DE2311048A1 - PISTON COMPRESSORS FOR GAS MEDIA - Google Patents
PISTON COMPRESSORS FOR GAS MEDIAInfo
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Description
Telefon: 08151/«M» 12173Telephone: 08151 / "M" 12173
am 6. März 1973 Ho/Lüon March 6, 1973 Ho / Lü
BAYRISCHES DRUCKGUSS-WERK THURNER OHGBAVARIAN DIE CASTING PLANT THURNER OHG
8015 Markt Schwaben bei München Im Wiegenfeld 108015 Market Swabia near Munich Im Wiegenfeld 10
"Kolbenverdichter für gasförmige Medien""Piston Compressor for Gaseous Media"
Die Erfindung betrifft einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien, mit einem innerhalb eines Zylinders geradlinig hin- und herbewegbaren Kolben, welcher mit einem axial verlaufenden Durchlass für das von der Kolbenunterseite anzusaugende Gas und mit einem am Kolbenkopf ausgebildeten, bei Abwärtsbewegung des Kolbens sich öffnenden und bei Aufwärtsbewegung des Kolbens sich schliessenden Einlassventil ausgestattet ist.The invention relates to a piston compressor for gaseous media, with a piston which can be reciprocated in a straight line within a cylinder and which has an axially extending passage for the gas to be sucked in from the underside of the piston and with a gas formed on the piston head, when the piston moves downwards The inlet valve opens and closes when the piston moves upwards.
Bekannt sind Kolbenverdichter der eingangs genannten Art, bei welchen ein aus einer herkömmlichen Kolbenlegierung bestehender Kolben innerhalb eines Zylinders bei Antrieb durch Kurbelwelle und Pleuel hin- und herbewegbar ist, einen Durchlass für das von der Kolben-Piston compressors of the type mentioned are known, in which a piston made of a conventional piston alloy within a cylinder when driven by a crankshaft and connecting rod is reciprocable, a passage for the piston
409838/00^0409838/00 ^ 0
Unterseite anzusaugende Gas und ein seiner Wirkung nach als Flatterventil ausgebildetes Einlassventil aufweist. Die Kolben sind wie bekannt mit Kolbenringen versehen, welche überwiegend aus Spezial gusseisen, Bronze oder aus Stahl gefertigt sind. Infolgedessen bedürfen die Kolben dieser Bauform einer Schmierung, da sonst die Gefahr des sogenannten Fressens besteht. Die verhältnismässig kleinflächigen Kolbenringe sind gewöhnlich geschlitzt ausgebildet und müssen bezüglich ihrer zugehörigen Kolbenringnuten genau auf Passung gearbeitet werden. Im allgemeinen ist die Kolbenringaussenfläche geschliffen oder gelappt, um die erwünschte Abdichtung gegenüber der Zylinderinnenwand zu erreichen.Bottom to be sucked in gas and its effect as a flutter valve having formed inlet valve. As is known, the pistons are provided with piston rings, which are mainly made of special cast iron, Bronze or made of steel. As a result, the pistons of this design require lubrication, otherwise the There is a risk of so-called eating. The relatively small-area piston rings are usually designed and slotted must fit exactly with regard to their associated piston ring grooves to be worked. In general, the piston ring outer surface is ground or lobed in order to achieve the desired seal against the To reach the inner wall of the cylinder.
Infolge der erforderlichen Schmierung arbeiten Kolbenverdichter der genannten Bauform niemals ohne eine gewisse Verunreinigung, d.h. das komprimierte Gas wird durch das Schmiermittel, so beispielsweise durch öl verunreinigt. Bei einer Vielzahl von Anwendungsfällen, so bei Verwendung für medizinisch-technische Geräte etc. bestehen jedoch erhöhte Anforderungen an absolute Sauberkeit des komprimierten Gases. Verunreinigte komprimierte Gase erweisen sich im allgemeinen auch als äusserst schädlich, wenn Kolbenverdichter der beschriebenen Konstruktion zum Spritzen von Farbe, also zum Spritzlackieren etc. benutzt werden.As a result of the required lubrication, reciprocating compressors work named design never without a certain contamination, i.e. the compressed gas is through the lubricant, for example contaminated by oil. For a variety of use cases, so at Use for medical-technical devices etc., however, there are increased requirements for absolute cleanliness of the compressed gas. Contaminated compressed gases generally also prove to be extremely harmful when using reciprocating compressors of the construction described be used for spraying paint, i.e. for spray painting, etc.
