CN102840187A - 气体增压机 - Google Patents

Abstract

本发明所描述的气体增压机的一个或多个实施例旨在提供一种被配置成以高容积产生高输出压力水平的轻型气体增压机。一般来说，所述气体增压机的一个或多个实施例减小活塞组件的死区容积，从而增大输出压力与输入压力的比率。在此方面，本文所公开的所述气体增压机的一些实施例具有作为盘式止回阀或类似阀的第一止回阀，和作为球式止回阀或类似阀的第二止回阀。此外，一个或多个实施例包括被配置成经由其内表面将旋转运动转换成往复运动的内向作用凸轮。

Description

气体增压机

技术领域

本发明涉及一种气体增压机，其被设置以用于将供给缸体中的低压气体（如空气或氮气）增压成高压气体。

背景技术

气体增压机被设置以用于将供给缸体中的低压气体（如空气或氮气）增压成高压气体。在很多情况下，气体增压机可从供给缸体接收低压气体，并且在对气体加压之后，将高压气体提供到用于储存的蓄积器中。气体增压机的一种应用是用作压力控制器或校准器的供应源。在一些情况下，需要在远程位置处使用压力控制器和校准器，因此要求气体增压机便于携带。在一些应用中，要求气体增压机能够将气体加压到高压水平，如高达10000psi（磅/平方英寸）。为了达到这些压力水平，气体增压机的部件趋于极其笨重、或使得气体增压机产生的高压气体容积较低。

气体增压机可由多种方式提供动力，但在以高容积地产生高压水平的气体、同时重量维持较轻方面，每一种方式都具有限制性。气动式增压机可使用来自供给缸体的气体向气体增压机提供动力。由于一部分供应气体被用于向气体增压机自身提供动力，所以这种方式会限制可产生的高压气体的容积。液动式增压机使用液压泵来产生驱动压力，而液压泵通常极其笨重，导致增压机的重量超过45磅。电动式增压机通常也都很重，这在某种程度上是由于活塞组件和用来致动活塞组件的电动机的尺寸。因此，需要一种被设置以产生高压气体的轻型紧凑式气体增压机，其优选以高容积的方式产生高压气体。

发明内容

本发明内容用来简要介绍以下具体实施方式中会进一步描述的一组概念。本发明内容并非旨在确定所要求保护主题的关键特征，也并非旨在辅助确定所要求保护主题的保护范围。

根据本发明的各个方面，一种示例性的气体增压机被提供。所述气体增压机可包括至少一个内部具有缸膛的缸体。所述气体增压机可包括活塞，所述活塞可在至少一个缸体的缸膛内移动，从而形成可响应于活塞在缸膛内的移动而膨胀和收缩的腔体。腔体可被配置以经由第一端口接收处于第一压力水平的气体，并经由第二端口输出处于第二压力水平的气体。所述气体增压机可进一步包括被配置以使得活塞可在缸膛内从第一位置移动到第二位置的机构。所述气体增压机可进一步包括位置接近第一端口的第一止回阀，和位置接近第二端口的第二止回阀。第一止回阀可选择性地允许气体经由第一端口进入腔体，并且第二止回阀可选择性地允许气体经由第二端口退出腔体。在一些实施例中，第一止回阀和第二止回阀被设置和配置成使得在活塞已达到第二位置时，腔体的死区容积最小化。

根据本发明的各方面，气体增压机的另一示例被提供。所述气体增压机可包括两个或多个内部具有缸膛的缸体。所述气体增压机可进一步包括活塞，所述活塞可在两个或多个缸体的每一个缸膛内移动，从而形成响应于活塞在缸膛内的移动而膨胀和收缩的具有可变容积的腔体。所述气体增压机可包括被配置以接收处于第一压力水平的气体的入口，和被配置以输出处于第二压力水平的气体的出口。入口可经由第一止回阀与腔体以流体连通方式选择性地连接，并且出口可经由第二止回阀与腔体以流体连通方式选择性地连接。所述气体增压机可进一步包括具有孔的凸轮，所述孔形成围绕两个或多个的缸体和活塞的内凸轮表面。凸轮的旋转可使得内凸轮表面将活塞从第一位置移动到第二位置。

