AT527367A1

AT527367A1 - Kontaktlos dichtender Kolben mit Kolbenstange

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Publication number: AT527367A1
Application number: ATA50479/2023A
Authority: AT
Original assignee: Hoerbiger Wien Gmbh
Priority date: 2023-06-20
Filing date: 2023-06-20
Publication date: 2025-01-15
Also published as: WO2024260851A1

Abstract

Ein Kolben (3) für den Einsatz in einem Kolbenkompressor für Hochdruckanwendungen umfasst einen Kolbenkörper (20) und zumindest eine Kolbenhülse (21). Am Kolbenkörper (20) ist zumindest eine Hülsennut (24) vorgesehen, in der die zumindest eine Kolbenhülse (21) in radialer Richtung quer zu einer Kolbenachse (KA) schwimmend gelagert angeordnet ist, indem zwischen der Innenumfangsfläche (22) der zumindest einen Kolbenhülse (21) und der Außenumfangsfläche (23) der Hülsennut (24) ein Hülsenspalt (HS) vorgesehen ist und die axiale Hülsenlänge (HL) der zumindest einen Kolbenhülse (21) in Richtung der Kolbenachse (KA) kleiner als die axiale Nutlänge (NL) der zumindest einen Hülsennut (24) ist. An einem kolbenstangenseitigen axialen Ende des Kolbenkörpers (20) ist eine Kolbenstangenausnehmung (40) ausgebildet, in der ein axiales Ende der Kolbenstange (4) angeordnet ist, wobei eine axiale Stirnfläche (41) der Kolbenstange (4) an einer Grundfläche (42) der Kolbenstangenausnehmung (40) axial anliegt und der Kolbenkörper (20) in der radialen Richtung schwimmend gelagert an der Kolbenstange (4) angeordnet ist, indem zwischen der Kolbenstangenausnehmung (40) und der Kolbenstange (4) in radialer Richtung ein Kolbenstangenspalt (KS) vorgesehen ist. Am kolbenstangenseitigen axialen Ende des Kolbenkörpers (20) ist an einer Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers (20) eine Tragringnut (29) vorgesehen, in der ein Tragring (28) angeordnet ist, der radial von der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers (20) absteht.

Description

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Kontaktlos dichtender Kolben mit Kolbenstange

Die betrifft einen kontaktlos dichtenden Kolben mit Kolbenstange für einen Kolbenkompressor, sowie die Verwendung eines solchen Kolbens in einem Zylinder eines Kolbenkompres-

SOors.

Bekanntermaßen wird in einem Kolbenkompressor ein Kolben in einem Zylinderraum eines Zylinders hin und her bewegt, um ein Kompressionsmedium im Zylinderraum zu komprimieren. Um eine hinreichende und effiziente Kompression des Kompressionsmedium im Zylinderraum zu ermöglichen, ist zwischen dem bewegten Kolben und dem Zylinder bzw. der Zylinderlauffläche ein Dichtelement erforderlich. Übliche Dichtelemente sind Kontaktdichtungen, wie bekannte Kolbenringe, die in Nuten am Kolben eingesetzt sind und an der Zylinderlauffläche anliegen. Ein Kolbenring hat die Aufgabe den Zylinderraum abzudichten und die Leckage von Kompressionsmedium über den Kolben möglichst gering zu halten. Üblicher-

weise sind am Kolben eine Mehrzahl von Kolbenringen vorgesehen.

Kolbenringe und auch die Zylinderlauffläche unterliegen aufgrund des Kontakts, der Kolbengeschwindigkeit und wirkender Querkräfte Reibung und einem Verschleiß, der insbesondere die Lebensdauer der Kolbenringe begrenzt. Kolbenringe sind daher Wartungsteile, die regel-

mäßig gewechselt werden müssen.

In heutigen Kolbenkompressoren kommen fast ausschließlich Kolbenringe aus polymerbasierten Werkstoffen zu Einsatz. Hierbei handelt es sich vor allem um Hochleistungspolymere, welche durch Füllstoffe in ihren tribologischen Eigenschaften derart modifiziert werden, dass Reibung und Verschleiß minimiert werden. Damit kann die Lebensdauer von Kolbenringen

verlängert werden.

Bei Kolbenkompressoren ist auch zwischen ölgeschmierten und ölfreien Anwendungen zu unterscheiden. Bei ölgeschmierten Anwendungen bildet ein dünner Ölfilm eine Grenzschicht zwischen den druckbeaufschlagten Kolbenringen und der Zylinderlauffläche. Das reduziert die Reibung und den Verschleiß signifikant im Vergleich zu ungeschmierten Anwendungen. Weiters hat der Ölfilm auch eine Dichtwirkung. In vielen Anwendungen sind ölgeschmierte Kolbenringe aber nicht möglich, weil das Schmieröl auch das Kompressionsmedium konta-

minieren kann, was vielfach unerwünscht und unzulässig ist.

Bei ungeschmierten, Ölfreien Anwendungen wird die Tribologie (Reibung und Verschleiß) allein durch die Eigenschaften des Kompressionsmediums, den Betriebsbedingungen wie der mittleren Kolbengeschwindigkeit, wirkende Querkräfte usw., Material und Beschichtung der

Zylinderlauffläche und des Materials der Kolbenringe (z.B. Polymermaterial und seiner

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Füllstoffe) definiert. Hier kommt es zu einer Ausbildung eines Transferfilms zwischen dem

Kolbenringmaterial und der Zylinderlauffläche.

Für ungeschmierte Hochdruckanwendungen ab einem Kompressionsenddruck >250bar kommen auch typische Hochleistungspolymere an ihre Materialgrenzen und Reibung und Verschleiß der Kolbenringe wachsen überproportional an. Durch geeignete Modifikationen des Kolbenringdesigns kann der lokale Kontaktdruck zwischen Kolbenring und Zylinderlauffläche zwar reduziert werden, was aber auch in ungeschmierten Anwendungen eine Erhöhung des möglichen Kompressionsenddrucks nur auf ungefähr 350bar ermöglicht. Darüber hinaus sind Kolbenringe nicht anwendbar, weil die Kolbenringe zu schnell verschleißen wür-

den und die erreichbaren Lebensdauern der Kolbenringe damit zu kurz wären.

Um industrietaugliche Lebensdauern zu erreichen, werden Hochdruckkolben (für Kompressionsenddrücke <350bar) für Kolbenkompressoren mit einer hohen Anzahl von Kolbenringen ausgestattet. Hierbei können 10 bis 20 Kolbenringe vorgesehen sein. Dies führt jedoch zu sehr großen Baulängen der Kolben und in Folge auch des Kolbenkompressors und kann zu einer reduzierten Wärmeabfuhr der einzelnen Kolbenringe führen, welche die Lebensdauer

wiederum einschränkt.

Die einzelnen Kolbenringe sind in Nuten im Kolben eingesetzt. Für Hochdruckanwendungen werden weiters metallische Stützringe hinter (an der druckabgewandten Seite) die Kolbenringe eingesetzt, um diese gegen den Zylinderdruck, welcher über den Kolbenring wirkt, zu stützen. Diese Stützringe haben die Aufgabe, das druckbedingte Extrudieren des Kolben-

rings in den Spalt zwischen Zylinderlauffläche und Kolbendurchmesser zu verhindern.

Ein Kolben mit Kolbenringen und Stützringen für Hochdruckanwendungen ist beispielsweise aus WO 2010/084071 A1 bekannt. Darin ist auch die Verwendung eines Tragringes am Kol-

ben beschrieben, um den Kolben im Zylinder zu führen und zu zentrieren.

Die typische Spaltbreite zwischen Stützringen und Zylinderlaufflächen bewegt sich im Bereich von einigen 0,1mm. Geringere Spaltbreiten werden in der Industrie nicht ausgeführt, da ansonsten durch Toleranzen und wirkende Querkräfte, welche über den Kurbeltrieb auf den Kolben übertragen werden, das Risiko eines metallischen Kontakts zwischen der Zylinderlauffläche und den Stützringen besteht. Ein metallischer Kontakt wäre mit hohem Verschleiß

verbunden und könnte auch die Zylinderlauffläche beschädigen.

Ein alternatives, bekanntes Dichtkonzept der Abdichtung zwischen Kolben und Zylinderlauffläche ist eine berührungslose Dichtung, wie jene einer Labyrinthdichtung oder Spaltdichtung. Hierbei wird die Dichtwirkung über einen zylindrischen Dichtspalt zwischen Kolbenau-

Bendurchmesser und Zylinderlauffläche erreicht, welcher in der Ausführung als

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Labyrinthdichtung durch zusätzliche Nuten einen zusätzlichen Drosseleffekt erzeugt. Um eine ausreichende Dichtwirkung in Hochdruckanwendungen > 350bar zu erzielen, muss dieser Dichtspalt in einem Bereich <50 um liegen. Ein solcher sehr kleiner Dichtspalt verursacht

eine Reihe von Schwierigkeiten.

