DE102014114924A1

DE102014114924A1 - Piston-cylinder arrangement for an oil-free compressor for generating compressed air

Info

Publication number: DE102014114924A1
Application number: DE102014114924.6A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kipp; Ludwig Obermaier; Jonas Boeck; Simon Froehlich; Frank Zehl
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-04-14
Also published as: WO2016058800A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung für einen ölfreien Verdichter zur Erzeugung von Druckluft, umfassend mindestens einen in einer zugeordneten Ringnut (3) eines Kolbens (4) angeordneten selbstschmierenden Kolbenring (1a–1f), der dichtend mit einer Innenwandung eines zugeordneten Zylinders (5) zusammenwirkt, wobei der Kolbenring (1b–1f) im Bereich der radial umlaufende Außenfläche (A) eine Ausnehmung (6) aufweist, die bezüglich des Drucks (p) im Kompressionsraum des Zylinders (5) druckausgeglichen ist, so dass die an den Zylinder (5) zur Anlage kommende radial umlaufende Außenfläche (A) des Kolbenrings (1b–1f) kleiner ist als die radial gegenüberliegende Innenfläche (B) des Kolbenrings (1b–1f) ohne dass die Flächenpressung steigt.The invention relates to a piston-cylinder arrangement for an oil-free compressor for generating compressed air, comprising at least one in an associated annular groove (3) of a piston (4) arranged self-lubricating piston ring (1 a-1 f) sealingly with an inner wall of an associated cylinder (5) cooperates, wherein the piston ring (1b-1f) in the region of the radially outer circumferential surface (A) has a recess (6) with respect to the pressure (p) in the compression chamber of the cylinder (5) is pressure balanced, so that the The cylinder (5) coming to rest radially outer circumferential surface (A) of the piston ring (1b-1f) is smaller than the radially opposite inner surface (B) of the piston ring (1b-1f) without the surface pressure increases.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Anordnung, vorzugsweise für einen ölfreien Verdichter zur Erzeugung von Druckluft, insbesondere bei einem Schienenfahrzeug, umfassend mindestens einen an einer zugeordneten Ringnut eines Kolbens angeordneten selbstschmierenden Kolbenring, der dichtend mit einer Innenwandung eines zugeordneten Zylinders zusammenwirkt.The invention relates to a piston-cylinder arrangement, preferably for an oil-free compressor for generating compressed air, in particular in a rail vehicle, comprising at least one arranged on an associated annular groove of a piston self-lubricating piston ring which cooperates sealingly with an inner wall of an associated cylinder.

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die ölfreie Verdichtertechnik. Hierbei werden zur Vermeidung einer Ölbadschmierung die rotierend gelagerten Teile im Verdichtergehäuse weitestgehend durch auf Lebensdauer geschmierte Wälzlager gelagert. Zudem werden meist auch besondere Maßnahmen zur Lagerkühlung getroffen. Mangels Ölbadschmierung ist der Kolbenring bei einer Kolben-Zylinder-Anordnung für einen solchen ölfreien Verdichter selbstschmierend auszuführen, wozu oftmals besondere Kunststoffe zum Einsatz kommen, welche abriebarm und temperaturbeständig sind.The field of application of the invention extends primarily to the oil-free compressor technology. Here, to prevent oil bath lubrication, the rotating parts are stored in the compressor housing as far as possible by bearings lubricated for life. In addition, special measures are usually taken for storage cooling. In the absence of oil bath lubrication, the piston ring is self-lubricating in a piston-cylinder arrangement for such an oil-free compressor, for which purpose special plastics are often used which are wear-resistant and temperature-resistant.

