CN102812248A - 流体压缩机或泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置，其可呈泵或压缩机的形式，并且其能用来压缩或加速流体，比如空气、气体、气态混合物和/或液体。尤其，本发明提供了一种机构，其中流体能连续地进入每个构成压缩腔的径向隔室，并且然后从其中排出。

Description

流体压缩机或泵装置

技术领域

本发明涉及一种装置，其可呈泵或压缩机的形式，并且其能用来压缩或加速流体，比如空气、气体、气态混合物和/或液体。

背景技术

一般地，泵和压缩机利用机械动作以迫使准入流体被吸入系统，以增大所述准入流体的速度，所述速度然后被转变为压力、或者可选地被转变为泵动作。

通常，压缩机和泵基于连接至曲柄的活塞，具有在缸体中往复运动的活塞，并且往复动作会将进入缸体的流体泵送。泵通常是电动的，例如使用马达、或者甚至在一些情况下使用内燃机等。

如本领域技术人员公知的，这种类型泵的一个缺点是，泵送仅在活塞处于压缩行程时发生。当活塞处于下降行程时，没有泵送发生，因为下降行程需要将额外的流体吸入缸体或壳体。

因此，活塞的一半动作无助于泵送动作。

这种装置还有很多其他问题，尤其是其中活塞具有短行程，并且这会增大对泵的磨损和撕裂。如期望的，这些类型的活塞泵通常噪音水平过高，使得它们不适合于很多应用。

虽然基于活塞的泵和压缩机具有替代方案，但是这些围绕中心旋转体积的设计大多通常具有由电动马达或电机驱动的径向叶片。这些种类的泵和压缩机通过吸入口将流体从大气吸入，所述吸入口通过最小压力阀被引导至压力容器，所述最小压力阀仅在压缩机单元或泵装置内已经达到预定最小压力时打开。

旋转容积式压缩机和泵装置的主要缺点之一是间断式操作型控制系统，其意味着电动马达的操作在压力达到上限值时会暂停，并且虽然这可以减少电能损耗，并且改善该装置的消耗，但是由于在压力由此下降时马达一次次地从静止状态启动，就不可能在需要是迅速地供应压缩空气或进行泵送动作。

因此，本发明的目标是提供一种流体压缩机和/或泵装置，其能压缩或泵送流体，比如空气、气体、气态混合物和液体，并且可克服至少一些上述缺点。

下文中，在整个说明书中，词语“压缩”的使用视为是泵送的同义词，因此虽然本发明中描述的装置可涉及流体的压缩，但是本领域技术人员将理解到，所限定的装置同样能泵送流体。

发明内容

于是，在本发明的一个形式中，本发明提供了一种用于泵送或压缩流体的装置，该装置的特征在于：

压缩腔，其包括压缩准入流体的压缩装置，其中压缩装置包括多个径向隔室，其中间断式挡板限定每个径向隔室的边界，实心段被包封在所述径向隔室内且适合于相对于限定了径向隔室的挡板移动；

所述径向隔室具有两个进口孔隙以使流体进入，以及具有两个出口孔以排出压缩流体；

流体控制装置，其用于控制流体进入构成压缩腔的径向隔室和/从其中排出；

阀装置，其包括旋转圆形板，所述旋转圆形板具有一系列沿着其对称布置的孔，使得具有间断式孔的所述圆形板或环的旋转将打开或部分打开一个进口孔隙、以及闭合或部分闭合另一进口孔隙，并且所述一个进口孔隙通向压缩部分的径向隔室；

所述阀装置还包括位于压缩部分的径向隔室的每个出口孔隙上的单向控制阀；

前后振荡地移动挡板的移动装置，以产生挡板相对于三角形段的相对运动，从而产生风箱效应，以使流体进入相应径向隔室、以及同时将所述径向隔室里的流体通过出口孔隙的其中之一排出。

优选地，所述装置还包括主壳体区块，其设置有支撑着旋转驱动轴的驱动部分，所述旋转驱动轴与限定所述压缩腔的压缩部分操作地相连。

优选地，所述驱动部分呈电动马达或电机的形式。

优选地，使挡板进行振荡的振荡装置呈凸轮机构的形式，其适合于将驱动轴的旋转运动转变为挡板的前后振荡运动。

在本发明的又一形式中，本发明提出一种用于泵送或压缩流体的装置，其包括：

主壳体区块，其具有支撑着旋转驱动轴的驱动部分，所述旋转驱动轴与所述主壳体区块的压缩部分可操作地相连；

压缩部分在其内部限定压缩腔；

压缩腔包括压缩进入流体的压缩装置，其中压缩装置包括多个径向隔室，其中间断式挡板限定了每个径向隔室的边界，三角形区段被包封在所述径向隔室内且适合相对于限定了径向隔室的挡板进行移动；

