DE2730112C2 - Kolbenanordnung, insbesondere für Trockenlaufkompressoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenanordnung, insbesondere für Trockenlaufkompressoren, mit einem mit einer Kolbenstange zentral verbundenen Kolben, der an seinem Umfang eine an ihm befestigte ringförmige Dichtung aus elastischem Material trägt, die eine den Kolbenumfang bedeckende, im wesentlichen zylindrische Ringwand sowie zwei von der Ringwand radial nach innen vorstehende, umlaufende Stirnwände besitzt, die jeweils an einer Stirnfläche des Kolbens anliegen.

Eine Kolbenanordnung der hier in Frage stehenden Art ist z. B. aus der US-PS 23 10 917 bekanntgeworden. Bei der bekannten Anordnung ist jedoch die Dichtung mit dem mit der Kolbenstange durch Verschrauben verbundenen Kolben fest, z. B. durch Verkleben oder Vulkanisieren verbunden, so daß die Herstellung und Montage der gesamten Anordnung relativ aufwendig und umständlich ist, ganz abgesehen davon, daß diese Anordnung auch nicht für alle Anwendungsfälle geeignet ist.

Weiterhin ist aus der US-PS 30 37 781 eine Kolbenanordnung vergleichbarer Art bekanntgeworden, bei der der Dichtungsring mit einem metallenen Stützring z. B. durch Vulkanisieren fest verbunden und die aus Dichtungsring und Stützring bestehende Anordnung auf den Kolben aufgesteckt ist. Auch hier ist Herstellung und Montage recht aufwendig und teuer, und die Anordnung ist nicht für alle Anwendungsfälle geeignet.

Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Anordnung der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, die bei einfachster und kostengünstigster Herstellung und Montage eine Abdichtung und Führung universeller Art aufweist.

Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der Erfindung bei einer Kolbenanordnung mit den im Oberbegriff des Anspruchs aufgezählten Merkmalen vorgesehen, daß in dem Kolbenumfang eine Ringnut eingearbeitet ist, in der sich radial unter der zylindrischen Ringwand der Dichtung eine Einlage befindet, und daß die Diciitung aufgeknöpft ist.

An Kolbenanordnungen der oben erwähnten Art werden hinsichtlich verschiedener Eigenschaften große Anforderungen gestellt: so soll ein möglichst reibungsfreier Kolbenlauf mit guter Führung im zugehörigen Zylinder gewährleistet sein, um Energieverluste und Verschleißerscheinungen z. B. durch Abrieb der Dichtung zu vermeiden; außerdem soll ein ölfreier Betrieb möglich sein, um einen möglichst reibungsfreien Trockenlauf — auch bei erhöhten Temperaturen — zu erhalten sowie eine durch Ölnebel entstehende Umweltverschmutzung zu vermeiden; ferner sollte das Gewicht möglichst klein sein, da große bewegte Massen Dämpfungsprobleme mit sich bringen und das Gewicht auch Einfluß auf den Rundlauf hat; außerdem ist auch noch eine gute Rotationssymmetrie der Massenve-teilung von Bedeutung. Alle diese Bedingungen werden bei der die oben erwähnte Aufgabe lösenden Erfindung erfüllt, die sich darüber hinaus noch durch gute Stabilität

ίο und einfache und kostengünstige Herstellung und Montage auszeichnet Insgesamt erhält man eine Kolbenanordnung, die äußerst billig herzustellen ist und hierbei einen ölfreien Betrieb, also einen Trockenlauf, ermöglicht, die eine gute Führung, nahezu keine Reibung und trotzdem eine gute Dichtfunktion, eine hohe Temperaturbeständigkeit, einen exakten Rundlauf und eine lange Lebensdauer besitzt sowie das Vorsehen von aufwendigen Dämpfungseinrichtungen erübrigt und wartungsfei betrieben werden kann, bei der das Aufstülpen oder Aufknöpfen der Dichtung leicht vor sich geht und eine beachtliche Gewichtsminderung und Materialersparnis erzielt werden kann. Die von dem Kolben und der Kolbenstange gebildete einstückige Einheit kann hierbei kostenmäßig besonders günstig durch Fließpressen oder Tiefziehen hergestellt werden. Die in den Kolbenumfang eingearbeitete Ringnut dient zum Aufnehmen einer sich radial unter der zylindrischen Ringwand der Dichtung befindenden Einlage, die z. B. aus einem Magnetring bestehen kann, der zum Betätigen von außen am zugehörigen Zylinder angeordneten Schaltern zum Umsteuern der Kolbenbewegung, z. B. zum Betätigen von sogenannten Reed-Schaltern dient.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine erste und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung jeweils im Längsschnitt.

Bei der Kolbenanordnung gemäß F i g. 1 sind ein Kolben 1 und eine zentral am Kolben sitzende Kolbenstange 2 einstückig miteinander verbunden. Der Kolben 1 und die Kolbenstange 2 sind von einer im Bereich des freien Endes der Kolbenstange 2 endenden Sackbohrung 5 durchdrungen, die an der der Kolbenstange 2 abgewandten Stirnfläche 4 des Kolbens 1 nach außen mündet. Diese Sackbohrung 5 dient insbesondere der Massen- und Gewichtsverminderung, um einen besonders guten Rundlauf zu erzielen und um eine möglichst geringe Massenbeschleunigung zu erhalten.

so Weiterhin bringt die einstückige Verbindung des Kolbens mit der Kolbenstange eine große Stabilität der Anordnung mit sich, da die Verbindungsstelle keine Schwachstelle darstellt, wie sie z. B. beim Anordnen von entsprechenden Verbindungselementen vorhanden wäre.

