DE102016218292A1

DE102016218292A1 - Fluid power device

Info

Publication number: DE102016218292A1
Application number: DE102016218292.7A
Authority: DE
Inventors: Henrick Brandes; Friedrich Kneule; Oliver Tschismar
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-03-29

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Fluidenergievorrichtung (10a; 10b), insbesondere Kompressionsmaschinen- und/oder Expansionsmaschinenvorrichtung, mit zumindest einem Gehäuse (12a; 12b), welches zumindest einen Arbeitsraum (14a; 14b) definiert, mit zumindest einem in dem Arbeitsraum (14a; 14b) entlang einer Arbeitstrajektorie (15a; 15b) bewegbar gelagerten Schwingkolben (16a; 16b) und mit zumindest einem Trennelement (18a; 18b), welches gemeinsam mit dem Schwingkolben (16a; 16b) den Arbeitsraum (14a; 14b) in zumindest einen ersten Arbeitsbereich (20a; 20b) und in zumindest einen zweiten Arbeitsbereich (22a; 22b) unterteilt. Es wird vorgeschlagen, dass das Trennelement (18a; 18b) mit dem Gehäuse (12a; 12b) verbunden ist.The invention is based on a fluid energy device (10a, 10b), in particular a compression machine and / or expansion machine device, having at least one housing (12a, 12b) which defines at least one working space (14a, 14b) with at least one in the working space (14a 14b) oscillating pistons (16a, 16b) movably mounted along a working trajectory (15a, 15b) and with at least one separating element (18a, 18b) which, together with the oscillating piston (16a, 16b), separate the working space (14a, 14b) into at least one divided into at least one second working area (22a, 22b). It is proposed that the separating element (18a, 18b) is connected to the housing (12a, 12b).

Description

Stand der TechnikState of the art

Beispielsweise aus der US 2011 0 247 622 A1 ist ein Kompressor mit zumindest einem Gehäuse, welches zumindest einen Arbeitsraum definiert, mit zumindest einem in dem Arbeitsraum entlang einer Arbeitstrajektorie bewegbar gelagerten Schwingkolben und mit zumindest einem Trennelement, welches gemeinsam mit dem Schwingkolben den Arbeitsraum in zumindest einen ersten Arbeitsbereich und in zumindest einen zweiten Arbeitsbereich unterteilt, bekannt. Das Trennelement ist dabei an dem Schwingkolben befestigt oder einteilig mit diesem verbunden. Ferner läuft das Trennelement in einer drehbar gelagerten Laufbuchse des Gehäuses auf und ab, während der Schwingkolben auf einer kreisförmigen Arbeitstrajektorie exzentrisch bezüglich einer Zentralachse des zylinderförmigen Arbeitsraums läuft. Eine Gasdichtigkeit zwischen dem ersten Arbeitsbereich und dem zweiten Arbeitsbereich ist dabei aufgrund eines Reibkontakts zwischen dem Trennelement und der Laufbuchse sowie zwischen der Laufbuchse und dem Gehäuse gegeben, wobei üblicherweise ölgedichtete Komponenten verwendet werden.For example, from the US 2011 0 247 622 A1 is a compressor with at least one housing, which defines at least one working space, with at least one in the working space along a working trajectory movably mounted oscillating piston and at least one separating element, which together with the oscillating piston the working space in at least a first working area and at least a second working area divided, known. The separating element is attached to the oscillating piston or integrally connected thereto. Furthermore, the separating element runs up and down in a rotatably mounted bushing of the housing, while the oscillating piston runs eccentrically on a circular working trajectory with respect to a central axis of the cylindrical working space. A gas tightness between the first working area and the second working area is given due to a frictional contact between the separating element and the bushing and between the bushing and the housing, wherein usually oil-sealed components are used.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Fluidenergievorrichtung mit zumindest einem Gehäuse, welches zumindest einen Arbeitsraum definiert, mit zumindest einem in dem Arbeitsraum entlang einer Arbeitstrajektorie bewegbar gelagerten Schwingkolben und mit zumindest einem Trennelement, welches gemeinsam mit dem Schwingkolben den Arbeitsraum in zumindest einen ersten Arbeitsbereich und in zumindest einen zweiten Arbeitsbereich unterteilt.The invention is based on a fluid energy device with at least one housing, which defines at least one working space, with at least one vibrating piston movably mounted in the working space along a working trajectory and with at least one separating element, which together with the oscillating piston, the working space in at least a first working area and in subdivided at least one second workspace.

Es wird vorgeschlagen, dass das Trennelement mit dem Gehäuse verbunden ist.It is proposed that the separating element is connected to the housing.

Unter einer „Fluidenergievorrichtung“ soll insbesondere ein, insbesondere funktionstüchtiger, Bestandteil, insbesondere eine Konstruktions- und/oder Funktionskomponente, einer Fluidenergiemaschine, beispielsweise einer Expansionsund/oder Kompressionsmaschine, insbesondere eines Kompressors, verstanden werden. Vorteilhaft ist die Fluidenergievorrichtung zur Förderung und/oder zur Kompression und/oder zur Expansion zumindest eines Fluids, vorteilhaft eines Gases, besonders vorteilhaft von Luft vorgesehen. Unter einem Fluid soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Flüssigkeit oder ein Gas oder eine Dispersion, insbesondere mit einem flüssigen und/oder gasförmigen Dispersionsmedium, verstanden werden. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.A "fluid energy device" is to be understood in particular as a component, in particular a functional component, in particular a design and / or functional component of a fluid energy machine, for example an expansion and / or compression engine, in particular a compressor. Advantageously, the fluid energy device for conveying and / or for compression and / or expansion of at least one fluid, advantageously a gas, particularly advantageously provided by air. In this context, a fluid should in particular be understood as meaning a liquid or a gas or a dispersion, in particular with a liquid and / or gaseous dispersion medium. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.

Insbesondere kann das Gehäuse ein Innengehäuse sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse auch ein Außengehäuse sein. Ferner ist denkbar, dass das Gehäuse mit einem Außengehäuse der Fluidenergievorrichtung, insbesondere einstückig, verbunden ist. Unter „einstückig“ soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Vorteilhaft ist das Gehäuse zumindest teilweise, besonders vorteilhaft zu wenigstens einem Großteil und bevorzugt vollständig aus einem Metall, beispielsweise aus Stahl und/oder Edelstahl und/oder Magnesium und/oder Aluminium ausgebildet. Unter dem Ausdruck „zu wenigstens einem Großteil“ soll dabei insbesondere zu wenigstens 55 %, vorteilhaft zu wenigstens 65 %, vorzugsweise zu wenigstens 75 %, besonders bevorzugt zu wenigstens 85 % und besonders vorteilhaft zu wenigstens 95 % verstanden werden. Es ist aber auch denkbar, dass das Gehäuse zumindest teilweise, insbesondere zu wenigstens einem Großteil oder auch vollständig aus zumindest einem Kunststoff und/oder einer Keramik ausgebildet ist.In particular, the housing may be an inner housing. Alternatively or additionally, the housing may also be an outer housing. Furthermore, it is conceivable that the housing is connected to an outer housing of the fluid energy device, in particular in one piece. By "in one piece" is meant, in particular, at least materially bonded, for example by a welding process, an adhesion process, an injection process and / or another process that appears expedient to the person skilled in the art, and / or advantageously shaped in one piece, for example by manufacture a casting and / or by a production in a one- or multi-component injection molding process and advantageously from a single blank. Advantageously, the housing is at least partially, particularly advantageously at least a large part and preferably completely formed of a metal, for example made of steel and / or stainless steel and / or magnesium and / or aluminum. The term "at least a large part" should be understood to mean in particular at least 55%, advantageously at least 65%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 85% and particularly advantageously at least 95%. But it is also conceivable that the housing is at least partially, in particular at least a large part or even completely formed from at least one plastic and / or a ceramic.

