CN104704198B - 用于压缩气态流体的装置 - Google Patents

Abstract

用于压缩气态流体的模块化设备，包括具有第一热室(E11)、第二冷室(E12)和用于将位于主外壳内的第一和第二室分开的活塞组件(7)的第一级(E1)，通过至少一条第一连通线路(F1)在第一和第二室之间建立流体连通的蓄热式换热器(9)，以及可选择的第三和第四室(E21，E22)，其通过将第三和第四室隔开的固定分隔器(61)分开，第三和第四室通过第二连通线路(F2)被连通。这样，提供了基于具有通用组件的模块结构的一级，两级或四级压缩机。

Description

用于压缩气态流体的装置

技术领域

本发明涉及用于压缩气态流体的装置，具体而言，涉及热驱动型蓄热式压缩机。

背景技术

已经存在多种利用热源压缩气体的技术方案。

在那些如专利US2,157,229以及US3,413,815描述的热驱动蓄热式压缩机中，接收的热量被直接传输给待压缩的流体，消除了对用于压缩和排放步骤的任何机械元件的需要。

在专利US2,157,229以及US3,413,815中，配气活塞可移动地安装在外壳中并且交替地朝向加热工具或朝冷却工具替换液体。该配气活塞附在连接到控制机构的控制杆上。

这些装置被设计成单级系统，将压缩率限制到低或中等值。对于一些需要显著压缩率的压缩应用来说，必须增加单级压缩机的数量(通过串联放置两个，三个或四个)，以及在不同级的控制机制之间建立起机械同步。由于机械元件数量的增加，这增加了实际运行的成本和复杂度，同时增加了机械损耗。此外，由于同步机制的出现，每个阶段在密封性上都有失败的风险。

需要对这种多级热驱动压缩机，特别是它们的结构进行优化。具体而言，提供基于带有通用组件的模块结构的具有单级，二级或四级的压缩机是有利的。

也需要增加工作寿命和/或减少检修需要，特别是驱动机构的检修。

发明内容

为此，提出了一种用于压缩气态流体的装置，包括：

-待压缩气态流体的入口和已压缩气态流体的出口，

-含有气态流体的圆柱形主外壳，

-至少一个第一室，热耦合到适于向气态流体加热的热源上，

-至少一个第二室，热耦合到冷源上，以便将热量从气态流体传送给冷源，

-至少一个安装在圆柱形套筒上的活塞组件(piston assembly)，以便在轴向上移动并且将所述主外壳内的第一室和第二室隔开，

-至少一个蓄热式换热器，围绕套筒呈圆周式设置并且通过至少一条第一连通线路在第一和第二室之间建立流体连通，第一室包括至少一个第一连通通道，该第一连通通道设置在外壳的第一端并且与第一连通线路连接，第二室包括至少一个第二连通通道，该第二连通通道设置在外壳的第二端并且与第一连通线路连接，第一室，第二室，与第一连通线路构成第一压缩级；

其中，该装置包括多个以端口的形式设置在外壳的第一和第二端之间的中段内的第三和第四通道，多个第三和第四通道的预先设置是为了可能设置在主外壳内第一和第二室之间的第三和第四室的流体连通。

通过这些方案，从这种单级压缩机中可以很容易获得一种带有两级压缩的压缩机。

在本发明的一个方面，该装置可以在相同主外壳内额外包括所述第三和第四室以及分隔第三和第四室的第一固定分隔器，活塞组件包括通过杆彼此连接并且设置在固定分隔器的各边上的第一和第二活塞，至少一条第二连通线路，其在第三和第四室之间通过蓄热器建立连通，第三室，第四室以及第二连通线路构成第二压缩级，功能性地连续地放置在第一级后；以便获得二级压缩机，特别适用于提高产热量以及优化两级之间的同步。

在本发明的不同实施例中，可能使用如下一种或多种方案。

在本发明的一个方面，蓄热器能够包括至少两个蓄热器环形部件，彼此独立，该组环形部件构成环，其设置在第一固定分隔器附近的套筒周围；这是为了组织蓄热功能而特别优化的配置。