所述径向隔室具有两个进口孔隙以使流体进入以及具有两个出口孔以排出压缩流体；

流体控制装置，以控制流体进入构成压缩腔的径向隔室和/或从其中排出；

流体控制装置包括具有一系列沿着其对称布置的孔的旋转圆形板，以使得具有间断式孔的所述圆形板或环的旋转将打开或部分打开一个进口孔隙，以及闭合或部分闭合另一进口孔隙，所述进口孔隙通向压缩部分的径向隔室；

流体控制装置还包括位于压缩部分的径向隔室的每个出口孔隙上的单向控制阀；

凸轮机构，其适合于将驱动轴的旋转运动转变为挡板的前后振荡运动，以产生挡板相对于三角形区段的相对运动，从而产生风箱效应，以使流体进入相应径向隔室、以及同时将所述径向隔室中的流体通过出口孔隙之一排出。

有利地，这个装置提供了一种机构，其中流体能连续地进入每个构成压缩腔的径向隔室，并且然后从其中排出。

通过使用圆形环或板以及其上对称布置的孔，在挡板和三角形区段相对彼此前后旋转时，产生风箱效应，这能提供吸引或真空效应，同时还提供泵送效应，以使得与凸轮机构相组合，旋转圆形环上的孔能将孔本身与进口孔隙的其中之一对准，或者能将孔本身与使流体进入压缩腔的相应径向隔室内的两个孔隙的一部分对准。

在三角形区段的一个边缘相对于挡板向上移动压缩空气时，压缩腔的径向隔室内的三角形区段的另一侧实际上借助于以下事实而使得流体进入这个特定的径向隔室：圆形环或板的间断式孔对准于相应进口孔以使流体进入这个径向隔室。

不过，在三角形区段的另一侧上，其进口孔由这个前后振荡的圆形环或板所覆盖或部分覆盖，所以在径向隔室的这个部分或侧面中，没有流体进入或流体进入量减小，但是在三角形区段朝着挡板壁旋转时，流体被压缩并且因此没有选择只有通过单向阀离开径向隔室的这个侧面或部分。

如能看到的，每个径向隔室借助于其这两个部分或侧面（对于构成压缩腔的每个径向隔室，它们具有由单向阀控制的进口孔隙和出口孔），具有不仅提供吸引或真空效应以使流体进入的能力，同时还具有实际上将流体压缩入受限空间并且然后通过使用单向阀控制使其从压缩腔排出的能力。

优选地，挡板将被旋转地支撑，并且三角形区段在所述压缩腔内保持固定就位。

优选地，为这些径向隔室提供的挡板在其中包括尺寸较小的三角形区段。

因此，当挡板借助于凸轮机构进行前后振荡和旋转时，这意味着三角形区段在径向隔室的一侧移动远离开一个挡板而朝向径向隔室的另一侧上的另一个挡板移动，并且这意味着在三角形区段的挡板分区内的空间增大的一侧上，能将流体吸引或吸入压缩腔，并且因此然后在三角形区段的另一侧上的组合空间显著变小，所以在三角形区段的这一侧被相对于挡板的侧面向上推动时，压缩流体能形成并且能借助于被设置于所需压力释放水平的单向阀，这意味着一旦流体已经压缩至所需水平，那么其然后就能排出。

因此，流体流动控制的一个重要操作是，使用其上具有间断式孔的圆形环或板，因为其能打开或切断穿过构成压缩腔的相应径向隔室的每个进口孔隙的流体交换，或部分地减少流体交换。

因此，对于每个循环，旋转圆形板或孔将提供或使流体进入一个进口孔隙，其中另一个将被阻塞。不过，在径向隔室的进口孔隙已经由振荡旋转圆形环或板阻塞的一侧上，借助于其通过相对于挡板一侧被向上推动而经受压缩动作，径向隔室的这一侧将形成压缩流体，压缩流体然后能通过单向阀控制机构由径向隔室排出至压缩存储罐或立即使用。

