TW201712260A - 具有安全閥之用於提高流體壓力的裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種用於提高流體壓力之裝置(1)，該裝置具有可操縱之安全閥(19)。

Description

具有安全閥之用於提高流體壓力的裝置

本發明係有關於一種具有安全閥之用於提高流體壓力的裝置。

壓縮氣體儲存器、液化氣儲存器及金屬氫化物儲存器屬於應用最為廣泛之氫氣儲存系統。

根據先前技術之壓縮氣體儲存器具有至少一閥門，該閥門用作關斷閥或節流裝置。此類閥門可進一步配備安全裝置，其中多數使用防爆片。其中，該等閥門多數透過螺紋擰入並緊固且例如用聚四氟乙烯密封。

自純氣相壓縮氣瓶提取氣體時，瓶中剩餘氣體之壓力必然下降。因此，向其他氣體儲存器轉移時始終存在壓差。

先前技術在自氣體儲存器提取氣體時使用壓縮機來提高壓力，該壓縮機並非氣體儲存器之組成部分。故須提供相應之高壓管線以在壓縮氣瓶與壓縮機間建立連接。由先前技術已知用於壓縮氣體之裝置，例如活塞式壓縮機及旋轉式壓縮機。

對於私人用戶的燃料填裝操作而言，外部氣體壓縮機之使用由於成本高昂、佔用空間及安全風險是不利的。

私人用戶在家填裝燃料所需要之高壓壓縮機首先須提供高度安全性。

先前技術所提供之自動壓力閥以差壓進行工作並且在超過開啟壓力之情況下不能保證壓縮機之壓縮腔與壓力出口之間形成可靠隔 離。

有鑒於此，本發明之目的在於提供一種具有經改良之安全閥的用於提高流體壓力之裝置。

本發明用以達成此目的之解決方案為一種具有請求項1之特徵的裝置。本發明之有益技術方案由附屬項給出，下面將對此進行說明。

根據請求項1，本發明提出，該裝置具有安全閥，該安全閥可進入一打開位置，在該打開位置上，該壓縮腔與該壓力通道間之通流連接開通，並且經壓縮之流體從該安全閥旁邊自該壓縮腔進入該壓力通道，以及可進入一關閉位置，在該關閉位置上，該通流連接被該安全閥中斷，使得無流體經由該安全閥進入該壓力通道，其中該裝置進一步具有連接該驅動軸之閥凸輪，該閥凸輪被配置為可在該驅動軸旋轉時使該安全閥運動至該打開位置。

其中，該閥凸輪較佳被配置為可在該驅動軸旋轉時使該安全閥週期性地，特定言之在壓縮週期內(另見下文)運動至該打開位置。

換言之，本發明之課題透過一安全閥而得到解決，該安全閥藉由閥凸輪而耦合至該裝置之旋轉驅動軸，藉此可基於驅動軸或閥凸輪之位置對該安全閥進行控制。如此一來，該安全閥可在吸入週期內關閉例如該裝置之壓縮腔與壓力通道間的通流連接，在壓縮週期內則打開該通流連接。

由此，僅當根據該閥凸輪之幾何形狀而相應設置安全閥打開時，方能形成氣流。

藉由使該閥凸輪之幾何形狀適應不同功能及期望控制時間，可調整上述控制之方式。

例如可確保該安全閥在該裝置損壞時阻止流體流，從而防止排出流體傷及使用者。

由於用該閥凸輪時操縱時摩擦損失較小，僅需較低功率便能驅動安全閥。

較之電動或氣動隔離閥，本發明之安全閥在隔離該用於提高壓力之裝置方面為一成本極低之解決方案。

本發明之個別較佳技術方案採用限壓閥作為附加安全裝置，該限壓閥能減小由於該用於提高壓力之裝置的液壓流體腔中壓力升高而給使用者帶來之危險。此外，本發明之裝置可包括用於冷卻排出氣體之熱交換器，藉此同樣為使用者提供保護。

本發明用於提高壓力之裝置適用於各種氣體及液體。例如藉由調整驅動功率、所用材料、容積以及熱交換器之尺寸，可適應某一具體流體。

根據本發明之一有益技術方案，該流體具有氣體、氣體混合物或液體-氣體混合物，較佳具有氣體，尤佳具有氫氣。

根據本發明另一有益技術方案，該安全閥在(第一)預緊件作用下朝該閥凸輪方向以及朝該關閉位置方向被預緊，從而當該安全閥不在該閥凸輪作用下克服彈力而運動至該打開位置或保持在該處時，該安全閥在彈力作用下運動至該關閉位置。

根據本發明另一有益技術方案，該安全閥具有包含第一端部之閥活塞，該第一端部可滑動地設於該裝置之閥氣缸中。

根據本發明另一有益技術方案，該閥氣缸延伸穿過該壓力通道且通入一閥室，當該安全閥(特定言之在壓縮週期內)處於其打開位置時，該壓縮腔可透過該閥室與該壓力通道建立通流連接。

