EP0980977A2 - Kolben für einen Kolbenverdichter - Google Patents

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EP0980977A2
EP0980977A2 EP99116360A EP99116360A EP0980977A2 EP 0980977 A2 EP0980977 A2 EP 0980977A2 EP 99116360 A EP99116360 A EP 99116360A EP 99116360 A EP99116360 A EP 99116360A EP 0980977 A2 EP0980977 A2 EP 0980977A2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0005—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons
    • F04B39/0016—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons with valve arranged in the piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0469—Other heavy metals
    • F05C2201/0475—Copper or alloys thereof

Definitions

  • the present invention relates to a piston for piston compressors for gaseous media with one inside a cylinder reciprocating connecting rods, the connecting rod with the Piston is connected and the piston has a valve disk with at least a passage for the to be sucked in from the bottom of the piston gaseous medium and an annular piston head Has plastic.
  • Such a piston for a piston compressor for gaseous Media is known from WO 96/05430.
  • the well-known piston has a piston head with an annular groove, in a helical spring washer is used. This spans one Sealing lip of the piston head radially outwards, so that a secure Given the piston head against the cylinder inner wall is.
  • a disadvantage of this known piston is that the manufacturing costs are high for such a coil spring washer and Assembly is complex. It has also been found that at the usual heating of the piston head of the coil spring ring is uneven pushes radially outward, causing leaks between the piston head and the inner wall of the cylinder.
  • a piston according to the invention has a piston head which a closed metal support ring on the inside of the ring or a metal alloy, the expansion coefficient of the support ring material and the cylinder material approximately are the same. This ensures that the measure between the cylinder inner wall and the support ring is always constant and the one pressed against the cylinder inner wall by the support ring Piston head seals with this.
  • a support ring is inexpensive to manufacture and light on the inside the piston head.
  • the Brass support ring In an advantageous embodiment of the invention, the Brass support ring.
  • the piston head facing Be outside of the support ring curved outward. This results in an easier attachment of the support ring in the corresponding groove of the piston head.
  • the outside the piston head is also curved. Total results this advantageously results in a uniform power transmission on the outside of the piston head and thus one secure seal between piston and inner cylinder wall.
  • FIG. 1 shows a piston 10 according to the invention for a piston compressor for gaseous media with a cylinder 12.
  • a connecting rod 14 is moved back and forth or moved up and down.
  • the connecting rod 14 is fixed to the piston 10 connected.
  • the piston 10 has a valve disk 16 with an annular shape arranged passages 18 for the piston side gaseous medium to be sucked up.
  • valve plate 16 protrudes through the central ring opening of the piston head 20 or the support ring 22 through, the diameter of the projecting valve plate element 30 is smaller than the diameter of the support ring 22.
  • piston head 20 one on its inner side facing the connecting rod 14 annular support surface 32 for a piston disc 34.
  • the Piston head 20 can be between the valve plate 14 and the Piston disk 34 are moved up and down.
  • a closed Support ring 22 made of metal or a metal alloy, the coefficients of expansion of the support ring material and of the cylinder material are approximately the same.
  • the support ring 22 is made of brass.
  • FIG. 2 shows a schematic, partially sectioned detail drawing of the piston head 20. You can see the annular formation of the piston head 20 and the formation of the bearing surface 32 for the piston disc 34. Furthermore, it can be seen that an annular groove 36 on the inside of the piston head 20 is arranged to receive the support ring 22. The one in FIG. 3 illustrated cross section of the piston head 20 illustrates this.
  • Figure 4 shows a schematic, partially sectioned representation of the support ring 22. It can be seen that the support ring 22 on the the outside 28 facing the piston head 20 is curved outwards is trained. It is also clear that the support ring 22 on the inside of the ring has bevelled edges 24, 26. By this bevel becomes the mobility of the valve plate 16 or the valve plate element 30 in the opening of the support ring 22 improved.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien mit einem innerhalb eines Zylinders (12) hin- und herbewegbaren Pleuel (14), wobei das Pleuel (14) mit dem Kolben (10) verbunden ist und der Kolben (10) einen Ventilteller (16) mit mindestens einem Durchlaß (18) für das von der Kolbenunterseite anzusaugende gasförmige Medium und einen ringförmigen Kolbenkopf (20) aus Kunststoff aufweist, wobei der Kolbenkopf (20) an seiner Ringinnenseite einen geschlossenen Stützring (22) aus Metall oder einer Metallegierung aufweist, wobei die Ausdehnungskoeffizienten des Stützringmaterials und des Zylindermaterials ungefähr gleich sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für Kolbenverdichter für gasförmige Medien mit einem innerhalb eines Zylinders hin- und herbewegbaren Pleuel, wobei das Pleuel mit dem Kolben verbunden ist und der Kolben einen Ventilteller mit mindestens einem Durchlaß für das von der Kolbenunterseite anzusaugende gasförmige Medium und einen ringförmigen Kolbenkopf aus Kunststoff aufweist.
