CN103492720B - 通过液体喷射进行冷却的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于近似等温压缩的容积式压缩机设计。转子包括与内部转子壳体壁重合的弯曲密封部分。液体喷射器提供冷却液。门在压缩室内移动以当转子转动时与转子接触或紧邻转子。门定位系统以考虑到转子的形状的这种方式定位门。出口阀允许排出液体和压缩气体。部件之间独特的几何结构和关系提供了之前在现有压缩机设计中没有获得的效率和高压。

Description

通过液体喷射进行冷却的压缩机

本申请主张2010年8月30日提出申请的美国临时申请第61/378,297号和2011年5月11日提出申请的美国临时申请第61/485,006号的优先权。

技术领域

本发明总体涉及诸如压缩机和膨胀器的流体泵(fluidpump)。更具体地，优选的实施例采用用于在超过200psi的高压条件和10HP以上的额定功率下来压缩空气、蒸汽或气体的新颖的旋转压缩机设计。

背景技术

压缩机通常已经用于各种应用，诸如空气压缩、用于制冷的蒸汽压缩和工业用气的压缩。压缩机可以被分成两种主要种类：容积式(positivedisplacement)压缩机和动态(dynamic)压缩机。容积式压缩机减小压缩室的容积以增加室中的流体的压力。这通过将力施加给正在驱动压缩过程的驱动轴来实现。动态压缩机通过将能量从移动的一组叶片传递给工作流体而工作。

容积式压缩机可以具有各种形式。所述容积式压缩机通常被分类为往复式压缩机或旋转压缩机。往复式压缩机通常用在需要高压力比的工业应用中。虽然单级往复式压缩机通常不在80psig以上的压力下使用，但是往复式压缩机可以容易地被组合成多级机器。往复式压缩机使用活塞压缩蒸汽、空气或气体，并且具有有助于将驱动轴的旋转转化成用于压缩的往复运动的大量部件。这可能会导致成本增加和可靠性降低。往复式压缩机也会存在高水平振动和噪声。这种技术已经用于诸如天然气压缩的多种工业应用。

旋转压缩机使用旋转部件执行压缩。如现有技术所表明的，旋转压缩机通常具有以下共同特征：(1)旋转压缩机通过移动单个或多个旋转元件的输入轴将能量施加给正在被压缩的气体；(2)旋转压缩机以间断模式执行压缩；和(3)旋转压缩机不使用进入阀或排出阀。(Brown，Compressors：SelectionandSizing，3rdEd.，at6)。如在Brown中进一步表明，旋转压缩机设计通常适合于其中需要小于20∶1的压力比和1000CFM流量的设计。对于20∶1以上的压力比，Royce建议应该代替使用多级往复式压缩机。

典型的旋转压缩机设计包括滚动活塞、螺杆压缩机、旋涡压缩机、叶片、液环和转动叶片压缩机。这些传统的压缩机中的每一个在近似等温条件下不足以产生高压。

旋转元件/转子/叶片的相对于径向移动元件/活塞逐渐减小流体的体积的设计早在19世纪中期引入“Yule旋转蒸汽机”而使用。已经对采用这种方法的小尺寸压缩机进行研制成为制冷压缩应用。然而，当前的Yule型设计由于与机械弹簧耐用性(返回活塞元件)以及咔嗒作响(为了保持与转子的接触活塞的不充分加速)而会受到限制。

对于诸如用于电冰箱的商业应用，通常使用小滚动活塞或旋转叶片设计。(PNAnanthanarayanan，BasicRefrigerationandAirConditioning，3rdEd.，at171-72)。在这些设计中，通常使用封闭油润滑系统。

滚动活塞设计通常允许偏心安装的圆形转子、壳体的内壁和/或接触转子的叶片之间相当大的泄漏。通过使滚动活塞更快地旋转，所述渗漏被认为是可接受的，因为即使在这些损失的情况下也可以容易地达到应用期望的压力和流量。与寻求高压力比相比较，小型自给式压缩机的优点更加重要。

旋转叶片设计通常使用偏心地安装在稍微大于转子的缸筒中的单个圆形转子。多个叶片定位在转子中的狭槽中，并且当转子通常通过转子内部的弹簧或离心力转动时保持与缸筒接触。可以在Mark′sStandardHandbookforMechanicalEngineers，EleventhEdition，at14：33-34中获得这些类型的压缩机的设计和操作。

在滑动叶片式压缩机设计中，叶片安装在转子内部以抵靠壳体壁滑动。可选地，滚动活塞设计采用安装在抵靠转子滑动的缸筒内的叶片。这些设计受到可能提供的回复力的大小的限制，并因此受到可能产生的压力的大小的限制。

这些类型的现有技术压缩机中的每一个对于所述压缩机可能提供的最大压差。典型的因素包括机械应力和温度升高。一种建议的解决办法是使用多级。在多级化中，依序施加多个压缩阶段。中间冷却或多个阶段之间的冷却用于将工作流体冷却降至输入到下一级压缩中的可接受的水平。这通常通过使工作流体通过与冷却流体进行热连通的热交换器来实现。然而，中间冷却可能会产生一些凝析液并通常需要从液态元件过滤出来。多级大大地增加了整个压缩系统的复杂性并由于所需的部件的数量的增加而增加成本。另外，增加的部件的数量导致可靠性降低，并且系统的总体尺寸和重量明显增加。

对于工业应用，通常使用单动式和双动式往复式压缩机和螺旋螺杆式旋转压缩机。单动式往复式压缩机类似于汽车式活塞，且在曲轴的每一个回转期间压缩发生在活塞的顶侧。这些机器可以以在25psig与125psig之间排出的单级或输出在从125psig至175psig或更高范围的两级操作。单动式往复式压缩机的尺寸很难达到25HP以上。这些类型的压缩机通常受到振动和机械应力以及所需的频繁维修的影响。这些类型的压缩机也由于不充分的冷却而效率低下。

双动式往复式压缩机使用活塞的两侧进行压缩，从而对于给定的气缸尺寸能够有效地加倍机器的性能。双动式往复式压缩机可以作为单级或以多级操作，并且尺寸通常被形成为大于10HP且排出压力在50psig以上。仅具有单缸或双缸的这种类型的机器由于不平衡的往复力而需要大的底座。双动式往复式压缩机往往非常稳固且可靠，但是效率不高，需要频繁阀维护，并具有极高的资本成本。

浸入润滑旋转螺杆式压缩机通过迫使两个互相啮合的转子之间的流体在具有在一端处的进入端口和在另一端处的排出端口的外壳内。润滑剂被喷射到室中以润滑转子和轴承，带走压缩的热量，并且有助于密封两个转子以及转子与外壳之间的间隙。这种类型的压缩机可靠且具有较少的移动部件。然而，这种类型的压缩机由于互相啮合的转子的几何结构被强制间隔开而在较高排出压力(大约200psig以上)时效率非常低且会发生泄漏。另外，没有阀和固有压力比导致不适当的频繁压缩，从而转化成显著的能效损失。

虽然旋转螺杆式压缩机由于缺乏有助于在转子之间进行密封的润滑剂而效率很低，但是在压缩室中没有润滑剂的情况下也可以使用这类机器。旋转螺杆式压缩机在不能容忍任何油进入在其过程中所使用的压缩空气中的诸如饮食、半导体和药品的一些加工工业中使用。与喷射润滑剂的旋转螺杆式压缩机相比较，干燥的旋转螺杆式压缩机的效率在15-20％以下，并且通常用于150psig以下的排出压力。

在压缩机中使用冷却被理解为通过提取热量来提高压缩过程的效率，从而允许大多数能量被传递给气体并以最小温度增加进行压缩。已经在用于冷却目的的其它压缩应用中预先使用液体喷射。进一步地，已经提出了喷射液体的较小液滴尺寸可以提供额外的优点。

在美国专利第4,497,185号中，润滑油被中间冷却并通过雾化喷嘴被喷射到旋转螺杆式压缩机的入口中。以类似的方式，美国专利第3,795,117号虽然不以雾化方式使用制冷剂，但是制冷剂在旋转螺杆式压缩机的压缩阶段中被早期喷射。如参见美国专利第3,820,923号，旋转叶片压缩机也已经试图进行精细地雾化液体喷射。

