DE2910818C2 - An einen Kühlkreislauf anschließbarer Zylinderkopf für den Zylinder eines Kolbenkompressors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen an einen Kühlkreislauf anschließbaren Zylinderkopf für den Zylinder eines Kolbenkompressors der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art, wie er insbesondere für Druckluftbeschaffungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt wird.

Eine derartige Zylinderkopfausbildung ist aus Fig. 3 der DE-OS 27 39 897 bekannt. Neben dem Zylinderkopf ist eine die Lamellen für das Einlaßventil und das Auslaßventil zusammenfassende gemeinsame Ventilsitzplatte vorgesehen. Im Zylinderkopf ist ein Kanal ausgearbeitet, der an den Kühlkreislauf anschließbar ist. Eine Wandung dieses Kanals am Zylinderkopf bildet den Ventilfänger für die Lamelle des Auslaßventils, so daß diese intensiv gekühlt wird. Daneben ist im Zylinderkopf der Druckraum für die komprimierte Luft ausgebildet, wobei der Kühlkanal benachbart zu diesem Druckraum vorgesehen ist. Der Kühlkanal besitzt einen relativ kompliziert gestalteten Querschnitt, um durch entsprechende Wandungsausbildung am Zylinderkopf die Stellen zu erreichen, an denen Wärme abgefühn werden soll. Zur Verbesserung der Kühlung der heißesten Stellen des Ventilfängers ist dieser mit einer Ausnehmung versehen. Hierdurch wird die mit Kühlmit- 5c tel in Verbindung gebrachte Oberfläche des Ventilfängers vergrößert und außerdem wird das Kühlmittel näher an die heißesten Stellen des Ventilfängers herangeführt.

Die dem Kühlmittel ausgesetzte Fläche des Ventilfängers kann zusätzlich verrippt sein und außerdem können weitere Hohlräume und Ausnehmungen vorgesehen werden.

Der Ventilfänger muß nicht unbedingt am Zylinderkopf ausgebildet sein. Es ist auch möglich, eine bo zusätzliche abnehmbare Zylinder-Deckplatte vorzusehen und den Ventilfänger dann dort anzuformen. Der Anschluß des Kühlkreislaufes an den Kühlkanal erfolgt seitlich bzw. von oben am Zylinderkopf. Der Zylinderkopf und insbesondere die Anordnung und Ausbildung es des Kühlkanals in diesen ist nur relativ aufwendig herstellbar. Zwar wird der Ventilfänger hinreichend gekühlt, jedoch ist die Kühlung der komprimierten Luft verbesserungsfähig, weil der Druckraum durch den benachbarten Kühlkanal nur teilweise erfaßt wird.

Die DE-PS 8 09 841 zeigt eine Anordnung zum Kühlen von Plattenventilen, insbesondere bei Kompressoren. Es ist keine durchgehende Ventilsilzplatle vorgesehen, sondern jedes Ventil hat eine eigene Sitzplatte, die jeweils in den Zylinderkopf eingebaut ist. Im Zylinderkopf ist im Bereich des Saugraumes als auch im Bereich des Druckraumes ein gesondertes Bauteil vorgesehen, welches in Verbindung mit Wandungen des Zylinderkopfdeckels einen Kühlkanal bildet. Dieses Bauteil bildet gleichzeitig auch den Ventilfänger im Bereich des Druckraumes und ist weiterhin mit in den Druckraum abstehenden Kühlrippen versehen. Da der gesonderte Kühlkörper außerdem selbst ein Teil der Gegenlager für die Ventilplatten bildet, wird bei deren wechselseitigem Anliege·! an der jeweiligen Sitzplatte und am Ventilfänger laufend eine Wärmeübertragung von den heißen Stellen der Ventile unmittelbar zu dem Kühlkörper bewirkt, und so eine stete und zuverlässige Wärmeabfuhr gewährleistet. Außerdem steht der Kühlkörper in wärmeleitender Verbindung mit dem Zylinderkopf. Der Zylinderkopf und der Zylinderkopfdeckel sind auch hier vergleichsweise kompliziert ausgebildet und dementsprechend aufwendig herstellbar. Gleiches gilt für die gesonderten Kühlkörper. Da der Kühlkanal zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfdeckel gebildet wird, müssen diese Teile aufeinander abgestimmt zueinander abgedichtet sein. Neben dem Auslaßventil wird auch das Einlaßventil gekühlt.

