CN109790749A - 一种泵元件和装有这种泵元件的压缩机 - Google Patents

Abstract

一种泵元件(1a)，包括由固定部分(17)限定的空腔(6a)，往复运动部分(16)和密封空腔以限定腔室的顶部元件(18)。顶部元件固定地连接到滚动活塞壁(5a)，可滑动地设置在腔内以相对于腔室垂直移动，将其分成两个密封的子腔室，腔室沿着活塞壁的往复运动部件，沿着固定部件分开。每个子腔室在固定部件上具有入口和出口，当往复部件和活塞壁移动时，这些入口和出口交替地暴露和覆盖。

Description

一种泵元件和装有这种泵元件的压缩机

技术领域

本发明涉及无阀滚动容积式泵技术和装有至少两个这种泵的压缩机元件。

背景

在这种泵中，入口和出口的布置通常非常复杂，且具有许多活动部件，因此它们易于磨损。通常情况下，端口很小并且打开缓慢，活塞以及空腔相对于冲程容积较大，导致由于大量气体通过小端口时的摩擦造成的大量损失，而且也因为元件之间的接触区域大的原因。

总之，以前具有这种技术类型的现有泵容量低，通常会产生摩擦并且具有许多移动部件，这使得它们不适合用作压缩机。

US 4 67 294揭晓了一种泵，这种泵带有自身泵送流的固定外室。该腔室的入口和出口由内部活塞/内腔周期性地进行外露或覆盖。所以，内腔必须足够大以覆盖连接，这意味着其既可以是大的外壳，也可以是小的连接，同时内腔必须与外腔壁相邻移动，因为内腔将外壳分成两个密封的腔室，产生摩擦。

US2 130 037揭晓了一种泵，这种泵的旋转轴使得两个内部部件在泵壳体内滚动，从而暴露和关闭了泵壳体的入口和出口。

概要

目前本发明的目的是为了提供一种改进的泵，其提供的方向特别是在摩擦，磨损，流体流速和/或体积效率方面。

本发明提出了一种具有权利要求1特征的滚动泵。

本发明涉及一种泵元件，其主要构成分别是静止的外部部分界定的空腔，相对于外部部件前后移动的内部部分和封闭空腔部分的顶部元件。还有一个活塞壁牢固地连接在顶部元件上，该活塞壁进入空腔并密封地贴合在其壁上。

在外部部件上设置了许多用于流体的连接器。在优选实施例中，有四个连接器：两个计划输入和两个计划输出。它们在某些垂直位置被内部部分覆盖，并且暴露在内部部分相对于外部部分的运动的其他位置处。

顶部元件滚动运动使内部部分和空腔沿外部部分往复运动。腔和活塞的形状使得活塞容易在腔的侧端之间滑动，活塞仅相对于腔横向移动。

通过将连接器放置在适当的位置，输出和输入将暴露在腔体中活塞的两侧，同时腔体的活塞朝着输出和输入口移动。当活塞改变方向但其他输出和输入口暴露时，同样适用，因为内部部件处于新位置。

因此，根据本发明，一个元件的滚动运动引起另一个元件的平行移动，从而连接部分暴露和覆盖，与滚动活塞一起产生泵送效果。

根据目前发明的泵的结构使摩擦最小化，因为它包括由平行移动内部部分，固定外部部分和顶部元件限定的可移动腔组成，其中内部部分沿着外部部分平行地移动，顶部元件相对于内部部分组成的平行移动。不需要单独的阀元件，这消除了由于磨损而易于失效的部分。相反，阀功能通过内部部件和外部部件之间的相互作用来执行，因此内置于泵设计中。

与现有技术的这种泵相比，本发明的泵可以高速工作并且需要很少的移动部件。此外，与现有技术的这种泵相比，它具有更高的体积效率，相对于活塞尺寸可以实现更大的行程长度，但是也可以设计成实现具有小行程长度的大流量。本发明提供了一种解决方案，使进出腔内的通道即使在微小的运动下也能快速生长和收缩，这意味着泵可以高速运行。

在优选实施例中，腔体在腔体移动之后包括框架底部，除了关键位置可以被密封之外，没有固定的外部元件。因此，移动元件和固定元件之间的接触面可以限制在只定期覆盖所述固定元件连接的最小范围内。此外，该实施例具有多个开口，每个开口位于与其相应连接相同的距离处，因此即使小的移动也对应于几个打开的通道，而不是仅仅一个，这提供了更大的通道总面积。

另外，动力传递和控制移动元件之间的接触表面被放置在不需要密封的位置，因此这些表面可以设置有减小摩擦的装置。

还应该补充的是，在活塞连接到顶部元件的情况下，可以使用涡旋式压缩机中常用的技术，其中没有活动部件用作驱动装置。整个装置可以由旋转磁场提供动力，使顶部元件部分滚动。

该装置可有利地实施若干步骤，成为用于现有滚动装置的压缩机。

由于其容积率，几个空腔可以容易地互连以充当一个大空腔，形成一个泵元件而不占用现有技术泵之一的更多空间。压缩机可以通过将来自所述多个腔的出口连接到具有总体积较小的腔体中而形成。如果该装置由两个不同尺寸的泵元件组成，它也可以有利地用作压缩机或膨胀机。在该压缩机的压缩阶段期间也很容易冷却气体。如果空腔的连接方式不同，则压缩机的比例不同。

通过互连若干腔，可以采取不同方式实现可变压缩比或泵功率，而无需改变泵的运动部件。为了从流动中排除特定的空腔，将空腔的两侧互连使其失效。

此外，本发明更灵活并且可以容易地转换成4室泵。通过添加额外的平移内部部件，将其相对于第一部件旋转90°，添加相对于第一个旋转90°的相应活塞壁，并将它们放置在所述现有顶部元件上，在固体元件上具有相应的连接。这就产生了一个4活塞泵。

一个常见的顶部元件可以使用，其中可能有多个活塞连接到它。然后只需要控制一个元件。理论上，活塞可以根据需要，滚动其高度或宽度。没有孔肩需要覆盖和任意数量的空腔可以安排在同一内部部分，因为它们像宽活塞一样稳定而不是相反。另外，由于主要是暴露和覆盖连接的内部部分，所以理论上没有活塞的最小宽度。

