DE102013100014A1

DE102013100014A1 - Piston compressor for use in automotive engineering field for generating compressed air, has housings made of plastic material, where surfaces of portion of housings are formed in structure-free manner and portion surrounds workspace

Info

Publication number: DE102013100014A1
Application number: DE201310100014
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: AIR COM ODDZIAL W POLSCE GmbH; AIR-COM ODDZIAL W POLSCE GmbH
Current assignee: AIRCOM AUTOMOTIVE SP. Z O.O. SP. K., PL
Priority date: 2013-01-02
Filing date: 2013-01-02
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2033-01-03
Also published as: DE102013100014B4

Abstract

The compressor (1) has a base housing (2) made of a plastic material, and cylinder housings (3) integrated in the base housing for accommodating a piston. The cylinder housings comprise a circular cylinder-shaped workspace with a cylinder axis, where the workspace is designed as a cylindrical cavity. The piston is movable within the workspace along the cavity. The cylinder housings are made of plastic material, and an inner surface and an outer surface (12) of a portion (3a) of the cylinder housings are formed in a structure-free manner, where the portion surrounds the workspace.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor zur Erzeugung von Pressluft mit einem Grundgehäuse aus Kunststoff und einem im Grundgehäuse integrierten Zylindergehäuse zur Aufnahme eines Kolbens, wobei das Zylindergehäuses einen als zylinderförmigen Hohlraum ausgebildeten Arbeitsraum mit einer Zylinderachse aufweist, entlang welcher der Kolben innerhalb des Arbeitsraums verfahrbar ist.The invention relates to a piston compressor for generating compressed air with a base housing made of plastic and a housing integrated in the housing for receiving a piston, wherein the cylinder housing has a cylindrical cavity formed as a working space with a cylinder axis along which the piston is movable within the working space.

Im Stand der Technik werden Kolbenkompressoren bspw. im Bereich der Automobiltechnik eingesetzt. Bei Kolbenkompressoren wird der Kolben im Arbeitsraum entlang der Zylinderachse bewegt, so dass das darin befindliche Arbeitsgas in einem an den Arbeitsraum angrenzenden Verdichtungsraum verdichtet wird und eine Druckerhöhung entsteht. Das verdichtete Arbeitsgas kann dann über ein Ventil aus dem Arbeitsraum entweichen.In the prior art reciprocating compressors are used, for example, in the field of automotive technology. In reciprocating compressors, the piston is moved in the working space along the cylinder axis, so that the working gas therein is compressed in an adjacent to the working space compression chamber and an increase in pressure arises. The compressed working gas can then escape via a valve from the working space.

Mittels eines solchen Kolbenkompressors kann bspw. im Falle einer Reifenpanne Pressluft erzeugt werden, weiche eine Dichtflüssigkeit über eine Flasche in den Reifen pumpt, um damit defekte Störstellen zu verschließen und den Reifen für eine begrenzte Zeit wieder funktionsfähig zu machen.By means of such a piston compressor, for example, compressed air can be generated in the event of a puncture, which pumps a sealing liquid into the tire via a bottle in order to close off defective defects and make the tire functional again for a limited time.

Bei derartigen Kolbenkompressoren ist es wünschenswert, dass sie einen geringen Bauraum einnehmen und gewichtstechnisch optimiert sind. Es ist daher bekannt, für die innenliegende Übersetzung, Kolben und Pleuel Kunststoff zu verwenden. Darüber hinaus wurden Versuche unternommen, Gehäuse mit einem zylinderförmigen Hohlraum (Arbeitsraum) mittels Spritzgusstechnik herzustellen. Dabei hat es sich jedoch als problematisch herausgestellt, dass durch die beim Spritzgussprozess entstehenden technisch bedingten Anbindestellen an den zylinderförmigen Hohlraum Einfallstellen entstehen und sich der zylinderförmige Hohlraum verziehen kann, so dass die innere Oberfläche des Spritzgussteils, welche den Arbeitsraum begrenzt Unebenheiten aufweist.In such reciprocating compressors, it is desirable that they occupy a small space and are weight-optimized. It is therefore known to use for the internal translation, piston and connecting rod plastic. In addition, attempts have been made to produce housing with a cylindrical cavity (working space) by injection molding. However, it has turned out to be problematic that sink marks are created by the technically induced attachment points occurring during the injection molding process and that the cylindrical hollow space can warp, so that the inner surface of the injection molded part, which has limited unevenness in the working space.

