本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的迷宮活塞壓縮機的殼體上部。本發(fā)明還涉及包括殼體上部的迷宮活塞壓縮機。本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求12的用于冷卻迷宮活塞壓縮機的殼體上部的方法。

背景技術(shù)：

迷宮活塞壓縮機是壓縮流體的壓縮機。在此，活塞如此安裝在缸內(nèi)，即，在活塞周面與缸內(nèi)壁之間永久存在間隙，從而活塞和缸未相互接觸。此時有意容忍一部分流體將在缸壁與活塞周面之間流過。為了使這種泄漏保持很低，在缸壁與周面之間的間隙保持盡量小。

出版物JP2010209723公開了這種具有殼體上部的迷宮活塞壓縮機。該迷宮活塞壓縮機具有以下缺點，可能出現(xiàn)活塞一側(cè)磨損，這導(dǎo)致更大的間隙寬度和更嚴重的泄漏。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是形成一種用于迷宮活塞壓縮機的更有利的殼體上部以及一種更有利的迷宮活塞壓縮機和一種更有利的運行具有這種殼體上部的迷宮活塞壓縮機的方法。

該任務(wù)通過一種具有權(quán)利要求1的特征的殼體上部來完成。從屬權(quán)利要求2至9涉及其它有利的實施方式。該任務(wù)還通過一種包括根據(jù)權(quán)利要求1至9之一的殼體上部的迷宮活塞壓縮機來完成。該任務(wù)還通過一種具有權(quán)利要求13的特征的用于運行迷宮活塞壓縮機的殼體上部的方法完成。從屬權(quán)利要求14至16涉及該方法的其它有利的步驟。

該任務(wù)尤其通過一種迷宮活塞壓縮機的殼體上部完成，其包括沿縱軸線方向延伸的且具有缸內(nèi)腔和缸筒外表面的缸筒，其中該缸筒具有至少一個缸入口或至少一個缸出口，其通入缸內(nèi)腔中，其中配氣殼體在相對于縱軸線的周向上至少部分包圍該缸筒，從而在配氣殼體與缸筒的缸筒外表面的至少一個局部區(qū)段之間形成配氣內(nèi)腔，其中，該局部區(qū)段被構(gòu)造成關(guān)于縱軸線軸對稱，其中配氣內(nèi)腔或是通過缸入口或通過缸出口與缸內(nèi)腔流體連通，且該配氣殼體包括與配氣內(nèi)腔流體連通的進氣口或出氣口。

該任務(wù)還尤其通過一種用于冷卻迷宮活塞壓縮機的殼體上部的方法完成，該殼體上部包括沿縱軸線方向延伸的且具有缸內(nèi)腔和缸筒外表面的缸筒，其中待壓縮的輸入流體通過設(shè)于缸筒上的缸入口從配氣內(nèi)腔被吸入缸內(nèi)腔，或者已壓縮的排出流體通過設(shè)于缸筒上的缸出口從缸內(nèi)腔被排出到配氣內(nèi)腔，并且缸筒外表面的關(guān)于縱軸線彼此相對且軸對稱設(shè)置的局部區(qū)段被相同的輸入流體或排出流體環(huán)繞流動。

也被稱為迷宮活塞式壓縮機的迷宮活塞壓縮機包括至少一個殼體上部以及殼體下部，并且包括至少曲軸、十字頭、活塞桿以及活塞。殼體上部和殼體下部固定相連在一起。在殼體下部中設(shè)置所述曲軸和十字頭，其中該活塞桿與該十字頭相連。殼體上部包括缸筒，其中該活塞設(shè)置在缸筒的缸內(nèi)腔中，活塞與活塞桿相連，并且該活塞安裝成其能夠沿縱軸線方向在缸內(nèi)腔中移動。在一個有利的實施方式中，迷宮活塞壓縮機還包括設(shè)置在在殼體下部與殼體上部之間的間隔件，其中該間隔件也可以是殼體下部的一部分或者殼體上部的一部分，或者在這里該間隔件可被集成在殼體上部或殼體下部中。