附图的简要说明

本发明将通过示例并参考所附的图纸，在以下内容中进行更详细的描述，

图1显示了一个泵元件的实施例，该泵元件包括所述的大多数壁型和连接类型，在描述中用作参考。

图2显示出了根据本发明的泵元件的第二实施例。

图3示出了根据本发明的泵元件的第三实施例。

图4和5显示出了在该过程的两个不同步骤处的泵元件的实施例。

图6a-6f显示出了根据本发明实施例的泵的工作循环。

图7a-7f显示出了在工作循环的不同阶段与热交换器结合使用的泵元件的实施例。图8显示出了一个实施例，其中两个泵元件连接以形成压缩机。

图9a-9d说明了如何促进大量流体的泵送。

图10显示了一个泵元件的示例，其中几个腔体连接所有相同的容积，通过受控的连接装置连接，根据需要可以使不同的腔体短路并且可以将这些腔体连接到其他短路装置，因此可以充当压缩机或膨胀机，压缩比由受控连接装置控制。

图11显示出了图10的实施例的顶部视图。

详细说明

一般来说，根据发明，该泵包括具有多个连接的主要固定的外部部分17，内部部分16，其仅能够平行地移动，沿着至少一个外部部件的子部件滑动，以及顶部元件封闭由内部16和外部17形成的空腔。这些附图标记用于所有附图中。除了流体入口和出口之外，腔体是完全密封的。连接到顶部元件的是活塞壁，该活塞壁延伸到空腔中并分成两个腔室，这两个腔室彼此密封。内部的运动可以通过外部的某种形式的跟踪或类似的方式来实现。此外，外部部分在墙壁上有开口，因此内部部分可以根据连接在与侧壁平行的方向上的位置暴露或覆盖连接，即图中的垂直方向。

在外部，应至少有四个连接器，两个计划输入和两个计划输出。它们在某些垂直位置被内部部分覆盖，并且暴露在内部部分相对于外部部分的其他垂直位置处。顶部元件的滚动运动使内部部件垂直移动，参考图纸中的方向。

应该指出的是，本文件中所有参考文献都提到了上下入口和出口，上下末端止动件，端部挡块的上下位置，指的是如何显示图纸而不是实际泵元件中相关元件的位置。

通过放置开口使得输入连接端6x暴露于左侧，同时输出端7x暴露在腔体的另一侧，同时活塞壁相对于腔体向右移动，活塞壁在从右侧腔室喷射流体的同时将流体吸入左侧腔室。如果确保开口6x和7x在整个活塞壁都暴露在右侧，并且如果确保该运动对应于整个行程，则活塞右侧的所有流体都通过连接7x排出，并且空腔的左腔将从开口6x充满。

通过放置连接，使新的输出端9x同时暴露在左侧(如图所示)，同时，在腔体中活塞壁的右侧有一个新的输入端9y，与之相关，当活塞转动并朝向腔的左侧移动时，活塞壁将通过开口9x从左腔室喷射上述流体，同时通过开口9y把新流体吸入右腔室中。

如果来自左侧腔室的出口9x与右侧腔室的入口9y交叉连接，则吸入左侧腔室的气体移动到腔室的右侧，然后在下一个循环时活塞开始向右移动，

流体将通过连接7x从腔体的右侧泵出。如果出口7x和9x都与空腔接合，则每循环两次流体将通过空腔。在这两种情况下，在没有实际阀门的情况下实现泵效应。

底板和顶板，侧壁，端部止挡和活塞以密封方式相对于彼此布置，使得流体被强制通过相关的开口才能在这些元件之间通过。泵元件也可以在与本说明书上所指的相反的泵方向上起作用，因此相对于进口和出口的指示，方向可能相反。腔可以采取不同的方式形成，腔的壁以不同的方式分布在内部和外部之间。

图1显示出了本发明的第一基本实施例，其中内部部分形成密封腔。在该第一实施例中，内部部分16包括布置在框架底部13a上的两个水平可移动端部止动件3a1和3a2，框架底部13a象征性地显示出为围绕整个内部部分的矩形。端部止挡件彼此平行延伸。在端部止挡之间布置两个垂直侧壁4a1和4a2，使得它们与端部止挡件和框架底部一起形成空腔。

外部部分17包括两个垂直的外侧壁4a1和4a2，它们布置在底部元件12上，该底部元件12象征性地阐述了为围绕成整个泵元件的矩形状。

使内部部分沿着外侧壁4ua1和4ua2之间的外部部分滑动，并且平行于它们的主要部分进行延伸。在沿底部元件12移动期间，内部部件可以在外侧壁之间的空间中自由地前后滑动，由于端部止动件3a1,3a2彼此连接，一个端部止动件在泵元件中的运动迫使另一端停止以相同的方式移动。

这个新的空间受到外部和内部墙壁组合的限制。在该实施例的一个可能的变型中，内部部件不具有侧壁。一个或两个侧壁4a1,4a2可移除。在这种情况下，两个端部止挡件在其整个运动过程中相对于外侧壁滑动，并且空腔受到外侧壁的限制。内部部件也可以在没有框架底部13A的情况下制造。在这种情况下，空腔将受到底部元件的限制，并且整个内部部分将滑动到底部的12号元件上。

类似地，如果外部部件不包括底部元件12，则内部部件必须具有框架底部13a。如果外部部分不具有外侧壁4ua1,4ua2，则内部部分必须分别具有相应的侧壁4ua1或4ua2。

形成在泵元件中的空腔由基本平行于侧壁延伸的活塞壁5a分成两部分。活塞连接到位于端部止挡件顶部和腔体侧壁上的顶板。顶部元件封闭空腔并形成发生泵送的封闭空间。顶部元件由驱动装置进行驱动以执行滚动运动，该滚动运动使活塞以相应的方式移动并迫使端部止动件前后移动，如图中上下观察。活塞一直在两个相互连接的端部止挡之间延伸，并且由于它们可以在外部部件内来回移动，因此活塞壁运动的部件与端部止挡之间的方向平行延伸也会移动端部止挡件。

下面描述的实施例的腔的入口和出口是将入口和出口连接到腔的替代方法。以下描述适用于顶部元件的顺时针滚动。技术人员可以容易地修改为逆时针(CCW)滚动运动。

流体经由主入口6进入左腔室，然后通过主出口9流出。不同的流动使流体分别经由次级入口7和次级出口9进入和离开右腔室。图1显示出了在一些实施例中可能有利的多个入口6Alt2,6A1t3和出口7Alt2,7Alt3。例如，入口和出口可以布置在外侧壁4ua1,4ua2中而不是在底部元件12中。

