog is verdikt, zodat de motor minder compact 5 kan zijn als soms wenselijk is.

De uitvinding beoogt de geschetste bezwaren te ondervangen. Hiertoe wordt volgens de uitvinding een cilinderkopbevestigingsconstructie van de beschreven soort gekenmerkt, door een deels in een dwars ten opzichte van de hartlijn van de cilinderkop 3 in het carter 8 10 van de motor aangebrachte ringvormige groef 9 geplaatste ring 13, die met het buiten de groef reikende deel rust op een aangrenzend gedeelte 7 van de cilinderkop, en die tegen verschuiving is geborgd door vasthoudmiddelen.

In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met .15 verwijzing naar de bijgevoegde tekening van enkele uitvoeringsvoorbeel-den.

Fig. 1 toont schematisch in dwarsdoorsnede een uitvoeringsvoor-beeld van een constructie volgens de uitvinding; en

Fig. 2 toont een modificatie van fig. 1.

20 De figuren tonen de helft van de constructie voor een enkele cilinder en cilinderkop, daar de andere helft symmetrisch is.

In een cilinder bevindt zich een werkruimte of boring 2, waarin een niet getoonde zuiger op en neer kan bewegen, onder een cilinderkop 3. De cilinderkop 3 reikt gedeeltelijk in de boring 25 van de cilinder met een gedeelte 4, dat nauwkeurig in de boring past. Tussen de binnenwand vein de cilinder en het in de boring reikende gedeelte 4 van de cilinderkop is in het getoonde uitvoeringsvoorbeeld een afdichtring 5 in een geschikte groef aangebracht. Voorts ligt de cilinderkop met een flens 6 op de bovenrand van de cilinderwand, of 30 indien geen afzonderlijke cilinderbus is toegepast, doch de boring direkt in het carter 8 is gevormd, op een ter plaatse aangebrachte schouder van het carter.

De flens 6 van de cilinderkop is aan de van de cilinderbusrand of het corresponderende deel van het carter afgekeerde zijde 7 vlak 35 afgewerkt, zodat een vlakke ringvormige rand rond de cilinderkop 8204972

' . . "III

* -3- is verkregen.

Voorts is in het carter 8 ter hoogte van de vlakke ringvormige rand een zijdelingse ringvormige groef 9 aangebracht, die gezien vanuit het hart van de cilinderkop taps toeloopt. Daarbij ligt het in de 5 tekening onderste begrenzingsvlak van de groef in één vlak met de vlakke ringvormige rand van de cilinderkop, terwijl het bovenste begrenzingsvlak 10 van de tapse greof 9 een scherpe hoek van bijvoorbeeld 15° insluit met het onderste begrenzingsvlak.

De vlakke ringvormige rand van de cilinderkop wordt begrensd door 10 een radiaal meer binnenwaarts gelegen opstand vlak 12, zodat tussen het boven de tapse groef gelegen materiaal van het carter en het opstaande vlak 12 een ringvormige ruimte aanwezig is, waarin een uit segmenten bestaande ring 13 kan worden gelegd. De ring 13 heeft een tapse doorsnedevorm, die correspondeert met de doorsnede-vorm van de 15 tapse groef 9. De segmenten van de ring 13 hebben zodanige afmetingen, dat deze tegen elkaar liggend juist in de ringvormige ruimte tussen het vlak 12 en de tapse groef kunnen worden gelegd.

Vervolgens worden de segmenten radiaal naar buiten geschoven tot in de tapse groef 9, tot de in de figuur getoonde stand is bereikt.

20 Desgewenst kan zoals in de figuur getoond, vóór het aanbrengen van de uit segmenten bestaande ring nog een rubberen of kunststoffen ring 14 in de tapse groef worden aangebracht. Hierdoor wordt het positioneren van de ringsegmenten vergemakkelijkt.

Als de tapse ring 13 klemmend in de tapse groef is geschoven, 25 wordt de cilinderkop door het nog op de schouder 6 van de cilinderkop rustende deel van de tapse ring doeltreffend vastgehouden.

Teneinde te bewerkstelligen, dat de tapse, uit segmenten opgebouwde ring 13 de in fig. 1 aangegeven stand blijft innemen, kan deze met niet getoonde bouten op de flens 6 worden vastgezet. Bij 30 voorkeur echter is een klemring 15 aanwezig, die geplaatst is in de tussen de binnenomtreksrand 16 van de tapse ring 13 en het opstaande vlak 12 van de cilinderkop gelegen ruimte. Om een goede klemwerking te verkrijgen, sluit het oppervlak van de binnenomtreksrand 16 een scherpe hoek van bijvoorbeeld 15° in met de hartlijn H van de 35 cilinderkop.

