CN103477092A - 带有滚动活塞密封件的压缩机和/或膨胀机装置 - Google Patents

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CN103477092A CN2011800652885A CN201180065288A CN103477092A CN 103477092 A CN103477092 A CN 103477092A CN 2011800652885 A CN2011800652885 A CN 2011800652885A CN 201180065288 A CN201180065288 A CN 201180065288A CN 103477092 A CN103477092 A CN 103477092A
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Abstract

本发明提供一种设备，该设备可以包括活塞，所述活塞可运动地布置在压力容器内，并且限定出第一内部区域和第二内部区域。活塞具有第一位置和第二位置，在所述第一位置中，第一内部区域容纳具有第一压力的气体，并且第一内部区域的容积大于第二内部区域的容积，在所述第二位置中，第二内部区域容纳具有第二压力的气体，并且第二内部区域的容积大于第一内部区域的容积。密封构件附装到活塞并附装到压力容器。密封构件具有第一构造和第二构造，在所述第一构造中，当活塞处于其第一位置中时，密封构件的至少一部分布置在第一位置处，在所述第二构造中，当活塞处于其第二位置中时，密封构件的所述部分布置在第二位置处。

Description

带有滚动活塞密封件的压缩机和/或膨胀机装置
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2010年12月7日提交的、题名为“Compressorand/or Expander Device with Rolling Piston Seal”的美国临时申请序列No.61/420505的优先权和利益，该申请的全部内容由此通过引用包含于此。
技术领域
本发明总体上涉及用于对诸如空气之类的气体进行压缩和/或膨胀并且/或者对诸如水之类的液体加压的装置、系统和方法，并且本发明尤其涉及包括滚动活塞密封件的装置。
背景技术
已知的装置和系统可以包括圆筒形外壳，带有布置在其中的可运动活塞。某些已知的装置包括使用诸如空气之类的气体以使活塞运动而产生输出功。某些气动装置用于对诸如空气之类的气体进行压缩和/或膨胀。例如，活塞可以在气缸内运动以在增大的压力下将气体从气缸推出或运动出。例如，可以在压缩空气储能系统中使用这种装置。其它装置可以用于通过向布置在气缸内与液体接触的活塞施加力/功而对诸如水之类的液体加压并且/或者泵送加压液体。这些装置或其它装置还可以通过将加压液体逆着活塞推压到气缸中而产生输出功。
在某些已知的装置中，例如在活塞的外表面与气缸的内表面之间布置有密封件，以便在活塞与气缸壁之间提供液密密封。可以使用各种类型的密封件，例如O型环，其布置在活塞的外表面上和/或布置在气缸的内表面上，使得活塞可以在仍然维持液密配合的同时相对于气缸运动。然而，使用传统的O型环类型密封件仍然会要求对气缸内表面的精密机加工以产生良好的密封并对O型环的磨损最小化，并且会因O型环与O型环所抵靠密封件的表面（例如气缸壁）之间的滑动接触而产生摩擦损失，导致能量通过热而损失。用流体使活塞运动而产生输出的某些已知装置可以包括布置在活塞与气缸壁之间的所谓滚动密封件或滚动隔膜。
在压缩空气储能系统中，这些系统中的压力容器或气缸会具有非常大的直径，尤其是处于压缩过程的早期阶段。在这种系统中，滚动密封件对压缩和/或膨胀气体会是有帮助的。例如，在足以接收带有液密密封件的可运动活塞的大型压力容器内部上形成精密机加工表面会是困难且昂贵的。例如，压力容器会需要经历珩磨和镀铬处理以产生适当表面，使得活塞能够在压力容器内平滑且液密地滑动运动。因而，需要在诸如用于压缩和/或膨胀空气的气动装置之类的装置中设置改进的密封机构。还需要改进已知滚动密封件的性能。
发明内容
在某些实施例中提供了一种设备，该设备包括压力容器，所述压力容器限定出内部区域，在所述内部区域中可以容纳液体和气体中的至少一种。活塞可运动地布置在压力容器的内部区域内。活塞将内部区域分成在活塞的第一侧上的第一内部区域和在活塞的相对的第二侧上的第二内部区域。活塞可在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置中，具有第一压力的流体布置在第一内部区域内，并且第一内部区域的容积大于第二内部区域的容积，在所述第二位置中，具有第二压力的流体布置在第二内部区域内，并且第二内部区域的容积大于第一内部区域的容积。密封构件附装到活塞并附装到压力容器。密封构件构造成在第一构造与第二构造之间运动，在所述第一构造中，当活塞处于其第一位置中时，密封构件的至少一部分布置在压力容器内的第一位置处，在所述第二构造中，当活塞处于其第二位置中时，密封构件的至少一部分布置在压力容器内的第二位置处。
附图说明
图1是根据一个实施例的压缩机装置的示意图；
图2a是以第一构造示出的根据一个实施例的压缩机装置的一部分的局部剖视图；
图2b是以第二构造示出的图2a的压缩机装置的所述一部分的局部剖视图；
图3是以展开的构造中示出的根据一个实施例的滚动密封件的侧视图；
图4是图3的滚动密封件的一部分的侧视图；
图5是局部地示出图2a的压缩机装置的一部分的剖面的侧视图；
图6a是以第一构造示出的根据另一个实施例的压缩机装置的一部分的局部剖视图；
图6b是以第二构造示出的图6a的压缩机装置的所述一部分的局部剖视图；
图7a是以第一构造示出的根据另一个实施例的压缩机装置的一部分的局部剖视图；
图7b是以第二构造示出的图7a的压缩机装置的所述一部分的局部剖视图；
图8a是以第一构造示出的根据另一个实施例的压缩机装置的一部分的局部剖视图；
图8b是以第二构造示出的图8a的压缩机装置的所述一部分的局部剖视图；
图9是以展开的构造示出的根据另一个实施例的滚动密封件的侧视图；
图10是图8a和图8b的压缩机装置的一部分的局部剖视图；
图11是图8a和图8b的压缩机装置的一部分的局部剖视图；
图12是根据另一个实施例的滚动密封件的一部分的透视图；
图13是根据另一个实施例的压缩机装置的一部分的透视图；
图14是图13的压缩机装置的所述一部分的剖视图；
图15是图13的压缩机装置的滚动密封构件的透视图；
图16是图13的压缩机装置的压力容器的透视图；
图17是在图16的在图16中由线17所指示的那部分的放大图；
图18是图13的压缩机装置的活塞的透视图；
图19是根据另一个实施例的压缩机装置的一部分的剖视图；
图20是根据另一个实施例的压缩机装置的一部分的剖视图；
图21是根据另一个实施例的压缩机装置的一部分的剖视图；
图22是根据另一个实施例的压缩机装置的一部分的剖视图；
图23是根据一个实施例的压缩机/膨胀机系统的示意图。
具体实施方式
在此描述用于对诸如空气之类的气体进行压缩和/或膨胀并且/或者用于对诸如水之类的液体加压和/或泵送的装置和系统。本文所描述的气动装置可以用于压缩气缸或压力容器内的气体。如本文所述的，活塞可以可运动地布置在气缸或压力容器内，并被致动以压缩气缸或压力容器内的空气。这种装置可以包括：单向作用活塞，其构造成当沿着单个方向运动时压缩气体；或双向作用活塞，其构造成当沿着任一方向运动时压缩气体。如本文所述的气动装置可以包括布置在气缸或压力容器与活塞之间的所谓“滚动密封件”（本文也称为“滚动活塞密封件”或“滚动隔膜”）。滚动密封件可以在活塞相对于气缸运动期间在活塞与气缸壁之间提供液密密封，并减少或消除对压力容器内表面进行精密机加工（例如珩磨和镀铬）的需要。在某些实施例中，可以在压缩空气储能（CAES）系统中使用如本文所述的气动装置。
