DE102012104164B3

DE102012104164B3 - Piston cylinder unit for use in linear compressor of refrigeration system, has micro holes arranged in cylinder inner circumference wall in cylinder planes, and other micro holes arranged in piston outer circumference wall in piston plane

Info

Publication number: DE102012104164B3
Application number: DE201210104164
Authority: DE
Inventors: Michael Muth; Georg Slotta
Original assignee: Aerolas GmbH
Current assignee: Aerolas GmbH
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2032-05-12
Also published as: DE102012104164B9

Abstract

The unit (1) has a linearly movable piston (103) mounted in a cylinder (2) by a fluid pressure. Micro holes (34') are arranged in a cylinder inner circumference wall along a cylinder inner circumference in cross section planes of the cylinder. Other micro holes (130') are arranged in a piston outer circumference wall (136) along a piston outer circumference in a cross section plane of the piston, which is provided adjacent to a piston front wall (116). The micro holes open into a bearing gap (19), and are connected with a supply line for a pressurized fluid e.g. air.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem im Zylinder fluiddruckgelagerten linear bewegbaren Kolben gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a piston-cylinder unit with a fluid-pressure bearing in the cylinder linearly movable piston according to the preamble of patent claim 1.

Bei derartigen Kolben-Zylinder-Einheiten besteht dann, wenn der Druck im Kompressionsraum größer ist als der Druck im Lagerspalt die Gefahr, dass der Kolben durch asymmetrisch in den Lagerspalt eintretendes Fluid aus dem Kompressionsraum aus seiner mit dem Zylinder koaxialen Lage seitlich verkippt wird, wodurch sich zumindest partiell die Dicke des Lagerspalts verändert und wodurch in Folge die Tragfähigkeit des Fluiddrucklagers zwischen dem Zylinder und dem Kolben schlagartig abnimmt. Insbesondere dann, wenn die Kolben-Zylinder-Einheit als Kompressor ausgestaltet ist, ist aber die Kippstabilität des Kolbens zu gewährleisten.In such piston-cylinder units, when the pressure in the compression chamber is greater than the pressure in the bearing gap there is the risk that the piston will be tilted laterally out of its coaxial position with the cylinder by asymmetrically entering the bearing gap fluid from the compression space At least partially, the thickness of the bearing gap is changed and as a result, the load capacity of the fluid pressure bearing between the cylinder and the piston abruptly decreases. In particular, when the piston-cylinder unit is designed as a compressor, but the tilting stability of the piston is to ensure.

Aus der DE 10 2004 061 941 A1 , deren Offenbarung in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung vollumfänglich einbezogen wird, ist bereits eine Kolben-Zylinder-Einheit bekannt, die eine erhöhte Kippstabilität des Kolbens ermöglicht. Diese vorbekannte Kolben-Zylinder-Einheit ist in 1 als Stand der Technik dargestellt. Diese Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine Kolben-Zylinder-Einheit 1 mit einem Zylinder 2 und einem Kolben 3. Der Zylinder ist mit einer Zylinderbohrung 10 versehen, in der der Kolben 3 in Richtung der Längsachse X der Zylinderbohrung 10 hin und her bewegbar und frei geführt aufgenommen ist. Der Kolben 3 ist über eine Kolbenstange 4 mit einem (nicht gezeigten) Antrieb oder Abtrieb verbunden. Die an einem Zylinderkopf 23 ausgebildete Zylinderstirnwand 12, die den stirnseitigen Abschluss der Zylinderbohrung 10 bildet, die Innenumfangswand 14 der Zylinderbohrung 10 und die Kolbenstirnwand 16 begrenzen das Zylindervolumen und bilden einen Kompressionsraum 18.From the DE 10 2004 061 941 A1 , whose disclosure is fully incorporated in the disclosure of the present application, a piston-cylinder unit is already known, which allows an increased tilting stability of the piston. This prior art piston-cylinder unit is in 1 represented as state of the art. This figure shows a longitudinal section through a piston-cylinder unit 1 with a cylinder 2 and a piston 3 , The cylinder is with a cylinder bore 10 provided in which the piston 3 in the direction of the longitudinal axis X of the cylinder bore 10 moved back and forth and freely recorded. The piston 3 is via a piston rod 4 connected to a drive or output (not shown). The on a cylinder head 23 formed cylinder end wall 12 , the frontal completion of the cylinder bore 10 forms, the inner peripheral wall 14 the cylinder bore 10 and the piston end wall 16 limit the cylinder volume and form a compression space 18 ,

