DE102006052430A1 - Verdichter mit gasdruckgelagertem Kolben - Google Patents

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Abstract

In einem Verdichter mit einem Zylinder (22, 23) und einem in dem Zylinder (22, 23) oszillierend bewegbaren und quer zur Bewegungsrichtung spielbehafteten Kolben (25), bei dem eine Stirnfläche (31) des Kolbens (25) in dem Zylinder (22, 23) eine Verdichtungskammer (26) begrenzt, weist der Kolben (25) einen zu der Stirnfläche (31) hin abnehmenden Durchmesser auf.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdichter mit einem Zylinder, in dem ein Kolben durch ein Gasdrucklager ohne Berührung mit der Zylinderwand beweglich gehalten ist.
  • Ein solcher Verdichter ist zum Beispiel aus US 6 575 716 A1 bekannt. Bei diesem herkömmlichen Verdichter ist in der Innenwand des Zylinders eine umlaufende Nut gebildet, die über eine die Zylinderwand kreuzende Bohrung mit Druckgas versorgt wird. Das Druckgas verteilt sich in der umlaufenden Nut um den gesamten Umfang des Kolbens und breitet sich von der Nut aus in axialer Richtung durch einen engen Spalt zwischen Kolben und Zylinderwand aus, wodurch es den Kolben auf seinem gesamten Umfang ohne Kontakt mit der Zylinderwand hält. Wenn eine radiale Kraft auf den Kolben wirkt und diesen aus seiner Gleichgewichtsposition auslenkt, wird das Druckgas an einer Seite des Kolbenumfanges nicht nur verdichtet, sondern teilweise auch verdrängt, wobei die Verdrängung u. a. in einem Ausweichen des Gases zurück in die Nut beruhen kann. Während das verdichtete Gas auf den Kolben eine Rückstellkraft in Richtung der Gleichgewichtsposition hervorruft, kann das verdrängte Gas dies nicht. Aufgrund der Ausweichmöglichkeit ist die Steifigkeit des Lagers gegen radiale Auslenkung nicht allzu groß.
  • Um die Steifigkeit des Lagers zu verbessern, ist vorgeschlagen worden, das Druckgas über radiale Bohrungen mit sehr engem Querschnitt in den Spalt zwischen Zylinderwand und Kolben einzuführen. Aufgrund des engen Querschnittes der Bohrungen ist bei einer Auslenkung des Kolbens ein Rückströmen von Gas nur in geringem Umfang möglich. Daher ist bei gleichem Gasdurchsatz eine höhere radiale Steifigkeit des Lagers erreichbar.
  • Um das Rückströmen des Druckgases wirksam zu begrenzen, müssen die Versorgungsbohrungen einen sehr kleinen Durchmesser in ähnlicher Größenordnung wie die Spaltbreite zwischen Zylinderwand und Kolben haben. In der Praxis bedeutet dies, dass der Durchmesser der Versorgungsbohrungen nicht mehr als wenige 10 μm betragen sollte. Die Erzeugung so enger Bohrungen erfordert aufwändige Bearbeitungstechniken wie etwa Laserablation, Funkenerosion oder dergleichen. Mit diesen Techniken können die Versorgungsbohrungen nur einzeln erzeugt werden, was die Produktion langwierig und kostspielig macht. Außerdem ist die Materialstärke, in der so enge Bohrungen erzeugt werden können, auf wenige hundert μm begrenzt. Ein Werkstück mit einer so geringen Wandstärke ist leicht verformbar, so dass es schwierig ist, die für ein wirksames Gasdrucklager erforderliche Formgenauigkeit und -stabilität der Zylinderwand zu gewährleisten.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Verdichter mit einem gasdruckgelagerten Kolben anzugeben, der mit geringem Aufwand realisierbar ist und eine Lagerung des Kolbens mit guter radialer Steifigkeit bei geringem Druckgasdurchsatz ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen Verdichter mit einem Zylinder und einem in dem Zylinder oszillierend bewegbaren und quer zur Bewegungsrichtung spielhaltigen Kolben, wobei eine Stirnfläche des Kolbens in dem Zylinder eine Verdichtungskammer begrenzt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kolben einen zu der Stirnfläche hin abnehmenden Durchmesser aufweist. Durch die sich zur Stirnfläche hin verjüngende Form des Kolbens wird ein Teil des in der Verdichtungskammer durch die Kolbenbewegung verdichteten Gases in den Spalt zwischen Kolben und Zylinderwand hineingeführt, und es ist die Strömung des aus der Verdichtungskammer zwischen Kolben und Zylinderwand entweichenden Gases, die die Gasdrucklagerwirkung entfaltet.