Aus Fertigungsgründen unvermeidbare Ungleichförmigkeiten des Kolbens und/oder der Zylinderlauffläche, Fertigungstoleranzen an Kolben und Zylinderlauffläche, sowie wirkende Querkräfte aus dem Kurbeltrieb führen bei Spalthöhen des Dichtspaltes < 50 um fast zwangsweise zu metallischem Kontakt zwischen Kolben und Zylinderlauffläche. Dies führt zu signifikantem Verschleiß und Schäden an Komponenten des Kolbenkompressors nach be-

reits kurzer Laufzeit.

Kolben und Zylinder werden aufgrund der hohen Belastungen typischerweise aus Stahl gefertigt. Ungleichmäßige Temperaturverteilung zwischen Kolben und Zylinder führen aufgrund der thermischen Ausdehnung zu Änderungen in der effektiven Spalthöhe des Dichtspalts. Dies kann bereits bei geringen Temperaturdifferenzen, wie sie am Kolbenkompressor üblich sind, zu Kontakt zwischen Kolben und Zylinder führen, weil die effektive Spalthöhe gegen

null geht, oder zu überproportionalen Leckagen führen, weil sich die Spalthöhe vergrößert.

Insbesondere bei Hochdruckanwendungen mit Kompressionsenddrücken von >350 bar kann es auch zu einer druckbedingten Deformation von Zylinder und/oder Kolben kommen, was zu Änderungen in der Spalthöhe im 10 um Bereich führen kann. Das kann wieder zu ähnli-

chen negativen Effekten führen, nämlich Kontakt oder Vergrößerung der Spalthöhe.

Nicht zuletzt, können Partikel im Mikrometerbereich, die mit dem Kompressionsmedium mitgeführt werden, in den Dichtspalt geraten, was zum Stecken des Kolbens führen kann oder

die Kolbenoberfläche und/oder die Zylinderlauffläche beschädigen kann.

Aus diesen Gründen ist eine Spaltdichtung für Kolbenkompressoren zwar theoretisch möglich, aber es ist bisher keine industrielle Umsetzung einer solchen Spaltdichtung in einem

Kolbenkompressor bekannt.

Die oben erwähnten Probleme im Zusammenhang mit Kolbenringen und mit Spaltdichtungen haben bisher die industrielle Verwendung von Kolbenkompressoren für ungeschmierte Hochdruckanwendungen, insbesondere bei Kompressionsenddrücken von >350 bar, verhindert. Für solche Hochdruckanwendungen kamen bisher andere Kompressorbauarten, wie beispielsweise Membranverdichter oder ionische Verdichter zum Einsatz. Bei Membranverdichtern ist die geringe Lebensdauer der Membran ein Problem. Bei jionischen Verdichtern kann

es zu einem Vermischen der ionischen Flüssigkeit mit dem Kompressionsmedium kommen,

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was grundsätzlich unerwünscht ist. Abgesehen hiervor ist auch die Lebensdauer ein Problem

bei jionischen Verdichtern.

Die Verwendung eines Kolbenkompressors auch bei Hochdruckanwendungen wäre vorteilhaft, weil der Kolbenkompressor ein bekannter, bewährter und vor allem auch einfacher

Kompressortyp ist.

Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung einen Kolben eines Kolbenkompressors anzugeben, der einen Einsatz in einem Kolbenkompressor für Hochdruckanwen-

dungen ermöglicht.

Das wird mit einem kontaktlos dichtenden Kolben nach Anspruch 1 ermöglicht. Mit einem erfindungsgemäß ausgeführten Kolben kann eine kontaktlose Spaltdichtung realisiert werden, da aufgrund der Ausführung, insbesondere der doppelten radialen schwimmenden Lagerung mit einer ersten schwimmenden Lagerung der Kolbenhülse und einer zweiten schwimmenden Lagerung des Kolbens an der Kolbenstange, die die notwendigen Kräfte zur Führung des Kolbens auf ein Maß reduzieren, sodass die zwischen Kolben und Zylinder auftretenden gasdynamischen Kräfte ausreichen um einen Kontakt von Kolben und Zylinder zu minimieren. Dadurch kann ein sehr kleiner Dichtspalt gewählt und betrieben werden. Gleichzeitig wird durch den Axialspalt und den Hülsenspalt ein Druckausgleich der Kolbenhülse erzeugt, sodass sich die Kolbenhülse aufgrund des wirkenden Drucks nicht oder nur wenig verformt und damit der Dichtspalt ebenso nicht beeinträchtigt wird. Damit ist der erfindungsgemäße Kolben mit Kolbenstange insbesondere für Hochdruckanwendungen mit Kompressionsenddrücken von bis zu 1000 bar, und auch darüber, einsetzbar. Solche Kompressionsenddrücke kommen insbesondere in Wasserstoffanwendungen vor. Damit ist es erstmals möglich, ei-

nen Kolbenkompressor für solche Kompressionsenddrücke einzusetzen.

In einer alternativen Ausführung können am Kolbenkörper mehrere in Richtung der Kolbenachse axial beabstandete Hülsennuten vorgesehen sein, wobei in jeder Hülsennut eine Kol-

benhülse in radialer Richtung schwimmend gelagert angeordnet ist.

Wenn in einer Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers zumindest eine Drosselnut vorgesehen ist, vorzugsweise mehrere axiale voneinander beabstandete Drosselnuten vorgesehen sind, können mögliche sich zwischen der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers und der Zylinderlauffläche befindliche Partikel abgefangen werden. Damit kann das Entstehen von Kratzern an der Zylinderlauffläche und/oder an der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers verhindert werden. Zudem kann mit einer solchen Drosselnut auch die Dichtwirkung erhöht

werden.

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Wenn die axiale Stirnfläche der Kolbenstange und/oder die Grundfläche der Kolbenstangenausnehmung konvex gewölbt ausgeführt ist, kann auch ein möglicher Winkelversatz zwischen Kolben und Zylinder ausgeglichen werden und es können dadurch verursachte hohe

Kontaktkräfte verhindert werden.

Wenn die Kolbenstange in der Kolbenausnehmung über ein radiales oder axiales elastisches Verbindungselement elastisch mit dem Kolbenkörper verbunden ist, kann ein Abheben des Kolbenkörpers von der Kolbenstange beim Anfahren des Kolbenkompressors verhindert werden, ohne die schwimmende Lagerung des Kolbenkörpers zu beeinträchtigen. Gleiches kann mit einer Vorspanneinheit erzielt werden, die den Kolbenkörper aktiv gegen die Kolben-

stange drückt.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 9 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestal-

tungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt

Fig.1 einen Kolbenkompressor,

Fig.2 und 3 jeweils einen erfindungsgemäßen kontaktlos dichtenden Kolben,

Fig.3 ein Detail eines erfindungsgemäßen kontaktlos dichtenden Kolbens,

Fig.4 bis Fig.8 jeweils eine radial bewegliche Lagerung des Kolbens an der Kolbenstange und

Fig.9 einen Zylinder eines Kolbenkompressors mit einem erfindungsgemäßen Kolben.

Obwohl das Funktionsprinzip eines Kolbenkompressors 1 grundsätzlich hinlänglich bekannt ist, wird dieses nachfolgend mit Bezugnahme auf Fig.1 kurz erläutert. In Fig.1 ist eine Schnittdarstellung eines Kolbenkompressors 1 in einer vorteilhaften Ausführungsform dargestellt. Der Kolbenkompressor 1 weist ein Kompressorgehäuse 2 auf, in dem zumindest ein Zylinder Z1 vorgesehen ist, in dem ein Kolben 3 reziprokierend bewegbar ist. Der Kolben 3 wird im Zylinder Z1 zwischen einem oberen Totpunkt OT und einem unteren Totpunkt UT hin und her bewegt. Der Kolben 3 begrenzt teilweise einen Zylinderraum K1 im Zylinder Z1, in dem ein Kompressionsmedium, beispielsweise Wasserstoff, durch die Bewegung des Kolbens 3 komprimiert wird. Der Kolben 3 ist mit einer hin und hergehenden Kolbenstange 4 verbunden und wird im Betrieb von der Kolbenstange 4 angetrieben. Das dem Kolben 3 gegenüberliegende Ende der Kolbenstange 4 ist mit einem Kolbentrieb 12 verbunden, der die

reziprokierende Bewegung der Kolbenstange 4 und des Kolbens 3 erzeugt.

