[发明专利]活塞压缩机和使用该活塞压缩机的方法

说明书

一种活塞压缩机，其包括至少一个活塞压缩机元件(3)，所述活塞压缩机元件设有带有压缩室(13)的壳体(8)，在所述压缩室(13)中活塞(10)布置成能够通过由旋转马达(6)驱动的驱动轴(5)沿轴向方向(X﹣X’)在上止点和下止点之间往复移动并且其中所述驱动轴(5)和所述活塞(10)之间设有运动传动装置(20)，用于所述活塞(10)的主驱动，其特征在于，所述活塞(10)设置有电磁线性驱动装置形式的补充驱动装置。

技术领域

本发明涉及一种活塞压缩机。

更具体地但非限制性地，本发明涉及一种大功率活塞压缩机，例如，功率大于30kW至600kW或更高的活塞压缩机。

这种活塞压缩机例如用于以非常高的工作压力(例如2000kPa或更高)压缩气体。

背景技术

众所周知，活塞压缩机包括活塞压缩机元件，该活塞压缩机元件设有带有压缩室的壳体，在该压缩室中，活塞布置成通过由旋转马达驱动的驱动轴能够沿轴向方向在上止点和下止点之间往复移动，并且在该压缩室中，在该驱动轴和活塞之间提供曲柄连杆机构形式的运动传动装置，还可以设有额外活塞杆，所述额外活塞杆随着活塞线性运动并在活塞与曲柄连杆机构之间形成连接。

为了实现如此高的气压，通常，多级活塞压缩机与上述活塞压缩机元件中的两个或更多个活塞压缩机元件一起使用，这些活塞压缩机元件通过其气体入口和其气体出口彼此串联并安装在壳体形式的联合驱动组上，联合驱动轴支撑在所述联合驱动组中，其中曲柄连杆机构连接到每个活塞压缩机元件，并且还可设有活塞杆，用于活塞和曲柄连杆机构之间的连接。

驱动组设有单个旋转马达，所述旋转马达通常是电动机，用于在大多数情况下通过皮带驱动装置来驱动联合驱动轴。这种皮带驱动装置具有相对便宜的优点，但是也具有造成马达所传递的功率的高达3％至5％的相对较大的功率损失的缺点。

不言而喻，驱动组必须设计成处理马达的全部功率，因此还必须处理其全部压缩功率，因此，在具有大功率的活塞压缩机的情况下，驱动组相对较笨重。

根据所需功率，此类活塞压缩机的制造商将提供一系列分离的驱动组，每个驱动组均具有不同的功率，在其上安装了许多标准化活塞压缩机元件，以满足用户在压缩气体的可输送流量和压力方面的需求。

鉴于驱动组的有限选择，不利的是，对于中等功率，总是必须从较高功率的系列中选择驱动组，这显然会更昂贵并且例如在轴承位置处还会带来更多损失。

考虑到较高的机械力，通常使用油膜轴承，这可能导致5％和10％之间的功率损失。

选择合适的驱动组和活塞压缩机元件组合时最大的限制因素是曲柄连杆机构之间连接的机械负载，更具体地说是活塞杆的临界负载以及在活塞杆和曲柄连杆机构之间或者没有活塞杆时在活塞和曲柄连杆机构之间的铰接的临界负载，该负载由气体力和惯性力的冲击所导致。

该限制因素可能导致选择更昂贵的过大尺寸驱动组或以更高的成本应用多个驱动组，以便满足流量和压力要求。

先前还已知一种应用，其中通过电磁线性致动使活塞往复移动以便压缩压缩室中的气体。但是，此应用限于低功率。对更高功率的学术研究已经导致了极其笨重的压缩机，其中例如，400kg的活塞用于30kW的功率。

此外，该应用需要具有较宽安全余量的复杂运动控制，以便防止在压缩冲程结束时活塞的头部与压缩室的端壁之间发生碰撞。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于前述和/或其他缺点中的一个或多个缺点的解决方案。