在每一示例中，期望对正在被压缩的流体进行冷却。通常在旋转螺杆式压缩机中在入口处而不是在压缩室内进行液体喷射。这提供了一些冷却益处，但是液体被提供给整个压缩循环以聚结并减小其有效的热传递系数。另外，这些示例使用具有作为主要益处的润滑和密封的液体。这影响了所使用的液体的选择并且可能会不利地影响液体的热传递和吸收特性。进一步地，这些类型的压缩机具有有限的压力性能，并因此在其潜在的市场应用中受到限制。

还已知用于发动机的转子设计，但是该转子设计的不足在于所述转子设计不适于有效的压缩机设计。旋转发动机的最公知的示例是汪克尔发动机。虽然这种发动机已经被显示相对于传统的发动机具有益处并且已经在商业上获得一定的成功，但是这种发动机仍然存在多个问题，包括低可靠性和高水平的烃排放物。

公开的国际专利申请第WO2010/017199号和美国专利公开第2011/0023814号涉及一种旋转发动机设计，所述旋转发动机设计使用转子、产生燃烧循环所需的室的多个门(gate)和用于所述门的外部凸轮驱动装置。来自燃烧循环的力驱动转子，从而将力施加给外部元件。发动机被设计成用于室中的温度升高和与在发动机内发生的燃烧相关联的高温。有效的压缩机设计所需的增加的密封需求是不必要的并且难以实现。燃烧迫使使用积极的接触密封以在发动机中获得接近完美的密封，同时金属膨胀的宽公差由密封件吸收。进一步地，用于冷却的液体的喷射起反作用并且不能解决聚结。

已经在压缩机中使用液体雾化喷射，但是具有有效的效率。在美国专利第5,024,588号中，描述了一种液体喷射雾，但是没有解决提高的热传递。在美国专利公开出版物第U.S.2011/0023977号中，在开始压缩之前，液体通过雾化喷嘴被泵送到往复活塞式压缩机的压缩室中。指定仅在低压力应用中通过雾化喷嘴喷射液体。当存在于往复活塞式压缩机的气缸中的液体在往复活塞事压缩机或其它容积式压缩机中的余隙容积中增加时，所述液体由于水封、液体的不可压缩性的结果而导致高风险的突然故障。为了防止水封情况，使用液体喷射的往复活塞式压缩机通常必须以非常缓慢的速度操作，从而不利地影响压缩机的性能。

现有技术缺乏用于冷却的液体喷射的应用提供近似恒温应用的期望结果的压缩机设计。这在很大程度上是由于缺乏可以在压缩室中容纳大量液体并且使所述液体没有损害的通过压缩机出口的适当的容积式压缩机设计。

发明内容

本发明的优选实施例涉及旋转压缩机设计。这些设计具体地适于通常在200psig以上且压缩比通常高于现有高压容积式压缩机的高压应用。

所述设计的一个示例性实施例包括非圆形转子，该非圆形转子在筒形壳体内旋转并同心地安装在轴向地插入通过缸筒的驱动轴上。转子沿着从驱动轴延伸到具有摆线和恒定半径部分的壳体的轴线对称。恒定半径部分对应于筒形壳体的曲率，从而提供密封部分。另一部分上的曲率的变化率提供非密封部分。在该示例性实施例中，转子通过孔和配重平衡。

类似于往复矩形活塞够造而成的门以定期的方式从缸筒的底部插入和从所述底部退出，使得在转子转动时活塞的末端保持与转子的表面接触或充分紧邻所述表面。门和转子的协调运动将压缩室分成低压区域和高压区域。

当转子在缸筒内部旋转时，压缩容积逐渐减小并且发生流体的压缩。同时，进入侧通过入口被填充有气体。入口和排出装置被定位成允许流体在适当的时间进入和离开室。在压缩过程期间，雾化液体被喷射到压缩室中，使得在正在被压缩的气体与喷射的冷却液之间获得高且快速的传热速率。这导致近似等温压缩，从而能够获得更高效率的压缩过程。

足以获得近似等温压缩的旋转压缩机实施例能够以更高的效率实现高压压缩。所述旋转压缩机能够仅压缩气体、压缩气体和液体的混合物或用于泵送液体。如本领域的普通技术人员将认识的，所述设计还可以用作膨胀器。

还可以基于应用参数修改特定转子和门设计。例如，可以采用不同的摆线和恒定半径。可选地，双谐波或其它函数可以用于可变半径。门可以由一个或多个件形成。所述门可以实现接触末端密封件、液体通道或提供非接触密封件，其中当转子转动时，门通过所述非接触密封件紧邻转子。

多个实施例提供用于在主壳外驱动门的机构。在一个实施例中，使用弹簧支承凸轮驱动系统。在其它实施例中，可以使用有或没有弹簧的基于带的系统。在又一个实施例中，使用双凸轮随动件门定位系统。进一步地，可以使用补偿门导向系统。还进一步地，可以使用线性致动器、磁驱动装置和止转轭系统。

当前的优选实施例提供现有技术中没有的优点。所述设计能够容忍系统中的通过入口和用于冷却目的喷射的液体。由于有效的冷却技术可获得高压缩比。产生低振动水平和噪声。阀用于最小化由在现有旋转压缩机中通常的过压缩和欠压缩而产生的效率的降低。与通常其他旋转压缩机相比较，密封件用于允许较高压力和较缓慢的速度。转子设计允许平衡同心运动、门的减小的加速度和压缩室的高压区域与低压区域之间的有效密封。

附图说明

可以参照以下附图和说明更好地理解本发明。图中的部件没有按照比例绘制，而是重点放在显示本发明的原理。此外，在图中，类似的附图标记在整个不同的视图中表示相对应的部件。