在某些CAES系统中，装置可以用例如液压致动器和/或气动致动器致动。例如，在某些压缩空气装置和系统中，机械活塞可以用于使诸如空气之类的气体运动或对诸如空气之类的气体进行压缩。在某些压缩空气装置和系统中，液压致动器可以用于使压力容器内的空气运动或者对压力容器内的空气进行压缩。例如，致动器可以使压力容器内的液体运动，使得液体对压力容器中的空气进行压缩。这样的压缩空气装置和系统在均题名为“Compressor and/or Expander Device”（统称为“压缩机和/或膨胀机装置申请”）的美国专利公开No.2011/0061836；美国专利公开No.2011/0062166；和美国专利公开No.2011/0061741中描述，这些申请的全部内容通过引用包含于此。压缩机和/或膨胀机装置申请描述了可以包括多级压缩和/或膨胀的CAES。如本文所述的，使用气动致动器和滚动密封件的压缩机/膨胀机装置也可以用在CAES中。
某些实施例中含装有包括压力容器的设备，所述压力容器限定出可以容纳液体和气体中的至少一种的内部区域。活塞可运动地布置在压力容器的内部区域内。该活塞将内部区域分成在活塞的第一侧上的第一内部区域和在活塞的相对的第二侧上的第二内部区域。活塞可在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置中，具有第一压力的气体布置在第一内部区域内，并且该第一内部区域的容积大于第二内部区域的容积，在所述第二位置中，具有第二压力的气体布置在第二内部区域内，并且第二内部区域的容积大于第一内部区域的容积。密封构件附装到活塞，并附装到压力容器。密封构件构造成在第一构造与第二构造之间运动，在所述第一构造中，当活塞处于其第一位置中时，密封构件的至少一部分布置在压力容器内的第一位置处，在所述第二构造中，当活塞处于其第二位置中时，密封构件的至少一部分布置在压力容器内的第二位置处。
在某些实施例中含装有包括压力容器的设备，所述压力容器限定出可以容纳液体和气体中的至少一种的内部区域。活塞可运动地布置在压力容器的内部区域内，处于压力容器内部区域内的第一位置与第二位置之间。密封构件附装到活塞，并附装到压力容器。密封构件限定出构造成容纳加压流体内部区域。密封构件构造成在第一构造与第二构造之间运动，在所述第一构造中，当活塞处于其第一位置中时，密封构件的至少一部分布置在压力容器内的第一位置处，在所述第二构造中，当活塞处于其第二位置中时，密封构件的至少一部分布置在压力容器内的第二位置处。
在某些实施例中含装有包括压力容器的设备，所述压力容器限定出可以容纳液体和气体中的至少一种的内部区域。活塞可运动地布置在压力容器的内部区域内，处于压力容器的内部区域内的第一位置与第二位置之间。密封构件具有第一端部部分、第二端部部分和中间部分。第一端部部分和第二端部部分均联接到压力容器，而中间部分联接到活塞，密封构件构造成在第一构造与第二构造之间运动，在所述第一构造中，当活塞处于其第一位置中时，密封构件的至少一部分布置在压力容器内的第一位置处，在所述第二构造中，当活塞处于其第二位置中时，密封构件的至少一部分布置在压力容器内的第二位置处。
图1是根据一个实施例的压缩机装置的示意图。压缩机装置100包括：气缸110（本文也称为“压力容器”）；和活塞112，其可运动地布置在由气缸110所限定的内部区域内（未示出）。至少一个滚动密封构件114布置在气缸110的内部区域内，并附装到活塞112和气缸110。压缩机装置100例如可以用于对气缸110内的气体（诸如空气之类）进行压缩。
气缸110可以包括入口导管（图1中未示出）和出口导管（图1中未示出），所述入口导管和出口导管均与气缸110的内部区域流体连通。压缩机装置100可以包括多个阀（图1中未示出），所述多个阀联接到入口导管和/或出口导管，并且/或者联接到气缸110。所述阀可以构造成可操作地打开和关闭与气缸110的流体连通。这样的阀的用法示例在以上通过引用包含于此的压缩机和/或膨胀机装置申请中更加详细地说明。气缸110可以在内部区域内容纳诸如液体和/或气体之类的流体，所述流体可以分别经由入口导管和出口导管与内部区域连通。在某些实施例中，气缸110构造成容纳诸如空气之类的气体。
活塞112可运动地布置在气缸110的内部区域内，并且可以将内部区域分成第一内部区域和第二内部区域。活塞112还可以经由活塞杆（图1中未示出）联接到致动器116。致动器116例如可以是电动马达或液压驱动的致动器，所述液压驱动的致动器例如是在Aborn等人的题名为“System and Methods for Optimizing efficiency of aHydraulically Actuated System”的美国临时专利申请No.61/290,107（“Aborn申请”）中描述的液压致动器，该申请的整个内容由此通过引用包含于此。致动器116可以用于使活塞112在气缸110的内部区域内来回运动。随着活塞112在气缸110的内部区域内来回运动，第一内部区域的容积和第二内部区域的容积将各自改变。例如，活塞112可以在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置中，第一内部区域所包含的流体体积大于第二内部区域中的流体体积，在所述第二位置中，第二内部区域所包含的流体体积大于第一内部区域中的流体体积。如本文所使用的，“流体”意味着液体、气体、蒸气、悬浮液、浮质或它们的任何组合。
在某些实施例中，活塞112在气缸110内运动，以便对气缸110内的气体（诸如空气之类）进行压缩。在某些实施例中，压缩机装置100可以构造成是单向作用的，这是因为活塞112可以被致动而仅沿着单个方向使空气运动或对空气进行压缩。在某些实施例中，压缩机装置100可以构造成是双向作用的，这是因为活塞112可以沿着两个方向被致动。换言之，活塞112可以被致动以沿着两个方向对气体（例如，空气）进行压缩和/或膨胀。例如，在某些实施例中，随着活塞112沿着第一方向运动，具有第一压力的第一流体体积可以在活塞112的一侧上进入气缸110的第一内部区域，并且具有第二压力的第二气体体积可以在第二内部区域中被活塞112的另一侧压缩，并继而离开第二内部区域。当活塞112沿着与第一方向相反的第二方向运动时，在第一内部区域内的第一气体体积可以被活塞112压缩，并继而离开具有大于第一压力的第三压力的第一内部区域，并且同时地，第三气体体积可以进入第二内部区域。
滚动密封构件114（本文也称为“滚动活塞密封件”和“滚动隔膜”）可以可释放地附装到或固定地附装到活塞112，并且可以可释放地附装到或固定地附装到气缸110。滚动密封构件114构造成布置在气缸110的内部区域内处于活塞112与气缸110的内壁之间。当活塞112被致动时，滚动密封构件114可以减小或消除活塞112与气缸110的内壁的接触。在某些实施例中，可以在活塞112与气缸110之间布置多于一个的滚动密封构件114。滚动密封构件114可以在一个或多个附装部位处附装到活塞112，并且可以在一个或多个附装部位处附装到气缸110。
滚动密封构件114可以随活塞112的运动而运动或滚动，同时维持活塞112与气缸110之间的液密密封。例如，在某些实施例中，滚动密封构件114可以在第一构造与第二构造之间运动，在所述第一构造中，当活塞112布置在气缸110内的第一位置或部位中时，滚动密封构件114布置在气缸110内的第一部位处，在所述第二构造中，当活塞112布置在气缸110内的第二位置或部位中时，滚动密封构件114布置在气缸110内的第二部位处。
在某些实施例中，滚动密封构件114可以限定密封内部区域，该密封内部区域构造成接收加压流体。例如，诸如气体或液体之类的加压流体可以被泵送或被引入到滚动密封构件114的内部区域中，以便使滚动密封构件114维持期望的形状和压力。在某些实施例中，压力可以大于气缸110的内部区域的最大操作压力，以便使滚动密封构件114维持正压力充胀。滚动密封构件114中的压力可以是恒定的，或可以作为气缸110的内部区域的压力的函数而变化，以便维持恒定的压差。在某些实施例中，流体例如可以是被加压到压缩机装置100的最大压力以上的压力（例如，1bar）的空气。加压流体118的源或供给体可以联接到与滚动密封构件114的内部区域流体连通的供给管路。配件或阀例如可以联接在滚动密封构件114与加压流体118的源之间。在某些实施例中，加压流体被引入到内部区域中，并且滚动密封构件114被关闭，使得滚动密封构件一旦关闭，便没有加压流体流入或流出滚动密封构件114。在某些实施例中，在压缩机装置100致动期间，在滚动密封构件114的内部区域内提供有加压流体的流动。在某些实施例中，滚动密封构件114可以包括允许小量加压流体从滚动密封构件114逃脱或泄漏的机构。在某些实施例中，压缩机装置100可以包括两个滚动密封构件，所述两个滚动密封构件共同地限定出接收加压流体的内部区域。