8204972 ψ -4-

Het buitenomtreksvlak van de klemring 15 heeft een hieraan complementaire vorm, zodat de klemring 15 de tapse ring 13 stevig in de tapse groef 9 dringt.

De klemring 15 kan vervolgens met enkele bouten aan de cilinder-5 kop worden bevestigd.

Bij voorkeur is hiertoe de klemring 15, zoals in de figuur getoond, voorzien van een naar de hartlijn van de cilinderkop gerichte flens 17 die op een corresponderend gedeelte 18 van de cilinderkop rust en die is voorzien van een aantal boringen door welke 10 bouten 19 kunnen worden gestoken, die in corresponderende, van schroefdraad voorziene boringen in de cilinderkop kunnen worden geschroefd.

De klemring 15 kan evenals de tapse ring 13 uit segmenten bestaan, hetgeen montage- resp. demontagewerkzaamheden vereenvoudigt.

Volgens een nadere uitwerking van de uitvindingsgedachte is de 15 tapse ring 13 voorts aan de bovenzijde voorzien van een rug 20, waarop bij demontagewerkzaamheden, na het verwijderen van de klemring 15, een kracht kan worden uitgeoefend om de segmenten van de tapse ring uit de tapse groef te drijven.

Opgemerkt wordt, dat diverse modificaties van de beschreven 20 en getoonde constructie voor de deskundige voor de hand liggen.

Zo zou bijvoorbeeld het opstaande vlak 12 van de cilinderkop van schroefdraad kunnen zijn voorzien, evenals het corresponderende oppervlak van de klemring 15, zodat deze op de cilinderkop kan worden geschroefd om de tapse ring 13 vast te zetten. De flens 17 en de bouten 25 19 kunnen dan achterwege blijven. Dergelijke en soortgelijke modificaties worden geacht binnen het kader van de uitvinding te vallen.

Voorts wordt opgemerkt, dat de beschreven constructie ook kan worden toegepast voor motoren waarin minder hoge werkdrukken optreden, 30 of voor cilinders van pompen of andere door een cilinderkop afgesloten cilinders of cilinderboringen.

Eén van de mogelijke modificaties is getoond in fig. 2. In de in fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm is.Lp.v. een tapse uit segmenten opgebouwde ring een met de ring 13 van fig. 1 vergelijkbare ring 21 35 toegepast, die, voor zover bestemd om in een met de groef 9 van 8204972 -5-

'"III

fig. 1 corresponderende groef 22 te worden geschoven, een rechthoekige doorsnede heeft, terwijl de groef 22 een corresponderende vorm heeft.

Een O-ring 23, corresponderend met de ring 14 van fig. 1 is in de in fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm gelegd tussen de rug 20 5 van de segmenten van de ring 21 en het boven de groef 22 aanwezige cartermateriaal.

De rug 20 kan op regelmatige afstanden onderbroken zijn, zodat de O-ring 23 bij demontage makkelijk verwijderd kan worden. Vanzelfsprekend kan ook bij de in fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm de rug 10 onderbroken zijn. Ook kan bij de in fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm de ring 14 op de in fig. 2 getoonde plaats zijn aangebracht.

Indien de ring 21 weer, evenals getoond ra.b.t. de ring 13 in fig. 1 met een klemring 15 wordt vastgeklemd, kan de ring aan de binnenzijde weer afgeschuind zijn, zoals getoond in fig. 1 voor samen-15 werking met het corresponderende oppervlak van de klemring. Het is ook mogelijk een horizontaal vlak aan de klemring te vormen, dat drukt op een horizontaal vlak van de ring 21.

Ook zou de uit segmenten samengestelde ring 21 weer met boutjes kunnen worden vastgezet.In dat geval is geen afzonderlijke 20 klemring nodig.

Fig. 2 toont voorts nog een tweede O-ring 24, die ligt in een uitsparing in het tegen de ring 21 liggende oppervlak van de klemring.

Een dergelijke O-ring kan worden toegepast om bij het aanbrengen van de klemring deze zijn positie te laten "zoeken”, zonder dat direkt 25 metaal op metaal contact optreedt.