Für eine einwandfreie Funktionsweise ist es jedoch wichtig, dass Kolben und Arbeitsraum möglichst gut aufeinander abgestimmt sind. Insbesondere sollte die Querschnittsfläche des Arbeitsraums bezüglich der Zylinderachse translationsinvariant sein, da ansonsten eine um den Kolben angebrachte Dichtung bei Überdruck nachgeben würde. Der Verzug des Gehäuseteils mit dem zylinderförmigen Hohlraums sowie die durch Einfallstellen bedingten Unebenheiten führen jedoch im Betrieb eines Kolbenkompressors zu erhöhten Reibungsverlusten und gegebenenfalls zu partieller Leckage des Systems, was wiederum zu einer deutlich erhöhten Stromaufnahme oder zu einem geringeren Wirkungsgrad des Kolbenkompressors und letztlich zur Effektivitätsminderung führt.However, for proper operation, it is important that the piston and working space are matched as well as possible. In particular, the cross-sectional area of the working space should be translation-invariant with respect to the cylinder axis, since otherwise a seal fitted around the piston would yield under overpressure. However, the distortion of the housing part with the cylindrical cavity and the unevenness caused by sinking points lead to increased frictional losses and possibly partial leakage of the system during operation of a reciprocating compressor, which in turn leads to a significantly increased power consumption or to a lower efficiency of the reciprocating compressor and ultimately to effectiveness reduction ,

Im Stand der Technik wird daher der Arbeitsraum durch ein separates Zylindergehäuse gebildet, welches aus einem metallischen Werkstoff gefertigt wird. Bei metallischen Materialien können Einfallstellen prozessbedingt verhindert oder zumindest stark reduziert werden. Der metallische Werkstoff gewährleistet die notwendige Stabilität bei den auftretenden Drücken und Temperaturen und ermöglicht somit bei einem Dauerbetrieb des Kolbenkompressors eine einwandfreie Funktionsweise. Durch die Verwendung von Metall (meist eine Aluminium-Legierung oder Zink-Druckguss) ist jedoch, bedingt durch den Werkstoff, ein relativ großes Gewicht vorgegeben.In the prior art, therefore, the working space is formed by a separate cylinder housing, which is made of a metallic material. With metallic materials, sink marks can be prevented due to the process or at least greatly reduced. The metallic material ensures the necessary stability at the occurring pressures and temperatures and thus allows for a continuous operation of the reciprocating compressor proper operation. Due to the use of metal (usually an aluminum alloy or zinc die-cast), however, a relatively large weight is predetermined due to the material.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenkompressor vorzuschlagen, der einerseits kompakt und leicht ist, andererseits aber einen hohen Wirkungsgrad aufweist.The invention is therefore based on the object to propose a reciprocating compressor, on the one hand compact and lightweight, on the other hand, however, has a high efficiency.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Zylindergehäuse aus Kunststoff gefertigt ist, und dass sowohl die innere Oberfläche (als auch die äußere Oberfläche eines den Arbeitsraum umgebenden ersten Abschnitts des Zylindergehäuses strukturfrei ausgebildet sind.This object is achieved in that the cylinder housing is made of plastic, and that both the inner surface (and the outer surface of a working space surrounding the first portion of the cylinder housing are formed structureless.

Erfindungsgemäß wird das schwere und im Prozess aufwendig herzustellende Metall-Zylindergehäuse durch ein Kunststoff-Zylindergehäuse ersetzt. Dadurch wird das Gewicht des Kolbenkompressors stark reduziert.According to the invention, the heavy metal cylinder housing, which is expensive to produce in the process, is replaced by a plastic cylinder housing. This greatly reduces the weight of the reciprocating compressor.