根據本發明另一有益技術方案，該閥凸輪被配置為可在該驅動軸旋轉時壓抵該閥活塞之第一端部並在其間使該閥活塞運動至第一位置，此位置對應該安全閥之打開位置。

根據本發明另一有益技術方案，該閥活塞具有第二端部，該第 二端部在此第一位置上伸入該閥室，使得經壓縮之流體能從該第二端部旁邊經該閥氣缸進入該壓力通道。

根據本發明另一有益技術方案，該閥活塞在壓抵該閥活塞之第二端部的該第一預緊件(該預緊件特定言之設於該閥室中且特定言之構建為第一壓力彈簧)作用下朝第二位置方向被預緊，此位置對應該安全閥之關閉位置。

此預緊使得閥活塞基於閥凸輪形狀而在吸入週期內自其第一位置返回其第二位置，在該第二位置上，第二端部中斷閥室與閥氣缸間之通流連接(且進而亦中斷閥室與壓力通道之通流連接)。

為此，閥活塞之第二端部較佳呈錐形且被配置為可在閥活塞之第二位置上以形狀配合方式嵌入閥氣缸之一相應呈錐形的區段，從而中斷閥室與閥氣缸或壓力通道間之通流連接。

根據本發明另一有益技術方案，該裝置具有吸入通道，其中該壓縮腔可與該吸入通道建立通流連接，從而透過該吸入通道可將流體吸入該壓縮腔。此外，該裝置較佳具有雙膜片，該雙膜片具有第一膜片及貼靠於該第一膜片之第二膜片。其中，該雙膜片較佳鄰接該壓縮腔，並且該裝置較佳被配置為可藉由液壓流體使該雙膜片變形，使得該裝置之壓縮腔的容積在吸入週期內變大，從而可透過該吸入通道將流體吸入該裝置之壓縮腔，以及使得該裝置之壓縮腔的容積在壓縮週期內變小，從而可將位於該壓縮腔中之流體壓縮並透過該壓力通道輸出該裝置。

根據本發明另一有益技術方案，該液壓流體為液壓液體，尤佳為不可壓縮的液壓液體。

根據本發明另一有益技術方案，該裝置之雙膜片被密封成使得待壓縮之工作流體無法與液壓流體混合。此外，該雙膜片較佳採用氣密設計，使得位於壓縮腔中之氣體無法透過該雙膜片而離開壓縮腔。

根據本發明另一有益技術方案，該裝置具有用於容置該液壓流體之液壓流體腔、排擠活塞(Verdrängerkolben)、偏心輪以及連接該偏心輪之驅動軸，該驅動軸較佳被配置為可藉由該驅動軸之旋轉而使該偏心輪旋轉。其中，該排擠活塞較佳可滑動地設於該液壓流體腔中且被配置為可將該液壓流體壓向該雙膜片以使該雙膜片變形。其中，該偏心輪被配置為可在旋轉時壓抵該排擠活塞，使得該排擠活塞將該液壓流體壓向該雙膜片。

根據另一有益技術方案，該液壓流體腔及該排擠活塞可具有圓形橫截面。其中，相關橫截面分別垂直於該排擠活塞之運動方向延伸。

根據另一有益技術方案，該偏心輪在其最簡單的實施方式中具有圓形橫截面或者替代性地呈凸輪形狀或者說構建為凸輪盤，該凸輪盤可具有非圓周邊。

根據本發明另一有益技術方案，該偏心輪與該驅動軸一體成型，即整體成型，或者透過其他連接件連接該驅動軸。

根據另一有益技術方案，該裝置之閥凸輪及偏心輪被配置為可共同旋轉。

根據另一有益技術方案，該閥凸輪具有圓形橫截面。

根據另一有益技術方案，該閥凸輪成型為凸輪盤。該閥凸輪在此可磨削成凸輪盤。該凸輪盤特定言之可具有非圓周邊。

根據另一有益技術方案，該閥凸輪與該偏心輪一體(即整體)成型，其中該偏心輪及該閥凸輪較佳藉由固定件固定於該驅動軸上或者與該驅動軸一體或整體成型。

根據本發明另一替代性技術方案，該閥凸輪與該偏心輪分開成型，其中該閥凸輪及該偏心輪可彼此相連以及/或者可分別地單獨透過連接件連接該驅動軸或者可分別一體形成於該驅動軸上。

該安全閥之狀態與該裝置之吸入週期及壓縮週期的關聯取決於該閥凸輪之形狀及該偏心輪之形狀，二者特定言之分別固定連接該驅動軸。

根據本發明另一有益技術方案，該驅動軸被配置為可與一用於產生轉矩之裝置(較佳可分離地)耦合。該裝置之驅動軸尤佳被配置為可與鑽機或可充電螺絲起子可分離地耦合，故該驅動軸可在該鑽機或可充電螺絲起子作用下做旋轉運動。為此，該驅動軸可具有相應槽隙，上述用於產生轉矩之裝置(例如鑽機或可充電螺絲起子)可以形狀配合及/或壓緊配合方式嵌入該槽隙。

