CN117730206A - 旋转活塞式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种用于压缩气体、尤其是二氧化碳的旋转活塞式压缩机(1)，在其中，壳体侧壁(4)的侧壁面(7)和相应的壳体盖(5,6)的分别平面的密封面(8,9)包围工作腔(10)，并且旋转活塞(3)在工作腔(10)中可转动地支承在偏心轮(11)上，其中，在旋转活塞(3)的活塞基面(15,16)中分别构造有平面密封件容纳通道(18)，并且在平面密封件容纳通道(18)中的每个中布置平面密封件(19)，其中，为了将相应的平面密封件(19)的密封表面(20)压靠到相应的平面的密封面(8,9)处，在旋转活塞(3)的活塞周面(17)中构造有周面开口(21)，所述周面开口通过构造在旋转活塞(3)的内部中的且分别在相应的平面密封件(19)的背离密封表面(20)的侧上通入相应的平面密封件容纳通道(18)中的压力穿引管路(22)与相应的平面密封件容纳通道(18)处于传递压力的连接中。

Description

旋转活塞式压缩机

技术领域

本发明涉及一种用于压缩气体、尤其是二氧化碳的旋转活塞式压缩机，其中，旋转活塞式压缩机具有工作壳体和旋转活塞，并且工作壳体具有壳体侧壁和布置在壳体侧壁的彼此相对的侧上的两个壳体盖，其中，壳体侧壁的侧壁面和相应的壳体盖的分别平面的密封面包围布置在工作壳体中的工作腔，并且旋转活塞在工作腔中可转动地支承在偏心轮上，并且旋转活塞式压缩机具有用于将待压缩的气体引入工作腔中的气体入口和带有过压排出阀的用于将经压缩的气体从工作腔中导出的气体出口，其中，旋转活塞具有两个分别面对壳体盖的平面的密封面中的一个的活塞基面(有时称为活塞底面)和面对壳体侧壁的侧壁面的活塞周面(/>有时称为活塞侧面)，并且在活塞基面中分别构造有平面密封件容纳通道，并且在平面密封件容纳通道中的每个中布置有平面密封件，其中，平面密封件分别具有密封表面以用于贴靠在壳体盖的平面的密封面中的一个处。

背景技术

旋转活塞式压缩机本身长期以来是已知的。例如在US 4,105,375和US 4,118,157中示出了旋转活塞式压缩机。

在WO 2020/159394 Al中示出了此类的旋转活塞式压缩机的旋转活塞。在此处公开的技术中，在平面密封件容纳通道中布置有弹性元件，以用于由此将平面密封件压靠到工作壳体的壳体盖的相应的平面的密封面处。在实际中，弹簧通常产生仅仅非常小的压靠力，并且大多情况下仅仅用于触碰式地保持在平面的密封面处。在现有技术中，实际的密封大多情况下通过作用到密封件上的气体压力产生，其中，在现有技术中，产生气体压力的气体通过在壳体盖的平面的密封面和活塞基面之间的间隙尺寸到达平面密封件。

发明内容

本发明的目的是，在此提出改进方案，该改进方案尤其即使在工作腔中的气体压力较高的情况下也确保借助于平面密封件进行的良好密封。

为了实现该目的，本发明从此类的旋转活塞式压缩机为出发点提出，为了将相应的平面密封件的密封表面压靠到相应的平面的密封面处，在旋转活塞的活塞周面中构造有周面开口，所述周面开口通过构造在旋转活塞的内部中的且分别在相应的平面密封件的背离密封表面的侧上通入相应的平面密封件容纳通道中的压力穿引管路与相应的平面密封件容纳通道处于传递压力的连接中。

因此，在本发明中不再设置成，气体压力通过间隙尺寸到达平面密封件。相反地本发明提出，在活塞周面中有针对性地设置周面开口，所述周面开口通过构造在旋转活塞的内部中的压力穿引管路直接与平面密封件容纳通道处于传递压力的连接中。来自工作腔的处于压力下的气体可通过周面开口和通入平面密封件容纳通道中的压力穿引管路直接作用到在平面密封件容纳通道中的平面密封件上，以便将平面密封件压靠到相应的壳体盖的相应的平面的密封面处。

一方面，根据本发明的解决方案具有的优点是，为了将相应的平面密封件的密封表面压靠到相应的壳体盖的相应的平面的密封面处需要更少的部件。因此，在本发明中，可完全省去在开头所提及的此类的现有技术中使用的在平面密封件容纳通道中的弹性元件。但在本发明中最重要的是，来自旋转活塞的相应的周面开口通入到其中的工作腔的区域的气体压力分别在平面密封件容纳通道的相应的区域中供使用，以便将相应的平面密封件以其密封表面压靠到相应的壳体盖的相应的平面的密封面处。由此，也自动地使压靠力匹配于在工作腔的该区域中当前存在的压力。这尤其是当在借助于根据本发明的旋转活塞式压缩机压缩气体时在工作腔中达到特别高的压力时经受住了考验。

用于根据本发明的旋转活塞式压缩机的一种特别优选的应用领域是压缩或者压制二氧化碳，以便能够将二氧化碳然后用作在冷却或者热循环中的对环境友好的制冷介质或制热介质。在此，为了压缩二氧化碳，必须达到至少80bar，优选地至少100bar的工作压力，以便二氧化碳可用作用于冷却器、空调设备的制冷介质或者也用作用于建筑物供暖设备热泵等的制热介质。在根据本发明的旋转活塞式压缩机中，主要涉及二氧化碳的压缩。尽管如此，根据本发明的旋转活塞式压缩机当然也可用于压缩其它气体。