Die im Zusammenhang mit Kunststoffteilen aus dem Stand der Technik bekannten Probleme der Einfallstellen und des Verzugs werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Abschnitt des Zylindergehäuses, welcher den Arbeitsraum umgibt, strukturfrei ausgebildet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Zylindergehäuse ist also nicht nur die innere Oberfläche, sondern auch die äußere Oberfläche dieses ersten Abschnitts im Wesentlichen glatt, d. h. auf Rippen und Versteifungen wird im Bereich des ersten Abschnitts des Zylindergehäuses verzichtet. Es ergibt sich daher für den ersten Abschnitt des Zylindergehäuses eine einfache geometrische Form, die in hoher Qualität aus Kunststoff gefertigt werden kann, da bei unstrukturierten einfachen geometrischen Formen Einfallstellen und Verzug des Zylindergehäuses vermieden werden können und so die Form des Querschnitts des ersten Abschnitts des Zylindergehäuses optimal auf die Form des Kolbens angepasst werden kann. Ein um den Kolben herum angeordnetes Dichtungselement kann dann eine zuverlässige Abdichtung zwischen einem axial oberen und einem axial unteren Bereich des Kolbens gewährleisten.The known in connection with plastic parts from the prior art problems of sink marks and delay are inventively achieved in that the first portion of the cylinder housing which surrounds the working space is formed structure-free. In the case of the cylinder housing according to the invention, not only the inner surface, but also the outer surface of this first section is substantially smooth, ie ribs and stiffeners are dispensed with in the region of the first section of the cylinder housing. It therefore results for the first section of the cylinder housing a simple geometric shape, which can be made of high quality plastic because with unstructured simple geometric shapes sink marks and distortion of the cylinder housing can be avoided and so the shape of the cross section of the first portion of the cylinder housing can be optimally adapted to the shape of the piston. A sealing element arranged around the piston can then be a reliable one Ensure sealing between an axially upper and an axially lower portion of the piston.

Vorzugsweise weist das Zylindergehäuse eine symmetrische Kontur auf, bspw. ein Kreishohlzylinder. Andere Querschnitte abweichend von einem Kreisring) können ebenso vorgesehen sein, z. B. ein Ovalring oder ein Ring mit eckigem äußerem Querschnitt und rundem inneren Querschnitt, um nur einige zu nennen. Entscheidend ist, dass der innere Querschnitt des Zylindergehäuses der Form des Kolbens angepasst und translationsinvariant ist und sowohl die innere als auch die äußere Mantelfläche des Zylindergehäuses strukturfrei ausgebildet ist, so dass Einfallstellen und Verzug des Zylindergehäuses im Bereich des ersten Abschnitts, in dem sich der Kolben bewegt, vermieden werden. Für die Kolbenbewegung wird somit ein Arbeitsraum mit glatter Oberfläche geschaffen, in dem die Vorspannung des Dichtungselements zwischen Zylindergehäuse und Kolben sehr schwach ausgeführt werden kann, was wiederum zu reduzierter Reibung und besserem Wirkungsgrad führt.Preferably, the cylinder housing has a symmetrical contour, for example, a circular hollow cylinder. Other cross sections deviating from a circular ring) may also be provided, for. B. an oval ring or a ring with angular outer cross-section and round inner cross-section, just to name a few. It is crucial that the inner cross section of the cylinder housing is adapted to the shape of the piston and translationinvariant and both the inner and the outer surface of the cylinder housing is structurally free, so that sink marks and distortion of the cylinder housing in the region of the first section in which the piston moved, avoided. For the piston movement thus a working space is provided with a smooth surface in which the bias of the sealing element between the cylinder housing and the piston can be made very weak, which in turn leads to reduced friction and better efficiency.