在本发明的另一个方面，装置可以包括N级，N从一组包括2，3，4，6，8的值中选择，其中蓄热器被分成N个环形部件，每个都有360°/N的弧度，彼此独立，这样从基本的单级压缩机中确保了模块化。

在本发明的一个方面，该装置可以额外包括第三级和第四级(N＝4)，第三级由热室、冷室和第三连通线路构成，第四阶段由热室、冷室和第四连通线路构成；从而四级压缩机可以在模块化基础上获得，其体系结构与二级压缩机相似。

在本发明的另一个方面，第四级的室可以插入在第三级的室之间，第三级的室插入在第二级的室之间，而第二级的室被插在第一级的室之间；借助这种方法，得到一种特别合适的设置，用于将四级安装在单缸内并且特别适于最优化隔热。

在本发明的另一个方面，该装置可以额外包括用于驱动包括辅助室的活塞组件的系统，固定在活塞组件上并且被轴向导向的杆，与杆连接的连杆，以及连接到连杆上的飞轮，通过这种方式活塞组件可以通过所述驱动系统自我维持来回移动。

在本发明的另一个方面，第一连通线路和/或第二连通线路和/或第三或第四连通线路可以包括至少一个外部部分，其设置在蓄热器和外壳的至少一端之间的与热源和/或冷源分别紧邻的位置；这样对于各条连通线路热交换都被最大化。

在本发明的另一个方面，第二连通线路和/或第三或第四连通线路包括钻孔，非对称芯子插入该钻孔，借此，具有最大化热耦合的外部部分很容易工业化生产。

最后，本发明也涉及一种热力系统，包括热传输电路和上述压缩装置。所讨论的热力系统适用于将热能从封闭位置移除，并且在这种情况下是冷却或制冷系统，但是所讨论的热力系统也可仅适于向封闭位置增加热能，并且在这种情况下是供热系统，例如住宅供热或工业供热。

附图说明

通过阅读本发明的下述作为非限定示例的实施例的描述将更容易理解本发明的其它特点、方面和优势。通过附图也会更容易理解本发明，其中：

-图1是本发明具有两级压缩的气态流体压缩装置的轴向截面示意图，

-图2是图1所示装置的横向截面示意图，

-图3a和3b是本发明具有四级压缩的气态流体压缩装置的轴向截面示意图，

-图4是图3所示装置的横向截面示意图，

-图5是本发明具有单级压缩的气态流体压缩装置的轴向截面示意图，

-图6是图5所示装置的横向截面示意图，

-图7是四级装置运行时的热动力循环图，

-图8是自承驱动装置的循环图，

-图9示出可放置具有单级，二级或四级压缩的压缩装置的压缩缸，

-图10示出自承驱动装置，

-图11示出了图3所示装置的变体，以及

-图12，12A，12B，12C示出了各实施例中的连通线路的具体视图。

具体实施方式

在各种附图中，相同的附图标记号用于表示相同或相似元件。

图1显示了用于压缩气态流体的装置1，适于通过入口或通风口81使气态流体(也称为“工作流体”)在压强Pi下进入，从出口82在压强P2下提供被压缩流体。

在图1所示的示例中，压缩装置包括两个压缩级，但是在本发明中，可以很容易获得带有相同体系结构的单级或四级装置，将如下所示。

装置最好沿轴Z垂直设置，并且具有具有轴Z外形呈圆柱形的主外壳2。在所示示例中，装置包括设置在上部区域的热部16以及设置在下部区域的冷部15。热部热耦合到热源6上，最好邻近设置在主外壳的热部16的周围，以便为装置的热部提供热量。

