CN101238290A - 具有配流盘体的排挤器单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种排挤器单元(1)，具有至少一个设置在围绕旋转轴线(4)旋转的缸体(5)中的排挤室(6)，所述排挤室借助配流面(9a)可与输入接口(10)和输出接口(11)连接，其中，该配流面(9a)构造在一个配流盘体(9)上，该配流盘体设置有与输入接口(10)连接的第一配流孔(20)和与输出接口(11)连接的第二配流孔(21)。为了解决提供具有小泄漏流的排挤器单元的任务，第一配流孔(20)与第二配流孔(21)在径向上间隔开，所述排挤室(6)可借助第一连接通道(8a)与第一配流孔(20)连接并且借助第二连接通道(8b)与第二配流孔(21)连接，连接通道(8a，8b)分别借助滑环密封装置(22a；22b)相对于配流孔(20；21)密封。此外设置有用于使第一配流孔(20)相对于第二配流孔(21)密封的密封装置(25)和/或用于使第一配流孔(20)相对于壳体内腔密封的密封装置(26)和/或用于使第二配流孔(21)相对于壳体内腔密封的密封装置(27)。

Description

具有配流盘体的排挤器单元
技术领域
本发明涉及一种排挤器单元，它具有至少一个设置在围绕旋转轴线旋转的缸体中的排挤室，该排挤室可借助配流面与输入接口和输出接口连接，其中，该配流面在一个配流盘体上构成，该配流盘体设置有与输入接口连接的第一配流孔和与输出接口连接的第二配流孔。
背景技术
在这种可以作为压缩机或马达工作的排挤器单元中，借助配流面保证设置在旋转的缸体中的排挤室交替地与在壳体上构成的输入接口和输出接口连接。该配流面在配流盘体上构成，配流盘体设置有一个肾形的、与输入接口连接的配流孔和一个肾形的、与输出接口连接的配流孔。在此这些配流孔设置在一个公共的分度圆上。
在此，旋转的缸体贴靠在静止的配流盘体上，其中，每个排挤室具有一个用于与配流孔连接的连接孔。在连接孔与配流孔之间设置有一个平面密封。
在这种排挤器单元中，为了减少平面密封上产生的摩擦，设置有静液压卸载。但静液压卸载导致入口侧与出口侧之间以及从入口侧和从出口侧到壳体内腔的泄漏流。此外在排挤室之间出现压力介质流。此外，平面密封在轻微损伤或磨损时就已经具有增大的泄漏流。由于该泄漏流，排挤器单元的工作被限制在一定的最大工作压力内。因此，由于增大的泄漏流和由此引起的低效率，这种排挤器单元不适合于在高的最大工作压力、尤其是最大达1000bar的压力下工作。
发明内容
本发明的任务是，提供一种开头所述类型的排挤器单元，它具有小的泄漏流，由此适用于在高的最大工作压力下工作。
按照本发明，该任务的解决方案是，第一配流孔与第二配流孔在径向上间隔开，其中，所述排挤室可借助第一连接通道与第一配流孔连接并且借助第二连接通道与第二配流孔连接，这些连接通道各借助一个滑环密封装置相对于配流孔密封。因此，按照本发明，配流盘体的配流孔设置在分开的分度圆上并且排挤室借助两个设置在分开的分度圆上的连接通道可与相应的配流孔连接，其中，代替现有技术的平面密封，借助滑环密封装置实现排挤室与配流孔的密封。借助这种由滑环密封装置实现的密封可以有效地避免排挤室之间的泄漏流和入口侧与出口侧之间以及从入口侧和从出口侧到壳体内腔的泄漏流。由此，按照本发明的排挤器单元适用于在尤其是最高达1000bar的高的最大工作压力下工作并且在此时具有高的效率。
按照本发明的一个优选实施方式，滑环密封装置构造为滑环衬套。借助环形的滑环衬套可以使排挤室的连接通道以简单的方式相对于设置在配流盘体中的配流孔密封。
特别有利地，滑环密封装置借助一个弹簧可在配流盘体方向上被加载。因此，构造为滑环衬套的滑环密封装置被弹簧预加载并且借助弹簧压在配流面上。由此使滑环衬套可靠地贴靠在配流盘体上，由此实现可靠的密封。