  • Um eine präzise, von Schlingerbewegungen freie Führung des Kolbens zu gewährleisten, hat dieser vorzugsweise neben einem der Verdichtungskammer benachbarten, den zu der Stirnfläche hin abnehmenden Durchmesser aufweisenden Abschnitt einen Führungsabschnitt mit einem gleichbleibenden Durchmesser.
  • Um das Druckgas aus der Verdichtungskammer turbulenzarm in den Spalt zu führen, ist die Zunahme des Durchmessers zweckmäßigerweise stetig. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Änderungsrate des Durchmessers in Richtung der Achse unmittelbar an der Stirnfläche maximal ist und mit zunehmender Entfernung von der Stirnfläche abnimmt.
  • Die Innenwand des Zylinders kann im einfachsten Falle völlig frei von Versorgungsbohrungen für die Zufuhr von Druckgas in den Spalt zwischen Innenwand und Kolben sein.
  • In diesem Fall kommt die Gasströmung durch den Spalt bei jeder Oszillation des Kolbens wenigstens einmal zum Erliegen, so dass zu diesem Zeitpunkt ein Kontakt zwischen dem Kolben und der Zylinderwand zustande kommen kann. Um insbesondere aber nicht ausschließlich in diesem Fall Reibverschleiß zwischen dem Kolben und der Zylinderwand zu begrenzen, kann der Kolben und/oder die Innenwand des Zylinders mit einer harten Beschichtung versehen sein. Die Beschichtung kann aus einem Carbid, zum Beispiel Wolframcarbid, DLC (diamond-like carbon) oder dergleichen bestehen.
  • Um das Druckgaslager auch zum Zeitpunkt maximaler Ausdehnung der Verdichtungskammer wirksam zu erhalten, können Versorgungsbohrungen für die Zufuhr von Druckgas in einer Innenwand des Zylinders so angeordnet sein, dass sie einen der Verdichtungskammer zugewandten Abschnitt des Kolbens an dem Wendepunkt der Kolbenbewegung beaufschlagen, an dem die Ausdehnung der Verdichtungskammer maximal ist. Diese Ausgestaltung erlaubt zumindest eine erhebliche Reduzierung der Zahl der Versorgungsbohrungen im Vergleich zu einem herkömmlichen Verdichter, bei dem die Lagerwirkung ausschließlich über durch Versorgungsbohrungen von außen zugeführtes Druckgas aufrechterhalten wird.
  • Um radiale Kräfte auf den Kolben, die diesen gegen die Innenwand des Zylinders drücken könnten, zu minimieren, hat der Verdichter zweckmäßigerweise ein Antriebsaggregat, das eine reine Linearbewegung ausführt. Ein solches Antriebsaggregat kann insbesondere einen an den Kolben gekoppelten magnetischen Anker umfassen, der in einem magnetischen Wechselfeld parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens antreibbar ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Schnitt durch Kolben und Zylinder eines Verdichters gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
  • 2 einen schematischen Schnitt durch das Antriebsaggregat des Verdichters;
  • 3 einen zu 1 analogen Schnitt gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung;
  • 4 einen entsprechenden Schnitt gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung; und
  • 5 eine frontale Ansicht einer in der dritten Ausgestaltung verwendeten Hülse.
  • Der in 1 gezeigte Verdichter umfasst einen Zylinder 21, der im Wesentlichen aus einem Rohrstück 22, einem ein Ende des Rohrstückes 22 überdeckenden Kopfblech 23 und einer an einer von dem Rohrstück 22 abgewandten Seite des Kopfbleches 23 befestigten Kappe 24 zusammengefügt ist. Rohrstück 22, Kopfblech 23 und ein in das Rohrstück 22 eingreifender Kolben 25 begrenzen eine Verdichtungskammer 26. Die Verdichtungskammer 26 kommuniziert über in der Figur schematisch dargestellte, vorzugsweise einteilig aus dem aus Federstahl bestehenden Kopfblech 23 geformte Ventile 27, 28 mit zwei in der Kappe 24 gebildeten Kammern 29, 30. Die Ventile 27, 28 sind Rückschlagventile, die einen Gasstrom jeweils nur von der oberen, saugseitigen Kammer 29 in die Verdichtungskammer 26 bei einer Auswärtsbewegung des Kolbens 25 bzw. von der Verdichtungskammer 26 in die untere, druckseitige Kammer 30 bei einer Einwärtsbewegung des Kolbens 25 zulassen.