Die US-PS 24 49 408 zeigt einen anderen Weg zur intensiven Kühlung auf. Es ist hier die Ventilsitzplatte in eine Reihe von Einzelplatten unterteilt, die von Kühlkanälen durchzogen sind und auch als Ventilfänger fungieren. Dabei ist die Herstellung der Einzelplatten der Ventilsitzplatten zur Bildung der Kühlkanäle vergleichsweise einfach gestaltet, indem je zwei benachbarte Platten sich zu dem Kühlkanal ergänzen. Die Planen der Ventilsitzplatte werden zwischen Zylinderkopf und Zylinder eingespannt. Die Kühlmittelzufuhr erfolgt seitlich von der Seite des Zylinders aus, durchsetzt die einzelnen Platten der Ventilsitzplatte und geht in den Zylinderkopf über. Damit ist eine sehr intensive Kühlung der Ventilteile und der Ventilsitzplatte verbunden, jedoch ist hier im Druckraum des Zylinderkopfes kein Kühlkörper vorgesehen.

Die DE-PS 3 74 256 zeigt die Anordnung eines separaten Kühlkörpers in Form einer Rohrschlange im Bereich einzelner Wandungsteile von Maschinen, die besonders hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Um eine die Wärmeausdehnung zulassende Lagerung der Rohrschlange an dem Wandungsteil zu realisieren, werden sogenannte Wasseranker eingesetzt, also hohle schraubenschaft-ähnliche Gebilde, die mit einem Gewinde versehen sind und mit einer Mutter zusammenarbeiten. Diese Wasseranker dienen der Zu- und Ableitung des Kühlmediums und durchdringen den Deckel z. B. einer Brennkraftmaschine von oben. Der Deckel selbst ist einteilig, so daß hier nichts zusammengehalten werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf der beschriebenen Art hinsichtlich der abzugebenden Luft und der Lamelle des Auslaßventils unter Verwendung einfach zu montierender Bauteile wirksamer zu kühlen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in den Druckraum ein den Kühlkanal aufweisender, an den Kühlkreislauf anschließbarer und als Ventilfänger

ausgebildeter Kühlkörper als gesondertes Bauteil untergebracht ist, und daß der Kühlkörper aus zwei feilkörpern zusammengesetzt und über hohl ausgebildete und ais Ein- und Auslaß für das Kühlmedium dienende Schrauben dichtend zusammengehalten und unter Einschaltung einer Dichtung an der Ventilsitzplatte 5 befestigt ist. Durch die Verwendung eines gesonderten, speziell ausgeformten Kühlkörpers innerhalb des Druckraumes zwischen der Ventilsitzplatte und dem Zylinderkopfdeckel ist die Möglichkeit gegeben, diesen Kühlkörper einerseits besonders einfach für seine Herstellung auszubilden, einfach montieren zu können und andererseits besonders wirksam hinsichtlich der Wärmeübertragung zu gestalten. Außerdem wird die Bauhöhe der insoweit unverändert bleibenden Ventilsitzplatte dadurch nicht vergrößert, so daß der Schadraum des Kompressors unbeeinflußt bleibt. Die Anordnung des gesonderten Bauteils im Druckraum in Verbindung mit der Ausbildung als Ventilfänger ermöglicht es, die Wärme im Druckraum direkt zwischen Ventilsitzplatte und Zylinderkopfdeckel abzuziehen. Die Teilung des Kühlkörpers in zwei Teilkörper erleichtert die Herstellung des an sich eine komplizierte Form aufweisenden Kühlkanals, weil dieser als randoffener Kanal eingeformt werden kann und somit die Entfernung verlorener Kerne entfällt. Weiterhin kann der Kühlkörper auf seiner der Ventilsitzplatte abgekehrten Seite in den Druckraum einragende Wärmeübertragungsrippen aufweisen, so daß auf diese Weise eine besondere effektive Kühlung der komprimierten Luft im Druckraum erreicht wird. Da der Kühlkörper geteilt ausgebildet ist, ist es erforderlich, die beiden Teile dichtend zusammenzuhalten, was in der Regel durch eine Schraubverbindung geschieht. Diese ohnehin notwendigen Schrauben werden aber teilweise zusatzlieh noch dazu benutzt, das Kühlmedium zu dem gesonderten Kühlkörper heranzuführen und abzuleiten. Als weitere Funktion erfüllen diese Schrauben die Befestigung des Kühlkörpers insgesamt an der Ventilsitzplatte und in Verbindung mit einer Dichtung die Abdichtung des Druckraumes gegenüber dem Kühlkanal im Bereich der Zu- und Abfuhr. Damit aber wird es möglich, das Kühlmedium von der Zylinderseite her zu- und abzuführen, so daß der weitere Vorteil entsteht, daß sich der Zylinderkopfdeckel ohne vorheriges Lösen der Kühlmitte'anschlüsse entfernen und wieder montieren läßt.

In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt gemäß der Linie 1-1 in Fig. 2 durch den Zylinderkopf und

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-Il in Fig. 1.

