-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben, welcher insbesondere in trockenlaufenden Kolbenvorrichtungen, beispielsweise Kolbenkompressoren, Verwendung findet.
-
Ein Kolben umfasst beispielsweise einen Grundkörper, welcher ein Kolbenhemd bildet und auf einer Kolbenhemdmantelfläche mit einem Gleitbelag versehen ist.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben bereitzustellen, welcher einfach herstellbar ist und einen zuverlässigen und effizienten Betrieb der Kolbenvorrichtung ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kolben für eine Kolbenvorrichtung gelöst, wobei der Kolben Folgendes umfasst:
- – einen Kolbenboden zur Aufnahme und/oder Erzeugung von Druckkräften;
- – ein Kolbenhemd zur verschiebbaren Lagerung des Kolbens in einem Zylinder der Kolbenvorrichtung, wobei eine Kolbenhemdmantelfläche des Kolbenhemds mit einem Gleitbelag versehen ist, wobei ein dem Kolbenboden zugewandtes Ende eines Verbindungsbereichs zwischen dem Gleitbelag und der Kolbenhemdmantelfläche mittels eines Schutzelements geschützt ist.
-
Dadurch, dass der Kolben ein Schutzelement zum Schützen des dem Kolbenboden zugewandten Endes eines Verbindungsbereichs zwischen dem Gleitbelag und der Kolbenhemdmantelfläche umfasst, kann insbesondere ein unerwünschtes Ablösen des Gleitbelags von der Kolbenhemdmantelfläche wirksam verhindert werden. Hierdurch ist die Kolbenvorrichtung über einen langen Zeitraum hinweg zuverlässig und effizient betreibbar. Zudem ist ein solcher Kolben vorzugsweise einfach herstellbar.
-
Günstig kann es sein, wenn der Kolben mehrere solcher Schutzelemente, insbesondere verschiedene Schutzelemente, umfasst.
-
Der Kolben umfasst vorzugsweise ferner eine Bolzenaufnahme zur Aufnahme eines Kolbenbolzens oder eine Lageraufnahme zur Aufnahme eines Bolzenlagers.
-
Günstig kann es sein, wenn der Kolben ein Kolbenhemd zur Kraftübertragung zwischen dem Kolbenboden und der Bolzenaufnahme im Betrieb des Kolbens umfasst.
-
Der Gleitbelag deckt vorzugsweise mindestens ungefähr 75 %, insbesondere mindestens ungefähr 90 %, beispielsweise mindestens ungefähr 95 %, der Kolbenhemdmantelfläche ab.
-
Unter den Begriffen "Schutz", "geschützt" etc. ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen insbesondere ein zumindest teilweises Abdecken, Verdecken oder sonstiges Unzugänglichmachen zu verstehen.
-
Vorzugsweise wird mittels eines Schutzelements wirksam verhindert, dass ein unter Druck stehendes Fluid, insbesondere Luft, zwischen den Gleitbelag und die Kolbenhemdmantelfläche gelangen und hierdurch den Gleitbelag von der Kolbenhemdmantelfläche ablösen kann.
-
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gleitbelag eine folienartige Beschichtung der Kolbenhemdmantelfläche ist.
-
Der Gleitbelag ist vorzugsweise stoffschlüssig auf der Kolbenhemdmantelfläche festgelegt.
-
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Gleitbelag auf die Kolbenhemdmantelfläche aufgeklebt ist.
-
Günstig kann es sein, wenn mittels des Schutzelements eine Grenzfläche oder Grenzschicht zwischen dem Gleitbelag und einer Klebstoffschicht und/oder eine Grenzfläche oder Grenzschicht zwischen der Klebstoffschicht und der Kolbenhemdmantelfläche abgedeckt oder verdeckt ist.
-
Es kann vorgesehen sein, dass sich der Verbindungsbereich in radialer Richtung von einer Grenzfläche oder Grenzschicht zwischen dem Gleitbelag und einer Klebstoffschicht einerseits bis zu einer Grenzfläche oder Grenzschicht zwischen der Klebstoffschicht und der Kolbenhemdmantelfläche andererseits erstreckt.