Aus der WO 2006/071344 geht eine gattungsgemäße Kolben-Zylinder-Anordnung hervor, die einen Kolben mit Ringnut umfasst, in welchem ein fester polymerer Kolbenring angeordnet ist. Der Kolbenring weist im freien Zustand ein definiertes nichtkreisförmiges Profil auf, um gegenüber dem kreisförmigen Zylinder vorgespannt montiert zu werden. Durch die Vorspannung wird eine dichtende Anlage des Kolbenrings an der Innenwandung des Zylinders erzielt. Der Kolbenring ist als offener Ring ausgebildet und besitzt einen rechteckigen Querschnitt. Im montierten Zustand bildet der Kolbenring mit seinen beiden einander zugewandten freien Enden einen gasdichten Stoß. Die Breite des Kolbenrings wird dabei so bemessen, dass ein ausreichend stabiler Stoß möglich ist, der die Längendehnung des Kolbenrings bei maximaler Einsatztemperatur zu kompensieren vermag. Je größer die zu kompensierende Längendehnung ausfällt, desto stabiler muss der Stoß ausfallen. Dies führt zu einer entsprechenden Steigerung der Breite des Kolbenrings. Zwischen dem Stoß weist der Kolbenring ein rechteckiges Profil auf und ist über den gemeinsam mit der Ringnut im Kolben gebildeten Spalt rückwärtig vom Zylinderinnendruck beaufschlagt. Diese nach radial außen gerichtete Druckbeaufschlagung führt zu einer Erhöhung des Anpressdrucks an der Innenwandung des Zylinders während des Betriebes. Die dabei auftretende Flächenpressung ist insgesamt also abhängig vom Zylinderinnendruck und unabhängig von der Kolbenringbreite.From the WO 2006/071344 shows a generic piston-cylinder arrangement which comprises a piston with an annular groove in which a solid polymer piston ring is arranged. The piston ring in the free state has a defined non-circular profile to be biased relative to the circular cylinder. By biasing a sealing contact of the piston ring is achieved on the inner wall of the cylinder. The piston ring is designed as an open ring and has a rectangular cross-section. In the assembled state, the piston ring with its two mutually facing free ends forms a gas-tight shock. The width of the piston ring is dimensioned so that a sufficiently stable impact is possible, which is able to compensate for the elongation of the piston ring at maximum operating temperature. The greater the elongation to be compensated, the more stable the shock must be. This leads to a corresponding increase in the width of the piston ring. Between the joint, the piston ring has a rectangular profile and is acted upon via the gap formed together with the annular groove in the piston rearward of the cylinder internal pressure. This radially outward pressurization leads to an increase of the contact pressure on the inner wall of the cylinder during operation. The occurring surface pressure is thus a total dependent on the cylinder internal pressure and independent of the piston ring width.

Aufgrund der konstanten Flächenpressung ist bei dem Kolbenring des Standes der Technik die Reibung proportional zur Breite des Kolbenrings. Mit zunehmender Kolbenringbreite steigt somit das Temperaturniveau im Zylinder, was sich zusätzlich negativ auf die Energieeffizienz und den Verschleiss der Kolben-Zylinder-Anordnung auswirken kann. Im Ergebnis dessen besteht bei der Auslegung der Breite von Kolbenringen für ölfreie Kolben-Zylinder-Anordnungen ein Zielkonflikt zwischen der Stabilität des Stoßes des Kolbenrings und der Minimierung der Reibung gegenüber dem Zylinder.Due to the constant surface pressure in the piston ring of the prior art, the friction is proportional to the width of the piston ring. As the piston ring width increases, the temperature level in the cylinder thus increases, which can additionally have a negative effect on the energy efficiency and the wear of the piston-cylinder arrangement. As a result, in designing the width of piston rings for oil-free piston-and-cylinder assemblies, there is a trade-off between the stability of the stroke of the piston ring and the minimization of friction with the cylinder.

