CN101243258A - 无活塞的压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压缩机(1)，具有至少一个排挤缸(S)，在所述排挤缸中设置有工作液体(15)、尤其是离子液体并且所述排挤缸可与用于介质的抽吸接口(10)及输送接口(11)相连接，其中，该工作液体(15)与一个构造成轴向活塞泵(17)的驱动泵处于作用连接。为了解决提供一种在结构费用低的情况下具有高使用寿命的压缩机的任务，根据本发明提出：给该压缩机(1)的抽吸接口(10)配置一个预压缩机(30)。

Description

无活塞的压缩机
本发明涉及一种压缩机，具有至少一个排挤缸，在所述排挤缸中设置有工作液体、尤其是离子液体并且所述排挤缸可与用于介质的抽吸接口及输送接口相连接，其中，该工作液体与一个构造成轴向活塞泵的驱动泵处于作用连接。
这种压缩机用于压缩气态介质。该介质在此借助于工作液体在排挤缸中被排挤，由此，这种压缩机也被称为无活塞的压缩机。作为工作液体可使用离子液体。但也可使用具有低蒸汽压力的液体或者具有低气体可溶性的液体。这种液体的共同点在于，它们不在介质中溶解并且可无残留物地与介质分开，由此使被压缩的介质具有高纯度。
工作液体在此借助于构造成轴向活塞泵的驱动泵输送到排挤缸中并且被从排挤缸抽吸，以便将介质从抽吸接口输送到输送接口中并且使之处于压力下。在使用轴向活塞泵作为驱动泵时，在此为了压缩机可靠工作而需要：在轴向活塞泵的抽吸行程中——在该抽吸行程中工作液体被从排挤缸抽吸，使轴向活塞机的通常配置有静压卸载的活塞保持靠置在轴向活塞泵的滑动轨上。
为此已公知：在轴向活塞泵上设置有一个机械回拉装置，该机械回拉装置使活塞保持靠置在滑动轨上。但这种机械回拉装置具有高的结构费用。
开头所述类型的无活塞的压缩机由于在排挤缸中没有机械密封装置并且没有活塞而具有高使用寿命。此外，具有机械回拉装置的轴向活塞泵与无活塞的压缩机的高使用寿命的适配需要高的结构费用。
本发明的任务在于，提供一种开头所述类型的压缩机，该压缩机在结构费用低的情况下具有高使用寿命。
根据本发明，该任务这样来解决：给压缩机的抽吸接口配置一个预压缩机。通过一个连接在压缩机前面的预压缩机可在压缩机的抽吸接口上用简单的方式产生待输送介质的最小预压力。由预压缩机产生的该预压力通过与待输送介质处于直接接触的工作液体而也存在于轴向活塞泵上并且在抽吸行程中在朝滑动轨的方向上加载轴向活塞泵的活塞。通过根据本发明的预压缩机由此可用低结构费用实现和保证在轴向活塞泵中在无机械回拉装置的情况下或在不改变回拉装置的情况下使活塞保持靠置在滑动轨上。由此可用简单的方式实现轴向活塞泵的使用寿命在回拉装置无值得一提的变化的情况下与无活塞的压缩机的高使用寿命相适配，由此可在使用标准化的轴向活塞泵的情况下以低结构费用实现压缩机的高使用寿命。
作为预压缩机可使用不同结构形式的压缩机或泵。根据本发明的一个优选的构型形式，当预压缩机构造成螺杆压缩机时，得到特别的优点。由于无活塞的压缩机的高使用寿命，需要选择具有相应高的使用寿命的预压缩机，以便避免预压缩机成为使用寿命链中的最薄弱环节。螺杆压缩机不需要具有高密封性的工作密封装置，由此，标准化的螺杆压缩机具有高使用寿命。此外，螺杆压缩机具有低的脉动，由此可在抽吸侧实现压缩机的低噪声发射和低负载。
根据本发明的一个有利的进一步构型，预压缩机可特别有利地通过工作液体润滑。由于预压缩机通过工作液体润滑而避免通过使用压缩机产生待输送介质的污染。螺杆压缩机通过用工作液体润滑而仅散布已经在过程中存在的工作液体，其中，对压缩机功能不产生影响。
