DE2239488A1

DE2239488A1 - PISTON MACHINE, IN PARTICULAR DRY RUNNING PISTON COMPRESSORS, WITH GUIDE RING

Info

Publication number: DE2239488A1
Application number: DE19722239488
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. M Antrag
Original assignee: Bauer Kompressoren GmbH
Current assignee: Bauer Kompressoren GmbH
Priority date: 1972-08-11
Filing date: 1972-08-11
Publication date: 1974-02-21

Description

Kolbenmaschine, insbesondere Trockenlauf-Kolbenverdichter, mit Führungsring Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenmaschine, insbesondere einen Trockenlauf-Kolbenverdichter, deren Kolben wenigstens einen in einer Führungsringnut angeordneten Führungsring aufweisen.Piston machine, in particular dry-running piston compressor, with guide ring The invention relates to a piston machine, in particular a dry-running piston compressor, whose piston has at least one guide ring arranged in a guide ring groove exhibit.

Zur Kompression von gasförmigen Medien werden in besonderen Anwendungsfällen Trockenlauf-Verdichter verwendet. In diesen Fälle. muß das zu komprimierende Medium, beispeilsweise jitemluft für Tauchgeräte, frei von irgendwelchen Schmiermitteln, insbesondere Schmieröl, bleiben. Dies bedeutet für Trockenlauf-Yolbenverdichter, daß insbesonzere ihre Kolben und die an ihnen angebrachten Ringe nicht mit Öl geschmiert werden dürfen. Statt dessen sind bei einen die Ringe au besonders gut gleitfähigen und abriebfesten, vornehmlich nichtmetallischen, Werkstoffen, wie besonderen Kunststoffen oder Aunststoffmischungen hergestellt. Trotz dierer besondeien Werkstoffwahl bildet die Abdichtung der Kolben von bekannten Trockenlauf-Kolbenverdichtern vor allem bei hohen Kompressionsenddrücken und -temperaturen sowie hohen Kolbengeschwindigkeiten eine Quelle von nicht unbeträchtlichen Energieverlusten und möglichen Betriebgsstörungen. Dies ist dadurch bgedingt, daß die besonderen Werkstoffe für die Ringe der Kolben von Trockenlauf-Kolbenverdichtern die fehlende Schmier-, Kühl-und Abdichtwirkung von Schmieröl nicht zu kompensieren vermögen.Special applications are used to compress gaseous media Dry running compressor used. In these cases. must the medium to be compressed, for example jitemluft for diving equipment, free of any lubricants, especially lubricating oil. For dry-running piston compressors, this means that in particular their pistons and the rings attached to them are not lubricated with oil will to be allowed to. Instead, the rings are special for some Good sliding and abrasion-resistant, mainly non-metallic, materials such as special plastics or plastic mixtures. Despite the special features The choice of material seals the pistons of known dry-running piston compressors especially at high compression end pressures and temperatures as well as high piston speeds a source of not inconsiderable energy losses and possible malfunctions. This is due to the fact that the special materials for the rings of the pistons of dry-running piston compressors the lack of lubrication, cooling and sealing effect of lubricating oil are unable to compensate.

Aus diesen Gründen kommt sämtlichen übrigen konstruktiven Möglichkeiten, durch welche vor allem Keibung und Verschleiß zwischen Kolben und Zylinder der Trockenlauf-Kolbenkompressoren herabgesetzt werden könne, eine besondere Bedeutung zu.For these reasons, all other constructive options come due to which, above all, friction and wear between the piston and cylinder of the dry-running piston compressors can be reduced to a special meaning.

Man ordnet daher gewöhnlich nahe der oberen und der unteren Kante der Kolben der bekannten rockenlauf-ikolbenverdichter in entsprechenden umlaufenden Führungsringnuten je einen sogenannten Führungs- oder Gleitring mit rechteckiger Querschnittsform an, zwischen denen sich die üblichen Eolbenringe befinden. Diese Führungsringe haben nicht wie die üblichen, normalerweise geschlitzten und somit durch Sigenfederung selbsttätig abdichtenden Kolbenringe die Aufgabe, den Umfangsspalt zwischen Kolben und Zylinder abzudichten, sondern sie sollen den Kolben möglichst gerade in der Zylinderlaufbüchse führen, um so die Keibung und den Verschließ an den eigentlichen dichtenden Kol enringen und der Zylinderlaufbüchse soweit wie möglich zu reduzieren. Hierzu werden die Führungsringe, die zweckmäßigerweise höher sind, d.h. in axialer Richtung eine größere Erstreckung aufweisen als die üblichen Kolbenringe, mit einer Gleitpasslung in die Zylinderlaufbüchse eingebaut und weisen auf ihrem äußeren Umfang gleichmäßig verteilte axiale nutartige Durchbrüche für den Durchtritt des komprimierten Gases zu den eigentlichen dichtenden Kolbenringen auf. Die bekannten Führungsringe werden als ungeschlitzte Ringe auf verschiedene Arten am Kolben angebracht. Eine der Anbringungsarten besteht darin, daß man die aus einer Teflon-Kohle-Mischung bestehenden Führungsringe in heißem Wasser oder Öl in ihrem Durchmesser entsprechend erweitert, so aaß sie über den lolben über-gestülpt werden können und nach anschließender Abkühlung auf diesen aufschrumpfen.Ordinarily, therefore, ordering near the top and bottom edges the piston of the well-known rocker-cylinder piston compressor in corresponding rotating Guide ring grooves each have a so-called guide or slide ring with a rectangular Cross-sectional shape, between which the usual Eolben rings are located. These Guide rings do not have like the usual, normally slotted and thus self-sealing piston rings, the task of the circumferential gap to seal between piston and cylinder, but rather they should close the piston as much as possible lead straight into the cylinder liner, so as to create the keying and the lock the actual sealing piston rings and the cylinder liner as far as possible to reduce. For this purpose, the guide rings, which are expediently higher, are i.e. have a greater extension in the axial direction than the usual piston rings, built into the cylinder liner with a sliding fit and point to their Outer circumference evenly distributed axial groove-like openings for the passage of the compressed gas to the actual sealing piston rings. The known Guide rings are as unslotted rings in various ways attached to the piston. One of the ways of attachment is that one of the Teflon-carbon mix existing guide rings in hot water or oil in their The diameter is expanded accordingly, so that they are slipped over the piston can and after subsequent cooling shrink on this.

zinke andere bekannte Anbringungsart für den Führungsring ist dadurch gegeben, daß der Kolben aus mehreren Einzelteilen besteht, welche zwischen sich jeweils eine Führungsringnut bilden, in die vor dem Zusammenbau der einzelnen Kolbenteile der betreffende Führungsring eingelegt wird.Another known type of attachment for the guide ring is thereby given that the piston consists of several parts, which between them each form a guide ring groove in the prior to assembly of the individual piston parts the guide ring in question is inserted.