主入口6经由底部元件中的左上连接6x进入。该左上连接定位在活塞壁旁边的空间中，在垂直于侧壁的方向上留下转向点。

如果内部部分具有框架底部，则开口11a与侧壁的距离和连接6x与侧壁的距离相同，当活塞壁向右移动时，活塞壁的垂直运动将导致连接从内部开口露出，当活塞向左移动的过程中，连接将被阻挡。如果内部部分不具有框架底部，则连接件6x将位于顶端止动件的上端点下方附近，当活塞壁向右移动时，活塞壁的垂直运动将导致连接从内部开口露出，当活塞向左移动的过程中，连接将被阻挡。

在该实施例中，如果内部部分具有左侧壁4a1，则开口11aAlt 2与左侧壁的距离和连接6xAlt2与左侧壁的距离相同，当活塞壁向右移动时，活塞壁的垂直运动将导致连接从内部开口露出，当活塞向左移动的过程中，连接将被阻挡。如果内部部件没有左侧壁4a1，则连接6xAlt2位于顶端止动件的上端点附近但是在活塞壁垂直运动的下方，当活塞壁向右移动时，活塞壁的垂直运动将导致连接从内部开口露出，当活塞向左移动的过程中，连接将被阻挡。

主出口9连接到底部元件中的左下连接9x。该左下连接布置在活塞壁旁边的空间中，左转弯点垂直于侧壁。

如果内部部分具有框架底部，则开口11a与侧壁的距离和连接9x与侧壁的距离相同，当活塞壁向左移动时，活塞壁的垂直运动将导致连接从内部开口露出，当活塞向右移动的过程中，连接将被阻挡。如果内部部分不具有框架底部，则连接件9x将位于低端止动件的下端点上方附近，当活塞壁向左移动时，活塞壁的垂直运动将导致连接从内部开口露出，当活塞向右移动的过程中，连接将被阻挡。

在一些实施例中，出口在左外侧壁中的左下连接9xAlt2中进入6。

如果内部部分具有左侧壁4a1，则开口11aAlt2与侧壁的距离和连接9x与底面的距离相同，当活塞壁向左移动时，活塞壁的垂直运动将导致连接从内部开口露出，当活塞向右移动的过程中，连接将被阻挡。如果内部部分不具有框架底部，则连接件9xAlt2将位于低端止动件的下端点上方附近，当活塞壁向左移动时，活塞壁的垂直运动将导致连接从内部开口露出，当活塞向右移动的过程中，连接将被阻挡。

辅助插座7连接到底部元件中的连接7x。该连接7x设置在靠近活塞壁的空间中，在垂直于侧壁的方向上的右转向点。

如果内部部分有框架底部，框架底部与侧壁距离相同的位置将有一个开口11b，作为连接点7x，并且活塞壁垂直移动将使得整个活塞壁开口暴露连接向右移动，而不是向左移动。如果内部部分有框架底部，则连接点7x位于相邻但在顶部下方止于上端点，并且活塞壁的垂直运动将使得连接件在整个活塞壁运动中向右移动，而不是向左移动。

在一些实施例中，出口开口7连接到右外侧壁上的右上连接7xAlt2。

在该实施例中，如果内部部分具有侧壁4a2，右侧墙体将有一个开口11bAlt2，与底部距离相同，连接7xAlt2，并且活塞壁的垂直运动将是这样的，开口暴露了整个活塞壁向右移动，而不是向左移动。

在本实施例中，如果内部有侧壁4a2，则连接7xAlt2相邻，但在顶部下方止于上端点并且活塞壁的垂直运动将使连接在整个活塞壁的运动中暴露于右侧，而不是左侧。

辅助入口8连接到底部元件中的连接9y。该右上连接件在垂直于侧壁的方向上放置在活塞壁右拐点旁边的空间中。

如果内部部分有框架底部，则在框架底部上将具有与侧壁相同距离的开口11b作为连接件9y，并且活塞壁垂直移动将使得整个活塞壁开口暴露连接向左移动，而不是向右移动。如果内部部分有框架底部，则连接部9y位于相邻的下方但是在顶部下方止于上端点和活塞壁的垂直运动将使得连接在整个活塞壁上暴露移动至左侧，而不是向右侧移动。

在一些实施例中，入口8通向右外侧壁上的右下连接9yAlt2。如果内部部分具有侧壁4a2，则在右侧壁上将存在与底部相同距离的开口11bAlt2，作为连接9yAlt2，并且活塞壁垂直移动将使得开口暴露整个连接。活塞壁向左移动，而不是向右移动。如果内部部分具有侧壁4a2，则连接9yAlt2位于相邻但顶部下方止于上端点并且活塞壁垂直移动将使得整个活塞壁连接向左移动，而不是向右移动。

图2显示出了根据第二实施例的泵的物理部件，其中没有内侧壁。相反，腔体由外侧壁密封。在该实施例中，端部止挡件以相应的隔板活塞高度的距离密封地附接到框架底部。直接连接位于底部元件12上。

孔11a位于靠近左外侧壁4ua1的框架底部上。孔11b位于靠近右侧外侧壁4ua2的框架底部上。开口6x位于左外侧壁4ua1的旁边，靠近孔11A的顶端位置。开口7x位于靠近孔11b顶端位置的右侧外侧壁4ua2的旁边。开口9x位于左外侧壁4ua1的旁边，靠近下端位置的孔11a。开口9y位于靠近孔11b的下端位置的右侧外侧壁4ua2的旁边。包括具有框架底部的端部止动件的内部部分在平行于侧壁的方向上在侧壁4a1和4a2之间自由地前后滑动。

如图所示，当框架底部处于上部位置时，孔11a与6x重合并且开口11b与7x重合。当框架底部处于较低位置时，孔11a与9x重合，并且开口11b与9y重合。

顶部元件进行滚动运动并使框架底部移动端部止动件，使得当它们处于其上端位置时，开口9x和9y被框架底部覆盖，而入口6x和7x被暴露在外，因此，当活塞从6x移动到7x时，流体通过7x喷射，同时新流体被吸入6x。

当顶部元件滚动并将端部止动件移动到下部位置时，框架底部，上部连接件6x和7x被框架底部覆盖，同时存在连接9x和9y的通道，当活塞从9y向9x移动时，这些连接暴露出来，流体从活塞的左侧移动到右侧。