Für die Vorrichtung notwendige komplexe Geometrien, z. B. zur Stabilisierung des Gehäuses, werden erfindungsgemäß am Grundgehäuse ausgebildet. Die eventuell bei der Herstellung des Grundgehäuses auftretenden Verzüge und Einfallstellen beeinträchtigen den Wirkungsgrad des Kompressors nicht, da es für die Effizienz des Kolbenkompressors hauptsächlich auf die Führung des Kolbens ankommt, welche durch die erfindungsgemäße strukturfreie Ausbildung eines separaten Zylindergehäuses realisiert wird. Durch das Vorsehen eines separaten Kunststoffzylinders mit einem strukturfreien ersten Abschnitt wird es ermöglicht, mit äußerst geringen Anpresskräften bezüglich Kolben und Dichtungselement an der inneren Oberfläche des ersten Abschnitts des Zylindergehäuses zu arbeiten, wodurch die Effektivität des Systems stark gesteigert (hoher Wirkungsgrad) und die Leckage auch bei geringen Anpresskräften von Dichtungselement zur inneren Oberfläche des ersten Abschnitts des Zylindergehäuses minimiert werden kann.For the device necessary complex geometries, eg. B. for stabilizing the housing, are formed according to the invention on the base housing. The delays and sinkholes that may occur in the manufacture of the basic housing do not affect the efficiency of the compressor, as it depends mainly on the leadership of the piston for the efficiency of the reciprocating compressor, which is realized by the inventive structure-free formation of a separate cylinder housing. The provision of a separate plastic cylinder with a structure-free first section makes it possible to work with extremely low contact forces with respect to piston and sealing element on the inner surface of the first section of the cylinder housing, whereby the effectiveness of the system greatly increased (high efficiency) and the leakage also can be minimized at low contact forces of sealing element to the inner surface of the first portion of the cylinder housing.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Grundgehäuse eine Ausnehmung auf, in die das Zylindergehäuse entlang der Zylinderachse in das Grundgehäuse formschlüssig einführbar ist. Das Zylindergehäuse kann in das Grundgehäuse z. B. eingesteckt oder eingeschoben und entsprechend auch wieder zerstörungsfrei entnommen werden. Das Grundgehäuse umgibt das Zylindergehäuse zumindest in einem axialen Teilbereich. Das Zylindergehäuse bildet also ein Art Inlay innerhalb des Grundgehäuses.In a particularly preferred embodiment, the base housing has a recess into which the cylinder housing along the cylinder axis in the basic housing is positively inserted. The cylinder housing can in the basic housing z. B. inserted or inserted and accordingly removed again non-destructive. The basic housing surrounds the cylinder housing at least in an axial portion. The cylinder housing thus forms a kind of inlay within the basic housing.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform entsprechen die Form und die Umfangsgröße der Außenkontur des ersten Abschnitts der Form und der Umfangsgröße der Ausnehmung des Grundgehäuses und es ist ein zweiter Abschnitt am Zylindergehäuse ausgebildet, der gegenüber dem ersten Abschnitt eine vergrößerte Außenabmessung aufweist. Der erste Abschnitt des Zylindergehäuses kann somit einerseits ohne Spiel und andererseits ohne großen Kraftaufwand in die Ausnehmung des Grundgehäuses eingeführt werden. Die Kontur der Ausnehmung kann kreisförmig sein. In diesem Fall kann das Zylindergehäuse Innerhalb des Grundgehäuses verdreht werden. Ist das nicht gewünscht, kann eine nicht kreisförmige Kontur vorgesehen sein, so dass der Zylindereinsatz lediglich in einer oder mehreren vorbestimmten Ausrichtungen zum Grundgehäuse in dieses eingeführt werden kann. Vorzugsweise kommt die ringförmige Erweiterung nach Einschieben des Zylindergehäuses in die Ausnehmung auf dem Grundgehäuse zum Anliegen.In a development of this embodiment, the shape and the circumferential size of the outer contour of the first portion of the shape and the circumferential size of the recess of the base housing and a second portion formed on the cylinder housing, which has an enlarged outer dimension compared to the first portion. The first portion of the cylinder housing can thus be introduced on the one hand without play and on the other hand without much effort in the recess of the base housing. The contour of the recess may be circular. In this case, the cylinder housing can be rotated within the basic housing. If this is not desired, a non-circular contour can be provided, so that the cylinder insert can be introduced into the basic housing in this case only in one or more predetermined orientations. Preferably, the annular extension comes after insertion of the cylinder housing in the recess on the base housing for concern.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolbenkompressors ist eine Positioniereinrichtung zur Einstellung der Einführlänge des Zylindergehäuses in das Grundgehäuse vorgesehen. Das Zylindergehäuse kann dann in Einführrichtung (entlang der Zylinderachse) entsprechend der Einstellung der Positioniervorrichtung positioniert werden, um beispielsweise den Grad der Verdichtung des Arbeitsgases zu beeinflussen. Insbesondere wird dadurch ermöglicht, Toleranzen im System auszugleichen.In a particularly preferred embodiment of the piston compressor according to the invention, a positioning device for adjusting the insertion length of the cylinder housing is provided in the base housing. The cylinder housing can then be positioned in the insertion direction (along the cylinder axis) according to the setting of the positioning device, for example, to influence the degree of compression of the working gas. In particular, this makes it possible to compensate for tolerances in the system.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform umfasst die Positioniereinrichtung ein Anschlagselement, das die Einstecklänge des Zylindergehäuses in das Grundgehäuse begrenzt. So kann bspw. die obere Kante des Grundgehäuses als Anschlagselement dienen, wenn der zweite Abschnitt des Zylindergehäuses gegenüber dem ersten Abschnitt radial vergrößert ausgebildet ist. Darüber hinaus kann ein separates Anschlagselement vorgesehen sein, bspw. in Form eines Anschlagsrings oder mehrerer Anschlagsklötze, die zwischen dem zweiten (oberen axialen) Abschnitt des Zylindergehäuses und dem Grundgehäuse angeordnet ist. Im Falle von mehreren Anschlagsklötzen sind diese vorzugsweise gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Zylinderachse angeordnet. Separate Anschlagselemente haben den Vorteil, dass sie gegen andere Anschlagselemente mit unterschiedlichen Abmessungen ausgetauscht werden können, ohne den Grundaufbau des Kolbenkompressors zu verändern. Alternativ dazu können auch Rastelemente vorgesehen sein durch die das Zylindergehäuse mit dem Grundgehäuse in verschiedenen Positionen verrastet werden kann.In a development of this embodiment, the positioning device comprises a stop element which limits the insertion length of the cylinder housing into the basic housing. Thus, for example, the upper edge of the base housing serve as a stop element when the second portion of the cylinder housing is formed radially enlarged relative to the first portion. In addition, a separate stop element may be provided, for example in the form of a stop ring or a plurality of stop blocks, which is arranged between the second (upper axial) portion of the cylinder housing and the base housing. In the case of several stop blocks, these are preferably arranged uniformly in the circumferential direction about the cylinder axis. Separate stop members have the advantage that they can be exchanged for other stop members of different dimensions, without changing the basic structure of the reciprocating compressor. Alternatively, locking elements can be provided by the cylinder housing can be locked to the base housing in different positions.