Die bekannten Führungsringanordnungen weisen in fertigungstechnischer Hinsicht und vor allen auch im Hinblick auf die durch sie angestrebte Geradführungswirkung erhebliche Nachteile auf. Zum einen bedeutet ihre Anbringung an Kolben (Aufschrumpfen auf Kolben bezi. Einlegen in geteilten Kolben) einen beträchtlichen Eauaufwand, wozu im Hinblick aufLie geforderte sehr L;enaue Montage unter anderem auch besondere Werkzeuge erforderlich sind. Zum anderen -und dies ist ein besonders schwerwiegender Mangel- verschlechtert sich die Führungswirkung der bekannten Führungsringe ab einer gewissen Betriebsdauer immer mehr, was weiter unten noch näher erläutert werden soll. Die Folge hiervon ist, daß schließlich Reibung und Verschleiß zwischen Kolben und Zylinder ein nicht mehr zu vertretendes Äusmaß annehmen, wodurch nicht nur der Wirkungsgrad sowie allgemein such die Lebensdauer der bekannten Trockenlaluf-Kolbenverdichter merklich herabgesetzt werden, sondern auch leicht Betriebsstörungen, z.B. durch ein Verklemmen des kolbens im Zylinder, mit schwerwiegenden Folgen auftreten können.The known guide ring arrangements show in terms of manufacturing technology Respect and, above all, with regard to the straightening effect aimed at by them significant disadvantages. On the one hand, their attachment to pistons (shrink-fitting on piston related Insertion in split flasks) a considerable amount of Eauing, For which, in view of the Lie required, very precise assembly, among other things, also special Tools are required. On the other hand - and this is a particularly serious one Deficiency worsens the guiding effect of the known guide rings from one certain operating time more and more, which will be explained in more detail below target. The consequence of this is that there will eventually be friction and wear between pistons and cylinders assume an unacceptable extent, which is not the only reason for the Efficiency and, in general, the service life of the well-known dry-running piston compressors are noticeably reduced, but also easily breakdowns, e.g. due to jamming of the piston in the cylinder, with serious consequences.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirksame Kolbemmaschine, insbesondere einen Trockenlauf-Kolbenverdichter, deren Kolben wenigstens einen Führungsring aufweisen, zu schaffen, die nicht die Nachteile der bekannten Trockenlauf-Kolbenverdichter aufweist.The present invention is based on the object of a simple and effective piston machine, in particular a dry-running piston compressor, whose Piston at least one guide ring have to create that does not have the disadvantages of the known dry-running piston compressor.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Führungsring geschlitzt ist und eine geneigte Auflagefläche aufweist, mit welcher er gegen eine entsprechend geneigte seitliche Sitzfläche der Führungsringnut des Kolbens gedrückt wird, wobei der Führungsring auf der geneigten Sitzfläche verschiebbar ist.This object is achieved according to the invention in that the guide ring is slotted and has an inclined support surface with which it is against a correspondingly inclined side seat of the guide ring groove of the piston pressed the guide ring is slidable on the inclined seat surface.

Der Erfindung liegen zunächst die folgenden rkenntnisse zugrunde: Als Ursache für die lauf endo Verschlechterung der Geradführungswirkung der bekannten Führungsringanordnungen ist vor allem die Tatsache zu nennen, daß trotz sorgfältigster Werkstoffauswahl an der ZylinderlauSbüchse, und zwar besonders im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens, sowie auch an den Führungsringen selbst infolge der Reibung zwischen den am Kolben angebrachten Ringen und dem Zylinder ein immer stärker werdender Verschleiß auftritt, wodurch sich das radiale Spiel zwischen den Führungsringen und der Zylinderlaufbüchse immer mehr vergrößert. Dadurch jedoch geht die anfängliche Gleitpassung zwischen den Führungsringen und dem Zylinder und somit die Geradführungs-Wirkung der Führungsringe verloren. Die Folge davon ist ein mögliches Verkanten der Führungsringe und damit des eesamten Kolbenz, was zunächst zu einer immer starker werdenden Abrundung auch der Dichtkanten der eigentlich dichtenden Kolbenringe und damit zu einer sich laufend verschlechternden Abdichtvrirkung der Kolbenringe führt und wodurch sich schließlich die weiter oben bereits aufgeführten schwerwiegenden Nachteile ergeben.The invention is initially based on the following knowledge: As the cause of the running endo deterioration of the straight-line guidance effect of the known Guide ring arrangements is above all the fact that despite the most careful Material selection for the cylinder liner, especially in the area of the upper one Dead center of the piston, as well as on the guide rings themselves due to the friction between the rings attached to the piston and the cylinder an increasingly strong one Wear occurs, which increases the radial play between the guide rings and the cylinder liner is getting bigger and bigger. This, however, does the initial one Sliding fit between the guide rings and the cylinder and thus the straight-line guidance effect the guide rings are lost. The consequence of this is a possible tilting of the guide rings and with it the whole piston pin, which at first leads to an increasingly strong rounding also the sealing edges of the actually sealing piston rings and thus become one continuously deteriorating sealing effect of the piston rings leads and thereby finally result in the serious disadvantages already listed above.