图1是根据本发明的一个实施例的具有弹簧支承凸轮驱动装置的旋转压缩机的透视图；

图2是根据本发明的一个实施例的具有弹簧支承凸轮驱动装置的旋转压缩机的右侧视图；

图3是根据本发明的一个实施例的具有弹簧支承凸轮驱动装置的旋转压缩机的左侧视图；

图4是根据本发明的一个实施例的具有弹簧支承凸轮驱动装置的旋转压缩机的正视图；

图5是根据本发明的一个实施例的具有弹簧支承凸轮驱动装置的旋转压缩机的后视图；

图6是根据本发明的一个实施例的具有弹簧支承凸轮驱动装置的旋转压缩机的俯视图；

图7是根据本发明的一个实施例的具有弹簧支承凸轮驱动装置的旋转压缩机的仰视图；

图8是根据本发明的一个实施例的具有弹簧支承凸轮驱动装置的旋转压缩机的剖视图；

图9是根据本发明的一个实施例的具有皮带驱动弹簧偏压门定位系统的旋转压缩机的透视图；

图10是根据本发明的一个实施例的具有双凸轮随动件门定位系统的旋转压缩机的透视图；

图11是根据本发明的一个实施例的具有双凸轮随动件门定位系统的旋转压缩机的右侧视图；

图12是根据本发明的一个实施例的具有双凸轮随动件门定位系统的旋转压缩机的左侧视图；

图13是根据本发明的一个实施例的具有双凸轮随动件门定位系统的旋转压缩机的正视图；

图14是根据本发明的一个实施例的具有双凸轮随动件门定位系统的旋转压缩机的后视图；

图15是根据本发明的一个实施例的具有双凸轮随动件门定位系统的旋转压缩机的俯视图；

图16是根据本发明的一个实施例的具有双凸轮随动件门定位系统的旋转压缩机的仰视图；

图17是根据本发明的一个实施例的具有双凸轮随动件门定位系统的旋转压缩机的剖视图；

图18是根据本发明的一个实施例的具有皮带驱动门定位系统的旋转压缩机的透视图；

图19是根据本发明的一个实施例的具有补偿门导向定位系统的旋转压缩机的透视图；

图20是根据本发明的一个实施例的具有补偿门导向定位系统的旋转压缩机的右侧视图；

图21是根据本发明的一个实施例的具有补偿门导向定位系统的旋转压缩机的正视图；

图22是根据本发明的一个实施例的具有补偿门导向定位系统的旋转压缩机的剖视图；

图23是根据本发明的一个实施例的具有线性致动器门定位系统的旋转压缩机的透视图；

图24A和图24B分别是根据本发明的一个实施例的具有磁驱动门定位系统的旋转压缩机的右侧视图和剖视图；

图25是根据本发明的一个实施例的具有止转轭门定位系统的旋转压缩机的透视图；

图26A-26F是根据本发明的一个实施例的在压缩循环中具有接触末端密封件的旋转压缩机的一个实施例的内部的剖视图；

图27A-27F是根据本发明的另一个实施例的在压缩循环中没有接触末端密封件的旋转压缩机的一个实施例的内部的剖视图；

图28是根据本发明的一个实施例的旋转压缩机的透视图和剖视图；

图29是根据本发明的一个实施例的另外的液体喷射器的左侧视图；

图30是根据本发明的一个实施例的转子设计的剖视图；

图31A-31D是根据本发明的不同实施例的转子设计的剖视图；

图32A和32B是根据本发明的一个实施例的驱动轴、转子和门的立体图和右侧视图；

图33是根据本发明的一个实施例的具有排出端口的门的透视图；

图34A和34B分别是根据本发明的一个实施例的具有凹口的门的透视图和放大视图；

图35是根据本发明的一个实施例的具有滚动末端的门的剖视图和透视图；以及

图36是根据本发明的一个实施例的具有液体喷射通道的门的横截面正视图。

具体实施方式

对于这里所使用的术语的含义，适用以下定义：

平衡旋转：旋转质量的质心位于旋转轴线上。

室容积：可以容纳用于压缩的流体的任何容积。

压缩机：用于增加可压缩流体的压力的装置。所述流体可以是气体或蒸汽，并且可以具有宽分子量范围。

同心：一个对象的中心或轴线与第二对象的中心或轴线重合。

同心旋转：其中一个对象的旋转中心位于与第二对象的旋转中心相同的轴线上。

容积式压缩机：将固定体积的气体聚集在室内并通过减小室容积来压缩所述气体的压缩机。

紧邻：充分靠近以限制高压区域与低压区域之间的流体流动。限制不需要是绝对的；一些泄漏是可接受的。

转子：由机械力驱动以绕着一轴线旋转的旋转元件。当在压缩机设计中使用时，转子将能量提供给流体。

旋转压缩机：通过移动单个或多个旋转元件的输入轴将能量提供给正在被压缩的气体的容积式压缩机。

图1-7显示了本发明的一个实施例的外部视图，其中旋转压缩机包括弹簧支承凸轮驱动门定位系统。主外壳100包括主壳体110和端板120，所述端板120中的每一个都包括驱动轴140轴向通过的孔。液体喷射器组件130位于主壳体110中的孔上。主壳体包括用于入口凸缘160的孔和用于门壳体150的孔。

门壳体150在主壳体110中的孔处连接到主壳体110并定位在主壳体110下方。门壳体150包括两个部分：入口侧152和出口侧154。如图28所示，出口侧154包括出口端口435，所述出口端口435是通向出口阀440的孔。可选地，可以使用出口阀组件。

返回到图1-7，弹簧支承凸轮驱动门定位系统200连接到门壳体150和驱动轴140。门定位系统200结合转子500的旋转使门600移动。可移动组件包括门柱210和连接到门支撑臂220和轴承支架板156的凸轮柱230。轴承支架板156由通过栓接衬垫连接与入口侧和出口侧连接封闭门壳体150。轴承支架156被成形为封闭门壳体150，以充分平行的方式安装轴承套270，并约束压缩弹簧280。还被公知为轴座的轴承套270与门柱210和凸轮柱230同心。

两个凸轮随动件250被定位成与每一个凸轮240正切，从而在门上提供向下力。驱动轴140使凸轮240转动，所述凸轮240将力传递给凸轮随动件250。凸轮随动件250可以安装在通轴上，所述通轴在两端受到支撑，或者形成悬臂并仅在一端受到支撑。凸轮随动件250连接到凸轮随动件支撑装置260，所述凸轮随动件支撑装置260将力传递给凸轮柱230。当凸轮240转动时，凸轮随动件250被向下推动，从而使凸轮柱230向下移动。这使门支撑臂220和门柱210向下移动。这又使门600向下移动。

弹簧280提供恢复向上力以适当地定时保持门600以抵靠转子500进行封闭。当凸轮240持续转动并且不再在凸轮随动件250上产生向下力时，弹簧280提供向上力。如在本实施例中所示，使用压缩弹簧。本领域的普通技术人员将认识到可以改变拉簧和轴承支架板156的形状以提供期望的向上力或向下力。弹簧280的向上力推动凸轮随动件支撑装置260并因此向上推动门支撑臂220，所述门支撑臂220又使门600向上移动。

由于改变凸轮随动件250与凸轮240之间的压力角，优选的实施例可以采用不同于转子500轮廓的外部凸轮轮廓。轮廓的这种变化允许对改变的压力角进行补偿以在整个压缩循环中确保门600的末端保持与转子500紧邻。

图3、6和7中的线A显示了图8中的压缩机的剖视图的位置。如图8所示，主壳体110具有筒形形状。液体喷射器壳132连接到主壳体110或者可以作为主壳体110的一部分被铸造以在转子壳体400中设置开口。因为在本实施例中转子壳体400是筒形形状，因此转子壳体400也可以被称作为缸筒。内部壁限定转子壳体容积410。转子500与驱动轴140一起同心地旋转并通过键540和压配合固定到驱动轴140。

图9显示本发明的一个实施例，其中采用具有弹簧门定位系统的同步皮带。本实施例290装有两个同步皮带292，所述两个同步皮带292中的每一个都通过滑轮294连接到驱动轴140。同步皮带292通过滑轮295连接到第二轴142。门柱弹簧296绕门柱安装。摇臂297安装到摇臂支座299。滑轮295连接到摇臂凸轮293以向下推动摇臂297。当内环在摇臂297的一侧向下推动时，另一侧抵靠门支撑杆298向上推。门支撑杆298抵靠门柱和门柱弹簧296向上推。这使门向上移动。弹簧296提供向下推动门的向下力。

图10-17显示了采用双凸轮随动件门定位系统的旋转压缩机实施例的外部视图。主外壳100包括主壳体110和端板120，所述端板120中的每一个都包括驱动轴140轴向通过的孔。液体喷射器组件130位于主壳体110中的孔上。主壳体110还包括用于入口凸缘160的孔和用于门壳体150的孔。如上所述，门壳体150安装到主壳体110并定位在主壳体110下方。

双凸轮随动件门定位系统300连接到门壳体150和驱动轴140。双凸轮随动件门定位系统300协同转子500的旋转使门600移动。在一个优选的实施例中，凸轮的尺寸和形状与转子的横截面尺寸和形状近似相同。在其它实施例中，转子、凸轮形状、曲率、凸轮厚度和凸轮的唇部的厚度变化可以调节以考虑凸轮随动件的迎角的变化。进一步地，可以使用或大或小的凸轮尺寸。例如，类似形状但较小尺寸的凸轮可以用于减小辊速度。

可移动组件包括门柱210和连接到门支撑臂220和轴承支架板156的凸轮柱230。在本实施例中，轴承支架板157是平直的。本领域的普通技术人员将认识到轴承支架板可以采用不同的几何结构，包括被设计成能够或不能执行门壳体150的密封的结构。在本实施例中，轴承支架板157用于通过栓接衬垫连接密封门壳体150的底部。还被公知为轴座的轴承套270安装到轴承支架板157并与门柱210和凸轮柱230同心。

驱动轴140转动凸轮240，所述凸轮240将力传递给凸轮随动件250，凸轮随动件250包括上凸轮随动件252和下凸轮随动件254。凸轮随动件250可以安装在通轴上，所述通轴在两端受到支撑，或者形成悬臂且仅在一端受到支撑。在本实施例中，四个凸轮随动件250用于每一凸轮240。两个下凸轮随动件252位于凸轮240的外边缘的下方并沿着(follow)所述外边缘。所述下凸轮随动件250使用通轴被安装。两个上凸轮随动件254位于先前所述的两个下凸轮随动件252的上方并沿着所述凸轮240的内边缘。所述上凸轮随动件254使用悬臂连接安装。