请注意，开口6x和9x将能够位于外侧壁4ua1上，并且开口7x和9y可以位于外侧壁4ua2上。然后它可以让端部停止打开或覆盖上面的开口。

图3显示出了根据本发明的泵的又一个实施例。在该实施例中，内部部分不包括框架底部。端部挡块密封地连接到侧壁4a1和4a2上并沿底部元件垂直滑动，因此需要某种形式的跟踪以使止损点垂直移动。

该腔可以有任何形式或形状，只要它符合上述规定。例如，活塞壁和空腔上的圆角可能是一种选择。此外，没有什么可以防止组合几个不同的腔形式和相同泵元件的实施例，只要每个单独的泵元件具有相同的行程和相同的垂直范围即可。图4显示出了第一工艺步骤中的泵元件的实施例，其中活塞壁5A比右侧更靠近左内极限表面，图5显示出了第二工艺步骤中的相同实施例，其中活塞壁比左侧更靠近右内极限表面。

还应该注意的是，即使在所描述的实施例中，内侧壁或外侧壁在某个方向上密封腔体，并且框架底部或底部元件使腔体成为海床，但这不一定是这样的。内部部分和外部部分可以组合密封空腔。换句话说，如果区域内缺少内侧壁，在某个(z，y)位置，与该墙相邻的外墙应该密封该区域，如果在一个区域内缺少框架底部，则在某处，底部元件是覆盖该表面，除非它是一个应该在外部暴露连接的开口。

总之，如果外部部件16包括底部元件，则泵元件将包括由以下界定的腔体：

a.内部部分上的第一侧壁4a1和/或外部部分上的第一外侧壁4ua1；

b.内部部分上的第二侧壁4a2和/或外部部分上的第二外侧壁4ua2；

c.第一个3a1和第二个端部3a2；

d.底部元件12位于外部部分上和/或框架底部13a位于内部部件上；

e.和静态底部元件18，内侧壁和外侧壁，框架底部和端部止挡件密封地设置在底部元件和顶部元件之间，并且内侧壁和端部止挡件可滑动地设置在底部元件12上；

在顶部元件上连接活塞壁5a，活塞壁5a滑动地设置在空腔中并且从第一端部止动件到第二端部止动件，其中驱动装置驱动顶部元件以执行旋转运动并且其中进入空腔的位置连接在空腔中。至少一个主入口6，拥有入口开口6x，至少一个主出口9，拥有出口开口9x,其中，在滚动运动期间，内侧壁，端部止挡，框架底部密封或开口6x，9x中的至少一个以这样的方式实现从主入口到主出口的泵送效果；

还可以存在至少一个具有入口开口9y的次级入口8和至少一个次级出口7，其具有连接到腔的出口开口7x，在这种情况下，在滚动运动期间，至少任一侧壁，止挡框架底部密封和开口9y，7x以这样的方式实现从次级入口到次级出口的泵送效果。

其中外部部分包括底部元件的实施例包括至少以下替代组合：

·侧壁4a1,4a2和端部止挡3a1,3a2固定连接在一起，并且可共同滑动地设置在底部元件12上。外侧壁4ua1,4ua2和框架底部缺失。

·侧壁4a1,4a2和端部止动件3a1,3a2和框架底部13a刚性连接在一起并且可共同地可滑动地设置在底部元件12上。外侧壁4ua1,4ua2缺失。

·端部止动件3a1,3a2彼此刚性连接，但可滑动地设置在外侧壁4ua1,4ua2之间的空间中，而外侧壁固定地连接到底部构件12上。侧壁4a1,4a2和框架底部缺失。

·端部止挡3a1,3a2和框架底部13a彼此固定连接，但可滑动地设置在外侧壁之间的空间中，而外侧壁4ua1,4ua2固定连接到底部元件12上。侧壁4a1，4a2缺失。

·端部止动件3a1-2和侧壁4a1,4a2中的彼此刚性连接,但是沿着一个外侧壁4ua1,4ua2可滑动地设置，该外侧壁4ua1,4ua2固定地连接到底部构件12。一个外侧壁4ua1,4ua2和一个侧壁4a1,4a2和框架底部缺失。

·端部止挡3a1,3a2的框架底部13a和恰巧一个侧壁4a1,4a2彼此刚性连接，但沿着固定连接到底部构件12的外侧壁4ua1,4ua2中的一个可滑动设置。外侧壁4ua1,4ua2和侧壁4a1,4a2中的一个缺失。

·端部止挡3a1-2和恰巧一个侧壁4a1,4a2彼此刚性连接，但可滑动设置在固定连接到底部元件12的外侧壁4ua1,4ua2之间。侧壁4a1,4a2和框架底部缺失。

·端部止挡3a1,3a2，框架底部13a和恰巧一个侧壁4a1,4a2彼此刚性连接，但可滑动设置在固定连接到底部元件12的外侧壁4ua1,4ua2之间。另一侧壁4a1，4a2缺失。

·侧壁4a1,4a2和端部止动件3a1,3a2彼此刚性连接，但可滑动设置在外侧壁4ua1,4ua2之间的空间中，或者，沿外侧壁4ua1,4ua2中的一个可滑动设置，同时外侧壁固定地连接到底部元件12。框架底部缺失。

·侧壁4a1,4a2和端部止动件3a1,3a2，框架底部13a彼此固定连接，但可滑动设置在外侧壁4ua1,4ua2之间的空间中，也可沿外侧壁4ua1,4ua2中的一个滑动。外侧壁固定地连接到底部元件12。

不同的壁组合结合不同的连接位置组合构成了大量不同的实施例。

如果泵没有底部元件，则所得到的元件将是包括由其界定的空腔的泵元件。

a.外部部分中的第一外侧壁4ua1，可能在内部部分中拥有第一侧壁4a1；

b.外部部分中的第二外侧壁4ua2，可能在内部部分中拥有第二侧壁4a2；

c.第一个3a1和第二个端部3a2位于内部；

d.内部的框架底部13a，其中侧壁，框架底部和端部止挡件朝向顶部元件和端部止挡件密封地设置，并且侧壁可滑动地设置在外侧壁之间。活塞壁5a连接到顶部元件，顶部元件滑动地设置在空腔中并且从第一端部止挡到第二端部止挡。驱动装置驱动顶部元件执行滚动运动，并且腔体通过入口开口6x连接至至少一个主入口6，并且具有出口开口9x的至少一个主出口9，其中在滚动运动期间内部部分覆盖或者以这样的方式打开端口6x，9x，从而实现从主入口到主出口的泵送效果；