t9ürde man andererseits die bekannten Führungsringe als geschlitzte Ringe ausführen, um durch die Federung der Führungringe immer ein Anliegen dieser an der Zylinderlaufbüchse zu erreichen, so wäre bei einer solchen Ausführung dennoch keine ausreichend gute Geradführung des Kolbens vorhanden. Denn die Eigenfederung derartiger geschlitzter Führungsringe hätte auch die Folge, daß diese zumindest am Ringstoß, d.h. an der Schlitzstelle, wo sie nach einer gewissen Betriebsdauer infolge Verschleißes nicht mehr am Nutgrund der Führungsringnut aufliegen würden, nach innen biegbar wären, was im Endeffekt wiederum ein Verkanten des Kolbens in der Zylinderlaufbüchse ermöglichen würde.On the other hand, the well-known guide rings would be considered slotted Execute rings in order to always be a concern of these due to the suspension of the guide rings to achieve at the cylinder liner, so would be with such a design not a good enough one Straight guide of the piston available. Because the natural resilience of such slotted guide rings would also have the consequence that this at least at the ring joint, i.e. at the slot point where it is after a certain Operating life no longer rest on the groove base of the guide ring groove due to wear would bend inward, which in turn would result in tilting of the piston in the cylinder liner.

Das zentrale Problem der Geradführung des Kolbens von nrockenlauf-liolbenverdichtern wird nun auf besonders einfache eine durch die Erfindung gelöst, die den Vorteil einer sehr einfachen Herstellung und Montage sowie einer auch auf die Dauer äußerst wirksamen Kolben-Geradführung vereinigt. Bei der Montage des Führungsringes selbst braucht dieser lediglich über den Kolben übergestreift zu werden. Durch die erfindungsgemäße Kombination der geschlitzten Ausführung des Führungsringes und seiner geneigten Auflagefläche mit welcher er gegen eine entsprechend geneigte seitliche Sitzfläche der Führungsringnut des Kolbens gedrückt wird, wobei der Führungsring auf der geneigten Sitzfläche verschiebbar ist, wird immer eine gute Geradführung des Kolbens im Zylinder ermöglicht. Die den erfindungsgemäß abgeschrägten Führungsring ständig gegen die entsprechend geneigte Sitzfläche in der Führungsringnut drückende kraft bewirkt nämlich, daß der Führungsring immer zentrisch zu Kolben und Zylinder im Gleitsitz in der Zylinderlaufbüchse gehalten und darüber hinaus infolge seiner durch den Schlitz herbeigeführten Verformbarkeit auch nach aufgetretenem Verschleiß immer wieder selbsttätig radial nachgestellt wird.The central problem of the straight guidance of the piston of dry run violet compressors is now solved in a particularly simple one by the invention, which has the advantage a very simple manufacture and assembly as well as extremely in the long run effective piston straight guide combined. When assembling the guide ring itself this only needs to be slipped over the piston. By the invention Combination of the slotted design of the guide ring and its inclined Support surface with which he is against a correspondingly inclined side seat the guide ring groove of the piston is pressed, the guide ring on the inclined The seat is movable, there is always a good straight line guidance of the piston in the cylinder enables. The inventive beveled guide ring constantly against the correspondingly inclined seat causes pressing force in the guide ring groove namely that the guide ring is always centric to the piston and cylinder in a sliding fit held in the cylinder liner and, moreover, as a result of it through the slot brought about deformability again and again automatically after the occurrence of wear is readjusted radially.

Dabei ist andererseits infolge der geneigten Sitzfläche für den Führungsring in der Führungsringnut und der ständigen Andrückung des Führungsringes mit seiner geneigten Auflagefläche gegen diese ein Zurückfedern des geschlitzten Führungsringes jedoch nicht möglich, so daß schließlich ein Verkanten des erfindungsgemäßen Führungsringes und somit eines mit derarti-,en Führungringen versehenen Rolbens ausgeschlossen ist.It is on the other hand due to the inclined seat for the guide ring in the guide ring groove and the constant pressure of the guide ring with his inclined support surface against this a spring back of the slotted guide ring but not possible, so that ultimately tilting of the guide ring according to the invention and thus a roller provided with such guide rings is excluded is.

Dadurch sind Reibung und Verschließ bei einen erfindungsgemäßen Trockenlauf-Kolbenverdichter minimal und es ergibt sich bei ihnen eine sehr gute Abdichtung durch. die dichtenden Kolbenringe. In Endeffekt hat somit ein erfindungsgemäßer Trockenlauf-Kolbenverdichter einen besonders guter. Wirkungsgrad und schließlich auch seine hohe Betriebssicherheit un Lebensdauer.As a result, there is friction and wear in a dry-running piston compressor according to the invention minimal and they result in a very good seal. the poetic ones Piston rings. In the end, a dry-running piston compressor according to the invention thus has a particularly good one. Efficiency and, finally, its high level of operational reliability un lifespan.

Mit Vorteil beträgt der Neigungswinkel der Auflagefläche des Führungsringes gegen seine Drehachse 25° bis 85°, beispielsweise 45°. In dem genannten Minkelbereich kommen die Vorteile der erfindungsgemäßen Führungsanordnung besonders gut zur Geltung. Dabei ist bei der @@hl ded Neigungswinkels im Einzelfall die jeweils vorhandene Werkstoffpaarung Führungsring/Kolben zu berücksichtigen.The angle of inclination of the bearing surface of the guide ring is advantageously against its axis of rotation 25 ° to 85 °, for example 45 °. In the mentioned Minkel area the advantages of the guide arrangement according to the invention come into their own particularly well. In the case of the @@ hl ded angle of inclination, the respective existing angle is used in each individual case The material pairing guide ring / piston must be taken into account.

