[发明专利]压缩装置、泵和内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有旋转活塞的用于压缩、置换和/或膨胀流体的装置，该旋转活塞在置换腔中可旋转支承地布置在偏心轴上，并且可在垂直于偏心轴的轴线而延伸的旋转平面中旋转，其中置换腔由壳体的内表面限定，并通过旋转活塞和分离器划分成两个可变尺寸的分腔。本发明还涉及一种带有至少一个用于压缩和/或置换流体的装置的用于置换流体的泵，并且涉及一种内燃机。

背景技术

这类旋转活塞压缩机或置换机包括一种通常为圆柱形的旋转活塞，其在通常同样为圆柱形的置换腔中偏心式旋转，其中旋转活塞与置换腔的内壁之间或者被密封式关闭，或者仅允许打开狭小的间隙，其中少量流体即气体或液体可穿过该间隙。为了划分置换腔设置了分离器，其通常为笔直的或弧形的平整元件，其一方面与旋转活塞另一方面与置换腔的内壁相接触。

在旋转活塞于置换腔内的转动过程中，在变得较大的分腔中吸入流体，并且在变得较小的分腔中对之前所吸入的流体进行压缩或置换。在旋转活塞最大地靠近分离器处的点中，变得较小的分腔基本上完全消失，并且带有所吸入流体的较大分腔基本上填充了整个置换腔。在旋转活塞的进一步旋转中，该腔本身成为在其中对所吸入流体进行压缩或置换的分腔，而新的分腔在分离器的另一侧上打开，该分腔增大且流体被吸入到其中。流体量的吸入和置换的完整循环因此需要旋转活塞的两次转动，在每次转动中同时发生两个半循环。

建议有旋转活塞的压缩或置换的不同实现类型，其区别在于分离器的实施和固定的类型。在带有笔直的平整分离器的实施方案中，分离器或者固定地与旋转活塞相连且可滑动地支承在置换腔的内壁中，或者与之相反。在此，分离器与旋转活塞或置换腔的内壁铰接式连接或滑磨式接触。其它分离器基本上具有弧形的形状，并且铰接式地和/或滑磨式地与旋转活塞的表面和置换腔的内壁相连。

根据文献EP 0 851 125 A1的旋转活塞压缩机具有笔直且平整的分离器，其单体式地构造在可在置换腔中偏心式旋转的圆柱形旋转活塞上，并且与旋转活塞的圆周相隔90°角。该分离器可在置换腔的壁中在靴块内移动，并且被可旋转地支承。

在文献US 6 409 488 B1中公开了一种带有处在圆柱形置换腔(其带有笔直分离器)中的圆柱形旋转活塞的转子活塞压缩机，其中分离器以弹性预加载的方式被引导成可在壳体壁中作直线运动。分离器接合到圆柱形旋转活塞的外壁中的狭缝状凹孔中，并以这种方式阻止了旋转活塞围绕其轴线的完全旋转。

文献DE 43 15 602 A1涉及一种振动活塞泵，其中圆柱形活塞通过在泵轴上偏心式定位的轴颈来构成，支撑环可在轴颈上自由旋转。该支撑环借助于两侧固定的弧形分离器与壳体壁相连，从而阻止了壳体处的支撑环的完全旋转。在壳体的内壁中设置有用于弧形分离器的凹槽。

发明内容

本发明的一个目的在于介绍一种用于压缩或置换流体的装置，借助于该装置可在高输送量的情形下获得比已知的现有技术更高的压力，其中还应实现尽可能免维护的运行。本发明的另一目的在于介绍一种泵和一种内燃机，其可提供高效率并可在机械上简单地制造。

本目的通过一种用于压缩、置换和/或膨胀流体的装置来实现，所述装置具有旋转活塞，该旋转活塞在置换腔中可旋转支承地布置在偏心轴上，并且可在垂直于偏心轴的轴线而延伸的旋转平面中旋转，其中该置换腔由壳体的内表面限定，并且通过旋转活塞和分离器划分成两个可变尺寸的分腔，其改进在于，分离器具有弓形的外部轮廓，并且可旋转地支承在旋转轴线上，该旋转轴线与外接于分离器的外部轮廓的圆的中心重合。

根据本发明的解决方案基于该基本思想，即围绕于一外部点来可旋转地支承分离器。因此，根据本发明的解决方案与已知分离器的区别在于，其在平整的分离器主体的至少两个点处受载，即在与旋转活塞的接触位置处和在与装置壳体的接口位置处。这包含了这种情况，即不使用铰接连接而仅设置分离器与旋转活塞的滑磨式接触。在现有技术中的通常实施成薄的分离器中，这导致了极端的负载，因为分离器除了将具有高流体压力的分腔与具有低流体压力的分腔分开来以外同样还必须承受旋转活塞的一部分强制导向，或者在滑磨式接触时被机械式预紧。

在根据本发明的装置中，分离器将置换腔划分成两个分腔的部分仅与旋转活塞相连接。分离器的平整部分不再受载，并且仅须经受分腔中的流体压差。由强制导向产生的应力在分离器旋转轴线的一侧导出。分离器的侧向部分可如此稳定地来实施，即比现有技术可承受更高的负载。分离器的旋转轴线偏心地布置在置换腔中。在此，偏心的布置同样意味着分离器的旋转轴线在置换腔中的非中心式布置。