在某些实施例中，压缩机装置100可以包括两个滚动密封构件114，所述两个滚动密封构件可以在它们与活塞112之间限定出内部区域或空间。在这样的实施例中，内部区域可以容纳在低于压缩机装置100的入口压力的压力下的流体（例如，气体或液体）。例如，如果进入气缸110的气体（诸如空气之类）的压力是大气压或仅低于大气压，则在压缩机装置100致动期间，滚动密封构件114之间的内部区域或空间可以维持在低于大气压的压力下。真空源120可以联接到供给管路，所述供给管路与限定在滚动密封构件114与活塞112之间的空间流体连通。真空源120可以用于在空间内产生负压（例如，用于从空间抽取气体（例如空气））。在限定的空间内维持期望的压力可以帮助防止滚动密封构件114倒置或部分倒置，并可以防止和/或减小滚动密封构件114上的磨损。歧管（未示出）可以被包含并联接在通向真空源120的供给管路与气缸110之间，以确保在压缩机装置100致动期间从空间抽取气体（例如空气）。例如，歧管可以与被限定在气缸110的壁中的狭槽或孔流体连通，所述狭槽或孔与被限定在滚动密封构件114与活塞112之间的空间流体连通。
在某些实施例中，滚动密封构件114可以形成为柔性的材料片或膜，所述柔性的材料片或膜可以沿着与活塞112的运动方向平行的方向自我滚动和/或塌陷。滚动密封构件114例如可以是圆筒形的材料片，所述圆筒形的材料片在活塞112与气缸110之间卷绕在活塞112的外径上。在某些实施例中，滚动密封构件114可以包括边缘部分，该边缘部分构造成附装到活塞110和气缸110。在某些实施例中，滚动密封构件形成为封闭的圆环形袋。
在某些实施例中，滚动密封构件114由橡胶材料形成。橡胶例如可以抵抗会进入压缩机装置100的流体和污染物，并且具有适于用在压缩机环境中的磨损特性。在某些实施例中，滚动密封构件114例如可以由天然橡胶/聚丁二烯橡胶（NR/BR）的混合物形成。在某些实施例中，滚动密封构件114例如可以由涂覆有聚合物的织物材料形成。在某些实施例中，滚动密封构件114例如可以在外表面上包括较厚的材料（例如，橡胶或聚合物）涂层，该材料涂层在操作期间与活塞112接触。
在某些实施例中，滚动密封构件114由橡胶材料形成，在该橡胶材料内嵌入有一个或多个加固构件。在某些实施例中，滚动密封构件114包括沿着第一方向延伸的一个或多个加固构件和/或沿着第二方向延伸的一个或多个加固构件。例如，在某些实施例中，滚动密封构件114可以包括沿轴向延伸的一个或多个加固构件和沿周向延伸的一个或多个加固构件。在某些实施例中，滚动密封构件114可以包括沿着第一方向延伸的一个或多个加固构件和沿着横向于第一方向的第二方向延伸的一个或多个加固构件。在某些实施例中，滚动密封构件114可以包括仅沿着单个方向延伸的加固构件。例如，加固构件可以周向地或轴向地延伸。
加固构件的弹性可以足以在压缩机装置100致动期间防止或减小滚动密封构件114在轴向上的周期性拉伸。会不期望滚动密封构件114的周期性拉伸，因为它会导致对着活塞112或气缸110的可能磨损。加固构件沿周向的弹性也可以足够地高，以便允许随着活塞112在气缸110内来回运动而在活塞112与气缸110的壁之间膨胀。在某些实施例中，滚动密封构件114可以包括一个或多个加固构件，所述一个或多个加固构件由以90度布置的两种不同等级轮胎帘线的叠层形成或由不对称地编织的织物形成。在某些实施例中，一个或多个加固构件可以由诸如尼龙66之类的尼龙帘线材料、诸如Kevlar的芳香聚酰胺材料或其它适当的材料形成。
滚动密封构件114可以借助例如夹持的附装卷边部分（图1中未示出）附装到活塞112。例如，附装卷边部分可以包括嵌入滚动密封构件114的材料内的金属或塑料杆、或者金属弹簧。在某些实施例中，附装卷边部分可以包括杆或弹簧，所述杆或弹簧布置在滚动密封构件114的折起的边缘部分内。在某些实施例中，附装卷边部分可以包括杆或弹簧，所述杆或弹簧布置在滚动密封构件114的折起的部分内，处于与边缘不同的部位处。例如，附装卷边部分可以形成在滚动密封构件114的两个边缘之间的中间部位处。在某些实施例中，附装卷边部分例如可以大约形成在滚动密封构件114的两个边缘之间的中点处。杆或弹簧可以具有柔性以可弯曲或弯折，并且杆或弹簧布置在周向构造中（例如，围绕活塞卷绕）。为了将滚动密封构件114附装到活塞，附装卷边部分例如可以借助螺栓保持在被限定在活塞中的环形槽内，以便沿着卷边部分的周边范围维持滚动密封构件114中的张力。滚动密封构件114可以以类似的方式附装到气缸。以下说明与滚动密封构件114附装到活塞112和附装到气缸110有关的其它细节。
如上所述，滚动密封构件114布置在活塞112与气缸110之间，并且可以与活塞112的运动一起运动。将滚动密封构件114装入压缩机装置100中可以允许在气缸110和活塞112的表面抛光中的更大公差。例如，与滚动密封构件114接触的活塞112的表面和气缸110的表面可以变化，从而例如可以在没有精密机加工的情况下形成活塞112与气缸110。因此可以无需珩磨和镀铬处理，而这种珩磨和镀铬处理典型地用于实现通过O型环在活塞与气缸之间密封的适当表面。这种处理工艺的减少可以降低制造压缩机装置100的成本。例如，在某些压缩机装置中，气缸或压力容器会具有2米的直径。对这种大型气缸的精密机加工会是非常昂贵且耗时的。在某些实施例中，活塞112与气缸110例如可以由钢片形成，而无需机加工。在某些实施例中，活塞112和/或气缸110还可以由因不易受机加工影响而不适用于这种应用场合的材料形成，所述材料例如是玻璃纤维、塑料或者聚合物。在某些实施例中，诸如环氧树脂之类的表面防护层还可以施加到活塞112和/或气缸110的表面。
图2a和图2b示出压缩机装置的另一个实施例。压缩机装置200包括：气缸或压力容器210；活塞212，其可运动地布置在气缸210的内部区域222内；和滚动密封构件214。滚动密封构件214可运动地布置在内部区域222内，处于活塞214与气缸210的内壁之间。压缩机装置200可以构造成压缩气缸210内的气体（诸如空气之类）。
气缸210可以包括入口导管224（也称为“入口”）和出口导管226（也称为“出口”），入口导管和出口导管均与气缸210的内部区域222流体连通。气缸210可以在内部区域222内容纳诸如液体和/或气体之类的流体，该流体可以分别经由入口导管224和出口导管226与内部区域连通。入口导管224例如可以联接到气体（诸如空气之类）的源。出口导管226构造成将一定体积的压缩气体（例如空气）从内部区域222通到另一部位。例如，出口导管226可以联接到被构造成执行某一作用或功的另一压缩机/膨胀机装置或另一装置，或者出口导管226可以联接到被构造成储存压缩空气的储存容器。阀234可以联接到入口导管224和出口导管226。阀234可以操作成打开和关闭与气缸210的流体连通。如上所述，这种阀的操作示例也在以上通过引用包含于此的压缩机和/或膨胀机装置申请中加以描述。
活塞212可运动地布置在气缸210的内部区域222内，并且还可以经由活塞杆232联接到致动器（未示出）。致动器可以例如是电动马达，其构造成使活塞212在气缸210的内部区域222内来回运动。在某些实施例中，活塞212可以在气缸210内运动，以便如上所述地对气缸210的内部区域222内的气体（诸如空气之类）进行压缩。在该实施例中，压缩机装置200是单向作用的，这是因为活塞212可以被致动以仅当沿着如图2a中箭头A所示的一个方向运动时使空气运动或对空气进行压缩。
滚动密封构件214（本文也称为“滚动活塞密封件”和“滚动隔膜”）包括周向片部分236和两个附装杆238和240，如图3中所示。片部分236构造成围绕活塞212周向地布置。附装杆238和240均布置在片部分236的双层或折起的边缘部分248内，以便分别形成附装卷边242和244，如图3中所示。在某些实施例中，杆238、240可以备选地嵌入片部分236的材料中。如图4和图5中所示，在边缘部分248中形成有90度的弯曲部246，以便允许将附装卷边242和244如下所述地分别附装到气缸210和活塞212。杆238、240例如可以具有约9mm的直径D1，当布置在双层边缘部分248内时，附装卷边242和24可以各具有例如约13mm的直径D2。在某些实施例中，双层边缘部分248可以具有例如约3.8mm的厚度Th。在某些实施例中，片部分236可以具有例如2.5mm的厚度。