Gemäß einer besondere vorteilhaften Ansführungsform der Erfindung ist zur Andrückung des Führungsringes gegen die geneigte fiitzflache der Führungsringnut zwischen der der geneigten Sitzfläche gegenüberliegenden seitlich Fläche der Führungsringnut und der dieser benachbarten seitlichen Fläche des Führungsringes eine Federanordnung vorgesehen, wobei die Vorspannkraft der Feder die Surme sämtlicher ihr entgegengerichteter Kräfte gerade übersteigt. DEdurch ist mit einfachsten Mitteln, nämlich lediglich durch Anordnen und Vorspannen einer Druckfeder, das erfindungsgemäße ständige Andrücken des Führungsringes gegen die schräge Sitzfläche in der Führungsringnut gewährleistet. Durch die erfindungsgemäße Bemessung der Größe der Federkraft wird dabei. gleichzeitig von vcrnherein verhindert, daß vor allem die während der Kolbenbewegung am äusseren Umfang des Führungsringes angreifende, der Federkraft entgegengerichtete Reibungskraft den Führungsring von der geneigten Sitzfläche der Führungsringnut abheben un7 somit die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Führungsringanordnung in Frage stellen kbnnte. Andererseits wi2d durch eine am äusseren Umfang des Führungsrings angreifende, in Richtung der Federkraft wirkende Reibungskraft die erfindungsgemäße Wirkung der Federkraft noch in vorteilhafter Weise unterstützt.According to a particularly advantageous embodiment of the invention is for pressing the guide ring against the inclined fiitzflache of the guide ring groove between the lateral surface of the guide ring groove opposite the inclined seat surface and a spring arrangement on the lateral surface of the guide ring adjacent to this provided, the biasing force of the spring being the surm of all of it opposing it Forces just exceeds. DE through is with the simplest means, namely only by arranging and pretensioning a compression spring, the constant pressing according to the invention of the guide ring against the inclined seat in the guide ring groove. By dimensioning the size of the spring force according to the invention. simultaneously Prevents from the outside that especially during the piston movement on the outside Friction force acting against the spring force acting on the circumference of the guide ring lift the guide ring off the inclined seat surface of the guide ring groove and thus question the functioning of the guide ring arrangement according to the invention could. On the other hand, wi2d by an attacking on the outer circumference of the guide ring, Frictional force acting in the direction of the spring force has the effect of the invention the Spring force still supported in an advantageous manner.

3esonders zweckmäßig ist es, wenn die Federanordnung durch eine, vorzugsweise un den gesamten Umfang der der geneigten Sitzfläche gegenüberliegenden seitlichen Fläche der Führungsringnut umlaufende, metallische Wellfeder gebildet ist. Eine derartige umlaufende wellfeder ist einfacn aufgebaut und billig herzustellen. Sie hat eine geringe Bauhöhe, ist leicht zu montieren -tind besonders betriebssicher nicht zuletzt deshalb, weil sie eine gleichmäßige und damit symmetrische Andrückung des erfindungsgemäßen Führungsringes gegen die schräge Sitzfläche in der Führungsringnut über deren gesamten Umfang gewährleistet. Selbstverständlich sind grundsätzlich auch andere Federarten im Zusammenhang mit der vorliegenden -rfindung verwendbar.It is particularly expedient if the spring arrangement is provided by a, preferably un the entire circumference of the side opposite the inclined seat Surface of the guide ring groove circumferential, metallic corrugated spring is formed. One Such a revolving wave spring is simple and inexpensive to manufacture. she has a low overall height, is easy to assemble - it is particularly reliable not least because they have a uniform and therefore symmetrical pressure of the guide ring according to the invention against the inclined seat surface in the guide ring groove guaranteed over their entire scope. Of course, in principle other types of springs can also be used in connection with the present invention.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der erfindung ist zwischen der Federanordnung und der dieser benachbarten seitlichen Fläche des Führungsringes eine, vorzugsweise um den gesaiten Umfang der seitlichen Fläche des Führungsringes umlaufende, metallische scheibe angeordnet. Die erfindungsgemäß zwischen Feder und Führungsring angeordnete metallische Scheibe hat insbesondere im Hinblick auf hohe Kolbengeschwindigkeiten und die diesen entsprechenden äußerst schnell auf einanderfolgenden Belastungswechsel der erfindungsgemäßen Federanordnung den Vorteil, daß infolge der beidseitig metallischen Auflageflächen (der kolben ist in der Regel ebenfalls metallisch) für die Feder an deren Auflageflächen praktisch kein merklicher Verschließ- entsteht und somit eine konstant sichere Funktionsweise der erfindungsgemäßen Führungsringanordnung gewährleistet ist.According to a further advantageous feature of the invention is between the spring arrangement and the lateral surface of the guide ring adjacent to it one, preferably around the stringed circumference of the lateral surface of the guide ring circumferential, metallic disc arranged. According to the invention between the spring and Guide ring arranged metallic disc has in particular with regard to high Piston speeds and those corresponding to one another extremely quickly Load change of the spring arrangement according to the invention has the advantage that as a result the metallic contact surfaces on both sides (the piston is usually also metallic) for the spring on its contact surfaces practically no noticeable wear arises and thus a constantly reliable functioning of the guide ring arrangement according to the invention is guaranteed.

Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Führungsringnut an der äußeren Kante ihrer der Federanordnung benachbarten seitlichen Fläche einen, vorzugsweise um den gesamten Kolbenumfang umlaufenden, die Führungsringnut im Bereich der Federanordnung und der metallischen Scheibe nach aussen abschließenden Bund aufweist. Der umlaufende Bund verhindert dabei ein Herauswandern der Feder bezw. Federn sowie auch des metallischen Rings aus der Führungsnut und trägt somit ebenfalls zu einer störungsfreien Sunktionsweise der erfindungsgemäflen Führungsanordnung bei.Finally, it is advantageous if the guide ring groove on the outer Edge of its side surface adjacent to the spring arrangement, preferably around the entire circumference of the piston circumferential, the guide ring groove in Area of the spring arrangement and the metallic disc to the outside closing off Has covenant. The circumferential collar prevents the spring from wandering out respectively Springs as well as the metallic ring from the guide groove and thus carries likewise to a trouble-free functioning of the guide arrangement according to the invention at.