根據本發明另一較佳技術方案，該裝置具有用於將流體導入該吸入通道或者用於連接第一流體容器(例如壓縮氣瓶，見下)之入口，以便該吸入通道可與該第一流體容器建立通流連接。

根據本發明另一有益技術方案，該裝置具有用於輸出經壓縮之流體或者用於連接第二流體容器(或管線)之出口，以便該壓力通道可與該第二流體容器或該管線建立通流連接。

根據另一有益技術方案，該第一流體容器為氣體容器，較佳為壓縮氣體容器，尤佳為壓縮氣瓶。

根據另一有益技術方案，該裝置具有吸入閥，該吸入閥被配置為可在壓縮週期內關閉或中斷該壓縮腔與該吸入通道間之通流連接並且在吸入週期內保持該通流連接暢通。

根據另一有益技術方案，該吸入閥具有第一本體，該本體之形式特定言之為一球體，以及(第二)預緊件，該預緊件較佳為一(第二)壓力彈簧。其中，該第二預緊件可被如此張緊，使得該第一本體可藉由經張緊之該第二預緊件而保持於一位置上，在該位置上，該第一本體關閉該壓縮腔與該吸入通道間之通流連接。此種閥門亦稱彈簧預緊球閥。

該吸入閥特定言之亦可為簧片閥，特別由纖維強化(例如碳纖維)塑膠構成，該第一本體在此亦同時形成(第二)預緊件。此類簧片閥被配置為可在未設獨立驅動器之情況下基於兩閥側之壓差而打開並自動地再度關閉。其中，該簧片閥或相應本體具有能將簧片閥關閉之彈性。

根據本發明另一有益技術方案，該裝置具有壓力閥，該壓力閥被配置為可在吸入週期內關閉或中斷該壓縮腔與該壓力通道間之通流連接並且在壓縮週期內，尤其在壓縮週期結束時開通該通流連接，從而可透過該壓力通道將經壓縮之該流體輸出該壓縮腔或該裝置。

根據本發明之一較佳技術方案，此壓力閥有第二本體，該本體之形式特定言之為一球體，以及(第三)預緊件，該預緊件較佳為一(第三)壓力彈簧。其中，該第三預緊件可被如此張緊，使得該第二本體可藉由經張緊之該第三預緊件而保持於一位置上，在該位置上，該第二本體關閉該壓縮腔與該壓力通道間之通流連接。

根據本發明之一實施方式，該壓力閥當然亦可為簧片閥(見上)。

根據本發明另一有益技術方案，該裝置具有熱交換器，該熱交換器被配置為可將該壓力通道所排出之流體冷卻。相應地，該熱交換器特定言之設於該壓力通道下游或者說設於該壓力通道上。根據本發明另一有益技術方案，該熱交換器被配置為使用環境空氣作為冷卻劑。此外，該熱交換器可使用液態冷卻劑且特定言之可被配置為進行蒸發冷卻。

由於流體在該裝置中被壓縮，流體離開壓力通道時可能會劇烈升溫。舉例而言，在採用絕熱壓縮及輸送並且輸入溫度為20℃、輸入壓力為50bar以及輸出壓力為300bar之情況下，被提取之氫氣在壓力通道上具有215℃之排出溫度。

根據本發明另一有益技術方案，該熱交換器較佳被配置為可將該 壓力通道所排出之流體的溫度降低至少50℃至175℃，特定言之75℃至175℃，特定言之100℃至175℃，特定言之125℃至175℃，特定言之150℃至175℃，特定言之至少175℃。

根據本發明另一較佳技術方案，該裝置具有洩漏指示件，該洩漏指示件被配置為可指示該液壓流體腔中有液壓流體流出。

根據本發明另一有益技術方案，該裝置具有限壓閥。其中，該限壓閥具有在氣缸中受導引之活塞，其中該氣缸通入該裝置之液壓流體腔。此外，該限壓閥具有(第四)預緊件，該預緊件用於將該活塞朝位於該液壓流體腔中之液壓流體方向預緊。其中，該第四預緊件被配置為可將該活塞朝該液壓流體方向如此預緊，使得該活塞在超過由該活塞之預警所定義的最大壓力時做運動並藉此限制該液壓流體之壓力。

超過最大壓力時，由於與液壓流體腔處於通流連接之該活塞的運動，容積增大與第四預緊件(例如彈簧)之預緊相對應的程度，藉此限制壓力。

根據另一有益技術方案，該限壓閥之氣缸被一封閉件相對於周圍環境封閉，其中該封閉件特定言之伸入該氣缸，且其中該封閉件較佳被密封件密封。

根據本發明另一有益技術方案，該第四預緊件抵靠於該封閉件。意即，該第四預緊件特定言之設於該活塞與該封閉件之間，其中該活塞及該封閉件特定言之沿該氣缸之縱軸或氣缸軸相對佈置。隨著第四預緊件之張緊或壓縮程度的增大，活塞朝封閉件方向運動，從而限制液壓流體中之壓力。