In die Zylinderstirnwand 12 mündet ein mit einem schematisch gezeigten Ventil 20 versehener Einlasskanal 22. Ebenfalls in der Zylinderstirnwand 12 ist ein Auslasskanal 24 vorgesehen, der ebenfalls ein entsprechendes Auslassventil 26 aufweist; auch dieser Auslasskanal mündet in die Zylinderbohrung 10.In the cylinder front wall 12 opens with a valve shown schematically 20 provided inlet channel 22 , Also in the cylinder front wall 12 is an outlet channel 24 provided, which is also a corresponding exhaust valve 26 having; Also this outlet channel opens into the cylinder bore 10 ,

Wird der Kolben in 1 nach rechts bis zu der gestrichelt gezeigten Lage des Kolbens 3 bewegt, in der dieser seinen oberen Totpunkt OT erreicht, wo er seine Bewegungsrichtung umkehrt, so wird das im Zylindervolumen 18 befindliche Fluid, das beispielsweise gasförmig ist, wenn es sich bei der Kolben-Zylinder-Einheit um einen Kompressor handelt, komprimiert. Das Zylindervolumen 18 bildet dann einen Kompressionsraum. Wenn dann das Auslassventil 26 öffnet, strömt das komprimierte Fluid aus dem Kompressionsraum 18 durch den Auslasskanal 24, beispielsweise zu nachgeschalteten Verbrauchern, ab.If the piston is in 1 to the right up to the dashed line position of the piston 3 moved, in which this reaches its top dead center OT, where it reverses its direction of movement, so it is in the cylinder volume 18 For example, fluid that is gaseous, for example, when the piston-cylinder unit is a compressor, compresses. The cylinder volume 18 then forms a compression space. If then the exhaust valve 26 opens, the compressed fluid flows out of the compression chamber 18 through the outlet channel 24 , for example to downstream consumers from.

Ein Teil des ausgestoßenen Fluids wird aus dem Auslasskanal 24 durch einen Verbindungskanal 28, der im Zylinderkopf 23 und im Gehäuse 21 des Zylinders 2 vorgesehen ist, in Ringkanäle 30, 32, 34 geleitet, die ebenfalls im Gehäuse 21 des Zylinders 2 vorgesehen sind und die die Zylinderbohrung 10 ringförmig umgeben. Die Ringkanäle 30, 32, 34 sind in Richtung der Längsachse X der Zylinderbohrung voneinander beabstandet. Jeder der Ringkanäle 30, 32, 34 ist mit einer Mehrzahl von Mikrolöchern 30', 32', 34' versehen, die über den Umfang der Zylinderbohrung 10 gleichmäßig verteilt den jeweiligen Ringkanal 30, 32, 34 mit dem Inneren der Zylinderbohrung 10 verbinden und dabei die Innenumfangswand 14 des Zylinders durchdringen. Die Mikrolöcher 30', 32', 34' eines jeden Ringkanals 30, 32, 34 bilden so eine jeweilige ringförmige Düsenanordnung 30'', 32'', 34''. Druckfluid, vorzugsweise unter Druck stehendes Gas wie zum Beispiel Druckluft, welches durch den Verbindungskanal 28 in die Ringkanäle 30, 32, 34 geleitet wird, kann somit durch die Mikrolöcher 30, 32', 34' austreten und in einem Lagerspalt 19 zwischen einer zylinderseitigen Lagerfläche 15 auf der Innenumfangswand 14 des Zylinders 2 und einer kolbenseitigen Lagerfläche 38 auf der Außenumfangswand 36 des Kolbens ein den Kolben seitlich abstützendes Fluidpolster, beispielsweise ein Gaspolster, ausbilden.Part of the ejected fluid is discharged from the outlet channel 24 through a connection channel 28 in the cylinder head 23 and in the case 21 of the cylinder 2 is provided in ring channels 30 . 32 . 34 passed, which also in the housing 21 of the cylinder 2 are provided and the cylinder bore 10 surrounded by a ring. The ring channels 30 . 32 . 34 are spaced apart in the direction of the longitudinal axis X of the cylinder bore. Each of the ring channels 30 . 32 . 34 is with a plurality of microholes 30 ' . 32 ' . 34 ' provided over the circumference of the cylinder bore 10 evenly distributed the respective annular channel 30 . 32 . 34 with the interior of the cylinder bore 10 connect while keeping the inner peripheral wall 14 penetrate the cylinder. The microholes 30 ' . 32 ' . 34 ' of each ring channel 30 . 32 . 34 thus form a respective annular nozzle assembly 30 '' . 32 '' . 34 '' , Pressurized fluid, preferably pressurized gas, such as compressed air, passing through the communication passage 28 in the ring channels 30 . 32 . 34 can thus be passed through the microholes 30 . 32 ' . 34 ' leak out and in a bearing gap 19 between a cylinder-side bearing surface 15 on the inner peripheral wall 14 of the cylinder 2 and a piston side bearing surface 38 on the outer peripheral wall 36 of the piston forming a piston laterally supporting fluid cushion, such as a gas cushion.