根据本发明的各方面，一种系统被提供。所述系统包括一个或多个内部具有缸膛的缸体。所述系统可进一步包括活塞，所述活塞可在一个或多个缸体的每一缸膛内移动，从而形成响应于活塞在缸膛内的移动而膨胀和收缩的可变容积腔体。可变容积腔体可被配置以经由第一端口接收处于第一压力水平的气体，并且可被配置以经由第二端口输出处于第二高压水平的气体。所述系统可进一步包括凸轮，所述凸轮包括孔，所述孔形成围绕一个或多个缸体和活塞的内凸轮表面。凸轮的旋转可使得内凸轮表面将活塞从第一位置移动到第二位置。所述系统可进一步包括位置接近第一端口的第一止回阀，和位置接近第二端口的第二止回阀。第一止回阀选择性地允许气体经由第一端口进入腔体，并且第二止回阀选择性地允许气体经由第二端口退出腔体。所述系统进一步包括被配置成旋转凸轮的原动机以及包括控制逻辑装置。控制逻辑装置可被配置以产生控制信号并向原动机提供控制信号。控制信号被配置以使得原动机旋转凸轮。

附图说明

当结合附图参阅以下详细描述，可更好地理解本发明的上述方面和许多伴随的优点，因此将更易于了解所述方面和优点，附图中：

图1是根据本发明的各方面的气体增压机的等轴仰视图；

图2是图1的气体增压机的分解图；

图3是根据本发明的各方面的泵组件的底部等轴仰视图；

图4是图3的泵组件的剖视图；

图5是图4的泵组件的部分放大剖视图；

图6A是根据本发明各方面的泵组件处于第一位置时的平面俯视图；

图6B是图6A的泵组件处于第二位置时的平面俯视图；以及

图7是包括有根据本发明的各方面的气体增压机的系统的方框图。

具体实施方式

以下讨论内容提供了由呈发动机（或马达）形式的原动机（如电动机）提供动力的气体增压机的各实施例。本文所描述的气体增压机的一个或多个示例旨在提供一种被配置以产生一定容积（如介于25cm³与100cm³之间）的高输出压力水平（如高达10000psi）气体的轻型气体增压机。如下文将更详细解释的，气体增压机的一个或多个实施例中，活塞组件内的死区容积被减小，从而提高了气体增压机的效率，同时可以使用较轻零件和/或较小尺寸的发动机。因此，本文所公开的气体增压机的若干示例可包括用于减小活塞组件内的死区容积的独特阀配置结构。另外，一个或多个示例旨在更好地分布发动机所产生的扭矩。因此，气体增压机的一个或多个示例可包括凸轮/凸轮从动件装置，所述凸轮/凸轮从动件装置被配置成以更好分配的形式将发动机（例如，电动机等）的旋转运动转换成活塞组件的活塞的往复运动。此外，一个或多个示例旨在最小化向气体增压机的活塞组件施加往复移动所需要的扭矩。因此，气体增压机可包括扭矩倍增器，以使得气体增压机可使用可以产生气体增压机的输出要求的最小且最轻的发动机。

应了解，本文所描述的气体增压机的实施例可应用到需要高压水平的任何系统，包括（但不限于）压力控制器、校准器、流体流动控制系统等。此外，应了解，本文所描述的气体增压机可应用到任何类型的流体，如气体、气液组合等。

尽管下文说明和描述了说明性实施例，应了解，可在并不偏离本发明的精神和范围的情况下对上述实施方案进行各种更改。因此，下文结合附图（附图中类似参考数字表示类似元件）阐述的详细内容，仅旨在作为所公开主题的各种实施方案的描述，而并非旨在代表仅有的实施例。所描述的实施例被提供以仅作为实施例或说明，并且所描述的实施方案不应理解为优选实施例或优于其它实施例。本文所提供的说明性实施例并非为详尽的，也并非旨在将本发明限制于所公开的精确形式。

现参阅图1和图2，图1和图2示出了根据本发明的各方面的气体增压机100的一个实施例。如可从图1和图2看出，气体增压机100包括壳体102，所述壳体102具有顶盖104和底盖106，其各自以可移除的方式紧固到中空围绕件108的相反侧。从图2最佳所示，壳体102内设置有可操作地连接到泵组件112的发动机110，如无框电动机。应了解，图中仅示出了发动机110的转子。在所示出的实施例中，发动机110和泵组件112围绕静止主轴114而安装。