Die für die Abdichtung gegenüber der Zylinderwand verwendeten Führungsund Kolbenringe sind geschlitzt, um den unterschiedlichen Dehnungen und Durchmesseränderungen des Kolbens gerecht zu werden; als Folge dieser geschlitzten Kolbenringe ist unvermeidlich ein gewisser Leckverlust in Kauf zu nehmen. Dieser Leckverlust erweist sich als gravierend, wenn Kolbenverdichter miniaturisiert, also auf kl einstmöglicheThe guides used for sealing against the cylinder wall Piston rings are slotted to accommodate the different expansions and changes in diameter of the piston; as a result With these slotted piston rings, a certain leakage loss is inevitable. This leakage loss proves to be serious, when reciprocating compressors are miniaturized, i.e. as small as possible
409833/004.']409833/004. ']
Abmessungen abgestellt werden.Dimensions can be parked.
Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass insbesondere Kolbenverdichter kleinerer Abmessungen relativ teuer sind, da auf die Verwendung der Kolbenringe und auf die kostenaufwendige Nachbearbeitung der verschiedenen Dichtungsflächen nicht verzichtet werden kann.Of particular importance is the fact that reciprocating compressors in particular smaller dimensions are relatively expensive because of the use of the piston rings and the costly post-processing the various sealing surfaces cannot be dispensed with.
Die Anforderungen an einen Kolben, nämlich: Ausreichende Festigkeit auch bei hoher Temperatur, Formbeständigkeit während des Betriebes, gute Abdichtung des Arbeitsraumes, gute Lauf eigenschaften, geringe Reibungskräfte, geringes Gewicht, geeignete Oberflächengestaltung, Beherrschung der während des Betriebes auftretenden thermischen Beanspruchungen durch entsprechende Kühlung und sichere Verbindung mit den angeschlossenen Antriebsteilen führen bei Kolben bisher bekannter Konstruktion und bei Verwendung der bisher für Kolben benutzten Werkstoffe unvermeidlich zu einem erhöhten konstruktiven Aufwand, insbesondere dann, wenn eine Miniaturisierung im Bau beabsichtigt ist. Bei einer Reduzierung der bislang üblichen konstruktiven Abmessungen treten betrachtliche Probleme hinsichtlich der Nachbearbeitung von Kolben, Kolbenringen, Führungsringen und Kolbenbolzenlagern auf, weshalb sich die Kosten beträchtlich erhöhen können.The requirements for a piston, namely: Sufficient strength even at high temperatures, dimensional stability during operation, good sealing of the work area, good running properties, low Frictional forces, low weight, suitable surface design, control of the thermal that occur during operation In the case of pistons, stresses caused by appropriate cooling and secure connection with the connected drive parts have been known to date Construction and, when using the materials previously used for pistons, inevitably leads to an increased construction effort, especially when miniaturization in construction is intended. With a reduction of the usual structural dimensions considerable problems arise with regard to the post-processing of Pistons, piston rings, guide rings and piston pin bearings, which can increase costs considerably.
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Kolbenverdichter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass er trotz verminderten konstruktiven Aufwandes all den oben genannten Anforderungen gerecht wird, welche an einen Kolbenverdichter ausreichender Laufzeit und Leistung gestellt sind.On this basis, the object of the invention is to provide a reciprocating compressor of the type mentioned at the outset so that it meets all of the above requirements despite reduced design effort which is required of a piston compressor with sufficient running time and performance.
- 4 Λ 0 9 8 3 B / 0 0 L U - 4 Λ 0 9 8 3 B / 0 0 L U
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Die Lösung der Aufgabe kennzeichnet sich dadurch, dass der Kolben aus Polytetrafluorethylen besteht.The solution to the problem is characterized in that the piston made of polytetrafluoroethylene.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kolbenverdichters ist gekennzeichnet durch eine stirnseitig in den Kolbenkopf unter geringem Abstand zur Zylinderwand eingelassene Ringnut und ein die radial ausserhalb der Ringnut bestehende Dichtlippe elastisch in Radialrichtung gegen die Zylinderwand drückendes Federelement.An advantageous embodiment of the piston compressor is characterized by an annular groove let into the piston head at a small distance from the cylinder wall and a radial groove Sealing lip existing outside the annular groove, resiliently pressing spring element in the radial direction against the cylinder wall.