优选地，挡板支撑于旋转轴上，其中旋转轴借助于其与凸轮机构的结构布置装置将在限定角度上前后振荡或摆动。

优选地，压缩腔中有六个径向隔室。

优选地，每个三角形区段包括孔口或细长凹陷，所述孔口或细长凹陷至少部分地延伸入所述三角形区段的深度，其中每个孔口或凹陷定位于三角形区段的相对侧上，以使得在径向隔室内，三角形区段的相对侧上的凹陷实际上专门地与正好一单个进口孔隙相接合。

优选地，进口孔隙优选地是一系列位于限定径向隔室的径向直径的覆盖板上的孔。

优选地，三角形区段的孔口或凹陷在三角形区段的相对边缘上延伸至三角形区段的深度，并且为大致圆锥形或圆锥型构造，并且圆锥形构造的部分边缘、长度或肩部被开口，以便再次提供一种设计，其中流体通道流一直从边界尺寸变化的空间移动。

优选地，挡板和三角形区段之间的旋转和前后振荡运行的角度将是20度。

附图说明

本发明的以上和其他目标、特点和优点将从以下结合附图对优选实施例的详细描述中变得明显。在附图中：

图1是示出流体压缩机或泵送装置的压缩或泵送部分的分解透视图；

图2是图1的分解部分，示出了凸轮环以及控制装置，其能借助于具有所示孔板的圆环或板限定进入压缩腔的流体量；

图3也是图1的分解部分，示出了压缩构件和板，它们包括用于由挡板和三角形区段限定的每个相应径向隔室的出口孔；

图4和5是示出后盖但是还包括单向阀的分解视图，单向阀控制压缩流体从所述单元的压缩腔释放；

图6示出本发明的又一实施例，其中使用簧片阀（而不是盘簧）作为单向阀；并且

图7是示出流体压缩机或泵装置的驱动部分、及其与主压缩部分接合的透视图。

具体实施方式

本发明的以下详细描述参照附图。尽管描述包括示例性实施例，但是其他实施例也是可能的，并且可在不脱离本发明的精神和范围之下对所述实施例做出变化。只要可能，在全部附图和以下描述中，相同的参考标号将用来参照相同或类似的构件。

本发明优选实施例的流体压缩机或泵装置的主压缩部分在图1的分解图示中总体地示出为10。

前盖12、主压缩本体或盖16以及后盖20包括在内。

杆或螺栓50能一直延伸穿过导孔72和柱71、一直延伸穿过三角形区段孔隙66、并且然后延伸到孔板48上，以将这些构件引到一起。

具有相应螺纹40的杆或螺栓38适合于固定到螺纹孔42中，以便将前盖12放置到主压缩部分本体16上。

凸轮环14包括销26，并且所述凸轮环14连同肩部24一起能控制圆形环28的振荡程度，圆形环28包括一系列对称定位的孔30。

凸轮环14具有在箭头27的方向上延伸的延伸肩部（未示出），其能抵靠在圆形环或板28的入口34内。

如本领域技术人员将理解到的，凸轮环能将源自驱动机构比如马达等的轴的连续旋转运动转变为板28的振荡运动，并且下面马上将讨论在压缩腔内支撑着挡板56的旋转接合轴52。

如能从关于图1和2的图示解读的，流体能通过圆形环28的孔30（沿图2中一般示为箭头27的方向）进入流体压缩机或泵装置的主压缩部分16。

在所述装置组装后时，板28将这样旋转，使得孔30将定位在每个相应径向隔室的进口孔隙44、46的其中之一上，所述径向隔室构成由挡板56限定或提供的压缩腔，所述挡板56从轴52径向向外延伸，所述轴52适合相对于已定位的三角形区段60的相对运动而前后振荡。

三角形区段包括入口或开口凹陷62和64，在所述三角形区段的另一端是能描述为后板的构件，所述后板包括用于每个径向隔室的相应的出口孔，所述径向隔室借助支撑于轴52上的径向延伸挡板56限定于压缩腔内。