根据本发明的一个优选的进一步构型，给压缩机的输送接口配置一个用于分开存在于被输送介质中的工作液体的分离装置。借助于这种分离装置可使由压缩机散布到被输送介质中的工作液体从该介质分开，通过该分离装置也可以使由用工作液体润滑的预压缩机散布到介质中的工作液体分开。由此，在压缩机的抽吸侧不需要其它分离装置来分离通过由工作液体润滑的螺杆压缩机可能散布到待输送介质中的工作液体。
根据本发明的一个优选的构型形式，轴向活塞泵具有一个缸筒，在该缸筒中构造有至少一个缸室，所述缸室与排挤缸处于连接，其中，在缸室中可纵向移动地设置有活塞，所述活塞支撑在尤其是可调节的斜盘的滑动轨上。由此可用简单的方式实现排挤缸与缸室进而与活塞连接，以便通过由预压缩机产生的预压力实现在驱动泵的抽吸行程中活塞可靠地靠置在由斜盘构成的滑动轨上。
当排挤缸设置在一个缸头中并且径向地设置时，得到特别的优点。通过排挤缸在旋转的缸头中径向设置而实现在存在于排挤缸中的工作液体上作用离心力，该离心力可实现压缩机的高转速。由此可在压缩机的结构空间要求小的情况下实现高的输送功率。此外仅需要少量的工作液体，由此，压缩机引起低的制造成本和工作成本。
根据本发明的一个优选的结构上的实施形式，缸头和缸筒转动同步地相耦合或者构造成一体。
如果通过预压缩机在抽吸接口上可产生5～15bar的压力、尤其是8～10bar的压力，则可以在标准化的轴向活塞泵作为用于工作液体的驱动泵使用时保证在压缩机的工作中活塞可靠地靠置在由斜盘构成的滑动轨上。
压缩机可构造成用于输送液体。
当压缩机构造成用于压缩气态介质、尤其是氢时，得到特别的优点。在根据本发明的无活塞的压缩机中借助于由工作液体润滑的标准化的预压缩机可在抽吸侧产生气态介质的预压力，通过该无活塞的压缩机，标准化的轴向活塞机可作为用于工作液体的驱动泵使用，由此可在使用标准化部件的情况下在无活塞的压缩机的使用寿命长的情况下实现低的制造费用。
借助于在示意性的附图中所示的实施例来详细描述本发明的其它优点和细节。
该图示出了根据本发明的压缩机1的纵剖面。一个动力轴3可绕转动轴线4转动地支承在壳体2内部。一个缸筒5与动力轴3转动同步地相耦合，在该缸筒中构造有多个排挤缸6。排挤缸6在此构造成设置在缸筒5中的径向孔14并且绕转动轴线4星形地布置，其中，排挤缸6的纵向轴线7相对于动力轴3的、由此缸筒5的转动轴线4垂直地设置。
排挤缸6在径向内部区域中各与一个连接通道8处于连接，所述连接通道与盘状的配流板9处于作用连接，其中，可借助于配流板9来控制排挤缸6在缸筒5转动时与抽吸接口10以及输送接口11的连接。在此，缸筒5在轴向方向上支撑在配流板9上，该配流板设置在一个固定在壳体2上的壳体盖12上。
在排挤缸6中设置有工作液体15、尤其是离子液体。
每个排挤缸6借助于一个连接通道13与液压的驱动泵的缸室16处于连接，该驱动泵构造成斜盘结构方式的轴向活塞泵17。构造成轴向活塞泵17的驱动泵在此具有一个缸头18，该缸头相对于缸筒5同轴地设置并且与缸筒5或动力轴3无相对转动地相连接。也可将缸头18和缸筒5构造成公共的并且由此一体的缸筒。
轴向活塞泵17的缸室16由同心地设置在缸头18中的长形孔20构成，在这些长形孔中各可纵向移动地设置有一个活塞21。活塞21各借助于一个滑动靴22支撑在滑动轨23上，所述滑动轨构造在一个斜盘上。在活塞21与滑动靴22之间构造有球状的滑动靴铰链。
轴向活塞机17构造成在排挤容积方面可调节的轴向活塞机，其中，设置有滑动轨23的斜盘可摆动地支承在壳体2上并且可借助于一个未再示出的调节装置相对于转动轴线4倾斜。但也可构造具有固定排挤容积的轴向活塞机，其中，斜盘可直接构造在壳体2上。
缸筒5和驱动泵17在此设置在公共的壳体中。
根据本发明，给压缩机1的抽吸接口10配置一个预压缩机30。该预压缩机30构造成螺杆压缩机并且由工作液体15润滑。