Der Kolbentrieb 12 ist in der Ausführung nach Fig.1 als Kurbeltrieb mit Kreuzkopf 5 ausgeführt, wobei der Kolbentrieb 12 aber auch anders ausgeführt sein kann, beispielsweise mit

Nockentrieb. In dieser Ausführung ist die Kolbenstange 4 am dem Kolben 3

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gegenüberliegenden Ende mit einem Kreuzkopf 5 verbunden, der axial beweglich im Kompressorgehäuse 2 gelagert ist. Der Kreuzkopf 5 wird angetrieben, um die Kolbenstange 4 und den Kolben 3 hin und her zu bewegen. In der dargestellten Ausgestaltung wird der Kreuzkopf 5 durch einen Kurbeltrieb angetrieben. Hierzu ist der Kreuzkopf 5 mit einem Ende einer Schubstange 6 gelenkig verbunden und das andere Ende der Schubstange 6 ist mit einem Hubzapfen 7a einer Kurbelwelle 7 gelenkig verbunden. Die Kurbelwelle 7 rotiert im Betrieb des Kolbenkompressors 1. Die Kurbelwelle 7 kann von einer in Fig.1 nicht dargestellten Antriebsvorrichtung, angetrieben werden, z.B. von einer elektrischen Maschine. Über die Schubstange 6 wird im Betrieb des Kompressors 1 eine rotative Bewegung der Kurbelwelle 7 in eine translatorische Bewegung des Kreuzkopfs 5 umgewandelt. Die dabei entstehende Querkräfte werden über den Kreuzkopf 5 am Kompressorgehäuse 2 abgestützt. Dadurch erfährt die Kolbenstange 4 eine im Wesentlichen rein translatorische, reziprokierende Bewegung in Richtung der Kolbenachse KA. Der Kolben 3 kann aber natürlich auch auf andere

Weise als mit einem Kurbeltrieb angetrieben sein.

Die reziprokierende Kolbenstange 4 ist üblicherweise durch eine Abdichtungseinheit 9 durchgeführt, die wiederum im Kompressorgehäuse 2 angeordnet ist. Die Abdichtungseinheit 9 dichtet gegen das Kolbentriebgehäuse 8, wie das Kurbelgehäuse in Fig.1, in dem sich auch der Kreuzkopf 5 bewegt, ab, um zu verhindern, dass Kompressionsmedium in das Kolbentriebgehäuse 8 gelangt. Die Abdichtungseinheit 9 ist vorzugsweise als hinlänglich bekannte Dichtpackung mit einer Mehrzahl von Dichtringen und gegebenenfalls weiteren Ringen, wie

Abstreifringen, Stützringen usw., ausgeführt.

Die Ausführung des Kolbenkompressors 1 mit reziprokierender Kolbenstange 4 ermöglicht es auch, den Kolbenkompressor 1 bedarfsweise doppeltwirkend auszuführen, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 als doppeltwirkender Kolbenkompressor 1. Bei einem doppeltwirkenden Kolbenkompressor 1 ist an einer, dem zumindest einen ersten Zylinderraum K1 gegenüberliegenden, Seite des Kolbens 3 ein zweiter Zylinder Z2 mit einem zweiten Zylinderraum K2 ausgebildet, wobei der Kolben 3 auch den zweiten Zylinderraum K2 teilweise begrenzt. Bei der hin und hergehenden Bewegung des Kolbens 3 wird damit das Zylindervolumen des ersten Zylinders Z1 verkleinert (Kompressionshub) und gleichzeitig das Zylinder-

volumen des zweiten Zylinders Z2 vergrößert (Saughub), oder umgekehrt.

Die gezeigte Ausführung als doppeltwirkender Kompressor ist natürlich nur beispielhaft zu verstehen. Im einfachsten Fall hat der Kolbenkompressor 1 nur einen einzigen Zylinder Z1,

der von der dem Kolbentrieb 12 abgewandten Stirnfläche des Kolbens 3 begrenzt wird.

An einem Zylinder Z1, Z2 des Kolbenkompressors 1 sind in bekannter Weise auch Ventile

SV1, DV1, SV2, DV2 angeordnet, wobei an einem Zylinder Z1, Z2 zumindest ein Saugventil

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SV1, SV2 und zumindest ein Druckventil DV/1, DV/2 vorgesehen ist. Die Ventile können als selbsttätige Ventile ausgeführt sein, d.h. durch den wirkenden Zylinderdruck gesteuert. Die Ventile können aber auch aktiv gesteuert sein, beispielsweise mittels bekannter Abhebegrei-

fer.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein doppeltwirkender Kolbenkompressor 1 dargestellt, bei dem beide Saugventile SV1, SV2 mit einer Saugleitung SL, über die Kompressionsmedium KM angesaugt wird, verbunden sind und die beiden Druckventile DV1, DV2 mit einer

Druckleitung DL, über die komprimiertes Kompressionsmedium KM abgegeben wird.

Wenn die Kolbenfläche an einer Seite des Kolbens 3 kleiner ausgeführt wird, als die Kolbenfläche an der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 3, kann auch ein mehrstufiger Kolbenkompressor 1 realisiert werden. In diesem Fall wäre die Saugleitung der ersten Kompressorstufe nur mit dem Saugventil SV1 der ersten Kompressorstufe verbunden. Die am Druckventil DV/1 der ersten Kompressorstufe angeschlossene Druckleitung DL1 der ersten Kompressorstufe wäre gleichzeitig die Saugleitung SL der zweiten Kompressorstufe und folglich mit dem Saugventil SV2 der zweiten Kompressorstufe verbunden. Das Druckventil DV2 der zweiten Kompressorstufe wäre mit der Druckleitung DL2 der zweiten Kompressorstufe ver-

bunden.

In der Ausführung nach Fig.1 ist am Kolben 3 ein Kolbenring 15 angeordnet, der an der Zylinderlauffläche 10 des Zylinders Z1, Z2 anliegt, um den jeweiligen Zylinderraum K1, k2 ab-

zudichten.

Fig.2 zeigt eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen kontaktlos dichtenden Kolbens 3 mit einem Teil einer Kolbenstange 4 eines Kolbenkompressors 1 für Hochdruckanwendungen im Einsatz in einem Zylinder Z1 eines Kolbenkompressors 1. Zur Abdichtung zwischen Kolben 3 und dem Zylinder Z1 ist eine kontaktlose Spaltdichtung vorgesehen. Wie bei Kolbenkompressoren 1 üblich, wird der Kolben 3 im Zylinderraum K1 im Zylinder Z1 hin und her bewegt. Der Kolbentrieb 12 des Kolbens 3 ist in Fig.2 abgesehen von der reziprokierenden Kolbenstange 4 nicht dargestellt, weil dieser für die Erfindung unerheblich ist. Abstände und Spalte sind in Fig.2 zur Veranschaulichung stark übertrieben dargestellt. Im Falle einer Spaltdichtung ist der Kolben 3 nur einfachwirkend ausgeführt, sodass der Kolben 3 nur einen Zy-

linderraum K1 begrenzt.

Der erfindungsgemäße Kolben 3 besteht aus einem Kolbenkörper 20 und zumindest einer hohlzylinderförmigen Kolbenhülse 21. Am Kolbenkörper 20 ist zumindest eine Hülsennut 24 in Form einer Umfangsnut vorgesehen, in der die zumindest eine Kolbenhülse 21 in Quer-

richtung quer zur Kolbenachse KA schwimmend gelagert angeordnet ist. „Schwimmend

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gelagert“ bedeutet hierbei, dass sich die Kolbenhülse 21 in der Hülsennut 24 relativ zum Kolbenkörper 20 in radialer Richtung quer zur Kolbenachse KA frei (abgesehen von möglichen

wirkenden Reibungskräften) bewegen kann.

Die am Kolbenkörper 20 schwimmende Lagerung der Kolbenhülse 21 wird dadurch erreicht, dass zwischen der Innenumfangsfläche 22 der zumindest einen Kolbenhülse 21 und der AuBenumfangsfläche der Hülsennut 24 ein radialer Hülsenspalt HS vorgesehen ist und dass die axiale Hülsenlänge HL der zumindest einen Kolbenhülse 21 in Richtung der Kolbenachse

KA kleiner als die axiale Nutlänge NL der zumindest einen Hülsennut 24 ist.

Bei Verwendung des Kolbens 3 in einem Kolbenkompressor 1 ist zwischen der Außenumfangsfläche 27 der zumindest einen Kolbenhülse 21 und der Zylinderlauffläche 10 des Zylinders Z1, in dem der Kolben 3 in Verwendung bewegt wird, ein Dichtspalt DS ausgebildet, der die Spaltdichtung bewirkt. Der größte Außendurchmesser des Kolbenkörpers 20 im Bereich der Zylinderlaufläche 10 ist damit kleiner als der Innendurchmesser der Zylinderlauffläche 10 und auch kleiner als der Außendurchmesser der Außenumfangsfläche 27 der zumindest ei-

nen Kolbenhülse 21.

Die freie Bewegbarkeit in radialer Richtung der Kolbenhülse 21 am Kolbenkörper 20 erfolgt natürlich nur innerhalb des konstruktiv festgelegten Bewegungsspielraumes, der am Kolben 3 im Wesentlichen durch den Hülsenspalt HS festgelegt ist. In Verwendung des Kolbens 3 in einem Zylinder Z1 eines Kolbenkompressors 1 ist die mögliche Bewegbarkeit aber natürlich durch den Dichtspalt DS festgelegt. Diese Bewegbarkeit ist auch im Einsatz des Kolbens 3 in

einem Kolbenkompressor 1 sichergestellt.