气体增压机100进一步包括用于接收处于第一压力的流体的入口116（参阅图4），和用于排放处于第二高压的流体的出口118（同样参阅图4）。入口116可与供应瓶（未示出）以流体连通形式连接，所述供应瓶包含流体，如以低压水平（如介于约500psi与约3000psi之间的压力水平）受压的气体等。在一些实施例中，入口116与大气空气相流体连通。出口118可与如蓄积器（未示出）的装置以直接或选择性流体连通形式连接，所述装置接收和存储气体增压机100所产生的高压气体，如高达10000psi或更高的压力。运作时，发动机110被配置以使得泵组件112将从入口116接收到的处于第一压力的流体泵至第二高压，并向出口118提供第二高压。随后可向蓄积器提供第二高压，如下文进一步讨论。

在一个实施例中，如图2最佳所示，上支撑构件120和下支撑构件122也可视需要定位于壳体102内、并且围绕主轴114安装。在一些实施例中，上支撑构件120和/或下支撑构件122可经由机械紧固件、锁定零件或其它方式紧固到泵组件112。

仍参阅图1和图2的实施方案，发动机110的输出轴（未图示）可操作地连接到下支撑构件122，并且被配置以围绕主轴114沿顺时针或逆时针方向旋转下支撑构件122。下支撑构件122的旋转又引起上支撑构件120和部分泵组件112围绕静止主轴114旋转，如下文将更详细描述。

在所示出的实施例中，发动机110经由机械装置126可操作地连接到下支撑构件122。机械优势装置126被配置成放大发动机110所产生的扭矩量，和/或降低提供至向下支撑构件122的旋转速度。这样一来，气体增压机100就可使用较小（如较低功率）且较轻的发动机110。在所示出的实施例中，机械优势装置126是行星齿轮组，所述行星齿轮组包括恒星齿轮126a、多个行星齿轮126b和环形齿轮126c，在所示出的实施例中，环形齿轮126c形成于壳体102的静止围绕件108的内表面上。在本实施例中，发动机110的输出轴以驱动方式连接到恒星齿轮126a，以使得恒星齿轮126a能够旋转。如经由以同轴方式位于行星齿轮的每一旋转中心的轴和轴承，行星齿轮126b中的每一个连接到下支撑构件122。行星齿轮126b的移动（即绕轨道运行）使得上支撑构件120和/或下支撑构件122以低于发动机的输出轴的速度旋转。应理解，机械优势装置126是可选的。

现参阅图3至图5，图3至图5示出图2的泵组件112的底部等轴仰视图、剖视图和部分放大剖视图。泵组件112包括固定安装到主轴114上的阀歧管130、以及围绕主轴114径向安置的多个泵132。在一些实施例中，泵组件112还可包括紧固到气体增压机100的静止特征件（如阀歧管130）上的下导板134和/或上导板136，如图4和图5最佳所示。因此，下导板134和上导板136在主轴114周围维持静止。下导板134和上导板136中的每一个可包括一个或多个狭长开口138，所述一个或多个狭长开口138被配置以去除施加到对应泵的活塞上的径向力，以使得活塞被轴向驱动，如下文将更详细描述。

仍参阅图4和图5，每个泵132包括活塞140和具有穿过其中的圆柱缸膛144的缸体142。活塞140被配置以在其对应的缸体142的缸膛144内受到往复地驱动，所述受驱方式将在下文详细描述。每个缸体142的膛孔144结合每个活塞140和阀歧管130，一起界定了置于活塞140的第一侧上、具有可变容积的腔室146。应了解，每个腔室146可由活塞密封件150来与大气隔绝。尽管在示出的实施例中示出了围绕主轴均匀安置的四个泵132，应了解，可使用任何数目的泵，包括使用单个泵。

如上文概述，每个活塞140在各个缸体142的缸膛144内往复运动。为了向活塞140施加往复移动，泵组件112进一步包括旋转-往复转换机构152，如图3和图4最佳所示。在一些实施方案中，旋转-往复转换机构152可紧固到发动机110的输出轴、机械优势装置126和/或下支撑构件122（图2）。每个活塞140可克服将活塞140推离开主轴114的偏压力。在一些实施例中，这类偏压力可由供应压力或弹簧（未示出）产生。