  • Der Kolben hat eine dem Kopfblech 23 zugewandte, ebene Stirnfläche 31, deren Durchmesser deutlich kleiner ist als der der Verdichtungskammer 26. An ihren Rändern geht die Stirnfläche 31 kontinuierlich gekrümmt in eine der Innenseite des Rohrstückes 22 zugewandte Mantelfläche 32 über. Die Mantelfläche 32 kann in Bewegungsrichtung des Kolbens 25 in drei Abschnitte gegliedert werden, einen zylindrischen Mittelabschnitt 33, dessen Durchmesser um höchstens wenige 10 μm kleiner als der der Verdichtungskammer 26 ist, so dass seine Bewegung in dem Rohrstück 22 spielarm und im wesentlichen schlingerfrei geführt ist, sowie, jeweils an den Mittelabschnitt 33 angrenzend, einen inneren und einen äußeren Abschnitt 34 bzw. 35, deren Durchmesser mit zunehmender Entfernung vom Mittelabschnitt 33 kontinuierlich abnimmt.
  • Die Breite des Spaltes 36 zwischen der Mantelfläche 32 und der Innenfläche des Rohrstückes 22 wächst mit zunehmendem Abstand vom Mittelabschnitt 33 schneller als linear.
  • Der sich in dieser Weise zur Verdichtungskammer 26 trichterartig erweiternde Spalt 36 begünstigt das Eindringen von Druckgas aus der Verdichtungskammer 26, so dass in Höhe des Mittelabschnittes 33 der Gasstrom durch den an dieser Stelle engen Spalt 36 deutlich stärker ist als bei einem Kolben von exakt zylindrischer Gestalt. Durch diesen Gasstrom ist eine Lagerwirkung entsprechend der eines herkömmlichen Gasdrucklagers mit Gaszuführung in den Spalt über Versorgungsbohrungen realisierbar.
  • Die Gasdrucklagerwirkung ist nur dann kurzzeitig unterbrochen, wenn zwischen der Verdichtungskammer 26 und der Rückseite des Kolbens 25 keine Druckdifferenz besteht. Bei einem Verdichter, bei dem in herkömmlicher Weise der gesamte Zylinder 21 in einem hermetischen Gehäuse gekapselt ist und die Rückseite des Kolbens 25 mit der saugseitigen Kammer 29 kommuniziert, kann dies am vom Kopfblech 23 abgewandten Wendepunkt der Kolbenbewegung der Fall sein.
  • Falls auf dem Weg des Gases von der Kolbenrückseite über die saugseitige Kammer 29 und deren Ventil 27 in die Verdichtungskammer 26 Strömungshindernisse liegen, die dazu führen, dass während einer Auswärtsbewegung des Kolbens 25 der Druck in der Verdichtungskammer 26 unter den Druck an der Kolbenrückseite abfällt – ein solches Strömungshindernis kann insbesondere das Ventil 27 selbst sein – wird der Gasstrom im Spalt 36 in jedem Bewegungszyklus des Kolbens zweimal – jeweils kurz vor Erreichen des vom Kopfblech 23 abgewandten Wendepunkts und danach – unterbrochen, und es kommt zu einer zeitweiligen Umkehrung der Strömungsrichtung des Gases im Spalt 36 zwischen Kolben 25 und Rohrstück 22. Um auch diesen in die Verdichtungskammer 26 gerichteten Gasstrom so zu verstärken, dass er eine Lagerwirkung entfaltet, nimmt auch im äußeren Abschnitt 35 der Durchmesser des Kolbens vom Mittelabschnitt 33 zu einer rückseitigen Stirnfläche 37 hin kontinuierlich ab.