Vorzugsweise weist das Gehäuse einen Innenmantel auf, welcher den Arbeitsraum zumindest teilweise begrenzt. Ferner weist das Gehäuse bevorzugt zumindest eine erste Seitenwand und zumindest eine zweite Seitenwand auf, welche den Arbeitsraum gemeinsam mit dem Innenmantel begrenzen. Vorteilhaft ist der Arbeitsraum zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Unter einem „zumindest im Wesentlichen zylinderförmigen Objekt“ soll dabei insbesondere ein Objekt verstanden werden, für welches ein Differenzvolumen des Objekts und eines kleinsten das Objekt umgebenden Zylinders maximal 30 %, vorteilhaft maximal 20 %, besonders vorteilhaft maximal 10 % und bevorzugt maximal 5 % des Volumens des Zylinders beträgt. Es ist aber auch denkbar, dass der Arbeitsraum die Form eines Prismas, beispielsweise mit einer elliptischen und/oder polygonalen und/oder geschwungenen und/oder bogigen und/oder doppelbogigen Grundfläche, aufweist. Der Arbeitsraum kann beispielsweise insbesondere bezüglich seiner Geometrie ähnlich zu einem Arbeitsraum eines Rotationskompressors und/oder eines Wankelmotors und/oder einer Drehschieberpumpe oder dergleichen ausgebildet sein. Vorteilhaft entspricht eine Außenkontur des Arbeitsraums einer Hüllkurve des Schwingkolbens für dessen Bewegung entlang der Arbeitstrajektorie.Preferably, the housing has an inner shell, which limits the working space at least partially. Furthermore, the housing preferably has at least one first side wall and at least one second side wall, which delimit the working space together with the inner shell. Advantageously, the working space is at least substantially cylindrical. An "at least substantially cylindrical object" should be understood to mean, in particular, an object for which a difference volume of the object and a smallest cylinder surrounding the object is at most 30%, advantageously at most 20%, particularly advantageously at most 10% and preferably at most 5% Volume of the cylinder is. However, it is also conceivable that the working space has the shape of a prism, for example with an elliptical and / or polygonal and / or curved and / or curved and / or double-curved base area. For example, the working space may be similar in particular to its geometry to a working space of a rotary compressor and / or a rotary engine and / or a rotary vane pump or the like may be formed. Advantageously, an outer contour of the working space corresponds to an envelope of the oscillating piston for its movement along the working trajectory.

Unter einer „Arbeitstrajektorie“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Trajektorie verstanden werden, entlang welcher der Schwingkolben, vorzugsweise ein bestimmter Punkt des Schwingkolbens, insbesondere während eines Normalbetriebs der Fluidenergievorrichtung, bewegbar ist. Vorteilhaft bewegt sich der Schwingkolben während des Normalbetriebs entlang der Arbeitstrajektorie. Vorzugsweise ist der Schwingkolben genau entlang der Arbeitstrajektorie bewegbar und insbesondere nicht zu Positionen innerhalb oder außerhalb des Arbeitsraums, welche nicht auf der Arbeitstrajektorie liegen. Bevorzugt ist der Schwingkolben ringförmig und/oder hohlzylinderförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt weist die Fluidenergievorrichtung zumindest ein insbesondere exzentrisch gelagertes Antriebselement auf, welches der Schwingkolben umgibt. Vorteilhaft ist das Antriebselement scheibenförmig und/oder zylinderförmig ausgebildet. Insbesondere entspricht ein Außendurchmesser des Antriebselements zumindest im Wesentlichen einem Innendurchmesser des Schwingkolbens. Unter „zumindest im Wesentlichen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert insbesondere weniger als 15 %, vorzugsweise weniger als 10 % und besonders bevorzugt weniger als 5 % des vorgegebenen Werts entspricht. Vorzugsweise ist die Arbeitstrajektorie zumindest im Wesentlichen kreisförmig. Vorteilhaft verläuft die Arbeitstrajektorie in einer Ebene. Besonders bevorzugt verläuft die Arbeitstrajektorie um eine Zentralachse des Arbeitsraums, welche vorteilhaft senkrecht zu der Ebene der Arbeitstrajektorie verläuft. Insbesondere sind eine Außenkontur des Arbeitsraums und die Arbeitstrajektorie konzentrisch bezüglich der Zentralachse des Arbeitsraums angeordnet. Unter einer „Zentralachse“ eines Objekts soll dabei insbesondere eine gedachte Achse verstanden werden, die innerhalb des Objekts parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung des Objekts verläuft und das Objekt an höchstens zwei Punkten schneidet.In this context, a "working trajectory" should be understood to mean in particular a trajectory along which the oscillating piston, preferably a specific point of the oscillating piston, in particular during a normal operation of the fluid energy device, is movable. Advantageously, the oscillating piston moves during normal operation along the working trajectory. Preferably, the oscillating piston is movable exactly along the working trajectory and in particular not to positions within or outside of the working space, which are not on the working trajectory. Preferably, the oscillating piston is annular and / or hollow cylindrical. Particularly preferably, the fluid energy device has at least one in particular eccentrically mounted drive element, which surrounds the oscillating piston. Advantageously, the drive element is disk-shaped and / or cylindrical. In particular, an outer diameter of the drive element at least substantially corresponds to an inner diameter of the oscillating piston. By "at least substantially" is to be understood in this context in particular that a deviation from a predetermined value in particular less than 15%, preferably less than 10% and particularly preferably less than 5% of the predetermined value. Preferably, the working trajectory is at least substantially circular. Advantageously, the work trajectory runs in one plane. Particularly preferably, the working trajectory extends around a central axis of the working space, which advantageously extends perpendicular to the plane of the working trajectory. In particular, an outer contour of the working space and the working trajectory are arranged concentrically with respect to the central axis of the working space. A "central axis" of an object should be understood to mean, in particular, an imaginary axis which runs parallel to a main extension direction of the object within the object and intersects the object at a maximum of two points.

Insbesondere ist ein Volumen des ersten Arbeitsbereichs und/oder ein Volumen des zweiten Arbeitsbereichs veränderlich. Vorzugsweise ändert sich ein Volumen des ersten Arbeitsbereichs und/oder ein Volumen des zweiten Arbeitsbereichs in Abhängigkeit von einer Position des Schwingkolbens auf der Arbeitstrajektorie. Insbesondere ist eine Summe des Volumens des ersten Arbeitsbereichs und des Volumens des zweiten Arbeitsbereichs für unterschiedliche, insbesondere für alle, Positionen des Schwingkolbens auf der Arbeitstrajektorie zumindest im Wesentlichen konstant. Unter einem „zumindest im Wesentlichen konstanten Wert“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Wert verstanden werden, der um höchstens 20 %, vorteilhaft um höchstens 15 %, besonders vorteilhaft um höchstens 10 % und bevorzugt um höchstens 5 % variiert. Vorteilhaft ist der erste Arbeitsbereich ein Ansaugbereich. Besonders vorteilhaft ist der zweite Arbeitsbereich ein Ausstoßbereich. Vorzugsweise weist das Gehäuse einen ersten Anschluss auf, welcher zu dem ersten Arbeitsbereich führt. Besonders bevorzugt weist das Gehäuse einen zweiten Anschluss auf, welcher zu dem zweiten Arbeitsbereich führt. Vorteilhaft ist der erste Anschluss und/oder der zweite Anschluss mit einer Fluidleitung verbindbar. Vorteilhaft verschließt der Schwingkolben an zumindest einer ersten Position entlang der Arbeitstrajektorie den ersten Anschluss. Besonders vorteilhaft verschließt der Schwingkolben an zumindest einer von der ersten Position verschiedenen zweiten Position entlang der den zweiten Anschluss.In particular, a volume of the first work area and / or a volume of the second work area is variable. Preferably, a volume of the first working area and / or a volume of the second working area changes depending on a position of the oscillating piston on the working trajectory. In particular, a sum of the volume of the first working area and the volume of the second working area is at least substantially constant for different, in particular all, positions of the oscillating piston on the working trajectory. An "at least essentially constant value" should in this context be understood in particular to mean a value which varies by at most 20%, advantageously by at most 15%, particularly advantageously by at most 10% and preferably by at most 5%. Advantageously, the first working area is a suction area. Particularly advantageously, the second work area is an ejection area. Preferably, the housing has a first terminal leading to the first working area. Particularly preferably, the housing has a second connection, which leads to the second working area. Advantageously, the first connection and / or the second connection can be connected to a fluid line. Advantageously, the oscillating piston closes the first connection at at least one first position along the working trajectory. Particularly advantageously, the oscillating piston closes at at least one second position, different from the first position, along the second connection.