凸轮随动件250连接到凸轮随动件支撑装置260，所述凸轮随动件支撑装置将力传递到凸轮柱230中。当凸轮240转动时，凸轮柱230上下移动。这使得门支撑臂220和门柱210上下移动，从而以使门600上下移动。

图11、图12、图15和图16中的线A显示了图17中的压缩机的剖视图的位置。如图17所示，主壳体110具有筒形形状。液体喷射器外壳132连接到主壳体110或可以被铸造为主壳体110的一部分以提供转子壳体400中的开口。转子500绕着驱动轴140同心地旋转。

图18显示了使用皮带驱动系统310的实施例。同步皮带292通过滑轮294连接到驱动轴140。同步皮带292每一个还通过另一组滑轮295连接到第二轴142。第二轴142驱动外部凸轮240，所述外部凸轮240在本实施例中放置在门壳体150的下方。上凸轮随动件254和下凸轮随动件252组施加到凸轮240，从而将力提供给包括门柱210和门支撑臂220的可移动组件。如本领域的普通技术人员所认识的，皮带可以被链条或其它材料替代。

图19-22和33显示了本发明的使用补偿门导向系统的一个实施例。压缩气体和喷射流体的出口通过带有端口的门系统602来实现，所述带有端口的门系统602包括栓接在一起以允许内部轻质特征的两部分。流体在循环期间通过门602的上部中的通道630并移动到纵长侧以相对于转子500的旋转角以定时方式通过排出端口344被排出。离散点弹簧支承防尘圈326提供门602在单件门壳体336中的密封。液体喷射通过各种扁平雾锥喷嘴322和喷射器喷嘴130以各种液体喷射端口324位置和角度来实现。

两片式门602的往复运动通过使用偏移弹簧支承凸轮随动件控制系统320来控制以与转子旋转协同实现门运动。单个凸轮342通过凸轮随动件250上的力通过凸轮柱338的传递而向下驱动门系统。这使得横臂334的运动受到控制，所述横臂334通过螺栓(所述螺栓中的一些由附图标记328表示)与两片式门602连接。沿着凸轮轴332的长度往复运动的安装横梁334的线性袖衬330控制门602和横梁334的运动。凸轮轴332通过使用凸轮轴支撑块340以精确的方式固定到主壳体。压缩弹簧346用于在横梁334上提供返回力，这允许凸轮随动件250保持与凸轮恒定滚动接触，从而使得两片式门602的往复运动受到控制。

图23显示了使用用于门定位的线性致动器系统350的一个实施例。一对线性致动器352用于驱动门。在本实施例中，不需要与其它实施例一样将驱动轴机械地连接到门。线性致动器352被控制以根据转子的旋转来升起和降下门。致动器可以是电子装置、液压装置、皮带驱动装置、电磁装置、气体驱动装置、可变摩擦装置或其它装置。致动器可以由计算机控制或由其它装置控制。

图24A和图24B显示了磁驱动系统360。门系统可以通过放置磁场发生器以往复运动的方式被驱动或被控制，不论所述磁场发生器是永磁体或电磁体，或是转子500、门600和/或门壳体150的任意组合。本系统的目的是在整个循环中在所有角度下保持从门600的末端到转子500的表面的距离恒定。在磁系统的优选实施例中，永磁体366安装到转子500的端部中并被保持。另外，永磁体364安装并保持在门600中。磁体的磁极被对准，使得转子的磁体366与门的磁体364之间产生的磁力是排斥力，从而在整个循环中迫使门600向下以控制门600的运动并保持恒定距离。为了在门600上提供向上的返回力，另外的磁体(未示出)安装到门600的底部和门壳体150的底部中以提供另外的排斥力。磁驱动系统被平衡以精确地控制门的往复运动。

可选的实施例可以使用可选的磁极方向以在门的顶部部分上提供门与转子之间的吸引力，而在门的底部部分上提供门与门壳体之间的吸引力。代替下磁体系统，弹簧可以用于提供排斥力。在每一个实施例中，可以代替永磁体使用电磁体。另外，还可以采用切换磁阻电磁体(switchedreluctanceelectromagnet)。在另一个实施例中，可以仅在转子和门中使用电磁体。所述电磁体的磁极可以在门的往复循环期间在门行程的每一个拐点处切换，从而允许以吸引和排斥方法使用所述磁极。

可选地，直接液压装置或间接液压装置(液压气动装置)可以用于将原动力/能量施加给门以驱动门并适当地定位门。电磁阀或其它流量控制阀可以用于供给以及调节液压或液压气动元件的位置和移动。液压力可以通过使用基于使用薄膜/隔膜的直接液压致动装置的气缸被转换成作用在门上的机械力。

图25显示了止转轭门定位系统370的一个实施例。这里，一对止转轭372连接到驱动轴和轴承支撑板。辊相对于轴以固定半径旋转。辊沿着轭372内的槽，所述轭372被迫往复运动。可以将轭几何结构控制到产生期望的门动态的特定形状。

如本领域的技术人员所认识的，这些可选的驱动机构在驱动轴与门之间不需要任意特定数量的联动装置。例如，可以使用单个弹簧、带、连杆或轭。基于设计实现，可以使用多于两个的这种元件。

图26A-26F显示了采用末端密封件620的一个实施例的压缩循环。当驱动轴140转动时，转子500和门柱210向上推门600，使得门600与转子500同步。当转子500顺时针方向转动时，门600升起直到转子500在图26C所示的12点位置为止。当转子500继续转动时，门600向下移动直到返回到图26F所示的6点钟位置为止。门600将缸筒的没有被转子500占据的部分分成两部分：进入部分412和压缩部分414。

图26A-26F示出了稳态操作。因此，在图26A中，在转子500位于6点位置的情况下，构成转子壳体容积410的子集的压缩容积414已经具有容纳的流体。在图26B中，转子500已经在顺时针方向上转动并且门600已经升起使得末端密封件620与转子500接触以分离进入容积412与压缩容积414，其中所述进入容积412也构成转子壳体容积410的子集。使用以下所述的辊末端650代替末端密封件620的实施例类似地操作。当转子500转动时，如图26C-26E中进一步所示，进入容积412增加，从而从入口420吸入更多的流体，同时压缩容积414减小。当压缩容积414的容积减小时，压力增加。然后通过出口430排出加压流体。在压缩循环中当达到期望的高压时的点处，出口阀打开并且高压流体可以离开压缩容积414。在本实施例中，阀输出压缩气体和喷射到压缩室中的液体。

图27A-27F显示了其中门600没有使用末端密封件的实施例。作为替代，当门600转动时，门600将紧邻转子500。门600与转子500的紧密靠近仅留出一个用于高压流体泄漏的非常小的路径。紧密靠近和液体的存在(由于液体喷射器136或本身设置在门中的喷射器)允许门600有效地产生进入流体部件412和压缩部件414。装有凹口640的实施例将类似地操作。

图28显示了转子壳体400、转子500、和门600的横截面透视图。进入端口420显示气体可以进入的路径。出口430包括多个孔，所述孔用作通向出口阀440的出口端口435。门壳体150包括入口侧152和出口侧154。回流压力路径(未示出)可以连接到进入端口420和门壳体150的入口侧152以确保在门600上没有由于通过门密封件的泄漏而导致的背压增加。如本领域的技术人员所认识的，虽然不需要完美的真空密封，但是理想的是获得真空密封。

图29显示了其中扁平雾锥液体喷射器壳170在大约3点位置处位于主壳体110上的可选实施例。这些喷射器可以用于将液体直接喷射到门600的入口侧上，从而确保液体不会达到高温。这些喷射器也有助于提供液体在转子500上的涂布，从而有助于密封压缩机。

如上所述，优选的实施例采用在转子壳体内同心地旋转的转子。在优选的实施例中，转子500是具有沿主壳体110的长度延伸的非圆形横截面的直柱体(rightcylinder)。图30显示了转子500的封闭和非密封部分的剖视图。转子500的轮廓包括三个部分。部分I和III中的半径由摆线曲线限定。该曲线也表示门的上升和下降并限定门的最佳加速度分布图。其它实施例可以使用不同的曲线函数以限定诸如双谐函数的半径。部分II采用对应于转子的最大半径的恒定半径570。最小半径580在转子500的底部处位于部分I和III的交点处。在一个优选的实施例中，Φ是23.8度。在可选的实施例中，基于压缩机的期望尺寸、门的期望加速度以及期望的密封面积可以采用其它角度。