Um den Kolben 3 fertigen zu können, kann der Kolbenkörper 20 mehrteilig ausgeführt sein und aus mehreren Kolbenkörperteilen bestehen, die zum Kolbenkörper 20 zusammengebaut sind. In der Ausführung nach Fig.2 besteht der Kolbenkörper 20 aus einem Kolbenmittelteil 25 und einem Kolbenendteil 26, der am Kolbenmittelteil 25 befestigt ist, beispielsweise auf diesen auf- oder eingeschraubt ist. Der Kolbenendteil 26 ist bei Verwendung des Kolbens 3 in einem Kolbenkompressor 1 dem Zylinderraum K1 zugewandt. Der Außendurchmesser des Kolbenmittelteils 25 ist in Richtung der Kolbenachse KA entlang zumindest einer bestimmten axialen Nutlänge NL kleiner als der Außendurchmesser des Kolbenendteils 26. Der zumindest eine Bereich des Kolbenmittelteils 25 mit dem kleineren Außendurchmesser bildet damit die zumindest eine Hülsennut 24 mit Nutlänge NL aus, in der die Kolbenhülse 21

schwimmend gelagert angeordnet ist.

Um die schwimmende Lagerung der Kolbenhülse 21 am Kolbenkörper 20 zu erzielen, ist der

Innendurchmesser der Kolbenhülse 21 größer als der Außendurchmesser der Hülsennut 24

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am Kolbenkörper 20, sodass in der Hülsennut 24 zwischen der Innenumfangsfläche 22 der Kolbenhülse 21 und der Außenumfangsfläche 23 der Hülsennut 24 ein Hülsenspalt HS ent-

steht. Der Hülsenspalt HS ist vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 1 mm breit.

Zusätzlich ist die axiale Hülsenlänge HL der zumindest einen Kolbenhülse 21 in Richtung der Kolbenachse KA kleiner als die Nutlänge NL der Hülsennut 24, in der die Kolbenhülse 21 schwimmend gelagert angeordnet ist, sodass sich zwischen Kolbenhülse 21 und Kolbenkörper 20 ein Axialspalt AS ergibt. Der Axialspalt AS ist für die schwimmende Lagerung der Kolbenhülse 21 wichtig, um eine axiale Klemmung der Kolbenhülse 21 zu vermeiden. Die Größe des Axialspalts AS wird geeignet gewählt, sollte aber nicht zu groß werden, da der Axialspalt

AS unerwünschten Schadraum erzeugt.

In Richtung der Kolbenachse KA wird der Kolben 3 in Verwendung aufgrund des wirkenden Zylinderdruckes pz, der aufgrund des Axialspaltes AS auch an der dem Zylinder Z1 zugewandten Stirnfläche der Kolbenhülse 21 wirkt, an das dem Zylinder Z1 gegenüberliegende Ende der Hülsennut 24 gedrückt. Die Stirnfläche der Kolbenhülse 21 ist aber im Vergleich zum Zylinderquerschnitt klein, weshalb die wirkenden Axialkräfte gering sind. Das reduziert auch auftretende Reibungskräfte, die die Bewegbarkeit der Kolbenhülse 21 in radialer Richtung quer zur Kolbenachse KA nicht, oder zumindest nicht wesentlich, einschränken sollen. Die schwimmende Lagerung der Kolbenhülse 21 in Querrichtung bleibt davon jedenfalls in Ihrer Funktion unberührt. Die Aufstandsfläche der Kolbenhülse 21 auf dem Kolbenkörper 20 sollte vorzugsweise so groß wie möglich gewählt werden, um den Kontaktdruck zwischen diesen beiden Flächen, und die damit einhergehenden Verformungen, möglichst gering zu halten. Geeignete Maßnahmen zum Druckausgleich zwischen diesen beiden Flächen können zu einer weiteren Verringerung der Aufstandskräfte führen. Der Hülsenspalt HS und der Axialspalt AS zwischen Kolbenhülse 21 und Kolbenkörper 20 stellen damit die schwimmende Lagerung der Kolbenhülse 21 in radialer Richtung am Kolbenkörper 20 sicher. Damit können von der Kolbenhülse 21 im Betrieb des Kolbens 3 in einem Zylinder Z1 eines Kolbenkompressors 1 kleine (maximal im Bereich des Hülsenspaltes) HS laterale Abweichungen ausgeglichen werden, ohne dass signifikante Querkräfte zwischen Kolbenhülse 21 und der Zylinderlauffläche 10 entstehen. Hierdurch wird ein möglicher Verschleiß im Falle des unvermeidbaren Kontakts zwischen Kolbenhülse 21 und Zylinderlauffläche 10 reduziert. Der Hülsenspalt HS ist mit 0,1 mm bis 1 mm aber klein genug, um keinen nennenswerten zusätzlichen Schadraum (Raum im Zylinder Z1, der nicht für die Kompression genutzt werden kann) zu generieren. Ein zu großer Schadraum reduziert bekanntermaßen die Förderleistung des Kol-

benkompressors 1 und ist daher unerwünscht.

Der Hülsenspalt HS und der Axialspalt AS stellen auch sicher, dass im Betrieb des Kolbens

3 im Kolbenkompressor 1 der Zylinderdruck pz aus dem Zylinderraum K1 in den Hülsenspalt

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HS zwischen Kolbenhülse 21 und Kolbenkörper 20 gelangt, um einen Druckausgleich zwischen der Außenumfangsfläche 27 der Kolbenhülse 21 und der Innenumfangsfläche 22 der Kolbenhülse 21 zu ermöglichen. Durch diesen Druckausgleich kann die Deformation des Kolbens 3 aufgrund des wirkenden Druckes und damit verbundener Änderungen des Dichtspaltes DS zwischen Außenumfangsfläche 27 der Kolbenhülse 21 und der Zylinderlauf-

fläche 10 verringert werden.

Der wirkende Zylinderdruck pz sorgt auch dafür, dass sich die Kolbenhülse 21 im Zylinder Z1 zentriert. Aufgrund hydrodynamischer Effekte stellt sich auf einer Seite, an der der Dichtspalt DS zwischen Kolbenhülse 21 und Zylinderlauffläche kleiner wird, ein Druckaufbau ein, der

wiederum dafür sorgt, dass die Kolbenhülse 21 zurück in eine zentrale Lage bewegt wird.

Um eine wirksame Spaltdichtung zu erzielen, ist der Dichtspalt DS zwischen Außenumfangsfläche 27 der Kolbenhülse 21 und der Zylinderlauffläche 10 zwischen 1 um und 50 um groß. Die Außenumfangsfläche 27 der Kolbenhülse 21 übernimmt vorteilhaft entlang der gesamten

Hülsenlänge HL aufgrund des ausgebildeten Dichtspaltes DS die Dichtfunktion.

In Fig.3 ist eine Ausführung des Kolbens 3 mit mehreren Kolbenhülsen 21 dargestellt. Anstelle einer in einer Hülsennut 24 radial schwimmend gelagerten Kolbenhülse 21, wie in der Ausführung nach Fig.2, werden hier mehrere jeweils in einer Hülsennut 24 radial schwimmend gelagerten Kolbenhülsen 21 verwendet. Die eigentliche Dichtfläche für die kontaktlose Kolbendichtung, die AußRenumfangsfläche der Kolbenhülse 21, ist damit aufgeteilt auf meh-

rere Dichtflächen.

In dieser Ausführungsform ist für jede Kolbenhülse 21 eine Hülsennut 24 vorgesehen, in der jeweils eine Kolbenhülse 21 radial schwimmend gelagert angeordnet ist, indem zwischen der Innenumfangsfläche 22 jeder Kolbenhülse 21 und der Außenumfangsfläche 23 jeder zugeordneten Hülsennut 24 ein Hülsenspalt HS (die auch unterschiedlich sein könnten) vorgesehen ist und die axiale Hülsenlänge HL jeder Kolbenhülse 21 in Richtung der Kolbenachse KA kleiner als die axiale Nutlänge NL der zugeordnet Hülsennut 24 ist. Die Hülsenlängen HL der einzelnen Kolbenhülsen 21 müssen auch nicht gleich sein. Die einzelnen Hülsennuten 24 sind in Richtung der Kolbenachse KA axial voneinander beabstandet. Zwei benachbarten Hülsennuten 24 sind jeweils durch einen Radialsteg 31 am Kolbenkörper 20 axial voneinander getrennt. Für jede Kolbenhülse 21 und jede Hülsenut 24 gilt das oben zu Fig.2 ausgeführte analog. Damit gibt es einen Hülsenspalt HS, einen Axialspalt AS, eine Nutlänge NL und eine Hülsenlänge HL am Kolbenkörper 20.Der Kolbenkörper 20 ist in der Ausführungsform nach Fig.3 vorzugsweise mehrteilig ausgeführt mit mehreren Kolbenkörpersegmenten,

die zusammengesetzt werden.

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Aufgrund des Kolbentriebes 12 könnten über die Anbindung der Kolbenstange 4 an den Kolben 3 Querkräfte auf den Kolben 3 aufgeprägt werden. Aufgrund des geringen Dichtspalt DS werden solche Querkräfte Kontaktkräfte zwischen Kolben 3, konkret der Kolbenhülse 21, und der Zylinderlauffläche 10 bewirken. Solche Querkräfte, beispielsweise aufgrund von Achsversatz zwischen Zylinder 10 und Kolbentrieb 12, können durch die radiale Beweglichkeit der

Hülle 21 ausgeglichen werden.