Vorzugsweise wird der erste Arbeitsbereich und/oder der zweite Arbeitsbereich von dem Schwingkolben, dem Gehäuse und dem Trennelement definiert. Insbesondere wird der erste Arbeitsbereich und/oder der zweite Arbeitsbereich von dem Schwingkolben, dem Gehäuse und dem Trennelement begrenzt. Es ist aber auch denkbar, dass die Fluidenergievorrichtung zumindest ein weiteres Element aufweist, welches den Arbeitsbereich zusätzlich definiert und/oder begrenzt. Beispielsweise kann es sich dabei um eine Befestigung des Trennelements und/oder weitere an dem Gehäuse und/oder dem Trennelement und/oder dem Schwingkolben befestigte Elemente handeln.Preferably, the first working area and / or the second working area is defined by the oscillating piston, the housing and the separating element. In particular, the first working area and / or the second working area is limited by the oscillating piston, the housing and the separating element. However, it is also conceivable that the fluid energy device has at least one further element which additionally defines and / or limits the working area. For example, this may be an attachment of the separating element and / or further elements attached to the housing and / or the separating element and / or the oscillating piston.

Insbesondere kann das Trennelement einstückig mit dem Gehäuse verbunden sein. Es ist auch denkbar, dass das Trennelement ein Teil des Gehäuses ist. Beispielsweise ist denkbar, dass das Gehäuse das Trennelement ausbildet. Beispielsweise kann das Gehäuse eine Innenauskleidung, insbesondere des Arbeitsraums oder zumindest von Teilen des Arbeitsraums, aufweisen, welche das Trennelement ausbildet. Vorteilhaft weist das Trennelement zumindest einen Anbindungspunkt auf, dessen Lage relativ zu dem Gehäuse konstant ist, insbesondere für unterschiedliche Positionen des Schwingkolbens entlang der Arbeitstrajektorie. Besonders vorteilhaft berührt das Trennelement das Gehäuse. Es ist aber auch denkbar, dass das Trennelement mittels zumindest eines Verbindungselements an dem Gehäuse befestigt ist, welches insbesondere zwischen dem Trennelement und dem Gehäuse angeordnet ist.In particular, the separating element can be integrally connected to the housing. It is also conceivable that the separating element is a part of the housing. For example, it is conceivable that the housing forms the separating element. For example, the housing may have an inner lining, in particular of the working space or at least of parts of the working space, which forms the separating element. Advantageously, the separating element has at least one connection point whose position is constant relative to the housing, in particular for different positions of the oscillating piston along the working trajectory. Particularly advantageously, the separating element touches the housing. However, it is also conceivable that the separating element is fastened by means of at least one connecting element to the housing, which is arranged in particular between the separating element and the housing.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Fluidenergievorrichtung können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz erzielt werden. Insbesondere kann ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden. Außerdem kann ein Wärmeeintrag in eine Fluidenergiemaschine reduziert werden. Ferner kann eine hohe Gasdichtigkeit, insbesondere zwischen einem ersten Arbeitsbereich und einem zweiten Arbeitsbereich wie beispielsweise einem Expansionsbereich und einem Kompressionsbereich erzielt werden. Insbesondere können Leckströme reduziert werden, beispielsweise von einem Ansaugbereich zu einem Ausstoßbereich.The inventive design of the fluid energy device can achieve advantageous properties in terms of efficiency become. In particular, a high efficiency can be achieved. In addition, a heat input into a fluid energy machine can be reduced. Furthermore, a high gas-tightness, in particular between a first working area and a second working area such as, for example, an expansion area and a compression area can be achieved. In particular, leakage currents can be reduced, for example, from a suction area to an ejection area.

Weiterhin kann eine hohe Kosteneffizienz, insbesondere aufgrund einer reduzierten Teilevielfalt, erzielt werden. Vorteilhaft kann auf eine Verwendung von Reibpaaren verzichtet werden, wodurch insbesondere anfallender Abrieb vermieden werden kann. Außerdem wird eine ölfreie Ausgestaltung ermöglicht. Weiterhin kann ein geringer Verschleiß und/oder eine lange Lebensdauer ermöglicht werden. Ferner kann eine kostengünstige und/oder effiziente und/oder geräuscharm betreibbare Fluidenergievorrichtung bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann eine effiziente und/oder kostengünstige und/oder leise und/oder zuverlässig arbeitende Fluidenergievorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, beispielsweise für dessen Wärmemanagementtopologie, bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann auf eine Verwendung spezieller Beschichtungen von Reibkontakten verzichtet werden. Ferner kann vorteilhaft eine zuverlässige Funktionsweise auch mit Komponenten, welche große Fertigungstoleranzen aufweisen, erzielt werden. Furthermore, high cost efficiency, in particular due to a reduced variety of parts, can be achieved. Advantageously, can be dispensed with a use of friction pairs, which in particular accumulating abrasion can be avoided. In addition, an oil-free design is possible. Furthermore, a low wear and / or a long life can be made possible. Furthermore, a low-cost and / or efficient and / or low-noise operable fluid energy device can be provided. Advantageously, an efficient and / or cost-effective and / or quiet and / or reliable fluid energy device for a vehicle, in particular an electric vehicle, for example, for its heat management topology, are provided. Advantageously, it is possible to dispense with the use of special coatings of friction contacts. Furthermore, a reliable mode of operation can also advantageously be achieved with components which have large manufacturing tolerances.