Anstelle eines gasdichten Stoßes des Kolbenrings kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein im allgemeinen Stand der Technik ebenfalls bekannter überlappender Stoß realisiert werden.Instead of a gas-tight shock of the piston ring can be realized in the context of the present invention also in the state of the art also known overlapping shock.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kolben-Zylinder-Anordnung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass der hierbei zum Einsatz kommende Kolbenring bei hoher Dichtwirkung eine minimale Reibung verursacht.It is the object of the present invention to further improve a piston-cylinder arrangement of the generic type such that the piston ring used in this case causes a minimum of friction with a high sealing effect.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.This object is achieved on the basis of a piston-cylinder arrangement according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims give advantageous developments of the invention.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Kolbenring im Bereich der radial umlaufende Außenfläche eine Ausnehmung aufweist, die bezüglich des Drucks im Kompressionsraum des Zylinders druckausgeglichen ist, so dass die an den Zylinder zur Anlage kommende radial umlaufende Außenfläche des Kolbenrings kleiner ist als die radial gegenüberliegende Innenfläche des Kolbenrings, ohne dass die Flächenpressung steigt. The invention includes the technical teaching that the piston ring in the region of the radially outer circumferential surface has a recess which is pressure-balanced with respect to the pressure in the compression chamber of the cylinder, so that the coming to bear the cylinder radially encircling outer surface of the piston ring is smaller than that radially opposite inner surface of the piston ring, without the surface pressure increases.

Mit anderen Worten wird auf der Druckseite des Kolbenrings in die an der Zylinderwandung zur Anlage kommende Außenfläche des Kolbenrings eine vorzugsweise kantenseitige Ausnehmung eingebracht, welche deren Kontaktfläche zur Innenwandung entsprechend verringert. Somit ist die Kontaktfläche des Kolbenrings zur Innenwandung des Zylinders nicht mehr durch die Breite des Kolbenrings bestimmt, sondern ist um den Differenzbetrag der kantenseitig umlaufenden Ausnehmung geringer. Die erfindungsgegenständliche Ausnehmung ist pneumatisch druckausgeglichen, da sowohl auf die radiale Außenfläche als auch die radiale Innenfläche des Kolbenrings derselbe Zylinderinnendruck anliegt. Die Flächenpressung im Bereich der erfindungsgemäß verringerten Außenfläche A entspricht somit jedoch der Flächenpressung des Kolbenrings gemäß dem vorstehend erläuterten Stand der Technik. Durch die verkleinerte angepresste Außenfläche A sinkt allerdings die Reibung, wodurch die Energieeffizienz der Verdichtereinheit entsprechend steigt; weiterhin sinkt das Temperaturniveau im Zylinder, wodurch die Lebensdauer der beteiligten Komponenten, beispielsweise Zylinder, Kolbenring und Kolben, steigt und der Verschleiß reduziert wird. In other words, a preferably edge-side recess is introduced on the pressure side of the piston ring in the coming to rest on the cylinder wall outer surface of the piston ring, which reduces their contact area to the inner wall accordingly. Thus, the contact surface of the piston ring to the inner wall of the cylinder is no longer determined by the width of the piston ring, but is smaller by the difference in the edge-side circumferential recess. The recess according to the invention is pneumatically pressure-balanced, since the same internal cylinder pressure is applied to both the radial outer surface and the radial inner surface of the piston ring. However, the surface pressure in the region of the outer surface A reduced according to the invention thus corresponds to the surface pressure of the piston ring according to the above-described prior art. Due to the reduced pressed outer surface A, however, the friction decreases, whereby the energy efficiency of the compressor unit increases accordingly; continues to decline the temperature level in the cylinder, whereby the life of the components involved, such as cylinder, piston ring and piston, increases and the wear is reduced.

Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die nach radial innen verlaufende Tiefe der Ausnehmung derart bemessen ist, dass diese als Verschleisskante des Kolbenrings genutzt werden kann. Hierdurch wird neben der Reibungsminimierung im Sinne einer Funktionsintegration ein Zusatznutzen dadurch geschaffen, dass der erfindungsgemäß ausgebildete Dichtring auch einen einfach realisierbaren Verschleissindikator enthält. Durch zunehmenden Abrieb an der Außenfläche A des Kolbenrings nimmt die Dicke des Kolbenrings ab. Hierdurch reduziert sich auch die Tiefe der Ausnehmung erkennbar. Vorzugsweise ist die Ausnehmung mehrstufig ausgebildet und weist insoweit mindestens einen Absatz zur Anzeige verschiedener Verschleissstufen auf. Diese verschiedenen Verschleissstufen können in einer ersten Stufe eine Austauschgrenze markieren, die der Kolbenring durch zunehmenden Abrieb zuerst erreicht. Eine nachfolgende Verschleissstufe kann die tatsächliche Verschleissgrenze des Kolbenrings markieren, bei welcher die Funktion der Kolbendichtung nicht mehr sichergestellt werden kann.According to a measure improving the invention, it is proposed that the depth of the recess running radially inwards be dimensioned such that it can be used as a wear edge of the piston ring. As a result, in addition to the minimization of friction in the sense of functional integration, an added benefit is achieved in that the sealing ring according to the invention also contains a wear indicator which is easy to realize. Due to increasing abrasion on the outer surface A of the piston ring, the thickness of the piston ring decreases. This also reduces the depth of the recess recognizable. Preferably, the recess is formed in multiple stages and has so far at least one paragraph to display different wear levels. These different levels of wear can mark in a first stage an exchange limit, which reaches the piston ring by increasing abrasion first. A subsequent Verschleissstufe can mark the actual wear limit of the piston ring, in which the function of the piston seal can no longer be ensured.

Die Ausnehmung am Kolbenring kann durch eine zwischen der Außenfläche A und einer vorzugsweise rechtwinklig hierzu verlaufenden und dem Zylinderinnenraum zugewandten Seitenfläche verlaufende gerade Fase gebildet werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die Ausnehmung mit einer zwischen den beiden Flächen verlaufenden Innen- oder Außenrundung zu bilden. Bei einer Innenrundung wird diese Auswirkung minimiert. Je nach Anwendungsfall kann die Kontur der Ausnehmung somit angepasst werden. Eine mehrfach durch entsprechend mehrere Absätze abgestufte Ausnehmung kommt im Falle einer mehrstufigen Verschleissindikation bevorzugt zur Anwendung.The recess on the piston ring can be formed by a straight chamfer extending between the outer surface A and a preferably perpendicular thereto extending and the cylinder interior facing side surface. Alternatively, it is also possible to form the recess with a running between the two surfaces inside or outside rounding. In a rounding, this effect is minimized. Depending on the application, the contour of the recess can thus be adjusted. A multiple graduated by several paragraphs corresponding recess is preferably used in the case of a multi-stage Verschleissindikation.

Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, die Ausnehmung in Umfangsrichtung durch mehrere Zwischenstege unterbrochen auszuführen. Durch diese Zwischenstege wird die axiale Führung des Kolbenrings gegenüber dem Zylinder verbessert und der im Reibkontakt mit dem Zylinder befindliche Bereich stabilisiert.According to another measure improving the invention, it is proposed that the recess be interrupted in the circumferential direction by a plurality of intermediate webs. By these intermediate webs, the axial guidance of the piston ring is improved relative to the cylinder and stabilizes the region located in frictional contact with the cylinder.