-
Der Verbindungsbereich ist insbesondere durch eine Verbindungslage oder Verbindungsschicht gebildet, welche das Anhaften des Gleitbelags an der Kolbenhemdmantelfläche ermöglicht und/oder bewirkt.
-
Der Verbindungsbereich ist insbesondere durch eine einen Stoffschluss begründende Schicht zwischen dem Gleitbelag und der Kolbenhemdmantelfläche gebildet.
-
Vorzugsweise werden mittels des Schutzelements mechanische und/oder fluiddynamische Belastungen des Verbindungsbereichs im Betrieb der Kolbenvorrichtung reduziert.
-
Günstig kann es sein, wenn das Schutzelement eine räumliche Trennung zwischen einer Kolbenringnut des Kolbens einerseits und dem dem Kolbenboden zugewandten Ende des Verbindungsbereichs zwischen dem Gleitbelag und der Kolbenhemdmantelfläche andererseits bildet.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement einen Vorsprung des Kolbenhemds umfasst oder durch einen Vorsprung des Kolbenhemds gebildet ist. Der Vorsprung schließt sich vorzugsweise in axialer Richtung unmittelbar an das dem Kolbenboden zugewandte Ende des Verbindungsbereichs zwischen dem Gleitbelag und der Kolbenhemdmantelfläche an. Ferner erstreckt sich der Vorsprung vorzugsweise in radialer Richtung weiter nach außen als der Verbindungsbereich.
-
Das Schutzelement, insbesondere der Vorsprung, ragt vorzugsweise in radialer Richtung nicht über den Gleitbelag hinaus.
-
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Schutzelement in radialer Richtung zwischen einer der Kolbenhemdmantelfläche zugewandten Innenseite des Gleitbelags und einer der Kolbenhemdmantelfläche abgewandten Außenseite des Gleitbelags endet.
-
Das Schutzelement ist vorzugsweise zumindest näherungsweise rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse des Kolbens ausgebildet.
-
Die Symmetrieachse ist vorzugsweise eine Symmetrieachse der Kolbenhemdmantelfläche.
-
Vorzugsweise ist die Kolbenhemdmantelfläche im Wesentlichen eine Zylindermantelfläche, insbesondere eine Kreiszylindermantelfläche.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement in radialer Richtung weiter außen als eine Grenzfläche oder Grenzschicht zwischen der Kolbenhemdmantelfläche und einer Klebstoffschicht und/oder als eine Grenzfläche oder Grenzschicht zwischen der Klebstoffschicht und dem Gleitbelag endet.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement einstückig mit dem Kolbenhemd ausgebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement Bestandteil eines einstückig ausgebildeten und/oder hergestellten Kolbenhemds ist.
-
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement an dem Kolbenhemd festgelegt ist.
-
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement als ein ringförmiges oder ringabschnittförmiges Einsatzelement oder als ein ringförmiges oder ringabschnittförmiges Aufsatzelement ausgebildet ist. Das Schutzelement ist dann insbesondere in das Kolbenhemd eingesetzt oder auf das Kolbenhemd aufgesetzt.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement aus einem steifen Gleitwerkstoff gebildet ist.
-
Beispielsweise ist das Schutzelement aus Kunststoff gebildet.
-
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Schutzelement aus einem gleitmodifizierten thermoplastischen Werkstoff, insbesondere einem PTFE-Werkstoff, gebildet ist.
-
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement ein metallisches Material umfasst oder aus einem metallischen Material gebildet ist.
-
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement als ein Klemmring oder Spannring ausgebildet ist, welcher insbesondere an dem dem Kolbenboden zugewandten Ende des Verbindungsbereichs angeordnet ist und dieses Ende des Verbindungsbereichs in radialer Richtung nach innen an das Kolbenhemd anpresst oder anklemmt.
-
Der Klemmring oder Spannring umfasst vorzugsweise ein metallisches Material oder ist aus einem metallischen Material gebildet.