因此，如本领域技术人员能理解到的，流体压缩机或泵装置的压缩腔内的每个径向隔室（在优选实施例中为6个隔室）实际上具有两个进口孔隙和两个出口孔。

但是，环28会对流体进入相应径向隔室进行控制，环28借助于由凸轮环14提供的凸轮机构而前后振荡。

因此，尺寸大于每个进口孔隙44和46的孔30连续地前后振荡，从而使流体实际上连续地进入每个径向隔室，虽然仅是进入所述径向隔室一侧或一部分。

当圆形环28的孔30完全处于进口孔隙的其中一个之上时，此时径向隔室的一侧将吸入流体或使流体进入其一侧，同时其中另一侧有效地将压缩流体由所述另一侧排出。

然而，如将理解到的，当圆形环的孔30前后振荡时，此时实际上进口孔隙44和46都将改变准入流体的进入角度。

不过，借助于出口孔68和70、以及图4中最好地示出的单向控制阀（其包括弹簧，所述弹簧容置具有盖帽86的阀84）的使用，流体仅在其达到单向控制阀（此例中利用弹簧80）所提供的弹力或压力时才会排出。

如上所述，在挡板56朝着三角形区段旋转时，形成风箱效应。

流体将由一侧吸入，而在发生压缩的一侧上的流体将达到足够高的水平，从而向下推动单向阀，以便由此排出。

箭头29示出通常由此排出的压缩流体。

不过，如本领域技术人员能理解到的，一般示出为84的那些单向阀具有配合盖帽86，所述配合盖帽86用于定位在后板18的相应孔68、70周围，所述的那些单向阀能通过各种导管或槽或者仅单个排出位置而都接合在一起。

如图3中最好地看到的，后板具有精细的锥形孔71，以使得弹簧加载的单向阀的盖帽86能恰当地支撑在后板18中，并且因此在阀处于其闭合位置时没有不必要的无向流体释放。

如图5中最好地看到的，单向阀能恰当地支撑在支撑导管76内。

如本领域技术人员将理解到的，无论单向阀的实际如何布置，对本发明都不是关键性的或基本的。

单向阀机构也能由很多其他替代实施例提供，包括图6所示的那个，从而提供了一般示出为73的簧片阀，簧片板的各个叶片75覆盖后板18的每个孔68、70。

在图7中，驱动部分简单地是电动马达87，其中主前盖的孔隙88使导向件90插入其中以与凸轮机构相互作用，从而将马达的连续圆形旋转运动转换为阀板或圆形环28、以及在轴52上的挡板56的前后振荡。

仍然对于本发明是基本的是，由旋转挡板构成的压缩腔的独特使用，所述旋转挡板能借助于凸轮机构前后振荡或摆动一个限定的角度。

挡板相对于三角形区段的相对运动（在优选实施例中具有固定的三角形区段和振荡的挡板）形成压缩腔中的径向隔室，从而挡板靠近或远离相应三角形区段的运动会产生风箱效应，这提供了一种机构，所述机构能使流体进入压缩腔，并且能压缩流体和提供已经达到这样压缩水平的流体，所述压缩水平的流体能致动单向阀以释放压缩流体。

有利地，将圆形环也作为阀机构，通过使用其间断式孔，能对准入流体进入每个相应的径向隔室进行控制。

再次，这可以这样实现，这个圆形环或板具有能在每个进口孔隙上方振荡和振荡越过每个进口孔隙的独特能力，以允许流体或切断流体连续地进入径向隔室关于三角形区段边缘的相应侧面或部分。

实际上，这个风箱形成了一种装置，所述装置在相同循环内一直能使流体连续地进入压缩腔，并且还能使压缩流体从相同压缩腔连续排出。

本发明的其他优点和改进能在不脱离本发明范围之下很好地做出。尽管本发明已经在视为最佳的实施例中示出和描述，但是要承认，在本发明的范围和精神内可存在偏离，本发明的范围和精神不限于这里公开的细节，而是遵循权利要求的完全范围以涵盖任何和所有等同设备和装置。

在下面的任何权利要求中以及在本发明的概述中，除了上下文由于表达语言或必要隐含而另有要求之外，词语“包含”用于“包括”的意思，即所指定的特点可与本发明各个实施例中的各种特点相联系。

Claims (15)

1.一种用于泵送或压缩流体的装置，该装置包括：

压缩腔，其包括压缩进入流体的压缩装置，其中压缩装置包括多个径向隔室，其中间断式挡板限定每个径向隔室的边界，包封在所述径向隔室内的是适合相对于限定了径向隔室的挡板进行移动的实心段；