应了解，旋转-往复转换机构152可以是被配置成将旋转运动转换成往复运动的任何类型的机构，如凸轮、曲柄和臂组件和类似物。在所示出的实施例中，旋转-往复转换机构是被配置成围绕主轴114旋转的内向作用凸轮152。也就是说，凸轮152包括形成内凸轮表面156的孔154，所述内凸轮表面156被配置成向活塞140施加往复移动。应了解，可提供一个以上凸轮152。运作时，当发动机110（图2）向凸轮152施加旋转移动，内凸轮表面156使得每个活塞140移向主轴114，从而压缩腔室146的容积。在凸轮152的持续旋转期间，偏压力使得活塞140能够移离主轴114，从而扩大腔室146的容积。

在所示出的实施例中，凸轮152的内部形状是基于均一扭矩的要求形成的。这样一来，向抵抗受压流体的压缩力的活塞施加往复移动所要求的最大扭矩受到限制。因此，气体增压机100的各个部件（如活塞、发动机、凸轮等）可能会由于所要求的最大扭矩较低而设计得较轻和/或较小。此外，应了解，孔154的形状可依据泵132的数目、运作参数和设计参数等而变化。

在所示出的实施例中，为了辅助转换来自凸轮152的运动，凸轮从动件160可经由锁扣162连接到每个活塞140的末端，如图4最佳所示。凸轮从动件160包括滚筒164，所述滚筒164由锁扣（或U型夹）162围绕锁扣销166以旋转方式支撑。一旦组装完成，滚筒164位于内凸轮表面156附近，并且被配置以围绕锁扣销166抵靠着内凸轮表面156而旋转。

在一些实施例中，每个锁扣销166的第一端可延伸通过下导板134的狭长开口138。另外地或可选地，每个锁扣销166的第二端可延伸通过上导板136的狭长开口138。因此，下导板134和上导板136引导滚筒164的移动，并且下导板134和上导板136又限定活塞140的往复移动的行进路径。因此，下导板134和上导板136可被配置以去除由凸轮152向活塞140施加的径向力。运作时，当凸轮152旋转，滚筒164沿着内凸轮表面156滚动，并且当凸轮152在圆柱膛孔144内往复驱动活塞140，每个锁扣销166沿着对应狭长开口138的纵向轴线往复运动。

如上文概述，气体增压机100经由入口116接收处于第一压力的流体，并且经由出口118排放处于第二高压的流体。因此，经由图3至图5所示的阀歧管130，泵132的腔室146与气体增压机100的入口116、以及出口118以流体连通形式选择性地连接。特别地，经由一个或多个具有通向腔室146的第一端口的第一导管170，入口116与腔室146以流体连通形式选择性地连接。经由具有通向腔室146的第二端口的至少一个第二导管172，出口118与腔室146以流体连通形式选择性地连接。为了在入口116与腔室146之间施加选择性的流体连通，在第一导管内或第一端口中的一个或多个附近提供第一止回阀174（图4）。为了在出口118与腔室146之间施加选择性的流体连通，在第二导管172内或第二端口附近提供第二止回阀176（图4）。在一些实施例中，共用入口腔体将入口116连接到第一导管170。在一个实施例中，共用入口腔体定位于阀歧管130与主轴114之间。

运作时，第一止回阀174被配置成使得，在腔室146内的压力小于入口116内的压力时，经由阀歧管130的第一导管170将入口116与活塞140的腔室146以流体连通方式连接。因此，当活塞140移离主轴114，腔室146的容积膨胀，从而腔室146内部的压力降低，并导致第一止回阀174打开。当腔室146内的压力大于入口116内的压力时，第一止回阀174闭合。另一方面，第二止回阀176被配置成当腔室146内的压力大于出口118内的压力时打开，并且被配置成当腔室146内的压力小于出口118内的压力时闭合。

根据本发明的一个方面，第一止回阀174和第二止回阀176经过设置和配置以减小或最小化活塞冲程的死区容积。在一个实施例中，气体增压机100被配置成，经由在第二端口附近或阀歧管130内使用一个球式止回阀或类似阀、以及在腔室146附近使用一个盘式止回阀、片簧式止回阀或类似阀来最小化泵132的死区容积。在所示出的实施方案中，第一止回阀174是盘式止回阀，并且第二止回阀176是球式止回阀。因此，活塞能够朝向主轴往复运动，直到达到接近止回阀174的位置。应了解，所述球式止回阀也可以是盘式止回阀、簧片式止回阀、舌门式止回阀或类似阀。