片部分236例如可以由橡胶材料或其它合适的柔性材料形成，如上所述。附装杆238、240也可以如先前所述地形成。滚动密封构件214还可以包括嵌入到片部分236的材料内的加固构件（未示出）。例如，一个或多个轴向加固构件可以沿着图3中轴线A-A的方向延伸，并且/或者一个或多个周向加固构件可以沿着图3中轴线B-B的方向延伸。在某些实施例中，加固构件可以沿着与图3中的轴线A-A和轴线B-B偏心的额外方向或备选方向延伸。
附装卷边242用于将滚动密封构件214附装到气缸210的壁，附装卷边244用于将滚动密封构件214附装到活塞212。如图5中所示，附装卷边242被接纳在环形槽250内，所述环形槽被限定在气缸210的壁中的环形部分254内，附装卷边244可以以类似的方式被接纳在活塞212中的环形槽（未示出）内。在弯曲部分246处以及在通向槽250的入口处或附近的气缸壁半径R例如可以是约3mm，并且在弯曲部分246与槽250之间限定的宽度W例如可以是约25mm。槽250可以具有例如约10mm的高度H。螺栓252联接到气缸210的环形部分254，并且用作夹持件以将附装卷边242保持在槽250内。可以沿螺栓纵向轴线方向对附装卷边242的夹持设置过盈配合，并且滚动密封构件214可以用作O型环以密封夹持区域。虽然未示出，但是附装卷边244可以以类似的方式附装到活塞212。如图4中所示，构造成布置在活塞212与气缸210的壁之间的空隙内的滚动密封构件214的宽度Wg例如可以介于约25mm与约50mm之间。
滚动密封构件214可以随活塞212的运动一起运动或滚动，并同时在维持活塞212与气缸210之间的液密密封。滚动密封构件214可以在图2a所示的第一构造与图2b所示的第二构造之间运动，在所述第一构造中，当活塞212布置在气缸210内的第一位置或部位中时，滚动密封构件214布置在气缸210内的第一部位处，在所述第二构造中，当活塞212布置在气缸210内的第二位置或部位中时，滚动密封构件214布置在气缸210内的第二部位处。
在使用中，为了对压缩机装置200内的气体（诸如空气之类）进行压缩，具有第一压力的空气可以通过入口导管224引入到内部区域222中。活塞212可以被致动，使得活塞212从图2a所示的第一位置运动到图2b所示的第二位置。随着活塞212沿箭头A的方向运动，活塞212对内部区域222内的空气进行压缩，同时将压缩空气压迫出或移出气缸210并进入出口导管226中。因而，离开内部区域222的压缩空气的压力大于进入内部区域222的空气的压力。
图6a和图6b示出的压缩机装置300具有与压缩机装置200类似的构造。因而，将不参照图6a和图6b详细地说明压缩机装置300与压缩机装置200相同的一些特征。在该实施例中，压缩机装置300包括：气缸或压力容器310；活塞312，其可运动地布置在气缸310的内部区域322内；和滚动密封构件314。压缩机装置300是单向作用式压缩机装置，并且可以构造成如以上对先前实施例所述地对气缸310内的气体（诸如空气之类）进行压缩。入口导管324和出口导管326在气缸310的顶端处联接到气缸310，并与气缸310流体连通。活塞312包括活塞杆332，所述活塞杆可以联接到致动器（未示出），以使活塞312在气缸310内来回运动。
滚动密封构件314可以与滚动密封构件214相同地或类似地形成，并且包括附装卷边342和344，所述附装卷边构造成如以上对于滚动密封构件214所述地将滚动密封构件314分别附装到气缸310和活塞312。滚动密封构件314可以随着活塞312的运动在图6a所示的第一构造与图6b所示的第二构造之间运动或滚动。例如，随着活塞312沿着箭头A的方向运动，滚动密封构件314将从图6a所示的第一位置运动到图6b所示的第二位置。在该实施例中，附装卷边342联接到气缸310的顶部部分，附装卷边344联接到活塞312的底部部分。在该构造下，当滚动密封构件314跟随活塞312的运动而在其第一构造（图6a）与第二构造（图6b）之间运动时，滚动密封构件314可以沿着向下的方向悬挂。
图7a和图7b示出压缩装置的另一个实施例。压缩机装置400包括：气缸或压力容器410；活塞412，其可运动地布置在气缸410的内部区域422内；第一滚动密封构件414和第二滚动密封构件415。滚动密封构件414和滚动密封构件415均可运动地布置在内部区域422内，处于活塞412与气缸410的内壁之间。压缩机装置400可以构造成如以上对于先前实施例所述地对气缸410内的气体（诸如空气之类）进行压缩。
活塞412将内部区域422在第一内部区域428（例如参见图7a）和第二内部区域430（例如参见图7b）之间分开，并且可以如对于上述实施例所描述地经由活塞杆432联接到致动器（未示出）。致动器可以用于使活塞412在气缸410的内部区域422内来回运动。随着活塞412在气缸410的内部区域422内来回运动，第一内部区域428的容积和第二内部区域430的容积均将改变。例如，活塞412可以在图7a所示的第一位置与图7b所示的第二位置之间运动，在所述第一位置中，第一内部区域428的容积大于第二内部区域430的容积，在所述第二位置中，第二内部区域430的容积大于第一内部区域428的容积。
气缸410可以包括：入口导管424（也称为“入口”）和出口导管426（也称为“出口”），该入口导管和出口导管均与第一内部区域428流体连通；以及入口导管460（也称为“入口”）和出口导管462（也称为“出口”），该入口导管和出口导管均与第二内部区域430流体连通。入口424和460均可以联接到气体的源，并且可以将气体连通到内部区域422。出口426和462均可以构造成将压缩气体（例如空气）的体积从内部区域422连通到另一个部位。例如，出口426和/或出口462均可以联接到被构造成执行某一作用或功的另一个压缩机/膨胀机装置或另一个装置，或者联接到被构造成储存压缩空气的储存容器。阀434可以联接到入口424和460及出口426和462，并且可以如以上对于先前实施例所述地操作成打开和关闭通与气缸410的流体连通。
滚动密封构件414和滚动密封构件415均可以与上述滚动密封构件214相同地或类似地构造。因而，如对于滚动密封构件214所述地，滚动密封构件414包括周向片部分436和形成附装卷边442以及附装卷边444的两个附装杆（未示出），滚动密封构件415包括周向片部分437和形成附装卷边456以及附装卷边458的两个附装杆（未示出）。如上参照图4和图5所述地，附装卷边442和456分别均用于将滚动密封构件414和滚动密封构件415附装到气缸410的壁，附装卷边444和458分别均用于将滚动密封构件414和滚动密封构件415附装到活塞412。例如，气缸410可以包括两个环形槽（与上述槽250类似），所述两个环形槽构造成接纳滚动密封构件414的附装卷边442以及滚动密封构件415的附装卷边456。活塞412还可以包括两个环形槽，所述两个环形槽构造成接纳滚动密封构件414的附装卷边444以及滚动密封构件415的附装卷边458。
在该实施例中，两个滚动密封构件414和415在它们与活塞412之间限定出内部区域或空间466。内部区域466可以容纳在低于压缩机装置400的入口压力的压力下的流体（例如气体或液体）。例如，如果进入气缸410的气体（诸如空气之类）的压力是大气压或仅低于大气压，则在滚动密封构件414和415之间的内部区域或空间466可以在压缩机装置400致动期间维持在低于大气压的压力下。真空源420可以联接到供给管路423，所述供给管路经由歧管464而与空间466流体连通。例如，歧管464可以包括开口（未示出），所述开口与限定在气缸410的壁中的多个孔口468流体连通，所述多个孔口与空间466流体连通。真空源420可以用于在空间466内产生负压（例如用于从空间抽取气体（例如空气））。维持在所限定空间内的期望压力可以帮助防止滚动密封构件414和415倒置或部分倒置，并且可以防止和/或减少滚动密封构件114和415上的磨损。歧管464可以分配真空压力，并且确保在压缩机装置400致动期间从空间466抽取气体（例如空气）。
在该实施例中，滚动密封构件414和滚动密封构件415均可以跟随活塞412的运动（例如，在气缸410内来回或上下运动）而一起运动或滚动，同时维持活塞412与气缸410之间的液密密封。滚动密封构件414和滚动密封构件415均可以在图7a所示的第一构造与图7b所示的第二构造之间运动，在所述第一构造中，当活塞412布置在第一位置或部位中时，滚动密封构件414和滚动密封构件415均布置在气缸410内的第一部位处，在所述第二构造中，当活塞412布置在气缸410内的第二位置或部位中时，滚动密封构件414和滚动密封构件415均布置在气缸410内的第二部位处。