Gemaß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindurch rind jeweils zwei Führungsringe in einer Führungsringnut mit axialem Abstand voneinander angeordnet, deren geneigte !.uflegefläche jeweils an den voneinander entfernten entsprechen geneigten seitlichen Sitzflächen der Führungsringnut angeordnet sind, wobei zwichen den beiden Führungsringen eine Federanordnung vorgesehen istt Dabei ist die durch die beiden Führungsringe gebildete Führungsring-Anordnung in einem koaxialen Querschnitt gesehen zu einer zwischen den beiden Führungsringe rechtwinklig zur Kolbenachse verlaufenden Ebene spiegelbildlich symmetrisch.According to a particularly advantageous embodiment of the invention rind two guide rings in a guide ring groove at an axial distance from each other arranged, the inclined! .uplegefläche each at the distant corresponding to inclined lateral seating surfaces of the guide ring groove are arranged, whereby a spring arrangement is provided between the two guide rings is the guide ring arrangement formed by the two guide rings in one seen coaxial cross-section at right angles to one between the two guide rings to the piston axis running plane is a mirror image symmetrical.

Beim grundsätzlichen Aufbau dieser Ausführungsform, bei welcher erfindungsgemäß jeweils zwei Führungsringe in einer Führungsringnut, vorzugsweise spiegelbildlich symmetrisch zueinander, an6eordnet sind, ist unter anderem in ganz besonderer Weise die Tatsache berücksichtigt, daß der Kolben von Hubkolbenkompressoren während des Betriebs oszillierende Bewegungen ausfühit. Letzteres bedeutet nämlich, daß vor allem insbesondere am äußeren Umfang eines Führungsrings bei jedem Kolben Hubreibungskräfte mit ständig wechselndem Vorzeichen angreifen. Dem Umstand der Einwirkung dieser Reibungskräfte auf den erfindungsgemäßen Führungsring tragt dieser seinerseits dadurch Rec~nung, da die Vorspannkraft der den Führungsring mit seiner geneigten Auflagefläche ständig gegen die entsprechend geneigte Sitzfläche in der Führungsringnut drückenden Federanordnung die Summe sämtlichsr ihr entgegengerichteter Kräfte gerade übersteigt. Darüber hinaus wird bei der vorstehend beschriebenen Führungsring-Doppelanordung speziell dem ständigen Wechsel der Reibungskräfte Rechnung getragen. Diese Ausführungsform gerährleistet somit infolge der beiden erfindungsgemäßen, zu einer senkrecht zur verlaufenden Ebene Bewegungsrichtung des Kolbens/speigelbildlich symmetrisch angeordneten Führungsringe einer Führungsringnut mit noch vergrösserter Sicherheit die bereits geschilderten Vorteile des erfindungsgemäßen Führungsrings, insbesondere seine gute Geradführungswirkung.In the basic structure of this embodiment, in which according to the invention two guide rings each in a guide ring groove, preferably mirror-inverted are arranged symmetrically to one another, is among other things in a very special way takes into account the fact that the piston of reciprocating compressors during the Performs oscillating movements during operation. The latter means that before especially stroke friction forces on the outer circumference of a guide ring for each piston Attack with a constantly changing sign. The fact of the effect of this Frictional forces on the guide ring according to the invention are carried by the latter in turn Recognition, since the pretensioning force of the guide ring with its inclined support surface constantly pressing against the correspondingly inclined seat in the guide ring groove The spring arrangement just exceeds the sum of all of its opposing forces. In addition, in the case of the double guide ring arrangement described above the constant change of the frictional forces is taken into account. This embodiment thus ensured as a result of the two inventive, to one Direction of movement of the piston perpendicular to the plane running / symmetrically in terms of a mirror image arranged guide rings of a guide ring groove with even greater security the advantages of the guide ring according to the invention already described, in particular its good straight guidance effect.

Mit Vorteil weisen bei der erfindungsgemäßen Führungsring-Doppelanordnung die Führungsringe in ihren einander zugekehrten Flächen jeweils eine, vorzugsweise un den gesamten Umfang der Führungsringe umlaufende, Aussparung zur gemeinsamen Aufnahme einer Federanordnung auf, wobei die Vorspannkraft der Feder die Summe sämtlicher ihr entgegengerichteter Eräfte geradeübersteigt.Advantageously, in the double guide ring arrangement according to the invention the guide rings in their mutually facing surfaces each have one, preferably un the entire circumference of the guide rings circumferential, recess for common Receiving a spring assembly, the biasing force of the spring being the sum of all their opposing forces just exceeds.

Gemaß weiteren Merkmalen dieser Ausführungsform ist die Federanordnung durch eine, vorzugsweise um den gesamten Umfang der Aussparungen umlaufende, metallische Wellfeder gcbildet. Entsprechend ist auch zwischen der Federanordnung und den ihr benachbarten, voneinander entfernten Flächen beider Führungsringe Jeweils eine, vorzugsweise um den gesamten Umfang der Aussparungen umlaufende, metallische Scheibe angeordnet. Die Vorteile dieser Erfindungsmerkmale sind bereits weiter oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen ersten Aus führungs form grundsätzlich erläutert.According to further features of this embodiment is the spring arrangement by a metallic one, preferably surrounding the entire circumference of the recesses Wave spring gc formed. Correspondingly, it is also between the spring arrangement and her adjacent, distant surfaces of both guide rings One each preferably around the entire circumference of the recesses, a metallic disk arranged. The advantages of these features of the invention are already related above explained in principle with the first embodiment according to the invention.

Die Erfindung .vird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention .vird below with reference to a schematic in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.

Ea zeigen: Figur 1 im koaxialen Längsschnitt den Kolben eines erfindungsgemäßen Trockenlauf-Kolbenverdichters in einem zugehörigen Zylinder, Figur 2 in Draufsicht einen erfindungsgemäßen Führungsring, Figur 3 im vergrößerten Detail aus zur 1 eine erfindungsgemäße Führungsring anordnung im koaxialen Längsschnitt, Figur 4 einen in die Zeichenebene abgerollten Rundschnitt IV-IV aus figur 3 und Figur 5 in vergrößertem Detail entsprechend Figur 3 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Führungsringanordnung im koaxialen Längsschnitt.Ea show: Figure 1 in a coaxial longitudinal section the Piston of a dry-running piston compressor according to the invention in an associated one Cylinder, Figure 2 in plan view of a guide ring according to the invention, Figure 3 in Enlarged detail from FIG. 1 shows a guide ring arrangement according to the invention in the coaxial Longitudinal section, FIG. 4 shows a round section IV-IV rolled into the plane of the drawing Figure 3 and Figure 5 in enlarged detail corresponding to Figure 3, another embodiment a guide ring arrangement according to the invention in a coaxial longitudinal section.