  • Um Reibverschleiß durch eine Berührung von Kolben 25 und Rohrstück 22 zum Zeitpunkt des Stillstands des Gasstroms im Spalt 36 zu minimieren, ist die Mantelfläche 32 des Kolbens 25 wenigstens in ihrem mittleren Abschnitt 33 und/oder die Innenfläche des Rohrstücks 22 mit einer harten, abriebfesten Beschichtung, z.B. aus Wolframcarbid, DLC oder dergleichen versehen.
  • 2 zeigt schematisch ein Antriebsaggregat, das zum Antreiben der oszillierenden Bewegung des Kolbens 25 über eine Kolbenstange 38 einsetzbar ist. Das Antriebsaggregat umfasst zwei E-förmige Joche 1 mit drei sich paarweise gegenüberliegenden Armen 3, 4, 5. Die einander zugewandten Enden der Arme 3, 4, 5 bilden jeweils einen Luftspalt 2 begrenzende Polschuhe 7. Um die mittleren Arme 4 herum ist jeweils eine Erregerwicklung 8 angebracht. Die zwei Erregerwicklungen 8 sind durch eine Steuerschaltung mit Strom beaufschlagbar, wobei die Stromrichtung in den beiden Erregerwicklungen 8 jeweils so festgelegt ist, dass die einander gegenüberliegenden Polschuhe 7 der mittleren Arme 4 ungleichnamige Magnetpole bilden. Die Polschuhe der äußeren Arme 3 und 5 bilden jeweils zum benachbarten mittleren Arm 4 ungleichnamige Magnetpole.
  • In dem Luftspalt 2 ist ein Anker 10 an zwei Federn 11 zwischen einem oberen und einem unteren (beziehungsweise einem rechten und linken Umkehrpunkt in der Darstellung der 2) Umkehrpunkt reversierend beweglich aufgehängt. Die Stellung des Ankers 10 am oberen Umkehrpunkt ist mit durchgezogenen Linien, die am unteren Umkehrpunkt gestrichelt dargestellt. Die Federn 11 sind jeweils aus einem Blechstück ausgestanzte Blattfedern mit mehreren zickzackförmig verlaufenden Armen 12. Die Arme 12 einer Feder 11 erstrecken sich jeweils spiegelbildlich zueinander von einem zentralen Angriffspunkt an dem Anker 10 zu Aufhängungspunkten 13 an einem nicht dargestellten starren Gestell, an dem auch die Joche 1 und der Verdichter verankert sind. Durch diese Gestaltung sind die Federn 11 in Längsrichtung des Ankers 10 und in jeder dazu orthogonalen Richtung schwer verformbar, so dass sie den Anker 10 in seiner Längsrichtung reversierbar führen.
  • Der im wesentlichen stabförmige Anker 10 umfasst in seinem mittleren Bereich einen vierpoligen Permanentmagneten 14. Während in einer entspannten Stellung der Federn 11, in der die Arme 12 jeder Feder 11 im wesentlichen in einer gleichen Ebene liegen, der Magnet 14 zentral in dem Luftspalt 2 platziert ist und eine Grenzlinie 15 zwischen seinen in 1 linken und rechten Polen mittig durch die mittleren Arme 4 verläuft, wird durch Beaufschlagen der Wicklungen 8 mit einem Strom der Anker 10 je nach Stromrichtung nach links oder nach rechts ausgelenkt.
  • 3 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters, der ebenfalls mit dem in 2 gezeigten Antriebsaggregat kombinierbar ist. Der Verdichter hat ein Kopfblech 23 mit Ventilen 27, 28 und eine Kappe 24 mit Kammern 29, 30, wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben. Ebenso hat der Kolben 25 einen Aufbau mit einem zylindrischen Mittelabschnitt 33 und sich zu den Stirnflächen 31 bzw. 37 hin verjüngenden inneren und äußeren Abschnitten 34, 35. In dem Rohrstück 22 ist eine Hülse 39 aufgenommen, die zusammen mit dem Kolben 25 und dem Kopfblech 23 die Verdichtungskammer 26 begrenzt. Zwischen der Hülse 39 und dem Rohrstück 22 befindet sich ein ringförmiger Hohlraum 40, der an seinem vom Kopfblech 23 abgewandten Ende durch einen O-Ring 41 oder dergleichen abgedichtet ist und über eine schräg durch das Rohrstück 22 und das Kopfblech 23 verlaufende Bohrung 42 mit der druckseitigen Kammer 30 kommuniziert.
