DE102015001366A1

DE102015001366A1 - Cylinder surfaces in fluid working machines

Info

Publication number: DE102015001366A1
Application number: DE102015001366.1A
Authority: DE
Inventors: Robert Adler; Sascha Dorner; Michael Stefan; Christoph Nagl
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2016-08-04
Also published as: WO2016124311A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, zur Verdichtung oder Expansion von Fluiden, aufweisend ein Zylinderrohr mit einer Zylinderlauffläche (3), in dem ein Kolben (5) bewegbar ist, wobei der Kolben (5) zumindest eine umlaufende Ringnut (4) aufweist, in die ein mit der Zylinderlauffläche (3) zusammenwirkendes Dichtmaterial eingebracht ist und das Zylinderrohr aus einem Außenzylinderrohr (1) und einem Einbauzylinderrohr (2) aufgebaut ist, dessen innere Wand eine Beschichtung aufweist, die die Zylinderlauffläche (3) darstellt.The invention relates to a piston engine for the compression or expansion of fluids, comprising a cylinder tube with a cylinder surface (3), in which a piston (5) is movable, wherein the piston (5) has at least one circumferential annular groove (4) in the a cooperating with the cylinder surface (3) sealing material is introduced and the cylinder tube of an outer cylinder tube (1) and a built-in cylinder tube (2) is constructed, the inner wall has a coating which represents the cylinder surface (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, zur Verdichtung oder Expansion von Fluiden, aufweisend ein Zylinderrohr mit einer Zylinderlauffläche, in dem ein Kolben bewegbar ist.The invention relates to a piston engine, for the compression or expansion of fluids, comprising a cylinder tube with a cylinder surface, in which a piston is movable.

Aus dem Stand der Technik sind Kolbenmaschinen bekannt, welche beispielsweise in Hochdruckverdichterstationen für Gase und Fluide eingesetzt werden. Sie werden vor allem an Tankstellen für Erdgas oder Wasserstoff eingesetzt. In diesen Kolbenmaschinen entstehen Drücke von bis zu 1000 bar, so dass die Zylinderrohre, in denen sich die Verdichterkolben bewegen, aus hochfesten und meist gehärteten Stählen gefertigt sind. Verdichterkolben werden nahezu ausschließlich aus Metall gefertigt, insbesondere aus Leichtmetallen oder Stählen. Als besonders geeignete Materialien für den Kolbenbau sind Aluminiumknetlegierungen nach DIN EN 10087 , Vergütungsstähle nach EN 10083-1 und Einsatzstähle nach DIN EN 10084 bekannt. Als Dichtmaterialien werden nach dem Stand der Technik meist Kunststoffe verwendet, welche insbesondere PTFE beinhalten.Piston engines are known from the prior art, which are used for example in high pressure compressor stations for gases and fluids. They are mainly used at petrol stations for natural gas or hydrogen. In these piston machines, pressures of up to 1000 bar arise, so that the cylinder tubes, in which the compressor pistons move, are made of high-strength and mostly hardened steels. Compressor pistons are almost exclusively made of metal, in particular of light metals or steels. Particularly suitable materials for the piston construction are aluminum wrought alloys DIN EN 10087 , Tempered steels after EN 10083-1 and case-hardened steels DIN EN 10084 known. The sealing materials used in the prior art usually plastics, which in particular include PTFE.

Genügt die Härte der Stähle bzw. deren Gleiteigenschaft selbst nicht aus, wird die Innenseite der Zylinderrohre, also die Zylinderlauffläche, über zusätzliche Beschichtungen gehärtet. Bei der Verwendung von Stahl eignet sich hierbei vor allem die Beschichtung mit Hartchrom, oder diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (Diamond-Like Carbon – DLC).If the hardness of the steels or their sliding property itself is insufficient, the inside of the cylinder tubes, ie the cylinder running surface, is hardened by additional coatings. When using steel, the coating with hard chromium or diamond-like carbon layers (diamond-like carbon - DLC) is particularly suitable.

Es zeigt sich jedoch, dass vor allem bei der Verwendung der Kolbenmaschine zur Verdichtung von Wasserstoff Hartchromschichten, aufgrund des schichtweisen Aufbaus von Wasserstoff unterwandert werden. Bei dauerhafter Belastung kann es so zum Abplatzen der Beschichtung kommen. Im Reparaturfall muss das ganze Zylinderrohr ersetzt werden.However, it has been shown that, especially when using the piston machine for compressing hydrogen, hard chromium layers are undercut due to the layered structure of hydrogen. In the event of permanent loading, the coating may flake off. In case of repair, the entire cylinder tube must be replaced.