对于外部部分，还可以连接至少一个拥有入口开口9y的辅助入口8和拥有出口开口7x的至少一个辅助出口7。在这种情况下，在旋转运动期间，内部部件以这样的方式暴露或覆盖端口6x，9x，使得实现从次级入口到次级出口的泵送效果。

其中外部部分不具有底部元件的实施例至少包括以下内容：

·侧壁4a1,4a2的端部止动件3a1,3a2和框架底部13a彼此固定连接并可滑动设置在外侧壁4ua1,4ua2之间的空间中。

·端部止挡3a1,3a2，框架底部13a和恰巧的一个侧壁4a1,4a2彼此刚性连接并可滑动设置在外侧壁4ua1,4ua2之间的空间中。

流程

根据本发明第三实施例，图6a-6f显示出了泵中的泵送工作循环流程。由于该实施例中的内部部分没有侧壁也没有框架底部，所以空腔被外侧壁4ua1和4ua2，底部元件12以及端部止动件3a2和3a1限制。端部止挡件彼此连接并在外侧壁4ua1和4ua2之间自由滑动，外侧壁4ua1和4ua2连接到底部元件。连接6x位于靠近端部止挡3a2上转弯位置的外侧壁4ua1旁边。连接7x位于外侧壁4ua2旁边，靠近端部止挡3a2的上转位置。连接9x位于外侧壁4ua1旁边，靠近端部止挡3a1的下转位置。连接件9y位于外侧壁4ua2旁边，靠近端部止动件3a1的下转向位置。

在该实施例中，端部止挡件用于暴露或覆盖连接件6x，7x，9x和9y。顶部元件滚动并移动端部止挡，使得当它们处于上端位置时，连接9x和9y被覆盖，而连接6x和7x被打开，使得当活塞从6x移动到7x时，流体被吸入6x，同时通过7x弹出。当顶部元件滚动到底部位置时，上端止动件在活塞壁9x和9y之间的通道打开的同时覆盖连接6x和7x，因此，当活塞壁从9y移动到9x时，在图像平面中从左向右移动流体。

在以下描述中，它将被描述为连接6x，7x，9x和9y位于底部元件上但是它们当然也可以位于外侧壁4ua1和4ua2上(但是在相同的高度处)。

除此之外，泵组件在两个实施例中具有相同的基本设计。

图6a详细显示出了在第一处理步骤中包括泵元素的泵元件的第三实施例。在主要固定的侧壁之间是两个垂直移动的端部止动件3a1,3a2，其中每个泵元件中的两个端部止动件彼此连接。端部止挡件可以在侧壁之间的空间中自由滑动并且在对底部元件的移动过程中。因为它们彼此连接，尽管图中未显示出，但是一个端部止动件在泵元件中的运动迫使另一个端部止动件以相同的方式移动。每个泵元件的末端止动器之间都有一个空间，因此，两个外侧壁和两个端部止动件与底部元件一起限定了空腔。然后，该空腔可以根据末端停止运动来回移动，如图平面所示向上和向下。形成在每个泵元件中的该空腔通过在两个端部止动件之间延伸的活塞壁5a与侧壁平行地分成两个腔室。活塞连接到顶部元件，顶部元件放置在端部止挡件的顶部和腔体的外侧壁上。顶部元件封闭迄今为止的开放空间并形成泵送发生的封闭空间。通过移动顶部元件，活塞以相应的方式移动。

活塞一直延伸到两个相互连接的端部止动件之间，因为它们只能上下移动(参照图)，活塞壁的运动部件平行于端部止动方向可以移动，然后是末端终点。顶板由驱动机构驱动以执行滚动运动，然后使活塞进行相应的运动并迫使终点止动器上下移动。

向该空间连接入口6，入口6流入底部元件中的左上连接6x。该左手上部连接件布置在左侧外侧壁旁边的隔室中，位于上端止动件的顶部位置下方。腔体与上部出口7连接，上部出口7在底部元件中以右手顶部连接7x开口。该右上连接件7x在上端止动件下方的右外侧壁旁边的隔室中布置在其顶部位置。腔体连接有左下连接9x和右下连接9y，其中这些连接9x，9y通过内部交叉连接9彼此连接。这些连接9x，9y设置在靠近下端止动件的最低位置的左侧9x和右侧9y外侧壁的隔室中。

当顶板滚动时，它使活塞移动末端止动件，使得它们将暴露或覆盖各种连接。这里将该过程描述为参考图6a至图6f所示的图的5步过程。

在图6a中，活塞5a位于右外侧壁4a2旁边的最右侧位置，并靠近其顶部位置。在该位置，活塞阻挡右上连接7x。下端止动件3a1阻挡下连接9x，9y。唯一没有阻塞的连接是左上6x连接到入口6。顶部元件以相同的方式顺时针移动并因此移动活塞，因此流体通过左上连接6x从入口6被吸入左半部分。

图6b现示出了第二工艺步骤，其中活塞5a位于右外侧壁4ua2旁边的最右侧位置，但是这里接近其最低位置。这里的上端止挡件阻挡两个上连接件6x，7x，而活塞阻挡右下连接件9y。唯一未阻塞的出口端口是左下9x连接。

图6c显示出了第三工艺步骤，其中活塞5a位于右侧壁和左侧壁之间的中心位置，但是在此处处于其最低位置。上端止挡仍然阻挡两个上连接6x，7x，而两个下连接9x，9y未被阻挡。这将允许流体通过内部交叉连接9从活塞壁左侧传递到右侧。

图6d显示出了第四工艺步骤，其中活塞5a几乎移动到其最左侧位置并且靠近左外侧壁4a1。上端止挡仍然阻挡两个上连接6x，7x，并且下端止挡几乎阻挡两个下连接9x，9y。

图6e显示出了第五处理步骤，其中活塞5a从其左外侧壁4ua1旁边的最左侧位置向右移动，并且从垂直中心位置向上移动一段距离。下端挡块阻挡两个下部连接，而使上部连接暴露。活塞壁向右移动然后将流体通过入口6拉到腔的左侧，并迫使流体从腔的右侧通过上出口7流出。