在使用中，活塞412可以在气缸410内被致动或运动以对气缸410内的气体（诸如空气之类）进行压缩。在该实施例中，压缩机装置400是双向作用的，这是因为活塞412可以被致动，使得当活塞沿着两个方向中的每个方向运动时让空气运动或对空气进行压缩。例如，在入口426处的阀434打开和在出口426处的阀关闭的情况下，具有第一压力的气体（例如空气）可以经由入口424被引入第一内部区域428中。在入口424处的阀434可以继而关闭，并且在出口426处的阀434可以打开。活塞412可以沿着图7a所示的箭头A方向被致动，以便让气体运动或对气体进行压缩，同时气体运动出或移出第一内部区域428并进入出口导管426中。从第一内部区域428运动出来的空气的第二压力将大于当空气进入第一内部区域428时的空气的第一压力。同时，随着活塞412沿着箭头A方向运动，在入口460处的阀434可以打开，并且在出口462处的阀434可以关闭，以便使具有第一压力的空气可以经由入口460被引入或吸入第二内部区域430中。接着，在入口460处的阀434可以关闭，并且在出口462处的阀434可以打开。然后，活塞412可以被致动以沿着图7b所示的箭头B方向运动，使得第二内部区域430中的空气运动或移动，同时空气运动出第二内部区域430并进入出口导管462中。从第二内部区域430运动出来的空气的第二压力将大于当空气进入第二内部区域430时的空气的第一压力。随着空气从第二内部区域430运动出来，空气可以再次经由入口424被引入第一内部区域428中。随着活塞412在气缸410内来回运动，该循环可以持续下去。
图8a和图8b示出压缩装置的另一个实施例。压缩机装置500包括：气缸或压力容器510；活塞512，其可运动地布置在气缸510的内部区域522内；和滚动密封构件570。滚动密封构件570可运动地布置在内部区域522内，处于活塞512与气缸510的内壁之间。压缩机装置500可以构造成如以上对于先前实施例所述地对气缸510内的气体（诸如空气之类）进行压缩。
活塞512将内部区域522在第一内部区域528（例如，参见图8a）和第二内部区域530（例如，参见图8b）之间分开，并且可以如以上对于先前实施例所述地经由活塞杆532联接到致动器（未示出）。致动器可以用于使活塞512在气缸510的内部区域522内来回（或上下）运动。随着活塞512在气缸510的内部区域522内来回运动，第一内部区域528的容积和第二内部区域530的容积均将改变。例如，活塞512可以在图8a所示的第一位置与图8b所示的第二位置之间运动，在所述第一位置中，第一内部区域528的容积大于第二内部区域530的容积，在所述第二位置中，第二内部区域530的容积大于第一内部区域528的容积。
气缸510可以包括：入口导管524（也称为“入口”）和出口导管526（也称为“出口”），所述入口导管和所述出口导管均与第一内部区域528流体连通；以及入口导管560（也称为“入口”）和出口导管562（也称为“出口”），所述入口导管和所述出口导管均与第二内部区域530流体连通。入口524和560均可以联接到气体的源，并且可以将气体连通到内部区域522。出口526和562均可以构造成如以上对于先前实施例所述地将一定量的压缩气体（例如空气）从内部区域522连通到另一个部位。阀534可以联接到入口524和560以及出口526和562，并且可以操作成如以上对于先前实施例所述地打开和关闭与气缸510的流体连通。
在该实施例中，滚动密封构件570包括周向片部分536和三个附装杆538、540和539，例如如图9中所示。附装杆538和540均布置在片536的双层或折起的边缘部分548内以分别形成附装卷边542和544，如图9和图10中所示。如图10中所示，在附装卷边542和附装卷边544二者附近的边缘部分548中形成有90度的弯曲部546。在某些实施例中，双层边缘部分548例如可以具有约3.8mm的厚度。在某些实施例中，片部分536例如可以具有2.5mm的厚度。
在片536上的中间位置处，杆539布置在由片536的折叠部分545所形成的袋状部内以形成附装卷边543，例如如图11中所示。在某些实施例中，附装卷边543位于杆538与杆540之间的中点处或其附近。如图11中所示，在折叠部分545附近形成两个90度的弯曲部分547。
如以上对于先前实施例所述地，片部分536例如可以由橡胶材料或其它合适的柔性材料形成。附装杆538、540和539也可以如先前所述地形成。滚动密封构件570还可以包括加固构件（未示出），所述加固构件嵌入片部分536的材料内。例如，一个或多个轴向加固构件可以沿着图9中的轴线A-A的方向延伸，并且/或者一个或多个周向加固构件可以沿着图9中的轴线B-B的方向延伸。
附装卷边542和544均用于将滚动密封构件570附装到气缸510的壁（例如如图10中所示），而附装卷边543用于以类似的方式将滚动密封构件570附装到活塞512（例如如图11中所示），如以上对于先前实施例所述地。如图10中所示，附装卷边542和附装卷边544均被接纳在环形槽550内，所述环形槽550被限定在气缸510的壁的环形部分554中。气缸壁在弯曲部分546处和在通向槽550的入口处的半径R例如可以是约3mm，并且被限定在弯曲部分546与槽550之间的宽度W例如可以是约25mm。槽550例如可以具有约10mm的高度H。螺栓552联接到气缸510的环形部分554，以将附装卷边542和544夹持和保持在槽550内。可以沿着螺栓552的纵向轴线的方向对附装卷边542和544的夹持设置过盈配合，滚动密封构件570可以用作O型环以密封夹持区域。也如图10中所示，被构造成布置在活塞512与气缸510的壁之间的空隙内的滚动密封构件570的宽度Wg例如可以介于约25mm与约50mm之间。
滚动密封构件570可以以类似的方式附装到活塞512，如图11中所示。附装卷边543被接纳在环形槽576内，所述环形槽576被限定在活塞512的内部环形部分578中。活塞512的壁在弯曲部分547处和在通向槽576的入口处的半径R例如可以是约3mm，并且被限定在弯曲部分547与槽576之间的宽度W例如可以是约25mm。槽576例如可以具有约10mm的高度H。螺栓552联接到环形部分578，以将附装卷边543夹持和保持在槽576内。就气缸510而言，可以沿着螺栓552的纵向轴线的方向对附装卷边543的夹持设置过盈配合，滚动密封构件570可以用作O型环以密封夹持区域。
在该实施例中，滚动密封构件570限定出内部区域572，该内部区域572构造成接收诸如气体或液体之类的加压流体，所述加压流体可以被泵送或引入内部区域572中，从而在滚动密封构件570的内部区域572内维持期望的形状和压力。在某些实施例中，流体可以例如被加压到在压缩机装置500的最大压力以上的压力（例如1bar）。如图8a和图8b中所示，加压流体518的源或供给部可以联接到与滚动密封构件570的内部区域572处于流体连通的供给管路525。如图10中所示，具有直径D的通道580通过气缸510的环形部分554限定。在某些实施例中，环形部分554可以包括插入构件555，该插入构件限定出通道580，如图10中所示。在某些实施例中，通道580通过气缸510的一部分壁限定。供给管路525可以联接到通道580并与该通道流体连通。阀（未示出）可以例如联接在内部区域572与加压流体518的源之间，并且可以用于打开或关闭与内部区域572的流体连通。在某些实施例，加压流体被引入内部区域572中，并且滚动密封构件570关闭，使得一旦其关闭，则没有加压流体流入或流出滚动密封构件570。在某些实施例中，在滚动密封构件570的内部区域572内提供加压流体的流动。在某些实施例中，滚动密封构件570可以包括允许小量加压流体从滚动密封构件570逃脱或泄漏的机构。
如同先前的实施例，滚动密封构件570可以跟随活塞512的运动而运动或滚动，并且在活塞512与气缸510之间维持液密密封。滚动密封构件570可以在图8a所示的第一构造与图8b所示的第二构造之间运动，在所述第一构造中，当活塞512布置在气缸510内的第一位置或部位中时，滚动密封构件570布置在气缸510内的第一部位处，在所述第二构造中，当活塞512布置在气缸510内的第二位置或部位中时，滚动密封构件570布置在气缸510内的第二部位处。