同样地，冷部被热耦合在冷源5上，以便将热量从装置的冷部移除。冷源可以是，例如，邻近设置在主外壳2的冷部15周围或者以任何能够建立良好热耦合的其它方式。

至少一个位于主外壳2内的活塞组件7，安装在套筒50(或“缸”)内，以便在轴向Z上移动。套筒50是具有轴Z的圆柱形并且其直径小于主外壳2的直径。

在图1的二级示例中，活塞组件7包括第一活塞71和第二活塞72，通过杆8彼此连接。在两个活塞71，72之间设置固定分隔器61，位于外壳2上端2b和外壳2下端2a间的中间高度处。固定分隔器61在热部16和冷部15之间进行隔热。环18围绕着杆而提供密封和导向功能。杆8通过驱动装置被来回交替驱动，该驱动装置未在图1，3a，3b中显示，然而其中一个可能的实施例将在下文中描述。

对于冷部15，在第一活塞71与外壳2a下端之间界定第一冷工作室E11。

对于热部16，在第二活塞72和外壳2b上端之间界定第二热工作室E12。

第一连通线路Fl在套筒外将第一室E11和第二室E12通过一个以下可以更简单地被称为蓄热器的蓄热式换热器9连接。

这样，第一室E11，第二室E12，以及第一连通线路Fl构成了被称为第一压缩级El的组件，其具有基本均匀的内压强PEl。

此外，在第一活塞71和固定分隔器61之间界定出在冷侧的第三工作室E21，并且在第二活塞72和固定分隔器61之间界定出在热侧的第四工作室E22。第二连通线路F2在套筒外将第三室E21和第四室E22通过蓄热器9的另一个部分连接。

这样，第三室E21，第四室E22和第二连通线路F2构成了被称为第二压缩级E2的组件，其具有基本均匀的内压强PE2。

需注意第二级E2的室E21，E22嵌入在第一级El的室E11，E12之间。

更特别地，第二活塞72隔离了热工作室E12，E22，而第一活塞71隔离了冷工作室E11，E21，但是需外加止回阀3a，在第一阶段El和第二阶段E2之间充当单向通道，第二阶段E2被功能性地连续地放置在第一阶段El之后。

当活塞组件7向上移动时，室E21和E12的体积减小而室E11和E22的体积增加。第一连通线路Fl使流体从顶部到底部进入蓄热器，而第二连通线路F2使流体从底部到顶部进入蓄热器的另一个部分中，如下所示。

就蓄热器来说9，它被设置在套筒50周围且在外壳上端2b和下端2a之间一半的高度。优选地，所述蓄热器9被设置在外壳的半高处，并且延伸的厚度例如可以但非必须是接近固定分隔器61的厚度。

所述蓄热器9包括内管90以及用于储存热能的元件，以独立或连续元件的形式，例如一个金属丝格栅。

蓄热器9包括与第一和第二线路F1，F2的热部连接的热界面9b，以及与第一和第二线路F1，F2的冷部连接的冷界面9a。

同样，蓄热器9被分割成多个环形部件，连续地圆周设置在套筒50周围以构成轴Z的环。

如图2所具体显示的，对于二级压缩机，一个或多个环形部件将是第一压缩级El的部分，而一个或多个补充部件将是第二压缩级E2的部分。

在此处所示的示例中，蓄热器9被分割成以四分之一部件31-34形式存在的四个部分或部件，每个部件的延伸弧度约90°。部件31，32构成第一蓄热器部分91并且是第一压缩级的部分而且与第一连通线路Fl连接，而部件33，34构成第二蓄热器部分92并且是第二压缩级的部分而且与第二连通线路F2连接。

蓄热器从而在用于第一级的第一部分和用于第二级的第二部分之间分配，流过第一部分的流体与流过第二部分的流体的运动方向相反。

蓄热器环形部件31-34在物理上是独立的并且没有通过流体的流动而彼此直接连通。所述部件可以都是相同的并且构成标准组件。

对于第一级，第一室E11包括设置在第一端2a附近的第一连通通道51；所述第一通道与第一连通线路Fl连接，具体是该线路的冷部。第二室E12包括设置在第二端2b附近的第二连通通道52；所述第二通道52与第一连通线路Fl连接，具体是该线路的热部。

对于第二级，第三室E21包括设置在分隔器61附近的第三流通通道53；所述第三通道53与第二连通线路F2连接，具体是该线路的冷部。第四室E22包括设置在分隔器61附近的第四连通通道54；所述第四通道54与第二连通线路F2连接，具体是该线路的热部。