Da die erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Anordnung vorzugsweise für einen ölfreien Verdichter zur Erzeugung von Druckluft eingesetzt werden soll, wird vorgeschlagen, den Kolbenring aus einem Polymermaterial, vorzugsweise PTFE, durch Sintern und anschließende mechanische Bearbeitung herzustellen. Die Hüllquerschnittsgeometrie des Kolbenrings ist vorzugsweise rechteckig und die Ringnut im Kolben ist dementsprechend ebenfalls derartig rechteckig ausgebildet, dass der Kolbenring unter Wahrung einer Spielpassung hierin platzierbar ist. Die Spielpassung stellt sicher, dass der Zylinderinnendruck auch auf die radial umlaufende Innenfläche des Kolbenrings wirkt.Since the piston-cylinder arrangement according to the invention should preferably be used for an oil-free compressor for the production of compressed air, it is proposed to produce the piston ring from a polymer material, preferably PTFE, by sintering and subsequent mechanical processing. The envelope cross-sectional geometry of the piston ring is preferably rectangular and the annular groove in the piston is correspondingly also rectangular in such a way that the piston ring can be placed while maintaining a clearance fit therein. The clearance ensures that the cylinder internal pressure also acts on the radially encircling inner surface of the piston ring.

Weiterhin kann die Kolben-Zylinder-Anordnung auch in einer Kolbenmaschine zum Einsatz kommen.Furthermore, the piston-cylinder arrangement can also be used in a piston engine.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung in Reflexion zum Stand der Technik näher dargestellt. Es zeigen:Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of preferred embodiments of the invention in reflection to the prior art. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht eines Kolbenrings gemäß des Standes der Technik, 1 a perspective view of a piston ring according to the prior art,

2 eine schematische Schnittdarstellung im Bereich der Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß des Standes der Technik, 2 1 is a schematic sectional view in the region of the piston-cylinder arrangement according to the prior art,

3 eine perspektivische Ansicht eines Kolbenrings gemäß der Erfindung, 3 a perspective view of a piston ring according to the invention,

4 eine schematische Schnittdarstellung im Bereich der Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß der Erfindung, 4 a schematic sectional view in the region of the piston-cylinder assembly according to the invention,

5 eine perspektivische Teildarstellung eines Kolbenrings in einer zweiten Ausführungsform, 5 a partial perspective view of a piston ring in a second embodiment,

6 eine perspektivische Teildarstellung eines Kolbenrings in einer dritten Ausführungsform, 6 a partial perspective view of a piston ring in a third embodiment,

7 eine perspektivische Teildarstellung eines Kolbenrings in einer vierten Ausführungsform, 7 a partial perspective view of a piston ring in a fourth embodiment,

8 eine perspektivische Teildarstellung eines Kolbenrings in einer fünften Ausführungsform. 8th a partial perspective view of a piston ring in a fifth embodiment.

Gemäß der den Stand der Technik darstellenden 1 weist ein Kolbenring 1a einen rechteckigen Querschnitt auf und ist mit einen gasdichtenden Stoß 2 ausgestattet, welcher eine in Radialrichtung federnde Beweglichkeit des Kolbenrings 1a ermöglicht.According to the state of the art 1 has a piston ring 1a has a rectangular cross-section and is fitted with a gas-tight push 2 equipped, which has a resiliently movable in the radial direction of the piston ring 1a allows.

Nach 2 ist der Kolbenring 1a in einer umlaufenden Ringnut 3 eines Kolbens 4 zur Erzeugung von Druckluft durch Hin- und Herbewegung im zugeordneten Zylinder 5 angeordnet.To 2 is the piston ring 1a in a circumferential annular groove 3 a piston 4 for generating compressed air by reciprocating motion in the associated cylinder 5 arranged.

Mit einer radial umlaufenden Außenfläche A kommt der Kolbenring 1a dichtend an der Innenwandung des Zylinders 5 zur Anlage. Der Zylinderinnendruck p wirkt innerhalb der Ringnut 3 des Kolbens 4 auch auf die der Außenfläche A radial gegenüberliegende Innenfläche B des Kolbenrings 1a. Hieraus ergibt sich, dass die Flächenpressung zwar abhängig ist von Zylinderinnendruck p, jedoch unabhängig von der Kolbenringbreite. Aufgrund der konstanten Flächenpressung ist bei den herrschenden Kräfteverhältnissen die Reibung proportional zur Breite des Kolbenrings 1a.With a radially encircling outer surface A, the piston ring comes 1a sealing against the inner wall of the cylinder 5 to the plant. The cylinder internal pressure p acts within the annular groove 3 of the piston 4 also on the outer surface A radially opposite inner surface B of the piston ring 1a , It follows that the surface pressure is dependent on the cylinder internal pressure p, but independent of the piston ring width. Due to the constant surface pressure, the friction is proportional to the width of the piston ring under the prevailing force relationships 1a ,