使用以下函数计算优选实施例中的转子500的半径：

$\begin{array}{c}\#\\ r\left(t\right)=\left\{\begin{array}{c}{r}_I=r_{\min }+h[\frac{t_I}{T}+\sin \left(\frac{2\mathrm{\π}{t}_I}{T}\right)]\\ T_n=r_{\mathrm{mos}}\\ r_{\mathrm{III}}=r_{\min }+h[\frac{t_{\mathrm{III}}}{T}+\sin \left(\frac{2\mathrm{\π}{t}_{\mathrm{III}}}{T}\right)]\end{array}\right.\end{array}$

在优选的实施例中，转子500沿着一轴线对称。转子500通常具有类似于蛋形横截面。转子500包括孔530，驱动轴140和键540可以安装在孔530中。转子具有密封部分510和非密封部分520，所述密封部分510是转子500的对应于部分II的外表面，所述非密封部分是转子500的对应于部分I和III的外表面。部分I和III具有小于产生压缩容积的部分II的半径。

密封部分510被成形为对应于转子壳体400的曲率，从而产生有效地最小化出口430与入口420之间的连通的静态密封(dwellseal)。对于静态密封不需要直接接触。作为替代，充分地产生最小化可以通过的流体的量的弯曲路径。在优选的实施例中，在本实施例中转子与壳体之间的间隙小于0.008英寸。如本领域的技术人员所认识的，该间隙可以基于在机械加工转子500和转子壳体400两者时的公差、温度、材料性质和其它专门应用需求而改变。

另外，如以下所述，液体被喷射到压缩室中。通过被携带在密封部分510与转子壳体400之间的间隙，液体可以增加静态密封件的效率。

如图31A所示，转子500通过切掉形状和配重平衡。一些由附图标记550表示的孔使转子500轻质。其中的一个由附图标记560表示的配重由比转子500的剩余部分密度更大的材料制成。配重的形状可以变化并且不必须是圆柱形。

转子设计提供多个优点。如图31A的实施例中所示，转子500包括在一侧的7个切除孔550和在另一侧的两个配重560以允许质心与旋转中心匹配。开口530包括用于驱动轴和键的空间。该重量分布被设计成获得平衡、同心运动。切除部和配重的数量和位置可以基于结构整体性、重量分布和平衡旋转参数而变化。

转子500的横截面形状允许静态密封件510部分和非封闭侧用于增加压缩的气体容积的开口空间绕着驱动轴的旋转轴线同心地旋转。同心旋转提供绕着驱动轴的旋转主轴线的旋转，并因此提供更加平稳的运动并减小噪声。

图31B中显示了可选的转子设计502。在该实施例中，采用三个孔550和圆形开口530获得不同曲率的弧。图31C中显示了另一个可选设计504。这里，使用实心转子形状，并且获得较大的孔530(用于较大的驱动轴)。图31D中显示了并入将平滑容积减小曲线从而允许在高压下使热传递时间增加的非对称形状的又一个可选的转子设计。对于不同的曲率或增加压缩室中的容积的需要可以获得可选的转子形状。

转子表面在接触末端密封的实施例中可以是平滑的以最小化对末端密封件的磨损。在可选的实施例中，有利的是在转子上设置表面纹理以产生可以提高非接触密封件的性能的湍流。在其它实施例中，转子壳体的内部圆柱形壁可以进一步被纹理组织化以产生另外的湍流，以具有密封和热传递两者的益处。可以通过部件的机械加工或通过采用表面涂层来实现这种纹理组织化。获得所述纹理的另一个方法是利用水喷射器、喷砂器或相似装置执行喷砂处理以形成不规则表面。

主壳体110还可以采用可移除缸筒衬套。该衬套可以特征在于微表面化以产生具有上述益处的湍流。衬套还可以用作磨损表面以增加转子和壳体的可靠性。可移除衬套可以作为推荐维修计划的一部分被定期更换。转子也可以包括衬套。

主壳体110的外部还可以被修改为满足应用具体参数。例如，在海底应用中，壳体可以要求被显著增厚以承受外部压力，或放置在辅助压力容器中。其它应用可以受益于具有矩形或方形轮廓以有助于安装外部物体或堆叠多个压缩机的壳体的外部。在例如海底应用的情况下，液体可以在壳体内部中循环以获得额外的热传递或使压力相等。

如图32A和32B所示，转子500(这里被示出为具有转子端盖590)、门600和驱动轴140提供一种在缸筒中压缩流体的更加有效的方式。门沿着转子的长度对准以当转子转动时分离并限定入口部分和压缩部分。

在优选的实施例中驱动轴140使用在每一端板120中的球面滚柱轴承安装到端板120。在每一个端板120中可以使用多于一个的轴承，以增加总荷载性能。润滑脂泵(未示出)用于将润滑剂提供给轴承。基于应用具体参数，可以使用各种类型的其它轴承，包括滚柱轴承、滚球轴承、滚针轴承、锥形轴承、圆筒轴承、轴颈轴承等。还可以使用使用润滑脂、油或其它润滑剂的不同润滑系统。进一步地，可以使用干式润滑系统或材料。另外，可能会出现动态不平衡的应用可以受益于支撑杂散(stray)轴向载荷的多轴承结构。

图8、17、22、24B、26A-26F、27A-27F、28、32A-32B和33-36中显示了根据本发明的实施例的门的操作。如图26A-26F和27A-27F所示，门600建立进入容积412与压缩容积414之间的压力边界。进入容积412与入口420连通。压缩容积414与出口430连通。类似于往复矩形活塞，门600随着转子500的转动上升和下降。

门600可以包括任选的末端密封件620，上述末端密封件620与转子500接触，从而提供转子500与门600之间的交接面。末端密封件620包括在门600的末端处骑靠在转子500上的材料条带。末端密封件620可以由包括聚合物、石墨、和金属的不同材料制成并可以具有各种几何结构，例如弯曲表面、平坦弯曲或有角度表面。末端密封件620可以由加压流体或由弹簧或弹性体提供的弹力支承。这提供保持末端密封件620与转子500密封接触的返回力。

不同类型的接触末端可以与门600一起使用。如图35所示，可以使用辊末端650。辊末端650当与转动的转子500接触时旋转。此外，可以使用不同强度的末端。例如，末端密封件620或辊末端650可以由在转子500表面磨损之前被逐渐磨损掉的软金属制成。

可选地，可以使用非接触密封件。因此，可以省略末端密封件。在这些实施例中，门600的最顶部被设置成在转子500转动时紧邻转子500而不是必须与转子500接触。可以基于应用参数调节容许的间隙的量。

如图34A和34B所示，在门600的末端不与转子500接触的实施例中，所述末端可以包括用于保持气孔抵靠在门600的末端上的凹口640。为气体或液体形式的携带流体有助于提供非接触密封。如本领域的技术人员所认识的，凹口的数量和尺寸是基于压缩机规格的设计选择的问题。

可选地，液体可以从门本身被喷射。如图36所示，门的一部分的剖视图，流体可以通过的一个或多个通道660可以嵌入在门中。在一个这种实施例中，液体可以通过多个通道660以在转子500转动时在门600的最顶部与转子500之间形成液体密封。在另一个实施例中，残留的压缩流体可以插入通过一个或多个通道660。仍然进一步地，门600可以被成形为与转子500的多个部分的曲率相匹配以最小化门600与转子500之间的间隙。

优选的实施例将门包围在门壳体中。如图8和图17所示，门600被包括凹口的门壳体150包围，所述凹口中的一个被显示为158。凹口保持门密封件，门密封件确保当门移动上下移动时压缩流体不会通过门600与门壳体150之间的交接面从压缩容积414被释放。门密封件可以由包括聚合物、石墨或金属的不同材料制成。各种不同的几何结构可以用于这些密封件。不同的实施例可以采用不同的凹口几何结构，包括凹口可以部分或全部通过门壳体的凹口几何结构。