Die axiale Hülsenlänge HL der Kolbenhülse 21 ist bezogen auf den Außendurchmesser D der Kolbenhülse 21 in einem bevorzugten Größenverhältnis von HL/D = 1,5 bis 3. Im Falle mehrere Kolbenhülsen 21 bezieht sich dieses Größenverhältnis auf die aufsummierte Hül-

senlänge HL aller Kolbenhülsen 21.

Die radiale Dicke d einer Kolbenhülse 21 ist vorzugsweise kleiner als 30% des Außendurchmessers D der Kolbenhülse 21. Je kleiner dieses Verhältnis, desto besser funktioniert die Entkopplung der Querkräfte, wobei das untere Limit der Dicke d durch die erforderliche Fes-

tigkeit der Kolbenhülse 21 vorgegeben ist.

Ein möglicher Winkelversatz zwischen den Achsen des Kolbens 3 und der Kolbenstange 4 würde aufgrund der sich ergebenden Schrägstellung des Kolben 3 zu hohen Kontaktkräften zwischen Kolben 3 und Zylinder 10 führen. Aus diesem Grund kann die Verbindungzwischen Kolben 3 und Kolbenstange 4 zusätzlich radial schwimmend gelagert ausgeführt werden. Auch in diesem Fall bedeutet „schwimmend gelagert“, dass der Kolben 3 und die Kolbenstange 4 radial frei (abgesehen von wirkenden Reibungskräften) relativ zueinander bewegbar sind. Die freie radiale Bewegbarkeit erfolgt natürlich nur innerhalb des konstruktiv festgelegten möglichen Bewegungsspielraumes. Die Kolbenstange 4 soll sich gegenüber dem Kolben 3 radial frei bewegen können, ohne am Kolben 3 radial anzustehen. Das radiale Bewegungsspiel der Kolbenstange 4 im Betrieb hängt natürlich von der Ausführung des Kolbentriebes 12 ab, kann aber aufgrund der bekannten Konstruktion des Kolbenkompressors 1 als

bekannt vorausgesetzt werden.

In Fig.4 ist eine Ausführung des radial beweglich an der Kolbenstange 4 gelagerten Kolbens 3 gezeigt. Am der Kolbenstange 4 zugewandten axialen Ende des Kolbens 3 ist eine Kolbenstangenausnehmung 40 mit einer Aufnahmetiefe AT vorgesehen. Das dem Kolben 3 zugewandte axiale Ende der Kolbenstange 4 ist in der Kolbenstangenausnehmung 40 angeordnet, sodass die dem Kolben zugewandte axiale Stirnfläche 41 der Kolbenstange 4 an der Grundfläche 42 der Kolbenstangenausnehmung 40 anliegt. Die Kolbenstange 4 ist damit über eine axiale Länge, die der Aufnahmetiefe AT entspricht, in der Kolbenstangenausnehmung 40 angeordnet. Eine radiale Beweglichkeit der Lagerung wird dadurch erreicht, dass

zwischen Kolbenstange 4 und Kolbenstangenausnehmung 460 in radialer Richtung ein

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Kolbenstangespalt KS vorgesehen ist. Der Kolbenstangenspalt KS kann erreicht werden, indem der kleinste Innendurchmesser der Kolbenstangenausnehmung 40 größer ist, als der größte Außendurchmesser des in der Kolbenstangenausnehmung 40 angeordneten axialen Endes der Kolbenstange 4. Der Kolbenstangenspalt KS wird durch den kleinsten radialen Abstand zwischen Kolbenstange 4 und Kolbenstangenausnehmung 40 definiert, der sich bei

konzentrischer Anordnung von Kolbenstange 4 und Kolbenstangenausnehmung 40 ergibt.

Der Kolbenstangenspalt KS wird vorzugsweise konstruktiv im Bereich zwischen 0,1mm und

10mm gewählt.

Wenn die Kolbenstange 4 mehrteilig ausgeführt ist, dann umfasst die „Kolbenstange“, die in der Kolbenstangenausnehmung 40 angeordnet ist, zumindest den Teil der Kolbenstange 4, der das dem Kolben 3 zugewandte axiale Ende ausbildet, kann aber auch weitere Teile der

Kolbenstange 4 oder alle Teile der Kolbenstange 4 umfassen.

Die axiale Stirnfläche 41 der Kolbenstange 4 und/oder die axiale Grundfläche 42 der Kolbenstangenausnehmung 40 kann auch konvex (nach außen) gewölbt sein. Damit kann zum einen die Kontaktfläche zwischen Kolbenstange 4 und Kolben 3 verkleinert werden, zum anderen erlaubt eine solche konvexe Wölbung auch eine leichte Schwenkbewegung zwischen Kolben 3 und Kolbenstange 4. Damit bleibt der Kolben 3 auch dann konzentrisch im Zylinder Z1, wenn sich die Kolbenstange 4 gegenüber dem Kolben 3 leicht verschwenkt. Dies ermöglicht insbesondere einen Ausgleich des zuvor angesprochenen möglichen Winkelversatzes,

der nicht durch die schwimmende Lagerung der Kolbenhülse 21 ausgeglichen werden kann.

Die in Fig.4 gezeigte schwimmend gelagerte Anordnung des Kolbens 3 an der Kolbenstange

4 kann auch in der Ausführung nach Fig.2 oder Fig.3 vorgesehen sein.

Fig.5 zeigt eine alternative radial schwimmende Lagerung des Kolbens 3 an der Kolben-

stange 4, wobei nur mehr das kolbenstangeseitige Ende des Kolbens 3 dargestellt ist. Fig.6 zeigt zur Veranschaulichung eine vergrößerte Darstellung der Ausführung der Lagerung der Fig.5. Der Kolben 3 kann insbesondere wie zu Fig.2 oder Fig.3 oder Fig.4 beschrieben aus-

geführt sein.

In der Ausführung nach Fig.5 sind gegenüber der Ausführung nach Fig.4 zusätzlich in der Kolbenstangenausnehmung 40 die Kolbenstange 4 und der Kolben 3 über ein radiales elastisches Verbindungselement 46 radial elastisch miteinander verbunden. In der dargestellten Ausführung ist radial zwischen der Kolbenstange 4 und der Kolbenstangenausnehmung 40 ein elastischer Ring, wie ein O-Ring, als radiales elastisches Verbindungselement 46 angeordnet. Hierfür ist an der Kolbenstange 4 und an der Kolbenstangenausnehmung 40 jeweils

eine Ringaufnahmenut 47a, 47b vorgesehen. Der elastische Ring sitzt bei Anordnung der

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Kolbenstange 4 in der Kolbenstangenausnehmung 40 in diesen beiden Ringaufnahmenuten 47a, 47b und wird darin gehalten. Die Elastizität des elastischen Ringes und die Dimensionen der Ringaufnahmenuten 47a, 47b sind aber so gewählt, dass die entstehenden Kräfte in radialer Richtung so klein sind, dass diese vernachlässigt werden können, und dadurch die

schwimmende Lagerung des Kolbens 3 in radialer Richtung nicht beeinträchtigt wird.

Im Betrieb des Kolbenkompressors 1 wirkt auf den Kolben 3 der im Zylinder Z1 wirkende Zylinderdruck pz, der auch dafür sorgt, dass der Kolben 3 bei der Zurückbewegung der Kolbenstange 4 vom oberen Totpunkt OT mit der Kolbenstange 4 mitbewegt wird. Im Betrieb des Kolbens 3 hat das radiale elastische Verbindungselement 46 daher keine Funktion und be-

einträchtigt die Funktion des Kolbens 3 nicht.

Beim Start des Kolbenkompressors 1, beispielsweise nach einer Wartung, kann jedoch nicht erwartet werden, dass der Zylinder Z1 schon mit Druck beaufschlagt ist. Wird der Kolbentrieb 12 in diesem Zustand angetrieben, so kann es durch die reziprokierende Bewegung des Kolbens 3 am oberen Totpunkt OT zu einem Kontaktverlust zwischen Kolbenstange 4 und Kolben 3 kommen. Dies würde dazu führen, dass der Kolben 3 periodisch am Zylinderdeckel anschlägt, und zwar so lange, bis der durch die Verdichtungsbewegung aufgebaute Druck ausreicht, um diesen Kontaktverlust auszugleichen. Das radiale elastische Verbindungselement 46 dient auch dazu, um einen solchen Kontaktverlust beim Anfahren des Kolbenkompressors 1 zu verhindern. Das radiale elastische Verbindungselement 46 stellt eine elastische Verbindung der Kolbenstange 4 mit dem Kolben 3 dar, mittels der der Kolben 3 einfach

mit der Kolbenstange 4 zurückgezogen werden kann. In Fig.6 ist auch eine konvexe Stirnfläche 42 der Kolbenstange 4 dargestellt.

Die in Fig.5 und 6 gezeigte radial schwimmend gelagerte Anordnung des Kolbens 3 an der

Kolbenstange 4 kann auch in der Ausführung nach Fig.2 oder Fig.3 vorgesehen sein.