根據(jù)本發(fā)明的用于迷宮活塞壓縮機的殼體上部具有以下優(yōu)點，包圍迷宮活塞壓縮機的活塞的缸壁在縱軸線的周向上具有基本軸對稱的溫度分布。就是說，缸壁在關(guān)于縱軸線軸對稱相對設(shè)置的區(qū)域內(nèi)具有相同的或基本相同的溫度。由此保證了該缸筒在迷宮活塞壓縮機運行過程中不會由于在那里作用的溫度而一側(cè)變形。結(jié)果，在缸壁和活塞之間的間隙可以保持很小，因為在運行過程中的缸筒溫度變化沒有導(dǎo)致變形或只導(dǎo)致很輕微的變形。所述小間隙導(dǎo)致了根據(jù)本發(fā)明的迷宮活塞壓縮機具有非常少的泄漏。有利地，根據(jù)本發(fā)明的迷宮活塞壓縮機還具有輕微磨損，這允許迷宮活塞壓縮機長期可靠且少維修地運行。

在一個尤其有利的構(gòu)型中，沿周向360度延伸的配氣殼體在外側(cè)包圍缸壁，而待壓縮的輸入流體或者已壓縮的排出流體流入由配氣殼體和缸壁構(gòu)成的配氣內(nèi)腔中，這導(dǎo)致了缸筒外表面在周向上被相同流體環(huán)流，并且缸筒外表面因而在周向上具有相同的或基本相同的溫度。由此保證該缸筒在迷宮活塞壓縮機運行過程中不會由于在那里作用的溫度和所產(chǎn)生的缸筒某些區(qū)域材料膨脹而一側(cè)變形。流入迷宮活塞壓縮機的輸入流體和流出的排出流體在根據(jù)本發(fā)明的殼體上部中有利地被引導(dǎo)使得該缸在周向上具有相同的或基本相同的溫度。

在另一個可能的設(shè)計構(gòu)型中，該缸筒可在縱軸線方向上在局部具有更高或更低的溫度，其中在一個尤其有利的構(gòu)型中，該缸在周向上具有相同的或基本相同的溫度。對稱的或基本對稱的溫度分布保證了該缸筒不會因所述溫度而一側(cè)變形。這使得可以保持活塞和缸內(nèi)表面的磨損非常輕微并保證在迷宮活塞壓縮機運行中不出現(xiàn)會導(dǎo)致更嚴重泄漏且尤其是活塞咬死的一側(cè)磨損。這種包括根據(jù)本發(fā)明的殼體上部的迷宮活塞壓縮機有以下優(yōu)點，它具有較高效率和/或流體可被壓縮到較高壓力和/或迷宮活塞壓縮機能以較低轉(zhuǎn)速運行。不同于本發(fā)明的殼體上部，出版物JP2010209723所公開的殼體上部或者說迷宮活塞壓縮機在未被冷卻狀態(tài)下在缸周向上具有截然不同的溫度，結(jié)果，在運行過程中在缸上出現(xiàn)熱變形，這導(dǎo)致活塞在缸壁上一側(cè)磨損。

在一個特別有利的構(gòu)型中，根據(jù)本發(fā)明的殼體上部由鋁或鋁合金制造。鋁具有比例如鑄鐵如灰口鑄鐵明顯更好的低溫性能。因此，具有鋁制缸的壓縮機可被容許用于低至-160℃的工作溫度，而灰口鑄鐵缸僅容許被用于低至-40℃的工作溫度。包括由鋁或鋁合金制造的根據(jù)本發(fā)明的殼體上部的迷宮活塞壓縮機因此有以下優(yōu)點，它在低至-160℃的很低工作溫度時也可被施用，例如在溫度低于-150℃的低溫技術(shù)或者低溫工程領(lǐng)域，例如用于氣體液化。由鋁或鋁合金制造的殼體上部還有以下優(yōu)點，其制造成本比由鐵合金如灰口鑄鐵制造的殼體上部低。