密封件可以使用由弹簧或弹性体提供的激发力，且门壳体150的组装在密封件上产生压缩。加压流体也可以用于激发密封件。

转子面密封件也可以位于转子500上以提供转子500与端板120之间的交接面。外转子面密封件沿着转子500的外部边缘设置，从而防止流体通过转子500的端部流出。第二内转子面密封件以较小的半径设置在转子表面上以防止通过外转子面密封件流出的任意流体从整个压缩机流出。这密封件可以使用与门密封件相同的材料或其它材料。可以使用不同的几何结构以优化密封件的效率。这些密封件可以使用由弹簧、弹性体或加压流体提供的激发力。

理想的是最小化流体泄漏到主壳体100外部的可能性。诸如垫圈和O形环的各种密封件用于密封部件之间的外部连接。例如，在一个优选的实施例中，在主壳体110与端板120之间使用双O形环密封件。进一步地，绕驱动轴140使用密封件以防止任意流体通过转子面密封件的泄漏。唇形密封件用于密封驱动轴140，其中在所述驱动轴140处，唇形密封件通过端板120。还可以使用诸如机械或迷宫式密封件的其它形式的密封件。

理想的是获得近似等温的压缩。为了在压缩过程期间提供冷却，使用液体喷射。在优选的实施例中，液体被雾化以提供用于热吸收的增加的表面面积。在其它实施例中，可以使用喷射液体的不同的喷洒技术或其它方法。

液体喷射用于冷却被压缩时的流体，从而增加压缩过程的效率。冷却允许输入能量中的大多数用于压缩而不是在气体中产生热量。与气体相比较，液体具有明显良好的热吸收特性，从而允许液体吸收热量并最小化工作流体的温度升高，从而实现近似等温压缩。如图8和图17所示，液体喷射器组件130连接到主壳体110。液体喷射器壳132包括用于液体源134(如果不包括有喷嘴)和喷嘴136的适配器。液体通过喷嘴136被直接喷射到旋转壳体容积410中。

液体喷射的数量和时刻可以由包括基于计算机的控制器的各种仪器控制，所述控制器能够通过各种传感器测量液体排出速率、室的液位和/或由于液体积存而产生的任意旋转阻力。阀或电磁体可以与喷嘴结合使用以选择性地控制喷射时刻。可变孔板控制装置也可以用于调节液体喷射的数量和其它特性。

分析和实验结果用于优化喷射器136的数量、位置和喷射方向。这些喷射器136可以位于缸筒的周边中。液体喷射也可以通过转子或门来产生。当前设计的实施例具有位于12点和10点处的两个喷嘴。不同的应用参数也将影响优选的喷嘴阵列。

喷嘴阵列被设计成具有大于5加仑每分的高流量并且能够在小于100psi的低差压下最小的液滴尺寸为150微米。两个示例性喷嘴是SprayingSystemsCo.PartNumber：1/4HHSJ-SS12007和BexSprayNozzlesPartNumber：1/4YS12007。优选的流量和液滴尺寸范围将随应用参数而变化。也可以使用可选的喷嘴类型。例如，一个实施例可以使用在缸筒中喷射液体通过的微孔眼，所述微孔眼取决于孔的小尺寸以产生充分小的液滴。其它实施例可以包括各种现有或用户设计的喷嘴，所述喷嘴当被组合成阵列时满足给定应用所需的喷射要求。

如上所述，通过使用这种雾化喷嘴以将非常小的液体液滴喷射到压缩室中来提高热传递速率。因为热传递速率与液体的表面面积(热传递可以经由所述表面面积发生)成比例，因此形成较小液滴可提高冷却效果。可以使用许多冷却液。例如，可以使用水、三甘醇和各种类型的油以及其它碳氢化合物。在期望相变特性的情况下可以使用乙二醇、丙二醇、甲醇或其它醇。也可以使用诸如氨水及其它的制冷剂。进一步地，各种添加剂可以与冷却液组合以获得期望的特性。与有助于冷却压缩过程的液体的热传递和热吸收特性一起，液体的汽化也可以用于一些设计的实施例中以利用由于相变而产生的大冷却效果。

在优选的实施例中还解决了液体聚结的影响。液体积存可能会抵抗压缩机构而产生阻力，从而最终产生压缩机的所有运动停止的水封，这会导致潜在的无法挽救的损害。如图8和17的实施例中所示，入口420和出口430在门600的相对侧位于转子壳体400的底部处，从而为要被压缩的流体的进入和压缩流体以及喷射液体的排出提供有效的位置。在入口420处不需要阀。包含了静态密封件，这允许入口420为打开端口，从而简化了系统并减小与进入阀相关联的低效。然而，如果期望，则还可以装有进入阀。在入口处可以增加另外的特征以产生湍流，从而提供增强的热传递和其它益处。在压缩机的入口和其它位置处使用硬化材料以防止当液体/气体混合物进入节流装置时所产生的气穴和其它气穴产生条件。

可选的实施例可以包括位于除了图所示之外的位置处的入口。另外，多个入口可以沿着缸筒的周边定位。这些可以分离或组合使用以适应具有变化的压力和流量的入口流。进入端口还可以自动或手动地被增大或移动，以改变压缩机的排量。

在这些实施例中，使用多阶段压缩，因此出口系统允许气体和液体两者通过。出口430靠近转子壳体400的底部的设置为液体提供了排出装置。这最小化了在其它液体喷射压缩机中发现的水封的风险。小余隙容积允许容纳留在室中的任意液体。重力有助于收集和除去过量液体，从而防止在随后的循环中液体积存。另外，转子的摆动运动有助于确保在每一压缩循环期间大多数液体从压缩机被移除。

一旦达到压缩室内期望的压力，出口阀允许气体和液体从压缩机流出。由于液体存在于工作流体中，因此减少或消除流出工作流体的方向的变化的阀是理想的。这防止当液体改变方向时液体的锤击作用。另外，理想的是最小化余隙容积。

簧片阀作为出口阀是理想的。如本领域的普通技术人员所认识的，可以使用已知或至今未知的其它类型的阀。Hoerbiger型R、CO和簧片阀是可接受的。另外，可以考虑CT、HDS、CE、CM或提升阀。其它实施例可以在壳体中其它位置中使用阀，一旦气体已经达到给定压力阀允许气体排出。在这种实施例中，可以使用各种类型的阀。可以使用无源或直接致动阀，也可使用阀控制器。

在当前的优选实施例中，出口阀靠近壳体的底部定位并用于允许液体和压缩气体从高压部分排出。在其它实施例中，有用的是提供沿着主壳的周边在除了靠近底部之外的位置中定位的另外的出口阀。一些实施例也可以受益于放置在端板上的出口。在其它实施例中，理想的是将出口阀分成两种类型的阀——一种阀主要用于高压气体，另一种阀用于液体排出。在这些实施例中，两个或更多类型的阀可以靠近彼此定位，或者被定位在不同的位置。

如图8和图17所示，转子的密封部分510通过产生静态密封而有效地阻止排出端口与进入端口之间的流体连通。转子500与门600之间的交接面通过使用非接触密封件或末端密封件620进一步阻止排出端口与进入端口之间的流体连通。这样，即使当压缩机低速运行时也能够防止流体的任意返回和排出。现有的旋转压缩机当低速运行时具有从出口到入口的泄露路径，并因此取决于旋转速度来最小化通过该流动路径的排出/泄漏损失。

高压工作流体将大水平力施加在门600上。不管门柱210的刚性，该力将使门600弯曲并压靠在门壳体152的入口侧上。非常坚硬且具有低摩擦系数的专门涂层可以涂在两个表面上以最小化来自门600抵靠门壳体152滑动而产生的摩擦和磨损。还可以使用液压轴承。可选地，栓(未示出)可以从门600的一侧延伸到门壳体150中以有助于克服该水平力来支撑门600。

还可能需要对门遇到的大水平力进行额外的考虑以减少门的往复运动的滑动摩擦。可以使用诸如润滑脂或油的各种类型润滑剂。这些润滑剂可以进一步被加压以有助于抵抗将门压靠在门壳体上的力。部件也可以通过浸入润滑剂或自动润滑材料为滑动部件提供无源润滑源。没有润滑剂或与润滑一起，可以在滑动部件上使用可更换磨损元件以确保取定于对维修计划的遵守的可靠操作。如本领域的普通技术人员所认识的，可更换磨损元件也可以用在压缩机内的各种其它磨损表面上。