就此而言，在正常条件下，即在20℃的温度和1013.25mbar的压力下为气态的一切都称为气体。在利用根据本发明的旋转活塞式压缩机压缩或者压制相应的气体时，气体、尤其是二氧化碳完全可被带入跨临界的或者超临界的状态中，在其中气体同时为液态的和气态的。尽管如此，在描述本发明的过程中，在语言简化的意义上，保留了术语“气体”。

在根据本发明的旋转活塞式压缩机中，旋转活塞可转动地支承在偏心轮上。因此，根据本发明的旋转活塞式压缩机也可称为根据徘徊原理(Wandelprinzip)的旋转活塞式压缩机。旋转活塞也可称为回转活塞或简称为转动体。旋转活塞式压缩机自身也可被称为旋转活塞压制器。平面密封件也可被称为活塞基面密封件。

在旋转活塞中的压力穿引管路优选地构造成管形的。例如，压力穿引管路可构造成孔或在旋转活塞的内部中的一连串彼此通入的孔。但是，如何在旋转活塞中构造压力引导管路也存在其它可行性。

优选地，无论如何，周面开口与活塞基面间隔开地构造在活塞周面中。

为了在相应的平面密封件容纳通道中制造和布置平面密封件，存在不同的可行性。对此可特别成本高效地实现的第一组解决方案设置，直接在相应的平面密封件容纳通道中制造平面密封件。因此，一种优选的变型方案例如设置，平面密封件分别作为注塑件注入到相应的平面密封件容纳通道中。换句话说，在该变型方案中，平面密封件借助于注塑方法直接制造在平面密封件容纳通道中，并且由此也即刻布置在该处。但另一变型方案也可设置，平面密封件分别作为3D打印件被打印到相应的平面密封件容纳通道中。由此，在该变型方案中，相应的平面密封件分别直接通过打印过程制造在平面密封件容纳通道中并且由此也同时布置在该处。再另一变型方案设置，平面密封件分别作为模压件被压入相应的平面密封件容纳通道中。

但与此不同地也可行的是，首先制造平面密封件，并且随后在其制造之后将其布置在平面密封件容纳通道中。因此也可行的是，平面密封件分别预制成插入件，并且本身被插入相应的平面密封件容纳通道中。

本发明的优选的变型方案设置，压力穿引管路在其在相应的平面密封件容纳通道中的通入部的区域中分别借助于帽形件遮盖。当平面密封件例如通过注塑或3D打印直接构造在平面密封件容纳通道中时，使用相应的帽形件以用于遮盖压力穿引管路在相应的平面密封件容纳通道中的通入部是特别适宜的。在此，帽形件可防止，在平面密封件的制造过程中无心地封闭压力穿引管路的通入部。但当然，当平面密封件分别预制成插入件并且因而被插入相应的平面密封件容纳通道中时，也可使用相应的帽形件。在此应指出的是，表述“借助于帽形件遮盖所述通入部”并不意味着，帽形件耐压地封闭压力穿引管路的相应的通入部。帽形件仅仅被放上。在压力穿引管路中相应的气体压力下，气体完全可旁经帽形件挤入平面密封件容纳通道中，以便由此将平面密封件以其密封表面压靠到相应的壳体盖的相应的平面的密封面处。但是，在其它变型方案中，也可省去帽形件。

在尽可能少的部件数量的意义中，本发明的优选的变型方案设置，在活塞基面中的一个中在平面密封件容纳通道中的一个中平面密封件本身分别实施成单件。那么换句话说，在这种变型方案中，在平面密封件容纳通道中相应地始终仅仅存在刚好一个平面密封件。于是，该平面密封件容纳通道的平面密封件相应地本身构造成单件。

在根据本发明的旋转活塞式压缩机中适宜地设置，壳体侧壁的侧壁面在平行于壳体盖的平面的密封面的截面中观察完全或至少部分区段地构造成次摆线形。

优选地，旋转活塞具有两个或更多个角部区域。在此适宜地设置，在角部区域中分别布置有径向密封件以用于相对于壳体侧壁的侧壁面密封旋转活塞。特别优选地再次设置，活塞基面在旋转活塞的角部区域中的分别两个之间的区域中分别由边界线限制，其中，所述边界线分别构造成由次摆线组成的曲线簇的包络线。

为了将相应的径向密封件压靠到壳体侧壁的侧壁面处，存在不同可行性，其也可相互组合。因此，在根据本发明的旋转活塞式压缩机中例如可设置，在径向密封件处分别单件地模制有面向旋转活塞的弹性的元件以用于将相应的径向密封件压靠到壳体侧壁的侧壁面处。在优选的变型方案中，代替它或者也附加地设置，平面密封件用于将相应的径向密封件压靠到壳体侧壁的侧壁面处。于是，这种变型方案可设置，平面密封件分别具有接触面以用于将相应的径向密封件压靠到壳体侧壁的侧壁面处的。平面密封件的接触面可分别构造成斜面，并且作用在相应的径向密封件的相应的斜面上。