Eine erfindungsgemäße Fluidenergievorrichtung ist insbesondere für einen Einsatz in einer Klimaanlage, beispielsweise eine Gebäudes oder vorteilhaft eines Fahrzeugs wie etwa eines Zugs, eines PKW, eines LKW, eines Flugzeugs oder eines Schiffs, besonders vorteilhaft eines Elektrofahrzeugs geeignet. Vorteilhaft kann die Fluidenergievorrichtung Teil einer Klimaanlage sein. Beispielsweise kann die Fluidenergievorrichtung Teil einer Wärmepumpe sein. Insbesondere ist die Fluidenergievorrichtung zu einem Betrieb einer Klimaanlage mit gasförmigen Kältemitteln geeignet, vorteilhaft mit Luft als Kältemittel. Denkbar ist beispielsweise ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, mit einer Fluidenergievorrichtung, welche insbesondere Teil einer Wärmemanagementtopologie des Fahrzeugs ist. Die Fluidenergievorrichtung kann dabei kraftleistend und/oder arbeitsleistend eingesetzt sein. Insbesondere kann die Fluidenergievorrichtung als eine Expansionsmaschine zur Abkühlung eines Gases, insbesondere von Luft, vorteilhaft in einer Wärmetopologie, beispielsweise einer Klimaanlage, einsetzbar ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass die Fluidenergievorrichtung als eine Kompressionsmaschine zur Verdichtung eines Gases, insbesondere von Luft, vorteilhaft in einer Wärmetopologie, beispielsweise einer Klimaanlage, einsetzbar ausgebildet ist. Eine derartige Wärmetopologie kann beispielsweise eine erfindungsgemäße Fluidenergievorrichtung zur Abkühlung von insbesondere aus einer Umgebung zugeführter Luft mittels Expansion und/oder eine erfindungsgemäße Fluidenergievorrichtung zur Verdichtung von insbesondere zunächst expandierter Luft, beispielsweise vor einer Abgabe an eine Umgebung, aufweisen. In analoger Weise kann die Fluidenergievorrichtung Luft, insbesondere als Kältemittel, in einem Umluftkreis expandieren beziehungsweise komprimieren, wobei mittels geeigneter Wärmetauscher ein Wärmeaustausch zwischen der Luft des Umluftkreises sowie einer Umgebungsluft und/oder einer Zuluft für eine Lüftung bewerkstelligt werden kann.A fluid energy device according to the invention is particularly suitable for use in an air conditioning system, for example a building or advantageously a vehicle such as a train, a car, a truck, an aircraft or a ship, particularly advantageously an electric vehicle. Advantageously, the fluid power device may be part of an air conditioning system. For example, the fluid energy device may be part of a heat pump. In particular, the fluid energy device is suitable for operation of an air conditioning system with gaseous refrigerants, advantageously with air as refrigerant. It is conceivable, for example, a vehicle, in particular an electric vehicle, with a fluid energy device, which is in particular part of a heat management topology of the vehicle. The fluid energy device can be used to perform power and / or work. In particular, the fluid energy device as an expansion machine for cooling a gas, in particular of air, advantageously in a heat topology, such as an air conditioner, be designed to be used. It is also conceivable that the fluid energy device is designed to be usable as a compression machine for compressing a gas, in particular of air, advantageously in a heat topology, for example an air conditioning system. Such a heat topology can, for example, have a fluid energy device according to the invention for cooling air supplied in particular from an environment by means of expansion and / or a fluid energy device according to the invention for compressing, in particular, initially expanded air, for example before discharge to an environment. In an analogous manner, the fluid energy device can expand or compress air, in particular as a refrigerant, in a recirculating air circuit, wherein heat exchange between the air of the circulating air and an ambient air and / or a supply air for ventilation can be accomplished by means of suitable heat exchangers.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Trennelement an dem Gehäuse befestigt ist. Vorzugsweise ist das Trennelement an dem Gehäuse angeschraubt und/oder angeschweißt und/oder angeklebt und/oder angenietet. Insbesondere kann das Trennelement mittels zumindest eines geeigneten Befestigungsmittels wie beispielsweise einer Schraube und/oder einer Niete und/oder eines Verbindungsstifts an dem Gehäuse befestigt sein. Vorzugsweise ist ein Anbindungsbereich des Trennelements, welcher insbesondere den Anbindungspunkt umfasst, an dem Gehäuse befestigt. Es ist denkbar, dass das Trennelement beweglich an dem Gehäuse befestigt, insbesondere gelagert ist. Insbesondere ist das Trennelement dabei, vorzugsweise ausschließlich, in einer Ebene der Arbeitstrajektorie beweglich. Hierdurch kann vorteilhaft eine einfache und/oder kostengünstige Herstellbarkeit erzielt werden. Ferner kann hierdurch eine flexible Montierbarkeit eines Trennelements erzielt werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is proposed that the separating element is fastened to the housing. Preferably, the separating element is screwed to the housing and / or welded and / or glued and / or riveted. In particular, the separating element can be fastened to the housing by means of at least one suitable fastening means, such as a screw and / or a rivet and / or a connecting pin. Preferably, a connection region of the separating element, which in particular comprises the connection point, is fastened to the housing. It is conceivable that the separating element is movably attached to the housing, in particular mounted. In particular, the separating element is movable, preferably exclusively, in a plane of the working trajectory. As a result, a simple and / or cost-effective manufacturability can advantageously be achieved. Furthermore, this allows a flexible mountability of a separating element can be achieved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Trennelement mit dem Schwingkolben verbunden ist. Insbesondere kann das Trennelement einstückig mit dem Schwingkolben verbunden sein. Es ist auch denkbar, dass das Trennelement ein Teil des Schwingkolbens ist. Beispielsweise ist denkbar, dass der Schwingkolben das Trennelement ausbildet. Beispielsweise kann der Schwingkolben zumindest eine Ummantelung, wie beispielsweise eine Gummierung oder Beschichtung oder dergleichen, aufweisen, welche das Trennelement ausbildet. Vorteilhaft weist das Trennelement zumindest einen Anbindungspunkt zur Anbindung an den Schwingkolben auf, dessen Lage relativ zu dem Schwingkolben konstant ist, insbesondere für unterschiedliche Positionen des Schwingkolbens entlang der Arbeitstrajektorie. Besonders vorteilhaft berührt das Trennelement den Schwingkolben. Es ist aber auch denkbar, dass das Trennelement mittels zumindest eines Verbindungselements an dem Schwingkolben befestigt ist, welches insbesondere zwischen dem Trennelement und dem Schwingkolben angeordnet ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine hohe Dichtigkeit erzielt werden.In a preferred embodiment of the invention, it is proposed that the separating element is connected to the oscillating piston. In particular, the separating element can be integrally connected to the oscillating piston. It is also conceivable that the separating element is a part of the oscillating piston. For example, it is conceivable that the oscillating piston forms the separating element. For example, the oscillating piston may have at least one sheath, such as a rubber coating or coating or the like, which forms the separating element. Advantageously, the separating element has at least one connection point for connection to the oscillating piston, the position of which is constant relative to the oscillating piston, in particular for different positions of the oscillating piston along the working trajectory. Particularly advantageous, the separating element touches the oscillating piston. However, it is also conceivable that the separating element is fastened by means of at least one connecting element to the oscillating piston, which in particular between the separating element and the oscillating piston is arranged. This can advantageously be achieved a high density.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Trennelement an dem Schwingkolben befestigt ist. Vorzugsweise ist das Trennelement an dem Schwingkolben angeschraubt und/oder angeschweißt und/oder angeklebt und/oder angenietet. Insbesondere kann das Trennelement mittels zumindest eines geeigneten Befestigungsmittels wie beispielsweise einer Schraube und/oder einer Niete und/oder eines Verbindungsstifts an dem Schwingkolben befestigt sein. Vorzugsweise ist ein Anbindungsbereich des Trennelements, welcher insbesondere den Anbindungspunkt zur Anbindung an den Schwingkolben umfasst, an dem Schwingkolben befestigt. Es ist denkbar, dass das Trennelement beweglich an dem Gehäuse befestigt, insbesondere gelagert ist. Insbesondere ist das Trennelement dabei, vorzugsweise ausschließlich, in einer Ebene der Arbeitstrajektorie beweglich. Vorzugsweise ist das Trennelement dazu vorgesehen, eine Rotation des Schwingkolbens, insbesondere um eine Rotationsachse senkrecht zu der Arbeitstrajektorie, zumindest einzuschränken und insbesondere zu verhindern. Insbesondere ist das Trennelement dazu vorgesehen, eine Rotation des Schwingkolbens um mehr als 360°, vorteilhaft um mehr als 180°, besonders vorteilhaft um mehr als 90° und besonders vorteilhaft um mehr als 45° zu verhindern. Hierdurch kann vorteilhaft eine hohe Dichtigkeit erzielt werden, insbesondere in Abwesenheit von Reibkontakten. Ferner kann hierdurch ein kostengünstiger Aufbau ermöglicht werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, it is proposed that the separating element is fastened to the oscillating piston. Preferably, the separating element is screwed to the oscillating piston and / or welded and / or glued and / or riveted. In particular, the separating element can be fastened to the oscillating piston by means of at least one suitable fastening means, such as a screw and / or a rivet and / or a connecting pin. Preferably, a connection region of the separating element, which in particular comprises the connection point for connection to the oscillating piston, is fastened to the oscillating piston. It is conceivable that the separating element is movably attached to the housing, in particular mounted. In particular, the separating element is movable, preferably exclusively, in a plane of the working trajectory. Preferably, the separating element is provided to at least limit a rotation of the oscillating piston, in particular about a rotation axis perpendicular to the working trajectory, and in particular to prevent. In particular, the separating element is intended to prevent a rotation of the oscillating piston by more than 360 °, advantageously by more than 180 °, particularly advantageously by more than 90 ° and particularly advantageously by more than 45 °. As a result, a high density can advantageously be achieved, in particular in the absence of frictional contacts. Furthermore, this can be a cost-effective design allows.