Gemäß Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Kolben 1 in einem Zylinder 2 eincs Trockenlaui-liolbenverdichters angeordnet. YOl'(,en 1 und Zylinder 2 bestehen Jeweils aus einem metallischen Werkstoff. Der Kolben 1 ist in seinem mittleren Bereich mit üblichen aus einem Trockenlaufwerkstoff, beispielsweise Teflon, bestehenden Kolbenringen 3 versehen, welche in entsprechenden Nuten 4 angeordnet sind. Im oberen und unteren Endabschnitt des Kolbens 1 ist jeweils eine erfindungsgemäße Führungsringanordnung 5a bzw. 5b vorgesehen, deren Dinzelheiten aus den Figuren 2 bis 4 zu entnehmen sind. Der Vollständigkeit halber ist noch zu erwähnen, daß mit der Bezugsziffer 6 die Kolbenstange bezeichnet ist, die jedoch zeichnerisch nur schematisch angedeutet und deren Halterung im Kolben 1 der besseren Übersichtlichkeit halber in figur 1 ganz fortgelassen ist.According to FIG. 1, a piston 1 according to the invention is in a cylinder 2 of a dry air violet compressor arranged. YOl '(, en 1 and cylinder 2 consist Each made of a metallic material. The piston 1 is in its central area with the usual ones made of a dry-running material, for example Teflon Piston rings 3 are provided, which are arranged in corresponding grooves 4. At the top and the lower end portion of the piston 1 is in each case a guide ring arrangement according to the invention 5a and 5b, the details of which can be found in FIGS. 2 to 4. For the sake of completeness, it should also be mentioned that with the reference number 6, the piston rod is designated, which, however, is only indicated schematically in the drawing and their holder in the piston 1 in FIG. 1 for the sake of clarity is completely omitted.

Während die Kolbenringe 3 die Aufgabe der Abdichtung des Spalts zwischen Kolben 1 und Zylinder 2 haben, bewirken die in der Führungsringanordnung 5a bezw. 5b enthaltenen Führungsringe 7a bezw. 7b eine exakte Geradführung des Kolbens 1 im Zylinder 2.While the piston rings 3 have the task of sealing the gap between Have piston 1 and cylinder 2, cause the BEZW in the guide ring assembly 5a. 5b contained guide rings 7a respectively. 7b an exact straight line guidance of the piston 1 in cylinder 2.

Aus diesem Grunde weisen insbesondere die zwischen dem abzudichtenden Kompressionsraum des Trockenlauf-Kolbenverdichters und den Kolbenringen 4 angeordneten Führungsringe 7a, 7b an ihrem äußeren Umfang maxiale nutartige Durchbrüche 8 auf, durch welche das abzudichtende komprinierte Gas zu den eigentlich dichtenden Kolbenringen 3 gelangen kann. Die nutartigen Durchbrüche 8 sind aus der in Figur 2 dargestellten Draufsicht auf den Fihrungsring 7a zu ersehen. Aus dieser Zeichnungsfigur ist ferner ersichtlich, d die Führungsringe 7a, 7b Jeweils einen Schlitz 9 aufweisen, dessen Funktion im im Folgenden noch näher erläutert wird.For this reason, in particular those between the Compression chamber of the dry-running piston compressor and the piston rings 4 arranged Guide rings 7a, 7b have a maximum of groove-like openings 8 on their outer circumference, through which the compressed gas to be sealed to the actually sealing piston rings 3 can reach. The groove-like openings 8 are from that shown in FIG Top view of the guide ring 7a can be seen. From this drawing figure is also can be seen that d the guide rings 7a, 7b each have a slot 9, the Function is explained in more detail below.

Figur 3 zeigt zur besseren Verdeutlichung der erfindung im vergrößerten Detail aus Figur 1 eine erfindungsgema3e Führungsringanordnung 5a im koaxialen Längsschnitt. Zur Ergänzung dazu ist ferner in Figur 4 ein in die Zeichenebene abgerollt er Rundschnitt IV-IV aus Figur 3 dargestellt. In einer Führungsnut 10 ist ein erfindungsgemäßer Führngsrinß 7a aus einem geeigneten Trockenlaufwerkstoff, beispielsweise Teflon, angeordnet, welcher eine geneigte Auflagefläche 11 aufweist, mit welcher er gegen eine entsprechend geneigte Sitzfläche 12 der Führungsringnut 10 gedrückt wird Dabei ist der Führungsring 5a auf der geneigten Sitzfläche 12 verschiebbar. Der Neigungswinkel ob von Auflagefläche 11 bezw. Sitzfläche 12 gegen die Drehachse des Führungsrings 7a bezw. des Kolbens 1 beträgt beispielsweise 45 Grad.FIG. 3 shows the invention on an enlarged scale for better illustration Detail from FIG. 1 shows a guide ring arrangement 5a according to the invention in a coaxial longitudinal section. To supplement this, a round section rolled into the plane of the drawing is also shown in FIG IV-IV shown in Figure 3. In a guide groove 10 is an inventive Guide ring 7a made of a suitable dry-running material, for example Teflon, arranged, which has an inclined support surface 11, with which he against a correspondingly inclined seat surface 12 of the guide ring groove 10 is pressed the guide ring 5a is displaceable on the inclined seat surface 12. The angle of inclination whether of support surface 11 respectively. Seat 12 against the axis of rotation of the guide ring 7a and of the piston 1 is 45 degrees, for example.