如进一步在下文在附图描述中说明的那样，在借助于旋转活塞式压缩机压缩气体时，在工作腔中产生不同的、借助于旋转活塞及其角部区域彼此分离的部分体积，在运行期间在这些部分体积中也存在不同的气体压力，并且这些部分体积的大小在运行期间连续地变化。相应地存在根据旋转活塞的瞬态位置将气体吸入其中的工作腔的部分体积，而在旋转活塞的另一侧上，在该时刻相应地压缩气体。因此，在旋转活塞的不同的侧上同时产生不仅低压侧而且高压侧。为了防止气体通过周面开口、压力穿引管路和平面密封件容纳通道从当前相应地构造的高压侧溢流到当前相应地构造的低压侧中，本发明的优选的变型方案设置，平面密封件分别在旋转活塞的角部区域中在其背离相应的密封表面的侧上相对于容纳该平面密封件的平面密封件容纳通道密封。为了实现这种密封，例如可设置，平面密封件优选地在背离密封表面的侧上具有密封桥接部，所述密封桥接部布置在平面密封件容纳通道中的相应的密封桥接部容纳部中。因此，可使在旋转活塞的相应两个相邻的角部区域之间的平面密封件容纳通道的区域相对于平面密封件容纳通道的相应相邻的区域密封。

如对于旋转活塞式压缩机本身已知的那样，根据本发明的旋转活塞式压缩机也可构造成带有不同的传动比。在此，传动比表示用于构造壳体侧壁的侧壁面而存在的次摆线弧形部的数量与旋转活塞的角部的数量的比。在根据本发明的旋转活塞式压缩机中适宜地，传动比为1:2或2:3或7:6。

在根据本发明的旋转活塞式压缩机中，气体入口和/或气体出口可被引导穿过壳体壁。但备选地也可行的是，气体入口和/或气体出口被引导穿过偏心轮。其混合形式也是可行的。

适宜地，平面密封件和/或必要时存在的径向密封件由聚合物或由带有干性润滑剂(Trockengleitstoff，有时称为固体润滑剂)和/或增强纤维的聚合物制成。作为聚合物，例如可使用聚醚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚甲醛、聚酮、聚酰胺或者也可使用聚对苯二甲酸乙二醇酯。作为干性润滑剂，例如可使用聚四氟乙烯或二硫化钼。作为增强纤维，例如可考虑玻璃纤维或碳纤维。

在优选的变型方案中，壳体侧壁和壳体盖分别具有由铝合金或由铸铁制成的基体。优选地，在该基体上施加覆层以用于构造壳体侧壁的侧壁面和壳体盖的平面的密封面。例如，覆层可为镍-磷层、铝氧化物层或也可为起干式润滑作用的润滑漆层(Gleitlackschicht，有时称为滑动漆层)。由这些层中的至少两个形成的组合也是可行的。覆层可直接施加在基体上。但是，在基体上也可存在开孔的附着层，然后覆层被施加在该附着层上。在由铝合金制成的基体中，附着层例如可是开孔的铝氧化物层，例如铝阳极氧化层或未被压缩的硬质铝阳极氧化层。载体或者附着层的另一变型方案在于开孔的等离子化学氧化的铝层。在由铸铁制成的基体中，载体或者附着层例如可通过磷化处理或喷砂处理构造。

只要在含义上并未转用，在此使用的术语“一”或者“一个”可理解成“至少一”或者“至少一个”的含义。

附图说明

在以下的附图描述中根据本发明的不同实施变型方案示范性地解释本发明的优选的设计方式的其它特征和细节。其中：

图1至21示出了带有1:2的传动比的根据本发明的旋转活塞式压缩机及其变型方式的示图；

图22和23示出了带有2:3的传动比的根据本发明的旋转活塞式压缩机的示图，以及

图24至39示出了带有7:6的传动比的根据本发明的旋转活塞式压缩机的示图。

具体实施方式

图1以分解图示出了根据本发明的旋转活塞式压缩机1的第一实施例。这涉及带有1:2的传动比的旋转活塞式压缩机1。旋转活塞式压缩机1具有工作壳体2和旋转活塞3。工作壳体2又具有壳体侧壁4和布置在壳体壁4的彼此相对的侧上的壳体盖5和6。在该实施例中，工作壳体2的这些构件通过螺栓37和螺母38相互连接。但这当然不必是强制如此，也可设想其它连接方式。

壳体侧壁4的侧壁面7和相应的壳体盖5和6的两个平面的密封面8和9包围布置在工作壳体2中的工作腔10。在工作腔10中，旋转活塞3可转动地支承在偏心轮11上。在该第一实施例中，偏心轮11防转动地(drehfest，有时称为防相对转动地)安坐在驱动轴30上。如在图2中可见的那样，驱动轴30在在已组装的状态中从旋转活塞式压缩机1中伸出的联接销31中结束，马达可联接到该联接销处以用于使驱动轴30以及因而也使偏心轮绕旋转轴线60转动。由此，在该实施例中，偏心轮11防转动地与驱动轴30并且也与联接销31相连接，从而驱动轴30绕旋转轴线60的转动也自动地导致偏心轮11相应地一起转动。

在该实施例中，外齿部32也防转动地与驱动轴30相连接。外齿部32接合到内齿部33中，该内齿部防转动地与旋转活塞3相连接。通过这种螺纹接合，在联接销31或者驱动轴33相应地转动时，旋转活塞3在工作腔10中一起转动。在此，在工作腔10中，旋转活塞3可转动地支承在偏心轮11上。

驱动轴30在工作壳体2中的可转动的支承通过轴承34和卡环36实现。轴承34不仅可为球轴承而且可为滑动轴承等。在所示出的实施例中，在壳体盖5中的轴承34是球轴承，并且在壳体盖6中的轴承34是滑动轴承。但这当然不必是强制如此，并且也可以不同的方式实施。