  • Versorgungsbohrungen 43 mit einem Durchmesser von wenigen 10 μm kreuzen die Hülse 39. Die axiale Position der Versorgungsbohrungen 43 ist so gewählt, dass am von dem Kopfblech 23 abgewandten Umkehrpunkt der Kolbenbewegung, in der Figur durch einen gestrichelten Umriss des Kolbens 25 dargestellt, die Versorgungsbohrungen 42 in Höhe des Mittelabschnittes 33 des Kolbens liegen, während am dem Kopfblech 23 zugewandten Umkehrpunkt der Kolbenbewegung eine axiale Überschneidung der Positionen der Versorgungsbohrungen 43 und des Kolbens 25 nicht notwendigerweise gegeben sein muss. Wenn sich der Kolben 25 in der Nähe dieses dem Kopfblech 23 zugewandten Umkehrpunktes befindet, ist der Überdruck in der Verdichtungskammer 26 ausreichend, um einen für die gewünschte Lagerwirkung ausreichenden Gasstrom durch den Spalt 36 aufrecht zu erhalten. Wenn sich der Kolben 25 in der Nähe des vom Kopfblech 23 abgewandten Umkehrpunktes befindet, an dem kein Überdruck in der Verdichtungskammer 26 einen Gasstrom durch den Spalt 36 antreibt, wird die Druckgaslagerwirkung durch die Versorgungsbohrungen 43 aufrechterhalten, so dass es in keiner Phase der Oszillationsbewegung des Kolbens 25 zu einem Kontakt mit der Hülse 39 kommt.
  • Durch die Wirkung des Ventils 28 wird in der Kammer 30 ein kontinuierlicher Überdruck aufrechterhalten, auch während sich der Kolben 25 von dem Kopfblech 23 fortbewegt. Dieser kontinuierliche Überdruck erlaubt eine kontinuierliche Speisung der Versorgungsbohrungen 43 mit Druckgas. Denkbar ist aber auch, die Durchgangseigenschaften der Bohrung 42 und des Hohlraumes 40 so zu optimieren, dass ein Druckstoß, der in der Kammer 30 immer dann auftritt, wenn das Ventil 28 öffnet und komprimiertes Gas aus der Verdichtungskammer 26 in die Kammer 30 nachströmt, sich durch die Bohrung 42 und den Hohlraum 40 ausbreitet und die Versorgungsbohrungen 43 dann erreicht, wenn sich der Kolben 25 vor diesen Versorgungsbohrungen 43 befindet. Hierdurch kann die für die Lagerung des Kolbens 25 benötigte Druckgasmenge weiter reduziert werden.
  • Da nur eine relativ kleine Zahl von Versorgungsbohrungen 43 benötigt wird, ist auch hier eine Verringerung des Fertigungsaufwandes im Vergleich zu einem herkömmlichen druckgasgelagerten Verdichter mit axial verteilten Versorgungsbohrungen realisierbar.
  • Eine harte Beschichtung wie oben beschrieben kann auch bei dieser Ausgestaltung am Kolben 25 und/oder dem Rohrstück 22 vorgesehen sein, um Reibverschleiß jeweils bei Inbetriebnahme des Verdichters, wenn der Druck in der Kammer 30 noch nicht ausreicht, um an den Versorgungsbohrungen 43 Lagerwirkung zu entfalten, zu vermeiden.
  • 4 zeigt einen zu 1 und 3 analogen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verdichters. Auch hier sind die Kappe 24, das Kopfblech 23 und der Kolben 25 mit den in 1 gezeigten identisch. Der Innenraum des Rohrstückes 22 ist lediglich an seinem vom Kopfblech 23 abgewandten Ende erweitert, und in die Erweiterung ist eine Hülse 44 eingefügt, die an eine Schulter 48 der Erweiterung anschlägt und deren Innenfläche mit der Innenfläche des nicht erweiterten Teiles des Rohrstückes 22 bündig abschließt. Rohrstück 22 und Hülse 44 begrenzen einen Ringkanal 45, der über eine Bohrung 42 mit der druckseitigen Kammer 30 kommuniziert.