-
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass der Klemmring oder Spannring ein Kunststoffmaterial umfasst oder aus einem Kunststoffmaterial gebildet ist.
-
Günstig kann es sein, wenn das Schutzelement, insbesondere der Klemmring oder Spannring, aus einem PEEK-Material gebildet ist.
-
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement zumindest teilweise durch einen umgeformten Abschnitt des Kolbenhemds gebildet ist.
-
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Kolbenhemd nach Festlegung des Gleitbelags an demselben umgeformt wurde oder ist.
-
Das Kolbenhemd kann insbesondere gebördelt sein.
-
Der Grundkörper des Kolbens ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und/oder hergestellt.
-
Der Grundkörper umfasst vorzugsweise den Kolbenboden, das Kolbenhemd und/oder die Bolzenaufnahme.
-
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Kolben mehrteilig ausgebildet ist. Der Kolbenboden und das Kolbenhemd sind dann vorzugsweise aus verschiedenen Teilen gebildet und zur Fertigstellung des Kolbens miteinander verbindbar oder verbunden.
-
Vorzugsweise sind der Kolbenboden und das Kolbenhemd derart miteinander verbindbar oder verbunden, dass ein als Schutzelement dienender Klemmring oder Spannring zwischen dem Kolbenboden und das Kolbenhemd klemmbar oder spannbar ist, wobei der Klemmring oder Spannring zugleich das dem Kolbenboden zugewandte Ende des Verbindungsbereichs abdeckt und/oder in radialer und/oder axialer Richtung einklemmt oder einspannt.
-
Der Klemmring oder Spannring ist insbesondere radial außen auf dem Gleitbelag aufliegend angeordnet, so dass mittels des Klemmrings oder Spannrings der Gleitbelag samt dem Verbindungsbereich in radialer Richtung nach innen auf das Kolbenhemd gepresst, gedrückt, gespannt oder geklemmt ist.
-
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Klemmring oder Spannring hierzu eine Schrägfläche aufweist, welche einerseits ein Verklemmen zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenhemd und andererseits die Klemmwirkung oder Spannwirkung für den Gleitbelag und den Verbindungsbereich ermöglicht.
-
Der Kolben weist vorzugsweise einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des Gleitbelags auf. Dieser Aufnahmebereich ist vorzugsweise in radialer Richtung nach innen zurückversetzt und/oder in axialer Richtung von einer Kolbenringnut des Kolbens wegversetzt angeordnet und/oder ausgebildet. Insbesondere kann hierdurch der Verbindungsbereich vor einer unerwünscht hohen Belastung geschützt werden.
-
Vorzugsweise grenzt mindestens ein Schutzelement unmittelbar an eine Kolbenringnut des Kolbens an.
-
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Schutzelement beabstandet von der Kolbenringnut angeordnet ist.
-
Der Kolben umfasst vorzugsweise einen Grundkörper, welcher insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere einem PEEK-Material und/oder einem PTFE-Material, gebildet ist.
-
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper aus einem Metallmaterial, insbesondere Aluminiumguss und/oder Grauguss, gebildet ist.
-
Der Gleitbelag umfasst vorzugsweise einen gleitmodifizierten thermoplastischen Werkstoff, insbesondere einen PTFE-Verbundwerkstoff. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Gleitbelag aus einem gleitmodifizierten thermoplastischen Werkstoff, insbesondere einem PTFE-Verbundwerkstoff, gebildet ist.
-
Der erfindungsgemäße Kolben eignet sich insbesondere zur Verwendung in einer Kolbenvorrichtung.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch eine Kolbenvorrichtung.
-
Die Kolbenvorrichtung weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kolben beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
-
Vorzugsweise ist die Kolbenvorrichtung eine trockenlaufende Kolbenvorrichtung, welche insbesondere ohne ein Schmiermittel im Kontaktbereich zwischen dem Kolben und einem Zylinder zur Aufnahme des Kolbens betrieben wird.