如图5最佳所示，球式止回阀176包括被配置成抵靠着底座部182的球形件180。止回阀176包括弹簧（未图示），如压缩弹簧，其被配置成根据需要将球形件180保持抵靠着底座部182。在一个实施例中，弹簧位于第二端口附近，以便进一步最小化死区容积的尺寸。球式止回阀的打开和闭合机制是众所周知的，因此出于简洁目的，本文不再详述。

仍参阅图5，止回阀174包括具有第一表面和第二相反表面的平面构件，如盘形件184。在所示出的实施例中，盘形件184包括中心孔。所述孔被定位以使得阀歧管130的第二导管172被放置成经由第二端口与腔室146流通连通。止回阀174可包括位于盘形件184的外周长上的一个或多个弹簧，如板簧188。板簧188被配置成将盘形件184保持抵靠着阀歧管130，从而将阀176置于闭合位置，并且板簧188被配置以将盘形件194与阀歧管130对齐。在一个实施例中，板簧188和盘形件184用作舌门式止回阀。当入口流体经由入口116向盘形件184的第二表面施加大于板簧188的力时，板簧188转向，从而打开阀176。

在所示出的实施例中，第一导管170围绕第二导管172。在一个实施例中，第二导管172延伸通过止回阀174的盘形件184的孔，并且第一导管170围绕第二导管172，这样的方位使得死区容积的尺寸受到进一步限制。也就是说，由活塞140位于压缩冲程末端时的端部、盘形件184的第一表面、以及从止回阀174的球形件176到腔室146附近的第二导管172所限定的容积有所减小，从而增大可由每个活塞冲程产生的输出压力、泵的压缩率和/或气体增压机的效率。

现参阅图6A和图6B，描述了图3至图5的泵组件116的示例性运作。为了便于描述，图6A和图6B的泵组件112并未示出下导板134和上导板136。在所示出的实施例中，由发动机110驱动凸轮152围绕主轴114沿顺时针方向旋转（图2）。在图6A示出的第一位置，当内凸轮表面156位于距离主轴114的最大径向距离处，活塞140a位于膨胀冲程的末端。在凸轮152的相反侧，当内凸轮表面156位于距离主轴114的最小径向距离处，活塞140c位于压缩冲程的末端。活塞140b是接近于从距主轴114的最大径向距离到距主轴114的最小径向距离的过渡部分，并且处于腔室的容积膨胀阶段。活塞140d是接近于从距离主轴114的最小径向距离到距主轴114的最大径向距离的过渡部分，并且处于腔室的容积压缩阶段。

当凸轮152沿顺时针方向旋转，活塞140c开始由于例如上文论述的偏压力而移离主轴114。因此，对应腔室内的容积增大，从而腔室中的压力有所减小。压力差导致盘形件184移离阀歧管130，从而使阀174打开，并且允许供应瓶中的低压气体填充腔室。

当凸轮152继续旋转，内凸轮表面156使得活塞140a开始移向主轴114，内凸轮表面156相对于主轴114的径向距离开始变小。因此，对应腔室的容积减小，从而腔室中的压力有所增大。压力差导致第二止回阀176打开，从而允许腔室146中的高压气体排放到出口118。

凸轮152从图6A所示的第一位置沿顺时针方向旋转到图6B所示的第二位置。在第二位置，活塞140d已移动到压缩冲程的末端，并且活塞140b已移动到膨胀冲程的末端。活塞140a处于腔室的容积压缩阶段，并且活塞140c处于腔室的容积膨胀阶段。

现参阅图7，图7示出系统300的方框图，所述系统300包括控制逻辑装置310，如控制器、微处理器、数字电路或类似装置，所述控制逻辑装置310用于控制气体增压机100以便诸如蓄积器320的存储装置内获得特定压力。控制逻辑装置310与发动机驱动电路330以电气通信方式连接，而发动机驱动电路330又与气体增压机100的发动机110以电气通信方式连接。

如参阅图2所描述，发动机110以机械方式连接到泵组件112。在图7的系统300中，泵组件112与蓄积器320流体连通，所述蓄积器320被配置成从泵组件112接收输出流体。被配置以测量蓄积器320内的流体压力的压力传感器340位于蓄积器320附近，并且与蓄积器320流体连通。压力传感器340包括压力传感器电子器件350或连接到压力传感器电子器件350，并且压力传感器340被配置以向传感器电子器件350提供压力信号。压力传感器340和传感器电子器件350被配置以向控制逻辑装置310提供指示蓄积器320中的压力的反馈信号。