Der der Zylinderstirnwand 12 nächstgelegene erste Ringkanal 30 mit den ihm zugeordneten Mikrolöchern 30' ist in einem Bereich gelegen, in dem der Kolben die Mikrolöcher 30' nur dann abdeckt, wenn er sich in der Nähe der Kompressionsstellung, also des oberen Totpunkts OT, befindet, also dann, wenn das Zylindervolumen 18 minimiert ist. In diesem Fall deckt der Kolben 3 die vorderen, ersten Mikrolöcher 30' mit der Lagerfläche 38 im vorderen Bereich 3'' ab. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der Kolbenabschnitt, der der Kolbenstirnwand 16 benachbart ist, in seiner Lage nahe dem oberen Totpunkt OT seitlich stabilisiert ist, so dass die Gefahr, dass der Kolben durch aus dem Kompressionsraum in den Lagerspalt eintretendes Fluid seitlich ausgelenkt wird, im Wesentlichen ausgeschlossen ist.The cylinder front wall 12 nearest first ring channel 30 with its associated microholes 30 ' is located in an area where the piston is the microholes 30 ' only covers when it is in the vicinity of the compression position, ie the top dead center OT, that is, when the cylinder volume 18 is minimized. In this case, the piston covers 3 the front, first microholes 30 ' with the storage area 38 in the front area 3 '' from. In this way, it is ensured that the piston portion, the piston end wall 16 is adjacent, laterally stabilized in its position near the top dead center OT, so that the risk that the piston is deflected laterally by entering from the compression space in the bearing gap fluid is substantially excluded.

Der zweite Ringkanal 32 ist so angeordnet, dass die ihm zugeordneten Mikrolöcher 32' stets vom sich bewegenden Kolben 3 abgedeckt sind, so dass die Mikrolöcher 32' über den gesamten axialen Bewegungsweg des Kolbens 3 zur Bildung des tragenden Gaspolsters zwischen der Innenumfangswand 14 des Zylinders 2 und der Außenumfangswand 36 des Kolbens 3 beitragen.The second ring channel 32 is arranged so that its associated microholes 32 ' always from the moving piston 3 are covered so that the microholes 32 ' over the entire axial travel of the piston 3 for forming the supporting gas cushion between the inner peripheral wall 14 of the cylinder 2 and the outer peripheral wall 36 of the piston 3 contribute.

Der dritte Ringkanal 34 ist am weitesten von der Zylinderstirnwand 12 entfernt. Die dem dritten Ringkanal 34 zugeordneten Mikrolöcher 34' sind somit nur dann vom Kolben 3 überdeckt, und zwar von der Lagerfläche 38 im hinteren Bereich 3' des Kolbens, wenn sich der Kolben 3 im Bereich seiner zurückgezogenen Position befindet, in der das Zylindervolumen maximal ist. The third ring channel 34 is furthest from the cylinder end wall 12 away. The third ring channel 34 associated microholes 34 ' are thus only from the piston 3 covered, from the storage area 38 in the back area 3 ' of the piston when the piston 3 is in the region of its retracted position in which the cylinder volume is maximum.