按照本发明的一个优选改进方案，滑环密封装置设置有一个在配流盘体方向上作用的配流面，其中，该配流面可由在连接通道中存在的压力加载。由此，构造为滑环衬套的滑环密封装置由在排挤室中存在的压力附加加载并由此实现与工作压力有关的、滑环衬套对配流孔的加载，因此在排挤器单元以高工作压力工作时实现排挤室相对于配流孔的可靠密封，由此实现小的泄漏流。
如果滑环密封装置设置在连接通道的钻孔形的凹部内，则能够实现设置有滑环密封装置的连接通道的具有低的制造费用的简单结构。
按照本发明的一个优选实施方式规定，所述滑环密封装置借助一个O形环相对于所述凹部密封。由此可以有效地以少的结构费用避免该凹部与滑环衬套之间的泄漏流。
特别有利的是，按照本发明的一个改进方案，设置有用于使第一配流孔相对于第二配流孔密封的密封装置和/或用于使第一配流孔相对于壳体内腔密封的密封装置和/或用于使第二配流孔相对于壳体内腔密封的密封装置。借助这种密封装置可以简单地实现第一配流孔相对于第二配流孔的密封以及第一配流孔和第二配流孔相对于壳体内腔的密封，由此实现配流孔的密封，避免配流孔之间的和从配流孔到壳体内腔的泄漏流，由此能够使排挤器单元在高工作压力和高效率下工作。
按照一个优选的扩展结构，密封装置构造为滑环密封装置。借助这种环形的滑环密封装置可以简单地密封配流孔。
如果按照本发明的一个适宜的改进方案所述密封装置借助一个弹簧可在缸体方向上被加载，则可以少的结构费用实现由滑环密封装置构成的密封装置可靠地贴靠在缸体上，以便密封配流孔。
特别有利的是，密封装置设置有在缸体方向上作用的配流面。由此得到构造为滑环密封装置的密封装置的与压力有关的挤压，由此当排挤器单元在高压下工作时达到配流孔相互间和相对于壳体内腔的可靠密封，由此实现少的泄漏。
按照本发明的优选扩展结构，使第一配流孔相对于第二配流孔密封的密封装置的配流面和使第二配流孔相对于壳体内腔密封的密封装置的配流面可被在第二配流孔中存在的压力加载并且使第一配流孔相对于壳体内腔密封的密封装置的配流面可被在第一配流孔中存在的压力加载。对于作为压缩机工作的排挤器单元，其中第一孔与被低压加载的输入接口连接并且第二配流孔与通到最大工作压力处的输出接口连接，由此可以实现：使第一配流孔相对于壳体内腔密封的密封装置被该低压附加加载，使第一配流孔相对于第二配流孔密封的密封装置以及使第二配流孔相对于壳体内腔密封的密封装置被第二配流孔中存在的工作压力附加加载，从而实现第一配流孔和第二配流孔的可靠密封。
如果所述密封装置安置在配流盘体的环形的凹槽内，则可以少的结构费用实现构造为滑环密封装置的密封装置的简单结构。
如果所述密封装置按照本发明的符合目的的扩展方案借助O形环相对于所述凹槽密封，则可以简单方式避免凹部与密封装置之间的泄漏流。
配流孔在此适宜地构造为肾形的配流孔。
如果按照本发明的有利改进方案所述配流盘体可借助调整装置、尤其是调整活塞关于旋转轴线偏转，则可简单方式改变配流孔的作用时刻，尤其是改变被加载以最大工作压力的配流孔的作用时刻。由此可以减小压力平衡流和压力脉动，这些压力平衡流和压力脉动在排挤室连接到通到最大工作压力处的配流孔上时由于排挤室与配流孔中存在的压力之间的压差而产生，由此，在排挤器单元作为压缩机工作时可以减小和避免压力脉动和压力平衡流，它们使作为压缩机工作的排挤器单元的能耗提高。
该排挤器单元可以作用压缩机或者作为马达工作，并且既适合于用液体工作，也适合于用气体介质、尤其是氢气工作。
附图说明
借助于在示意图中示出的实施方式详细描述本发明的其它优点和细节。附图中示出：
图1按照本发明的动力装置的一个纵剖面，
图2配流面的俯视图，
图3配流面的侧视图的放大图。
具体实施方式
