DE20111182U1 - Spring element for a piston - Google Patents
Spring element for a pistonInfo
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Description
ALCAN BDW GmbH Anwaltsakte: 26093ALCAN BDW GmbH Attorney file: 26093
D-85570 Markt SchwabenD-85570 Markt Schwaben
Deutsches GebrauchsmusterGerman utility model
BESCHREIBUNG:DESCRIPTION:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Federelement für einen Kolben, insbesondere für einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien, mit einem Federkörper mit einem Außenumfang und einer im Federkörper zentral ausgebildeten Öffnung zur Aufnahme eines Verbindungselements zur Verbindung eines Ventiltellers mit einem Kolbenteller, wobei das Federelement einen gewölbten Querschnitt aufweist und mit seiner konvexen Unterseite auf dem Kolbenteller im Bereich der Öffnung aufliegt und mit seiner konkaven Oberseite im Bereich der Öffnung von einem zentralen Teil des Ventiltellers gehalten wird, wobei der nach oben gewölbte Außenumfang des Federkörpers an einem ringförmigen Kolbenkopf anliegt und der Kolbenkopf gegen den Kolbenteller bewegbar ausgebildet ist.The present invention relates to a spring element for a piston, in particular for a piston compressor for gaseous media, with a spring body with an outer circumference and an opening formed centrally in the spring body for receiving a connecting element for connecting a valve plate to a piston plate, wherein the spring element has a curved cross-section and rests with its convex underside on the piston plate in the region of the opening and is held with its concave upper side in the region of the opening by a central part of the valve plate, wherein the upwardly curved outer circumference of the spring body rests against an annular piston head and the piston head is designed to be movable against the piston plate.
Derartige Federelemente sind bekannt. Sie kommen zwischen einem Kolbenteller und einem entsprechenden Kolbenkopf bzw. Ventilteller zu liegen und sollen einen sogenannten Anlaufschutz gewährleisten. Dies bedeutet, dass die Federelemente beim Anlaufen eines Kolbens gegen Druck einen anfänglichen Druckausgleich schaffen müssen. Insbesondere muß gewährleistet sein, dass durch das Anlaufen des Kolbens gegen den Druck der Motorstrom des den Kolben antreibender Motors nicht zu hoch wird. Überschreitet der Motorstrom nämlich einenSuch spring elements are well known. They are placed between a piston plate and a corresponding piston head or valve plate and are intended to provide so-called start-up protection. This means that the spring elements must create an initial pressure equalization when a piston starts to run against pressure. In particular, it must be ensured that the motor current of the motor driving the piston does not become too high when the piston starts to run against the pressure. If the motor current exceeds a certain limit, the
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vorbestimmten Wert, so wird der den Kolben antreibende Motor automatisch über Sicherungen abgeschaltet.predetermined value, the motor driving the piston is automatically switched off via fuses.
Nachteilig an den bekannten Federelementen ist jedoch, dass diese Federelemente nicht dauerbelastbar sind und ihre Federwirkung verlieren. Insbesondere geht die Federwirkung bzw. Federspannung durch die Befestigung des Federelementes und der anderen Kolbenelemente durch ein entsprechendes Verbindungselement, wie eine Niete, Schraube oder ähnliches bzw. durch dessen auf das Federelement wirkende Auflage- und Wirkfläche verloren.The disadvantage of the known spring elements, however, is that these spring elements cannot be permanently loaded and lose their spring effect. In particular, the spring effect or spring tension is lost when the spring element and the other piston elements are attached using a corresponding connecting element, such as a rivet, screw or similar, or when the contact and effective surface of the spring element acts on the spring element.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Federelement der eingangs genannten Art bereitzustellen, dass dauerbelastbar ist und gleichzeitig eine sichere Federwirkung gewährleistet.It is therefore an object of the present invention to provide a spring element of the type mentioned above which can be permanently loaded and at the same time ensures a reliable spring effect.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Federelement mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1.This problem is solved by a spring element with the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous embodiments are described in the subclaims.