Die radial ausserhalb der Ringnut bestehende Dichtlippe gestattet, dass der Kolben wachst, sich also radial gegenüber der Zylinderwand dehnt. Da die DichÜippe durch das Federelement elastisch gegen die Zylinderwand verspannt ist, kann sich die Kolbenhauptmasse infolge der durch die Ringnut bestehenden Schwächung relativ zur DichtlippeThe sealing lip existing radially outside the annular groove allows that the piston grows, i.e. expands radially in relation to the cylinder wall. Since the DichÜippe by the spring element resiliently against the The cylinder wall is tensioned, the main piston mass can as a result the weakening existing through the annular groove relative to the sealing lip bewegen. Auf diese Weise kann auf Kolbenringe und auf Schmierungmove. In this way, on piston rings and on lubrication
an verzichtet werden. Der sich bei Aufwärtsbewegung^Jer Kolbenober—to be dispensed with. The upward movement ^ Jer piston top- seife aufbauende Druck des Gases kommt natürlich auch innerhalb der Ringnut zur Wirkung und unterstützt die radial nach aussen gerichtete Verspannung durch das Federelement. Die Abdichtung auf der zwischen Dichtlippe und Zylinderwand bestehenden Fläche ist also infolge radialer Anpressung gerade dann am besten, wenn sich der Kolben seinem oberen Totpunkt nähert, der Druck des Gases also seinen Höchstwert erreicht.Of course, the pressure of the gas also builds up inside the soap Ring groove to the effect and supports the radially outward bracing by the spring element. The seal on the between The surface of the sealing lip and the cylinder wall is therefore best due to radial contact pressure when the piston is in its upper position Approaching dead center, so the pressure of the gas has reached its maximum value.
Der Kolben ist bevorzugt so aufgebaut, dass das Feder element aus einer Schraubenfeder besteht, welche in einer Ringnut an der Innenseite der Dichtlippe eingesetzt ist. Entsprechend der beabsichtigten Verspannung durch das Federelement können demnach zwei- und mehrlagige Schraubenfedern eingesetzt werden.The piston is preferably constructed so that the spring element from consists of a helical spring which is inserted in an annular groove on the inside of the sealing lip. According to the intended Bracing by the spring element can accordingly be used with two-layer and multi-layer helical springs.
Λ 0 9 8 λ H I 0 0 L ί .ιΛ 0 9 8 λ HI 0 0 L ί .ι
Ein zur Erzielung einer besonders guten Abdichtung dienender Aufbau gemäss der Erfindung kennzeichnet sich durch eine auf dem grössten Teil der Axiallänge des Kolbens sich zwischen oberem und unterem Kolbenrand erstreckende Aussparung in der Mantelfläche des Kolbens. Durch diese Aussparung besitzt der Kolben zwischen oberer und unterer Dichtlippe kleineren Aussendurchmesser als dem Innendurchmesser der in diesem Bereich gegenüberliegenden Zylinderwand entspricht. Der Vorteil dieser Anordnung gemäss der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Reibung des Kolbens auf die Berührungsflächen der unteren und der oberen Dichtlippe begrenzt bleibt, so dass der Kolben sehr leicht und ohne Schmierung bewegt werden kann. Dennoch gewährleistet das der oberen Dichtlippe zugeordnete Federelement, dass die Dichtlippe insbesondere bei Beginn der nach oben gerichteten Verdichterbewegung unter ausreichender Abdichtung gegen die Zylinderwand angedrückt wird. Nähert sich der Kolben bei nach oben gerichteter Verdichterbewegung seinem oberen Totpunkt, dann trägt der erhöhte Druck des Gases bei Wirkung innerhalb der Ringnut in genannter Weise dazu bei, die Dichtlippe unter ausreichender Abdichtung gegen die Zylinderwand anzupressen.A structure used to achieve a particularly good seal according to the invention is characterized by one on the largest Part of the axial length of the piston between the upper and lower piston edge extending recess in the lateral surface of the piston. As a result of this recess, the piston has a smaller outer diameter than the inner diameter between the upper and lower sealing lip corresponds to the opposite cylinder wall in this area. The advantage of this arrangement according to the invention is therein to see that the friction of the piston remains limited to the contact surfaces of the lower and the upper sealing lip, so that the piston can be moved very easily and without lubrication. Nevertheless, the spring element assigned to the upper sealing lip ensures that the sealing lip especially at the beginning of the upward compressor movement is pressed against the cylinder wall with sufficient sealing. If the piston approaches when pointing upwards Compressor movement to its top dead center, then the increased pressure of the gas contributes to the action within the annular groove in the above Way to press the sealing lip against the cylinder wall with sufficient sealing.