Bei diamantähnlichen Kohlenstoffschichten ergeben sich je nach Trägermaterial Probleme bei der Anbindung der Schicht an den Träger. Bei unzureichender Härte des Trägermaterials können durch die oszillierende Bewegung des Kolbens und der gleitenden Dichtung des Kolbens Teile der Beschichtung herausgerissen werden. Auch dies führt zu einem notwendigen Ersatz des kompletten Zylinderrohres.For diamond-like carbon layers, depending on the carrier material, problems arise in the connection of the layer to the carrier. With insufficient hardness of the carrier material, parts of the coating can be torn out by the oscillating movement of the piston and the sliding seal of the piston. This too leads to a necessary replacement of the complete cylinder tube.

Probleme durch Abplatzungen sind auch auch bei großen Temperaturschwankungen durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der Schichtmaterialien und des Trägers zu erwarten.Problems due to flaking are to be expected even with large temperature fluctuations due to different thermal expansion coefficients of the layer materials and the carrier.

Aus dem Stand der Technik sind allerdings oxidische Schichten auf Aluminium bekannt die eine extreme Druckfestigkeit von typischerweise bis zu 4000 MPa und eine Härte nach Vickers von bis zu 2000 HV aufweisen. Diese Schichten werden in der Regel über anodische Oxidationsverfahren (Eloxal-Verfahren) auf einem aluminiumhaltigen oder rein aus Aluminium bestehenden Träger aufgebracht. Im Vergleich zu einer rein durch atmosphärischen Sauerstoff gebildeten Oxidschicht, mit wenigen Nanometer Dicke, weist die über das Eloxal-Verfahren hergestellte Schicht eine Schichtdicke von bis zu 100 μm auf. Zudem sind an der Oberfläche der Schicht, aufgrund der hohen Schmelztemperatur von 2050°C, Betriebstemperaturen bis zu 1900°C möglich, vorausgesetzt die unteren Schichten und das Trägermaterial werden entsprechend gekühlt. Reine Aluminiumrohre mit einer oxidischen Beschichtung müssten jedoch extreme Wandstärken aufweisen um dem in der Verdichtung üblicherweise herrschenden Druck von bis zu 1000 bar standzuhalten und sind deshalb dafür nicht geeignet.However, the prior art discloses oxide layers on aluminum which have an extreme compressive strength of typically up to 4000 MPa and a Vickers hardness of up to 2000 HV. These layers are usually applied by anodic oxidation processes (anodizing process) on an aluminum-containing or all-aluminum carrier. In comparison to an oxide layer formed by atmospheric oxygen, with a thickness of a few nanometers, the layer produced by the anodization process has a layer thickness of up to 100 μm. In addition, due to the high melting temperature of 2050 ° C, operating temperatures up to 1900 ° C are possible on the surface of the layer, provided that the lower layers and the substrate are cooled accordingly. However, pure aluminum pipes with an oxidic coating would have to have extreme wall thicknesses in order to withstand the pressure of up to 1000 bar which is normally prevailing in the compression and are therefore unsuitable for this purpose.

Bekannt sind außerdem Nickel-Siliziumkarbid-Beschichtungen auf Aluminiumzylinderrohren für 2-Takt Verbrennungskraftmaschinen. Sie werden als Zylinderlauffläche für metallische Dichtungen eingesetzt. Da bei der Verbrennung max. Drücke von 150 bar entstehen, sind Aluminiumrohre ausreichend fest für diese Anwendung. Die Nickel-Siliziumkarbid-Beschichtung wird in der Regel über ein Dispersionsbeschichtungsverfahren oder über eine galvanische Abscheidung aufgebracht. Die Schicht besteht dabei aus einer Nickel-Matrix, in der das verschleißbeständige SiC (Siliziumkarbid) mit einer Korngröße von wenigen μm mit einem Gewichtsanteil von 2 bis 5% eingebracht ist. Dabei entstehen Schichtdicken von bis zu 100 μm. Das SiC ist in der Nickel-Matrix gleichmäßig fein verteilt. Die besondere Härte der Beschichtung ergibt sich aus der Kombination der Nickel-Matrix mit einer Härte nach Vickers von ca. 600 HV und der des SiCs von 2500 HV.Also known nickel-silicon carbide coatings on aluminum cylinder tubes for 2-stroke internal combustion engines. They are used as a cylinder running surface for metallic seals. Since max. Pressures of 150 bar arise, aluminum tubes are sufficiently strong for this application. The nickel-silicon carbide coating is typically applied via a dispersion coating process or via electrodeposition. The layer consists of a nickel matrix, in which the wear-resistant SiC (silicon carbide) is introduced with a particle size of a few microns with a weight fraction of 2 to 5%. This results in layer thicknesses of up to 100 microns. The SiC is evenly distributed in the nickel matrix. The special hardness of the coating results from the combination of the nickel matrix with a Vickers hardness of approx. 600 HV and that of the SiC of 2500 HV.