-
Die Kolbenvorrichtung ist insbesondere ein Kolbenkompressor.
-
Günstig kann es sein, wenn die Kolbenvorrichtung einen oder mehrere Zylinder zur Aufnahme eines oder mehrerer Kolben sowie einen oder mehrere erfindungsgemäße Kolben umfasst.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für eine Kolbenvorrichtung.
-
Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem ein Kolben einfach herstellbar ist, welcher einen zuverlässigen und effizienten Betrieb einer Kolbenvorrichtung ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für eine Kolbenvorrichtung Folgendes umfasst:
- – Bereitstellen eines Kolbenhemds des Kolbens;
- – Festlegen eines Gleitbelags auf einer Kolbenhemdmantelfläche des Kolbenhemds, wobei ein einem Kolbenboden des Kolbens zugewandtes Ende eines Verbindungsbereichs zwischen dem Gleitbelag und der Kolbenhemdmantelfläche mittels eines Schutzelements geschützt wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kolben und/oder der erfindungsgemäßen Kolbenvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
-
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das dem Kolbenboden des Kolbens zugewandte Ende des Verbindungsbereichs mittels des Schutzelements abgedeckt wird.
-
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Schutzelement in radialer Richtung außen auf den Gleitbelag aufgelegt und/oder in axialer Richtung unmittelbar an das Ende des Verbindungsbereichs angrenzend angeordnet und/oder festgelegt wird.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das Kolbenhemd zur Herstellung des Schutzelements umgeformt, insbesondere gebördelt, wird.
-
Günstig kann es sein, wenn ein dem Kolbenboden zugewandtes Ende des Gleitbelags samt dem dem Kolbenboden des Kolbens zugewandten Ende des Verbindungsbereichs mittels des Schutzelements auf die Kolbenhemdmantelfläche gepresst wird.
-
Das Kolbenhemd wird insbesondere zusammen mit einem Kolbenboden und/oder einer Bolzenaufnahme des Kolbens einstückig aus einem Kunststoffmaterial oder einem metallischen Material hergestellt.
-
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Kolbenhemd samt dem Kolbenboden und/oder der Bolzenaufnahme in einem Kunststoffspritzgussprozess oder in einem Metalldruckgussverfahren hergestellt wird.
-
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
-
In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine schematische teilweise geschnittene Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Kolbens für eine Kolbenvorrichtung, bei welcher eine radial zurückversetzte Kolbenhemdmantelfläche zur Aufnahme eines Gleitbelags vorgesehen ist;
-
2 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II in 1;
-
3 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Kolbenvorrichtung, bei welcher ein separates Schutzelement zum Schutz des Gleitbelags vorgesehen ist;
-
4 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IV in 3;
-
5 eine der 4 entsprechende schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Kolbens;
-
6 eine schematische Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher ein Klemmring zum Festklemmen des Gleitbelags vorgesehen ist;
-
7 eine der 6 entsprechende schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher ein Spannring zum Schutz des Gleitbelags vorgesehen ist;
-
8 eine der 6 entsprechende schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher eine alternative Ausführungsform eines Spannrings vorgesehen ist;
-
9 einen schematischen Schnitt durch eine siebte Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher das Kolbenhemd umgeformt ist, um den Gleitbelag zu schützen; und
-
10 einen schematischen Schnitt durch eine achte Ausführungsform eines Kolbens, bei welcher ein Klemmring zum Schutz des Gleitbelags zwischen ein den Kolbenboden bildendes Bauteil und ein mit diesem Bauteil verbindbares, das Kolbenhemd bildendes weiteres Bauteil eingeklemmt ist.
-
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
Eine in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsform eines als Ganzes mit 100 bezeichneten Kolbens findet insbesondere in einer Kolbenvorrichtung 102 Verwendung. Die Kolbenvorrichtung 102 ist insbesondere ein trockenlaufender Kolbenkompressor.
-
Der Kolben 100 umfasst einen Kolbenboden 104, welcher im Betrieb der Kolbenvorrichtung 102 Druckkräfte aufnimmt und/oder erzeugt.