根據本發明另一有益技術方案，超過該最大壓力時，該液壓流體被該裝置之排擠活塞所排擠的體積僅排擠該限壓閥之活塞。意即，超過該液壓流體之最大壓力時，該雙膜片並不變形或運動至越過其正 常位置，並且壓縮腔及液壓流體腔中不會超過允許的最大壓力。同時，藉此防止雙膜片受到過大負荷。

根據本發明另一有益技術方案，該活塞具有圓形橫截面。其中，相關橫截面垂直於該活塞之運動方向延伸。

此外，根據本發明之一較佳技術方案，該排擠活塞與該限壓閥之活塞的橫截面直徑比小於等於5，特定言之小於等於1，特定言之小於等於0.5。

根據另一有益技術方案，該第四預緊件構建為第四壓力彈簧，其中該第四壓力彈簧被配置為可將該活塞壓向位於該液壓流體腔或該氣缸中之液壓流體。

該限壓閥較佳如此設計，使得透過該活塞在該限壓閥中之較小行程，可補償被該排擠活塞所排擠之體積。該第四預緊件之預緊力僅設置為用於該限壓閥之復位力。在此提出該排擠活塞與該限壓閥之活塞間的直徑比作為特殊值，該等直徑比小於等於5(例如介於5與1之間)，特定言之小於等於1，特定言之小於等於0.5。

作為替代或補充方案，藉由選擇一較之彈簧動程特別長的彈簧(第四預緊件)，可取得相同效果。在此針對第三預緊件提出，預緊狀態下之彈簧長度與壓縮狀態下之彈簧長度之比處於較佳0.6至1之範圍，較佳處於0.8至1之範圍。

在特殊應用實例中，工作壓力限制為300bar。在此情況下，該排擠活塞之行程容積例如為1.6ccm。排擠活塞直徑在此例如為20mm。其中，該限壓閥之活塞例如具有12mm之活塞直徑。

根據該用於提高壓力之裝置的另一有益技術方案，該最大壓力為100bar至300bar，特定言之為150bar至300bar，特定言之為200bar至300bar，特定言之為250bar至300bar，特定言之為300bar。單級運行時(本發明之裝置)，壓力上限亦可為350bar。

根據本發明另一實施方式，提出一種設備，該設備具有數個(例如兩個)本發明之裝置，該等裝置例如串接。藉此可例如自50bar壓縮至300bar，而後自300bar壓縮至750bar。

根據另一有益技術方案，該用於提高壓力之裝置之排擠活塞的行程容積為1立方公分至20立方公分，特定言之為1.6立方公分。

根據另一有益技術方案，該用於提高壓力之裝置之排擠活塞的橫截面直徑為10毫米至50毫米，特定言之為20毫米。

根據另一有益技術方案，該用於提高壓力之裝置之限壓閥的活塞之橫截面直徑為10毫米至80毫米，特定言之為12毫米。

根據本發明之一特別有益的實施方式，該裝置之入口被配置為可連接壓縮氣瓶，其中該裝置進一步具有氣瓶閥門，該氣瓶閥門被配置為可開通及關閉該入口與該吸入通道間之通流連接。

換言之，本發明之此項技術方案係提出將該裝置實施為壓縮氣瓶閥門之組成部分，其中該用於提高壓力之裝置的殼體與該氣瓶閥門形成一單元。該氣瓶閥門之排出通道與氣體儲存器或壓縮氣瓶之間被該氣瓶閥門隔開，在此項技術方案中，該排出通道連接該吸入通道。

該裝置之入口較佳被配置為可與壓縮氣瓶建立通流連接，從而透過入口及氣瓶閥門可將氣體自壓縮氣瓶輸出至吸入通道，並且使得該裝置或該裝置之殼體連同氣瓶閥門一起被或可被壓縮氣瓶攜帶。

根據一有益技術方案，該裝置具有一附屬於該氣瓶閥門之配件，該配件用於關閉及開通該入口與該吸入通道間之通流連接。

此外，該裝置或該壓縮氣瓶閥門之出口較佳被配置為可連接一用於接收該流體之容器或管線。

根據另一有益技術方案，該裝置或該壓縮氣瓶閥門之殼體較佳具有150mm之最大直徑以及150mm之最大高度。

舉例而言，例如在為以氫為燃料(例如燃料電池)之氫動力腳踏車 或氫動力車輛的壓縮氣體儲存器填裝燃料時，藉由本發明之裝置可使來自於壓縮氣瓶之輸入壓力為50bar的氫氣達到300bar之輸出壓力(單級特定言之最高為350bar)。壓縮腔之填裝量例如為29g氫氣。在以絕熱壓縮過程為基礎時，須提供87.76kJ之能量。藉此，在驅動軸之典型驅動功率為250W之情況下，可在不到5分鐘之時間內填裝容積為1.1公升之典型壓縮氣體儲存器。

其中，若假定為等熵過程，則輸入溫度為20℃時達到215℃之輸出溫度。由此，若假定大氣壓力為300bar，則熱交換器較佳排出約75kJ之熱量。因此，該熱交換器通常採用約238W之中等功率。