Diese bekannte Kolben-Zylinder-Einheit stützt zwar den Kolben in seinem vorderen Umfangsbereich auch in der oberen Totpunktlage ab, doch ist nicht auszuschließen, dass aus dem Kompressionsraum 18 in den Lagerspalt eintretendes Druckfluid eine seitliche Kraft auf den Kolben ausübt, weil der Abstand zwischen der Kolbenstirnwand und dem Auftreffort des aus den Mikrolöchern 30' austretenden Lager-Druckfluids am Kolbenumfang aufgrund der Kolbenbewegung variiert.Although this known piston-cylinder unit supports the piston in its front peripheral region in the top dead center, but it is not excluded that from the compression chamber 18 entering the bearing gap pressurized fluid exerts a lateral force on the piston, because the distance between the piston end wall and the point of impact of the microholes 30 ' Exiting bearing pressure fluid varies on the piston circumference due to the piston movement.

Die DE 10 2008 007 661 A1 zeigt einen Linearverdichter mit einer Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben von einem Linearmotor zu einer reziprozierenden Bewegung angetrieben wird. Der Kolben ist im Zylinder gasdruckgelagert, wozu die Zylinderwandung mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen versehen ist. Der Kolben ist an seiner Stirnseite über den Umfang mit einer Vielzahl von Schrägbohrungen oder Radialschlitzen versehen, die sich vom Kolbenboden zum Kolbenumfang erstrecken. Durch diese Bohrungen bzw. Schlitze soll ein Druckausgleich zwischen den Räumen beiderseits des Kolbens stattfinden.The DE 10 2008 007 661 A1 shows a linear compressor with a piston-cylinder unit whose piston is driven by a linear motor to a reciprocating motion. The piston is mounted gas pressure in the cylinder, to which the cylinder wall is provided with a plurality of nozzle openings. The piston is provided on its front side over the circumference with a plurality of oblique holes or radial slots extending from the piston crown to the piston circumference. Through these holes or slots should take place pressure equalization between the rooms on both sides of the piston.

Aus der DE 81 32 123 U1 ist eine Gaslagerung einer Kolben-Zylinder-Einheit bekannt, bei der zwischen dem Kompressionsraum und einem Druckraum des Gaslagers eine Fluidverbindung vorgesehen ist.From the DE 81 32 123 U1 a gas bearing of a piston-cylinder unit is known in which a fluid connection is provided between the compression space and a pressure space of the gas bearing.

Die US 5 140 905 zeigt und beschreibt einen gasgelagerten Kolben in einer Kolben-Zylinder-Einheit, bei dem im vorderen Endabschnitt Umfangsnuten vorgesehen sind, die isoliert in die Umfangswand eingebracht sind. Diese Umfangsnuten sollen das Gaslager vom oszillierenden Druck im Kompressionsraum isolieren.The US 5,140,905 shows and describes a gas-bearing piston in a piston-cylinder unit, wherein in the front end portion of circumferential grooves are provided, which are isolated in the circumferential wall introduced. These circumferential grooves are intended to insulate the gas bearing from the oscillating pressure in the compression space.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit anzugeben, die auch bei hochdynamischen Anwendungen, also dann, wenn die Kolben-Zylinder-Einheit mit einer hohen Arbeitsfrequenz läuft, eine gesicherte seitliche Abstützung des Kolbens im Bereich der Kolbenstirnwand auch dann gewährleistet, wenn sich der Kolben im Bereich seines oberen Totpunkts befindet und somit der Druck im Kompressionsraum maximal ist.Object of the present invention is therefore to provide a generic piston-cylinder unit, which also in highly dynamic applications, ie when the piston-cylinder unit runs at a high operating frequency, a secured lateral support of the piston in the region of the piston end wall also then ensured when the piston is in the region of its top dead center and thus the pressure in the compression chamber is maximum.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheit durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a generic piston-cylinder unit by the features of claim 1.