-
Ferner umfasst der Kolben 100 ein Kolbenhemd 106, mittels welchem der Kolben 100 gleitend an einer Lauffläche 108 eines Zylinders 110 der Kolbenvorrichtung 102 geführt ist.
-
Der Kolben 100 kann schließlich noch eine Bolzenaufnahme 112 zur Aufnahme eines (nicht dargestellten) Bolzens umfassen, mittels welchem der Kolben 100 insbesondere über ein (nicht dargestelltes) Pleuel angebunden ist.
-
Der Kolben 100 ist vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet.
-
Vorzugsweise ist der Kolben 100, insbesondere der Kolbenboden 104 und/oder das Kolbenhemd 106, im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse 114 ausgebildet.
-
Die Symmetrieachse 114 gibt vorzugsweise eine axiale Richtung 116 und eine radiale Richtung 118 des Kolbens 100 vor.
-
Der Kolben 100 umfasst ferner eine Kolbenringnut 120 zur Aufnahme eines Kolbenrings 122.
-
Der Kolbenring 122 dient insbesondere der Abdichtung zwischen dem Kolben 100 und der Lauffläche 108 des Zylinders 110.
-
Eine Kolbenmantelfläche 124 des Kolbens 100 kommt im Betrieb der Kolbenvorrichtung 102 in unmittelbaren Kontakt mit der Lauffläche 108 des Zylinders 110. Für einen optimalen Betrieb der Kolbenvorrichtung 102 ist die Kolbenmantelfläche 124 daher vorzugsweise mit einer gleitoptimierten Beschichtung 126 versehen oder durch eine gleitoptimierte Beschichtung 126 gebildet.
-
Insbesondere umfasst der Kolben 100 einen Gleitbelag 128, welcher auf einer Kolbenhemdmantelfläche 130 des Kolbenhemds 106 angeordnet und/oder ausgebildet ist.
-
Insbesondere ist der Gleitbelag 128 durch eine Gleitschicht 132 gebildet.
-
Beispielsweise ist der Gleitbelag 128 eine folienartige Beschichtung 126, welche mittels einer Klebstoffschicht 134 auf die Kolbenhemdmantelfläche 130 des Kolbenhemds 106 aufgeklebt ist.
-
Eine Außenseite 136 des Gleitbelags 128 bildet vorzugsweise eine Gleitfläche 138 des Kolbens 100. Diese Gleitfläche 138 ist insbesondere die Kolbenmantelfläche 124, mit welcher der Kolben 100 an der Lauffläche 108 anliegt.
-
Im Betrieb der Kolbenvorrichtung 102 kann die Verbindung zwischen dem Gleitbelag 128 und dem Kolbenhemd 106 einer hohen Belastung unterliegen. Insbesondere kann eine Grenzfläche 140 zwischen dem Kolbenhemd 106, insbesondere der Kolbenhemdmantelfläche 130, einerseits und der Klebstoffschicht 134 andererseits derart belastet werden, dass sich die Klebstoffschicht 134 von der Kolbenhemdmantelfläche 130 löst.
-
Ferner kann eine Grenzfläche 140 zwischen dem Gleitbelag 128 und der Klebstoffschicht 134 einer derartigen Belastung unterworfen sein, dass sich der Gleitbelag 128 von der Klebstoffschicht 134 löst.
-
In beiden Fällen ergibt sich ein graduelles Versagen des Kolbens 100, was letztlich zu einem Ausfall der Kolbenvorrichtung 102 führen kann.
-
Im Sinne eines optimierten Betriebs der Kolbenvorrichtung 102 ist daher vorzugsweise vorgesehen, dass der Kolben 100 ein Schutzelement 142 zum Schützen eines Verbindungsbereichs 144 zwischen dem Gleitbelag 128 und der Kolbenhemdmantelfläche 130 umfasst.
-
Der Verbindungsbereich 144 ist dabei beispielsweise durch die Klebstoffschicht 134 und die beiden Grenzflächen 140 gebildet.