  • 5 zeigt eine frontale Ansicht der Hülse 44. Man erkennt, dass in eine Stirnseite 46 der Hülse, die im montierten Zustand an einer die Aufweitung begrenzenden Schulter des Rohrstückes 22 anliegt, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kerben 47 eingeprägt sind. Anders als Bohrlöcher sind die Kerben 47 mit einer Breite und Tiefe von wenigen 10 μm und einer praktisch beliebigen Länge gleichzeitig und mit geringem Aufwand realisierbar. Zusammen mit der Schulter 48 des Rohrstückes 22 begrenzen sie Versorgungsdurchgänge 43, über die Druckgas aus dem Ringkanal 45 ins Innere des Rohrstückes 22 einströmen und den Kolben 25 in der Umgebung seines vom Kopfblech 23 abgewandten Umkehrpunktes gelagert halten kann.

Claims (10)

  1. Verdichter mit einem Zylinder (22, 23) und einem in dem Zylinder (22, 23) oszillierend bewegbaren und quer zur Bewegungsrichtung spielbehafteten Kolben (25), wobei eine Stirnfläche (31) des Kolbens (25) in dem Zylinder (22, 23) eine Verdichtungskammer (26) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (25) einen zu der Stirnfläche (31) hin abnehmenden Durchmesser aufweist.
  2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (25) einen der Verdichtungskammer (26) benachbarten Abschnitt (34) mit dem zu der Stirnfläche (31) hin abnehmenden Durchmesser und einen Führungsabschnitt (33) mit gleichbleibendem Durchmesser aufweist.
  3. Verdichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (25) ferner einen von der Verdichtungskammer (26) abgewandten Abschnitt (35) mit zu einer rückwärtigen Stirnfläche (37) des Kolbens (25) hin abnehmendem Durchmesser aufweist.
  4. Verdichter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahme des Durchmessers stetig ist.
  5. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsrate von der Mitte (33) des Kolbens zu der Stirnfläche (31; 37) hin anwächst.
  6. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (22, 23) eine Innenwand aufweist, die frei von Versorgungsbohrungen für die Zufuhr von Druckgas in einen Spalt (36) zwischen Innenwand und Kolben (25) ist.
  7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Versorgungsbohrungen (43) für die Zufuhr von Druckgas in einer Innenwand (39) des Zylinders (22, 23) angeordnet sind, um einen der Verdichtungskammer (26) zugewandten Abschnitt (33, 34) des Kolbens (25) an einem Wendepunkt der Kolbenbewegung zu beaufschlagen, an dem die Ausdehnung der Verdichtungskammer (26) maximal ist.
  8. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (25) und/oder eine Innenwand des Zylinders (22, 23) mit einer harten Beschichtung versehen ist.
  9. Verdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Carbid umfasst.
  10. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (25) an einen magnetischen Anker (10) gekoppelt ist, der in einem magnetischen Wechselfeld parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens (25) antreibbar ist.