需要注意的是入口81通过阀81a与第一连通线路Fl连接，而出口82通过阀82a与第二连通线路F2连接。

图3a，3b和4表示了具有连续设置的四级压缩配置，其安装在如上文所述的相同体系架构上。

在该配置中，该装置包括第一压缩级El，该阶段包括设置在压缩机内冷部15中的冷室E11和设置在热部16中的热室E12，所述室E11，E12通过第一连通线路Fl彼此连接。类似于二级配置，装置包括第二压缩级，表示为E2，包括设置在冷部中的冷室E21和设置在热部中的热室E22，所述室E21，E22通过第二连通线路F2连接。第二连通线路F2通过标记为57的一个或多个通道或端口与相应的冷室E21连接并且通过标记为58的一个或多个通道与相应的冷室E22连接。

此外，装置包括用E3表示的第三压缩级，包括设置在冷部内的冷室E31和设置在热部内的E32，所述室E31，E32在套筒外通过第三连通线路F3彼此连接。第三连通线路F3通过标记为55的一个或多个通道或端口与相应的冷室连接并且通过标记为56的一个或多个通道连接到相应的热室上。在第三压缩级中的主要压强表示为PE3。

最后，装置包括用E4表示的第四压缩级，包括设置在冷部中的冷室E41和设置在热部中的热室E42，所述室E41，E42在套筒外通过第四连通线路F4彼此连接。第四连通线路F4通过已经提及的一个或多个通道或端口53与相应的冷室连接并且通过已经提及的标记为54的一个或多个通道与相应的冷室连接。在第四压缩级中的主要压强表示为PE4。

如图所示，第四级E4的室嵌入第三级E3的室之间，而第三级的室嵌入第二级E2的室之间，第二级的室依次又嵌入第一级El的室之间。然而，也有可能在不超出本发明范围的情况下另外安排级和室的顺序，例如从热端2b开始，将热部设置成E3，E4，E1，E2而将冷部设置成E4，E3，E2，E1。

活塞组件7包括第一活塞71，第二活塞72，第三活塞73和第四活塞74。第一和第二活塞71，72将第一和第二级E1，E2的室分隔，如二级配置中所描述的，而第三和第四活塞73，74同样地将第三和第四级E3，E4的室分隔。四个活塞通过能在环18上滑动的杆8彼此固定.

除了上述提及以及此处再次出现的固定中间隔离器61，还有两个其它的固定分离器62，63，分别隔离第二和第三压缩级的室(参见图3a，3b)。

为了在不同压缩级之间连通，在第一活塞中设立已提及的第一止回阀3a，使流体能够从第一级流入第二级并且防止回流。类似地，在固定分隔器63中设置第二止回阀3b，使流体能够从第二级流入第三级并且防止回流。最后，在第三活塞73中设置第三止回阀3c，使流体能够从第三级流入第四级并且防止回流。

对于蓄热器9，参阅图4，每个环形部件(此处为每个四分之一部件)都被特定分配给一个级。这样，第一环形部件31构成了第一蓄热器部分91，第二环形部件32构成了第二蓄热器部分92，第三环形部件33构成了第三蓄热器部分93，而最后第四环形部件34构成了第四蓄热器部分94。

在该配置中，入口81连接至第一连通线路Fl，而出口82连接至第四连通线路F4。

图5和图6表示一种单级压缩配置，安装在如上文所述的相同的体系结构上。

活塞组件7是由大体积单活塞构成，其占据了相当于未使用的上级室的体积。

在套筒外只需要一条连通线路Fl，而且它在单个冷室E11和单个热室E12之间形成连通。

构成用于二级配置的预留配置的第三和第四通道53，54可以被部分或完全封闭，可以以直接方式，或者通过与无孔管的连通，或者如下所述的方式封闭。

类似地在单级配置中，如果出现的话，构成用于四级配置的预留配置的一系列补充通道55-58将通过任何适当的方式被封闭或阻塞。

在该单级配置中，入口81和出口82与第一连通线路Fl连接，不必在相同位置，例如在完全相反的位置以便与二级配置保持相同。

不管是单级，二级还是四级压缩机，都通过活塞7的往复运动以及通过操作在入口81处的进气阀81a和在出口82处的流量止回阀82a确保压缩机的运行。

图3，5和7表示了下述的各个步骤A，B，C，D。图7显示了在各级中各压强PE1，PE2，PE3，PE4以及与活塞组件7的冲程相关的各温度的演变，需注意PE3，PE4的循环曲线仅与四级配置有关。