Bei einem erfindungsgemäßen Federelement weist ein Federkörper mindestens eine von einer zentralen Öffnung beabstandete Ausnehmung auf, wobei der Abstand zwischen der Ausnehmung und der Öffnung derart gewählt ist, dass die Ausnehmung außerhalb einer Auflage- und Wirkfläche eines Verbindungselementes angeordnet ist oder an diese angrenzt oder diese teilweise überlappt. Durch eine derartige Ausgestaltung des Federelementes ist gewährleistet, dass zumindest ein Teilbereich des Federelementes bzw. des Federkörpers nicht durch das Verbindungselement zur Verbindung eines Ventiltellers mit einem Kolbenteller bzw. dessen Auflage- und Wirkfläche beeinflußt und niedergedrückt wird. In den sich außerhalb der Auflage- und Wirkfläche des Verbindungselementes befindlichen Federelementbereichen, die zudem vorteilhafterweise durch mindestens eine Ausnehmung von der Auflage- und Wirkfläche abgetrennt sind, bleibt die Federwirkung sicher erhalten, so dass eine Dauerbelastbarkeit des Federelementes gewährleistet ist.In a spring element according to the invention, a spring body has at least one recess spaced from a central opening, the distance between the recess and the opening being selected such that the recess is arranged outside a support and active surface of a connecting element or borders on it or partially overlaps it. Such a design of the spring element ensures that at least a partial area of the spring element or the spring body is not influenced and pressed down by the connecting element for connecting a valve plate to a piston plate or its support and active surface. In the spring element areas located outside the support and active surface of the connecting element, which are also advantageously separated from the support and active surface by at least one recess, the spring effect is reliably maintained, so that the long-term load capacity of the spring element is guaranteed.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung als den Federkörper durchdringende Öffnung ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Ausnehmung als eine den Federkörper nicht durchdringende Rinne ausgebildet ist. Die erstgenannte Ausführungsform gewährleistet eine einfache Herstellung des Federelementes, z.B. durch ein Stanzverfahren. Die letztgenannte Ausführungsform bietet vorteilhafterweise optional die Möglichkeit, die Ausnehmung auf der Oberoder Unterseite des Federkörpers, d.h. auf der konkaven oder konvexen Seite des Federkörpers anzubringen.In an advantageous embodiment of the invention, the recess is designed as an opening that penetrates the spring body. However, it is also possible for the recess to be designed as a groove that does not penetrate the spring body. The first embodiment ensures simple production of the spring element, e.g. by means of a punching process. The last embodiment advantageously offers the option of making the recess on the top or bottom of the spring body, i.e. on the concave or convex side of the spring body.
&iacgr;&ogr; In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung halbkreisförmig, rechteckig, quadratisch, keilförmig oder rund ausgebildet. Auch andere Formen der Ausnehmung sind denkbar.&iacgr;&ogr; In a further advantageous embodiment of the invention, the recess is semicircular, rectangular, square, wedge-shaped or round. Other shapes of the recess are also conceivable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federelementes sind mindestens zwei Ausnehmungen symmetrisch um die zentrale Öffnung angeordnet. Durch die symmetrische Anordnung mehrerer Ausnehmungen um die zentrale Öffnung ist vorteilhafterweise eine gleichmäßige Verteilung der Federwirkung gewährleistet.In a further advantageous embodiment of the spring element according to the invention, at least two recesses are arranged symmetrically around the central opening. The symmetrical arrangement of several recesses around the central opening advantageously ensures an even distribution of the spring effect.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt der Außenumfang des Federelements an einer ringförmigen Innennut des Kolbenkopfes an. Dadurch ist ein fester Sitz des Federelementes an dem Kolbenkopf gewährleistet.In a further advantageous embodiment of the invention, the outer circumference of the spring element rests against an annular inner groove of the piston head. This ensures that the spring element sits firmly on the piston head.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention emerge from the following description of an embodiment shown in the figures. They show:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Kolbens mit einemFigure 1 is a schematic sectional view of a piston with a
erfindungsgemäßen Federelement;spring element according to the invention;
Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Teilbereichs des Kolbens gemäß Figur 1; undFigure 2 is a schematic sectional view of a portion of the piston according to Figure 1; and
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Figur 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Federelements.Figure 3 is a schematic representation of the spring element according to the invention.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Kolben 44 mit einem Federelement 10. Das Federelement 10 weist einen ring- und scheibenförmigen Federkörper 12 mit einem Außenumfang 20 und einer im Federkörper 12 zentral ausgebildeten Öffnung 14 zur Aufnahme eines Verbindungselementes 22 auf. Das Verbindungselement 22 ist in dem Ausführungsbeispiel als Niet dargestellt und dient zur Verbindung eines Ventiltellers 24 mit einem Kolbenteller 34 und der BefestigungFigure 1 shows a schematic representation of a piston 44 with a spring element 10. The spring element 10 has a ring- and disk-shaped spring body 12 with an outer circumference 20 and an opening 14 formed centrally in the spring body 12 for receiving a connecting element 22. The connecting element 22 is shown in the embodiment as a rivet and serves to connect a valve plate 24 to a piston plate 34 and to fasten
&iacgr;&ogr; an der Kolbenstange 36. Auch andere Verbindungselemente wie Schrauben oder ähnliches sind denkbar. Auch ist es möglich, dass die Kolbenstange 36 an der dem Kolben 44 zugewandten Seite eine entsprechende Nase aufweist, die durch eine Öffnung 46 des Ventiltellers 24, die Öffnung 14 des Federelementes 10 sowie eine Öffnung 42 des Ventiltellers 24 hindurchragt. Auf der dem Ventilteller 24 zugewandten Seite kann diese Nase durch ein Befestigungselement oder durch ein Umnieten die entsprechende Verbindungswirkung erzielen.Î on the piston rod 36. Other connecting elements such as screws or similar are also conceivable. It is also possible for the piston rod 36 to have a corresponding nose on the side facing the piston 44, which protrudes through an opening 46 in the valve plate 24, the opening 14 in the spring element 10 and an opening 42 in the valve plate 24. On the side facing the valve plate 24, this nose can achieve the corresponding connecting effect by means of a fastening element or by riveting.