Anstelle eines radialen elastischen Verbindungselements 46 zwischen Kolbenstange 4 und Kolben 3 kann auch ein axiales elastisches Verbindungselement 46 zwischen Kolbenstange 4 und Kolben 3 vorgesehen sein, wie anhand von Fig./7 beschrieben wird. Auch eine solche axiale elastische Verbindung erlaubt das Zurückziehen des Kolbens 3 über die Kolbenstange 4, beeinträchtigt aber nicht die radial schwimmend gelagerte Anordnung des Kolbens 3 an

der Kolbenstange 4.

Im axialen, dem Kolben 3 zugewandten Ende der Kolbenstange 4 ist ein axiales elastisches Verbindungselement 46 in Form eines elastischen Körpers vorgesehen. Die Anordnung der Kolbenstange 4 in der Kolbenstangenausnehmung 40 mit Kolbenstangenspalt KS ändert

sich dadurch nicht. Ebenso liegen die Grundfläche 42 der Kolbenstangenausnehmung 40

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und die Stirnfläche 41 der Kolbenstange 4 aneinander an. Zumindest eine dieser Flächen kann auch konvex gewölbt sein, wie oben beschrieben. Das axiale elastische Verbindungselement 46 ist lediglich zusätzlich vorgesehen. Am axialen Ende der Kolbenstange 4 kann hierfür eine Verbindungselementausnehmung 48 vorgesehen sein, in der das axiale elastische Verbindungselement 46 angeordnet ist. Vom axialen elastischen Verbindungselement 46 stehen an beiden axialen Enden jeweils ein Gewindezapfen 49 ab, wobei einer der Gewindezapfen 49 in eine Gewindebohrung 50 am Kolbenkörper 20 und der gegenüberlie-

gende Gewindezapfen 49 in einer Gewindebohrung 50 in der Kolbenstange 4 geschraubt ist.

Die in Fig.7 gezeigte radial schwimmend gelagerte Anordnung des Kolbens 3 an der Kolben-

stange 4 kann auch in der Ausführung nach Fig.2 oder Fig.3 vorgesehen sein.

In Fig.8 wird eine weitere Ausgestaltung einer radial schwimmend gelagerten Anordnung des Kolbens 3 an der Kolbenstange 4 beschrieben. Auch in dieser Ausführung ist das axiale Ende der Kolbenstange 4 mit einem Kolbenstangenspalt KS in Querrichtung in einer Kolbenstangenausnehmung 40 am Kolbenkörper 20 angeordnet. Ebenso liegen die Grundfläche 42 der Kolbenstangenausnehmung 40 und die Stirnfläche 41 der Kolbenstange 4 axial aneinander an. Zumindest eine dieser Flächen kann auch konvex gewölbt sein, wie oben beschrie-

ben.

In der Ausführung nach Fig.8 wird die Kolbenstange 4 zusätzlich mit einer Vorspanneinheit 51 aktiv axial gegen die Grundfläche 42 der Kolbenstangenausnehmung 40 gedrückt, ohne die schwimmende Lagerung, insbesondere ohne den Kolbenstangenspalt KS, zu beeinträch-

tigen.

In der gezeigten Ausführungsform ist die Vorspanneinheit 51 mit einer Spannhülse 52 ausgeführt. Die Spannhülse 52 ist am axialen Ende des Kolbenkörpers 20 befestigt, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung wie in Fig.8, oder eingeklebt oder eingepresst oder anderweitig befestigt. Am dem Kolben 3 abgewandten axialen Ende der Spannhülse 52 ist eine radial nach abstehende Schulter 53 vorgesehen. Auf der Kolbenstange 4 ist zwischen der Schulter 53 und der Kolbenstangenausnehmung 40 ein Radialsteg 54 vorgesehen. Der Radialsteg 54 kann durch einen auf der Kolbenstange 4 befestigten Ring gebildet sein, kann aber auch einstückig mit der Kolbenstange 4 ausgebildet sein. Der Radialsteg 54 ist fest mit der Kolbenstange 4 verbunden und bewegt sich relativ zur Kolbenstange 4 nicht. Zwischen dem Radialsteg 54 und der Schulter 53 ist ein Federelement 55 vorgesehen, das den Radialstege 54 und damit die Kolbenstange 4 in Richtung Kolben 3 vorspannt. Damit kann eine bestimmte axiale Kontaktkraft zwischen Kolbenstange 4 und Kolben 3 sichergestellt werden,

was insbesondere bei Kraftumkehr vorteilhaft ist, da somit ein Kontaktverlust zwischen

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Kolbenstange 4 und Kolben 3 während der drucklosen Startphase des Kolbenkompressors 1

verhindert werden kann.

Die in Fig.8 gezeigte, radial schwimmend gelagerte Anordnung des Kolbens 3 an der Kol-

benstange 4, kann auch in der Ausführung nach Fig.2 oder Fig.3 vorgesehen sein.

Aufgrund des radial schwimmend an der Kolbenstange 4 gelagerten Kolbens 3 und der schwimmend am Kolben 3 gelagerten Kolbenhülse 21, könnte sich der Kolbenkörper 20 in radialer Richtung verschieben, was zu einem Kontakt des Kolbenkörpers 20 mit der Zylinderlauffläche 10 führen könnte. Um das zu verhindern ist am Kolbenkörper 20 am kolbenstangenseitigen Ende des Kolbens 3 ein Tragring 28 angeordnet, wie beispielsweise in den Figuren 2, 3, 4 und 5 dargestellt. Der Tragring 28 ist in einer Tragringnut 29 in der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 20 angeordnet, wobei die Tragringnut 29 natürlich in Richtung der Kolbenachse KA axial beabstandet von der dem kolbenstangenseitigen Ende des Kolbens 3 nächsten Hülsennut 24 für die zumindest eine Kolbenhülse 21 ist. Der Tragring 28

steht radial von der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers 20 ab.

Der Tragring 28 soll im Betrieb des Kolbens 3 mögliche verbleibende Querkräfte gegenüber der Zylinderlauffläche 10 abstützen und soll vor allem einen zentrischen Lauf des Kolbenkörpers 20 entlang der Zylinderachse (die mit der Kolbenachse KA zusammenfällt) sicherstellen. Der Tragring 28 liegt damit im Betrieb des Kolbens 3 an der Zylinderlauffläche 10 an und ist daher vorteilhaft aus einem tribologisch günstigen und verschleißfesten Material, insbesondere einem Polymermaterial, gefertigt. Nachdem der Tragring 28 am kolbenstangenseitigen Ende, und damit im Betrieb des Kolbens 3 an der druckabgewandten Seite, angeordnet ist und nur geringe Querkräfte aufnehmen muss, ist der Verschleiß am Tragring 28 gering. Zusätzlich kann der Tragring 28 druckausgeglichen ausgeführt sein, sodass im Betrieb des Kolbens 3 am Tragring 28 keine Kräfte aufgrund möglicher auf den Tragring 28 wirkender Druckdifferenzen auftreten. Das trägt ebenfalls dazu bei, den Verschleiß am Tragring 28 ge-

ring zu halten.

Der Außendurchmesser des Tragrings 28 kann maximal dem Innendurchmesser der Zylinderlauffläche 10 entsprechen und kann kleiner oder größer als der Außendurchmesser der

zumindest einen Kolbenhülse 21 sein.

Um zu verhindern, dass der Kolbenkörper 20 im Betrieb des Kolbens 3 in Kontakt mit der Zylinderlauffläche 10 gelangt, ist der größte Außendurchmesser des Kolbenkörpers 20 (zumindest des Teils, der im Betrieb in der der Zylinderlauffläche 10 läuft) jedenfalls kleiner als der

Außendurchmesser der Kolbenhülse 21.

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Mit Bezugnahme auf Fig.4 werden weitere mögliche Merkmale eines erfindungsgemäßen Kolbens 3 beschrieben. Diese zusätzlichen Merkmale sind unabhängig von der Ausführung

der schwimmend gelagerten Anordnung des Kolbens 3 an der Kolbenstange 4.

In der Ausgestaltung des Kolbens 3 nach Fig.4 sind an der Außenumfangsfläche 27 Drosselnuten 30 in Form von Umfangsnuten vorgesehen. Solche Drosselnuten 30 sind optional und es kann auch nur eine Drosselnuten 30 vorgesehen sein. Falls vorhanden dient die zumindest eine Drosselnuten 30 dazu, mögliche sich zwischen der Außenumfangsfläche 27 der Kolbenhülse 21 und der Zylinderlauffläche 10 befindliche Partikel abzufangen und zu sammeln. Damit kann das Entstehen von Kratzern an der Zylinderlauffläche 10 und/oder an der Außenumfangsfläche 27 der Kolbenhülse 21 oder das Abheben eines Spanes durch solche Partikel verhindert werden. Zusätzlich kann die Drosselnut 30 so gestaltet sein, dass es ähnlich wie bei einer kontaktlosen Labyrinthdichtung zu einem Drosseleffekt kommt, welcher im Betrieb des Kolbens 3 die kontaktlose Dichtleistung an der Kolbenhülse 21 erhöht. In der Umfangsnut 30 kommt es zu Verwirbelungen des entlang der Außenumfangsfläche 27 der Kolbenhülse 21 strömenden Kompressionsmediums, die zu Verlusten führen, die wiederum den wirkenden Druck abbauen. Dieser Drosseleffekt ist besonders wirksam, wenn das Verhältnis zwischen Dichtspalt DS und der radialen Nuttiefe der Umfangsnut mindestens 1.5,

vorzugsweise mindestens 2 ist.