压缩机结构可以由诸如铝、碳钢、不锈钢、钛、钨或黄铜的材料构成。可以基于耐腐蚀性、强度、密度和成本来选择材料。密封件可以由诸如PTFE、HDPE、PEEK(商标)、乙缩醛共聚物等的聚合物、石墨、铸铁或陶瓷构成。可以使用其它已知或未知的材料。还可以使用涂层来增强材料性质。

如本领域的普通技术人员所认识的，可以使用各种技术制造和组装可以实现设计的特定特征的本发明。例如，可以使用铸造方法制造主壳体110。在这种情况下，喷嘴壳体132、门壳体150或其它部件可以单独地与主壳体110一起形成。类似地，由于强度要求或选择制造技术，转子500和驱动轴140可以被构建为整体件。

进一步的益处可以通过利用压缩机包围层外部的元件来实现。飞轮可以添加到驱动轴140以使在旋转期间遇到的扭矩曲线平滑。飞轮或其它外部轴连接装置还可以用于有助于获得平衡旋转。需要多个压缩机的应用可以在单个驱动轴上组合多个压缩机与相位错开安装的转子，从而也可以获得平滑的扭矩曲线。钟形壳体或其它联轴器可以用于将驱动轴连接到诸如发动机或电动机的驱动力以最小化未对准的影响并增加扭力传递效率。诸如泵或发电机的附件可以通过使用皮带、直接联轴器、齿轮或其它传动机构的驱动轴驱动。可以进一步使用同步齿轮或皮带以使附件在适当时同步。

在离开阀之后，液体和气体的混合物可以通过以下方法中任一个或其组合分离：1.通过使用网孔、叶片、缠绕纤维进行拦截；2.在一表面上惯性撞击；3.在其它较大喷射液滴上的聚结；4.通过液体帘；5.通过贮液器起泡；6.促进聚结的布朗运动；7.方向的改变；8.用于聚结到壁和其它结构的离心运动；9.通过迅速减速的惯性变化；以及10.通过使用吸附剂或吸收剂的脱水。

在压缩机的出口处，脉冲室可以包括筒形瓶，或者其它空腔和元件，可以与上述分离方法中任一个结合以获得脉冲消除和衰减以及初始或最终液体聚结。还可以使用分离液体和气体的其它方法。

可以修改当前的优选实施例以作为膨胀器操作。进一步地，虽然说明书已经用于描述了顶部和底部以及其它方向，但是元件的方向(例如，在转子壳体400的底部处的门600)不应该被解释为限制本发明。

虽然以上撰写的本发明的说明书能够使本领域的普通技术人员完成和使用本发明的具体实施方式，但是本领域的普通技术人员将理解和认识到存在这里所述的具体实施例、方法和示例的变化、组合和等效形式。因此，本发明应该不受上述实施例、方法和示例的限制，而使由在本发明的保护范围和精神的所有实施例和方法来限制。

因此，上述详细说明被认为是说明性的而不是限制性的，并且要理解的是包括所有等效形式的以下权利要求旨在限定本发明的精神和保护范围。对于“至少一个”用于强调可以满足所主张的元件的多个元件的可能性的范围来说，这不应该被解释为仅表示单个的“一个”。“一”或“一个”元件仍然可以满足多个元件，除非另有说明之外。

Claims (34)

1.一种容积式压缩机，包括：

压缩室(410)，所述压缩室包括具有第一端、第二端和内弯曲表面的筒形壳体(400)；

轴(140)，所述轴轴向地位于所述压缩室(410)中；

非圆形转子(500，502，504，506)，所述非圆形转子被安装成用于绕着所述轴(140)同心地旋转，所述非圆形转子(500，502，504，506)具有密封部分(510)和非密封部分，所述密封部分(510)具有对应于所述壳体(400)的内弯曲表面的弯曲表面；

门(600)，所述门(600)具有第一端和第二端；和

门定位系统(200，300，370)，所述门定位系统(200，300，370)能够操作以将所述门(600)的第一端定位成当所述非圆形转子(500，502，504，506)转动时紧邻所述非圆形转子(500，502，504，506)，

其中所述门定位系统(200，300)包括：

至少一个凸轮(240，293，342)，所述至少一个凸轮驱动所述门定位系统(200，300)；

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的至少一个凸轮随动件(250，252，254)；

门支撑臂，所述门支撑臂将所述门(600)连接到所述至少一个凸轮随动件(250，252，254)使得至少一个凸轮随动件(250，252，254)的移动引起所述门(600)的移动。

2.根据权利要求1所述的容积式压缩机，还包括：

至少一个液体喷射器喷嘴(130，136，322)，所述至少一个液体喷射器喷嘴被定位成将喷射流体提供到所述压缩室(410)中，其中，所述至少一个液体喷射器喷嘴(130，136，322)构造成提供雾化液体喷雾。

3.根据权利要求1的容积式压缩机，其中：

所述非圆形转子(500，502，504，506)具有水平对准的第一端和第二端；

所述门(600)位于所述壳体(400)的底部处并且能够操作以上下移动；

入口端口(420)用于吸入流体，所述入口端口(420)在所述门(600)的一侧位于所述壳体(400)上；

出口端口(430)用于排出加压流体，所述出口端口(430)在所述门(600)的相对侧位于所述壳体(400)上。

4.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其中：

所述压缩机定向成使得所述非圆形转子(500，502，504，506)在所述压缩机的操作期间绕着水平轴线旋转。

5.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其中：

所述门定位系统(200，300，370)的一部分设置在所述压缩室(410)的外部。

6.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其中：

所述至少一个凸轮(240，293，342)设置在所述压缩室(410)的外部。

7.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其中：

所述门定位系统(200，300)包括至少一个弹簧(280)，所述至少一个弹簧连接到所述至少一个凸轮随动件(250，252，254)以推动所述至少一个凸轮随动件(250，252，254)保持与所述至少一个凸轮(240，293，342)的接触。

8.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其中：

所述至少一个凸轮(240，293，342)安装成与所述轴(140)和非圆形转子(500，502，504，506)一起旋转；

所述门定位系统(200，300)进一步包括：

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的外缘的至少一个凸轮随动件轴承；

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的内缘的至少一个凸轮随动件轴承；以及

门支撑臂(220)，所述门支撑臂(220)连接到连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的外缘的所述至少一个凸轮随动件轴承和门壳体(150，336)，所述门壳体(150，336)包围所述门(600)；

其中，所述至少一个凸轮(240，293，342)的旋转提升和降低所述门(600)。

9.根据权利要求1所述的容积式压缩机，进一步包括：

至少一个液体喷射器喷嘴(130)，定位成在压缩机操作期间将液体喷射到压缩室(410)内压缩出现的区域。

10.根据权利要求1所述的容积式压缩机，其中：

所述非圆形转子(500，502，504，506)包括帮助平衡所述非圆形转子(500，502，504，506)的至少一个特征(550)。

11.一种容积式压缩机，包括：

压缩室(410)，所述压缩室包括具有第一端、第二端和内弯曲表面的壳体(400)；

轴(140)，所述轴轴向地位于所述压缩室(410)中；

非圆形转子(500，502，504，506)，所述非圆形转子被安装成用于绕着所述轴(140)同心地旋转，所述非圆形转子(500，502，504，506)具有密封部分(510)和非密封部分，所述密封部分(510)具有对应于所述壳体(400)的内弯曲表面的弯曲表面；

门(600)，所述门(600)具有第一端和第二端；和

门定位系统(200，300，370)，所述门定位系统(200，300，370)能够操作以将所述门(600)的第一端定位成当所述非圆形转子(500，502，504，506)转动时紧邻所述非圆形转子(500，502，504，506)，

位于所述壳体(400)的横截面底部附近的出口端口(430)。

12.一种容积式压缩机，包括：

压缩室(410)，所述压缩室由具有第一端、第二端的壳体(400)的内部限定；

轴(140)，位于所述压缩室(410)中并且安装到所述壳体(400)上用于相对于所述壳体(400)旋转；

转子(500，502，504，506)，所述转子位于所述压缩室内并且安装成相对于所述壳体(400)与所述轴(140)一起旋转，所述转子(500，502，504，506)具有密封部分(510)；