附圖說明

用于解釋實施例的附圖示出：

圖1是迷宮活塞壓縮機的殼體上部的第一實施例的沿剖切線A-A的縱剖視圖；

圖2是根據(jù)圖1的殼體上部的俯視圖；

圖3是殼體上部的第二實施例的沿剖切線B-B的縱剖視圖；

圖4是根據(jù)圖3的殼體上部的俯視圖；

圖5是根據(jù)圖3的殼體上部的透視圖；

圖6是殼體上部的第二實施例的沿剖切線C-C的縱剖視圖；

圖7是殼體上部的第三實施例的透視圖；

圖8是殼體上部的第四實施例的縱剖視圖；

圖9是第二實施例的沿剖切線D-D的橫剖視圖；

圖10是殼體上部的第五實施例的縱剖視圖；

圖11是殼體上部的第五實施例的另一縱剖視圖；

圖12是第五實施例的沿剖切線E-E的橫剖視圖；

圖13是殼體上部的第六實施例的縱剖視圖；

圖14是殼體上部的第七實施例的橫剖視圖。

原則上，在附圖中相同的零部件帶有相同的附圖標記。

具體實施方式

圖1示出迷宮活塞壓縮機的局部剖視圖，迷宮活塞壓縮機除了未示出的部件外還包括殼體上部1、間隔件22、帶有活塞桿16的活塞15、密封件23以及線性導(dǎo)向件24。殼體上部1包括缸筒2，缸筒具有在縱軸線L方向上延伸的缸內(nèi)腔2a?；钊?5設(shè)置在缸內(nèi)腔2a中并且安裝成其可與活塞桿16一起在縱軸線L方向上沿運動方向L1移動。活塞15在構(gòu)成側(cè)面15a的周面上具有沿周向延伸的未被具體示出的細槽。缸筒2包括至少一個缸入口4，缸入口通入缸內(nèi)腔2a。另外，在缸內(nèi)腔2a的端面設(shè)有缸出口6。缸入口4以及缸出口6優(yōu)選在縱向L上間隔開。在圖1的實施例中，缸出口6設(shè)置成僅略高于缸入口4。缸筒2被配氣殼體9a包圍，使得在缸筒2的外表面2e與配氣殼體9a之間形成沿周向延伸360度的內(nèi)腔9b。配氣殼體9a具有至少一個唯一進氣口9，并且在所示實施例中具有關(guān)于縱向L彼此相對定位的兩個進氣口9，待壓縮的輸入流體通過該進氣口從外面被吸入。在內(nèi)腔9b和缸入口4之間設(shè)置僅示意性示出的入口閥5，入口閥允許氣體在沿箭頭所示方向通過，并防止氣體沿相反方向流動。在所示實施例中，兩個入口閥5關(guān)于縱向L對稱設(shè)置。配氣殼體9a具有用于閥5的入口9c以便維修或更換所述閥5。入口9c被蓋板19封閉。在缸2的上端面上，在端面處設(shè)置有端部件8。端部件8包括三個缸出口6，每個缸出口后面設(shè)有示意性示出的出口閥7。出口閥7允許已壓縮的輸出流體或氣體沿箭頭所示方向通過，并防止氣體沿相反方向流動。端部件8終止于出氣口10。在殼體上部1內(nèi)還設(shè)有活塞桿密封件23。迷宮活塞壓縮機21在所示實施例中還包括帶有支腳18以及線性導(dǎo)向件24的間隔件22。殼體上部1通過間隔件22與僅示意性表示的殼體下部25相連接。殼體上部1被緊固在支腳18上。迷宮活塞壓縮機21在頂部包括壓縮室3，而在底部、在缸壁2d內(nèi)設(shè)有出入口2f，出入口在下缸內(nèi)腔3c與配氣殼體9a的內(nèi)腔9b之間形成流體連通。在所示的實施例中，缸入口4在縱軸線L方向上設(shè)置在同一高度上并且在周向上相互間隔180度。這種布置有以下優(yōu)點，通過進氣口9流入的流體流入內(nèi)腔9b，從而在氣體通過入口閥5流入缸入口4之前環(huán)繞缸筒外表面2e流動。缸筒外表面2e因而在周向上具有相同的或大致相同的溫度。因為壓縮室3內(nèi)的氣體被壓縮，缸筒2殼壁的溫度可沿縱軸線L朝向缸出口6的行進方向提高，而缸筒2在周向具有相同的或大致相同的溫度。因此缸筒2具有關(guān)于縱軸線L徑向?qū)ΨQ或近似對稱的溫度分布，這意味著在在缸筒2上沿徑向沒有出現(xiàn)或幾乎未出現(xiàn)熱變形。這有以下優(yōu)點，活塞不會一側(cè)磨損。這增強活塞15的密封作用或者說允許氣體在壓縮室3內(nèi)被壓縮至更高壓力。另外，迷宮活塞壓縮機的效率得到提升。

圖2示出圖1所示的殼體上部21的俯視圖。在端部件8的端面處可以看到出氣口10以及出口閥7。配氣殼體9a在左側(cè)和右側(cè)分別具有一個蓋板19。

圖3以縱剖視圖示出殼體上部1的另一實施例。與圖1所示的實施例不同，該殼體上部設(shè)計用于兩個壓縮室，即第一壓縮室3a和第二壓縮室3b。如圖3所示，間隔件22也可以是殼體上部1的一部分。在所示視圖中，在活塞15上方區(qū)域構(gòu)造成與圖1的相同。在活塞15上方的區(qū)域內(nèi)，示出帶有入口閥5a的缸開口4a，該缸開口通入第一壓縮室3a，以及示出了缸出口6a及出口閥7a，它們設(shè)置在第一壓縮室3a和出氣口10a之間。在活塞15下方的缸內(nèi)腔2a形成第二壓縮室3b。在活塞15下方的區(qū)域中，示出了具有入口閥5b的缸開口4b，該缸開口通入第二壓縮室3b，還示出了缸出口6b及出口閥7b，它們設(shè)置在第二壓縮室3b和導(dǎo)氣殼體10c之間。