In einer Ausführung mit mehreren Kolbenhülsen 21 am Kolbenkörper wie in Fig.3 dargestellt, bildet sich aufgrund der axialen Trennung der Hülsennuten 24 zwischen zwei benachbarten Kolbenhülsen 21 von selbst eine Drosselnut 30 aus, die die gleiche Wirkung hat, wie eine Drosselnut in Fig.2. Trotzdem könnten auch in einer Ausführung nach Fig.3, an zumindest einer Kolbenhülse zusätzlich zumindest eine Drosselnut 30 in der Außenumfangsfläche 27

vorgesehen sein.

In der Ausführung nach Fig.4 ist im Axialspalt AS zwischen dem Kolbenkörper 20 und der der Kurbelstange 4 abgewandten axialen Stirnseite der Kolbenhülse 21 ein Spaltring 43, vorzugsweise aus einem Polymer, wie PTFE, vorgesehen. Der Spaltring 43 ist zum einen so ausgeführt, dass die Kolbenhülse 21 in der Hülsennut 24 axial nicht geklemmt bzw. mit einer geringen Vorspannung, welche < 10% der durch den Kompressionsendruck aufgeprägten Flächenpressung ist, montiert wird, sodass die schwimmende Lagerung der Kolbenhülse 21 in der Hülsennut 24 verloren ginge. Das kann dadurch erzielt werden, dass der Spaltring 43 elastisch ausgeführt ist, wobei die wirkenden elastischen Kräfte in Richtung der Kolbenachse KA so klein sind, dass diese vernachlässigt werden können. Im Falle einer starren Ausführung des Spaltringes 43 darf die axiale Länge des Spaltringes 43 maximal der axialen Länge des Axialspaltes AS entsprechen, vorzugsweise kleiner der axialen Länge des Axialspaltes

AS. Zum anderen soll der Spaltring 43 eine Verbindung des Hülsenspaltes HS mit dem

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Außenumfangsfläche des Kolbens 3 oder der Außenumfangsfläche 27 der Kolbenhülse 21 sicherstellen, damit der Zylinderdruck pz in den Hülsenspalt HS gelangen kann. Hierfür kann der Spaltring 43 konstruktiv so ausgeführt sein, dass sich eine solche Verbindung ergibt, oder diese Verbindung ergibt sich dadurch, dass die axiale Länge des Spaltringes 43 kleiner

der axialen Länge des Axialspaltes AS ist.

Ein solcher Spaltring 43 kann auch in einer Ausführung nach Fig.2 vorgesehen sein. In einer Ausführung nach Fig.3, kann ein Spaltring 43 zumindest im Axialspalt AS zwischen einer Kolbenhülse 21 und dem Kolbenkörper 20, vorzugsweise bei allen Kolbenhülsen 21, vorge-

sehen sein.

In der Ausführung nach Fig.4 ist ferner zwischen der kolbenstangeseitigen Stirnfläche 45 der Kolbenhülse 21 und dem kolbenstangeseitigen axialen Ende der Hülsennut 24 ein elasti-

sches Dichtelement 44 vorgesehen. In der Ausführung nach Fig.4 ist das Dichtelement 44 in einer Nut am axialen Ende der Hülsennut 24 angeordnet, könnte aber auch einfach zwischen

Kolbenhülse 21 und axialem Ende der Hülsennut 24 eingesetzt sein.

Das Dichtelement 44 verbessert die Dichtung des Hülsenspaltes HS, in dem der Zylinderdruck pz anliegt. Die Kolbenhülse 21 wird durch den Zylinderdruck pz gegen das kolbenstangeseitige axiale Ende der Hülsennut 24 gepresst, wie bereits weiter oben ausgeführt. Damit wird auch eine Abdichtung des Hülsenspaltes HS erreicht, sodass sich über den Hülsenspalt HS kein Leckagepfad für das Kompressionsmedium ausbilden kann. Das Dichtelement 44 kann diese Dichtung verbessern oder zuverlässiger machen. Insbesondere können durch das Dichtelement 44 auch möglich Schrägstellungen der Kolbenhülse 21 gegenüber der Kolbenachse KA ausgeglichen werden und es kann bei einer solchen Schrägstellung verhindert werden, dass sich am kolbenstangeseitigen axialen Ende der Kolbenhülse 21 ein Leckage-

pfad Öffnet.

Ein elastisches Dichtelement 44 könnte alternativ auch zwischen dem zylinderseitigen axialen Ende der Hülsennut 24 und der Kolbenhülse 21 angeordnet sein. In dieser Ausführung würde der Spaltring 43 wegfallen bzw. durch das elastische Dichtelement 44 ersetzt. Das elastische Dichtelement 44 am gegenüberliegenden axialen Ende (wie in Fig.4 dargestellt) könnte in dieser Ausgestaltung ebenfalls wegfallen oder gezielt gasdurchlässig ausgeführt werden. Diese Ausgestaltung hätte den Effekt, dass der am Innendurchmesser der Kolbenhülse 21 anliegende Druck geringer ist als der am Außendurchmesser der Kolbenhülse 21 anliegende Druck und so die Kolbenhülse 21 durch den entstehenden Differenzdruck geringfügig zusammengedrückt würde. Dies würde zwar im Betrieb den Dichtspalt DS und somit auch die Leckage im Vergleich zu einer Ausführung wie in Fig.4 abgebildet erhöhen, hätte

aber den Vorteil, dass bei dieser Ausführung sichergestellt wäre, dass es in Grenzfällen zu

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keinen Druckaufbau am Innendurchmesser der Kolbenhülse 21 kommen kann, der höher ist als am Außendurchmesser der Kolbenhülse 21, was zu einer radialen Deformation der Kolbenhülse 21 nach außen und möglichen Kontakt der Kolbenhülse 21 mit der Zylinderlaufflä-

che 10 führen könnte.

Ein Dichtelement 44 wie oben beschrieben kann auch in einer Ausführung nach Fig.2 vorgesehen sein. In einer Ausführung nach Fig.3, kann ein Dichtelement 44 zumindest bei einer Kolbenhülse 21, vorzugsweise bei allen Kolbenhülsen 21, vorgesehen sein. Das Dichtelement 44 kann zusätzlich zu einem Spaltring 43 vorgesehen sein, wie in Fig.4, kann aber

auch ohne Spaltring 43 vorgesehen sein.

Die Materialien von Zylinderlauffläche 10 und der Kolbenhülse 21 sind so gewählt, dass die thermischen Verformungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten, gemeinsam mit der jeweiligen Verformung durch den anliegenden Druck, die Aufrechterhaltung eines funktionellen Dichtspalts DS ermöglicht. Das heißt, es wird sichergestellt, dass der Dichtspalt DS aufgrund des thermischen Ausdehnens und der lastbedingten Verformung weder zu groß noch zu klein werden kann. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien um maximal 1 x 10° 1/K unterscheiden. Vorzugsweise, aber nicht zwingend, ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Zylinderlauffläche 10 größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials der Kolbenhülse 21. Hierdurch kann verhindert werden, dass sich die Kolbenhülse 21 mehr ausdehnt als die Zylinderlauffläche 10, womit das thermisch bedingte Schließen des Dichtspalts DS zwischen Kolbenhülse 21 und Zylinderlauffläche 10 sicher verhindert wird. Mögliche Materialkombinationen, die das sicherstellen, sind Keramik für die Zylinderlauffläche 10 und Invar (Eisen-Nickel-Legierung mit einem sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten) für die Kolbenhülse 21 oder Stahl für die Zylinderlauffläche 10 und Keramik für die Kolbenhülse 21. Ebenso kann bei geeigneter Auslegung eine Kolbenhülse 21 aus Stahl mit einer keramischen Zylinderlauffläche 10 kombiniert werden. Auch eine Ausführung beider Kontaktpartner

aus keramischen Materialien ist möglich.

Fig.9 zeigt einen Zylinder Z1 eines Kolbenkompressors 1, in dem ein erfindungsgemäßer Kolben 3 mit Kolbenstange 4 hin und her bewegt wird. Der Zylinderraum K1 im Zylinder Z1 ist in dieser Ausführung durch einen Zylinderkopf 60 begrenzt, in dem auch das Saugventil SV1 und das Druckventil DV1 angeordnet sind. Der Kolben 3 mit Kolbenstange 4 kann wie oben mit Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 8 beschrieben ausgeführt sein. Die Zylinderlauffläche 10 ist in dieser Ausführungsform an einer Zylinderlaufbuchse 61 ausgebildet, die im

Zylinder Z1 angeordnet ist, was der üblichen Ausgestaltung entspricht.