二级压缩机的操作

步骤A

最初在顶端的活塞组件7向下移动并且室E12，E21的体积增加而室E22，E11的体积减小。为此，第一级的流体从底部被推到顶部并穿过第一蓄热器部分91，而且随着它穿过第一流通线路Fl和相应的蓄热器部分而加热流体。同时，第二阶段的液体从底部被推到顶部穿过第二蓄热器部分92，而且在其穿过第二流通线路F2和相应的蓄热器部分时冷却流体。

步骤B。

当压强PE1和PE2达到以PT12表示的某个值时，止回阀3a打开。阀81a和82a在该时段仍然关闭。工作流体因此从第一级流入第二级。步骤B以向下运动的终止而结束。

步骤C(第一级)和C'(第二级)。

活塞组件7现在从底部朝顶部移动，室E22，E11的体积增加而室E12，E21的体积的减少。由此，第一级的流体从顶部被推到底部且穿过第一蓄热器部分91，而且在其穿过第一连通线路Fl和相应的蓄热器部分时被冷却。同时，第二级的流体从底部被推到顶部，且穿过第二蓄热器部分92，并且在其穿过第二连通线路F2和相应的蓄热器部分时加热。

在关于第一级的步骤C中，压强PE1减少直到小于入口压强P1，进气阀81a在该点打开。类似地，对于与C一致并且与第二级相关的步骤C’，压强PE2增加直到其大于排气压强P22，该排气压强等于出口压强P2，排气阀82a在该点打开。

步骤C和C’不一定在该点结束，而且两个阀可以在不同时间打开。

步骤D。

在该步骤中，工作流体通过出口82在排气压强P22下从室E21中被排出，而在压强P1下的流体进入到室E11中。步骤D以上升运动的结束而结束。

四级

对于四级压缩机的操作，参阅图7，前两个级的操作与以上描述相同，除以下事实之外，即在步骤D中，从第二级的出口在压强PT23下排出的流体并非流向出口而是通过阀3b流向第三级。

在步骤A中，以与前两级中所描述的完全相似的方式，压强PE3在第三级增加而压强PE4在第四级减小。

在步骤B中，在压强PT34下的工作流体通过阀3c从第三级被排放到第四级。

在步骤C和C"中，以与前两级中所描述的完全相似的方式，压强PE3在第三级(步骤C")中减小而压强PE4在第四级(步骤C)中增加，而且这种情况持续到压强PE4达到出口压强P2，在该点阀82a打开。当PE3小于PE2时阀3b打开。阀81a，3b和82a可以在不同时段打开。

在步骤D中，在步骤C，C'，C"的各自末端开始，流体在压强P24下从第四级朝出口82排出，同时伴随流体通过阀3b在压强PT23下在第二级和第三级之间的转移以及流体在入口81处的吸入。

单级

对于单级配置，图7中仅考虑有关第一级’PEl’的循环。在这种情况下，出口压强P2等于第一级的排气压强PT12。

三级配置

同样有可能根据与通常的标准组件相同的体系架构来建立一个三级压缩机。为此，不使用第四级，取消阀3c，并且移除第三连通线路F3的压缩机出口。能够将蓄热器分成三个具有120°弧度的环形部件，或者仅使用上述四个蓄热器四分之一部件中的三个。