Vorzugsweise sind das Grundgehäuse und das Zylindergehäuse aus verschiedenen Kunststoffen gefertigt. Durch die Trennung von Grundgehäuse und Zylindergehäuse sind Kombinationen verschiedener Kunststoffe möglich. Beim Grundgehäuse, das als Träger für das Zylindergehäuse dient, kommen vorzugsweise Kunststoffe zum Einsatz, die in Bezug auf die Kraftaufnahme gute Eigenschaften haben, während für die Herstellung des Zylindergehäuses vorzugsweise Kunststoffe verwendet werden, die gute Eigenschaften bzgl. Oberflächenrauheit und Hitzebeständigkeit aufweisen. Preferably, the base housing and the cylinder housing are made of different plastics. By separating the base housing and cylinder housing combinations of different plastics are possible. When the base housing, which serves as a support for the cylinder housing, preferably plastics are used, which have good properties in terms of power, while preferably used for the production of the cylinder housing plastics having good properties with respect to surface roughness and heat resistance.

Vorzugsweise ist der Arbeitsraum kreiszylinderförmig. Dies erleichtert die Positionierung des (kreisförmigen) Kolbens.Preferably, the working space is circular cylindrical. This facilitates the positioning of the (circular) piston.

Das Grundgehäuse und das Zylindergehäuse sind vorzugsweise als Spritzgussteile gefertigt. Auf diese Weise lassen sich qualitativ hochwertige Formteile in großer Stückzahl herstellen.The basic housing and the cylinder housing are preferably manufactured as injection-molded parts. In this way, high quality molded parts can be produced in large quantities.

Für spezielle Anwendungen kann das Zylindergehäuse im Bereich des zweiten Abschnitts des Zylindergehäuses Zusatzelemente aufweisen, die einteilig mit dem zweiten Abschnitt des Zylindergehäuses ausgebildet, insbesondere direkt an den zweiten Abschnitt des Zylindergehäuses angespritzt sind, bspw. Kühlrippen.For special applications, the cylinder housing in the region of the second portion of the cylinder housing having additional elements which are integrally formed with the second portion of the cylinder housing, in particular molded directly to the second portion of the cylinder housing, for example. Cooling fins.

Ein besonderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kolbenkompressor-System mit einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Kolbenkompressor, wobei mehrere Zylindergehäuse vorgesehen sind, deren erste Abschnitte die gleichen Außenmaße aufweisen, die sich jedoch im Durchmesser der Arbeitsräume unterscheiden. Im Betrieb wird jeweils nur eines der Zylindergehäuse verwendet. Die Zylindergehäuse können je nach gewünschter Anwendung ausgewechselt werden. Auf diese Weise können mehrere Leistungsstufen in einem einzigen Grundgehäuse realisiert werden. Es können also über die verschiedenen Zylindergehäuse verschiedenen Leistungsklassen des Kolbenkompressors gefahren werden, ohne dass das aufwendige Grundgehäuse geändert werden muss.A particular aspect of the invention relates to a piston compressor system with a previously described piston compressor according to the invention, wherein a plurality of cylinder housings are provided, whose first sections have the same external dimensions, but differ in the diameter of the working spaces. In operation, only one of the cylinder housing is used at a time. The cylinder housings can be replaced depending on the desired application. In this way, several power levels can be realized in a single base housing. It can therefore be driven over the various cylinder housing different power classes of the reciprocating compressor without the complex basic housing must be changed.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, the features mentioned above and those listed further can be used individually or in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und ZeichnungDetailed description of the invention and drawing

Es zeigen:Show it:

1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kolbenkompressors; und 1 a perspective view of a piston compressor according to the invention; and

2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kolbenkompressors. 2 a sectional view of a piston compressor according to the invention.