在壳体盖6之下并且由此在工作壳体2之外，在驱动轴30上防转动地安置有平衡配重35，该平衡配重平衡通过旋转活塞3的偏心度产生的不平衡。在所示出的实施例中，工作壳体2由旋转活塞式压缩机1的外罩39包围。但这当然也不必是强制如此。

在该第一实施例的旋转活塞式压缩机1中，设置有用于将待压缩的气体引入工作腔10中的气体入口12，并且还设置有带有过压排出阀14的用于将经压缩的气体从工作腔10中导出的气体出口13。如进一步在下文解释的那样，这可特别良好地在图3至6中看到。

旋转活塞3具有两个分别面对壳体盖5和6的平面的密封面8和9中的一个的活塞基面15和16以及面对壳体侧壁4的侧壁面7的活塞周面17。在活塞基面15和16中分别存在平面密封件容纳通道18。在平面密封件容纳通道18中的每个中布置有平面密封件19，其中，平面密封件19分别具有密封表面20以用于贴靠在壳体盖5和6的平面的密封面8和9中的一个处。这还将根据下文的附图详细地进行解释。无论如何，根据本发明在该第一实施例的旋转活塞式压缩机1中还设置成，为了将相应的平面密封件19的密封表面20压靠到相应的平面的密封面8,9处，在旋转活塞3的活塞周面17中构造有周面开口21，所述周面开口通过构造在旋转活塞3的内部中的且分别在相应的平面密封件19的背离密封表面20的侧上通入相应的平面密封件容纳通道18中的压力穿引管路22与相应的平面密封件容纳通道18处于传递压力的连接中。这进一步在下文尤其根据图7、8以及11-13进行解释。

为了完整性起见，应指出的是，在图1、7和9中呈现了在该第一实施例的旋转活塞3中的内齿部33，但在图3至6、11、14和18中未示出。在所提及的图中未示出内齿部33是单纯的制图简化，其不意味着实际上没有内齿部33。

图2是第一实施例的已组装的旋转活塞式压缩机1的侧视图，其中，绘出了截面A-A。图3至6分别示出了针对该截面A-A的稍微简化地呈现的剖面图，其中，为了解释旋转活塞式压缩机1的工作方式，呈现了在绕驱动轴30或者其纵轴线回转期间旋转活塞3的不同位置。箭头42示出了旋转活塞3在工作腔10中的旋转方向。

在图3至6中看到，在该实施例中，壳体侧壁4的侧壁面7在平行于壳体盖5和6的平面的密封面8和9的截面中观察完全构造成次摆线形。旋转活塞3具有两个角部区域25。在角部区域25中，分别存在径向密封件26以用于相对于壳体侧壁4的侧壁面7密封旋转活塞3。活塞基面15和16在旋转活塞3的角部区域25中的分别两个之间的区域中分别由边界线27限制，该边界线是由次摆线组成的曲线簇的包络线。旋转活塞3借助于其角部区域25和布置在此处的径向密封件26将工作腔10分成低压侧40和高压侧41。在旋转活塞3旋转时，在低压侧40上通过气体入口12将气体引入或者吸入工作腔10中。在高压侧41(其体积随着旋转活塞3逐渐旋转而减小)上，压缩或者压制之前吸入的气体，从而在旋转活塞3旋转时，在高压侧41上的气体压力连续升高。如果在高压侧41上达到期望的气体压力或者期望的气体压缩，则过压排出阀14打开，从而经压缩的气体可通过气体出口13从工作腔10中流出或者导出。通过相应地调整或者选择相应的过压排出阀14，可调整，在气体通过气体出口13流出之前由旋转活塞式压缩机1以如何的强度压缩气体。简而言之，由此可定义或者调整气体在旋转活塞式压缩机1中被压缩的程度。

图3至6示例性地示出了在回转期间并且由此在所阐述的压缩过程期间旋转活塞3的四个不同的位置。旋转活塞式压缩机1的这种工作方式本身是已知的，并且不必进一步解释。在图3至6中的箭头43说明了通过气体入口12流入或者吸入的、尚待压缩的气体。箭头44说明了通过气体出口13流出的、已经被压缩的气体。

现在，图7示出了沿着在图2中指出的竖直的或者沿着驱动轴30的旋转轴线60伸延的截面BB穿过第一实施例的旋转活塞式压缩机1的竖直剖面，在其中，剖开对于本发明重要的周面开口21和压力穿引管路22。图8放大地示出了来自图7的区域D。在这两个剖面图中可良好地看见，在两个活塞基面15和16中的每个中分别构造有平面密封件容纳通道18，其中，在平面密封件容纳通道18中的每个中存在平面密封件19。平面密封件19分别具有密封表面20，为了密封，平面密封件利用该密封表面贴靠在壳体盖5或者6的平面的密封面8或者9处。在图8中详细地呈现，在旋转活塞3的活塞周面17中构造有周面开口21，该周面开口通过构造在旋转活塞3的内部中的且分别在相应的平面密封件19的背离密封表面20的侧上通入相应的平面密封件容纳通道18中的压力穿引管路22与平面密封件容纳通道18处于传递压力的连接中。在优选的实施方式中，压力穿引管路22如在此示出的那样是管形的。在此具体地，压力穿引管路构造成在旋转活塞3的内部中的一连串彼此通入的孔。周面开口21与活塞基面15和16间隔开地布置在活塞周面17中。示出压力加载方向的箭头47说明，在相应的压力下存在于工作腔10中的气体如何穿过周面开口21和压力穿引管路22在与密封表面20相对的侧上给平面密封件19加载压力，由此，密封表面20被推压抵靠相应的平面的密封面8或者9。由此实现，在工作腔10中的气体压力被用于将平面密封件19以其密封表面20压靠到相应的平面的密封面8和9处。由此，即使在工作腔10中的压力非常高时也可实现非常好的密封。在根据图8的示出的实施例中，在压力穿引管路22在平面密封件容纳通道18中的通入部23的区域中存在帽形件24，该帽形件遮盖压力穿引管路22。帽形件24如此构造，即，使得该帽形件不阻挡压力传递。在压力穿引管路22中相应的压力建立的情况下，适宜地，气体可旁经帽形件24在平面密封件19的与密封表面20相对的侧上流入平面密封件容纳通道18中，以便由此将平面密封件19相应地以其密封表面20压靠到相应的平面的密封面8至9处。