Bei der Verdichtung von Wasserstoff über Hochdruckverdichterstationen, bzw. bei der anschließenden Speicherung des flüssigen Wasserstoffs spielt neben den hohen Drücken und Temperaturschwankungen zusätzlich die Umwandlung von ortho- und para-Wasserstoff eine Rolle. Wasserstoff liegt im Normzustand (1,01325 bar, 0°C) zu 25% als para- und zu 75% als ortho-Wasserstoff vor. Die beiden Formen unterscheiden sich in der Ausrichtung des elektronischen Spins. Unterhalb des Siedepunktes ist jedoch der para-Wasserstoff die stabilere Variante. Die Umwandlung von ortho- und para-Wasserstoff erfolgt ohne Katalysator auch von selbst, wenn auch sehr langsam. Durch die automatische Umwandlung von ortho- zu para-Wasserstoff entsteht am Siedepunkt eine Umwandlungswärme, die 1,2 mal größer als die Verdampfungswärme von Wasserstoff ist. Bei der Speicherung eines flüssigen ortho- und para-Wasserstoff Gemisches ergeben sich deshalb über die Zeit sogenannte Boiloff Verluste. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, dass in flüssigem Wasserstoff ein möglichst großer Anteil an para-Wasserstoff vorhanden ist. Dies kann erreicht werden in dem der Verflüssigungsprozess über mehrere Stufen erfolgt. Zudem kann der Umwandlungsprozess, durch Katalysatoren beschleunigt werden. Geeignete Katalysatoren weisen starke paramagnetische Momente auf, die die Kernspins von Wasserstoff beeinflussen. Verwendet werden können beispielsweise Metalloxide, insbesondere Eisenoxid-Gele, Eisenhydroxid, Chrom- oder Aluminiumoxid. Beachtet werden, muss jedoch dass die entstehende Umwandlungswärme entsprechend abgeleitet werden muss und dadurch zusätzlicher Kältebedarf entsteht. In der Regel wird deshalb die Umwandlung in mehreren Schritten durchgeführt. Bei der Verwendung von Wasserstoff in Brennstoffzellen kann hingegen para-Wasserstoff nicht ausreichend umgesetzt werden. In diesem Fall ist spätestens bei der Zuführung vor der Brennstoffzelle ein möglichst hoher ortho-Wasserstoffanteil erwünscht.In the compression of hydrogen via high-pressure compressor stations, or in the subsequent storage of liquid hydrogen in addition to the high pressures and temperature fluctuations in addition the conversion of ortho- and para-hydrogen has a role. In the standard state (1.01325 bar, 0 ° C), hydrogen is 25% para- and 75% ortho-hydrogen. The two forms differ in the orientation of the electronic spin. Below the boiling point, however, the para-hydrogen is the more stable variant. The conversion of ortho- and para-hydrogen also takes place without catalyst, albeit very slowly. The automatic conversion of ortho- to para-hydrogen produces a heat of transformation at the boiling point which is 1.2 times greater than the heat of vaporization of hydrogen. When storing a liquid ortho and para-hydrogen mixture, therefore, so-called Boiloff losses occur over time. Out For this reason, it is desirable that the largest possible amount of para-hydrogen is present in liquid hydrogen. This can be achieved by carrying out the liquefaction process over several stages. In addition, the conversion process can be accelerated by catalysts. Suitable catalysts have strong paramagnetic moments that affect the nuclear spins of hydrogen. For example, it is possible to use metal oxides, in particular iron oxide gels, iron hydroxide, chromium oxide or aluminum oxide. However, attention must be paid to the fact that the resulting heat of conversion has to be correspondingly drained and thus additional cooling is required. In general, therefore, the conversion is carried out in several steps. When using hydrogen in fuel cells, however, para-hydrogen can not be sufficiently implemented. In this case, the highest possible proportion of ortho-hydrogen is desired at the latest when feeding before the fuel cell.