在使用中，活塞512可以在气缸510内被致动或运动，以压缩气缸510内的气体（诸如空气之类）。在该实施例中，压缩机装置500是双向作用的，这是因为活塞512可以被致动以沿着两个方向使空气运动或对空气进行压缩。如以上对于压缩机400所述地，在入口524处的阀534打开和在出口526处的阀534关闭的情况下，具有第一压力的气体（例如空气）可以经由入口524被引入到第一内部区域528中。接着，在入口524处的阀534可以关闭，而在出口526处的阀534可以打开。活塞512可以沿着图8a所示的箭头A方向被致动，以使气体运动出或移出第一内部区域528并进入出口526中。从第一内部区域528运动出来的空气的第二压力将大于当空气进入第一内部区域528时的空气的第一压力。同时地，随着活塞512沿着箭头A方向运动，在入口560处的阀534可以打开，并且在出口562处的阀534可以关闭，以便使具有第一压力的空气可以经由入口560被引入或吸入第二内部区域530中。接着，在入口560处的阀534可以关闭，并且在出口562处的阀534可以打开。然后，活塞512可以被致动以沿着图8b所示的箭头B方向运动，使第二内部区域530中的空气运动或对其进行压缩，同时空气运动出第二内部区域530而进入出口导管562中。从第二内部区域530运动出来的空气的第二压力将大于当空气进入第二内部区域530时的空气的第一压力。随着空气从第二内部区域530运动出来，空气可以经由入口524引入第一内部区域528中。随着活塞512在气缸510内来回运动，该循环可以持续下去。
在备选实施例中，可以提供这样的滚动密封构件，即，所述滚动密封构件可以构造成或形成为如图12中所示的封闭袋。在该实施例中，滚动密封构件670包括：部分地限定出封闭的内部区域672的周向片部分636、以及附装卷边642和附装卷边644。片636可以由与本文所述的滚动密封构件（例如，114、214、314、414、415、570）类似的材料形成，并且与本文所述的滚动密封构件类似地构造。附装卷边642和644均例如可以与上述附装卷边543类似地构造。例如，片部分636可以具有包围杆638的折叠部分545和在杆640上的折叠部分649。滚动密封构件670可以例如如以上对附装卷边543所描述地使用附装卷边642和644联接到活塞和气缸。
图13至图18示出一个压缩机装置实施例的包括滚动密封构件的一部分，所述滚动密封构件形成为限定出内部区域的封闭袋。压缩机装置700包括：气缸或压力容器710；活塞712，其可运动地布置在气缸710的内部区域722内；和滚动密封构件770（例如，参见图14和图15）。滚动密封构件770可运动地布置在内部区域722内，处于活塞712与气缸710的内壁之间。如以上对于先前实施例所述地，压缩机装置700可以构造成压缩气缸710内的气体（诸如空气之类）。虽然图13至图18中未示出，但是压缩机装置700还可以如以上对于先前实施例所述地包括一个或多个入口端口以及一个或多个出口端口。
如图14和图15中所示，滚动密封构件770包括周向片或圆形片736，所述周向片或圆形片736限定出内部区域772（如图14中所示）。如以上对于先前实施例所述地，内部区域772可以构造成接收流体（例如气体或液体）。在某些实施例中，内部区域772可以接收加压流体。在该实施例中，滚动密封构件770包括多个销790，所述多个销790围绕周向片部分736的外表面布置，并可以用于将滚动密封构件770联接到气缸710。销790可以联接到片部分736，或者嵌入或模制在片部分736的材料内，或者与片部分736一体地或单片地形成。滚动密封构件770还包括内肋构件792，所述内肋构件792可以用于将滚动密封构件770联接到活塞712。
如图16和图17中所示，气缸710包括：穿过气缸710的壁795限定的多个开口794；和从壁795向外延伸的突起796，如在图17中更加详细地示出。突起796各自限定出与对应的开口794流体连通的通路和管腔797。如图16中所示，在构造成与滚动密封构件770的被周向布置的销790相对应的部位处，围绕气缸壁795周向地布置有开口794，以便可以通过开口794和突起796的通路797接纳滚动密封构件770的销790。销790可以以摩擦配合与其联接。在备选实施例中，气缸710不包括突起796。在这样的实施例中，气缸710可以限定出穿过气缸710的壁的开口，并且可以通过所述开口接收销790，并且螺母或其它机构可以用于将销790固定到气缸710。
如图18中所示，活塞712包括限定在活塞712的外壁部分中的周向槽798，所述周向槽798中可以接收滚动密封构件770的肋792。因而，如图14中所示，滚动密封构件770可以布置在活塞712与气缸710之间。在压缩机装置700致动期间，随着活塞712相对于气缸710运动，滚动密封构件770可以与活塞712一起运动。
图19示出一个压缩机装置实施例800的包括滚动密封构件870在内的一部分，所述滚动密封构件870与滚动密封构件770类似地形成为限定出内部区域872的封闭袋。在该实施例中，滚动密封构件870可以包括多个销890，所述多个销890可以延伸通过气缸810的对应开口894（图19中仅示出一个销890和开口894），并且销890包括螺纹部分，所述螺纹部分可以用气缸810外侧上的螺母891固定。如以上对于滚动密封构件770所述地，滚动密封构件870还包括肋构件892，该肋构件可以以类似的方式联接在被限定在活塞812的外壁部分中的槽898内。
图20示出另一个压缩机装置实施例900的包括滚动密封构件970在内的一部分，所述滚动密封构件970与滚动密封构件770和870类似地形成为限定出内部区域972的封闭袋。如上所描述地，内部区域972中可以接收流体。在该实施例中，滚动密封构件970可以包括：肋993，其构造成接纳在被限定于气缸910壁中的槽995内；和肋992，该肋构造成接纳在被限定于活塞912中的槽998内。
图21示出另一个压缩装置实施例1000的包括滚动密封构件1070在内的一部分，所述滚动密封构件1070与滚动密封构件770、870和970类似地形成为限定出内部区域1072的封闭袋。如上所述地，内部区域1072中可以接收流体。在该实施例中，滚动密封构件1070可以包括具有鸠尾榫形状的第一肋1093，所述第一肋1093构造成接纳在鸠尾榫状的匹配槽1095内，该槽被限定在气缸1010的壁中。滚动密封构件1070还可以包括第二肋（未示出），所述第二肋可以接纳在被限定于活塞1012中的匹配槽（未示出）内。第二肋可以具有与肋1093一样的鸠尾榫形状，或可以具有与肋993和992类似的形状，或可以具有未示出的其它形状。
图22示出另一个备选压缩机装置实施例1100的包括滚动密封构件1170在内的一部分，所述滚动密封构件1170形成为限定出内部区域1172的封闭袋。如上所述地，内部区域1172中可以接收流体。在该实施例中，滚动密封构件1170包括：肋1193，所述肋1193可以被接纳在沿着气缸1110的内壁限定的槽1195内；和阀销1187，所述阀销1187可以通过穿过气缸1110的壁限定的开口插入。阀销1187可以用于利用诸如气体或液体之类的流体来充胀滚动密封构件1170的内部区域1172。在某些实施例中，阀销1187可以用于利用空气充胀滚动密封构件1170。阀销1187例如可以包括：单向阀、或者可以被打开和关闭以允许将流体充胀到内部区域1172中的阀。如以上对于先前实施例所述地，滚动密封构件1170还可以包括附装机构（未示出），所述附装机构用于将滚动密封构件1170联接到活塞（未示出）。可以设置帽（未示出）以覆盖阀销1187的端部。
在该实施例中，滚动密封构件1170还包括加强构件1191，所述加强构件1191布置在滚动密封构件1170的内侧壁部分上。加强构件1191例如可以是横越滚动密封构件1170的内径延伸的条带。在某些实施例中，加强构件1191可以是单个或单独的插入件，所述单个或单独的插入件在设有阀销1187的每个区域处布置在滚动密封构件1170内。