如开头解释的那样，原则上也可省去帽形件24。然而，如在此实现的那样，如果平面密封件19作为注塑件被注入到相应的平面密封件容纳通道18中，或者作为3D打印件被打印到相应的平面密封件容纳通道18中，则在构造或制造平面密封件19时，帽形件24防止无意地封闭相应的通入部23。

图9示出了沿着在图3中绘出的截面C-C穿过第一实施例的旋转活塞式压缩机1的剖面，该截面伸延穿过角部分区域25和布置在此处的旋转活塞3的径向密封件26。图10放大地示出了来自图9的区域E。在此首先可看到，径向密封件26如何贴靠在壳体侧壁4的侧壁面7处用以密封旋转活塞3。为了产生对于密封所需的压靠力，在此实现两种措施。一方面，面向旋转活塞3的弹性的元件28模制到径向密封件26，该弹性的元件将径向密封件26压靠到壳体侧壁4的侧壁面7处。但另一方面，平面密封件19也借助于其接触面57将相应的径向密封件26压靠到侧壁面7处。在图10、14和16中，在从径向密封表面49上模制到径向密封件26处的弹性的元件28构造成一种可选的板簧。对此，图17示出了一种变型方案，在该变型方案中，弹性的元件28构造成在径向密封件26的与径向密封表面49相对的侧上的相应的凸起部。

回到图10应指出的是，适宜地，用于将相应的径向密封件26压靠到侧壁面7处的平面密封件19的接触面57构造成斜面45。如在图10中可清楚地看到的那样，适宜地，径向密封件26具有相应的对应的斜面46，相应的平面密封件19的接触面57或者斜面45作用到该斜面46上。

图11示出了朝向旋转活塞3的立体图，该旋转活塞带有在活塞基面15上布置在平面密封件容纳通道18中的平面密封件19。这同样相应地构造在图11中不可见的相对的活塞基面16上。在此，也可良好地看到活塞基面15和16的边界线27，所述边界线在旋转活塞3的角部区域25之间分别构造成由次摆线组成的曲线簇的包络线。在活塞周面17中布置根据本发明设置的周面开口21。在图12中呈现的剖面F-F中，再次呈现了通过压力穿引管路22中的一个引起的在周面开口21和平面密封件容纳通道18之间的根据本发明的传递压力的连接。除了在此在图12中缺少的壳体盖5之外，根据图12的示图相应于已经讨论的根据图8的示图，从而基本上可参考上文所述内容。然而，在这点上在此应再次指出的是，在该实施例中，平面密封件19分别作为注塑件被注入到相应的平面密封件容纳通道18中。当然如上文已经阐述的那样，平面密封件19也同样可作为3D打印件或作为模压件构造在平面密封件容纳通道18中。

图13示例性地示出了对此的备选方案。在此，平面密封件19预制成插入件，并且因而被插入相应的平面密封件容纳通道18中。当平面密封件19根据本发明在压力加载方向47上通过周面开口21、压力穿引管路22和平面密封件容纳通道18在背离密封表面20的侧上被加载了气体压力以便由此将平面密封件19以其密封表面20压靠到在图13中未呈现的壳体盖5或者6的平面的密封面8或者9处时，平面密封件19的桥接部58确保相应的引导。在根据图13的备选方案中，未设置帽形件24以用于遮盖通入部23。但同样在根据图13的变型方案中，当然也可使用相应的帽形件24以便遮盖通入部23。

图14示出了旋转活塞3的分解图，在其中，与旋转活塞3分离地呈现了平面密封件19以及径向密封件26。在图14中也可良好地看到，布置在平面密封件容纳通道18中的一个中的平面密封件19优选地本身实施成单件。在图14中也还再次看到在平面密封件容纳通道18中的压力穿引管路22的通入部23。

图15示出了从图14中绘出的方向59上朝向平面密封件19中的一个的侧视图。在此，在已经讨论的斜面45之下，可看到平面密封件19的密封桥接部48，如紧接着还将解释的那样，该密封桥接部用于，使平面密封件19在旋转活塞3的相应的角部区域25中在其背离相应的密封表面20的侧上相对于容纳平面密封件19的平面密封件容纳通道18密封。当然，在该部位处的这种密封也可不同地，例如通过粘接、夹住等实现。但特别优选地，该密封通过将所提及的密封桥接部48布置在密封桥接部容纳槽50中实现，该密封桥接部容纳槽作为在平面密封件容纳通道18中的凹部位于相应的角部区域25中。为此，参考图18至21。图18示出了朝向旋转活塞3的活塞基面15中的一个的俯视图，以及截面线或者截面GG和HH。截面线GG位于密封桥接部容纳槽50的区域中，如这例如在图19中可见的那样。在截面HH中，在径向密封件容纳通道51的区域中剖开旋转活塞3，径向密封件26插入到其中。图21示出了与图19相同的剖面，但其中，在图19中平面密封件19分别布置在相应的平面密封件容纳通道18中。在此也看到，相应的平面密封件19的密封桥接部48如何布置在相应的密封桥接部容纳槽50中，以由此实现期望的密封效果。