门(600)，所述门(600)具有第一端和第二端；和

门定位系统(200，300，370)，所述门定位系统(200，300，370)能够操作以将所述门(600)的第一端定位成当所述转子(500，502，504，506)转动时紧邻所述转子(500，502，504，506)，

其中所述门定位系统(200，300，370)的一部分设置在所述压缩室(410)的外部，

其中所述门定位系统(200，300)包括：

至少一个凸轮(240，293，342)，所述至少一个凸轮驱动所述门定位系统(200，300)；

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的至少一个凸轮随动件(250，252，254)；

门支撑臂，所述门支撑臂将所述门(600)连接到所述至少一个凸轮随动件(250，252，254)使得至少一个凸轮随动件(250，252，254)的移动引起所述门(600)的移动。

13.根据权利要求12所述的容积式压缩机，其中：

所述门定位系统(200，300)包括至少一个凸轮(240，293，342)，所述至少一个凸轮(240，293，342)驱动门定位系统(200，300)，其中所述至少一个凸轮(240，293，342)设置在所述压缩室(410)的外部。

14.一种容积式压缩机，包括：

壳体(400)，所述壳体(400)具有入口端口(420)、出口端口(430)和限定壳体容积的内壁，出口端口(430)位于所述壳体(400)的横截面底部附近；

转子(500，502，504，506)，所述转子(500，502，504，506)具有对应于所述壳体(400)的内壁的曲率的密封部分(510)；

至少一个液体喷射器喷嘴(130)，与所述壳体(400)连接以将液体喷射到所述壳体容积中；和

门(600)，所述门具有第一端和第二端，并且能够操作以在所述壳体(400)内移动以将所述第一端定位成当所述转子(500，502，504，506)转动时紧邻所述转子，

其中所述门(600)在所述壳体容积中分离进入容积和压缩容积，所述入口端口(420)构造成能够吸入气体，而所述出口端口(430)构造成能够排出液体和气体两者。

15.根据权利要求14所述的容积式压缩机，进一步包括：

门定位系统(200，300，370)，所述门定位系统(200，300，370)能够操作以当所述转子(500，502，504，506)转动时紧邻所述转子(500，502，504，506)定位所述门(600)的第一端，其中所述门定位系统(200，300，370)的一部分设置在所述压缩室(410)的外部。

16.根据权利要求14所述的容积式压缩机，进一步包括：

轴(140)，并且其中所述转子(500，502，504，506)被同心地安装到所述轴(140)。

17.根据权利要求16所述的容积式压缩机，进一步包括：

至少一个凸轮(240，293，342)，所述至少一个凸轮(240，293，342)被安装成用于绕着所述轴(140)同心地旋转；

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的外缘的至少一个凸轮随动件轴承；

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的内缘的至少一个凸轮随动件轴承；和

门支撑臂(220)，所述门支撑臂(220)连接到连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的外缘的所述至少一个凸轮随动件轴承和门壳体(150，336)，所述门壳体(150，336)包围所述门(600)，

其中所述至少一个凸轮(240，293，342)的旋转使得所述门(600)升起和下降。

18.根据权利要求16所述的容积式压缩机，进一步包括：

与所述轴(140)和第二轴(142)连接的皮带(292)；

连接到所述第二轴(142)的至少一个凸轮(240，293，342)；

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的至少一个凸轮随动件轴承；和

连接到所述至少一个凸轮随动件轴承和所述门(600)的门支撑臂(220)。

19.根据权利要求14所述的容积式压缩机，进一步包括：

与所述压缩室(410)流体连通以允许液体和气体排出的至少一个出口阀(440)。

20.根据权利要求14所述的容积式压缩机，其中：

所述至少一个液体喷射器喷嘴(130)包括构造成提供雾化液体喷雾的液体喷射器喷嘴(130，136，322)。

21.根据权利要求14所述的容积式压缩机，其中：

所述至少一个液体喷射器喷嘴(130)定位成将液体喷射到壳体容积中在压缩机操作期间出现压缩的区域中。

22.根据权利要求14所述的容积式压缩机，其中：

所述压缩机定向成在压缩机的操作期间所述转子(500，502，504，506)绕水平轴线旋转。

23.根据权利要求14所述的容积式压缩机，其中：

所述转子(500，502，504，506)在缸筒中具有至少一个减重特征(550)以帮助平衡所述转子(500，502，504，506)。

24.一种容积式压缩机，包括：

壳体(400)，所述壳体(400)具有入口端口(420)、出口端口(430)和限定壳体容积的内壁，

转子(500，502，504，506)，所述转子(500，502，504，506)具有对应于所述壳体(400)的内壁的曲率的密封部分(510)；

至少一个液体喷射器喷嘴(130)，与所述壳体(400)连接以将液体喷射到所述壳体容积中；和

门(600)，所述门具有第一端和第二端，并且能够操作以在所述壳体(400)内移动以将所述第一端定位成当所述转子(500，502，504，506)转动时紧邻所述转子，

其中所述门(600)在所述壳体容积中分离进入容积和压缩容积，所述入口端口(420)构造成能够吸入气体，而所述出口端口(430)构造成能够排出液体和气体两者；

轴(140)，其中所述转子(500，0，5，504，506)被同心地安装到所述轴(140)；

至少一个凸轮(240，293，342)，所述至少一个凸轮被安装成用于绕着所述轴同心地旋转；

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的至少一个凸轮随动件(250，252，254)；

至少一个弹簧(280)；和

连接到所述至少一个弹簧(280)和所述至少一个凸轮随动件(250，252，254)的门支撑臂(220)。

25.根据权利要求24所述的容积式压缩机，容积式压缩机进一步包括：

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的外缘的至少一个凸轮随动件轴承；

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的内缘的至少一个凸轮随动件轴承；和

门支撑臂(220)，所述门支撑臂(220)连接到连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的外缘的所述至少一个凸轮随动件轴承和门壳体(150，336)，所述门壳体(150，336)包围所述门(600)，

其中所述至少一个凸轮(240，293，342)的旋转使得所述门(600)升起和下降。

26.根据权利要求24所述的容积式压缩机，进一步包括：

与所述轴(140)和第二轴(142)连接的皮带(292)；

连接到所述第二轴(142)的至少一个凸轮(240，293，342)；

连接到所述至少一个凸轮(240，293，342)的至少一个凸轮随动件轴承；和

连接到所述至少一个凸轮随动件轴承和所述门(600)的门支撑臂(220)。

27.根据权利要求24所述的容积式压缩机，进一步包括：

与所述压缩室(410)流体连通以允许液体和气体排出的至少一个出口阀(440)。

28.根据权利要求24所述的容积式压缩机，其中：

所述至少一个液体喷射器喷嘴(130)包括构造成提供雾化液体喷雾的液体喷射器喷嘴(130，136，322)。

29.根据权利要求24所述的容积式压缩机，其中：

所述至少一个液体喷射器喷嘴(130)定位成将液体喷射到壳体容积中在压缩机操作期间出现压缩的区域中。

30.根据权利要求24所述的容积式压缩机，其中：

所述压缩机定向成在压缩机的操作期间所述转子(500，502，504，506)绕水平轴线旋转。

31.根据权利要求24所述的容积式压缩机，其中：

所述转子(500，502，504，506)在缸筒中具有至少一个减重特征(550)以帮助平衡所述转子(500，502，504，506)。

32.一种使用权利要求14的压缩机压缩流体的方法，顺序包括如下步骤：

通过所述入口端口(420)接收流体进入到所述进入容积中；

旋转所述转子(500，502，504，506)以增加进入容积且降低压缩容积；

通过所述至少一个液体喷射器喷嘴(130)将冷却液喷射到所述壳体(400)内；

旋转所述转子(500，502，504，506)以进一步增加所述进入容积且降低所述压缩容积；以及

从出口端口(430)排出液体和压缩的气体。

33.根据权利要求32所述的方法，其中：

喷射的冷却液当被喷射时被雾化，吸收热量并被朝向出口端口(430)引导。

34.根据权利要求32所述的方法，其中：

所述压缩机包括安装到所述转子(500，502，504，506)的驱动轴(140)，且所述方法进一步包括在所述转子(500，502，504，506)旋转以进一步增加进入容积且降低压缩容积期间以及在从出口端口(430)排出液体和压缩的气体期间水平定向所述驱动轴。