8204972

Claims (17)

1. Cilinderkopbevestigingsconstructie voor cilinders van motoren waarin hoge werkdrukken optreden, gekenmerkt door een deels in een dwars ten opzichte van de hartlijn van de cilinderkop (3) in het carter (18) van de motor aangebrachte ringvormige groef (9,22) ....5 geplaatste ring (13,21), die met het buiten de groef reikende deel rust op een aangrenzend gedeelte (7) van de cilinderkop, en die tegen verschuiving is geborgd door vasthoudmiddelen.

2«, Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ringvormige groef in het carter in dwarsdoorsnede een 10 - tapse vorm heeft en dat althans het in de groef reikende deel van de ring (13) een complementaire vorm heeft.

3. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie l,met het kenmerk, dat de ringvormige groef (22) in het carter in dwarsdoorsnede een rechthoekige vorm heeft en dat althans het in de groef reikende 15 deel van de ring (21) een complementaire vorm heeft.

4. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens constructie 2 of 3, met het kenmerk, dat de ring (13,21) in dwarsdoorsnede en in gemonteerde toestand een vlakke zijde heeft, die zich in hoofdzaak loodrecht op de hartlijn van de cilinderkop uitstrekt en die rust op de ene 20 wand van de groef (9,22) en op een daarop aansluitend bovenvlak (7) van een omtreksflens (6) van de cilinderkop, wéke omtreksflens met zijn ondervlak rust op een schouder van het carter of op de bovenrand van de cilinderbus (1).

5. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens één der voorgaande 25 conclusies, met het kenmerk, dat in de ringvormige groef vóór het aanbrengen van de ring (13) een rubber·? of kunststofring (14) is aangebracht.

6. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ring (13,21) door losse segmenten 30 wordt gevormd.

7. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het buiten de groef (9,22) reikende deel van de ring (13) is voorzien van in hoofdzaak evenwijdig aan 8204972 -7- de hartlijn van de cilinderkop aangebrachte boringen, waarin bouten kunnen worden gestoken, die in corresponderende, van schroefdraad voorziene boringen in de flens (6) van de cilinderkop kunnen worden geschroefd voor het vormen van de vasthoudmiddelen.

8. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens één der conclusies 1 t/m 7, met het kenmerk,dat de vasthoudmiddelen bestaan uit een klemring (15}, die is aangebracht in een tussen het binnenoppervlak van de ring (13,21) en een het bovenvlak (7) van de flens (6) begrenzend opstaand grensvlak (12) van een deel (18) van de cilinder-10 kop gelegen ruimte, en die klemmend samenwerkt met de ring (13).

9. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de klemring een buitenomtreksvlak heeft, dat met de hartlijn van de cil.inderkop een scherpe hoek insluit en dat naar het bovenvlak (7) van de flens (6) naar binnen verloopt, en 15 dat het buitenomtreksvlak van de ring (13,21) een complementaire vorm heeft.

10. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 8 of- 9. met het kenmerk, dat de klemring (15) is voorzien van boringen, waardoor bouten kunnen worden gestoken, die in corresponderende 20 van schroefdraad voorziene boringen in de cilinderkop kunnen worden geschroefd.

11. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de boringen in de klemring (15) zijn aangebracht in een naar de hartlijn van de cilinderkop gerichte flens, die ligt op een 25 op het opstaande grensvlak (12) van de cilinderkop aansluitende gedeelte van de cüinderkop.

12. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens één der conclusies 8 t/m 11 met het kenmerk, dat de klemring (15) bestaat uit segmenten.

13. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 8 of 9, 30 met het kenmerk, dat de klemring (15) is voorzien van binnenschroef- draad, die kan samenwerken met op het grensvlak (12) aangebrachte buitenschroefdraad.

14. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk, dit de ring (13,21) aan de van het gedeelte 35 (7) afgekeerde zijde voorzover in gemonteerde toestand buiten de 8204972 V i -8- groef (9,22) liggend, is voorzien van een rug (20).

15. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de rug (20) op een aantal plaatsen onderbroken is.

16. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens conclusie 14 of 15, 5 met het kenmerk, dat tussen de rug (20) en het carter een O-ring is aangebracht.

17. Cilinderkopbevestigingsconstructie volgens één der voorgaande conclusies 9 t/m 16, met het kenmerk, dat in het met het buitenomtreks-vlak van de ring (13,21) samenwerkende buitenomtreksvlak van de klem- 10 ring (15) een groef is aangebracht, waarin een O-ring (24) is geplaatst. 8204972