-
Ein Schutz des Verbindungsbereichs 144 reduziert vorzugsweise eine mechanische und/oder fluiddynamische Belastung der Grenzflächen 140 zwischen dem Gleitbelag 128 und der Klebstoffschicht 134 sowie zwischen der Klebstoffschicht 134 und der Kolbenhemdmantelfläche 130.
-
Insbesondere kann mittels des Schutzelements 142 vorzugsweise verhindert oder zumindest hinausgezögert werden, dass sich der Gleitbelag 128 von dem Kolbenhemd 106 löst.
-
Das Schutzelement 142 kann beispielsweise als ein Vorsprung 146 ausgebildet sein.
-
Dieser Vorsprung 146 ist insbesondere in axialer Richtung 116 an ein Ende 148 des Verbindungsbereichs 144 angrenzend ausgebildet. Dieses Ende 148 ist insbesondere ein dem Kolbenboden 104 zugewandtes Ende 148 des Verbindungsbereichs 114.
-
Der Vorsprung 146 ragt vorzugsweise in radialer Richtung 118 über den Verbindungsbereich 114 hinaus.
-
Insbesondere trennt der Vorsprung 146 vorzugsweise die Kolbenringnut 120 von dem Verbindungsbereich 144.
-
Der Vorsprung 146 kann beispielsweise ein Überstand 150 sein.
-
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Kolbenhemdmantelfläche 130 zur Aufnahme des Gleitbelags 128 in einer Vertiefung 152 in radialer Richtung 118 nach innen zurückversetzt ist. Auch hierdurch kann ein als Schutzelement 142 wirkender Vorsprung 146 oder Überstand 150 des Kolbenhemds 106 zum Schutz des Verbindungsbereichs 144 gebildet werden.
-
Bei der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform des Kolbens 100 ist beispielsweise vorgesehen, dass der Kolben 100 einen einstückigen Grundkörper 154 umfasst, welcher den Kolbenboden 104, das Kolbenhemd 106 und die Bolzenaufnahme 112 bildet.
-
Der Grundkörper 154 ist insbesondere aus einem Kunststoffmaterial oder einem metallischen Material gebildet. Beispielsweise ist der Grundkörper 154 ein Aluminiumgussprodukt oder ein Zinkdruckgussprodukt.
-
Der Gleitbelag 128 ist insbesondere ein gleitmodifizierter PTFE-Verbundwerkstoff, welcher auf den Grundkörper 154 aufgeklebt ist.
-
Eine in den 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsform eines Kolbens 100 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Kolben 100 ein zusätzliches Schutzelement 142 umfasst.
-
Dieses zusätzliche Schutzelement 142 ist insbesondere als ein Einsatzelement 156 oder als ein Aufsatzelement 158 ausgebildet.
-
Das Einsatzelement 156 ist dabei insbesondere in den Grundkörper 154 eingesetzt. Das Aufsatzelement 158 ist insbesondere auf den Grundkörper 154 aufgesetzt.
-
Vorzugsweise sind das Einsatzelement 156 oder das Aufsatzelement 158 ringförmig oder ringabschnittsförmig ausgebildet.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das Einsatzelement 156 oder Aufsatzelement 158 in oder an einem ein weiteres Schutzelement 142 bildenden Vorsprung 146 des Kolbenhemds 106 angeordnet ist.
-
Bei der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform des Kolbens 100 ist der Verbindungsbereich 144 somit vorzugsweise einerseits durch eine zurückversetzte Anordnung des Gleitbelags 128 und andererseits durch das zusätzliche Einsatzelement 156 oder Aufsatzelement 158 geschützt.
-
Im Übrigen stimmt die in den 3 und 4 dargestellte zweite Ausführungsform des Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
-
Eine in 5 dargestellte dritte Ausführungsform eines Kolbens 100 unterscheidet sich von der in den 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Verbindungsbereich 144 ausschließlich durch das als Einsatzelement 156 oder Aufsatzelement 158 ausgebildete Schutzelement 142 geschützt ist.