图5(以及图11)显示了一个用于驱动杆以及活塞组件的装置的实施例。该实施例可以应用到与上述二级或四级配置相似的配置中。

杆8的移动可以通过任何适当的驱动装置控制；在图5以及图10所示的示例中，它涉及作用于杆的末端的自承驱动装置4。该自承驱动装置4包括飞轮42，通过一种旋转连接与所述飞轮连接的连接杆41。连接杆41通过另一种旋转连接与杆连接。

在所示示例中，自承驱动装置4被放置在压强标记为Pa且充满气态工作流体的辅助室E0中。密封环18被放置在室E11和辅助室E0之间。当装置运行时，辅助室E0内的压强Pa会聚到基本等于第一级最小压强PElmin和最大压强PElmax压强总和一半的平均压强。当装置已经关闭一段时间时，辅助室E0内的压强等于第一级的室E11，E12中占主导的压强。施加在杆8上的力可以在形式上写成(PEl-Pa)×S，S是杆的横截面积。

如图8所示的热力循环显示了以其轴向位移X1为函数的施加在杆的横截面上的力的结果图，在图中显示的区域Wa代表的自承驱动装置所做的正功。因此，活塞组件7的来回移动可以通过所述驱动系统4自我维持。

除了杆8的等效截面上，活塞组件7中的压强基本上是均衡的。自承的功输出与杆的横截面积S成正比，因此将选择杆的横截面积S以便形成足够功。

当通过摩擦而耗尽的力达到通过热力循环而传递给杆的力时，能够确定飞轮42的旋转速度以及活塞组件7的冲程的频率。

如图10所示，围住辅助室E0的壳体98具有通过传统附着方式99附着到缸50上的基座93。此外，驱动系统4可以包括通过以Y轴为中心的杆94连接到飞轮42上的电动机95。在图10所示的示例中，电动机95设置在壳体98内，因此设置在气体限定在压强为Pa的外壳内。只有为电动机提供电源的引线96穿过壳体的墙，但没有任何相对运动，使高水平的密封性成为可能。

在未显示的一个变体中，电动机具有一种特殊形式，其具有圆盘型转子(例如一个永久磁铁)，转子被放置在靠墙的外壳内以及放置在靠墙的外壳外与转子相对的位置的定子。在这种情况下，电磁控制电路和引线96被暴露出来。

然而可以理解的是电动机可以被完全暴露在壳体98外，但是在这种情况下，必须在轴周围安置滑环。

此外，所述与飞轮连接的电动机95适于给飞轮传递初始转动以便触发自承移动。此外，可以通过控制单元(未显示)以发电机模式控制电动机，能够使飞轮减速并且调节飞轮的旋转速度。

在正常运行期间，由于摩擦传递给自承驱动装置4的机械功率会大于损失，这样剩余电力则可供使用(操作的正常发电机模式)。这种额外的电力可用于压缩机外的电动元件，包括其调节系统，冷却系统的泵或风扇，用于起动器的电池充电，或者用于废热发电需求。

图9显示了设置在缸50内的不同的通道系列53-58的一种可能装置，活塞组件7在缸内移动。

从以上给出的各种说明来看不难发现，固定分隔器61，62，63是可选的并且只有当安装的配置需要时才安装。

类似地，如果不需提供四级配置，则可以没有补充端口系列55-58。

需要注意的是，尽管通道和端口系列53-58显示为都沿圆周分布，也可以将每个端口系列只设置在必要的环形部件上，例如对于系列53和54设置在180°处，以及例如对于系列55-58设置在90°处。

为了标准化，可以制造适合于1，2，3或4级配置的缸并且可以通过如下所述的外部的封闭物封堵住未使用的端口。

在图11显示的一个变体中，可以将第三和第四级的室的体积减小以便匹配压强的增加。为此，在第三和第四级的冷室和热室中分别设置垫圈48，49，垫圈内径与第三和第四活塞73，74的外径相对应，该第三和第四活塞直径基本上小于第一和第二活塞71，72的直径。