图6f显示出了第六处理步骤，其中活塞5a已经进一步向右移动并且直到其顶部位置。下部连接以与图6e中相同的方式被阻挡，因此流体通过上部入口被吸入并通过上部出口被呼出。在下一个过程中，步骤到达如图6a所示的阶段，并完成一个循环。该循环提供泵效果，没有必须打开或关闭的出口开口的阀门，它自动打开并通过端部止动件和活塞壁运动阻止连接。

泵元件可以以这样的方式进行设计，使得多个泵元件可以由单个驱动机构提供动力。只有一个顶部具有两个活塞的顶部元件的旋转运动，就可以在多个泵单元中实现类似的泵循环。

根据本发明的泵元件特别适合与热交换器结合使用，如图7a-7f所示。图7a详细显示出了在第一处理步骤中根据本发明的实施例的包括两个泵的泵元件。泵元件包括两个相同的泵元件1a，1b，它们通过热交换器2相互连接，其中来自第一泵元件的出口连接到热交换器主入口，而第二泵元件的入口连接到来自热交换器的主出口。热交换器具有流体的第二入口和出口，热量从该流体进入或由热交换器发出的热量。热交换器与泵元件结合的目的不是本发明的主要目的，因此这里仅简要描述。

因为它们在功能上相同并且以它们同步移动的方式操作，所以将仅详细描述泵送元件，但是对于一个泵元件所描述的也适用于另一个泵元件。可以使用包括如上所述的侧壁，外侧壁，底部元件和/或框架底部的任何组合的泵元件。

在图7a-7f中，每个泵元件1a包括两个主要平行的侧壁4a1,4a2，它们布置在框架底部上。它们同时与两个另外的端部止挡3a1,3a2连接，这些壁也连接到框架底部。所述部件一起形成可以被比作密封腔的腔。

外部部件具有底部元件，该底部元件象征性地表示为围绕整个泵元件的矩形，框架底部搁置在该矩形上。每个空腔中的上壁和下壁在端部止动件之间设置有间隙，因此两个侧壁和两个止动件与框架底部一起限定了与底部相对的空腔。该空腔只能在图平面中垂直移动，即平行于侧壁的延伸。

控制框架底部以相对于外部部件自由地前后滑动，并且框架底部始终与底部元件接触。所有先前描述的腔体彼此连接并因此相同地移动。

腔上边缘(向外)是平滑的，即它在图的平面上方具有相同的高度。它可自由地密封连接到位于腔顶部的顶部元件。利用顶板，空腔形成封闭空间，在该封闭空间中发生泵送。

在顶部元件处附接有活塞壁5a1，活塞壁5a1滑动地设置在空腔中。活塞一直延伸到两个相互连接的端部止动件之间。活塞的设计应使其能够容易地在腔体中横向滑动。这向着左端移动到右端和后端。同时，它将其密封得如此紧密，以至于没有液体可以在活塞侧面滑出。

通过移动顶部元件，活塞以相同的方式移动。活塞一直延伸到两个相互连接的端部止动件之间因为它只能垂直移动，活塞壁部件的运动平行于空腔可以移动的方向延伸，所以后面会有空腔。然而，相对于空腔，具有活塞壁的顶板将仅侧向移动。

腔体连接到入口6，入口6流入底部元件中的左上开口6x。腔体连接上部出口7，这导致底部元件的右手顶部开口7x。

泵元件连接到底部元件出口8，底部元件出口8连接到底部元件中的两个连接9x，9y，左下连接9x和右下连接9y，其中这些开口9x，9y是这些连接9x，9y设置在左侧9x和右侧9y侧壁旁边的泵元件中。

当顶板使活塞滚动并因此向上或向下移动空腔时，框架底部的开口将暴露底部元件中的连接并使流动通过相等的可能的连接，或者它们将覆盖连接，然后被阻止。

例如：如果顶板顺时针滚动并开始向上移动，则它向上移动空腔，使得孔11a与6x重合，并且孔7y 11b与7x重合。由于顶板顺时针滚动，活塞将相对于空腔向右移动，从而经由管线6抽吸流体，同时流体经由管线7从空腔排出。

如果顶板继续顺时针转动并开始向下移动并向下移动空腔，使得孔11a与9x重合，孔11b与9y重合。由于顶板顺时针滚动，活塞也将开始向左移动，由于9x和9y短路，从而通过管线9x从活塞的左侧向右侧喷射流体。

在图7b中，活塞5a，5b位于右侧壁4a2旁边的最右侧位置，并且处于其中间垂直位置。在该位置，活塞阻挡右侧连接7x，9y，并且框架底部阻挡所有连接6x，9x，7x，9y。图7c显示出了第三工艺步骤，其中活塞5a位于右侧壁和左侧壁之间的中心位置，但是这里处于其最低位置。框架底部仍然阻挡两个上部连接6x，7x，而两个下部连接9x，9y分别通过开口11a和11b暴露。这将允许流体通过内部交叉连接9从活塞壁左侧传递到右侧。图7d显示出了第一实施例的第四工艺步骤，其中活塞5a位于左侧壁旁边的最左侧位置4A1。开口11a现在在7x和9y之间的6x和9x之间以及11b之间，因此在腔内没有连接。然后框架底部阻挡连接6x，7x，9x和9y。而且，在该阶段，活塞壁5a阻挡左下侧出口开口6x和9x。图7e显示出了第一实施例的第五处理步骤，其中活塞5a从其最左侧位置(左侧壁4a1旁边)向右移动，并且从前一位置稍微向上移动。框架底部阻挡两个下部连接，而两个上部连接与框架底部的开口接触，因此不会被阻挡。然后，向右的活塞壁运动将流体通过入口6吸入左半腔中，并迫使流体从腔的右半部分通过上出口7流出。

图7f显示出了第六工艺步骤，其中活塞5a进一步向右移动并且直到其顶部位置。下部连接仍然被阻挡，并且上部连接到框架底部开口，以与前一图中相同的方式，因此流体通过上部入口吸入并通过上部出口呼出。在下一个过程中，步骤到达如图1所示的阶段，然后完成一个循环。

然后，该循环在没有任何必须打开或关闭的阀门的情况下产生泵送效果。连接件由框架底部自动暴露/阻挡，活塞壁自身移动。通过顶板的旋转运动在两个泵元件中完成相同的泵循环。