-
Der Verbindungsbereich 144 ist dabei insbesondere nicht an einer zurückversetzt angeordneten Kolbenhemdmantelfläche 130 angeordnet. Vielmehr ist das dem Kolbenboden 104 zugewandte Ende 148 des Verbindungsbereichs 144 bei der in 5 dargestellten dritten Ausführungsform des Kolbens 100 freiliegend und frei zugänglich angeordnet und/oder ausgebildet.
-
Im Übrigen stimmt die in 5 dargestellte dritte Ausführungsform des Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
-
Eine in 6 dargestellte vierte Ausführungsform eines Kolbens 100 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das einzige Schutzelement 142 nicht Bestandteil des Kolbenhemds 106 ist, sondern durch einen separaten Klemmring 160 gebildet ist.
-
Das dem Kolbenboden 104 zugewandte Ende 148 des Verbindungsbereichs 144 sowie des Gleitbelags 128 ist dabei vorzugsweise kegelstumpfmantelförmig ausgebildet und ragt bezüglich der radialen Richtung 118 schräg nach innen.
-
Mittels des Klemmrings 160 ist nun dieser kegelstumpfmantelförmige Endabschnitt des Gleitbelags 128 sowie des Verbindungsbereichs 144 radial außen sowie axial in Richtung des Kolbenbodens 104 abgedeckt.
-
Insbesondere wird das Ende 148 des Verbindungsbereichs 144 sowie des Gleitbelags 128 mittels des Klemmrings 160 an das Kolbenhemd 106 angepresst.
-
Der Klemmring 160 kann dabei unabhängig von der Kolbenringnut 120 vorgesehen und/oder angeordnet sein.
-
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass wie bei der in 6 dargestellten vierten Ausführungsform des Kolbens 100 der Klemmring 160 eine Begrenzungswand der Kolbenringnut 120 bildet.
-
Der Klemmring 160 ist beispielsweise aus einem PEEK-Material gebildet.
-
Es kann vorgesehen sein, dass der Klemmring 160 beispielsweise im Sinne eines optimalen Toleranzausgleichs eine Schrägfläche 162 umfasst, mittels welcher der Klemmring 160 auf die Außenseite 136 des Gleitbelags 128 auflegbar ist, insbesondere um das Ende 148 des Verbindungsbereichs 144 sowie des Gleitbelags 128 zu umgreifen.
-
Im Übrigen stimmt die in 6 dargestellte vierte Ausführungsform des Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
-
Eine in 7 dargestellte fünfte Ausführungsform des Kolbens 100 unterscheidet sich von der in 6 dargestellten vierten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das Schutzelement 142 als ein Spannring 164 ausgebildet ist.
-
Mittels des Spannrings 164 ist das dem Kolbenboden 104 zugewandte Ende 148 des Gleitbelags 128 sowie des Verbindungsbereichs 144 vorzugsweise in axialer Richtung 118 auf die Kolbenhemdmantelfläche 130 spannbar.
-
Zur sicheren Aufnahme des Spannrings 164 sowie zum Schutz des Verbindungsbereichs 144 kann dabei vorgesehen sein, dass das dem Kolbenboden 104 zugewandte Ende 148 des Verbindungsbereichs 144 sowie des Gleitbelags 128 in einer Vertiefung 152 des Kolbenhemds 106 angeordnet ist. Aufgrund dieser Vertiefung 152 kann insbesondere ein unerwünschtes Bewegen oder Verrutschen des Spannrings 164 verhindert werden.
-
Der Spannring 164 kann dabei beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein.
-
Es kann vorgesehen sein, dass der Spannring 164 eine äußere Form aufweist, welche zumindest abschnittsweise an die Form der Außenseite 136 des Gleitbelags 128 und/oder an die Form der Kolbenhemdmantelfläche 130 angepasst ist. Hierdurch kann insbesondere eine optimierte Festlegung des Spannrings 164 und/oder eine optimierte Schutzwirkung erzielt werden.