如开头已经解释的那样，平面密封件19以及还有径向密封件26适宜地由优选地带有干性润滑剂和/或增强纤维的聚合物制成。适宜地，壳体侧壁4和壳体盖5和6具有由铝合金或由铸铁制成的基体。为了构造壳体侧壁4的侧壁面7和壳体盖5和6的平面的密封面8和9，适宜地，在相应的基体上施加覆层29。这优选地在第一实施例中也是这样。在这种覆层29的细节和优选的实施变型方案方面，参考开头对此已经说明的解释。

图22和23再次以分解图示出了旋转活塞式压缩机1的根据本发明的第二实施例，该第二实施例很大程度上与第一实施例相同，从而在此仅仅还讨论区别。主要的区别在于，在此实现2:3的传动比。相应地，该实施例的旋转活塞3还具有三个角部区域25。气体入口12和气体出口13以及过压排出阀14的数量，以及同样侧壁面7的形状和平面密封件19的形状都相应地匹配。但在其它方面，上文所述内容以大体上必要地匹配的形式适用，从而放弃对此的其它论述。仅仅应指出的是，在图23中，也未示出在图22中示出的内齿部33。无论如何在该实施例中也是如此，即，在角部区域25之间伸延的活塞基面15和16的边界线27具有由次摆线组成的曲线簇的包络线的形式。壳体壁4的侧面7在平行于壳体盖5和6的平面的密封面8和9的截面中观察也在此完全构造成次摆线形。周面开口21和压力穿引管路22在旋转活塞3中的根据本发明的布置方案相应于第一实施例，并且不必再次进行解释。

在图24至39中，示出了根据本发明的旋转活塞式压缩机1的第三实施例。在此，这涉及带有7:6的传动比的变型方案。由此，旋转活塞式压缩机1的旋转活塞3具有六个角部区域25。活塞周面17的位于角部区域25之间的区域再次设计成，限制活塞基面15和16的边界线27分别构造成由次摆线组成的曲线簇的包络线。壳体侧壁4的侧壁面7在与壳体盖5和6的平面的密封面8和9平行的截面7中具有次摆线弧形部。

在与至此阐述的根据本发明的旋转活塞式压缩机1的实施例不同地，在该实施例中设置成，偏心轮11在工作腔10中可转动地支承在旋转活塞3上，不是如在前两个实施例中那样转动，而是刚性地布置在旋转活塞式压缩机1的外罩39中。在该实施例中，旋转活塞3与工作壳体2一起并且由此与壳体侧壁4以及两个壳体盖5和6一起绕穿过偏心轮11伸延的旋转轴线60转动，而偏心轮11保持静止。为了实现这种情况，该第三实施例的旋转活塞式压缩机1具有借助于螺栓37和螺母38与工作壳体2防转动地相连接的转子53，该转子与定子54共同作用，该定子与旋转活塞式压缩机1的外罩39刚性地相连接。转子53和定子54形成驱动马达，该驱动马达使工作壳体2与在工作壳体2的工作腔10中支承在偏心轮11上的旋转活塞3转动。

第三实施例与之前阐述的两个实施例的另一区别在于，在该第三实施例中，气体入口12和气体出口13被引导穿过偏心轮11，并且不像在首先阐述的实施例中那样被引导穿过壳体壁4。相应地，在旋转活塞3中，也设置穿过活塞周面17的溢流开口55。气体可穿过该溢流开口55从在偏心轮11中的气体入口12挤入工作腔10的相应的区段中，并且从该处也再次以被压制的形式通过气体出口13被输送出来。

在该第三实施例中，被引导穿过偏心轮11的气体入口12和气体出口13在阀盖52中通入，该阀盖在外部安坐在旋转活塞式压缩机1的外罩39上，并且不仅将气体入口12而且将气体出口13引入到旋转活塞式压缩机1中或者从其中引导出来。

除了目前和下文还将阐述的区别，基本上可参考对第一实施例的描述。这尤其是适用于布置在活塞基面15和16的平面密封件容纳通道18中的平面密封件19的根据本发明的压力加载方式，这种压力加载用于将平面密封件19的密封表面20压靠到壳体盖5和6的平面的密封面8和9处。

图25以侧视图示出了在图24中以分解图呈现的第三实施例的旋转活塞式压缩机1。在图25中，绘出了截面II。图26至32分别示出了在旋转活塞式压缩机1运行时并且由此在工作壳体2连同旋转活塞3绕相应的伸延穿过偏心轮11的旋转轴线60(在图24和25中绘出了该旋转轴线)转动时，在不同的瞬态在截面II中的剖面。为了可更好地理解在图26至32中旋转活塞3和工作壳体2的转动运动，在图26至32中，在旋转活塞3上绘出了点61。这仅仅是代表性的辅助手段，据此可更好地理解在根据图26至32的不同示图中的旋转活塞3的瞬时位置。