控制逻辑装置310包括内部设定了蓄积器320的所需压力的输入/输出接口。控制逻辑装置310处理从输入/输出接口接收到的信号，并将控制信号输出到发动机驱动电路330。响应于接收到的控制信号，发动机驱动电路330处理控制信号、并将适合的装置水平信号输出到发动机110。一旦接收到装置水平信号，发动机110就使泵组件112的旋转-往复转换机构旋转起来。

控制逻辑装置310可包括足够的逻辑计算能力来比较反馈信号与所需压力。基于所述比较，如当反馈信号指示蓄积器320内的压力小于所需压力时，控制逻辑装置310可继续驱动发动机110，或者如当反馈信号指示蓄积器320内的压力大于所需压力时，控制逻辑装置310可停止驱动发动机110。系统300可任选地包括阀360，以便将所存储的气体输出到另一装置，如压力控制器。

应了解，可根据用于执行气体增压机的预期功能的各种逻辑来“控制”各种部件。本文所描述的逻辑的示例可以通过多种设置实施，包括（但不限于）硬件（例如，模拟电路、数字电路、处理单元等及其组合）、软件及其组合。在各个部件为分布式元件的情形下，各个部件可经由通信链接彼此访问。

根据一个优选的实施例，本发明公开了一种气体增压机，其包含：至少一个缸体，其内部具有缸膛；活塞，其在所述至少一个缸体的所述缸膛内可移动，从而形成响应于所述活塞在所述缸膛内的移动而膨胀和收缩的腔体，其中所述腔体被配置成经由第一端口接收处于第一压力水平的气体，并且被配置成经由第二端口输出处于第二压力水平的所述气体；机构，其被配置成使得所述活塞在所述缸膛内从第一位置移动到第二位置；第一止回阀，其具有平面密封构件且接近所述第一端口而定位，所述第一止回阀选择性地允许所述气体经由所述第一端口进入所述腔体；以及第二止回阀，其接近所述第二端口而定位，所述第二止回阀选择性地允许所述气体经由所述第二端口退出所述腔体；其中所述第一止回阀和所述第二止回阀被配置和布置成在所述活塞已到达所述第二位置时最小化所述腔体的死区容积。

优选的，所述平面密封构件位于所述腔体内且邻近至少所述第一端口，所述平面密封构件可移动至接触和脱离所述第一端口，以用于选择性地允许所述气体经由所述第一端口进入所述腔体。优选的，所述平面密封构件包括孔，所述孔被设置为与所述第二端口流体连通。优选的，所述第一端口的数量是多个，所述多个第一端口定位成围绕所述第二端口。优选的，所述机构是凸轮。优选的，所述凸轮包括形成内凸轮表面的孔，所述内凸轮表面围绕所述至少一个缸体和所述活塞，并且其中所述凸轮的旋转使得所述内凸轮表面将所述活塞从所述第一位置移动到所述第二位置。优选的，所述内凸轮表面被配置以使得所述活塞在所述缸体的所述缸膛内往复运动。优选的，所述气体增压机包含多个壳体，每个壳体具有第一端口、第二端口和腔体。

根据另一个优选的实施例，本发明公开了一种气体增压机，其包含：两个或多个缸体，其内部具有缸膛；活塞，其在所述两个或多个缸体的每个缸膛内可移动，从而形成具有响应于所述活塞在所述缸膛内的移动而膨胀和收缩的可变容积的腔体；入口，其被配置以接收处于第一压力水平的气体，和出口，其被配置以输出处于第二压力水平的气体，其中所述入口经由第一止回阀以流体连通方式与所述腔体选择性地连接，并且所述出口经由第二止回阀以流体连通方式与所述腔体选择性地连接；以及凸轮，其包括形成内凸轮表面的孔，所述内凸轮表面围绕所述两个或多个缸体和所述活塞，其中所述凸轮的旋转使得所述内凸轮表面将所述活塞从第一位置移动到第二位置。