Bei dieser Kolben-Zylinder-Einheit sind in zumindest einer Querschnittsebene des Zylinders eine Mehrzahl von Fluidaustrittsdüsen in der Zylinderinnenumfangswand entlang des Umfangs angeordnet, die in den Lagerspalt münden, und in zumindest einer Querschnittsebene des Kolbens sind, der Kolbenstirnwand benachbart, eine Mehrzahl von Fluidaustrittsdüsen in der Kolbenaußenumfangswand entlang des Umfangs angeordnet, die in den Lagerspalt münden.In this piston-cylinder unit, a plurality of fluid outlet nozzles are arranged in the cylinder inner peripheral wall along the circumference in at least one cross-sectional plane of the cylinder, which open into the bearing gap, and in at least one cross-sectional plane of the piston, the piston end wall adjacent, a plurality of fluid outlet nozzles the piston outer peripheral wall arranged along the circumference, which open into the bearing gap.

Erfindungsgemäß sind auch die Fluidaustrittsdüsen in der Kolbenaußenumfangswand mit der Versorgungsleitung für das Druckfluid verbunden.According to the invention, the fluid outlet nozzles in the piston outer circumferential wall are also connected to the supply line for the pressurized fluid.

Auf diese Weise wird der Kolben unabhängig von seiner Position im Zylinder stets mittels des aus den kolbenseitigen Fluidaustrittsdüsen austretenden Druckfluids an seiner der Kolbenstirnwand benachbarten Vorderseite gegen die Zylinderinnenumfangswand abgestützt. Die Fluidaustrittsdüsen sind somit in jeder Kolbenstellung von der Gegenfläche an der Zylinderinnenumfangswand überdeckt und der Abstand zwischen den Fluidaustrittsdüsen und dem Rand der Lagerfläche, also der Kolbenstirnwand, ist in jeder Kolbenstellung konstant. Der Kolben ist dadurch auch in der Nähe des oberen Totpunkts, also bei maximaler Kompression im Kompressionsraum, wesentlich kippstabiler als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen.In this way, regardless of its position in the cylinder, the piston is always supported against the cylinder inner circumferential wall by means of the pressure fluid emerging from the piston-side fluid outlet nozzles on its front side adjacent to the piston end wall. The fluid outlet nozzles are thus covered in each piston position by the mating surface on the cylinder inner peripheral wall and the distance between the fluid outlet nozzles and the edge of the bearing surface, so the piston end wall is constant in each piston position. The piston is characterized in the vicinity of the top dead center, so at maximum compression in the compression chamber, substantially more stable than in the known from the prior art solutions.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheit zeichnet sich dadurch aus, dass die zumindest eine Querschnittsebene des Kolbens mit den Fluidaustrittsdüsen in jeder Stellung des sich im Betrieb hin und her bewegenden Kolbens zwischen der zumindest einen Querschnittsebene des Zylinders mit den Fluidaustrittsdüsen und der Zylinderstirnwand gelegen ist.An advantageous development of this piston-cylinder unit according to the invention is characterized in that the at least one cross-sectional plane of the piston with the fluid outlet nozzles in each position of the reciprocating during operation piston between the at least one cross-sectional plane of the cylinder with the fluid outlet nozzles and the cylinder end wall is located.

Diese vorteilhafte Weiterbildung gewährleistet, dass der vordere, der Kolbenstirnwand benachbarte Abschnitt, stets von dem aus den kolbenseitigen Fluidaustrittsdüsen ausströmenden Druckfluid abgestützt wird, während der rückwärtige Kolbenabschnitt durch das Druckfluid abgestützt wird, welches aus den zylinderseitigen Fluidaustrittsdüsen austritt.This advantageous development ensures that the front, the piston end wall adjacent portion is always supported by the pressure fluid flowing out of the piston side fluid outlet nozzles, while the rear piston portion is supported by the pressure fluid, which exits from the cylinder side fluid outlet nozzles.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:The invention will be explained in more detail by way of example with reference to the drawing; in this shows:

1 eine Kolben-Zylinder-Einheit nach dem Stand der Technik; 1 a piston-cylinder unit according to the prior art;

2 eine erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit. 2 an inventive piston-cylinder unit.