Im Stand der Technik ist keine Kolbenmaschine beschrieben, die ein Zylinderrohr mit dauerhafter Standfestigkeit beim Einsatz in einer Fluidarbeitsmaschine zur Verdichtung von Fluiden, insbesondere von Wasserstoff aufweist. Die bisher verwendeten Rohre weisen eine geringe Laufzeit oder extreme Wandstärken auf. Beschichtungen mit ausreichender Härte können auf Aluminiumrohren hergestellt werden, diese weisen jedoch nicht die erforderliche Druckstabilität im Verhältnis mit einer geeigneten Wandstärke auf.In the prior art, no piston machine is described, which has a cylinder tube with permanent stability when used in a fluid working machine for the compression of fluids, in particular of hydrogen. The tubes used so far have a low running time or extreme wall thicknesses. Coatings of sufficient hardness can be made on aluminum tubing, but these do not have the required pressure stability in proportion to a suitable wall thickness.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Stand der Technik beschriebenen Probleme, bezüglich der Standfestigkeit der Zylinderlauffläche bei Kolbenmaschinen zur Verdichtung oder Expansion von Fluiden zu lösen.It is an object of the present invention to solve the problems described in the prior art relating to the stability of the cylinder surface in piston machines for compression or expansion of fluids.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Zylinderrohr aus einem Außenzylinderrohr und einem Einbauzylinderrohr aufgebaut ist, dessen innere Wand eine Beschichtung aufweist, die die Zylinderlauffläche darstellt. Durch die Kompositbauweise des Zylinderrohres kann bei einer Verschleißerscheinung der Zylinderlauffläche nur das innere Rohr ausgetauscht werden. Dies spart vor allem Materialkosten, da nicht das komplette Zylinderrohr getauscht werden muss. Das Einbauzylinderrohr wird in das Außenzylinderrohr kraftschlüssig eingepresst oder eingeschrumpft. Geeignet ist zudem ein formschlüssiges Einklemmen des Einbauzylinderrohres zwischen oberem Zylinderkopf und Kurbelgehäuse oder zwischen unterem und oberem Zylinderkopf der Kolbenmaschine.This object is achieved in that the cylinder tube is constructed from an outer cylinder tube and a built-in cylinder tube, the inner wall has a coating that represents the cylinder surface. Due to the composite construction of the cylinder tube only the inner tube can be replaced in case of wear of the cylinder surface. This saves above all material costs, since not the complete cylinder tube must be exchanged. The installation cylinder tube is pressed or shrunk into the outer cylinder tube in a force-fitting manner. Also suitable is a positive clamping of the installation cylinder tube between the upper cylinder head and the crankcase or between the lower and upper cylinder head of the piston engine.

In einer bevorzugten Variante ist das Außenzylinderrohr aus einem druckstabilen Material, insbesondere einem hochfesten Stahl gefertigt. Besonders bevorzugt ist das Einbauzylinderrohr aus Aluminium oder einer Aluminium enthaltenden Legierung gefertigt. Dadurch können die druckfesten Eigenschaften des Stahls genutzt werden und die Wanddicke ist geringer als bei einem reinen Aluminiumrohr. Zudem ist das Einbauzylinderrohr aus Aluminium oder eine Aluminiumlegierung bei einem etwaigen Austausch günstiger als eines aus hochfestem Stahl. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Kolbenmaschine sieht vor, dass der Kolben zumindest eine umlaufende Ringnut aufweist, in die ein mit der Zylinderlauffläche zusammenwirkendes Dichtmaterial eingebracht ist.In a preferred variant, the outer cylinder tube is made of a pressure-stable material, in particular a high-strength steel. Particularly preferably, the installation cylinder tube is made of aluminum or an alloy containing aluminum. As a result, the pressure-resistant properties of the steel can be used and the wall thickness is lower than with a pure aluminum tube. In addition, the installation cylinder tube made of aluminum or an aluminum alloy is cheaper than a high-strength steel in any replacement. A preferred embodiment of the piston engine provides that the piston has at least one circumferential annular groove into which a sealing material cooperating with the cylinder running surface is introduced.