由此，图26至32说明了在工作壳体2和旋转活塞3绕旋转轴线60回转时不同的中间阶段。在偏心轮11中，可良好地分别看到气体入口12和气体出口13。箭头43分别说明了通过气体入口12和相应的溢流开口55流入相应的当前用作低压侧40的工作腔10的部分区域中的尚待压制的气体。箭头44说明了已经被压制的并且分别从工作腔10的相应的高压侧41被压入气体出口13中的经压缩的气体。如果通过图26至32跟踪旋转活塞3的位置，则看到，在相应的示图中被称为低压侧40的工作腔10的部分体积通过在旋转活塞3中的相应的溢流开口55与气体入口12处于连接中，从而气体可流入。然后，在分别称为高压侧41的工作腔10的部分体积(在其中不再存在与气体入口12的连接)中，气体通过在旋转活塞3和工作壳体2之间相应的相对运动被压缩，以便当工作腔10的相应的部分体积通过在旋转活塞3中的相应的溢流开口55与气体出口13处于连接中时，则可以被压缩的形式流入到气体出口13中。

图33示出了朝向根据本发明的旋转活塞式压缩机1的第三实施例的俯视图。在图33中也绘出了截面JJ和KK。图34示出了在截面JJ中的剖面。在图34中可良好地看到，气体入口12如何被引导穿过阀盖52和偏心轮11。同样可良好地看到，气体出口13如何同样被引导穿过偏心轮11和阀盖52。还示出了在阀盖52的区域中设置在气体出口13中的过压排出阀14。在此，这涉及弹簧加载的封闭件，当来自工作腔10或者高压侧41的经压缩的气体处于可通过过压排出阀14的相应的构造预设的期望的压力下时，该封闭件则打开。

在根据图34的剖面中，也看到在活塞基面15和16中布置在相应的平面密封件容纳通道18中的平面密封件19，所述平面密封件相应地以起密封作用的方式以其密封表面20贴靠在壳体盖5和6的平面的密封面8或者9处。

图35示出了沿着来自图33的截面KK的剖面。在此，这涉及在其中布置根据本发明的周面开口21和压力穿引管路22的截面。在图36中放大地示出了来自图35的相应的细节L。在此可良好地看到，同样在该实施例中，为了将相应的平面密封件19的密封表面20压靠到相应的平面的密封面8或者9处，在旋转活塞3的活塞周面17中构造周面开口21，所述周面开口通过构造在旋转活塞3的内部中的且分别在相应的平面密封件19的背离密封表面20的侧上通入相应的平面密封件容纳通道18中的压力穿引管路22与平面密封件容纳通道18处于传递压力的连接中。在图36中，再次通过箭头47说明了平面密封件19在其背离密封表面20的侧上的压力加载方向。因此，如也在前两个实施例中那样，在该第三实施例中，在压力下存在于工作腔10中的气体也可通过周面开口21和被引导穿过旋转活塞3的压力穿引管路22作用到平面密封件19的与密封表面20相反的侧上，以便推压平面密封件19以其密封表面20抵靠相应的壳体盖5或者6的相应的平面的密封面8或者9。

在图36中也绘出了帽形件24，已经解释了其功能。同样在此，帽形件24当然也可省去。

图37示出了朝向旋转活塞式压缩机1的该实施例的旋转活塞3的立体图。在该立体图中可良好地看到，在活塞基面15中如何构造平面密封件容纳通道18并且平面密封件19如何布置在其中。还可清楚地看到溢流开口55以及布置在活塞周面17中的周面开口21。图38示出了其分解图，在其中，从相应的活塞基面15和16的相应的平面密封件容纳通道18中取出了平面密封件19。因此，在图38中也看到在平面密封件容纳通道18中的通入部23，该通入部通过相应的压力穿引管路22与相应的周面开口21相连接。

分别模制在平面密封件19处的、面向内的密封桥接部48在已组装的状态中布置在旋转活塞3的相应的密封桥接部容纳槽50中。如在其它实施例中那样，密封桥接部确保，平面密封件19分别在旋转活塞3的角部区域25中在其背离相应的密封表面20的侧上相对于容纳平面密封件的平面密封件容纳通道18密封。

如可特别良好地在图37、38和39中看到的那样，该实施例的平面密封件19分别具有带有相应经倒圆的接触面57的密封件角部区域56。当旋转活塞3的相应的角部区域25接合到壳体侧壁4的相应的角部区段62中时，利用该经倒圆的接触面57实现相对于壳体侧壁4的侧壁面7的相应的经倒圆的角部区段62的密封。角部区段62本身在图24中标明。当相应的密封件角部区域56在角部区段62中滚动时，密封件角部区域56以其经倒圆的接触面57始终在图39中示出的两个端点X和Y之间的至少一个点中密封地贴靠在相应的角部区段62处并且由此贴靠在侧壁面7处。

参考标号列表

1 旋转活塞式压缩机

2 工作壳体

3 旋转活塞

4 壳体侧壁

5 壳体盖

6 壳体盖

7 侧壁面

8 平面的密封面

9 平面的密封面

10 工作腔

11 偏心轮

12 气体入口

13气体出口

14过压排出阀

15活塞基面

16活塞基面

17活塞周面

18平面密封件容纳通道

19平面密封件

20密封表面

21周面开口

22压力穿引管路

23通入部

24帽形件

25角部区域

26径向密封件

27边界线

28弹性的元件

29覆层

30驱动轴

31联接销

32外齿部

33内齿部

34轴承

35平衡配重

36卡环

37螺栓

38螺母

39外罩

40低压侧

41高压侧

42旋转方向

43流入的气体

44流出的气体

45斜面

46斜面

47压力加载方向

48密封桥接部

49径向密封表面

50密封桥接部容纳槽

51径向密封件容纳通道

52阀盖

53转子

54定子

55溢流开口

56密封件角部区域

57接触面

58桥接部

59方向

60旋转轴线

61点

62角部区段

Claims (15)