本發明之另一態樣係有關於一種提高流體壓力之方法，該方法較佳使用本發明之裝置(或者說本發明之壓縮氣瓶閥門)。

在使用本發明用於提高壓力之裝置的情況下實施本發明提高流體(較佳為氣體，特定言之為氣態氫)壓力之方法時，在吸入週期內透過該吸入通道將該流體吸入該壓縮腔。在接下來的壓縮週期內壓縮位於該壓縮腔中之流體並透過該壓力通道輸出該流體。該方法較佳可將一流體，進一步較佳一氣體，尤佳氣態氫，自具有第一壓力之第一氣體儲存器轉移至具有第二壓力之第二氣體儲存器，其中該第二壓力可大於該第一壓力。作為替代方案，可自氣體儲存器提取流體，該流體較佳為氣體，尤佳為氣態氫。

據此，本發明之裝置/壓縮氣瓶閥門或本發明之方法可有益地用來為汽車填裝流體，該流體較佳為氣體，尤佳為氫。

1‧‧‧用於提高壓力之裝置或壓縮氣瓶閥門

2‧‧‧壓縮氣瓶

3‧‧‧壓縮腔

4‧‧‧吸入通道

5‧‧‧壓力通道

6‧‧‧第一膜片

7‧‧‧第二膜片

8‧‧‧液壓流體腔

9‧‧‧排擠活塞

10‧‧‧偏心輪

11‧‧‧驅動軸

12‧‧‧吸入閥

12a‧‧‧第一本體或球體

13‧‧‧壓力閥

13a‧‧‧第二本體或球體

14‧‧‧入口

15‧‧‧出口

16‧‧‧洩漏指示件

17‧‧‧熱交換器

18‧‧‧限壓閥

19‧‧‧安全閥

20‧‧‧閥凸輪

21‧‧‧氣缸

22‧‧‧活塞

23‧‧‧第三預緊件

24‧‧‧殼體

25‧‧‧入口

25a‧‧‧氣瓶閥門

26‧‧‧密封件

26a‧‧‧封閉件

27‧‧‧耦合件

28‧‧‧凹陷

29‧‧‧第一預緊件

30‧‧‧第二端部

31‧‧‧閥活塞

32‧‧‧第一端部

32a‧‧‧閥氣缸

32b‧‧‧密封件

32c‧‧‧錐形區段

33‧‧‧閥室

34‧‧‧出口

35‧‧‧第四預緊件

下面將在結合圖式說明實施例的同時闡述本發明之其他特徵與優點。其中：圖1為本發明具有安全閥之用於提高壓力之裝置的剖面圖；圖2為本發明之壓縮氣瓶閥門剖面圖；及 圖3為本發明之限壓閥剖面圖。

圖1示出用於提高壓力之裝置1，該裝置具有壓縮腔3、可透過入口14與第一流體容器(未示出)建立通流連接之吸入通道4以及可透過出口15與第二流體容器(未示出)建立通流連接之壓力通道5。相應地，來自第一流體容器之流體或氣體可透過吸入通道4進入裝置1，於該處被壓縮並由壓力通道5輸出至第二流體容器。

根據本發明，用於提高壓力或用於壓縮之裝置1具有安全閥19，該安全閥被配置為可中斷壓縮腔3與壓力通道5間之通流連接或者封閉壓力通道5。安全閥19為此具有包含第一端部32之閥活塞31，該端部可滑動地設於閥氣缸32a中且特定言之被兩個環設於端部32上之密封件32b密封，藉此避免經壓縮之流體透過閥氣缸32a逸出。閥氣缸32a之一區段延伸穿過壓力通道5，其中該區段之內徑小於閥氣缸32a用於容置閥活塞31之第一端部32的區段，且該區段通入閥室33，當安全閥19(特定言之在壓縮週期內)處於其打開位置時，壓縮腔3透過該閥室與壓力通道5處於通流連接。

閥活塞31與連接驅動軸11之閥凸輪20配合作用，該閥凸輪被配置為可在驅動軸11旋轉時壓抵閥活塞31之第一端部32並在其間使閥活塞31運動至第一位置，此位置對應安全閥19之打開位置。驅動軸11用於驅動裝置1，使得該裝置可在壓縮腔3中壓縮流體，詳見下文。

當閥活塞31處於該第一位置時，閥活塞31之第二端部30伸入閥室33，以便經壓縮之流體從第二端部30旁邊經閥氣缸32a進入壓力通道5。閥活塞31進一步在(第一)預緊件29作用下朝第二位置方向被預緊，此位置對應安全閥19之關閉位置，該第一預緊件之形式較佳為(第一)壓力彈簧29，該壓力彈簧設於閥室33中且壓抵閥活塞31之第二端部。此預緊使得閥活塞31基於閥凸輪形狀而在吸入週期內自其第一 位置返回其第二位置，在該第二位置上，第二端部30中斷閥室33與閥氣缸32a間之通流連接(且進而亦中斷閥室與壓力通道5之通流連接)。為此，閥活塞之第二端部30較佳呈錐形並且在閥活塞31之第二位置上以形狀配合方式嵌入閥氣缸32a之一相應呈錐形的區段32c，從而中斷閥室33與閥氣缸32a或壓力通道5間之通流連接。