Der Kolben 1 trägt an seinem Umfang eine ringförmige Dichtung 3, die aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyurethan oder aus einem Polyamid besteht. Im einzelnen weist die Dichtung 3 eine den Kolbenumfang bedeckende, im wesentlichen zylindrische Ringwand 8 sowie zwei von der Ringwand 8 radial nach innen vorstehende, umlaufende Stirnwände 9 bzw. 10 auf, die jeweils an einer Stirnfläche 4 bzw. 11 des Kolbens 1 anliegen. Dabei ist die Dichtung 3 unter der Wirkung ihrer Eigenelastizität auf dem Kolben 1 befestigt. Die Stirnwand 9 steht nur um einen geringen Betrag von der Ringwand 8 nach innen hin vor, während die andere Stirnwand 10 die zugeordnete Stirnfläche 11 des

Kolbens bis zu dessen zentralem Bereich abdeckt, wobei die verbleibende Öffnung 12 in der Stirnwand 10 von der Kolbenstange 2 durchdrungen wird. Infolge dieser Ausbildung der Dichtung und der Gesamtanordnung kann man auf gesonderte Dämpfungseinrichtungen verzichten. Die Dichtung 3 besitzt ferner zwei Dichtlippen 13, 14, die von den beiden ringförmig umlaufenden Kanten zwischen der Ringwand 8 und den Stirnwänden 9, 10 der Dichtung schräg nach außen vorstehen und an der Wandung 15 des zugeordneten Zylinders anliegen und sowohl zur Abdichtung als auch zur Führung dienen.

In den Kolbenumfang ist eine Ringnut 6 eingearbeitet, in der sich radial unterhalb der zylindrischen Ringwand 8 eine Einlage, z. B. eine Magnetring-Einlage 7 befindet. Diese Magnetring-Einlage 7 ist für den Fall vorgesehen, daß sich an der Außenseite des zugeordneten Zylinders berührungslos betätigbare Schalter, z. B. Reed-Schalter befinden, die zum Umsteuern der Kolbenbewegung dienen. Auf diese Weise können die Entstellungen des Kolbenhubs abgetastet und die erhaltenen Signale zur Steuerung herangezogen werden.

Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß F i g. 1 lediglich dadurch, daß in diesem Falle die Dichtung 3a umgekehrt auf den Kolben aufgebracht ist wie im oben beschriebenen Falle. Die an der der Kolbenstange zugewandten Stirnfläche des Kolbens anliegende Stirnwand 9a der Dichtung steht nur gering in radialer Richtung nach innen vor, während die an der der Kolbenstange abgewandten Stirnfläche des Kolbens anliegende Stirnwand 10a die zugeordnete Stirnfläche des Kolbens bis zur Mündung der Sackbohrung 5a abdeckt. Diese Sackbohrung 5a besitzt im übrigen an ihrer Mündung eine Anfasung 15. Auch hier sind besondere Dämpfungseinrichtungen nicht erforderlich.

In jedem Falle sind, wie bereits erwähnt, der Kolben und die Kolbenstange einstückig hergestellt. Hierbei kann die einstückige Einheit ein Fließpreßteil, insbesondere ein Kaltfließpreßteil, oder ein Tiefziehleil sein. Im übrigen kann der Kolben und die Kolbenstange aus Metall, insbesondere aus .Stahl, Aluminium oder Messing bestehen.

Bei der Herstellung der Kolbenanordnung wird derart vorgegangen, daß zunächst der Kolben und die Kolbenstange aus einem einzigen Rohling durch Umformen, z. B. durch Fließpressen, insbesondere Kaltfließpressen, oder durch Tiefziehen einstückig gefertigt werden, wonach die aus Kunststoff gesondert hergestellte Dichtung unter Ausnutzung ihrer Eigenelastizität auf den Kolbenumfang aufgeknöpft oder aufgestülpt wird. Bei diesem Aufknöpfen oder Aufstülpen kann man die Stirnwand der Dichtung mit größerer radialer Erstreckung an die zugeordnete Stirnfläche des Kolbens anlegen und die gegenüberliegende Stirnwand durch elastisches Verbiegen der Dichtung mit der anderen Stirnfläche des Kolbens in Eingriff bringen, wonach man einen festen Sitz erhält. Beim Umformen des Rohlings, also beim Fließpressen, insbesondere Kaltfließpreßvorgang oder beim Tiefziehvorgang kann man, ohne daß hierzu ein zusätzlicher Verfahrensschritt notwendig wäre, die beschriebene Sackbohrung in den Kolben und die Kolbenstange und/oder die Ringnut für die Magnetring-Einlage einbringen, wobei die Magnetring-Einlage vor dem Aufknöpfen der Dichtung in die Ringnut eingelegt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kolbenanordnung, insbesondere für Trockenlaufkompressoren, mit einem mit einer Kolbenstange zentral verbundenen Kolben, der an seinem Umfang eine an ihm befestigte ringförmige Dichtung aus elastischem Material trägt, die eine den Kolbenumfang bedeckende, im wesentlichen zylindrische Ringwand sowie zwei von der Ringwand radial nach innen vorstehende, umlaufende Stirnwände besitzt, die jeweils an einer Stirnfläche des Kolbens anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolbenumfang eine Ringnut (6) eingearDeitet ist, in der sich radial unter der zylindrischen Ringwand (8) der Dichtung (3) eine Einlage (7) befindet, und daß die Dichtung aufgeknöpft ist