Die 1 und 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Kolbenkompressor 1 mit einem Grundgehäuse 2 aus Kunststoff und einem im Grundgehäuse 2 integrierten Zylindergehäuse 3, das ebenfalls aus Kunststoff gefertigt ist.The 1 and 2 show a piston compressor according to the invention 1 with a basic housing 2 made of plastic and one in the basic housing 2 integrated cylinder housing 3 , which is also made of plastic.

Wie aus der Schnittdarstellung in 2 ersichtlich, weist das Zylindergehäuse 3 eine innere Oberfläche 10 auf, die einen zylinderförmigen Hohlraum umschließt. Der zylinderförmige Hohlraum bildet einen Arbeitsraum 4 für einen Kolben 5 und weist eine Zylinderachse 6 auf. Der Kolben 5 bewegt sich zur Verdichtung eines Arbeitsgases innerhalb des Arbeitsraums 4 entlang der Zylinderachse 6 und wird dazu von einem Motor 7 über Zahnräder 8a, 8b und eine Pleuelstange 9 angetrieben. Das Arbeitsgas wird in einem Verdichtungsraum 14 verdichtet und über ein Auslassventil 15 zu der mit Druckluft zu beaufschlagenden Vorrichtung (nicht gezeigt) geleitet. Zur Abdichtung des Kolbens 5 gegenüber der inneren Oberfläche 10 ist ein ringförmiges Dichtungselement 11 vorgesehen, das zusammen mit dem Kolben 5 verfahren wird.As from the sectional view in 2 can be seen, the cylinder housing 3 an inner surface 10 on, which encloses a cylindrical cavity. The cylindrical cavity forms a working space 4 for a piston 5 and has a cylinder axis 6 on. The piston 5 moves to compress a working gas within the workspace 4 along the cylinder axis 6 and gets to it from a motor 7 about gears 8a . 8b and a connecting rod 9 driven. The working gas is in a compression chamber 14 compressed and via an exhaust valve 15 directed to the device to be pressurized with compressed air (not shown). For sealing the piston 5 opposite the inner surface 10 is an annular sealing element 11 provided that together with the piston 5 is moved.

Das Zylindergehäuse 3 umfasst einen (axial unteren) ersten Abschnitt 3a und eine (axial oberen) zweiten Abschnitt 3b. Der erste Abschnitt 3a hat im vorliegenden Beispiel die Form eines Hohlzylinders und weist eine unstrukturierte äußere Oberfläche 12 auf (ideale Zylinderform). Andere einfache geometrische Formen mit unstrukturierter Oberfläche sind auch möglich. Derartige Formen lassen sich aus Kunststoff mittels Spritzguss in hoher Qualität, d. h. ohne Einfallstellen oder Verzug, herstellen. Durch die ideale zylindrische Form des ersten Abschnitts 3a kann die Vorspannung zwischen Kolben 5 und Zylindergehäuse 3 minimiert werden.The cylinder housing 3 includes an (axially lower) first portion 3a and an (axially upper) second section 3b , The first paragraph 3a has in the present example the shape of a hollow cylinder and has an unstructured outer surface 12 on (ideal cylinder shape). Other simple geometric shapes with unstructured surface are also possible. Such forms can be made of plastic by injection molding in high quality, ie without sink marks or delay produce. Due to the ideal cylindrical shape of the first section 3a can the bias between pistons 5 and cylinder housing 3 be minimized.