泵元件也特别适合用作压缩机。可以设计至少两个泵元件的装置，可能具有共同的滚动顶部元件，使得在气流方向上的腔体积变得更小或更大，使得该装置可以分别用作压缩机或膨胀机。

本发明使得可以在泵元件中实现具有低摩擦且具有小的垂直和横向运动的大流量，其中每个单独的腔具有非常小的体积但是入口6直接连接到输入6xa，6xb...在许多元件上也输出9xa，9xb...直接连接到公共插座9。这些输出可以连接到新的空腔集合，以类似的方式连接。

以这种方式，可以构造压缩机。如果每个单独的腔体现在具有相对于总体积非常小的体积，则不必具有不同体积的腔体。第一系列互连空腔可构成第一体积，第二系列互连空腔可构成第二体积。将来自第一体积(例如，由6个腔体组成)的输出连接到第二体积的输入(例如，包括3个腔体)，实现6/3＝2的压缩。如果装置包括100个腔，则它当然可以提供更多的颗粒压缩比，因此另外具有明显的优点以具有不同体积的详细腔，以便实现甚至更细分的压缩比。

将任何形式的控制装置连接到泵元件，控制所选输入与所选输出的连接，产生动态压缩机组件，其可连续地设定压缩机的压缩比而不改变设计，简而言之-选择输入和输出。这可以通过压缩机中仅2个运动部件(内部部件和顶部元件)来实现。

因此，泵元件适合用作具有动态压缩比的压缩机。使用包括根据上述的若干装置的装置，具有共同的滚动顶部元件，其中从具有特定总体积的多个泵元件的公共出口进入多个泵元件，也短路，从而产生另一个总体积，可以通过选择相互连接的泵单元来实现压缩/膨胀。压缩比可以通过某种PLC(可编程逻辑控制器)或类似动态控制，动态控制输入6x，9y和输出9x，7x应该相互连接，而不改变压缩机的运动和没有添加其他活动部件。通过冷却换热器将第一泵连接到第二泵将产生冷却压缩机。

在某些情况下，可能优选的是通过小的横向移动实现显著的泵功率。这可以通过连接几个泵元件的入口(具有相同的行程长度)并连接相同泵元件的出口来实现。然后相同的横向运动将导致更大的流体运动。详细地，这意味着来自泵元件的输入6x连接到一个或多个其他元件的输入6x，而来自其他元件的输出7x被组合。在图8中，两个泵送元件的入口6x连接到每个，并且来自相同泵送元件的出口9x或7x也直接彼此连接，以便实现对应于几个泵送元件体积的流体运动。通过这种方式，可以通过小的泵送运动实现增加的泵效应。泵可以是本文件中讨论的任何类型的泵，并且如本领域技术人员将认识到的，可以以这种方式连接两个以上的泵。

为了便于相对于开口的尺寸泵送大量流体，可以在内部部分16处分别对于每个输入和输出使用多个孔，在外部部分17中具有相应的开口。该选项在图9a-9d中显示出。这将具有这样的效果：即使顶部元件在高度上的轻微移动就意味着开口6x、7x或9x、9Y的总开度很大。

为了更好理解，还参考图9a至图9d的图示。如图9a所示，其对应于第一工艺步骤，对于这种解决方案与图9d一起，即使活塞壁只动了一次，流体的移动也对应于两个腔体。以这种方式，可以连接多个腔，以提供具有小行程和小体积的大流量。

在所公开的所有实施例中，活塞5a可以是向上和向下滑动以移动端部止动件3a1,321的元件，但是还存在其他可能性。活塞会在活塞和端部止动件之间产生不必要的摩擦。有利的是，一个附加元件可以连接到顶部元件，其不需要保持密封，推动端部止挡件上下，在腔体外部并且可能在端部止挡件的外侧上，以及在该端部之间的接触点上元件和端部止动件采用任何形式的减摩作用(如滚珠轴承)。例如，根据一个实施例，放置在顶部元件上的旋转轮释放活塞，因此不需要比确保密封所需的摩擦力更多地抵抗止动件。还可以有连接到内部部件wi1-4的滚轮，其从该部分朝向壁T1，T2引导，以用作控制内部部件仅在一个维度上移动的轨道，这样当内部和这些壁相互滑动时，应该没有不必要的摩擦发生。

如果滑块或距离元件设置在内部以滑动到底部元件12，则可以减少内外部分之间的摩擦。这在图10中显示出，但是也可以应用于所有其他部件中。包括框架底部和底部元件的实施例。滑块可以替代地放置在外部部件上。

图10中显示出了第五实施例。它作为第一实施例，其中顶部元件移动腔，在内部部分具有端部止挡和宽壁以及框架底部的情况下，腔体被控制为仅上下移动。除此之外，可以使用除活塞之外的驱动装置来移动内部部件，例如，这可以主要通过车轮的接触表面(Wt1-4)来执行。除此之外，还有在内部部分和外部部分之间接触的轮子以减少摩擦。

在第一实施例中，底部元件(12)上的连接被框架底部(13)上的开口暴露。与第一实施例不同，每个单独的入口和出口(6,7,9,8)分别相对于三个连接件连接。

在腔体的左侧，流动6连接到连接件6x1,6x2,6x3，流动9连接到连接件9x1,9x2,9x3，三个开口放置在框架底部(11a1,1la2,11a3)。他们在打开连接6x1-3或9x1-3之间切换。11a1即在6x1和9x1之间切换，11a2在6x2和9x2之间切换，11A3在6x3和9x3之间切换。在腔的右侧，流8连接到连接件9y1,9y2,9y3，流7连接到连接件7x1,7x2,7x3。在框架底部(11b1,11b2,11b3)上放置三个开口。他们在打开连接7x1-3或9Y1-3之间切换。11b1即在7x1和9y1之间切换，11b2在7x2和9y2之间切换，11b3在7x3和9Y3之间切换。

每个直接连接的连接集合对应于框架底部的开口。所有连接6x1-3将同时暴露或覆盖，所有连接9x1-3将同时暴露或覆盖，所有连接9y1-3将同时暴露或覆盖，所有连接7x1-3将同时暴露或覆盖。因此，在每种情况下都暴露出三个连接而不是一个连接，并且需要较小的移动来形成大的开口。