图1以纵剖面示出一个按照本发明的、无活塞的排挤器单元1。在壳体2内部支承一个主轴3，它可绕旋转轴线4旋转。缸体5旋转同步地与主轴3偶合，在缸体中构成多个构造为排挤缸的排挤室6。这些排挤室6在此构造为设置在缸体5中的径向孔14并且围绕旋转轴线4星形布置，其中，排挤室6的纵轴线7垂直于主轴3的旋转轴线4，因此垂直于缸体5。
排挤室6在径向内部区域中与第一连接通道8a和第二连接通道8b处于连接，这些连接通道在径向上间隔开。连接通道8a，8b与盘形的配流盘体9作用连接，其中在配流盘体9的面对缸体5的端面上构成配流面9a。借助配流盘体9可控制排挤室6与输入接口10以及输出接口11的连接。缸体5在此在轴向上支撑在配流盘体9上，该配流盘体安置在一个固定在壳体2上的壳体盖12上。
在排挤室6内设置液体15、尤其是离子液体。
每个排挤室6借助一个连接通道13与液压排挤器单元17的一个缸腔16连接，该液压排挤器单元构造为斜盘式轴向柱塞机。构造为轴向柱塞机的排挤室单元17在此具有一个缸头18，它与缸体5同轴地设置并且与缸体5或者说主轴3不相对旋转地连接。也可以使缸头18与缸体5构造为公共的、因此一体的缸体。
轴向柱塞机的缸腔16由同周轴心地设置在缸头18中的纵向孔20构成，在这些纵向孔中可纵向移动地各设置一个柱塞21。这些柱塞21分别借助一个滑靴22支撑在斜盘23上。在柱塞21与滑靴22之间构成一个球形的滑靴铰链。
该轴向柱塞机构造为排挤容积可调节的轴向柱塞机，其中，斜盘23可摆动地支撑在壳体2上并且可借助一个未示出的调整装置相对于旋转轴线4倾斜。但是也可行的是，轴向柱塞机构造有固定的排挤容积，其中斜盘可以直接在壳体2上构成。
缸体5和排挤器单元17在此安置在公共的壳体内。
当按照本发明的排挤器单元1构造成压缩机时，通过主轴3来驱动缸体5和缸头18。在此该轴向柱塞机作为泵工作并且将液体15从缸腔16输送到排挤室6，由此，经由通到低压处的输入接口10流入排挤缸6中的介质被液体15压缩并被输送到通到工作压力处的输出接口11中。
在按照本发明的动力装置1构成为驱动机时，处于压力下的介质经由通到工作压力处的输入接口10输送给排挤室6。通过液体15对柱塞21加载，其中，该轴向柱塞机作为马达工作，产生缸体5和缸头18的旋转运动，由此可以在主轴3上引出转矩。
在图2中以配流面9a的俯视图示出配流盘体9。该配流盘体9具有与输入接口处于连接的第一配流孔20，它肾形地构成。同样肾形构成的、构造在配流盘体9上的第二配流孔21与输出接口处于连接。
配流孔20，21在此径向相互间隔开地设置在不同的分度圆上。与排挤室处于连接的第一连接通道8a在此控制第一配流孔20。第二连接通道8b控制第二配流孔21。
在第一连接通道8a以及第二连接通道8b上分别设置滑环密封装置22a，22b，以使连接通道8a，8b相对于配流孔20，21密封。
为了使第一配流孔20相对于第二配流孔21密封，设置有一个密封装置25，它由环形的滑环密封装置25a构成。
第一配流孔20借助另一密封装置26相对于壳体内腔密封，该密封装置构造为环形的滑环密封装置26a。为了使第二配流孔21相对于主轴3并由此相对于壳体内腔密封，设置有另一密封装置27，它构造为环形的滑环密封装置27a。
在安置于径向内部的密封装置27与安置于径向中部的密封装置25之间构成一个环形室28，第二配流孔21通到该环形室内。环形室28由此被第二配流孔21上存在的压力加载。在安置于径向外部的密封装置26与安置在径向中部的密封装置25之间构成另一环形室29，第一配流孔20通到该环形室内，由此，该环形室29被配流孔20上存在的压力加载。
配流盘体9与例如构造为调整缸51的调整装置50处于作用连接，借助该调整装置，配流盘体9可关于旋转轴线4旋转。