1 zeigt die bereits in der Beschreibungseinleitung beschriebene Kolben-Zylinder-Einheit nach dem Stand der Technik gemäß der DE 10 2004 061 904 A1 . 1 shows the already described in the introduction to the description of the piston-cylinder unit according to the prior art according to the DE 10 2004 061 904 A1 ,

In 2 ist nun die erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit dargestellt, wobei für die mit der 1 gleichen Elemente in der 2 die gleichen Bezugszeichen verwendet worden sind.In 2 now the piston-cylinder unit according to the invention is shown, wherein for the with the 1 same elements in the 2 the same reference numerals have been used.

Der Kolben 203 ist in einer mittleren Position zwischen seinem unteren Totpunkt UT und seinem oberen Totpunkt OT dargestellt. Der zweite Ringkanal 32 und der dritte Ringkanal 34 sind – ähnlich wie in der in 1 gezeigten Kolben-Zylinder-Einheit – im Zylinder angeordnet. Die Lage der dem zweiten Ringkanal 32 zugeordneten, Fluidaustrittsdüsen bildenden Mikrolöcher 32' in der Querschnittsebene Q2 und die Lage der dem dritten Ringkanal 34 zugeordneten, Fluidaustrittsdüsen bildenden Mikrolöcher 34' in der Querschnittsebene Q3 sowie der Abstand zwischen der zweiten ringförmigen Düsenanordnung 32'' und der dritten ringförmigen Düsenanordnung 34'' in Axialrichtung sind so gewählt, dass die Mikrolöcher 32' und 34' während der gesamten Axialbewegung des Kolbens 203 von der Außenumfangswand 236 des Kolbens 203 bedeckt sind. Die beiden zylinderseitigen Luftlager, nämlich das von der zweiten ringförmigen Düsenanordnung 32'' und das von der dritten ringförmigen Düsenanordnung 34'' gebildete zweite beziehungsweise dritte Luftlager, sind somit während der gesamten Kolbenbewegung aktiv und stützen den Kolben 203 in einem hinteren Kolbenabschnitt 203' und in einem vorderen Kolbenabschnitt 203'' in Radialrichtung ab.The piston 203 is shown in a middle position between its bottom dead center UT and its top dead center OT. The second ring channel 32 and the third ring channel 34 are similar to those in the 1 shown piston-cylinder unit - arranged in the cylinder. The location of the second ring channel 32 associated, fluid outlet nozzles forming micro-holes 32 ' in the cross-sectional plane Q2 and the position of the third annular channel 34 associated, fluid outlet nozzles forming micro-holes 34 ' in the cross-sectional plane Q3 and the distance between the second annular nozzle assembly 32 '' and the third annular nozzle assembly 34 '' in the axial direction are chosen so that the microholes 32 ' and 34 ' during the entire axial movement of the piston 203 from the outer peripheral wall 236 of the piston 203 are covered. The two cylinder-side air bearing, namely that of the second annular nozzle assembly 32 '' and that of the third annular nozzle assembly 34 '' formed second or third air bearings are thus active during the entire piston movement and support the piston 203 in a rear piston section 203 ' and in a front piston portion 203 '' in the radial direction.