Ferner wird vorgeschlagen, dass das Trennelement zumindest einen flexiblen Abschnitt aufweist. Vorteilhaft erstreckt sich der flexible Abschnitt über wenigstens einen Großteil des Trennelements. Insbesondere ist der flexible Abschnitt in einem Zentralbereich des Trennelements angeordnet. Besonders vorteilhaft ist das gesamte Trennelement flexibel ausgebildet. Es ist denkbar, dass das Trennelement mehrere flexible und/oder mehrere starre Abschnitte aufweist, die beispielsweise einstückig miteinander verbunden und/oder aneinander befestigt sind. Vorzugsweise sind der flexible Abschnitt und insbesondere das Trennelement beschädigungsfrei und/oder elastisch verformbar. Vorteilhaft ist das Trennelement dazu vorgesehen, bei einer Bewegung des Schwingkolbens entlang der Arbeitstrajektorie insbesondere wiederholt und/oder beschädigungsfrei verformt zu werden. Beispielsweise kann der flexible Abschnitt zumindest einen Gummi und/oder einen Kunststoff aufweisen. Insbesondere ist denkbar, dass das Trennelement in einem Anbindungsbereich zur Anbindung an das Gehäuse und/oder in einem Anbindungsbereich zur Anbindung an den Schwingkolben jeweils zumindest ein Befestigungselement aufweist, welches mit dem Gehäuse beziehungsweise mit dem Schwingkolben verbindbar, insbesondere an diesem befestigbar ist. Ein derartiges Befestigungselement ist vorteilhaft aus Metall ausgebildet. Weiterhin ist denkbar, dass der flexible Abschnitt zumindest ein Dehnungselement umfasst, welches insbesondere mit einem oder mehreren der Befestigungselemente verbunden ist. Beispielsweise kann ein derartiges Dehnungselement aus einem Gummi ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass der flexible Abschnitt vollständig aus Metall ausgebildet ist. Insbesondere kann der flexible Abschnitt zumindest ein teleskopartiges und/oder balgenartiges Element umfassen, welches vorteilhaft eine Flexibilität des Trennelements bereitstellt. Hierdurch kann vorteilhaft ein kostengünstiger und/oder einfacher Aufbau realisiert werden. Ferner kann hierdurch ein Aufbau frei von Reibkontakten umgesetzt werden.It is also proposed that the separating element has at least one flexible section. Advantageously, the flexible section extends over at least a majority of the separating element. In particular, the flexible section is arranged in a central region of the separating element. Particularly advantageously, the entire separating element is flexible. It is conceivable that the separating element has a plurality of flexible and / or a plurality of rigid sections which, for example, are integrally connected to one another and / or fastened to one another. Preferably, the flexible portion and in particular the separating element are damage-free and / or elastically deformable. Advantageously, the separating element is provided to be deformed during a movement of the oscillating piston along the working trajectory in particular repeatedly and / or damage-free. For example, the flexible portion may comprise at least one rubber and / or a plastic. In particular, it is conceivable that the separating element in a connection region for connection to the housing and / or in a connection region for connection to the oscillating piston each have at least one fastening element, which is connectable to the housing or with the oscillating piston, in particular attachable to this. Such a fastener is advantageously formed of metal. Furthermore, it is conceivable that the flexible portion comprises at least one expansion element, which is in particular connected to one or more of the fastening elements. For example, such an expansion element may be formed of a rubber. It is also conceivable that the flexible portion is formed entirely of metal. In particular, the flexible portion may comprise at least one telescopic and / or bellows-like element, which advantageously provides flexibility of the separating element. In this way, advantageously, a cost-effective and / or simple construction can be realized. Furthermore, this can be a structure free of frictional contacts implemented.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Erstreckung des Trennelements, insbesondere des flexiblen Abschnitts des Trennelements, entlang zumindest einer Verformungsrichtung veränderlich ist, welche mit der Arbeitstrajektorie in einer gemeinsamen Ebene liegt. Vorteilhaft ist die Erstreckung des Trennelements entlang unterschiedlicher Verformungsrichtungen veränderlich, welche besonders vorteilhaft alle in einer gemeinsamen ebene mit der Arbeitstrajektorie liegen. Vorzugsweise ist bei einer Bewegung des Schwingkolbens entlang der Arbeitstrajektorie der Anbindungspunkt an den Schwingkolben relativ zu dem Anbindungspunkt an das Gehäuse veränderlich, wobei sich das Trennelement bei der Bewegung zumindest abschnittsweise der Bewegung entsprechend verformt. Besonders bevorzugt ist eine Erstreckung des Trennelements entlang einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Arbeitstrajektorie für unterschiedliche Positionen des Schwingkolbens entlang der Arbeitstrajektorie zumindest im Wesentlichen konstant. Hierdurch kann vorteilhaft eine dichte Trennung zwischen Arbeitsbereichen bei einer Bewegung eines Kolbens erfolgen. Ferner kann hierdurch vorteilhaft ein Trennelement bereitgestellt werden, welches einer Bewegung eines Schwingkolbens folgt.In a preferred embodiment of the invention, it is proposed that an extension of the separating element, in particular of the flexible portion of the separating element, is variable along at least one deformation direction, which lies with the working trajectory in a common plane. Advantageously, the extension of the separating element along different deformation directions is variable, which are particularly advantageous all in a common plane with the working trajectory. Preferably, in a movement of the oscillating piston along the working trajectory of the connection point to the oscillating piston relative to the connection point to the housing is variable, wherein the separating element deforms during movement at least partially corresponding to the movement. Particularly preferably, an extension of the separating element along a direction perpendicular to the plane of the working trajectory is at least substantially constant for different positions of the oscillating piston along the working trajectory. This can advantageously be done a tight separation between work areas in a movement of a piston. Furthermore, this can advantageously be provided a separating element, which follows a movement of a vibrating piston.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Trennelement zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig als eine Feder, insbesondere als eine Blechfeder, vorteilhaft aus einem Metall ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das gesamte Trennelement als eine Feder ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Feder W-artig ausgebildet. Vorteilhaft ist das Trennelement in zumindest zwei unterschiedlichen, insbesondere beabstandet angeordneten Bereichen mit dem Gehäuse verbunden. Besonders vorteilhaft ist das Trennelement in einem einzigen Bereich an den Schwingkolben angebunden. Vorzugsweise begrenzt eine erste Flachseite des Trennelements den ersten Arbeitsbereich. Besonders bevorzugt begrenz eine zweite Flachseite des Trennelements den zweiten Arbeitsbereich. Vorteilhaft bildet das Gehäuse zumindest einen insbesondere zu dem Arbeitsraum gehörenden Ausgleichsraum aus, in welchem das Trennelement zumindest teilweise angeordnet ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine hohe Flexibilität eines Aufbaus bei einem hohen Wirkungsgrad erzielt werden. Außerdem kann hierdurch vorteilhaft eine Notwendigkeit einer Reibverbindung eliminiert werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention it is proposed that the separating element is at least partially, in particular completely as a spring, in particular as a sheet metal spring, advantageously formed from a metal. Preferably, the entire separating element is designed as a spring. Particularly preferably, the spring is W-shaped. Advantageously, the separating element is connected in at least two different, in particular spaced-apart regions with the housing. Particularly advantageously, the separating element is connected in a single area to the oscillating piston. Preferably, a first flat side of the limited Separator the first workspace. Particularly preferably, a second flat side of the separating element limits the second working area. Advantageously, the housing forms at least one compensation chamber, in particular belonging to the working space, in which the separating element is arranged at least partially. As a result, a high flexibility of a structure can be advantageously achieved at a high efficiency. In addition, this advantageously a need for a friction joint can be eliminated.

Vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz und/oder einer reduzierten Teilevielfalt können mit einer Fluidenergiemaschine, insbesondere mit einer Schwingkolbenkompressions- und/oder Schwingkolbenexpansionsmaschine, beispielsweise Schwingkolbenkompressor, mit zumindest einer erfindungsgemäßen Fluidenergievorrichtung erzielt werden.Advantageous properties with regard to an efficiency and / or a reduced variety of parts can be achieved with a fluid energy machine, in particular with an oscillating piston compression and / or oscillating piston expansion machine, for example oscillating piston compressor, with at least one fluid energy device according to the invention.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Fluidenergievorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem Gehäuse, welches zumindest einen Arbeitsraum definiert, mit zumindest einem in dem Arbeitsraum entlang einer Arbeitstrajektorie bewegbar gelagerten Schwingkolben und mit zumindest einem Trennelement, welches gemeinsam mit dem Schwingkolben den Arbeitsraum in zumindest einen ersten Arbeitsbereich und in zumindest einen zweiten Arbeitsbereich unterteilt.In addition, the invention relates to a method for producing a fluid energy device, in particular according to one of the preceding claims, with at least one housing which defines at least one working space, with at least one in the working space along a working trajectory movably mounted oscillating piston and at least one separating element, which together with the oscillating piston divides the working space into at least one first working area and at least one second working area.

Es wird vorgeschlagen, dass das Trennelement mit dem Gehäuse verbunden, insbesondere an diesem befestigt wird.It is proposed that the separating element is connected to the housing, in particular attached thereto.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz einer Fluidenergiemaschine erzielt werden. Insbesondere kann ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden. Außerdem kann ein Wärmeeintrag in eine Fluidenergiemaschine reduziert werden. Ferner kann eine hohe Gasdichtigkeit, insbesondere zwischen einem ersten Arbeitsbereich und einem zweiten Arbeitsbereich wie beispielsweise einem Expansionsbereich und einem Kompressionsbereich erzielt werden. Insbesondere können Leckströme reduziert werden, beispielsweise von einem Ansaugbereich zu einem Ausstoßbereich. Weiterhin kann eine hohe Kosteneffizienz, insbesondere aufgrund einer reduzierten Teilevielfalt, erzielt werden. Vorteilhaft kann auf eine Verwendung von Reibpaaren verzichtet werden, wodurch insbesondere anfallender Abrieb vermieden werden kann. Außerdem wird eine ölfreie Ausgestaltung ermöglicht. Weiterhin kann ein geringer Verschleiß und/oder eine lange Lebensdauer ermöglicht werden. Ferner kann eine kostengünstige und/oder effiziente und/oder geräuscharm betreibbare Fluidenergievorrichtung bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann eine effiziente und/oder kostengünstige und/oder leise und/oder zuverlässig arbeitende Fluidenergievorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug, beispielsweise für dessen Wärmemanagementtopologie, bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann auf eine Verwendung spezieller Beschichtungen von Reibkontakten verzichtet werden. Ferner kann vorteilhaft eine zuverlässige Funktionsweise auch mit Komponenten, welche große Fertigungstoleranzen aufweisen, erzielt werden.By the method according to the invention, advantageous properties with regard to an efficiency of a fluid energy machine can be achieved. In particular, a high efficiency can be achieved. In addition, a heat input into a fluid energy machine can be reduced. Furthermore, a high gas-tightness, in particular between a first working area and a second working area such as, for example, an expansion area and a compression area can be achieved. In particular, leakage currents can be reduced, for example, from a suction area to an ejection area. Furthermore, high cost efficiency, in particular due to a reduced variety of parts, can be achieved. Advantageously, can be dispensed with a use of friction pairs, which in particular accumulating abrasion can be avoided. In addition, an oil-free design is possible. Furthermore, a low wear and / or a long life can be made possible. Furthermore, a low-cost and / or efficient and / or low-noise operable fluid energy device can be provided. Advantageously, an efficient and / or cost-effective and / or quiet and / or reliable fluid energy device for a vehicle, in particular an electric vehicle, for example, for its heat management topology, are provided. Advantageously, it is possible to dispense with the use of special coatings of friction contacts. Furthermore, a reliable mode of operation can also advantageously be achieved with components which have large manufacturing tolerances.

Die erfindungsgemäße Fluidenergievorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebenen Anwendungen und Ausführungsformen beschränkt sein. Insbesondere können die erfindungsgemäße Fluidenergievorrichtung beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen und/oder Bauteilen und/oder Einheiten und/oder Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren spezielle Verfahrensschritte beinhalten, in welchen jeweils zumindest eines der oben beschriebenen Merkmale der erfindungsgemäßen Fluidenergievorrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Fluidenergiemaschine erzeugt und/oder hinzugefügt und/oder implementiert wird, insbesondere durch eine geeignete Fertigungsmethode. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.The fluid energy device according to the invention or the method according to the invention should not be limited to the applications and embodiments described above. In particular, the fluid energy device according to the invention or the method according to the invention for performing a function described herein can have a number deviating from a number of individual elements and / or components and / or units and / or method steps mentioned herein. In particular, the method according to the invention may include special method steps in which at least one of the above-described features of the fluid energy device according to the invention and / or the fluid energy machine according to the invention is generated and / or added and / or implemented, in particular by a suitable manufacturing method. In addition, in the value ranges indicated in this disclosure, values lying within the stated limits are also to be disclosed as disclosed and used as desired.

Zeichnungdrawing

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, two embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen:Show it:

1 eine Fluidenergiemaschine mit einer Fluidenergievorrichtung in einem ersten Arbeitszustand in einer schematischen Schnittdarstellung, 1 a fluid energy machine with a fluid energy device in a first operating state in a schematic sectional view,

2 die Fluidenergiemaschine in einem zweiten Arbeitszustand in einer schematischen Schnittdarstellung und 2 the fluid energy machine in a second working state in a schematic sectional view and

3 eine weitere Fluidenergiemaschine mit einer weiteren Fluidenergievorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung. 3 a further fluid energy machine with a further fluid energy device in a schematic sectional view.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment

Die 1 zeigt eine Fluidenergiemaschine 30a mit einer Fluidenergievorrichtung 10a in einem ersten Arbeitszustand in einer schematischen Schnittdarstellung. Die 2 zeigt die Fluidenergiemaschine 30a in einem zweiten Arbeitszustand. Die Fluidenergiemaschine 30a ist im vorliegenden Fall als eine Expansions- und Kompressionsmaschine ausgebildet. Die Fluidenergievorrichtung 10a umfasst ein Gehäuse 12a, welches zumindest einen Arbeitsraum 14a definiert. Die Fluidenergievorrichtung 10a weist einen Schwingkolben 16a auf, welcher in dem Arbeitsraum 14a entlang einer Arbeitstrajektorie 15a bewegbar gelagert ist. Ferner weist die Fluidenergievorrichtung 10a ein Trennelement 18a auf, welches gemeinsam mit dem Schwingkolben 16b den Arbeitsraum 14a in einen ersten Arbeitsbereich 20a und in einen zweiten Arbeitsbereich 22a unterteilt. Das Trennelement 18a ist mit dem Gehäuse 12a verbunden.The 1 shows a fluid energy machine 30a with a fluid energy device 10a in a first working state in a schematic sectional view. The 2 shows the fluid energy machine 30a in a second working condition. The fluid energy machine 30a is designed in the present case as an expansion and compression machine. The fluid energy device 10a includes a housing 12a which has at least one working space 14a Are defined. The fluid energy device 10a has an oscillating piston 16a on which in the workroom 14a along a work trajectory 15a is movably mounted. Furthermore, the fluid energy device 10a a separating element 18a on, which together with the oscillating piston 16b the workroom 14a into a first workspace 20a and into a second workspace 22a divided. The separating element 18a is with the case 12a connected.

Das Trennelement 18a ist undurchlässig für ein Arbeitsfluid, welches sich in einem Normalbetriebszustand in dem ersten Arbeitsbereich 20a und/oder in dem zweiten Arbeitsbereich 22a befindet. Insbesondere stellt das Trennelement 18a eine Gasdichtigkeit zwischen dem ersten Arbeitsbereich 20a und dem zweiten Arbeitsbereich 22a her, sodass unterschiedliche Drücke in dem ersten Arbeitsbereich 20a und in dem zweiten Arbeitsbereich 22a zumindest annähernd verlustfrei beziehungsweise ohne einen Druckausgleich aufgrund von Leckströmen erzeugt werden können.The separating element 18a is impermeable to a working fluid which is in a normal operating condition in the first work area 20a and / or in the second workspace 22a located. In particular, the separator provides 18a a gas tightness between the first working area 20a and the second workspace 22a so that different pressures in the first work area 20a and in the second workspace 22a can be generated at least approximately lossless or without pressure equalization due to leakage currents.