-
Im Übrigen stimmt die in 7 dargestellt fünfte Ausführungsform des Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 6 dargestellten vierten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
-
Eine in 8 dargestellte sechste Ausführungsform des Kolbens 100 unterscheidet sich von der in 7 dargestellten fünften Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Spannring 164 aus einem metallischen Material gebildet ist und beispielsweise einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
-
Im Übrigen stimmt die in 8 dargestellte sechste Ausführungsform des Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 7 dargestellten fünften Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
-
Eine in 9 dargestellte siebte Ausführungsform des Kolbens 100 unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass das Schutzelement 142 durch einen umgeformten Abschnitt 166 des Kolbenhemds 106 gebildet ist.
-
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Kolbenhemdmantelfläche 130 zur Aufnahme des Gleitbelags 128 an dem dem Kolbenboden 104 zugewandten Ende 148 in radialer Richtung 118 nach innen abfällt und hierdurch eine taschenartige Vertiefung 152 im Kolbenhemd 106 gebildet ist.
-
In dieser Vertiefung 152 endet der Verbindungsbereich 144 und der Gleitbelag 128.
-
Durch Umformen des Kolbenhemds 106, d. h. mittels des umgeformten Abschnitts 166 des Kolbenhemds 106, können der Verbindungsbereich 144 und der Gleitbelag 128 an dem dem Kolbenboden 104 zugewandten Ende 148 vorzugsweise überdeckt werden, woraus sich letztlich die Schutzwirkung des als Schutzelement 142 dienenden umgeformten Abschnitts 166 des Kolbenhemds 106 ergibt.
-
Im Übrigen stimmt die in 9 dargestellte siebte Ausführungsform des Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
-
Eine in 10 dargestellte achte Ausführungsform eines Kolbens 100 unterscheidet sich von der in 6 dargestellten vierten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass der Kolben 100 ein den Kolbenboden 104 bildendes Bauteil 168 sowie ein das Kolbenhemd 106 bildendes weiteres Bauteil 170 umfasst.
-
Die beiden Bauteile 168, 170 sind insbesondere mittels einer Schraubverbindung 172 miteinander verbindbar.
-
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass ein Klemmring 160 ähnlich der in 6 dargestellten vierten Ausführungsform des Kolbens 100 auf das das Kolbenhemd 106 bildende Bauteil 170 auflegbar ist, während die beiden Bauteile 168, 170 voneinander getrennt sind.
-
Mittels des Klemmrings 160 ist dabei insbesondere das im späteren montierten Zustand des Kolbens 100 dem Kolbenboden 104 zugewandte Ende 148 des Gleitbelags 128 sowie des Verbindungsbereichs 144 abdeckbar.
-
Beim Zusammenbau der Bauteile 168, 170, insbesondere beim Verschrauben der beiden Bauteile 168, 170 mittels der Schraubverbindung 172, wird dann vorzugsweise der Klemmring 160 zwischen die beiden Bauteile 168, 170 eingeklemmt und somit relativ zu dem Kolbenhemd 106 fixiert. Insbesondere ergibt sich dabei eine feste Abdeckung des Endes 148 des Gleitbelags 128 sowie des Verbindungsbereichs 144 mittels des Klemmrings 160.
-
Der Klemmring kann bei der in 10 dargestellten achten Ausführungsform des Kolbens 100 insbesondere inelastisch ausgebildet sein, da er ohne Verformung desselben an dem Kolbenhemd 106 montierbar ist.
-
Im Übrigen stimmt die in 10 dargestellte achte Ausführungsform des Kolbens 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 6 dargestellten vierten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
-
Bei weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsformen des Kolbens 100 können einzelne oder mehrere Merkmale der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beliebig miteinander kombiniert sein.
-
Beispielsweise kann durch geeigneten axialen Versatz des Endes 148 des Gleitbelags 128 sowie des Verbindungsbereichs 144 auch bei den Ausführungsformen gemäß den 7, 8 und 9 ein zusätzliches Schutzelement 142 gemäß der in den 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsform vorgesehen sein.