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Kolbenverdichters gemäss der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass das Einlassventil als ein auf der Kolbenoberseite sich auflegender Ventilteller besteht, welcher mittels eines kurzen Schafts mit einer im Inneren des Kolbens angeordneten, sich bei Abwärtsbewegung des Kolbens gegen eine Ringschulter anlegenden Einlaßscheibe verbunden ist. Da die Fläche der Abdichtung zwischen Ventilteller und Kolben erfindungsgemäss auf der Kolbenoberseite gewählt wurde, streicht das von der Kolbenunterseite anzusaugende Gas bei Abwärtsbewegung des Kolbens und gleichzeitigemAnother advantageous development of the piston compressor according to FIG the invention is characterized in that the inlet valve consists of a valve plate resting on the top of the piston, which by means of a short shaft with one arranged in the interior of the piston, moves against an annular shoulder when the piston moves downwards applied inlet disc is connected. Since the surface of the seal between the valve plate and piston according to the invention on the If the piston top has been selected, it will be removed from the piston bottom gas to be sucked in with downward movement of the piston and at the same time
0 9 8 :·: ß / Π (U Π0 9 8: ·: ß / Π (U Π
öffnen des Einlassventils in Form eines beschleunigten Luftstromes zwischen der Unterseite des Ventiltellers und der Kolbenoberseite radial nach aussen in den Verdichterraum ein. Die durch den beschleunigten Gasstrom entstehende Kühlung kommt demnach dort zur Wirkung, wo sie am meisten benötigt wird, also an der Kolbenoberseite. Dabei ist es zweckmässig, dass das Einlassventil aus korrosionsbeständigem Metall besteht.opening the inlet valve in the form of an accelerated air flow radially outwards into the compressor chamber between the underside of the valve disk and the upper side of the piston. The accelerated by the The cooling resulting from the gas flow is effective where it is needed most, i.e. on the top of the piston. It is useful that the inlet valve is made of corrosion-resistant metal.
Der Antriebsmechanismus des Kolbens kann von jeder geeigneten Konstruktion sein; zweckmässigerweise bedient man sich eines Kurbeltriebes. Bei Verwendung eines derartigen Antriebes wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass ein von einem Pleuel getragener Kolbenbolzen an seinen beiden Enden drehbar in Radial bohrungen des Kolbens eingesetzt ist. Der an sich bekannte Kolbenbolzen kann infolge des für den Kolben gewählten Werkstoffs Polytetrafluoräthylen und infolge des dem Kolben eigenen verhältnismässig reibungsarmen Laufs ohne Gleit- oder Wälzlager in die Radial bohrungen eingepasst werden und kann sich innerhalb dieser Bohrungen drehen, ohne dass die Gefahr eines Ausschiagens besteht.The drive mechanism of the piston can be of any suitable construction; It is expedient to use a crank mechanism. When using such a drive, it is proposed according to the invention that a piston pin carried by a connecting rod is inserted rotatably in radial bores of the piston at both ends. The piston pin known per se can as a result the material chosen for the piston, polytetrafluoroethylene, and due to the relatively low-friction running of the piston can be fitted into the radial bores without sliding or roller bearings and can rotate within these bores without the danger there is a failure.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.The invention is described below using an exemplary embodiment Explained with reference to the accompanying drawing.