閥凸輪20特定言之可與偏心輪10整體成型，該偏心輪用於壓縮流體且同樣連接驅動軸11以與驅動軸11共同旋轉。在圖1中，閥凸輪20相對於閥活塞31處於最大伸出位置，意即，閥活塞恰好被閥凸輪20在克服第一壓力彈簧29之預緊力的情況下被前推至其第一位置，從而開通壓縮腔3與壓力通道5間之通流連接。

吸入通道4及壓力通道5分別通入壓縮腔3。其中，吸入通道4與壓縮腔3間之通流連接進一步可被吸入閥12中斷，該吸入閥被配置為可在吸入通道4與壓縮腔3之間超過最大壓差時打開，以便待壓縮流體在吸入週期內透過吸入通道4及(打開著的)吸入閥12進入壓縮腔3。其間，特定言之設於安全閥19上游之壓力閥13關閉並中斷壓縮腔3與壓力通道5間之通流連接。

其中，壓力閥13被配置為可在壓縮腔3與壓力通道5之間超過最大壓差時打開，即在吸入週期之後的壓縮週期內(吸入閥12在壓縮週期內關閉)。兩閥門12、13較佳分別為彈簧預緊球閥。兩閥門12、13亦可分別為簧片閥(另見前文)。兩閥門12、13在此分別具有一球體12a、13a，該等球體分別在彈簧件或預緊件23(在圖1中的球體12處看不到此預緊件)作用下朝相關通流連接被中斷之位置方向被預緊。

為了壓縮或吸入流體，裝置1具有裝有液壓流體或液壓液體之液壓流體腔8，其形式例如為鄰接壓縮腔3之柱形空隙。柱形排擠活塞9可滑動地設於液壓流體腔8中，由此，排擠活塞9填滿液壓流體腔8橫向於排擠活塞9之運動方向延伸的橫截面且可在液壓流體腔8中沿該運 動方向往復運動。

其中，液壓流體腔8在第一側上被排擠活塞9之端面封閉或限制。在與該第一側相對之第二側上，壓縮腔3鄰接液壓流體腔8，其中在壓縮腔3與液壓流體腔8之間設有雙膜片6、7，該雙膜片包括第一膜片6及貼靠於第一膜片6之第二膜片7。

雙膜片6、7藉此將液壓流體腔8與壓縮腔3隔開並在第二側上將液壓流體腔8密封以防液壓流體流出。如圖1所示，雙膜片6、7沿一延伸平面延伸，該延伸平面平行於腔室8之上述橫截面或排擠活塞9之端面。因此，活塞9之運動方向垂直於雙膜片6、7之延伸平面。當排擠活塞9以其朝向相對的雙膜片6、7之運動方向運動時，雙膜片6、7被施加液壓流體並朝壓縮腔3方向偏移，此即壓縮週期。在吸入週期，排擠活塞9則在來自吸入閥12之後續流體作用下以背離雙膜片6、7之運動方向運動，雙膜片6、7相應朝液壓流體腔8方向運動，使得壓縮腔3之容積變大。

特定言之呈圓形之雙膜片6、7的直徑大於液壓流體腔8之前述橫截面的內徑，因此液壓流體腔8在第二側上之開口可被雙膜片6、7封閉。雙膜片6、7在此以一環繞式邊緣區域密封貼靠在腔室8為該開口定界之端面上。

圖1所示之雙膜片6、7處於一位置上，此位置對應裝置1之壓縮週期的終點。因此，雙膜片6、7在圖示位置上朝壓縮腔3方向彎曲。

此外，圖1示出洩漏指示件16，其用於指示液壓流體腔8中有液壓流體流出。洩漏指示件16設於雙膜片6、7背離液壓流體腔8的一側且與腔室8位於雙膜片6、7之外緣上的端面處於通流連接，以便洩漏指示件16能偵測到從雙膜片6、7旁邊經過之液壓流體。為此，洩漏指示件16可具有用於容置洩漏流體之容置件，在該容置件中可視覺偵測到洩漏流體。

如前所述，根據圖1所示，為驅動裝置1而設置驅動軸11，該驅動軸沿一縱軸或圓柱軸特定言之平行於雙膜片6、7之延伸平面延伸，即特定言之垂直於排擠活塞9之運動方向延伸。其中，驅動軸11設於排擠活塞9背離雙膜片6、7的一側且連接偏心輪10以驅動排擠活塞9。驅動軸11特定言之具有圓形橫截面且在自由端上(在裝置1外側)具有耦合件27，其形式例如為一槽隙，該耦合件被配置且設置為用於將驅動軸11與一(特定言之外部的)轉矩產生裝置耦合。其中，該轉矩產生構件例如可以形狀配合及/或壓緊配合方式嵌入上述槽隙(例如可充電螺絲起子等)。

偏心輪10特定言之如此這般設置在驅動軸11上，使得該偏心輪在裝置1之壓縮週期內，在驅動軸11繞驅動軸11之縱軸旋轉時朝排擠活塞9運動並在其間將排擠活塞壓向腔室8中之液壓流體，使得雙膜片6、7將此前在吸入週期內被吸入壓縮腔3之流體在壓縮週期內壓縮並且在壓力閥13打開之情況下透過壓力通道5排出該流體。