Das Grundgehäuse 2 weist eine Ausnehmung 13 auf (1), in die der erste Abschnitt 3a des Zylindergehäuses 3 eingesteckt werden kann. Das Grundgehäuse 2 umgibt das Zylindergehäuse 3 in einem axialen Teilbereich und fixiert dieses in Richtung senkrecht zur Zylinderachse 6 (Formschluss). Das Zylindergehäuse 3 bildet also ein Art Inlay innerhalb des Grundgehäuses 2. Die radiale Ausdehnung (senkrecht zur Zylinderachse 6) des zweiten Abschnitts 3b des Zylindergehäuses 3 ist größer als die radiale Ausdehnung des ersten Abschnitts 3a. Da die radiale Ausdehnung des ersten Abschnitts 3a auf die Größe der Ausnehmung 13 des Grundgehäuses 2 angepasst ist, begrenzt der zweite Abschnitt 3b des Zylindergehäuses 3 die Einführlänge des Zylindergehäuses 3 in das Grundgehäuse 2, indem der zweite Abschnitt 3b zur Anlage auf dem oberen Rand 2a des Grundgehäuses 2 kommt. Der obere Rand 2a des Grundgehäuses 2 dient somit als Anschlagselement. Darüber hinaus können zusätzlich auch separate Distanzhalteelemente (Ringe, Klötze – nicht gezeigt) zwischen dem Grundgehäuse 2 und dem zweiten Abschnitt 3b des Zylindergehäuses 3 vorgesehen sein, um die Einführlänge des ersten Abschnitts 3a des Zylindergehäuses 3 zu reduzieren und das Zylindergehäuse 3 bezüglich des Grundgehäuses 2 zu positionieren. Da das Zylindergehäuse 3 lediglich in das Grundgehäuse 2 eingesteckt ist, kann es auch auf einfache Weise wieder aus dem Grundgehäuse 2 entnommen und gegen ein anderes ausgetauscht werden, beispielsweise gegen ein Zylindergehäuse, das einen anderen Innendurchmesser aufweist, um eine andere Leistungsstufe des Kolbenkompressors 1 zu realisieren.The basic housing 2 has a recess 13 on ( 1 ), in which the first section 3a of the cylinder housing 3 can be inserted. The basic housing 2 surrounds the cylinder housing 3 in an axial portion and fixes this in the direction perpendicular to the cylinder axis 6 (Form-fit). The cylinder housing 3 thus forms a kind of inlay within the basic housing 2 , The radial extent (perpendicular to the cylinder axis 6 ) of the second section 3b of the cylinder housing 3 is greater than the radial extent of the first section 3a , Because the radial extent of the first section 3a on the size of the recess 13 of the basic housing 2 adjusted, the second section limits 3b of the cylinder housing 3 the insertion length of the cylinder housing 3 into the basic housing 2 by adding the second section 3b to the plant on the upper edge 2a of the basic housing 2 comes. The upper edge 2a of the basic housing 2 thus serves as a stop element. In addition, in addition, separate spacer holding elements (rings, blocks - not shown) between the base housing 2 and the second section 3b of the cylinder housing 3 be provided to the insertion length of the first section 3a of the cylinder housing 3 reduce and the cylinder housing 3 concerning the basic housing 2 to position. Because the cylinder housing 3 only in the basic housing 2 is plugged in, it can also easily back out of the main body 2 be removed and replaced with another, for example, against a cylinder housing having a different inner diameter to another power level of the reciprocating compressor 1 to realize.

Der zweite Abschnitt 3b des Zylindergehäuses 3 sowie das Grundgehäuse 2 können komplexe Zusatzelemente aufweisen, die einstückig mit dem entsprechenden Gehäuse 2, 3 ausgebildet sein können. So sind in der in 2 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolbenkompressors 1 im zweiten Abschnitt 3b des Zylindergehäuses 3 beispielsweise Hohlräume für den Verdichtungsraum 14 (2) und für das Auslassventil 15 vorgesehen. Darüber hinaus können auch Kühlrippen (nicht gezeigt) am zweiten Abschnitt 3b des Zylindergehäuses 3 vorgesehen sein. Entscheidend für die Erfindung ist die Ausgestaltung des ersten Abschnitts 3a des Zylindergehäuses 3, in dem sich der Arbeitsraum 4 des Kolbens 5 befindet, als einfache unstrukturierte geometrische Form aus Kunststoff. Auf diese Weise wird ein Kolbenkompressor 1 mit einer reduzierten Masse und einem hohen Wirkungsgrad realisiert, der aufgrund der einfachen Austauschbarkeit des Zylindergehäuses 3 flexibel eingesetzt werden kann.The second section 3b of the cylinder housing 3 as well as the basic housing 2 can have complex additional elements that are integral with the corresponding housing 2 . 3 can be trained. So are in the in 2 shown embodiment of the piston compressor according to the invention 1 in the second section 3b of the cylinder housing 3 For example, cavities for the compression chamber 14 ( 2 ) and for the exhaust valve 15 intended. In addition, also cooling fins (not shown) on the second section 3b of the cylinder housing 3 be provided. Decisive for the invention is the design of the first section 3a of the cylinder housing 3 in which is the workroom 4 of the piston 5 is located as a simple unstructured geometric shape of plastic. In this way, a piston compressor 1 realized with a reduced mass and high efficiency, due to the easy interchangeability of the cylinder housing 3 can be used flexibly.