Vorteilhafterweise weist das Einbauzylinderrohr an der inneren Wand eine oxidische Beschichtung auf, welche die Zylinderlauffläche darstellt. Bevorzugt wird die oxidische Beschichtung durch anodische Oxidation hergestellt und weist eine Schichtdicke von bis zu 100 μm, insbesondere zwischen 50 μm und 100 μm, auf.Advantageously, the installation cylinder tube on the inner wall on an oxide coating, which represents the cylinder surface. The oxidic coating is preferably produced by anodic oxidation and has a layer thickness of up to 100 .mu.m, in particular between 50 .mu.m and 100 .mu.m.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Einbauzylinderrohr an der inneren Wand eine Nickel-Siliziumkarbid-Beschichtung auf, welche die Zylinderlauffläche darstellt. Vorteilhafterweise wird die Nickel-Siliziumkarbid-Beschichtung als Dispersionsbeschichtung aufgebracht und weist eine Schichtdicke von bis zu 100 μm, insbesondere zwischen 50 μm und 100 μm, auf.In a further preferred embodiment, the installation cylinder tube on the inner wall on a nickel-silicon carbide coating, which represents the cylinder surface. Advantageously, the nickel-silicon carbide coating is applied as a dispersion coating and has a layer thickness of up to 100 .mu.m, in particular between 50 .mu.m and 100 .mu.m.

Vorteilhafterweise wird die Kolbenmaschine zur Verdichtung und Expansion von Fluiden, insbesondere von Wasserstoff eingesetzt. Bevorzugt wird die Zylinderlauffläche als Katalysator entsprechend der temperaturabhängigen Gleichgewichtsfunktion von ortho- und para- Wasserstoff verwendet.Advantageously, the piston engine is used for the compression and expansion of fluids, in particular of hydrogen. Preferably, the cylinder surface is used as a catalyst according to the temperature-dependent equilibrium function of ortho- and para-hydrogen.

Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus folgenden Punkten:
Durch die Kombination von Stahl und Aluminium als äußerem und innerem Rohr ist eine kompakte Bauweise bei gleichzeitig hoher Härte der Zylinderlauffläche gewährleistet. Die hohe Härte und Verschleißfestigkeit bei einer oxidischen Beschichtung oder der Nickel-Siliziumkarbid-Beschichtung ergeben sich aus der großen Härte der keramischen Stoffe. Die kombinierte Bauweise ermöglicht zudem einen kostengünstigen Austausch nur des inneren Rohres, falls doch Verschleißerscheinungen oder andere Beschädigungen auftreten sollten. Aluminium ist ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit. Entstehende Wärme kann so effizient über das Aluminiumrohr nach außen abgeleitet werden. Durch die geringe thermische Belastung, vor allem auch der umgebenden Ventile und Vorrichtungen, wird die Standzeit der Kolbenmaschine zusätzlich verbessert.The advantages of the invention result from the following points:
The combination of steel and aluminum as the outer and inner tube ensures a compact design with high hardness of the cylinder surface. The high hardness and wear resistance of an oxide coating or the nickel-silicon carbide coating result from the high hardness of the ceramic materials. The combined design also allows a cost-effective replacement of only the inner tube, if wear or other damage should occur. Aluminum is a material with good thermal conductivity. Resulting heat can be dissipated so efficiently over the aluminum tube to the outside. Due to the low thermal load, especially the surrounding valves and devices, the service life of the piston engine is further improved.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich bei der Verwendung von metalloxidischen Zylinderlaufflächen kombiniert mit der idealisiert, isentropen Entspannung von Wasserstoff. Die Metalloxide wirken als Katalysator für die temperaturabhängige Umwandlung von ortho- zu para-Wasserstoff. Für die Speicherung von flüssigem Wasserstoff ist ein möglichst hoher para-Wasserstoffanteil gewünscht. Diese Umwandlung wird so bereits während der Entspannung in einer Expansionsmaschine, durch die Zylinderlauffläche katalysiert. Ein weiterer Vorteil ergibt sich beim Einsatz in flüssigversorgten Wasserstoffverdichtern. Durch die metalloxidische Zylinderlauffläche kommt es durch Katalyse zum beschleunigten Übergang von para- zu ortho-Wasserstoff bis zum Verdichterausgang. Dies ist vor allem von der Fahrzeugindustrie erwünscht, da die para-Modifikation von Wasserstoff durch Brennstoffzellen der neuesten Generation nicht voll genutzt werden kann.A particular advantage results from the use of metal oxide cylinder surfaces combined with the idealized, isentropic relaxation of hydrogen. The metal oxides act as a catalyst for the temperature-dependent conversion of ortho- to para-hydrogen. For the storage of liquid hydrogen, the highest possible para-hydrogen content is desired. This transformation is already catalyzed by the cylinder surface during the expansion in an expansion machine. Another advantage arises when used in liquid-supplied hydrogen compressors. Through the metal oxide cylinder surface, catalysis leads to an accelerated transition from para to ortho-hydrogen up to the compressor outlet. This is particularly desired by the automotive industry because the para-modification of hydrogen can not be fully exploited by fuel cells of the latest generation.