Die 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Kolbenring 1b, bei welchem die Außenfläche A kleiner als die Innenfläche B ist. Dies wird erreicht, indem der Kolbenring 1b eine Ausnehmung 6 aufweist, die in Form eines fast vollständig umlaufenden stufenförmigen Absatzes ausgebildet ist.The 3 shows a piston ring according to the invention 1b in which the outer surface A is smaller than the inner surface B. This is achieved by the piston ring 1b a recess 6 has, which is designed in the form of an almost completely encircling stepped shoulder.

Nach 4 ist die Ausnehmung 6 im Bereich einer aus der Ringnut 3 hervorstehenden äußeren Seitenkante des Kolbenrings 1b ausgebildet. Durch Wirkung des Zylinderinnendrucks p auch auf die Innenfläche B ist die Ausnehmung 6 pneumatisch druckausgeglichen. Die Flächenpressung im Bereich der an die Innenwandung des Zylinders 5 zur Anlage kommende Außenfläche A des Kolbenrings 1b entspricht somit der Flächenpressung im vorstehend beschriebenen Stand der Technik. Durch die gegenüber der Innenfläche B verkleinerte Außenfläche A des Kolbenrings 1b, die in Kontakt mit dem Zylinder 5 kommt, sinkt jedoch die Reibung und damit das Temperaturniveau der Kolben-Zylinder-Anordnung.To 4 is the recess 6 in the area of one of the annular groove 3 protruding outer side edge of the piston ring 1b educated. By action of the cylinder internal pressure p on the inner surface B is the recess 6 pneumatically pressure compensated. The surface pressure in the area of the inner wall of the cylinder 5 coming to the plant outer surface A of the piston ring 1b thus corresponds to the surface pressure in the prior art described above. By compared to the inner surface B reduced outer surface A of the piston ring 1b in contact with the cylinder 5 However, the friction and thus the temperature level of the piston-cylinder arrangement decreases.

Bei der Ausführungsform eines Kolbenrings 1c gemäß 5 ist die nach radial innen verlaufende Tiefe der Ausnehmung 6 derart bemessen, dass diese als Verschleissindikator des Kolbenrings 1c dient. Insoweit ist die Ausnehmung 6 hier mehrstufig ausgebildet, wobei ein Absatz 7 zur Anzeige einer Austauschgrenze des Kolbenrings 1c vorgesehen ist. Wird durch fortschreitenden Abrieb des Kolbenrings 1c an der Innenwandung des – nicht weiter dargestellten – Zylinders 5 der Absatz 7 erreicht, so zeigt diese einen erforderlichen Austausch des Kolbenrings 1c an.In the embodiment of a piston ring 1c according to 5 is the radially inwardly extending depth of the recess 6 dimensioned such that this as a wear indicator of the piston ring 1c serves. In that regard, the recess 6 here formed multi-level, with a paragraph 7 to indicate a replacement limit of the piston ring 1c is provided. Is due to progressive wear of the piston ring 1c on the inner wall of the - not shown - cylinder 5 paragraph 7 achieved, this shows a required replacement of the piston ring 1c at.

Bei der anderen Ausführungsform nach 6 ist die Ausnehmung 6 durch eine gerade Fase 8 gebildet, welche von der Außenfläche des Kolbenrings 1d bis zu seiner oberen Stirnfläche geradlinig verläuft; bei der Ausführungsform nach 7 ist die Ausnehmung 6 durch eine Innenrundung 9 gebildet.In the other embodiment according to 6 is the recess 6 through a straight chamfer 8th formed, which from the outer surface of the piston ring 1d extends straight up to its upper end face; in the embodiment according to 7 is the recess 6 by a inner rounding 9 educated.