Im vorliegenden Fall ist die Arbeitstrajektorie 15a kreisförmig ausgebildet. Ferner ist der Schwingkolben 16a ringförmig ausgebildet. Außerdem ist der Arbeitsraum 14a zylinderförmig ausgebildet. Der Arbeitsraum 14a wird von einem Innenmantel 32a sowie rückwärtig von einer Seitenwand 34a des Gehäuses 12a begrenzt. Eine weitere, zu der Seitenwand 34a parallel angeordnete vordere Seitenwand ist in der Schnittdarstellung der 1 nicht gezeigt. Das Trennelement 18a gleitet bei einer Bewegung des Schwingkolbens 16a entlang der Arbeitstrajektorie 15a an der Seitenwand 34a und der vorderen Seitenwand entlang. Das Trennelement 18a berührt dabei die Seitenwand 34a und die vordere Seitenwand, um eine Gasdichtigkeit zu erzielen. Der Schwingkolben 16a wird bei einem Betrieb der Fluidenergievorrichtung 10a von einem exzentrisch gelagerten zylindrischen Antriebselement 36a entlang der Arbeitstrajektorie 15b bewegt. Das Antriebselement 36a wird dabei von einer nicht gezeigten Antriebseinheit der Fluidenergiemaschine 30a angetrieben.In the present case is the working trajectory 15a circular shaped. Furthermore, the oscillating piston 16a ring-shaped. In addition, the work space 14a cylindrically shaped. The workroom 14a is from an inner jacket 32a and at the back of a side wall 34a of the housing 12a limited. Another, to the side wall 34a parallel arranged front side wall is in the sectional view of 1 Not shown. The separating element 18a slides during a movement of the oscillating piston 16a along the work trajectory 15a on the side wall 34a and the front side wall along. The separating element 18a touches the sidewall 34a and the front side wall to achieve gas tightness. The oscillating piston 16a becomes during operation of the fluid power device 10a from an eccentrically mounted cylindrical drive element 36a along the work trajectory 15b emotional. The drive element 36a is doing of a drive unit, not shown, the fluid energy machine 30a driven.

Das Gehäuse 12a weist einen ersten Anschluss 46a auf, welcher zu dem ersten Arbeitsbereich 20a führt. Das Gehäuse 12a weist einen zweiten Anschluss 48a auf, welcher zu dem zweiten Arbeitsbereich 22a führt. Der erste Arbeitsbereich 20a ist im vorliegenden Fall ein Ansaugbereich. Ferner ist im vorliegenden Fall der zweite Arbeitsbereich 22a ein Ausstoßbereich. Bei einer Bewegung des Schwingkolbens 16a entlang der Arbeitstrajektorie 15a fördert dieser ein durch den ersten Anschluss 46a angesaugtes Fluid wie beispielsweise Luft zu dem zweiten Anschluss 48a, wo das Fluid ausgestoßen wird. Die Fluidenergiemaschine 30a kann in dieser Weise beispielsweise als Kompressor oder auch als Expansionsmaschine eingesetzt werden, beispielsweise in einer Wärmemanagementtopologie, insbesondere eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Elektrofahrzeugs.The housing 12a has a first connection 46a on which to the first work area 20a leads. The housing 12a has a second port 48a on which to the second work area 22a leads. The first workspace 20a is in this case an intake area. Furthermore, in the present case, the second work area 22a an ejection area. During a movement of the oscillating piston 16a along the work trajectory 15a This one promotes through the first connection 46a sucked fluid such as air to the second port 48a where the fluid is expelled. The fluid energy machine 30a can be used in this way, for example, as a compressor or as an expansion machine, for example in a heat management topology, in particular of a vehicle, preferably an electric vehicle.

Das Trennelement 18a ist an dem Gehäuse 12a befestigt. Im vorliegenden Fall ist das Trennelement 18a an dem Gehäuse 12a angeschraubt. Es ist aber auch denkbar, dass ein Trennelement einstückig mit einem Gehäuse verbunden ist und/oder von einem solchen ausgebildet wird.The separating element 18a is on the case 12a attached. In the present case, the separating element 18a on the housing 12a screwed. But it is also conceivable that a separating element is integrally connected to a housing and / or is formed by such.

Das Trennelement 18a ist mit dem Schwingkolben 16a verbunden. Das Trennelement 18a ist an dem Schwingkolben 16a befestigt. Im vorliegenden Fall ist das Trennelement 18a an dem Schwingkolben 16a angeschraubt. Es ist aber auch denkbar, dass ein Trennelement einstückig mit einem Schwingkolben verbunden ist und/oder von einem solchen ausgebildet wird.The separating element 18a is with the oscillating piston 16a connected. The separating element 18a is on the oscillating piston 16a attached. In the present case, the separating element 18a on the oscillating piston 16a screwed. But it is also conceivable that a separating element is integrally connected to an oscillating piston and / or is formed by such.

Das Trennelement 18a umfasst einen flexiblen Abschnitt 24a. Im vorliegenden Fall ist der flexible Abschnitt 24a aus einem Gummi ausgebildet. Der flexible Abschnitt 24a ist mit einem ersten Befestigungselement 38a verbunden. Das erste Befestigungselement 38a ist an dem Gehäuse 12a befestigt. Im vorliegenden Fall ist das Befestigungselement 38a aus Metall, insbesondere aus Stahl ausgebildet. Das Trennelement 18a weist einen ersten Anbindungspunkt 40a auf, dessen Position relativ zu dem Gehäuse 12a konstant ist. Ferner ist der flexible Abschnitt 24a mit einem zweiten Befestigungselement 42a verbunden. Das zweite Befestigungselement 42a ist an dem Schwingkolben 16a befestigt. Im vorliegenden Fall ist das Befestigungselement 42a aus Metall, insbesondere aus Stahl ausgebildet. Das Trennelement 18a weist einen zweiten Anbindungspunkt 44a auf, dessen Position relativ zu dem Schwingkolben 16a konstant ist. Bei einer Bewegung des Schwingkolbens 16a entlang der Arbeitstrajektorie 15b verformt sich der flexible Abschnitt 24a entsprechend der Bewegung.The separating element 18a includes a flexible section 24a , In the present case, the flexible section 24a made of a rubber. The flexible section 24a is with a first fastener 38a connected. The first fastening element 38a is on the case 12a attached. In the present case, the fastener 38a made of metal, in particular made of steel. The separating element 18a indicates a first connection point 40a on, whose position relative to the housing 12a is constant. Further, the flexible section 24a with a second fastener 42a connected. The second fastening element 42a is on the oscillating piston 16a attached. In the present case, the fastener 42a made of metal, in particular made of steel. The separating element 18a has a second attachment point 44a on, whose position relative to the oscillating piston 16a is constant. During a movement of the oscillating piston 16a along the work trajectory 15b deforms the flexible section 24a according to the movement.

Eine Erstreckung des Trennelements 18a ist entlang zumindest einer Verformungsrichtung 26a, 28a veränderlich, welche mit der Arbeitstrajektorie 15a in einer gemeinsamen Ebene liegt. Im vorliegenden Fall verläuft die gemeinsame Ebene parallel zu der Seitenwand 34a. Ferner ist im vorliegenden Fall eine Erstreckung des Trennelements 18a in entlang einer ersten Verformungsrichtung 26a und entlang einer zweiten Verformungsrichtung 28a beziehungsweise entlang beliebiger Richtungen in einer durch diese Verformungsrichtungen 26a, 28a aufgespannten Ebene veränderlich. Bei einer Bewegung des Schwingkolbens 16a entlang der Arbeitstrajektorie 15a wird die Erstreckung des Trennelements 18a in dieser Ebene verändert, insbesondere da der flexible Abschnitt 24a sich der Bewegung des Schwingkolbens 16a anpasst.An extension of the separating element 18a is along at least one deformation direction 26a . 28a changeable, which with the work trajectory 15a lies in a common plane. In the present case, the common plane runs parallel to the side wall 34a , Furthermore, in the present case, an extension of the separating element 18a in along a first deformation direction 26a and along a second direction of deformation 28a or along any direction in one of these deformation directions 26a . 28a variable level. During a movement of the oscillating piston 16a along the work trajectory 15a becomes the extension of the separating element 18a changed in this level, especially since the flexible section 24a the movement of the oscillating piston 16a adapts.