如图3所示，连接通道8a，8b的滑环密封装置22a，22b构造为滑环衬套，它们分别设置在连接通道8a，8b的一个钻孔形的凹部30a，30b内。滑环密封装置22a，22b借助安置在凹部30a，30b内的弹簧31a，31b在朝向配流盘体9的方向上被加载。在图3中滑环密封装置22a，22b的左端面上构成一个配流面32a，32b，它在配流盘体9方向上对滑环密封装置22a，22b加载。配流面32a，32b在此被连接通道8a，8b中存在的压力加载。借助设置在凹部30a，30b与滑环密封装置22a，22b之间的O形环33a，33b，连接通道8a，8b被相对于环形室28，29密封。
密封装置25，26，27构造为环形的滑环密封装置25a，26a，27a，它们安置在配流盘体9的环形的凹槽35，36，37内。滑环密封装置25a，26a，27a在此各借助一个安置在相应凹槽35，36，37中的弹簧38，39，40在缸体5方向上被加载。在图3中滑环密封装置25a，26a，27a的右端面上构成在缸体5方向上起作用的配流面41，42，43。在密封装置25上构成的配流面41和在密封装置27上构成的配流面43在此被在环形室28中、从而在配流孔21上存在的压力加载。在密封装置26上构成的配流面42被在环形室29中、从而在配流孔20中存在的压力加载。
在密封装置25的径向外部区域上，在密封装置25与凹槽35之间安置一个O形环45，借助它使环形室28与环形室29密封。
另一O形环46在密封装置26的径向外部区域上设置在密封装置26与凹槽36之间。借助该O形环46使环形室29相对于壳体内腔密封。
在密封装置27的径向内部区域上，在凹槽37与密封装置27之间设置一个O形环47，借助它使环形室28相对于壳体内腔在主轴区域中密封。
在按照本发明的排挤器单元1作为压缩机工作时，输入接口10被加载以低压。输出接口11被所产生的工作压力加载。因此在通过第一配流孔20与输入接口10连接的环形室29内存在低压。通过第二配流孔21与输出接口11连接的环形室28被所产生的高压加载。第一配流孔20与排挤室6的连接通过连接通道8a控制，其中通过滑环密封装置22a实现密封。第二配流孔21与排挤室6的连接通过连接通道8b进行，其中借助滑环密封装置22b实现密封。滑环密封装置22a，22b在此除弹簧31a，31b外附加地被在排挤室6中存在的压力朝向配流盘体9方向加载。在此这样确定第二配流孔21的尺寸，使得总是仅一个排挤室6与配流孔21处于连接。借助滑环密封装置22b避免从与配流孔21处于连接的排挤室6到相邻排挤室的泄漏流。
通过密封装置25避免从第一配流面20到第二配流面21的泄漏流，该密封装置被弹簧38和在配流面41上存在的工作压力朝向缸体5方向加载。
通过密封装置27避免从第二配流面21到主轴3区域中的壳体内腔的泄漏流，该密封装置除弹簧40外附加地被在配流面43上存在的工作压力向缸体5方向加载。
通过密封装置26避免从第一配流面20到壳体内腔的泄漏流，该密封装置被弹簧39和在配流面42上存在的低压向缸体5方向加载。
因此，通过滑环密封装置22a，22b以及构造为环形室密封25a，26a，27a的密封装置25，26，27可以有效地避免排挤室6之间的泄漏流以及配流孔20，21之间的泄漏流以及从配流孔20，21到壳体内腔的泄漏流。
按照本发明的排挤器单元1由于减少了泄漏流而适合于在高的最大工作压力下工作，尤其适用于最大达1000bar的工作压力，其中，作为压缩机工作的排挤器单元具有小的能量需求和高效率。由此，作为压缩机工作的本发明排挤器单元可以用于压缩气体介质、尤其是氢气。

Claims (20)