除此之外，该实施例显示出了如何进一步改进，除了将多个连接链接到同一流之外，该元件还可以使多个流短路。在图10中，不同的泵元件已被重命名为a，b，c，d，e，f，g，h，i。如果例如将所有流6(a至i)和所有流9(a至i)短路，则流9与设备连接，因此，流9被连接到远离设备的地方，尽管运动仅对应于一个腔的运动。几个小型泵元件可作为一个大型泵元件，如图13、14、15、16所示。

除此之外，该实施例显示出了如何使用该装置来创建具有动态比的压缩机。该装置可以由某种受控的耦合装置(20)，PLC(编程逻辑控制器)或任何能够承受压力的紧耦合装置控制。例如，通过控制使流6a-f短路并连接到装置的输入端，除此之外，让9(a至f)短路，并将该流连接到三个短路的入口8(g至i)然后将流7(g至i)短路并将它们连接到输出端。通过这种方式连接，当活塞向右移动时，六个腔(a至f)将被填充，然后当它再次向左移动时，这种流体(在这个例子中假定为气体)将移动到三个腔(g至i)的右侧。假设腔体都具有相同的体积，则气体将从6个体积移动到3个体积，因此压缩气体6/3＝2倍。通过控制器选择不同的输入/输出作为短路，可以实现不同的压缩比。

除此之外，流8(a至f)可以短路并且还将它们连接到设备输入，然后短路7(a至f)并将它们连接到与短路流相关的流。如图6(g至i)所示，还有短路流9(g至i)，并且还将它们连接到装置的输出端。然后有第二个流程执行与前一个流程相同的压缩。然而，当活塞向左移动时，这从输入填充六个腔(a至f)，然后当它再次向右移动时，该气体将移动到三个腔g至i的左侧。

压缩的大小是通过控制各个泵元件如何相互连接来控制的。例如，压缩5/4因此将需要短路5个腔从输入和连接到4个直接连接腔。

泵元件的壁的替代布置(图中未显示出)将使内部部分具有侧壁，端部止挡和顶壁，从而形成空腔。在这种情况下，外部部件包括底部元件，活塞壁布置在该底部元件上，使得当内部部件放置在外部部件上时，活塞壁延伸到腔体中。孔和连接器布置在外部部分上，并且内部部分被驱动以执行滚动运动，由此腔体和活塞相对于彼此移动，并且内部部分交替地闭合并暴露外部部分上的孔。

Claims (15)

1.一种泵元件，包括外部部分和内部部分，所述内部部分布置形成密封空腔，所述泵元件还包括顶部元件，所述顶部元件密封所述空腔并包括活塞壁，密封地在腔体的相对两端之间延伸，外部部分包括至少第一个入口和第一个出口，顶部元件布置成执行滚动运动，由此使内部部分相对于外部部分在第一维度上前后滑动，且活塞壁实质上在垂直于内部滑动运动的第二维度上滑动，使得第一和第二腔室形成在腔体中，由活塞壁分开，第一腔室包括第一腔室入口和第一出口，所述内部的滑动将导致所述内部交替关闭所述第一入口和所述第一出口并使所述第一入口和所述第一出口暴露在外，从而实现从所述第一入口到所述第一出口的泵送效果。

2.根据权利要求1所述的泵元件，其中，

·外部部分或内部部分包括形成腔体的第一侧面的第一侧壁的至少一部分，

·外部部分或内部部分包括形成与第一侧面相对的腔体的第二侧面的第二侧壁的至少一部分，

·外部部分或内部部分包括形成腔体底壁的底部元件的至少一部分，

·外部部分包括底部元件，第一和第二侧壁或两者，

·内部部分包括在侧壁之间延伸的第一和第二端部止动件，形成腔体的相对端部，滚动运动使内部部分平行于第一和第二侧壁滑动，并使活塞壁在侧壁之间滑动，平行于终点站的延伸，

3.根据权利要求1或2所述的泵元件，其中所述外部部分的元件还包括在所述第二腔室中的第二入口和第二出口，以及所述内部部分的滑动也将使第二入口和第二出口交替地闭合和暴露，以分别实现从第二入口到第二出口的泵送效果。

4.根据权利要求1或2所述的泵元件，其中，所述外部部分包括所述第一和第二侧壁以及所述第一入口和出口，以及适用的情况下，所述第二入口和出口分别设置在第一和第二侧壁中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的泵元件，其中，所述外部部分包括所述底部元件，并且所述第一入口和所述出口布置在所述底部元件附近。第一侧壁和第二入口和出口布置在靠近第二侧壁的底部元件中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的泵元件，其中，所述内部部分包括由所述第一和第二侧壁，第一和第二端部止动件，框架底部和外部部分包括底部元件，其中，框架底部可以在该底部元件上滑动。

7.根据权利要求5所述的泵元件，其中，所述外部部分分别包括位于所述第一和第二侧壁外的第一和第二外侧壁。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的泵元件，其中，所述内部部分包括所述第一和第二端部止动件和外部部分包括第一和第二侧壁和框架底部，入口和出口以及端部止动件布置成使得端部止动将分别交替地暴露和关闭入口和出口。

9.根据前述权利要求中任一项所述的泵元件，其中至少一个入口和/或出口包括距离内部部分上的开口距离相同的许多孔。

10.根据前述权利要求中任一项所述的泵元件，其中，所述外部部分的内部部分包括支撑元件或滑动件，以减小所述内部部分与所述外部部分之间的摩擦。

11.根据权利要求9所述的泵元件，其中，所述内部部分包括框架底部，并且所述外部部分包括所述底部元件，并且所述框架底部或底部元件包括支撑元件或滑动件以减小框架底部和底部元件之间的摩擦。

12.根据前述权利要求中任一项所述的泵元件，还包括至少一个轮或轴承或类似的结构，所述轮或轴承或类似的结构被布置成减小所述外部部分和所述内部部分之间的摩擦。

13.一种泵送装置，包括至少根据权利要求1-9中任一项所述的第一和第二泵元件，所述第一泵元件的至少一个出口连接到所述第二泵元件的入口。

14.根据权利要求10所述的泵送装置，其中共同的顶部元件用于两个或所有泵元件，顶部元件包括用于每个泵元件的一个活塞壁。

15.一种泵送装置，包括第一系列泵元件和第二系列泵元件，每个泵元件是根据权利要求1-9中任一项所述的泵元件，所述第一和第二系列互连以实现压缩或扩张。