根據圖1所示，排擠活塞9可進一步在相對於偏心輪10之接觸面上具有凹陷28，以便送入潤滑介質並藉此減小偏心輪10與排擠活塞9間之接觸面的摩擦。

根據圖1所示，本發明之壓力裝置進一步具有熱交換器17，該熱交換器例如設於壓力通道5下游且位於出口15上游。該熱交換器用於冷卻被輸出壓力通道5之經壓縮的流體。

最後，如圖1及圖3所示，用於提高壓力之裝置1可進一步具有限壓閥18，該限壓閥包括活塞22、氣缸21及(第四)預緊件35，其形式較佳為(第四)壓力彈簧35。

其中，限壓閥18之活塞22可滑動地設於氣缸21中並透過預緊件35抵靠於封閉件26a，該封閉件在氣缸21之第一末端上向外封閉氣缸21，其中氣缸21進一步在相對的第二末端上通入裝置1之液壓流體腔 8。

此外，較佳設有密封件26，該密封件環設於封閉件26a上且相對於裝置1之周圍環境密封氣缸21。

當液壓流體腔中達到最大壓力時，活塞22在氣缸21中克服(第四)預緊件35之彈力而背離腔室8運動，藉此有效增加腔室8之容積並相應將存在於該腔室中之壓力限制為上述最大壓力。

圖2示出本發明另一態樣之實施方式，其中本發明之裝置1構建為壓縮氣瓶閥門或者整合在壓縮氣瓶閥門中，意即，裝置1具有殼體24，該殼體與用於關斷吸入通道4之氣瓶閥門25a共同形成一單元。

具體而言，裝置1如圖2所示之此項實施方案進一步具有入口25，該入口被配置為可連接壓縮氣瓶2，故裝置1特定言之被壓縮氣瓶2攜帶，以及設於殼體24上之出口34，該出口被配置為可連接一待填裝容器(例如氣罐)或一相應管線。入口25可與壓縮氣瓶閥門1之吸入通道4建立通流連接，具體係透過閥門25a，該閥門例如可手動操縱(例如藉由相應配件)。

藉此，當氣瓶閥門25a打開時，可透過入口25及吸入通道4將流體自連接於壓縮氣瓶閥門1上之壓縮氣瓶2吸入裝置1或壓縮氣瓶閥門1，藉由裝置1壓縮該流體並在壓力已提高之情況下透過壓力通道5及出口34輸出該流體。

在殼體24上進一步設有耦合件27，該耦合件連接裝置1之驅動軸11且例如可透過殼體24之一缺口而被接觸到。透過耦合件27可例如以前述方式向驅動軸11傳遞轉矩，該驅動軸驅動壓縮氣瓶閥門1以壓縮流體。

1‧‧‧用於提高壓力之裝置或壓縮氣瓶閥門

3‧‧‧壓縮腔

4‧‧‧吸入通道

5‧‧‧壓力通道

6‧‧‧第一膜片

7‧‧‧第二膜片

8‧‧‧液壓流體腔

9‧‧‧排擠活塞

10‧‧‧偏心輪

11‧‧‧驅動軸

12‧‧‧吸入閥

12a‧‧‧第一本體或球體

13‧‧‧壓力閥

13a‧‧‧第二本體或球體

14‧‧‧入口

15‧‧‧出口

16‧‧‧洩漏指示件

17‧‧‧熱交換器

18‧‧‧限壓閥

19‧‧‧安全閥

20‧‧‧閥凸輪

23‧‧‧第三預緊件

24‧‧‧殼體

27‧‧‧耦合件

28‧‧‧凹陷

29‧‧‧第一預緊件

30‧‧‧第二端部

31‧‧‧閥活塞

32‧‧‧第一端部

32a‧‧‧閥氣缸

32b‧‧‧密封件

32c‧‧‧錐形區段

33‧‧‧閥室

Claims (15)