1.排挤器单元，具有至少一个设置在围绕旋转轴线旋转的缸体中的排挤室，所述排挤室借助配流面可与输入接口和输出接口连接，其中，该配流面构造在一个配流盘体上，该配流盘体设置有与输入接口连接的第一配流孔和与输出接口连接的第二配流孔，其特征在于，第一配流孔(20)与第二配流孔(21)在径向上间隔开，所述排挤室(6)可借助第一连接通道(8a)与第一配流孔(20)连接并且借助第二连接通道(8b)与第二配流孔(21)连接，连接通道(8a，8b)分别借助滑环密封装置(22a；22b)相对于配流孔(20；21)密封。
2.如权利要求1所述的排挤器单元，其特征在于，所述滑环密封装置(22a；22b)构造为滑环衬套。
3.如权利要求1或2所述的排挤器单元，其特征在于，所述滑环密封装置(22a；22b)借助一个弹簧(31a；31b)可向配流盘体(9)方向被加载。
4.如权利要求1至3之一所述的排挤器单元，其特征在于，滑环密封装置(22a；22b)设置有在配流盘体(9)方向上起作用的配流面(32a；32b)。
5.如权利要求4所述的排挤器单元，其特征在于，所述配流面(32a；32b)可被在连接通道(8a；8b)中存在的压力加载。
6.如权利要求1至5之一所述的排挤器单元，其特征在于，所述滑环密封装置(22a；22b)设置在连接通道(8a；8b)的钻孔形的凹部(30a；30b)内。
7.如权利要求6所述的排挤器单元，其特征在于，所述滑环密封装置(22a；22b)借助一个O形环(33a；33b)相对于所述凹部(30a；30b)密封。
8.如权利要求1至7之一所述的排挤器单元，其特征在于，设置有用于使第一配流孔(20)相对于第二配流孔(21)密封的密封装置(25)和/或用于使第一配流孔(20)相对于壳体内腔密封的密封装置(26)和/或用于使第二配流孔(21)相对于壳体内腔密封的密封装置(27)。
9.如权利要求8所述的排挤器单元，其特征在于，所述密封装置(25；26；27)构造为滑环密封装置(25a；26a；27a)。
10.如权利要求8或9所述的排挤器单元，其特征在于，所述密封装置(25；26；27)可借助一个弹簧(38；39；40)被向缸体(5)方向加载。
11.如权利要求8至10之一所述的排挤器单元，其特征在于，所述密封装置(25；26；27)设置有向缸体(5)方向起作用的配流面(41；42；43)。
12.如权利要求11所述的排挤器单元，其特征在于，使第一配流孔(20)相对于第二配流孔(21)密封的密封装置(25)的配流面(41)和使第二配流孔(21)相对于壳体内腔密封的密封装置(27)的配流面(43)可被在第二配流孔(21)中存在的压力加载，使第一配流孔(20)相对于壳体内腔密封的密封装置(26)的配流面(42)可被在第一配流孔(20)中存在的压力加载。
13.如权利要求8至12之一所述的排挤器单元，其特征在于，所述密封装置(25；26；27)安置在配流盘体(9)的环形的凹槽(35；36；37)内。
14.如权利要求13所述的排挤器单元，其特征在于，所述密封装置(25；26；27)借助O形环(45；46；47)相对于所述凹槽(35；36；37)密封。
15.如上述权利要求之一所述的排挤器单元，其特征在于，所述配流孔(20；21)构造为肾形的配流孔。
16.如上述权利要求之一所述的排挤器单元，其特征在于，所述配流盘体(9)借助调整装置(50)、尤其是调整活塞可关于旋转轴线(4)旋转。
17.如上述权利要求之一所述的排挤器单元，其特征在于构造为压缩机。
18.如权利要求1至16之一所述的排挤器单元，其特征在于构造为马达。
19.如上述权利要求之一所述的排挤器单元，其特征在于用液体工作。
20.如权利要求1至18之一所述的排挤器单元，其特征在于用气体介质、尤其是氢气工作。
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