为了保持圆柱形套筒50的标准配置，由于传送通道47设置在上述垫圈内，端口系列53，54以及当需要时设置的端口系列55-58的位置不需要任何改动。

图12，12A，12B和12C显示了一个有关连通线路F1-F4的具体的有利实施例，而且更具体的是连接到未设置在外壳末端的端口或通道上的连通线路F2-F4。为了将连通线路和各自热源或冷源之间的热耦合最大化，提供至少一个紧邻外壳设置的外部部分67。对于冷部15，连通线路F2-F4的外部部分67在蓄热器的冷界面9a和外壳的下端2a之间延伸。对于热部16，连通线路F2-F4的外部部分67在蓄热器的热界面9b和外壳的上端2b之间延伸。

在此处所示的有关工业优化生产这种通信线路F2-F4的示例中，盲孔64穿入框架88中，其内表面构成了缸50并且其外表面构成了外壳2的外部壳层。所述孔64沿平行于轴Z的方向制成；径向通道53-58之一通向该孔64。此外，该孔的口部外倾77以便连接到蓄热器9上。

在该孔64内放置插入物或非对称芯子66，其形状为连通线路界定了内部通道部分68和外部通道部分67。实际上，插入物66包括直径部分69，其在沿周向插入孔64时不留任何空隙，以及封堵部分76，迫使流体首先从端口53-58流过内部通道部分68然后流过外部通道部分67，在此由于热源或冷源接近，热交换被最大化。

此外，芯子66的形状可以有利地用于塞住在使用的配置时必须密封的一个或多个端口53-58。在所示示例中，通过封堵部分76封闭标示为74的被塞住的端口的口部。类似地，对于用75表示的位于活动端口79和外壳末端之间的待封堵的端口，设置了辅助封堵部分78，以塞住待封堵的端口75的口部(参见图12C)。这体现了一个实际解决方案，适于有选择地封堵端口系列53-58的外部口，其未用于所安装的配置中从而必须被密封。

本领域技术人员通过阅读以上说明能够明白，可以提供一系列通过通用体系架构以及多个标准组件安装的模块化压缩机，所述系列能够包括单级压缩机，双级压缩机，四级压缩机，不排除三级和六级压缩机，或更高配置的压缩机。特别是，缸是通用组件，而且蓄热器部分或部件也是通用组件。固定分隔器61-63和垫圈48，49一样是可选组件。通过管理不同类型的插入物66获取期望配置。

就自承驱动装置4的连杆组件41，42而言，其几何结构必须适应于活塞组件7的冲程，随着级数的增加而变短，如图所示。

应该注意的是蓄热器的截面分割可以与每个都是90°的四个截面不同，但是有利的分割包含根据级数来划分360°，即如果N是级数，则为360°/N。

应该注意的是第一和第二通道未必是端口，而是可以由径向开口组成或通过缸端的特别配置而形成。

沿相关的活塞或分隔器的圆周分布的可能不是一个而是多个阀3a，3b，3c。

需要注意的是根据所做的技术选择，上述一个活塞或多个活塞7沿其外周边配备具有不同效率的密封系统。

应该注意的是中间分隔器61的厚度可以增加来提高压缩装置1的热部16和冷部15之间的隔热。这样，分隔器61厚度可以接近或稍稍大于杆8的冲程。

应该注意的是，为了避免重新加热从一级到另一级的流体，可以在第三分隔器63内设置内部冷却装置。

同样地，为了提高不同级之间止回阀的动力性能，可以在第一和第三活塞71，73以及在第三固定分隔器63内设置一个内部补偿体积(未显示)，防止在冷室内的压强出现差异。

使用的工作流体可以从适合的流体中选择，特别是它可以包括氢氟碳化物气体例如R410A，R407C，R744等等；也可以出于环境因素考虑而选择C02。

压缩机交替运动的速度可以选在5Hz～10Hz以内(300～600rpm)。

涉及不同压缩级的压强范围可以从十帕到数百帕，取决于所选的工作流体。

Claims (10)