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht des Kolbenverdichters gemäss der Erfindung; undFig. 1 is a longitudinal sectional view of the reciprocating compressor according to the invention; and
Fig. 2 ist eine vergrösserte Einzelschnittansicht des in Fig. 1 durch gestrichelte Linien umschlossenen Feldes A.FIG. 2 is an enlarged individual sectional view of the field A enclosed by dashed lines in FIG. 1.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kolben 1 des Kolbenverdichters besteht erndungsgemäss aus Polytetrafluoräthylen und tragt am Kolbenkopf 2 ein aus Metall bestehendes Einlassventil 9. Das Einlassventil ist als ein auf die KbIbenoberseite 11 sich auflegender Ventilteller IO ausgebildet, welcher über einen Schaft 12 kurzer Baulänge mit einer EtnlaBscheibe 14 in Verbindung steht. Der Ventilteller ist aus korrosionsbeständigem Material gefertigt; insbesondere erweisen sich Aluminium, Messing oder Zink als geeignet. Die Einlaßscheibe 14 ist gennäss Darstellung in Fig. 1 und 2 mit Durchlass-Öffnungen 18 durchsetzt, welche aus in einer Kreisfbrm an der Ein— laßscheibe angeordneten Bohrungen bestehen können. Der Bereich des Einlassventils steht Ober in axialer Richtung den Kolben durchsetzende Durchlässe bzw. Kanäle (nicht dargestellt) mit der Kolbenunterseite in Verbindung. Bei nach unten gerichteter Bewegung des Kolbens legt sich die Einlaßscheibe 14 infolge der ihr eigenen Massenträgheit und infolge des entstehenden Druckunterschiedes an eine im Kolbeninneren befindliche Ringschulter 13 an, während sich der Ventilteller 1O um eine entsprechende Entfernung von der Kolbenoberseite 11 löst. Das von unterhalb des Kolbens über den axialen Durchlass (nicht dargestellt) einströmende Gas kann demnach die Durchlassöffnungen 18 der Einlaßscheibe 14 passieren und tritt über den Ringspalt zwischen Kolbenoberseite 11 und Unterseite des Ventil tellers 10 in den Arbeits- bzw. Verdichtungsraum des Zylinders ein. Infolge seiner Zuordnung zur Kolbenoberseite trägt der Ventilteller zur radialen Strömungsführung des angesaugten Gases, so beispielsweise der Ljuft in einem Bereich des Kolbens bei, welcher am stärksten erwärmt ist, also besonderer Kühlung bedarf.The piston 1 of the reciprocating compressor shown in FIGS. 1 and 2 Consists of polytetrafluoroethylene and carries an inlet valve 9 made of metal on the piston head 2 Valve plate IO is formed, which is connected to an EtnlaBscheibe 14 via a shaft 12 of short overall length. The valve disc is made of corrosion-resistant material; in particular aluminum, brass or zinc prove to be suitable. The inlet disk 14 is interspersed with passage openings 18 as shown in FIGS. 1 and 2, which open out in a circular shape at the inlet. lashing disc arranged holes can exist. The area of the inlet valve is located above the piston in the axial direction Passages or channels (not shown) in connection with the underside of the piston. With downward movement of the piston lays the inlet disk 14 as a result of its own inertia and as a result of the resulting pressure difference to one inside the piston located annular shoulder 13, while the valve disk 1O to a corresponding distance from the piston top 11 solves. That Gas flowing in from below the piston via the axial passage (not shown) can accordingly pass through the passage openings 18 of the inlet disk 14 and enter the working or lowering plate 10 via the annular gap between the piston top 11 and the underside of the valve disk 10. Compression chamber of the cylinder. As a result of its assignment to the top of the piston, the valve disk contributes to the radial flow guidance of the sucked in gas, for example the air in one area of the piston, which is the most heated and therefore requires special cooling.
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Bei nach oben gerichteter Bewegung des beispielsweise über einen Elektromotor und eine Kurbelwelle antreibbaren Kolbens 1 wird das im Arbeits- oder Verdichtungsraum befindliche Gas verdichtet, da sich der Ventilteller 10 bei Beginn dieser Bewegung an die Kolbenoberseite 11 des aus Polytetrafluoräthylen bestehenden Kolbens auflegt und gegenüber dem Kolben abdichtet. Da Polytetrafluoräthylen auch Dichtungseigenschaften besitzt, reicht es vollständig aus, die korrespondierenden Dichtflächen von Ventilteller und Kolbenoberseite plan zu drehen. Zudem wird der Ventilteller 10 durch den sich aufbauenden Druck des Gases verstärkt gegen die Kolbenoberseite angedrückt. Bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes passiert das Gas über eine Bohrung 19 (Fig. 1) ein Rückschlagventil 20, welches sich innerhalb des Zylinderkopfes befindet und über einen Nippel 21 an eine Druckleitung angeschlossen ist. Diese Druckleitung führt zum Ort der Verwendung, so beispielsweise zu einer mit Druckluft zu spei senddiFarb-Spr itzpi stol e.With an upward movement of the piston 1, which can be driven, for example, by an electric motor and a crankshaft, this becomes Gas located in the working or compression chamber is compressed, since the valve disk 10 moves to the top of the piston at the start of this movement 11 of the piston made of polytetrafluoroethylene rests and seals it against the piston. Because polytetrafluoroethylene also has sealing properties, it is completely sufficient to use the corresponding sealing surfaces of the valve head and the top of the piston plan to turn. In addition, the valve disk 10 is pressed against the top of the piston to a greater extent by the pressure of the gas that builds up. When a predetermined pressure is reached, the gas passes through a bore 19 (FIG. 1) a check valve 20, which is located inside the cylinder head and is connected to a pressure line via a nipple 21. This pressure line leads to Place of use, for example to a diFarb-Spr itzpi stol e to be supplied with compressed air.