Nach 8 ist die Ausnehmung 6 in Umfangsrichtung durch mehrere Zwischenstege 10a–10c unterbrochen ausgeführt. Die Zwischenstege 10a–10c verbessern die axiale Führung des Kolbenrings 1f innerhalb des – hier nicht weiter dargestellten – Zylinders der Kolben-Zylinder-Anordnung.To 8th is the recess 6 in the circumferential direction by several intermediate webs 10a - 10c interrupted executed. The intermediate bridges 10a - 10c improve the axial guidance of the piston ring 1f within the - not shown here - cylinder of the piston-cylinder assembly.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Es sind auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, den Kolbenring mit einem geraden Stoß auszuführen. Ferner kann die Ausnehmung 6 des Kolbenrings auch ein anderes Profil aufweisen, beispielsweise auch eine Außenrundung. Die Wahl des Profils ist vom Anwendungsfall abhängig.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Variations of this are also conceivable, which are included within the scope of the following claims. For example, it is also possible to make the piston ring with a straight joint. Furthermore, the recess 6 the piston ring also have a different profile, for example, an outer circumferential. The choice of the profile depends on the application.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kolbenring piston ring
22: Stoß shock
33: Ringnut ring groove
44: Kolben piston
55: Zylinder cylinder
66: Kantenausnehmung Kantenausnehmung
77: Absatz paragraph
88th: Fase chamfer
99: Innenrundung inside rounding
1010: Zwischensteg gutter
AA: Außenfläche outer surface
BB: Innenfläche palm
pp: Zylinderinnendruck Cylinder pressure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2006/071344 [0003]

Claims

Piston-cylinder arrangement for an oil-free compressor for generating compressed air, comprising at least one in an associated annular groove ( 3 ) of a piston ( 4 ) arranged self-lubricating piston ring ( 1a - 1f ) sealingly connected to an inner wall of an associated cylinder ( 5 ) cooperates, characterized in that the piston ring ( 1b - 1f ) in the region of the radially outer circumferential surface (A) a recess ( 6 ) with respect to the pressure (p) in the compression space of the cylinder ( 5 ) is pressure balanced, so that the to the cylinder ( 5 ) coming to the plant radially circumferential outer surface (A) of the piston ring ( 1b - 1f ) is smaller than the radially opposite inner surface (B) of the piston ring ( 1b - 1f ).

Piston-cylinder arrangement according to claim 1, characterized in that the radially inwardly extending depth of the recess ( 6 ) is dimensioned such that it serves as a wear indicator of the piston ring ( 1c ) is trained.

Piston-cylinder arrangement according to claim 2, characterized in that the recess ( 6 ) is multi-stage and insofar at least one paragraph ( 7 ) for displaying different wear levels.

Piston-cylinder arrangement according to claim 1, characterized in that the recess ( 6 ) through a straight chamfer ( 8th ), an inner rounding ( 9 ) or external rounding is formed.

Piston-cylinder arrangement according to claim 1, characterized in that the recess ( 6 ) in the circumferential direction by a plurality of intermediate webs ( 10a - 10c ) is interrupted.

Piston-cylinder arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston ring ( 1b - 1f ) is made of a polymeric material by sintering and machining.

Piston-cylinder arrangement according to claim 1, characterized in that the annular groove ( 3 ) of the piston ( 4 ) has a rectangular groove profile.

Piston-cylinder arrangement according to claim 1, characterized in that the envelope cross-sectional geometry of the piston ring ( 1b - 1f ) is rectangular.

Piston engine with a piston-cylinder arrangement according to one of claims 1 to 8.