Die Andrückung des Führungsrings 7a gegen die geneigte Sitzfläche 12 erfolgt durch eine umlaufende metallische Wellfeder 13, welche zwischen der der geneigten Sitzfläche 12 gegenüberliegenden seitlichen Fläche 14 der Führungsringsnut 1C und der dieser seitlichen Fläche 14 benachbarten seitlichen Fläche 15 des Führungsringes 7a angeordnet ist. Die Vorspannkraft der Well feder 13 übersteigt dabei gerade die Summe sämtlicher ihr entgegengerichteter Kräfte, so daß der erfindungsgemäße Führungsring 7a inner mit seiner geneigten Auflagefläche 11 auf der geneigten Sitzfläche 12 der Fuhrungsringnut derart fest aufsitzt, daß seine äußere Umfangsfläche 16 immer im Gleitsitz im Zylinder 2 angeordnet ist. Die Wellfeder 13 sowie die eneigten huflage- bezw. Sitzflächen 11 benz. 12 ermöglicnen dabei ferner in Kombination mit dem Schlitz 9 des Führungsrings 7a eine zentrische radiale Nachstellung des Führungsringes 7a nach aussen bei etwa auftretendem Verschleiß an der Zylinderlaufbüchse bezw. der äußeren Umfangsfläche 16 des Führungsrings 7a. Zu erwähnen ist noch, daß der Schlitz 9 des Führungsrings 7a bezw. ,7b auch noch die Funktion hat, eine einfache Montage der Führungsringe zu ermöglichen.The pressing of the guide ring 7a against the inclined seat surface 12 is carried out by a circumferential metallic wave spring 13, which between the side surface 14 of the guide ring groove opposite the inclined seat surface 12 1C and the lateral face 15 of the guide ring adjacent to this lateral face 14 7a is arranged. The biasing force of the corrugated spring 13 just exceeds the Sum of all her opposing forces, so that the guide ring according to the invention 7a inner with its inclined support surface 11 on the inclined seat 12 of the Fuhrungsringnut so firmly seated that its outer peripheral surface 16 is always in A sliding fit is arranged in the cylinder 2. The wave spring 13 as well as the inclined hoof pad respectively Seats 11 benz. 12 also enable it in combination with the slot 9 of the guide ring 7a a central radial readjustment of the guide ring 7a to the outside with approximately occurring wear on the cylinder liner respectively. the outer peripheral surface 16 of the guide ring 7a. It should also be mentioned that the slot 9 of the guide ring 7a respectively. , 7b also has the function of simple assembly to enable the guide rings.

Wie bereits angedeutet, läuft die Wellfeder 13 um den gesamten Umfang der seitlichen Fläche 14 der Führungsringnut 1C um.As already indicated, the wave spring 13 runs around the entire circumference of the side surface 14 of the guide ring groove 1C.

Zur Vereinfachung ihrer Montage weist sie ebenfalls einen schlitz auf, der jedoch in den-Zeichnungen nicht dargestellt ist.It also has a slot to simplify its assembly on, which, however, is not shown in the drawings.

Zwischen der Wellfeder 13 und der dieser benachbarten seitlichen Flache 15 des Pührungsringes 7a ist noch eine um den gesamten Umfang der seitlichen Fläche 15 umlaufende metallische Scheibe 17 angeordnet. Die Scheibe 17, die ebenfalls einen nicht gezeigten Montageschlitz aufweist, verhindert eine mögliche Beschädigung des Führungsringes 7a durch die angrenzenden Auflageflächen der einer raschen Lastwechselfolge unterliegenden Wellfeder 13.Between the wave spring 13 and the side surface adjacent to it 15 of the guide ring 7a is still one around the entire circumference of the lateral surface 15 circumferential metallic disk 17 is arranged. The disk 17, which also has a Has mounting slot, not shown, prevents possible damage to the Guide ring 7a through the adjacent bearing surfaces of a rapid load change sequence underlying wave spring 13.

Schließlich weist noch die Führungsringnut 10 an der äußeren Kante ihrer der Federanordnung 13 benachbarten seitlichen flache 14 einen um den gesamten Kolbenumfang umlaufenden, die FUhrungsringnut 10 im Bereich der Wellfeder 13 und der metallischen scheibe 17 nach aussen abschlie';enden Bund 18 auf. Der Bund 18 verhindert ein Herauswandern der Wellfeder 13 sowie der netallischen Scheibe 17 aus der Führungsringnut 10 und unterstützt somit ebenfalls die sichere Funktionsfolge der erfindungsgemäßen Führungsringanordnung 5a bezw. 5b.Finally, the guide ring groove 10 also has on the outer edge their side flat adjacent to the spring assembly 13 14 one around the entire circumference of the piston, the FUhrungsringnut 10 in the area of Corrugated spring 13 and the metallic washer 17 close to the outside; end collar 18 on. The collar 18 prevents the wave spring 13 and the metallic ones from migrating out Washer 17 from the guide ring groove 10 and thus also supports the safe Functional sequence of the guide ring assembly according to the invention 5a respectively. 5b.

Bei der Ausführungsform gemaß 5 handelt es sich um eine sogenannte Führungsring-Doppelanordnung. Bei dieser sind jeweils zwei Führungsringe 19, 20 in einer Führungsringnut 21 eines in einem Zylinder 2' befindlichen Eolbens 1' mit axialem zustand voneinander angeordnet. Die geneigten Auflageflächen 22, 23 der Führungsringe 19,20 sind jeweils an den voneinander entfernten entsprechend geneigten seitlichen Sitzflächen 24,25 der Führungsringnut 21 angeordnet. Zwischen den beiden Führungsringen 19,20 ist eine Federanordnung 26 vorgesehen, durch welche die beiden Führungsringe 19,20 inner mit ihren geneigten Auflageflächen 22 bezw.23.The embodiment according to FIG. 5 is a so-called one Guide ring double arrangement. There are two guide rings 19, 20 in each case in a guide ring groove 21 of a piston 1 'located in a cylinder 2' arranged in the axial state from each other. The inclined bearing surfaces 22, 23 of the Guide rings 19, 20 are respectively inclined on the spaced apart lateral seat surfaces 24,25 of the guide ring groove 21 are arranged. Between the two Guide rings 19, 20 a spring arrangement 26 is provided through which the two Guide rings 19, 20 inside with their inclined contact surfaces 22 and 23 respectively.

gegen die entsprechend geneigten Sitzflächen 24 bezw. 25 gedrückt werden. Dadurch wiederum werden die beiden Führungsringe 19,20 immer in einen Gleitsitz i'n dem Zylinder 2' gebracht. Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die durch die beiden Führungsringe 19, 20 gebildete Führungsring-Anordnung in einem koaxialen Querschnitt gesehen zu einer zwischen den beiden Führungsringen rechtwinklig zur Drehachse des Kolbens 1' verlaufenden Ebene spiegelbildlich synimetrisch.against the correspondingly inclined seat surfaces 24 respectively. 25 pressed will. As a result, the two guide rings 19, 20 are always in a sliding fit i'n the cylinder 2 'brought. In the illustrated preferred embodiment is the guide ring arrangement formed by the two guide rings 19, 20 in seen from a coaxial cross section to one between the two guide rings At right angles to the axis of rotation of the piston 1 'extending plane mirror image synimetrically.