在此，预压缩机30在抽吸接口10上产生约8～10bar的介质预压力。介质预压力通过处于排挤缸6、连接通道13以及缸孔16中的与该介质直接接触的工作液体15在朝构造在斜盘上的滑动轨23的方向上加载活塞21。由此实现在轴向活塞泵17的抽吸行程中活塞21可靠地靠置在滑动轨23上。
给输送接口11配置有一个分离装置31，通过该分离装置可使在输送接口11中可能散布的工作液体15与被输送介质分开。由此实现所述输送的介质的高纯度。
在根据本发明的压缩机1工作时，缸筒5和缸头18通过动力轴3驱动。轴向活塞泵将工作液体15从缸室16输送到排挤缸6中，由此，经由抽吸接口10流入到排挤缸6中的介质通过液体15压缩并且输送到输送接口11中。在此，通过由预压缩机30在抽吸接口10上产生的介质预压力保证构造成轴向活塞泵17的驱动泵的活塞21可靠地靠置在滑动轨23上。在压缩机1工作时，由于排挤缸6的径向布置，通过缸筒5的旋转而在液体15上作用离心力，该离心力使工作液体加速，由此，排挤缸6中的工作液体15的液体柱可以以高的速度运动并且压缩机1由此可以以高的转速以及由此以高的循环速度工作。由此，在压缩机1的结构空间小以及对工作液体15的需求低的情况下实现高的输送功率。由于由预压缩机30产生的介质预压力，在此可使用标准化的轴向活塞泵17，该标准化的轴向活塞泵在机械回拉装置无值得一提的变化的情况下与无活塞的压缩机1的高使用寿命相适配。预压缩机30作为由工作液体15润滑的标准化螺杆压缩机的构型可用低的结构费用实现标准化的预压缩机30的使用寿命与无活塞的压缩机的高使用寿命相适配。由预压缩机30散布到待输送介质中的工作液体15可用简单的方式借助于配置给输送接口11的分离装置31从被输送介质分开。总之，由此可实现具有低制造费用、低结构费用和低工作成本的无活塞的压缩机1。

Claims (9)

1.压缩机，具有至少一个排挤缸，在所述排挤缸中设置有工作液体、尤其是离子液体并且所述排挤缸可与用于介质的抽吸接口及输送接口相连接，其中，该工作液体与一个构造成轴向活塞泵的驱动泵处于作用连接，其特征在于：给该压缩机(1)的抽吸接口(10)配置一个预压缩机(30)。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于：该预压缩机(30)构造成螺杆压缩机。
3.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于：该预压缩机(30)可通过该工作液体(15)润滑。
4.根据权利要求1至3中一项所述的压缩机，其特征在于：给该压缩机(1)的输送接口(11)配置一个用于分开存在于被输送介质中的工作液体(15)的分离装置(31)。
5.根据权利要求1至4中一项所述的压缩机，其特征在于：该轴向活塞泵(17)具有一个缸筒(18)，在该缸筒中构造有至少一个缸室(16)，所述缸室与所述排挤缸(6)处于连接，其中，在所述缸室(16)中可纵向移动地设置有活塞(21)，所述活塞支撑在尤其是可调节的斜盘的滑动轨(23)上。
6.根据权利要求1至5中一项所述的压缩机，其特征在于：所述排挤缸(6)设置在一个缸头(5)中并且径向地设置。
7.根据权利要求5或6所述的压缩机，其特征在于：该缸头(5)和该缸筒(17)转动同步地相耦合或者构造成一体。
8.根据权利要求1至7中一项所述的压缩机，其特征在于：借助于该预压缩机(30)在该抽吸接口上可产生5～15bar的压力、尤其是8～10bar的压力。
9.根据前述权利要求中一项所述的压缩机，其特征在于：该压缩机(1)构造成用于压缩气态介质、尤其是氢。
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