Gemäss Darstellung in Fig. 1 und 2 erstreckt sich erfindungsgemäss unter geringem Abstand zur Zylinderwand 3 eine Ringnut 4 in den Kolbenkopf 2. Auf diese Weise besteht radial ausserhalb der Ringnut 4 eine Dichtlippe 5, welche bei Kolbenverdichtern kleiner Konstruktion eine Wanddicke von beispielsweise 0,4 - 1,0 mm besitzen kann. Vorzugsweise ist in einer an der Innenseite der Dichtlippe 5 befindlichen Ringnut 7 ein Federelement 6 eingelassen, welches gemäss Darstellung aus einer zweitägigen Schraubenfeder besteht, jedoch auch jede andere Form besitzen kann. Das Federelement 6 hat die Aufgabe, die Dichtlippe 5 in nachfolgend ausführlich beschriebener Weise gegen die Zylinderwand 3 anzudrücken.As shown in FIGS. 1 and 2, according to the invention an annular groove 4 in the piston head 2 at a small distance from the cylinder wall 3. In this way, there is a radial outside of the annular groove 4 a sealing lip 5 which, in the case of small piston compressors, can have a wall thickness of 0.4-1.0 mm, for example. Preferably a spring element 6 is embedded in an annular groove 7 located on the inside of the sealing lip 5, which according to the illustration consists of a two-day coil spring, but also any other May have shape. The spring element 6 has the task of the sealing lip 5 against the cylinder wall in the manner described in detail below 3 to press.
-Q--Q-
40983 8/OCU Π40983 8 / OCU Π
Die Mantelfläche des Kolbens 1 ist in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise auf dem grössten Teil ihrer Axiallänge mit einer Aussparung 8 versehen, wodurch der Kolben in diesem Bereich kleineren Aussendurchmesser besitzt als an seinem oberen und an seinem unteren KoI ben*- rand. Auch der untere Kolbenrand kann in einer dem oberen Kolbenrand vergleichbaren Weise mit einer Ringnut und mit einem entsprechenden die Dichtlippe nach aussen verspannenden Federelement ausgestattet sein. Vorzugsweise wird die erfindungsgemässe Anordnung aus Ringnut und Federelement am Kolbenkopf des Verdichters vorgesehen, da die Erfordernisse hinsichtlich der Abdichtung in diesem Bereich am grössten sind.The outer surface of the piston 1 is in the manner shown in FIG Provided with a recess 8 over most of its axial length, whereby the piston has a smaller outer diameter in this area possesses than on his upper and on his lower bob * - edge. The lower edge of the piston can also have an annular groove and a corresponding one in a manner comparable to the upper edge of the piston the sealing lip to be equipped to the outside bracing spring element. The arrangement according to the invention is preferably made up of an annular groove and spring element is provided on the piston head of the compressor, since the sealing requirements are greatest in this area are.
Das für den Antrieb des Kolbens 1 verwendete Pleuel 16 trägt einen Kolbenbolzen 15, welcher infolge des für den Kolben verwendeten Werkstoffs Polytetrafluorathylen und infolge vergleichsweise geringer Reibung im Bereich der Dichtlippen ohne Verwendung von Lager büchsen oder Wälzlager beidseitig in eine radial den Kolben 1 durchsetzende Bohrung eingesetzt und in dieser drehbar ist. Das Pleuel steht in an sich bekannter Weise mit einer Kurbelwelle in Verbindung, welche durch einen Elektromotor oder einen vergleichbaren Antriebsmechanismus antreibbar ist.The connecting rod 16 used to drive the piston 1 carries a Piston pin 15, which due to the material used for the piston polytetrafluoroethylene and due to the comparatively low friction in the area of the sealing lips without the use of bearing bushes or roller bearings on both sides in a bore radially penetrating the piston 1 used and rotatable in this. The connecting rod is in a known manner with a crankshaft in connection, which by a Electric motor or a comparable drive mechanism can be driven.