本文所述的压缩机装置（例如，100、200、300、400、500、700）可以用于各种不同的功能。在一个示例性用法中，如本文所述的压缩机装置可以用在例如在上文通过引用包含于此的压缩机和/或膨胀机装置申请中所描述的压缩空气储能（CAES）系统中。本文所述的压缩机装置（例如，100、200、300、400、500、700）还可以构造成使气体（例如，空气）膨胀。以下示例示出包括如本文所描述的压缩机装置的两级压缩/膨胀系统。然而，应当理解的是，本文所描述的压缩机装置可以用于具有任何数量的压缩和膨胀阶段的各种不同类型的CAES系统。
图23是包括如本文所描述的压缩机装置的CAES系统的示意图。CAES系统1275包括串联布置以产生多级气体（例如空气）压缩和膨胀的压缩机/膨胀机装置。第一级包括压缩机/膨胀机装置1200和压缩机/膨胀机装置1200'，第二级包括压缩机/膨胀机装置1282。
压缩机/膨胀机装置1200和压缩机/膨胀机装置1200'均可以是双向作用的，并且例如以与本文所描述的压缩机装置400或压缩机装置500相类似地或相同地构造。压缩机/膨胀机装置1200可以联接到致动器1216，压缩机/膨胀机装置1200'可以联接到致动器1216'。如以上参照先前的实施例所述地，致动器1216和致动器1216'均可以构造成对分别布置在压缩机/膨胀机装置1200和1200'的气缸或压力容器（未示出）内的活塞（未示出）进行致动，使得活塞在气缸内来回运动。在某些实施例中，单个致动器（例如，1216或1216'）可以用于同时地致动压缩机/膨胀机装置1200和1200'二者。
压缩机/膨胀机装置1282可以包括第一压力容器1284和第二压力容器1286，如在上文通过引用包含于此的压缩机和/或膨胀机装置申请中所描述地，第一压力容器和所述第二压力容器与液压致动器1288以流体连通的方式连接。在其它构造中，在每一级中可以有一个、三个、四个或更多个压力容器。液压致动器1288可以包括水泵（未示出），所述水泵驱动被布置在外壳（未示出）内的液压驱动活塞（未示出），并且液压致动器1288可以用一个或多个液压泵（未示出）驱动以交替地减小再增大压缩机/膨胀机装置1282的第一压力容器1284内的内部空气体积（与等效却相反地增大再减小压缩机/膨胀机装置1282的第二压力容器1286中的空气体积相交替）。压力容器1282和1284中的每一个至少部分地用诸如水之类的液体填充，当在压缩模式中操作时，所述液体由致动器1288运动以交替地压缩和驱动来自每个压力容器的容积的空气，或当在膨胀模式中操作时，所述液体通过被接纳在任一压力容器中的压缩空气运动。
压缩机/膨胀机装置1200和1200'中的每一个都可以联接到空气的源，并且压缩机/膨胀机装置1282可以流体联接到储存结构1277。在使用中，为了对空气进行压缩以便储存，空气可以在第一级处进入CAES系统1275，受到压缩并且运动到第二级以在运动到储存结构1277之前被进一步压缩。在压缩过程期间，可以通过例如如在包含于此的压缩机和/或膨胀机装置申请中所述的各种除热方法或传热方法将热量从空气去除。在随后的时间，压缩空气可以从储存结构1277释放并且通过第二级膨胀，再运动到第一级以进一步膨胀，最后被提供给例如致动器（未示出）来驱动马达/发电机（未示出）发电。处于较低温度下（例如，介于例如约10℃到约50℃之间）的热可以在膨胀期间添加到空气以增大膨胀过程期间所产生的动力。
更具体地，空气可以被吸入压缩机/膨胀机装置1200的气缸的第一内部区域中，同时压缩机/膨胀机装置1200的气缸的第二内部区域内的空气如本文所描述地受到压缩。压缩空气运动到压缩机/膨胀机装置1282的第一压力容器1284，在此压缩空气在被传递给储存结构1277之前被进一步压缩。类似地，空气可以被吸入压缩机/膨胀机装置1200'的第一内部区域内，同时地压缩机/膨胀机装置1200'的第二内部区域内的空气如本文所描述地受到压缩。压缩机/膨胀机装置1200和1200'可以构造成与压缩机/膨胀机装置1282的第一压力容器1284和第二压力容器1286的交替压缩循环协作地进行。该工艺可以颠倒地进行，以便如上文所描述地让来自储存结构1277的压缩空气膨胀。
虽然以上已经说明了本发明的各种实施例，但是应当理解，本发明的各种实施例仅以示例的方式存在并且是不受限制的。当上述方法和步骤指示以一定次序发生的某些事件时，受益于本公开内容的本领域技术人员将认识到，可以修改某些步骤的次序并且这些修改方案是根据本发明的变型方案。另外，能够与工艺并行地同时执行和如上所描述地顺序地执行某些步骤。虽然已经具体地示出和说明了实施例，但是将应当理解，本发明的形式和细节可以有各种变化。
例如，虽然各种实施例已经说明为具有特定特征和/或部件的组合，但是其它实施例能够具有本文所述的任一个实施例中的任何特征和/或部件的任何组合或子组合。例如，虽然已经参照单向作用的或双向作用的压缩机装置示出和说明了滚动密封构件的某些实施例，但是应当理解，滚动密封构件的各种实施例可以在单向作用或双向作用压缩机装置中使用。
在其它实施例中，本文所述的用于将滚动密封构件附装到活塞和/或气缸的任何附装方法可以用在压缩机装置的任何实施例中以将滚动密封构件附装到活塞和气缸中的任一个或二者。例如，滚动密封构件可以包括用于将滚动密封构件联接到压缩机装置的活塞和气缸的附装方法的任何组合。在某些实施例中，对于活塞和气缸二者可以使用相同的附装方法（例如肋和槽）。在某些实施例中，可以使用不同的附装方法（例如肋和槽以及通过开口的销）。还可以改变各种部件的特定构造。例如，各种部件的尺寸和特定形状可以在仍然提供本文所述功能的同时与所示实施例不同。

Claims (30)

1.一种适于用在基于压缩气体的能量储存和回收系统中的设备，所述设备包括：
压力容器，所述压力容器限定出内部区域，在所述内部区域中能够容纳液体和气体中的至少一种；
活塞，所述活塞可运动地布置在所述压力容器的内部区域内，所述活塞将所述内部区域分成在所述活塞的第一侧上的第一内部区域和在所述活塞的相对的第二侧上的第二内部区域，所述第一内部区域和所述第二内部区域中的每一个内部区域都包括流体入口和流体出口；和
密封构件，所述密封构件附装到所述活塞并附装到所述压力容器，所述密封构件构造成在第一构造与第二构造之间运动，在所述第一构造中，当所述活塞处于其第一位置中时，所述密封构件的至少一部分布置在所述压力容器内的第一位置处，在所述第二构造中，当所述活塞处于其第二位置中时，所述密封构件的至少一部分布置在所述压力容器内的第二位置处。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述活塞构造成在所述压力容器内沿着第一方向和与所述第一方向相反的第二方向运动，所述活塞沿所述第一方向运动使得气体在第一压力下被接收在所述第一内部区域中，并且气体在第二压力下从所述第二内部区域排出，活塞沿所述第二方向运动使得所述第一内部区域中的气体在第三压力下从所述第一内部区域排出，并且气体在第四压力下被接收在所述第二内部区域内，所述第三压力大于所述第一压力，所述第二压力大于所述第四压力。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述密封构件限定出密封内部区域，所述密封内部区域构造成接收流体。
4.根据权利要求3所述的设备，还包括：
导管，所述导管联接到所述密封内部区域并与所述密封内部区域流体连通，所述导管构造成将加压流体连通至所述密封内部区域。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述密封构件是第一密封构件，所述设备还包括：
第二密封构件，所述第二密封构件附装到所述活塞并附装到所述压力容器，所述第二密封构件构造成在第一构造与第二构造之间运动，在所述第二密封构件的第一构造中，当所述活塞处于其第一位置中时，所述第二密封构件的至少一部分布置在所述压力容器内的第一位置处，在所述第二密封构件的第二构造中，当所述活塞处于其第二位置中时，所述第二密封构件的至少一部分布置在所述压力容器内的第二位置处。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一密封构件、所述第二密封构件和所述活塞共同地限定出密封内部区域。
7.根据权利要求6所述的设备，还包括：
真空源；和
歧管，所述歧管联接到所述真空源，并且所述歧管联接到所述密封内部区域并与所述密封内部区域流体连通，所述真空源构造成在所述密封内部区域中产生真空。
8.一种适于用在基于压缩气体的能量储存和回收系统中的设备，所述设备包括：