Die Kolbenmaschine kann zur Verdichtung oder Expansion von Fluiden eingesetzt werden, selbst wenn hohe Drücke keine so entscheidende Rolle spielen wie bei der Verdichtung von Wasserstoff zur Fahrzeugbetankung. Auch bei anderen Anwendungen kann die Ausgestaltung als kombiniertes Zylinderrohr Vorteile bringen. Beispielsweise um die Rauigkeit der Zylinderlauffläche zu verringern und so weniger Abrieb an der Dichtung oder dem Kolben zu erzeugen. Denkbar ist weiterhin die Anwendung in Ventilen, indem das Ventil so ausgestaltet ist, dass ein oszillierender Ventilstößel aus gehärtetem Stahl gefertigt ist und die Gegenlauffläche aus Aluminium mit entsprechender Beschichtung, insbesondere einer Nickel-Silizium-Karbid-Beschichtung.The piston engine can be used for the compression or expansion of fluids, even when high pressures are not as crucial as in the compression of hydrogen for vehicle refueling. In other applications, the design can bring advantages as a combined cylinder tube. For example, to reduce the roughness of the cylinder surface and thus to produce less wear on the seal or the piston. Also conceivable is the use in valves in that the valve is designed such that an oscillating valve tappet made of hardened steel and the mating surface made of aluminum with a corresponding coating, in particular a nickel-silicon-carbide coating.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Figur schematisch dargestellt.In the following, an embodiment of the invention with reference to a figure is shown schematically.

1 zeigt schematisch ein Zylinderrohr einer Kolbenmaschine 1 schematically shows a cylinder tube of a piston engine

1 zeigt ein Zylinderrohr einer Kolbenmaschine mit einem Außenzylinderrohr 1 und einem inneren Einbauzylinderrohr 2. Das Einbauzylinderrohr weist eine Beschichtung auf, welche die Zylinderlauffläche 3 darstellt. Innerhalb des Zylinderrohres wird ein Kolben 5 bewegt, welcher eine umlaufende Ringnut 4 aufweist. In dieser Ringnut 4 ist das Dichtmaterial eingebracht, welches den Gegenspieler der Zylinderlauffläche darstellt. 1 shows a cylinder tube of a piston engine with an outer cylinder tube 1 and an inner built-in cylinder tube 2 , The installation cylinder tube has a coating which is the cylinder surface 3 represents. Within the cylinder tube is a piston 5 moves, which has a circumferential annular groove 4 having. In this ring groove 4 the sealing material is introduced, which represents the opponent of the cylinder surface.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN EN 10087 [0002]
EN 10083-1 [0002]
DIN EN 10084 [0002]

Claims

Piston machine for the compression or expansion of fluids, comprising a cylinder tube with a cylinder surface ( 3 ), in which a piston ( 5 ) is movable, characterized in that the cylinder tube from an outer cylinder tube ( 1 ) and a built-in cylinder tube ( 2 ), whose inner wall has a coating, the cylinder surface ( 3 ).

Piston engine according to claim 1, characterized in that the outer cylinder tube ( 1 ) is made of a pressure-stable material, in particular a high-strength steel.

Piston engine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the installation cylinder tube ( 2 ) is made of aluminum or an aluminum-containing alloy.

Piston engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the piston ( 5 ) at least one circumferential annular groove ( 4 ), in which a with the cylinder surface ( 3 ) cooperating sealing material is introduced.

Piston engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the installation cylinder tube ( 2 ) has on the inner wall an oxide coating, which the cylinder surface ( 3 ).

Piston engine according to claim 5, characterized in that the oxidic coating is produced by anodic oxidation and has a layer thickness of up to 100 .mu.m, in particular between 50 .mu.m and 100 .mu.m.

Piston engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the installation cylinder tube ( 2 ) has on the inner wall a nickel-silicon carbide coating, the cylinder surface ( 3 ).

Piston machine according to claim 7, characterized in that the nickel-silicon carbide coating was applied as a dispersion coating and has a layer thickness of up to 100 .mu.m, in particular between 50 .mu.m and 100 .mu.m.

Application of a piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that the piston engine is used for the compression and expansion of fluids, in particular of hydrogen.

Use according to claim 9, characterized in that the cylinder surface is used as a catalyst for the conversion according to the temperature-dependent equilibrium function of ortho- and para-hydrogen.