Man erkennt, dass das Federelement 10 einen gewölbten Querschnitt aufweist und mit einer konvexen Unterseite auf den Kolbenteller 34 im Bereich der Öffnung 14 (vgl. auch Figur 2) aufliegt. Die konkave Oberseite des Federelementes 10 wird im Bereich der Öffnung 14 von einem zentralen Teil des Ventiltellers 24 gehalten. Des weiteren erkennt man, dass der nach oben gewölbte Außenumfang 20 des Federkörpers 12 an einem ringförmigen Kolbenkopf 28 anliegt. Der Kolbenkopf 28 ist dabei gegen den Kolbenteller 34 bewegbar ausgebildet. Zwischen dem Kolbenkopf 28 und dem Ventilteller 24 ist eine ringförmige Dichtung 32 ausgebildet. Der Ventilteller 24 weist des weiteren mehrere Durchlassöffnungen 26 für den Durchtritt eines gasförmigen Mediums auf.It can be seen that the spring element 10 has a curved cross-section and rests with a convex underside on the piston plate 34 in the area of the opening 14 (see also Figure 2). The concave upper side of the spring element 10 is held in the area of the opening 14 by a central part of the valve plate 24. It can also be seen that the upwardly curved outer circumference 20 of the spring body 12 rests against an annular piston head 28. The piston head 28 is designed to be movable against the piston plate 34. An annular seal 32 is formed between the piston head 28 and the valve plate 24. The valve plate 24 also has several passage openings 26 for the passage of a gaseous medium.
An dem dem Kolben 44 gegenüberliegenden Ende ist an der Kolbenstange 36 ein Lager 40 ausgebildet, dass zur Verbindung mit einer nichtdargestellten Antriebsvorrichtung, insbesondere einem Elektromotor dient.At the end opposite the piston 44, a bearing 40 is formed on the piston rod 36, which serves for connection to a drive device (not shown), in particular an electric motor.
Figur 2 zeigt einen Teilbereich des Kolbens 44 gemäß Figur 1. Man erkennt, dass der Federkörper 12 mindestens eine von der zentralen Öffnung 14 beabstandete Ausnehmung 16 aufweist. Dabei ist der Abstand zwischen der Ausnehmung 16 und der Öffnung 14 derart gewählt, dass die Ausnehmung 16 außerhalb einer Auflage- und Wirkfläche 38 des Verbindungselementes 22 angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass die Ausnehmung an die Auflage- und Wirkfläche 38 angrenzt oder diese teilweise überlappt. Die Ausnehmung 16 ist in dem Ausführungsbeispiel als eine den Federkörper 12 durchdringende Öffnung ausgebildet. Aus Figur 2 wird deutlich, dass der Außenumfang 20 des Federelementes 10 an einer ringförmigen &iacgr;&ogr; Innennut 30 des Kolbenkopfes 28 anliegt. Der Kolbenkopf 28 ist in dem Ausführungsbeispiel ringförmig und einteilig ausgebildet. Es ist allerdings auch möglich, dass ein zweigeteilter Kolbenkopf verwendet wird.Figure 2 shows a portion of the piston 44 according to Figure 1. It can be seen that the spring body 12 has at least one recess 16 spaced from the central opening 14. The distance between the recess 16 and the opening 14 is selected such that the recess 16 is arranged outside a support and active surface 38 of the connecting element 22. However, it is also possible for the recess to border on the support and active surface 38 or to partially overlap it. In the exemplary embodiment, the recess 16 is designed as an opening penetrating the spring body 12. It is clear from Figure 2 that the outer circumference 20 of the spring element 10 rests against an annular inner groove 30 of the piston head 28. In the exemplary embodiment, the piston head 28 is annular and formed as a single piece. However, it is also possible for a two-part piston head to be used.
Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Federelement 10 mit zwei symmetrisch um die zentrale Öffnung 14 angeordnete halbkreisförmige Ausnehmungen 16, 18. Die Ausnehmungen 16, 18 sind wiederum als den scheibenförmigen Federkörper 12 durchdringende Öffnungen ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Ausnehmungen als den Federkörper nichtdurchdringende Rinnen ausgebildet sind. Auch die Form der Ausnehmungen kann variiert werden. So ist es möglich, rechteckige, quadratische, keilförmige oder runde Ausnehmungen zu verwenden. Das Federelement 10 besteht aus Metall, einer Metall-Legierung oder aus Kunststoff.Figure 3 shows a schematic representation of a spring element 10 with two semicircular recesses 16, 18 arranged symmetrically around the central opening 14. The recesses 16, 18 are in turn designed as openings penetrating the disk-shaped spring body 12. However, it is also possible for the recesses to be designed as grooves that do not penetrate the spring body. The shape of the recesses can also be varied. It is possible to use rectangular, square, wedge-shaped or round recesses. The spring element 10 is made of metal, a metal alloy or plastic.
Claims (8)
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- 2001-07-05 DE DE20111182U patent/DE20111182U1/en not_active Expired - Lifetime
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- 2002-07-02 DE DE10229647A patent/DE10229647A1/en not_active Withdrawn
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