Ein derartiger Kolben für einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien ist aus der WO 96/05430 bekannt. Der bekannte Kolben weist einen Kolbenkopf mit einer ausgebildeten Ringnut auf, in die ein Wendelfederring eingesetzt wird. Dieser spannt eine Dichtlippe des Kolbenkopfes radial nach außen, so daß ein sicheres Anliegen des Kolbenkopfes an der Zylinderinnenwand gegeben ist.
Nachteilig an diesem bekannten Kolben ist, daß die Herstellungskosten für einen derartigen Wendelfederring hoch sind und die Montage aufwendig ist. Zudem hat sich herausgestellt, daß bei der üblichen Erwärmung des Kolbenkopfes der Wendelfederring ungleichmäßig radial nach außen drückt, so daß es zu Undichtigkeiten zwischen Kolbenkopf und Zylinderinnenwand kommen kann.
Es wurde versucht, die bekannten Wendelfederringe durch gespaltene bzw. offene Stahlringe zu ersetzen. Auch hier kommt es bei Betätigung des Kolbens zu einer unterschiedlichen Ausdehnung des Kolbenkopfes, was wiederum zu Undichtigkeiten zwischen Kolbenkopf und Zylinderinnenwand führt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kolben der eingangs genannten Art bereitzustellen, der kostengünstig herzustellen ist und gleichzeitig eine sichere Dichtung zwischen Kolben und Zylinderinnenwand gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Patentanspruches 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßer Kolben weist einen Kolbenkopf auf, der an seiner Ringinnenseite einen geschlossenen Stützring aus Metall oder einer Metallegierung aufweist, wobei die Ausdehnungskoeffizienten des Stützringmaterials und des Zylindermaterials ungefähr gleich sind. Dadurch ist gewährleistet, daß das Maß zwischen der Zylinderinnenwand und dem Stützring immer konstant ist und der durch den Stützring an die Zylinderinnenwand angedrückte Kolbenkopf dichtend mit dieser abschließt. Ein derartiger Stützring ist kostengünstig herzustellen und leicht in der Innenseite des Kolbenkopfes zu befestigen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Stützring aus Messing. Zudem kann die dem Kolbenkopf zugewandte Außenseite des Stützringes nach außen gewölbt ausgebildet sein. Daher ergibt sich eine leichtere Befestigung des Stützringes in der entsprechenden Nut des Kolbenkopfes. Zudem ist die Außenseite des Kolbenkopfes ebenfalls gewölbt ausgebildet. Insgesamt ergibt sich dadurch vorteilhafterweise eine gleichmäßige Kraftübertragung auf die Außenseite des Kolbenkopfes und damit eine sichere Dichtung zwischen Kolben und Zylinderinnenwand.
Weitere Einzelheiten, Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieles.
Es zeigen:
Figur 1
einen schematischen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Kolben;
Figur 2
eine schematische Detailzeichnung eines Kolbenkopfes des erfindungsgemäßen Kolbens;
Figur 3
einen schematisch dargestellten Querschnitt durch den Kolbenkopf des erfindungsgemäßen Kolbens; und
Figur 4
eine teilweise geschnittene, schematisch dargestellte Detailzeichnung eines Stützringes des Kolbenkopfes des erfindungsgemäßen Kolbens.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kolben 10 für einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien mit einem Zylinder 12. Innerhalb des Zylinders 12 wird ein Pleuel 14 hin- und herbewegt bzw. auf- und abbewegt. Das Pleuel 14 ist mit dem Kolben 10 fest verbunden. Der Kolben 10 weist einen Ventilteller 16 mit ringförmig angeordneten Durchlässen 18 für das von der Kolbenseite anzusaugende gasförmige Medium auf. Desweiteren besteht der Kolben 10 aus einem ringförmigen Kolbenkopf 20 aus Kunststoff.
Der Ventilteller 16 ragt durch die zentrale Ringöffnung des Kolbenkopfes 20 bzw. des Stützringes 22 hindurch, wobei der Durchmesser des hindurchragenden Ventiltellerelementes 30 kleiner ist als der Durchmesser des Stützringes 22. Zudem weist der Kolbenkopf 20 an seiner dem Pleuel 14 zugewandten Ringinnenseite eine ringförmige Auflagefläche 32 für eine Kolbenscheibe 34 auf. Der Kolbenkopf 20 kann dabei zwischen dem Ventilteller 14 und der Kolbenscheibe 34 auf- und abbewegt werden.
An der Ringinnenseite des Kolbenkopfes 20 ist ein geschlossener Stützring 22 aus Metall oder einer Metallegierung angeordnet, wobei die Ausdehnungskoeffizienten des Stützringmaterials und des Zylindermaterials ungefähr gleich sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Stützring 22 aus Messing.
Figur 2 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Detailzeichnung des Kolbenkopfes 20. Man erkennt die ringförmige Ausbildung des Kolbenkopfes 20 sowie die Ausbildung der Auflagefläche 32 für die Kolbenscheibe 34. Weiterhin erkennt man, daß an der Ringinnenseite des Kolbenkopfes 20 eine ringförmige Nut 36 zur Aufnahme des Stützrings 22 angeordnet ist. Der in Figur 3 dargestellte Querschnitt des Kolbenkopfes 20 verdeutlicht dies.
Figur 4 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung des Stützrings 22. Man erkennt, daß der Stützring 22 an der dem Kolbenkopf 20 zugewandten Außenseite 28 nach außen gewölbt ausgebildet ist. Zudem wird deutlich, daß der Stützring 22 an der Ringinnenseite abgeschrägte Kanten 24, 26 aufweist. Durch diese Abschrägung wird die Beweglichkeit des Ventiltellers 16 bzw. des Ventiltellerelementes 30 in der Öffnung des Stützrings 22 verbessert.