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Der Zylinder Z1 ist in der Ausgestaltung nach Fig.9 gekühlt ausgeführt. Im Zylindergehäuse des Zylinders Z1 und um die Zylinderlauffläche 10, bzw. um die Zylinderlaufbuchse 41 herum, sind Temperierleitungen 62 vorgesehen, durch die ein temperiertes Temperiermedium durchgeführt wird. Mittels der Temperierleitungen 62 und dem Temperiermedium kann die Zylinderlauffläche 10 auf eine bestimmte Temperatur temperiert werden, womit die Wärmedehnung der Zylinderlauffläche 10 und damit auch der Dichtspalt DS zwischen der Zylinderlauffläche 10 und der zumindest einen Kolbenhülse 21 kontrolliert werden kann. Dazu kann im Zylinder Z1 auch ein Temperatursensor 63 vorgesehen sein, der die Temperatur im Bereich der Zylinderlauffläche 10 erfasst. Der Temperatursensor 63 kann in einen geschlossenen Regelkreis eingebunden sein, um über die Einstellung der Temperatur des Temperiermediums die Temperatur im Bereich der Zylinderlauffläche 10 zu regeln. Das Temperiermedium kann dazu sowohl kontrolliert gekühlt oder erwärmt werden. Eine Kühlung wird insbesondere im Betrieb des Kolbenkompressors 1 notwendig sein, wenn sich der Zylinder Z1 aufgrund der Komprimierung des Kompressionsmediums erwärmen wird. Bei Startvorgängen des Kolbenkompressors 1 oder beim Betrieb in niedrigen Umgebungstemperaturen kann es auch erforderlich sein, das Temperiermedium zu erwärmen. Die Temperatur des Temperiermediums kann auch oder zusätzlich in Abhängigkeit des aktuellen Dichtspaltes DS geregelt werden, um über die Wärmedehnung der Zylinderlauffläche 10 und der Kolbenhülse 21 den Dichtspalt DS in einem gewünschten Bereich zu halten. Hierfür kann der Dichtspalt DS auch

gemessen werden, beispielsweise mit einer Ultraschallmessung.

Claims

15 20 25 30 891 AT Patentansprüche

1. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) für einen Kolbenkompressor (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) einen Kolbenkörper (20) und zumindest eine Kolbenhülse (21) umfasst, wobei am Kolbenkörper (20) zumindest eine Hülsennut (24) vorgesehen ist, in der die zumindest eine Kolbenhülse (21) in radialer Richtung quer zu einer Kolbenachse (KA) schwimmend gelagert angeordnet ist, indem zwischen der Innenumfangsfläche (22) der zumindest einen Kolbenhülse (21) und der Außenumfangsfläche (23) der Hülsennut (24) ein Hülsenspalt (HS) vorgesehen ist und die axiale Hülsenlänge (HL) der zumindest einen Kolbenhülse (21) in Richtung der Kolbenachse (KA) zur Ausbildung eines Axialspaltes (AS) kleiner als die axiale Nutlänge (NL) der zumindest einen Hülsennut (24) ist, dass an einem kolbenstangenseitigen axialen Ende des Kolbenkörpers (20) eine Kolbenstangenausnehmung (40), in der ein axiales Ende der Kolbenstange (4) angeordnet ist, wobei eine axiale Stirnfläche (41) der Kolbenstange (4) an einer Grundfläche (42) der Kolbenstangenausnehmung (40) axial anliegt und der Kolbenkörper (20) in der radialen Richtung schwimmend gelagert an der Kolbenstange (4) angeordnet ist, indem zwischen der Kolbenstangenausnehmung (40) und der Kolbenstange (4) in radialer Richtung ein Kolbenstangenspalt (KS) vorgesehen ist und dass am kolbenstangenseitigen axialen Ende des Kolbenkörpers (20) an einer Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers (20) eine Tragringnut (29) vorgesehen ist, in der ein Tragring (28) angeordnet ist, der radial von der Außenumfangsfläche des Kolbenkörpers (20) absteht.

2. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolbenkörper (20) mehrere in Richtung der Kolbenachse (KA) axial beabstandete Hülsennuten (24) vorgesehen sind, wobei in jeder Hülsennut (24) eine Kolben-

hülse (21) in radialer Richtung schwimmend gelagert angeordnet ist.

3. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Außenumfangsfläche (27) zumindest einer Kolbenhülse (21)

zumindest eine Drosselnut (30) vorgesehen ist.

4. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Außenumfangsfläche (27) der zumindest einen Kolbenhülse

mehrere axial voneinander beabstandete Drosselnuten (30) vorgesehen sind.

5. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragringnut (29) axial zwischen einem

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kolbenstangeseitigen axialen Ende des Kolbenkörpers (20) und einem axialen Ende der dem kolbenstangeseitigen axialen Ende des Kolbenkörpers (20) am nächsten liegenden Hülsen-

nut (24) angeordnet ist.

6. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Stirnfläche (41) der Kolbenstange (4) und/oder

die Grundfläche (42) der Kolbenstangenausnehmung (40) konvex gewölbt ausgeführt ist.

7. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (4) in der Kolbenstangenausnehmung (40) über ein radiales oder axiales elastisches Verbindungselement (46) elastisch mit dem

Kolbenkörper (20) verbunden ist.

8. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als radiales elastisches Verbindungselement (46) ein elastischer Ring

zwischen der Kolbenstange (4) und der Kolbenstangenausnehmung (40) vorgesehen ist.

9. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kolbenstangenausnehmung (40) und an der Kolbenstange (4) jeweils eine Ringaufnahmenut (47a, 47b) vorgesehen ist und der elastische Ring in den

Ringaufnahmenuten (47a, 47b) angeordnet ist.

10. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das axiale elastische Verbindungselement (46) als elastischer Körpers ausgeführt ist, wobei am dem Kolben (3) zugewandten axialen Ende der Kolbenstange (4) eine Verbindungselementausnehmung (48) vorgesehen ist, in der das axiale elastische Verbindungselement (46) angeordnet ist, wobei am axialen elastischen Verbindungselement (46) an beiden axialen Enden jeweils ein axial vorstehender Gewindezapfen (49) vorgesehen ist, und wobei ein Gewindezapfen (49) in eine Gewindebohrung (50) am Kolbenkörper (20) und der gegenüberliegende Gewindezapfen (49) in eine Gewindebohrung (50) an der Kol-

benstrange (4) geschraubt ist.

11. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am kolbenstangenseitigen axialen Ende des Kolbenkörpers (20) eine Spannhülse (52) am Kolbenkörper (20) befestigt ist, wobei am dem Kolben (3) abgewandten axialen Ende der Spannhülse (52) eine Schulter (53) radial nach innen absteht, wobei an der Kolbenstange (4) axial zwischen der Schulter (53) und der Kolbenstangenausnehmung (40) ein Radialsteg (54) vorgesehen ist und wobei zwischen dem Radialsteg (54) und der Schulter (53) ein Federelement (55) angeordnet ist, dass die Kolbenstange (4) in Richtung Kolben (3) drückt.

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12. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer kolbenstangeseitigen Stirnfläche (45) der Kolbenhülse (21) und einem kolbenstangeseitigen axialen Ende der Hülsennut (24) ein

elastisches Dichtelement (44) angeordnet ist.

13. Kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Axialspalt (AS) zwischen dem Kolbenkörper (20) und einer der Kurbelstange (4) abgewandten axialen Stirnseite der Kolbenhülse (21) ein Spaltring (43) angeordnet ist, der eine Verbindung des Hülsenspaltes (HS) mit einer Außen-

umfangsfläche des Kolbens (3) herstellt.

14. Zylinder eine Kolbenkompressors (1), wobei im Zylinder (Z1) ein kontaktlos dichtender Kolben (3) mit Kolbenstange (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 13reziprokierend angeordnet ist und der Kolben (3) zumindest teilweise einen im Zylinder (Z1) ausgebildeten Kompressionsraum (K1) begrenzt, wobei zwischen der Außenumfangsfläche (27) der zumindest einen Kolbenhülse (21) oder den Außenumfangsflächen (27) der Kolbenhülsen (21) und ei-

ner Zylinderlauffläche (10) des Zylinders (Z1) ein Dichtspalt (DS) vorgesehen ist.

15. Zylinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinder (Z1) um die Zylinderlauffläche (10) herum eine Temperierleitung (62) angeordnet ist, durch die ein tempe-

riertes Temperiermedium durchgeführt ist.

16. Zylinder nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Material Kera-

mik für die Zylinderlauffläche (10) und Invar für die Kolbenhülse (21) oder Stahl für die Zylinderlauffläche (10) und Keramik für die Kolbenhülse (21) oder Keramik für die Zylinderlauffläche (10) und Stahl für die Kolbenhülse (21) vorgesehen ist oder Keramik für die Zylinderlauf-

fläche (10) und Keramik für die Kolbenhülse (21) vorgesehen ist.

17. Kolbenkompressor mit zumindest einem Zylinder (Z1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (4) am dem Kolben (3) abgewandten

axialen Ende mit einem Kolbentrieb (12) des Kolbenkompressors (1) verbunden ist.

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