所述径向隔室具有两个进口孔隙以使流体进入、且具有两个出口孔以排出压缩流体；

流体控制装置，以控制流体进入构成压缩腔的径向隔室和/或从其中排出；

阀装置，其包括旋转圆形板，所述旋转圆形板具有一系列沿着其对称布置的孔，使得这个具有间断式孔的圆形板或环的旋转将打开或部分打开一个进口孔隙、以及关闭或部分关闭另一进口孔隙，所述进口孔隙通向压缩部分的径向隔室；

所述阀装置还包括位于压缩部分的径向隔室的每个出口孔隙上的单向控制阀；

移动装置，其前后振荡地移动挡板以产生挡板相对于三角形区段的相对运动，从而产生风箱效应，以使流体进入相应径向隔室、以及同时将所述径向隔室里的流体通过出口孔隙的其中之一排出。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括主壳体区块，其提供支撑着旋转驱动轴的驱动部分，所述旋转驱动轴与限定了所述压缩腔的压缩部分操作地相连。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述驱动部分呈电机的形式。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述振荡移动挡板的移动装置呈凸轮机构的形式，所述凸轮结构适合于将驱动轴的旋转运动转变为挡板的前后振荡运动。

5.一种用于泵送或压缩流体的装置，包括：

主壳体区块，其提供支撑着旋转驱动轴的驱动部分，所述旋转驱动轴与所述主壳体区块的压缩部分可操作地相连；

压缩部分在其内部限定压缩腔；

压缩腔包括压缩进入流体的压缩装置，其中压缩装置包括多个径向隔室，其中间断式挡板限定每个径向隔室的边界，三角形区段被包封在所述径向隔室内且适合相对于限定了径向隔室的挡板进行移动；

所述径向隔室具有两个进口孔隙以使流体进入、且具有两个出口孔以排出压缩流体；

流体控制装置，以控制流体进入构成压缩腔的径向隔室和/或从其中排出；流体控制装置包括旋转圆形板，所述旋转圆形板具有一系列沿着其对称布置的孔，使得这个具有间断式孔的圆形板或环的旋转将打开或部分打开一个进口孔隙、以及闭合或部分闭合另一进口孔隙，所述一个进口孔隙通向压缩部分的径向隔室；

所述流体控制装置还包括位于压缩部分的径向隔室的每个出口孔隙上的单向控制阀；

凸轮机构，其适合于将驱动轴的旋转运动转变为挡板的前后振荡运动，以产生挡板相对于三角形区段的相对运动，从而产生风箱效应，以使流体进入相应径向隔室、以及同时将所述径向隔室里的流体通过出口孔隙的其中之一排出。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：当三角形区段的一个边缘相对于挡板移动而压缩空气时，三角形区段的另一侧借助于圆形环或板的间断式孔使流体进入其中，这些间断式孔对准在相应进口孔上从而允许流体进入径向隔室。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：在三角形区段的相对侧上，其进口孔由所述前后振荡的圆形环或板所覆盖或部分覆盖，所以没有流体进入、或流体进入量减小。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：当三角形区段朝着挡板壁旋转时，流体被压缩并且通过单向阀排出。

9.根据权利要求5-8的任何一个所述的装置，其特征在于：每个三角形区段包括孔口或细长凹陷，所述孔口或细长凹陷至少部分地延伸入所述三角形区段的深度，其中每个孔口或凹陷定位在三角形区段的相对侧上，以使得在径向隔室内，三角形区段的相对侧上的凹陷有效地专门与仅单个进口孔隙相接合。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：三角形区段的孔口或凹陷在三角形区段的相对边缘上延伸至三角形区段的深度，并且为大致圆锥形或锥体构造，并且圆锥形构造的部分边缘、长度或肩部被开口以便再次提供一种设计，其中流体通道的流体一直从边界尺寸变化的空间移动。

11.根据权利要求5-10的任何一个所述的装置，其特征在于：进口孔隙优选地是一系列位于覆盖板上的孔，所述覆盖板限定了径向隔室的径向直径。

12.根据权利要求5-11的任何一个所述的装置，其特征在于：挡板将被可旋转地支撑，并且三角形区段在所述压缩腔内保持固定就位。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于：提供这些径向隔室的挡板中包括尺寸较小的三角形区段。

14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于：所述挡板支撑于旋转轴上，其中旋转轴借助于其结构与凸轮机构一起地在限定角度上振荡或前后摆动。

15.根据权利要求14所述的装置，其中在挡板和三角形区段之间的旋转和前后振荡运行的角度为20度。

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