1.一种用于压缩气体、尤其是二氧化碳的旋转活塞式压缩机(1)，其中，所述旋转活塞式压缩机(1)具有工作壳体(2)和旋转活塞(3)，并且所述工作壳体(2)具有壳体侧壁(4)和布置在壳体侧壁(4)的彼此相对的侧上的两个壳体盖(5,6)，其中，所述壳体侧壁(4)的侧壁面(7)和相应的壳体盖(5,6)的分别平面的密封面(8,9)包围布置在所述工作壳体(2)中的工作腔(10)，并且所述旋转活塞(3)在所述工作腔(10)中可转动地支承在偏心轮(11)上，并且所述旋转活塞式压缩机(1)具有用于将待压缩的气体引入所述工作腔(10)中的气体入口(12)和带有过压排出阀(14)的用于将经压缩的气体从所述工作腔(10)中导出的气体出口(13)，其中，所述旋转活塞(3)具有两个分别面对所述壳体盖(5,6)的所述平面的密封面(8,9)中的一个的活塞基面(15,16)和面对所述壳体侧壁(4)的侧壁面(7)的活塞周面(17)，并且在所述活塞基面(15,16)中分别构造有平面密封件容纳通道(18)，并且在所述平面密封件容纳通道(18)中的每个中布置有平面密封件(19)，其中，所述平面密封件(19)分别具有密封表面(20)以用于贴靠在所述壳体盖(5,6)的平面的密封面(8,9)中的一个处，其特征在于，为了将相应的平面密封件(19)的密封表面(20)压靠到相应的平面的密封面(8,9)处，在所述旋转活塞(3)的活塞周面(17)中构造有周面开口(21)，所述周面开口通过构造在所述旋转活塞(3)的内部中的且分别在相应的平面密封件(19)的背离所述密封表面(20)的侧上通入相应的平面密封件容纳通道(18)中的压力穿引管路(22)与相应的平面密封件容纳通道(18)处于传递压力的连接中。

2.根据权利要求1所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述压力穿引管路(22)构造成管形的和/或构造成孔和/或构造成在旋转活塞(3)的内部中的一连串彼此通入的孔。

3.根据权利要求1或2所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述周面开口(21)与所述活塞基面(15,16)间隔开地构造在所述活塞周面(21)中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述平面密封件(19)分别作为注塑件注入到相应的平面密封件容纳通道(18)中，或所述平面密封件(19)分别作为3D打印件打印到相应的平面密封件容纳通道(18)中，或所述平面密封件(19)分别作为模压件压入相应的平面密封件容纳通道(18)中。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述平面密封件(19)分别预制成插入件，并且本身被插入相应的平面密封件容纳通道(18)中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述压力穿引管路(22)在其在相应的平面密封件容纳通道(18)中的通入部(23)的区域中分别借助于帽形件(24)遮盖。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，在所述活塞基面(15,16)中的一个中在所述平面密封件容纳通道(18)中的一个中所述平面密封件(19)本身分别实施成单件。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述壳体侧壁(4)的侧壁面(7)在平行于所述壳体盖(5,6)的平面的密封面(8,9)的截面中观察或至少部分区段地构造成次摆线形。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述旋转活塞(3)具有两个或更多个角部区域(25)，其中优选地设置成，在所述角部区域(25)中分别布置有径向密封件(26)以用于相对于所述壳体侧壁(4)的侧壁面(7)密封所述旋转活塞(3)。

10.根据权利要求9所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述活塞基面(15,16)在所述旋转活塞(3)的角部区域(25)中的分别两个之间的区域中分别由边界线(27)限制，其中，所述边界线(27)分别构造成由次摆线组成的曲线簇的包络线。

11.根据权利要求9或10所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，在所述径向密封件(26)处分别单件地模制有面向所述旋转活塞(3)的弹性的元件(28)以用于将相应的径向密封件(26)压靠到所述壳体侧壁(4)的侧壁面(7)处。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述平面密封件(19)分别具有接触面(57)以用于将相应的径向密封件(26)压靠到所述壳体侧壁(4)的侧壁面(7)处。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述平面密封件(19)分别在所述旋转活塞(3)的角部区域(25)中在其背离相应的密封表面(20)的侧上相对于容纳所述平面密封件的平面密封件容纳通道(18)密封。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述平面密封件(19)和/或必要时存在的所述径向密封件(26)由聚合物或由带有干性润滑剂和/或增强纤维的聚合物制成。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的旋转活塞式压缩机(1)，其特征在于，所述壳体侧壁(4)和所述壳体盖(5,6)分别具有由铝合金或由铸铁制成的基体以及为了构造所述壳体侧壁(4)的侧壁面(7)和所述壳体盖(5,6)的平面的密封面(8,9)而在所述基体上施加的覆层(29)，其中，所述覆层(29)是镍-磷层或铝氧化物层或者起干式润滑作用的润滑漆层或者由这些层中的至少两个形成的组合。