优选的，所述两个或多个缸体以径向布置形式进行安置。优选的，所述两个或多个缸体包括四个缸体。优选的，所述内凸轮表面被配置以使得每个活塞在所述缸体的所述缸膛内移动。优选的，所述第一止回阀包括可移动盘形件，并且所述第二止回阀包括可移动球形件。优选的，所述第一止回阀和所述第二止回阀被布置和配置成最小化所述腔体的死区容积。优选的，所述气体增压机进一步包含可操作地连接到所述凸轮、以旋转所述凸轮的机械优势装置，其中所述机械优势装置是行星齿轮组，所述行星齿轮组包含恒星齿轮、多个行星齿轮和环形齿轮，所述凸轮连接到所述行星齿轮中的至少一个。

根据另一个优选的实施例，本发明公开了一种系统，其包含：一个或多个缸体，其内部具有缸膛；活塞，其在所述一个或多个缸体的每个缸膛内可移动，从而形成响应于所述活塞在所述缸膛内的移动而膨胀和收缩的可变容积腔体，其中所述可变容积腔体被配置成经由第一端口接收处于第一压力水平的气体，并且被配置成经由第二端口输出处于第二更高压力水平的气体；凸轮，所述凸轮包括形成内凸轮表面的孔，所述内凸轮表面围绕所述一个或多个缸体和所述活塞，其中所述凸轮的旋转使得所述内凸轮表面将所述活塞从第一位置移动到第二位置；第一止回阀，其接近所述第一端口而定位，和第二止回阀，其接近所述第二端口而定位，所述第一止回阀选择性地允许所述气体经由所述第一端口进入所述腔体，并且所述第二止回阀选择性地允许所述气体经由所述第二端口退出所述腔体；原动机，所述原动机被配置以旋转所述凸轮；以及控制逻辑装置，所述控制逻辑装置被配置以产生控制信号并向所述原动机提供所述控制信号，其中所述控制信号被配置以使得所述原动机旋转所述凸轮。

优选的，所述系统进一步包含与所述第二端口流体连通的蓄积器，其中所述蓄积器被配置以接收和存储处于所述第二压力水平的所述气体。优选的，所述系统进一步包含与所述蓄积器流体连通的压力传感器，其中所述压力传感器被配置以感测第三压力水平，并且其中所述控制逻辑装置被配置以接收指示所述第三压力水平的反馈信号。优选的，所述控制逻辑装置被配置以接收指示所述蓄积器内所存储的所述气体的所需压力水平的输入信号，并且其中所述控制逻辑装置被配置以比较所述反馈信号与所述输入信号。优选的，所述原动机是电动机。

上文已描述本发明的各种原理、代表性实施方案和运作模式。然而，本发明的那些想要受到保护的方面并不理解为限于所公开的特定实施方案。此外，本文所描述的实施方案视为说明性的而并非限制性的。应了解，在并不偏离本发明的精神的情况下，可由他人进行多种变更和更改，并且可使用多种等效方案。因此，明确希望所有变更、更改和等效方案都属于所要求保护主题的精神和范围。

Claims (20)

1.一种气体增压机，其包含：

至少一个缸体，其内部具有缸膛；

活塞，其在所述至少一个缸体的所述缸膛内可移动，从而形成响应于所述活塞在所述缸膛内的移动而膨胀和收缩的腔体，其中所述腔体被配置成经由第一端口接收处于第一压力水平的气体，并且被配置成经由第二端口输出处于第二压力水平的所述气体；

机构，其被配置成使得所述活塞在所述缸膛内从第一位置移动到第二位置；

第一止回阀，其具有平面密封构件且接近所述第一端口而定位，所述第一止回阀选择性地允许所述气体经由所述第一端口进入所述腔体；以及

第二止回阀，其接近所述第二端口而定位，所述第二止回阀选择性地允许所述气体经由所述第二端口退出所述腔体；

其中所述第一止回阀和所述第二止回阀被配置和布置成在所述活塞已到达所述第二位置时最小化所述腔体的死区容积。

2.根据权利要求1所述的气体增压机，其特征在于：所述平面密封构件位于所述腔体内且邻近至少所述第一端口，所述平面密封构件可移动至接触和脱离所述第一端口，以用于选择性地允许所述气体经由所述第一端口进入所述腔体。

3.如权利要求2所述的气体增压机，其特征在于：所述平面密封构件包括孔，所述孔被设置为与所述第二端口流体连通。

4.如权利要求3所述的气体增压机，其特征在于：所述第一端口的数量是多个，所述多个第一端口定位成围绕所述第二端口。

5.如权利要求1所述的气体增压机，其特征在于：所述机构是凸轮。

6.如权利要求5所述的气体增压机，其特征在于：所述凸轮包括形成内凸轮表面的孔，所述内凸轮表面围绕所述至少一个缸体和所述活塞，并且其中所述凸轮的旋转使得所述内凸轮表面将所述活塞从所述第一位置移动到所述第二位置。