压力容器，所述压力容器限定出内部区域，在所述内部区域中能够容纳液体和气体中的至少一种；
活塞，所述活塞可运动地布置在所述压力容器的内部区域内，所述活塞能够在所述压力容器的内部区域内在第一位置与第二位置之间运动；和
密封构件，所述密封构件附装到所述活塞并附装到所述压力容器，所述密封构件限定出密封内部区域，所述密封内部区域构造成容纳加压流体，所述密封构件构造成在第一构造与第二构造之间运动，在所述第一构造中，当所述活塞处于其第一位置中时，所述密封构件的至少一部分布置在所述压力容器内的第一位置处，在所述第二构造中，当所述活塞处于其第二位置中时，所述密封构件的至少一部分布置在所述压力容器内的第二位置处。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述活塞将所述内部区域分成在所述活塞的第一侧上的第一内部区域和在所述活塞的相对的第二侧上的第二内部区域，
所述活塞构造成在所述压力容器内沿着第一方向和与所述第一方向相反的第二方向运动，所述活塞沿所述第一方向运动使得气体在第一压力下被接收在所述第一内部区域中，并且气体在第二压力下从所述第二内部区域排出，活塞沿所述第二方向运动使得所述第一内部区域中的气体在第三压力下从所述第一内部区域排出，并且气体在第四压力下被接收在所述第二内部区域内，所述第三压力大于所述第一压力，所述第二压力大于所述第四压力。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述活塞将所述内部区域分成在所述活塞的第一侧上的第一内部区域和在所述活塞的相对的第二侧上的第二内部区域，
当所述活塞处于其第一位置中时，具有第一压力的气体布置在所述第一内部区域内，并且所述第一内部区域的容积大于所述第二内部区域的容积，而当所述活塞处于其第二位置中时，具有第二压力的气体布置在所述第二内部区域内，并且所述第二内部区域的容积大于所述第一内部区域的容积。
11.根据权利要求8所述的设备，还包括：
导管，所述导管联接到所述密封内部区域并与所述密封内部区域流体连通，所述导管构造成将所述加压流体连通至所述密封内部区域。
12.根据权利要求8所述的设备，其中，所述密封构件形成为封闭袋以容纳所述加压流体。
13.根据权利要求8所述的设备，其中，所述密封构件是第一密封构件，所述设备还包括：
第二密封构件，所述第二密封构件附装到所述活塞并附装到所述压力容器，所述第二密封构件构造成在第一构造与第二构造之间运动，在所述第二密封构件的第一构造中，当所述活塞处于其第一位置中时，所述第二密封构件的至少一部分布置在所述压力容器内的第一位置处，在所述第二密封构件的第二构造中，当所述活塞处于其第二位置中时，所述第二密封构件的至少一部分布置在所述压力容器内的第二位置处。
14.根据权利要求8所述的设备，其中，所述密封构件包括被嵌入柔性橡胶片中的多个第一加固构件。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述多个第一加固构件沿着第一方向延伸，所述密封构件还包括被嵌入所述橡胶材料中的多个第二加固构件，所述多个第二加固构件沿着横向于所述第一方向的第二方向延伸。
16.一种设备，所述设备包括：
压力容器，所述压力容器限定出内部区域，在所述内部区域中能够容纳液体和气体中的至少一种；
活塞，所述活塞可运动地布置在所述压力容器的内部区域内，所述活塞能够在所述压力容器的内部区域内在第一位置与第二位置之间运动；和
密封构件，所述密封构件具有第一端部部分、第二端部部分和中间部分，所述第一端部部分和所述第二端部部分联接到所述压力容器，而所述中间部分联接到所述活塞，所述密封构件构造成在第一构造与第二构造之间运动，在所述第一构造中，当所述活塞处于其第一位置中时，所述密封构件的至少一部分布置在所述压力容器内的第一位置处，在所述第二构造中，当所述活塞处于其第二位置中时，所述密封构件的至少一部分布置在所述压力容器内的第二位置处。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述活塞将所述内部区域分成在所述活塞的第一侧上的第一内部区域和在所述活塞的相对的第二侧上的第二内部区域，
所述活塞构造成在所述压力容器内沿着第一方向和与所述第一方向相反的第二方向运动，所述活塞沿所述第一方向运动使得气体在第一压力下被接收在所述第一内部区域中，并且气体在第二压力下从所述第二内部区域排出，活塞沿所述第二方向运动使得所述第一内部区域中的气体在第三压力下从所述第一内部区域排出，并且气体在第四压力下被接收在所述第二内部区域内，所述第三压力大于所述第一压力，所述第二压力大于所述第四压力。
18.根据权利要求16所述的设备，其中，所述活塞将所述内部区域分成在所述活塞的第一侧上的第一内部区域和在所述活塞的相对的第二侧上的第二内部区域，
当所述活塞处于其第一位置中时，具有第一压力的气体布置在所述第一内部区域内，并且所述第一内部区域的容积大于所述第二内部区域的容积，当所述活塞处于其第二位置中时，具有第二压力的气体布置在所述第二内部区域内，并且所述第二内部区域的容积大于所述第一内部区域的容积。
19.根据权利要求16所述的设备，其中，所述密封构件包括第一密封构件和第二密封构件，所述第一密封构件能够连结到所述第二密封构件以形成所述中间部分。
20.根据权利要求16所述的设备，其中，所述密封构件限定密封内部区域，所述密封内部区域构造成接收流体。
21.根据权利要求20所述的设备，还包括：
导管，所述导管联接到所述密封内部区域并与所述密封内部区域流体连通，所述导管构造成将所述加压流体连通至所述密封内部区域。
22.根据权利要求16所述的设备，其中，所述密封构件包括被嵌入柔性橡胶材料中的多个第一加固构件。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述多个第一加固构件沿着第一方向延伸，所述密封构件还包括被嵌入所述橡胶材料中的多个第二加固构件，所述多个第二加固构件沿着横向于所述第一方向的第二方向延伸。
24.一种适于用在基于压缩气体的能量储存和回收系统中的设备，所述设备包括：
压力容器，所述压力容器限定出内部区域，在所述内部区域中能够容纳液体和气体中的至少一种；
活塞，所述活塞可运动地布置在所述压力容器的内部区域内，所述活塞能够在所述压力容器的内部区域内在第一位置与第二位置之间运动；和
密封构件，所述密封构件具有联接到所述活塞的第一部分和联接到所述压力容器的第二部分，从而所述密封构件的至少一部分布置在所述压力容器与所述活塞之间，所述密封构件限定出密封内部区域，并具有限定出闭环的横截面，
当所述活塞在其第一位置与其第二位置之间运动时，所述密封构件的第一部分构造成相对于所述气缸运动。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，所述密封构件的密封内部区域构造成接收加压流体。
26.根据权利要求24所述的设备，其中，所述密封构件包括多个销，所述多个销构造成被接收在由所述压力容器限定的开口内。
27.根据权利要求24所述的设备，其中，所述密封构件包括肋构件，所述肋构件构造成被接收在限定于所述活塞中的槽内。
28.根据权利要求24所述的设备，其中，所述密封构件包括阀销，所述阀销构造成被接收在限定于所述压力容器中的开口内，所述阀销构造成利用流体充胀所述密封构件的内部区域。
29.根据权利要求24所述的设备，其中，所述密封构件包括第一肋和第二肋，所述第一肋构造成被接收在限定于所述压力容器的内壁中的槽内，所述第二肋构造成被接收在限定于所述活塞的外壁中的槽内。
30.根据权利要求24所述的设备，其中，所述活塞将所述压力容器的内部区域分成在所述活塞的第一侧上的第一内部区域和在所述活塞的相对的第二侧上的第二内部区域，
所述活塞构造成在所述压力容器内沿着第一方向和与所述第一方向相反的第二方向运动，所述活塞沿所述第一方向运动使得气体在第一压力下被接收在所述第一内部区域中，并且气体在第二压力下从所述第二内部区域排出，活塞沿所述第二方向运动使得所述第一内部区域中的气体在第三压力下从所述第一内部区域排出，并且气体在第四压力下被接收在所述第二内部区域内，所述第三压力大于所述第一压力，所述第二压力大于所述第四压力。
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