Claims (8)

  1. Kolben für einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien mit einem innerhalb eines Zylinders (12) hin- und herbewegbaren Pleuel (14), wobei das Pleuel (14) mit dem Kolben (10) verbunden ist und der Kolben (10) einen Ventilteller (16) mit mindestens einem Durchlaß (18) für das von der Kolbenunterseite anzusaugende gasförmige Medium und einen ringförmigen Kolbenkopf (20) aus Kunststoff aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kolbenkopf (20) an seiner Ringinnenseite einen geschlossenen Stützring (22) aus Metall oder einer Metallegierung aufweist, wobei die Ausdehnungskoeffizienten des Stützringmaterials und des Zylindermaterials ungefähr gleich sind.
  2. Kolben gemäß Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stützring (22) aus Messing besteht.
  3. Kolben gemäß Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stützring (22) an der dem Kolbenkopf (20) zugewandten Außenseite (28) nach außen gewölbt ausgebildet ist.
  4. Kolben gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stützring (22) an der Ringinnenseite abgeschrägte Kanten (24, 26) aufweist.
  5. Kolben gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Ventilteller (16) durch die zentrale Ringöffnung des Kolbenkopfs (20) bzw. des Stützrings (22) hindurchragt, wobei der Durchmesser des hindurchragenden Ventiltellerelementes (30) kleiner ist als der Durchmesser der Öffnung des Stützrings (22).
  6. Kolben gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kolbenkopf (20) an seiner dem Pleuel (14) zugewandten Ringinnenseite eine ringförmige Auflagefläche (32) für eine Kolbenscheibe (34) aufweist.
  7. Kolben gemäß Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kolbenkopf (20) zwischen dem Ventilteller (14) und der Kolbenscheibe (34) auf- und abbewegt werden kann.
  8. Kolben gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stützring (22) in einer ringförmigen Nut (36) an der Ringinnenseite des Kolbenkopfs (20) angeordnet ist.
EP99116360A 1998-08-20 1999-08-19 Kolben für einen Kolbenverdichter Withdrawn EP0980977A3 (de)

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