1. 一種用於提高流體壓力之裝置(1)，具有用於壓縮該流體之壓縮腔(3)、可與該壓縮腔(3)建立通流連接且用於輸出經壓縮之流體的壓力通道(5)以及用於驅動該裝置(1)之驅動軸(11)，其特徵在於，該裝置(1)具有安全閥(19)，該安全閥可進入一打開位置，在該打開位置上，該通流連接開通，並且經壓縮之流體從該安全閥(19)旁邊自該壓縮腔(3)進入該壓力通道(5)，以及可進入一關閉位置，在該關閉位置上，該通流連接被該安全閥(19)中斷，使得無流體經由該安全閥(19)進入該壓力通道(5)，其中該裝置(1)進一步具有連接該驅動軸(11)之閥凸輪(20)，該閥凸輪被配置為可在該驅動軸(11)旋轉時使該安全閥(19)運動至該打開位置。
2. 如前述請求項中任一項之裝置(1)，其特徵在於，該安全閥(19)在第一預緊件(29)作用下朝該閥凸輪(20)方向以及朝該關閉位置方向被預緊。
3. 如請求項1或2之裝置，其特徵在於，該安全閥(19)具有包含第一端部(32)之閥活塞(31)，該第一端部可滑動地設於閥氣缸(32a)中。
4. 如請求項3之裝置，其特徵在於，該閥氣缸(32a)延伸穿過該壓力通道(5)且通入一閥室(33)，當該安全閥(19)處於其打開位置時，該壓縮腔(3)可透過該閥室與該壓力通道(5)建立通流連接。
5. 如請求項3或4之裝置，其特徵在於，該閥凸輪被配置為可在該驅動軸(11)旋轉時壓抵該閥活塞(31)之第一端部(32)並在其間使該閥活塞(31)運動至第一位置，此位 置對應該安全閥(19)之打開位置。
6. 如請求項5之裝置，其特徵在於，該閥活塞(31)具有第二端部(30)，該第二端部在此第一位置上伸入該閥室(33)，使得經壓縮之流體能從該第二端部(30)旁邊經該閥氣缸(32a)進入該壓力通道(5)。
7. 如請求項2及6之裝置，其特徵在於，該閥活塞(31)在壓抵該閥活塞(31)之第二端部(30)的該第一預緊件(29)作用下朝第二位置方向被預緊，此位置對應該安全閥(19)之關閉位置。
8. 如前述請求項中任一項之裝置(1)，其特徵在於，該裝置(1)進一步具有吸入通道(4)，其中該壓縮腔(3)可與該吸入通道(4)建立通流連接，從而透過該吸入通道(4)可將流體吸入該壓縮腔(3)，且其中該裝置(1)具有雙膜片(6,7)，該雙膜片具有第一膜片(6)及貼靠於該第一膜片(6)之第二膜片(7)，且其中該雙膜片(6,7)鄰接該壓縮腔(3)，且其中該裝置(1)被配置為可藉由液壓流體使該雙膜片(6,7)變形，使得該裝置(1)之壓縮腔(3)的容積在吸入週期內變大，從而可透過該吸入通道(4)將流體吸入該裝置(1)之壓縮腔(3)，以及使得該裝置(1)之壓縮腔(3)的容積在壓縮週期內變小，從而可將位於該壓縮腔(3)中之流體壓縮並透過該壓力通道(5)輸出該裝置(1)。
9. 如請求項8之裝置，其特徵在於，該裝置(1)具有用於容置該液壓流體之液壓流體腔(8)、排擠活塞(9)以及連接該驅動軸(11)之偏心輪(10)，其中該驅動軸(11)被配置為可藉由該驅動軸(11)之旋轉而使該偏心輪(10)旋轉，且其中該排擠活塞(9)設於該液壓流體腔(8)中，且其中該偏心輪(10)被配置為可在旋轉時壓抵該排擠活塞(9)，使得該排擠活塞(9)將 該液壓流體壓向該雙膜片(6,7)以使該雙膜片(6,7)變形。
10. 如請求項9之裝置，其特徵在於，該閥凸輪(20)及該偏心輪(10)同時旋轉。
11. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，該閥凸輪(20)具有圓形橫截面或者構建為凸輪盤。
12. 如請求項9或者如請求項10至11中任一項回溯引用請求項9之請求項的裝置，其特徵在於，該偏心輪(10)具有圓形橫截面或者構建為凸輪盤。
13. 如請求項9或者如請求項10至12中任一項回溯引用請求項9之請求項的裝置，其特徵在於，該閥凸輪(20)連接該偏心輪(10)，特定言之與該偏心輪(10)整體成型。
14. 如請求項8或者如請求項9至13中任一項回溯引用請求項8之請求項的裝置，其特徵在於，該裝置(1)具有吸入閥(12)，該吸入閥被配置為可在吸入週期內使該壓縮腔(3)與該吸入通道(4)間之通流連接保持暢通並且在壓縮週期內中斷該通流連接，以及/或者，該裝置(1)具有壓力閥(13)，該壓力閥被配置為可在吸入週期內中斷該壓縮腔(3)與該壓力通道(5)間之通流連接並且在壓縮週期內開通該通流連接，從而可透過該壓力通道(5)將在該壓縮腔(3)中經壓縮之該流體輸出該壓縮腔(3)。
15. 如請求項9或者如請求項10至14中任一項回溯引用請求項9之請求項的裝置(1)，其特徵在於，該裝置(1)具有用於限制該液壓流體腔(8)中之壓力的限壓閥(18)，其中該限壓閥(18)具有在氣缸(21)中受導引之活塞(22)，其中該氣缸(21)通入該裝置(1)之液壓流體腔(8)，且其中該限壓閥 (18)具有第四預緊件(35)，該預緊件用於將該活塞(22)朝位於該液壓流體腔(8)中之液壓流體方向預緊，其中該第四預緊件(35)被配置為可將該活塞(22)朝該液壓流體方向如此預緊，使得該活塞(22)在該液壓流體腔中超過明確的最大壓力時做運動並藉此限制該壓力。