In der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1 und 2, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 und 2 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der 3 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.In the 3 a further embodiment of the invention is shown. The following descriptions and the drawings are essentially limited to the differences between the embodiments, wherein with respect to the same designated components, in particular with respect to components with the same reference numerals, in principle to the drawings and / or the description of the other embodiment, in particular 1 and 2 , can be referenced. To distinguish the embodiments of the letter a is the reference numerals of the embodiment in the 1 and 2 readjusted. In the embodiment of 3 the letter a is replaced by the letter b.

Die 3 zeigt eine Fluidenergiemaschine 30b mit einer Fluidenergievorrichtung 10b in einem ersten Arbeitszustand in einer schematischen Schnittdarstellung. Die Fluidenergiemaschine 30b ist im vorliegenden Fall als eine Expansions- und Kompressionsmaschine ausgebildet. Die Fluidenergievorrichtung 10b umfasst ein Gehäuse 12b, welches zumindest einen Arbeitsraum 14a definiert. Die Fluidenergievorrichtung 10b weist einen Schwingkolben 16b auf, welcher in dem Arbeitsraum 14b entlang einer Arbeitstrajektorie 15b bewegbar gelagert ist. Ferner weist die Fluidenergievorrichtung 10b ein Trennelement 18b auf, welches gemeinsam mit dem Schwingkolben 16b den Arbeitsraum 14b in einen ersten Arbeitsbereich 20b und in einen zweiten Arbeitsbereich 22b unterteilt. Das Trennelement 18b ist mit dem Gehäuse 12b verbunden. Die Arbeitstrajektorie 15b ist im vorliegenden Fall kreisförmig ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, dass eine Arbeitstrajektorie elliptisch oder bogig oder doppelbogig oder gewellt oder in sinnvoller Weise anders ausgebildet ist, insbesondere für andere Geometrien von Arbeitsräumen.The 3 shows a fluid energy machine 30b with a fluid energy device 10b in a first working state in a schematic sectional view. The fluid energy machine 30b is designed in the present case as an expansion and compression machine. The fluid energy device 10b includes a housing 12b which has at least one working space 14a Are defined. The fluid energy device 10b has an oscillating piston 16b on which in the workroom 14b along a work trajectory 15b is movably mounted. Furthermore, the fluid energy device 10b a separating element 18b on, which together with the oscillating piston 16b the workroom 14b into a first workspace 20b and into a second workspace 22b divided. The separating element 18b is with the case 12b connected. The work trajectory 15b is circular in the present case. But it is also conceivable that a work trajectory is elliptical or curved or double-curved or wavy or designed in a meaningful way differently, especially for other geometries of workspaces.

Das Trennelement 18b ist zumindest abschnittsweise als eine Feder ausgebildet. im vorliegenden Fall ist das gesamte Trennelement 18b als eine Feder, insbesondere als eine Blechfeder ausgebildet. Eine erste Flachseite 50b des Trennelements 18b begrenzt den ersten Arbeitsbereich 20b. Eine zweite Flachseite 52b des Trennelements 18b begrenzt den zweiten Arbeitsbereich 22b.The separating element 18b is at least partially formed as a spring. in the present case, the entire separating element 18b as a spring, in particular designed as a sheet metal spring. A first flat side 50b of the separating element 18b limits the first work area 20b , A second flat side 52b of the separating element 18b limits the second workspace 22b ,

Das Gehäuse 12b bildet einen Ausgleichsbereich 54b aus, welcher Teil des Arbeitsraums 14b ist und in welchem das Trennelement 18b teilweise angeordnet ist. Das Trennelement 18b ist im vorliegenden Fall W-artig ausgebildet. Das Trennelement 18b ist in zwei zueinander beabstandet angeordneten Anbindungsbereichen 56b, 58b mit dem Gehäuse 12b verbunden. Ferner ist das Trennelement 18b in einem weiteren Anbindungsbereich 60b mit dem Schwingkolben 16b verbunden.The housing 12b forms a compensation area 54b out, which part of the workspace 14b is and in which the separating element 18b partially arranged. The separating element 18b is designed in the present case W-like. The separating element 18b is in two mutually spaced connection areas 56b . 58b with the housing 12b connected. Furthermore, the separating element 18b in another connection area 60b with the oscillating piston 16b connected.

Bei einer Bewegung des Schwingkolbens 16b entlang der Arbeitstrajektorie 15b verhindert das Trennelement 18b eine Rotation des Schwingkolbens 16b um dessen Zentralachse. Ferner verformt sich das Trennelement 18b bei der Bewegung des Schwingkolbens 16b und passt sich dieser an.During a movement of the oscillating piston 16b along the work trajectory 15b prevents the separating element 18b a rotation of the oscillating piston 16b around its central axis. Furthermore, the separating element deforms 18b during the movement of the oscillating piston 16b and adapts to it.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 20110247622 A1 [0001]

Claims

Fluid energy device ( 10a ; 10b ), in particular compression engine and / or expansion machine device, with at least one housing ( 12a ; 12b ), which has at least one working space ( 14a ; 14b ), with at least one in the working space ( 14a ; 14b ) along a working trajectory ( 15a ; 15b ) movably mounted oscillating piston ( 16a ; 16b ) and with at least one separating element ( 18a ; 18b ), which together with the oscillating piston ( 16a ; 16b ) the working space ( 14a ; 14b ) into at least one first work area ( 20a ; 20b ) and in at least one second work area ( 22a ; 22b ), characterized in that the separating element ( 18a ; 18b ) with the housing ( 12a ; 12b ) connected is.

Fluid energy device ( 10a ; 10b ) according to claim 1, characterized in that the separating element ( 18a ; 18b ) is attached to the housing.

Fluid energy device ( 10a ; 10b ) according to claim 1 or 2, characterized in that the separating element ( 18a ; 18b ) with the oscillating piston ( 16a ; 16b ) connected is.

Fluid energy device ( 10a ; 10b ) according to claim 3, characterized in that the separating element ( 18a ; 18b ) on the oscillating piston ( 16a ; 16b ) is attached.

Fluid energy device ( 10a ) according to one of the preceding claims, characterized in that the separating element ( 18a ; 18b ) at least one flexible section ( 24a ) having.

Fluid energy device ( 10a ) according to one of the preceding claims, characterized in that an extension of the separating element ( 18a ) along at least one deformation direction ( 26a . 28a ) variable with the work trajectory ( 15a ) lies in a common plane.

Fluid energy device ( 10b ) according to one of the preceding claims, characterized in that the separating element ( 18b ) is at least partially formed as a spring.

Fluid energy device ( 10a ; 10b ) according to one of the preceding claims, characterized in that the working trajectory ( 15a ; 15b ) is at least substantially circular.

Fluid energy machine, in particular oscillating piston compression machine and / or oscillating piston expansion machine, with at least one fluid energy device ( 10a ; 10b ) according to any one of the preceding claims.

Method for producing a fluid energy device ( 10a ; 10b ), in particular according to one of the preceding claims, with at least one housing ( 12a ; 12b ), which has at least one working space ( 14a ; 14b ), with at least one in the working space ( 14a ; 14b ) along a working trajectory ( 15a ; 15b ) movably mounted oscillating piston ( 16a ; 16b ) and with at least one separating element ( 18a ; 18b ), which together with the oscillating piston ( 16a ; 16b ) the working space ( 14a ; 14b ) into at least one first work area ( 20a ; 20b ) and in at least one second work area ( 22a ; 22b ), characterized in that the separating element ( 18a ; 18b ) with the housing ( 12a ; 12b ) is connected.