1.用于压缩气态流体的装置，包括：

-待压缩气态流体的入口和已压缩气态流体的出口，

-圆柱形主外壳(2)，其含有气态流体，

-至少一个第一室(E11)，其热耦合到适于为气态流体增加热量的热源(6)上，

-至少一个第二室(E12)，其热耦合到冷源(5)上，以便将热量从气态流体传递给所述冷源，

-至少一个活塞组件(7)，安装在圆柱形套筒(50)内，以便在轴向(Z)上移动并且将所述主外壳内的第一室和第二室分开，

-至少一个蓄热式换热器(9)，其环绕地安装在套筒周围并且通过至少一条第一连通线路(Fl)在所述第一和第二室之间建立流体连通，所述第一室(E11)包括至少一个第一连通通道(51)，其设置在主外壳的第一端(2a)并且与所述第一连通线路连接，所述第二室(E12)包括至少一个第二连通通道(52)，其设置在主外壳的第二端(2b)并且与所述第一连通线路连接，

所述第一室(E11)，所述第二室(E12)，和所述第一连通线路(Fl)构成了第一压缩级(El)，

其特征在于，所述装置包括多个第三和第四连通通道(53,54)，其以端口的方式设置在第一和第二端之间的主外壳的中间部分，预设多个第三和第四连通通道用于第三和第四室(E21，E22)的流体连通，所述第三和第四室(E21，E22)设置在所述第一和第二室之间的主外壳内。

2.根据权利要求1所述的用于压缩气态流体的装置，其特征在于，所述装置在相同的主外壳内还包括，用于分隔所述第三和第四室的第一固定分隔器(61)，活塞组件(7)，其包括第一和第二活塞(71，72)，彼此通过杆(8)连接并且设置在固定分隔器的各边上，至少一条第二连通线路(F2)，其通过蓄热器在所述第三和第四室之间建立连通，所述第三室(E21)，所述第四室(E22)，以及第二连通线路(F2)构成了第二压缩级(E2)，功能性地连续放置在所述第一压缩级(El)之后。

3.根据权利要求2所述的用于压缩气态流体的装置，其特征在于，所述蓄热器(9)包括至少两个蓄热器环形部件(91，92)，彼此独立，该组环形部件构成了设置在所述第一固定分隔器(61)附近的套筒(50)周围的环。

4.根据权利要求3所述的用于压缩气态流体的装置，其特征在于，所述装置包括N压缩级，N在一系列包括2，3，4，6，8的值中选择，其中，所述蓄热器被分成N个环形部件，每个的弧度为360°/N且彼此独立。

5.根据权利要求4所述的用于压缩气态流体的装置，其特征在于，所述装置在相同的主外壳内还包括，第三和第四压缩级(N＝3，4)，第三压缩级(E3)包括热室(E32)，冷室(E31)，以及第三连通线路(F3)，第四压缩级(E4)包括热室(E42)，冷室(E41)，以及第四连通线路(F4)。

6.根据权利要求5所述的用于压缩气态流体的装置，其特征在于，第四压缩级(E4)的室被插在第三压缩级(E3)的室之间，而第三压缩级(E3)的室又被插在第二压缩级(E2)的室之间，第二压缩级(E2)的室依次又被插在第一压缩级(E1)的室之间。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的用于压缩气态流体的装置，其特征在于，所述装置还包括活塞组件的驱动系统(4)，其包括辅助室(E0)，固定在所述活塞组件上并在轴向导向的杆(8)，与所述杆连接的连杆(41)，以及与所述连杆连接的飞轮(42)，由此所述活塞组件的来回移动可以通过所述驱动系统得到自我维持。

8.根据权利要求5或6中任一项所述的用于压缩气态流体的装置，其特征在于，第一连通线路(Fl)和/或第二连通线路(F2)和/或第三(F3)或第四(F4)连通线路包括至少一个外部部分(67)，所述外部部分(67)各自紧邻热和/或冷源设置且在所述蓄热器以及主外壳的至少一个末端(2a，2b)之间。

9.根据权利要求8所述的用于压缩气态流体的装置，其特征在于，所述第二连通线路(F2)和/或第三(F3)或第四(F4)连通线路包括钻孔(64)，非对称芯子(66)插入所述钻孔中。

10.热力系统，包括热传递线路和根据上述权利要求中任一项所述的用于压缩气态流体的装置。