Auf dem Zylinder 1 des Kompressors, welcher nur teilweise dargestellt ist, ist der Zylinderkopf 2 mit Hilfe nicht dargestellter Schrauben befestigt, deren Schraubendurchgangslöcher 3 in F i g. 2 dargestellt sind.

Der Zylinderkopf 2 besteht im einzelnen aus einem Zylinderkopfdecke] 4, einer Ventilsitzplatte 5 und dem gesonderten Kühlkörper 6, der aus den beiden Teilkörpern 6a und 66 in der dargestellten Weise zusammengesetzt ist. Die Teilkörper 6a und 6b sind über die Schrauben 7 miteinander verbunden. Der untere Teilkörper 6a ist auf seiner Unterseite als Ventilfänger 8

ίο ausgebildet. Auf seiner Oberseite sind randoffene Kanäle 9 eingeformt, die aneinander anschließen bzw. miteinander in Verbindung stehen. Der obere Teilkörper 6b ist auf seiner Unterseite 10 eben ausgebildet und trägt auf seiner Oberseite Wärmeübertragungsrippen

r> 11. Auch seitlich können an den beiden Teilkörpern 6a und 6b Wärmeübertragungsrippen 12 angeformt sein.

Die Ventilsitzplatte 5 ist an sich in bekannter Weise ausgebildet. Sie besitzt Durchgangsiöcher 13, die dem Einlaßventil zugeordnet sind sowie Durchgangslöcher

2(i 14. die dem Auslaßventil zugeordnet sind. In bekannter Weise ist unterhalb der Ventilsitzplatte die Lamelle 15 des Einlaßventiles 5,15 und oberhalb der Ventilsitzplat-Ie 5 die Lamelle 16 des Auslaßventiles 5,16 angeordnet. Der Ventilfänger 8 an der Unterseite des Teilkörpers 6a

2) des Kühlkörpers 6 ist so ausgebildet, daß sich die Lamelle 16 beim Öffnen am Teilkörper 6a anlegt.

Zusätzlich zu den Schrauben 7 sind zwei weitere Schrauben 17 vorgesehen und angeordnet, die einerseits die beiden Teilkörper 6a und 6b des Kühlkörpers 6 mit

ic der Ventilsitzplatte 5 verbinden und der Anpressung einer als Dichtringe ausgebildeten Dichtung zwischen dem Teilkörper 6a und der Ventilsitzplatte 5 dienen. Zum anderen sind diese Schrauben 17 hohl ausgebildet, so daß sie dem Anschluß an den Kühlkreislauf dienen.

i"> Weiterhin dienen die Schrauben 17 der Befestigung des gesonderten Kühlkörpers 6 an der Ventilsitzplatte 5 und ermöglichen es, das Kühlmedium von unten, also von der Zylinderseite zu- und abzuführen. Es sind Anschlußstutzen 18 am Zylinder 1 vorgesehen, die mit Bohrungen

4(i 19 in den Schrauben 17 in Verbindung stehen. Die eine Schraube 17 kann als Einlaß und die andere Schraube 17 als Auslaß dienen. Die Durchflußrichtung kann frei gewählt werden.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird auf

4> diese Weise zwischen Ventilsitzplatte 5 und Zylinderkopfdeckel 4 der Druckraum 20 gebildet, durch den die komprimierte Luft vom Kompressor abgegeben wird. Diese komprimierte Luft wird durch den separaten Kühlkörper 6 innerhalb dieses Druckraumes 20 wirksam

'" gekühlt. Gleichzeitig können auch Überhitzungserscheinungen an der Lamelle 16 des Auslaßventiles nicht auftreten, weil diese Lamelle ihre Wärme ebenfalls durch Anlage an den Ventilfänger 8 bzw. den Teilkörper 6a laufend abgibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   An einen Kühlkreislauf anschließbarer Zylinderkopf für den Zylinder eines Kolbenkompressors, insbesondere für Druckluftbeschaffungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit einer die Lamellen für ein Einlaßventil und ein Auslaßventil aufnehmenden gemeinsamen Ventilsitzplatte und einem Saug- und Druckseite unterteilenden Zylinderkopfdeckel, in dem ein mit einem Kühlkanal versehener Ventilfänger in einen zwischen Ventilsitzplatte und Zyiinderkopfdeckel gebildeten Druckraum einragt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckraum (20) ein den Kühlkanal (9) aufweisender, an den Kühlkreislauf anschließbarer und als Ventilfänger (8) ausgebildeter Kühlkörper (6) als gesondertes Bauteil untergebracht ist und daß der Kühlkörper (Ci) aus zwei Teilkörpern (6a, 6b) zusammengesetzt und über hohl ausgebildete und als Ein- und Auslaß für das Kühlmedium dienende Schrauben (17) dichtend zusammengehalten und unter Einschaltung einer Dichtung an der Ventilsitzplatte (5) befestigt ist.