7.如权利要求6所述的气体增压机，其特征在于：所述内凸轮表面被配置以使得所述活塞在所述缸体的所述缸膛内往复运动。

8.如权利要求1所述的气体增压机，其特征在于：所述气体增压机包含多个壳体，每个壳体具有第一端口、第二端口和腔体。

9.一种气体增压机，其包含：

两个或多个缸体，其内部具有缸膛；

活塞，其在所述两个或多个缸体的每个缸膛内可移动，从而形成具有响应于所述活塞在所述缸膛内的移动而膨胀和收缩的可变容积的腔体；

入口，其被配置以接收处于第一压力水平的气体，和出口，其被配置以输出处于第二压力水平的气体，其中所述入口经由第一止回阀以流体连通方式与所述腔体选择性地连接，并且所述出口经由第二止回阀以流体连通方式与所述腔体选择性地连接；以及

凸轮，其包括形成内凸轮表面的孔，所述内凸轮表面围绕所述两个或多个缸体和所述活塞，其中所述凸轮的旋转使得所述内凸轮表面将所述活塞从第一位置移动到第二位置。

10.如权利要求9所述的气体增压机，其特征在于：所述两个或多个缸体以径向布置形式进行安置。

11.如权利要求10所述的气体增压机，其特征在于：所述两个或多个缸体包括四个缸体。

12.如权利要求11所述的气体增压机，其特征在于：所述内凸轮表面被配置以使得每个活塞在所述缸体的所述缸膛内移动。

13.如权利要求12所述的气体增压机，其特征在于：所述第一止回阀包括可移动盘形件，并且所述第二止回阀包括可移动球形件。

14.如权利要求9所述的气体增压机，其特征在于：所述第一止回阀和所述第二止回阀被布置和配置成最小化所述腔体的死区容积。

15.如权利要求14所述的气体增压机，其特征在于：所述气体增压机进一步包含可操作地连接到所述凸轮、以旋转所述凸轮的机械优势装置，其中所述机械优势装置是行星齿轮组，所述行星齿轮组包含恒星齿轮、多个行星齿轮和环形齿轮，所述凸轮连接到所述行星齿轮中的至少一个。

16.一种系统，其包含：

一个或多个缸体，其内部具有缸膛；

活塞，其在所述一个或多个缸体的每个缸膛内可移动，从而形成响应于所述活塞在所述缸膛内的移动而膨胀和收缩的可变容积腔体，其中所述可变容积腔体被配置成经由第一端口接收处于第一压力水平的气体，并且被配置成经由第二端口输出处于第二更高压力水平的气体；

凸轮，所述凸轮包括形成内凸轮表面的孔，所述内凸轮表面围绕所述一个或多个缸体和所述活塞，其中所述凸轮的旋转使得所述内凸轮表面将所述活塞从第一位置移动到第二位置；

第一止回阀，其接近所述第一端口而定位，和第二止回阀，其接近所述第二端口而定位，所述第一止回阀选择性地允许所述气体经由所述第一端口进入所述腔体，并且所述第二止回阀选择性地允许所述气体经由所述第二端口退出所述腔体；

原动机，所述原动机被配置以旋转所述凸轮；以及

控制逻辑装置，所述控制逻辑装置被配置以产生控制信号并向所述原动机提供所述控制信号，其中所述控制信号被配置以使得所述原动机旋转所述凸轮。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于：所述系统进一步包含与所述第二端口流体连通的蓄积器，其中所述蓄积器被配置以接收和存储处于所述第二压力水平的所述气体。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于：所述系统进一步包含与所述蓄积器流体连通的压力传感器，其中所述压力传感器被配置以感测第三压力水平，并且其中所述控制逻辑装置被配置以接收指示所述第三压力水平的反馈信号。

19.如权利要求16所述的系统，其特征在于：所述控制逻辑装置被配置以接收指示所述蓄积器内所存储的所述气体的所需压力水平的输入信号，并且其中所述控制逻辑装置被配置以比较所述反馈信号与所述输入信号。

20.如权利要求16所述的系统，其特征在于：所述原动机是电动机。

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