Ein Kolbenkompressor zur Erzeugung von Pressluft mit einem Grundgehäuse aus Kunststoff und einem im Grundgehäuse integrierten Zylindergehäuse zur Aufnahme eines Kolbens, wobei das Zylindergehäuses einen als zylinderförmigen Hohlraum ausgebildeten Arbeitsraum mit einer Zylinderachse aufweist, entlang welcher der Kolben innerhalb des Arbeitsraums verfahrbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Zylindergehäuse aus Kunststoff gefertigt ist, und dass sowohl die Innen- und Außenoberfläche eines den Arbeitsraum umgebenden ersten Abschnitts des Zylindergehäuses strukturfrei ausgebildet sind. Auf diese Weise kann ein Kolbenkompressor realisiert werden, der einerseits kompakt und leicht ist und andererseits einen hohen Wirkungsgrad aufweist.A piston compressor for generating compressed air with a basic housing made of plastic and a housing integrated in the housing for receiving a piston, wherein the cylinder housing has a cylindrical cavity formed as a working space with a cylinder axis along which the piston is movable within the working space is characterized that the cylinder housing is made of plastic, and that both the inner and outer surfaces of a first portion of the cylinder housing surrounding the working space are structurally free. In this way, a reciprocating compressor can be realized, on the one hand compact and lightweight and on the other hand has a high efficiency.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kolbenkompressorpiston compressor
22: GrundgehäuseHeaders
2a2a: oberen Rand des Grundgehäusesupper edge of the basic housing
33: Zylindergehäusecylinder housing
3a3a: erster Abschnitt des Zylindergehäusesfirst section of the cylinder housing
3b3b: zweiter Abschnitt des Zylindergehäusessecond section of the cylinder housing
44: Arbeitsraumworking space
55: Kolbenpiston
66: Zylinderachsecylinder axis
77: Motorengine
8a, 8b8a, 8b: Zahnrädergears
99: Pleuelstangeconnecting rod
1010: innerer Oberfläche des Zylindergehäusesinner surface of the cylinder housing
1111: Dichtungselementsealing element
1212: unstrukturierte äußere Oberfläche des ersten Abschnitts des Zylindergehäusesunstructured outer surface of the first portion of the cylinder housing
1313: Ausnehmung im GrundgehäuseRecess in the base housing
1414: Verdichtungsraumcompression chamber
1515: Auslassventiloutlet valve

Claims

Piston compressor ( 1 ) for generating compressed air with a basic housing ( 2 ) made of plastic and one in the basic housing ( 2 ) integrated cylinder housing ( 3 ) for receiving a piston ( 5 ), wherein the cylinder housing ( 3 ) designed as a cylindrical cavity working space ( 4 ) with a cylinder axis ( 6 ) along which the piston ( 5 ) within the workspace ( 4 ), characterized in that the cylinder housing ( 3 ) is made of plastic, and that both the inner surface ( 10 ) as well as the outer surface ( 12 ) one of the working space ( 4 ) surrounding first section ( 3a ) of the cylinder housing ( 3 ) are formed structure-free.

Piston compressor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the basic housing ( 2 ) a recess ( 13 ), in which the cylinder housing ( 3 ) along the cylinder axis ( 6 ) in the basic housing ( 2 ) is positively insertable.

Piston compressor ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the shape and the peripheral size of the outer contour of the first section ( 3a ) the shape and the circumferential size of the recess of the base housing ( 2 ), and that a second section ( 3b ) on the cylinder housing ( 3 ), which is opposite to the first section ( 3a ) has an enlarged outer dimension.

Piston compressor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a positioning device for adjusting the insertion length of the cylinder housing is provided in the base housing.

Piston compressor ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the positioning device a stop element ( 2a ), the insertion length of the cylinder housing ( 3 ) in the basic housing ( 2 ) limited.

Piston compressor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the basic housing ( 2 ) and the cylinder housing ( 3 ) are made of different plastics.

Piston compressor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the working space ( 4 ) is circular cylindrical.

Piston compressor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the basic housing ( 2 ) and the cylinder housing ( 3 ) are manufactured as injection molded parts.

Piston compressor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder housing ( 3 ) in the region of the second portion of the cylinder housing ( 3 ) Has additional elements which are integral with the second section ( 3b ) of the cylinder housing ( 3 ), in particular directly to the second section ( 3b ) of the cylinder housing ( 3 ) are sprayed.

Piston compressor system with a piston compressor ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein a plurality of cylinder housings ( 3 ), the first sections ( 3a ) have the same external dimensions, but differ in the diameter of the working spaces.