Der Kolben 1 gemäss der Erfindung weist infolge seiner Beschaffenheit aus Polytetrafluorathylen und infolge seines konstruktiven Aufbaues folgende Vorteile auf:The piston 1 according to the invention has due to its nature made of polytetrafluoroethylene and due to its structural design the following advantages:
Wie erwähnt wird die Dichtlippe 5 durch das Federelement 6 elastisch gegen die Zylinderwand 3 angedrückt, um über der zwischen Zylinderwand und Dichtlippe bestehenden Ringfläche ausreichende AbdichtungAs mentioned, the sealing lip 5 is made elastic by the spring element 6 pressed against the cylinder wall 3 in order to provide sufficient sealing over the annular surface existing between the cylinder wall and the sealing lip
zu erreichen. Führt der Kolben 1 seine nach oben gerichtete Verdichterbewegung aus, so erwärmt sich das komprimierte Gas in an sich bekannter Weise und erwärmt den Kolbenkopf 2. Dieser beginnt zu "wachsen", sich also, insbesondere radial zu dehnen. Diesem Problem wird bei als bekannt anzusehenden Kolben dadurch Rechnung getragen, dass der Aussendurchmesser des Kolbens etwas kleiner gehalten wird, als dem Innendurchmesser der Zylinderwand entspricht, wobei geschlitzte Kolbenringe verhältnismassig kleiner Auflagefläche die Abdichtung gegenüber der Zylinderwand übernehmen. Da die Kolbenringe auf vergleichsweise kleiner Fläche aufliegen ist es erforderlich, dass die Aussenfläche der Kolbenringe geschliffen oder geläppt wird. Demgegenüber wird dem Wachsen des Kolbens in Radial richtung erfindungsgemäss dadurch Rechnung getragen, dass die Ringnut 4 unter geringem Abstand zur Zylinderwand in den Kolbenkopf eingelassen ist. Die KoI-benhauptmasse, also der radial innerhalb der Ringnut bestehende Kolbenkörper kann sich entsprechend seiner thermischen Belastung radial ausdehnen und bewegt sich relativ bezüglich der vergleichsweise dünnwandigen Dichtlippe 5. Die Ringnut 4 verengt sich also geringfügig. In die an der Innenseite der Dichtlippe 5 bestehende Ringnut 7 ist in beschriebener Weise ein Federelement 6 eingelassen, welches die Aufgabe besitzt, die Dichtlippe unter ausreichender Verspannung gegen die Zylinderwand 3 anzudrücken. Nähert sich der Kolben 1 seinem oberen Totpunkt, erreicht also das im Verdichtungsraum des Zylinders befindliche Gas seinen Höchstwert, so kommt es auch innerhalb der Ringnut 4 zur Wirkung, unterstützt demnach die Spannkraft des vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildeten Federelements, um die Dichtlippe 5 gegen die Zylinderwand anzupressen. Die in der Mantelfläche des Kolbens befindliche Aussparung 8 legt die zur Abdichtung der Dichtlippe 5 gegenüber der Zylinderwand dienende Ringfläche fest und bestimmt auchto reach. The piston 1 performs its upward compressor movement off, the compressed gas is heated in a manner known per se and heats the piston head 2. This begins to close "grow", that is, to expand, especially radially. This problem is taken into account for pistons that are to be regarded as known, that the outside diameter of the piston is kept slightly smaller, than corresponds to the inner diameter of the cylinder wall, with slotted piston rings having a relatively small contact surface providing the seal take over opposite the cylinder wall. Since the piston rings rest on a comparatively small area, it is necessary that the outer surface of the piston rings is ground or lapped. In contrast, the growth of the piston in the radial direction is according to the invention this is taken into account in that the annular groove 4 is let into the piston head at a small distance from the cylinder wall. The main mass of the koi so the piston body existing radially inside the annular groove can move radially according to its thermal load expand and move relatively with respect to the comparatively thin-walled sealing lip 5. The annular groove 4 thus narrows slightly. In the existing on the inside of the sealing lip 5, a spring element 6 is embedded in the manner described, which the task has to press the sealing lip against the cylinder wall 3 with sufficient tension. The piston 1 approaches its upper one Dead center, i.e. when the gas in the cylinder's compression chamber reaches its maximum value, it also occurs within the annular groove 4 to the effect, accordingly supports the tensioning force of the spring element, which is preferably designed as a helical spring, around the sealing lip 5 to press against the cylinder wall. The recess 8 located in the jacket surface of the piston lays the seal for the sealing lip 5 opposite to the cylinder wall serving annular surface firmly and also determined
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die Ringfläche des unteren Kolbenrandes bei Anlage an der Zylinderwand. So ist es möglich, den Kolbenverdichter ohne jegliche Schmierung, d.h. trocken laufen 211 lassen.the ring surface of the lower edge of the piston when it rests on the cylinder wall. It is thus possible to run the reciprocating compressor 211 without any lubrication, i.e. dry.