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CNA2007800414128A CN101535644A (zh) 2006-11-07 2007-10-31 包括压缩气体辅助活塞的压缩机
RU2009119391/06A RU2432497C2 (ru) 2006-11-07 2007-10-31 Компрессор, содержащий газовый подшипник
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DE102006052430A Withdrawn DE102006052430A1 (de) 2006-11-07 2006-11-07 Verdichter mit gasdruckgelagertem Kolben

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2700816A1 (de) * 2012-08-24 2014-02-26 LG Electronics, Inc. Kolbenkompressor
DE102019104856A1 (de) * 2019-02-26 2020-08-27 Wabco Gmbh Kolbenkompressor

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101860340B1 (ko) * 2011-09-06 2018-05-23 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기
KR101299553B1 (ko) * 2011-09-06 2013-08-23 엘지전자 주식회사 가스베어링을 구비한 왕복동식 압축기
DE102011085239A1 (de) * 2011-10-26 2013-05-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stößel
US9228738B2 (en) 2012-06-25 2016-01-05 Orbital Atk, Inc. Downhole combustor
BR102013003056A2 (pt) * 2013-02-07 2014-09-16 Whirlpool Sa Restritor de fluxo e compressor de gás
CN203906210U (zh) 2013-06-28 2014-10-29 Lg电子株式会社 线性压缩机
CN204126840U (zh) 2013-06-28 2015-01-28 Lg电子株式会社 线性压缩机
CN203770066U (zh) * 2013-06-28 2014-08-13 Lg电子株式会社 线性压缩机
CN203835658U (zh) 2013-06-28 2014-09-17 Lg电子株式会社 线性压缩机
CN104251196B (zh) 2013-06-28 2016-10-05 Lg电子株式会社 线性压缩机
CN104251193A (zh) 2013-06-28 2014-12-31 Lg电子株式会社 线性压缩机
DE102014200981A1 (de) * 2014-01-21 2015-07-23 BSH Hausgeräte GmbH Verdichter für einen Kältekreislauf eines Haushaltskältegeräts, Haushaltskältegerät mit einem Verdichter und Verfahren zum Betreiben eines Verdichters eines Haushaltskältegeräts
KR102605743B1 (ko) * 2017-01-10 2023-11-24 엘지전자 주식회사 리니어 압축기
KR102495256B1 (ko) * 2018-05-16 2023-02-02 엘지전자 주식회사 리니어 압축기

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB852618A (en) 1958-03-14 1960-10-26 Sulzer Ag Compressors having labyrinth-sealed unlubricated pistons
US3181779A (en) * 1962-09-06 1965-05-04 Walker Mfg Co Compressor
CH507449A (de) 1969-04-24 1971-05-15 Sulzer Ag Kolbenkompressor mit im wesentlichen berührungsfrei im Zylinder arbeitendem Kolben
SE366703B (de) * 1969-07-04 1974-05-06 Howaldtswerke Deutsche Werft
JPS58138281A (ja) * 1982-02-09 1983-08-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 外圧を受けるポンプ
US4644851A (en) 1984-02-03 1987-02-24 Helix Technology Corporation Linear motor compressor with clearance seals and gas bearings
DE4035524A1 (de) * 1990-11-08 1992-05-14 Bayerische Motoren Werke Ag Leichtmetallzylinder einer hubkolben-brennkraftmaschine
DE4137224C1 (en) * 1991-11-13 1993-05-27 L'orange Gmbh, 7000 Stuttgart, De Pump plunger for fuel injection pump of IC engine - comprises coating head and/or shaft with chromium and/or tungsten carbide(s) or oxide(s) ceramics
US5366350A (en) * 1993-04-13 1994-11-22 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Gas guiding mechanism in a piston type compressor
US5816783A (en) * 1993-05-19 1998-10-06 Hitachi, Ltd. Electrically driven hermetic compressor
DE19610595C1 (de) * 1996-03-18 1996-10-10 Brueninghaus Hydromatik Gmbh Kolben für eine hydrostatische Axialkolbenmaschine
JP2000161213A (ja) * 1998-12-01 2000-06-13 Matsushita Refrig Co Ltd 振動式圧縮機
JP2001165049A (ja) * 1999-12-08 2001-06-19 Toyota Autom Loom Works Ltd 往復式圧縮機
JP3789691B2 (ja) * 1999-09-14 2006-06-28 三洋電機株式会社 高圧圧縮機の圧縮装置
JP2001227461A (ja) * 2000-02-14 2001-08-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd リニア圧縮機
DE102004061940A1 (de) 2004-12-22 2006-07-06 Aerolas Gmbh, Aerostatische Lager- Lasertechnik Kolben-Zylinder-Einheit
US20080000348A1 (en) * 2004-12-23 2008-01-03 Bsh Bosch Und Siemens Hausgerate Gmbh Linear Compressor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2700816A1 (de) * 2012-08-24 2014-02-26 LG Electronics, Inc. Kolbenkompressor
US9494148B2 (en) 2012-08-24 2016-11-15 Lg Electronics Inc. Reciprocating compressor having fluid bearing
EP3130804A1 (de) * 2012-08-24 2017-02-15 LG Electronics Inc. Hubkolbenverdichter
US10125754B2 (en) 2012-08-24 2018-11-13 Lg Electronics Inc. Reciprocating compressor having casing including inner and outer shells
DE102019104856A1 (de) * 2019-02-26 2020-08-27 Wabco Gmbh Kolbenkompressor

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