Das erste Luftlager ist – im Gegensatz zur Ausführungsform der 1 – nicht im Zylinder ausgebildet, sondern im Kolben 103. Dazu ist der Kolben 103 in der Kolbenaußenumfangswand 136 in einer Querschnittsebene Q1 in unmittelbarer Nähe zur Kolbenstirnwand 116 mit über den Umfang verteilt und gleichmäßig voneinander beabstandeten, Fluidaustrittsdüsen bildenden Mikrolöchern 130' versehen, die in einen im Inneren des Kolbens 103 ausgebildeten Ringkanal 130 münden und die eine erste, vordere ringförmige Düsenanordnung 130'' bilden. Der Ringkanal 130 im Inneren des Kolbens 103 ist über einen im Inneren der Kolbenstange 104 verlaufenden Kanal 131 und über eine (nicht gezeigte) Versorgungsleitung mit dem Verbindungskanal 28 verbunden. Das in den Verbindungskanal 28 einströmende Druckfluid wird somit auch in den Ringkanal 130 im Inneren des Kolbens geleitet und strömt aus den ersten Mikrolöchern 130' in den Lagerspalt 19 ein.The first air bearing is - in contrast to the embodiment of 1 - Not formed in the cylinder, but in the piston 103 , This is the piston 103 in the piston outer peripheral wall 136 in a cross-sectional plane Q1 in the immediate vicinity of the piston end wall 116 with distributed over the circumference and evenly spaced, micro-holes forming fluid outlet nozzles 130 ' provided in one inside the piston 103 trained annular channel 130 open and a first, front annular nozzle assembly 130 '' form. The ring channel 130 inside the piston 103 is about one inside the piston rod 104 running channel 131 and a supply line (not shown) to the connection channel 28 connected. That in the connection channel 28 incoming pressure fluid is thus also in the annular channel 130 passed inside the piston and flows out of the first microholes 130 ' in the storage gap 19 one.

Auf diese Weise ist im vordersten Bereich des vorderen Kolbenabschnitts 103'' des Kolbens 103 von der dort vorgesehenen ringförmigen Düsenanordnung 130'' ein Fluidlager, beispielsweise ein Luftlager, gebildet, das den Kolben 103 in unmittelbarer Nachbarschaft zur Kolbenstirnwand 16 radial gegen die die Lagerfläche 15 bildende Zylinderinnenumfangswand 14 abstützt. Da dieses vorderste Fluidlager mit dem Kolben mitwandert, sind die für die radiale Abstützung des Kolbens 103 in diesem Bereich aufgebrachten Kräfte über die gesamte Kolbenbewegung nahezu konstant. Ein seitliches Auslenken des Kolbens (quer zur Längsachse X) ist daher selbst dann so gut wie ausgeschlossen, wenn aus dem Kompressionsraum 18 komprimiertes Fluid unter Druck in den Lagerspalt 19 eindringt.In this way is in the foremost region of the front piston portion 103 '' of the piston 103 from the provided there annular nozzle assembly 130 '' a fluid bearing, such as an air bearing, formed, which is the piston 103 in the immediate vicinity of the piston end wall 16 radially against the bearing surface 15 forming cylinder inner circumferential wall 14 supported. Since this foremost fluid bearing mitwandert with the piston, which are for the radial support of the piston 103 In this area applied forces over the entire piston movement almost constant. A lateral deflection of the piston (transverse to the longitudinal axis X) is therefore virtually impossible, even if from the compression chamber 18 compressed fluid under pressure into the bearing gap 19 penetrates.

Die erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit ist in einer bevorzugten Anwendung Teil eines Linearkompressors, wobei das komprimierte Fluid ein Gas, beispielsweise Luft, ist. Die Fluidlager sind dabei als Gasdrucklager, beispielsweise als Luftlager, ausgebildet. Eine bevorzugte Anwendung ist ein Kälteanlagen-Linearkompresssor, wobei das Fluid ein gasförmiges Kältemittel ist.The piston-cylinder unit according to the invention is part of a linear compressor in a preferred application, wherein the compressed fluid is a gas, for example air. The fluid bearings are designed as a gas pressure bearing, for example as an air bearing. A preferred application is a refrigeration linear compressor, wherein the fluid is a gaseous refrigerant.

Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel beschränkt, das lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dient. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.The invention is not limited to the above embodiment, which merely serves to generally explain the essence of the invention. Within the scope of protection, the device according to the invention may also assume other than the above-described embodiments. In this case, the device may in particular have features that represent a combination of the respective individual features of the claims.

Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.Reference signs in the claims, the description and the drawings are only for the better understanding of the invention and are not intended to limit the scope.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kolben-Zylinder-EinheitPiston-cylinder unit
22: Zylindercylinder
33: Kolbenpiston
3'3 ': hinterer Bereichthe backstage area
3''3 '': vorderer Bereichfront area
1010: Zylinderbohrungbore
1212: ZylinderstirnwandCylinder end wall
1414: ZylinderinnenumfangswandCylinder inner peripheral wall
1515: Lagerflächestorage area
1616: KolbenstirnwandPiston end wall
1818: Zylindervolumen/KompressionsraumCylinder volume / compression chamber
1919: Lagerspaltbearing gap
2020: VentilValve
2121: Gehäusecasing
2222: Einlasskanalinlet channel
2323: Zylinderkopfcylinder head
2424: Auslasskanalexhaust port
2626: Auslassventiloutlet valve
2828: Verbindungskanalconnecting channel
3030: erste Ringkanalfirst ring channel
30'30 ': Mikrolöchermicroholes
30''30 '': ringförmige Düsenanordnungannular nozzle arrangement
3232: zweite Ringkanalsecond ring channel
32'32 ': Mikrolöchermicroholes
32''32 '': ringförmige Düsenanordnungannular nozzle arrangement
3434: dritte Ringkanalthird ring channel
34'34 ': Mikrolöchermicroholes
34''34 '': ringförmige Düsenanordnungannular nozzle arrangement
3636: KolbenaußenumfangswandPiston outer peripheral wall
3838: Lagerflächestorage area
103103: Kolbenpiston
104104: Kolbenstangepiston rod
116116: KolbenstirnwandPiston end wall
130130: Ringkanalannular channel
130'130 ': Mikrolöchermicroholes
130''130 '': ringförmige Düsenanordnungannular nozzle arrangement
131131: Kanalchannel
136136: KolbenaußenumfangswandPiston outer peripheral wall
OTOT: oberer TotpunktTop Dead Center
UTUT: unterer Totpunktbottom dead center
Q1Q1: QuerschnittsebeneCross-sectional plane
Q2Q2: QuerschnittsebeneCross-sectional plane
Q3Q3: QuerschnittsebeneCross-sectional plane
XX: Längsachselongitudinal axis

Claims

Piston-cylinder unit with one in the cylinder ( 2 ) fluid-pressure bearing linearly movable pistons ( 103 ), Wherein the cylinder ( 2 ), an end wall ( 116 ) of the piston ( 103 ) and a cylinder end wall ( 12 ) a compression space ( 18 ), which in the region of top dead center (TDC) of the piston (OT) ( 103 ) is minimal; - where the compression space ( 18 ) with one between a cylinder inner peripheral wall ( 14 ) and a piston outer peripheral wall ( 136 ) formed bearing gap ( 19 ) is in fluid communication, - wherein in at least one cross-sectional plane (Q2, Q3) of the cylinder ( 2 ) a plurality of fluid outlet nozzles ( 32 ' . 34 ' ) in the cylinder inner peripheral wall ( 14 ) are arranged along the circumference, which in the bearing gap ( 19 ) and which are connected to a supply line for a pressurized fluid, and - wherein in at least one cross-sectional plane (Q1) of the piston (Q1) of the piston ( 103 ), the piston end wall ( 116 ) adjacent, a plurality of fluid outlet nozzles ( 130 ' ) in the piston outer peripheral wall ( 136 ) are arranged along the circumference, which in the bearing gap ( 19 ). characterized in that - the fluid outlet nozzles ( 130 ' ) in the piston outer peripheral wall ( 136 ) are connected to the supply line for the pressurized fluid.

Piston-cylinder unit according to claim 1, characterized in that the at least one cross-sectional plane of the piston ( 103 ) with the fluid outlet nozzles ( 130 ' ) in each position of the reciprocating piston during operation ( 103 ) between the at least one cross-sectional plane of the cylinder ( 2 ) with the fluid outlet nozzles ( 32 ' . 34 ' ) and the cylinder end wall ( 12 ) is located.

Piston-cylinder unit according to claim 1 or 2, characterized in that the fluid outlet nozzles ( 130 ' ) in the piston outer peripheral wall ( 136 ) via an inside of the piston rod ( 104 ) running channel ( 131 ) are connected to the supply line for the pressurized fluid.