Durch die Materialbeschaffenheit des erfindungsgemässen Kolbens 1 besteht ausreichende Gleiteigenschaft zwischen Zylinderwand und Kolbenmantelfläche, so dass keinerlei Gefahr des "Fressens" besteht. Das sogenannte "Fressen" ist auch deshalb nicht möglich, da sich die Dichtlippe 5 bei Auftreten eines etwaigen erhöhten Reibungswiderstandes gegen die Spannung des Federelements 6 nach innen bewegen kann.Due to the material properties of the piston 1 according to the invention, there is sufficient sliding property between the cylinder wall and the piston jacket surface, so that there is no risk of "eating". The so-called "seizure" is also not possible because the sealing lip is 5 can move inwards against the tension of the spring element 6 when any increased frictional resistance occurs.
Die beschriebene Konstruktion des Kolbens erweist sich als besonders vorteilhaft bei kleinen Verdichtern, welche bis zu Arbeitsdrücken von 15 bar arbeiten sollen. Gerade bei Verdichtern kleiner Bauart kommen die der erfindungsgemässen Konstruktion eigenen Vorteile insbesondere zur Geltung, da keine Ober das übliche Maß hinausgehenden Feinbearbeitungen am Kolben erforderlich sind. Der beschriebene konstruktive Aufbau ohne Verwendung der an sich bekannten Kolbenringe, welche unter genauer Passung zu den Kolbenringnuten zu arbeiten sind, bringt es mit sich, dass die Herstellungskosten von Kleinverdichtern beträchtlich reduziert werden können.The described construction of the piston proves to be special advantageous for small compressors which should work up to working pressures of 15 bar. Especially with small compressors the advantages inherent in the construction according to the invention particularly come into their own, since there are no finishes that go beyond the usual level are required on the piston. The structural design described without using the piston rings known per se, which are to work with a precise fit to the piston ring grooves, it entails that the manufacturing costs of small compressors are considerable can be reduced.
Wie erwähnt legt sich der Ventilteller 10 bei nach oben gerichteter Bewegung des Kolbenkopfes 2 auf die Kolbenoberseite 11 auf und dichtet gegenüber der bedeckten Ringfläche der Kolbenoberseite ab. Da das für den Kolben 1 gemäss der Erfindung verwendete Material auch gute Dichteigenschaften besitzt, erübrigt sich die Verwendung konstruktiv aufwendiger und damit teurer Dichtungen im Bereich der Kolbenoberseite. Es reicht aus, sowohl den Ventilteller 10 als auch die Kolben-As mentioned, the valve disk 10 lies down when it is moved upward of the piston head 2 on the piston top 11 and seals against the covered annular surface of the piston top. Since that for The material used for the piston 1 according to the invention also has good sealing properties, so there is no need to use it structurally complex and therefore more expensive seals in the area of the piston top. It is sufficient, both the valve plate 10 and the piston
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Oberseite 11 plan zu drehen, um die erwünschte Abdichtung herbeizuführen. Turn the top 11 flat in order to achieve the desired seal.
Der beschriebene Kolbenverdichter gemäss der Erfindung kann auch als Saug- bzw. Vakuumpumpe eingesetzt werden, ohne dass es konstruktiver Änderungen des Kolbens bedarf. Es ist lediglich erforderlich, das Wälzlager für die Kurbelwelle mit geeigneten Dichtungen auszustatten und einen Anschluss für eine Saugleitung vorzusehen.The described piston compressor according to the invention can also be used as a suction or vacuum pump without being more constructive Changes to the piston are required. It is only necessary to equip the roller bearing for the crankshaft with suitable seals and to provide a connection for a suction line.
Da der beschriebene Kolbenverdichter seiner Wirkung nach auch als Saug- bzw. Vakuumpumpe eingesetzt werden kann, ohne dass eine über die Dichtungs- und Anschlusselemente hinausgehende konstruktive Änderung erforderlich ist, schliesst die Erfindung auch Pumpen- und Kolbenmechanismen vergleichbarer Form ein.Since the piston compressor described can also be used as a suction or vacuum pump according to its effect, without a In addition to the sealing and connecting elements, a structural change is required, the invention also includes pumps and Piston mechanisms of a comparable shape.
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