Die Führungsringe 19 bezw. 20 weisen in ihren einander zugekehrten Flächen 27 bezw. 28 Jeweils eine, vorzugsweise um den gesamten Umfang der Führungsringe 19 bezw. 20 umlaufende, Aussparung 29 bezw. 30 zur gemeinsamen Aufnahme der Federanordnung 26 auf.The guide rings 19 respectively. 20 wise men facing each other Surfaces 27 respectively. 28 One each, preferably around the entire circumference of the guide rings 19 and 20 circumferential, recess 29 respectively. 30 for jointly receiving the spring arrangement 26 on.

Die Federanordnung 26 ist durch eine, vorzugsweise um den gesamten Umfang der Aussparungen 29, 30 umlaufende, metallische Wellfeder gebildet. Die Vorspannkraft der Wellfeder 26 übersteigt gerade die Summe sämtlicher ihr entgegengerichteter Kräfte. Zwischen der Wellfeder 26 und den ihr benachbarten, voneinander entfernten Flächen 31 bezw. 32 beider Führungsringe 19 bezw. 20 ist jeweils eine, vorzugsweise um den gesamten Umfang der Aussparungen 29 bezw.3O, umlaufende metallische Scheibe 33 bezw.34 angeordnet. Die Scheiben 33 und 34 entsprechen in ihrer Funktion im Wesentlichen der der metallischen Scheibe 17 aus Figur 3.The spring assembly 26 is through one, preferably around the entire Circumference of the recesses 29, 30 formed circumferential, metallic corrugated spring. The preload the wave spring 26 just exceeds the sum of all of it opposing it Powers. Between the corrugated spring 26 and its neighboring, from each other distant Surfaces 31 respectively. 32 of both guide rings 19 respectively. 20 is each one, preferably around the entire circumference of the recesses 29 or 30, circumferential metallic disc 33 and 34 respectively. The disks 33 and 34 essentially correspond in their function that of the metallic disk 17 from FIG. 3.

Dieerfindungsgemäße Führungsringanordnung 5a bezw. 5b ist auf einfache Weise herzustellen und, insbesondere auch nachträglich, in Trockenlauf-Kolbenmaschinen montierbar.The inventive guide ring assembly 5a respectively. 5b is simple Way to produce and, especially afterwards, in dry-running piston machines mountable.

Claims

Expectations

Piston machines, in particular dry running piston compressors, their pistons have at least one guide ring arranged in a guide ring groove, thereby characterized in that the guide ring (7a; 7b) is slotted and has an inclined support surface (11), with which he genen a correspondingly inclined side seat (12) of the guide ring groove (10) of the piston (1) is pressed, the guide ring (7a; 7b) is displaceable on the inclined seat surface (12).

2. Rolber machine according to claim 1, characterized in that the Angle of inclination (α) of the bearing surface (11) of the guide ring (7a; 7b) against its axis of rotation is 20 ° to 85 °, for example 45 °.

3. Piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that that for pressing the guide ring (7a; 7b) against the inclined seat surface (12) the guide ring groove (10) between that of the inclined seat surface (12) opposite lateral surface (14) of the guide ring groove (io) and the lateral surface adjacent to this Surface (15) of the guide ring (7a; 7b) a spring arrangement (13) is provided, the biasing force of this (13) being the sum of all of it opposing it strength just exceeds.

4. Piston engine according to claim 3, characterized in that the Spring arrangement (13) by one, preferably around the entire circumference of the inclined Seat surface (12) opposite side surface (14) of the guide ring groove (10) circumferential, metallic corrugated spring (13) is formed.

5. Piston machine according to claim 3 or 4, characterized in that that between the Federanoednung (13) and this. adjacent side face (15) of the guide ring (7a; 7b) one, preferably around the entire circumference of the lateral Surface (15) of the guide ring (7a; 7b) circumferential, metallic disc (17) arranged is.

6. piston machine according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the guide ring groove (10) on the outer edge of its the spring arrangement (13) adjacent lateral flat (14) one, preferably around the entire circumference of the piston, the guide ring groove (10) in the area of the Spring arrangement (13) and the metallic washer (17) outwardly abdießenden collar (18).

7. Piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that that in each case z: two guide rings (19,2C) in a guide ring groove (21) with an axial Are arranged spaced from each other, the inclined support surfaces (22,23) Jerseils on the correspondingly inclined side seat surfaces (24, 25) of the guide ring groove (21) are arranged, between the two guide rings (19, 20) a spring arrangement (26) is provided.

8. Piston machine according to claim 7, characterized in that the Guide ring arrangement formed by the two guide rings (19,2G) in one seen coaxial cross-section to one between the two guide rings (19, 20) is a mirror image of the plane extending at right angles to the piston axis.

9. Piston machine according to claim 7 or 8, characterized in that that the guide rings (19,2C) in their facing surfaces (27,28) each one, preferably around the entire circumference of the guide rings (19.2C) circumferential recess (29, 30) for jointly receiving a spring arrangement (26) have, wherein the biasing force of the spring (26) is the L'umne of all her opposite Forces just exceeds.

10. Piston machine according to claim 9, characterized in that the Spring assembly (26) through. one, preferably un the entire university of iLus savings (29,36) circumferential, metallic corrugated spring (26) is formed.

11. Piston machine according to claim 9 or 10, characterized in that that between the spring arrangement (26) and its adjacent, spaced apart Surfaces (31,32) of both guide rings (19,20) each one, preferably around the entire Circumference of the recesses (29,30) circumferential, metallic disc (33,34) arranged is, L e r s e i t e