[发明专利]被轴向驱动的活塞-缸单元

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的被轴向驱动的活塞-缸单元。

这种活塞-缸单元例如已由US 5,525,845公开。在该文献中，活塞杆不仅与直线驱动装置的可轴向运动的驱动元件、而且与活塞刚性地连接。在由直线电动机驱动的活塞工作时可出现这样的状态，在该状态中，由可运动的驱动元件、活塞杆和活塞组成的单元的由直线电动机产生的轴向振动经历振动驱动振幅的升高，以致活塞可用活塞底部撞击在缸孔的底部上。在此情况下可致使活塞底部或缸孔的缸盖侧的端壁损坏。

本发明的任务在于，这样构造所述类型的被轴向驱动的活塞-缸单元，使得活塞或缸毁坏的危险降低。

该任务通过权利要求1中给出的特征来解决。

在活塞-缸单元正常工作中，活塞杆不仅精确地固定在活塞上，而且精确地固定在驱动元件上并且在驱动元件、活塞杆与活塞之间不发生相对运动。只有在过载情况下，即当由驱动元件施加的力超过弹性装置的预压紧力时，在驱动元件与活塞杆之间或在活塞杆与活塞之间才进行相对运动。

通过使驱动元件的质量与活塞借助于弹性装置脱开耦合，在活塞运动到压缩位置中时，当活塞靠置在缸孔的缸盖侧的端壁上时驱动元件由弹性装置制动。由此，仅活塞的质量可能与活塞杆的质量、但不与驱动元件的质量冲击到缸孔的缸盖侧的端壁上。由此产生的冲量相对于由活塞、活塞杆和驱动元件组成的刚性单元明显地小，由此也使活塞底部或缸孔的缸盖侧的端壁损坏的危险显著降低。

在一个有利的构型中，活塞底部设置有一个开口，活塞杆的第一端部穿过该开口，其中，活塞杆可相对于活塞在活塞的轴向方向上运动，其中，弹性装置设置在活塞杆与活塞之间，其中，弹性装置将活塞杆从活塞朝驱动装置预压紧，其中，活塞杆设置有一个端部止挡，该端部止挡避免活塞杆从该开口中脱出。在该构型形式中，冲击在缸盖侧的端壁上的质量更进一步减小，因为活塞杆的质量与活塞也脱开耦合。

在此特别有利的是，活塞杆在开口中被密封地导向，为此优选设置有一个环绕活塞杆的密封装置。在该构型中，压缩效率得到改善，因为由活塞压缩的介质不可通过环绕活塞杆的环状间隙开口泄漏。

另一个有利实施形式的特征在于：驱动元件设置有一个开口，活塞杆的第二端部穿过该开口，活塞杆可相对于驱动元件在驱动元件的轴向方向上运动，弹性装置设置在活塞杆与驱动元件之间，并且弹性装置将活塞杆从驱动装置朝活塞预压紧，其中，活塞杆设置有一个端部止挡，该端部止挡避免活塞杆从该开口中脱出。在该变型方案中，脱开耦合借助于弹性装置在驱动元件侧进行，由此可在活塞与活塞杆之间设置一个固定的连接装置并且不必在活塞底部中设置开口的昂贵的密封装置。

优选弹性装置具有一个弹簧或由一个弹簧构成。在此特别优选设置一个碟形弹簧装置或一个承受压力或拉力负荷的螺旋弹簧。

特别有效的是在直线驱动装置、例如直线电动机中实现本发明，其中，活塞被直线驱动装置的可运动的驱动元件加载以便往复运动地被驱动。

根据本发明的被轴向驱动的活塞-缸单元的优选应用是在用于产生压力流体的压缩机中使用。

下面参照附图借助于一个实施例对本发明进行详细描述。附图表示：

图1本发明的在活塞的区域中脱开耦合的第一实施形式；

图2根据图1的实施形式中活塞杆穿过活塞底部的放大视图。

图1中示出了一个具有缸2和活塞3的活塞-缸单元1的纵剖面。缸2设置有一个缸孔10，活塞3可在缸孔10的纵向轴线X的方向上往复运动地且被自由导向地被接收在该缸孔中。活塞3在缸2中被气体支承着。缸孔10的构造在缸盖23上的缸盖侧的端壁12、缸孔10的内圆周壁14和活塞底部16限定缸容积18的边界。

一个设置有示意性地示出的阀20的进入通道22通到缸孔10的缸盖侧的端壁12中。在缸盖侧的端壁12中也设置有一个排放通道24，该排放通道具有一个相应的阀26；该排放通道也通到缸孔10中。

当活塞3在图1中向左运动时，流体通过进入通道22和进入阀20被抽吸到缸室18中，当活塞3向右运动时，该流体在压缩状态下通过排放阀26和排放通道24被推出。所示的活塞-缸单元1是一个活塞工作机的一部分，在该活塞工作机中，被推出的流体是气态的，在压缩机中例如就是这种情况。但本发明原则上也可在其它活塞工作机中使用，例如在泵中使用。

活塞3由一个直线驱动装置5的可沿轴线Y往复振动地纵向运动的驱动元件50驱动，该直线驱动装置在该图中仅示意性地示出。该可运动的驱动元件50与活塞3通过一个活塞杆4机械地相连接。活塞杆4在轴向方向上不是弹性的并且由此能够将轴向力从驱动元件50传递到活塞3上。