圖3的殼體上部1的如圖4所示的俯視圖示出第一壓縮室3a的出氣口10a和出口閥7a。還示出了進氣口9，其布置在配氣殼體9a中的側(cè)面。

圖5以透視圖示出如圖3和圖4所示的殼體上部1，在這里，尤其可以看到進氣口9以及第一壓縮室3a的上、下出氣口10a和第二壓縮室3b的出氣口10b。

圖6示出圖3、圖4和圖5所示的殼體上部1的沿剖切線C-C的縱剖視圖。圖9示出圖3至圖6所示的殼體上部1的沿剖切線D-D的橫剖視圖，其中不同于圖3和圖6地，在圖9中未示出活塞15，并且僅示出出口閥5的閥座5b。如圖9所示，配氣殼體9a構(gòu)造成其形成以360度角度α環(huán)繞缸筒外表面2e延伸的內(nèi)腔9b，而進氣口9通入內(nèi)腔9b。這種進氣口9布置有以下優(yōu)點，吸入的氣體首先沿缸筒外表面2e流動，隨后通過進口閥5a、5b被吸入第一壓縮室3a和第二壓縮室3b。結(jié)果，缸筒外表面2e沿著包含第一和第二壓縮室3a、3b的壓縮室3的整個高度L2被持續(xù)冷卻，優(yōu)選如圖6所示。圖6在頂部示出端面端部件8，在該端部件端面內(nèi)可以看到缸出口6a、在流向上設(shè)于其后的出口閥7a和緊隨其后的出氣口10a。圖6在底部示出導(dǎo)氣殼體10c，其內(nèi)腔10d通入出氣口10b，而第二壓縮室3b通過缸出口6b、出口閥7b和內(nèi)腔10d與出氣口10b流體連通。

圖1至圖6所示的實施例具有缸出口6、6a、6b，其分別設(shè)置在缸內(nèi)腔2的端面2b、2c處。因為在壓縮室3a、3b內(nèi)被壓縮的氣體在壓縮過程中也被加熱，經(jīng)缸出口6、6a、6b流出的壓縮排出氣體具有比流入缸內(nèi)腔2的待壓縮的輸入氣體高的溫度。因為排出氣體不是經(jīng)過缸壁2d而是經(jīng)由缸內(nèi)腔2的端面2b、2c而轉(zhuǎn)移，缸壁2d局部加熱不強，這意味著可能有的缸筒2熱變形被明顯減輕。在端面處的排出氣體轉(zhuǎn)移還有以下優(yōu)點，轉(zhuǎn)移發(fā)生在缸內(nèi)腔2a的末端或者說在缸內(nèi)腔2a外部，從而流出的熱氣體根本無法加熱缸壁2d或只能很輕微地加熱缸壁。優(yōu)選地，缸內(nèi)腔2a在縱軸線L的方向上具有內(nèi)腔長度L2，內(nèi)腔長度如圖6所示小于配氣內(nèi)腔9b的長度。該構(gòu)型具有以下優(yōu)點，經(jīng)進氣口9流入的進入氣體也冷卻在其后面設(shè)有端面端部件8的缸筒2的外表面2e，從而其也被冷卻，這造成缸筒2內(nèi)的溫差減小，進而可能有的缸筒2熱變形被減輕。

圖1至圖6所示的實施例也可構(gòu)造成使得入口閥5和出口閥7交換布置，從而輸入流體通過出氣口10和入口閥5流入壓縮室3，排出流體從壓縮室3經(jīng)缸入口4和出口閥7流入氣室9b。這樣，排出流體環(huán)繞缸筒外表面2e流動并且經(jīng)開口9處流出，而缸筒外表面2e具有均勻的溫度分布。

圖7示出殼體上部1的另一實施例。在上出氣口10a和下設(shè)的導(dǎo)氣殼體10c之間設(shè)有流體連接的連接通道17，從而通過開孔17a在出氣口10a和導(dǎo)氣殼體10c之間形成氣體導(dǎo)通。出氣口10a由僅局部示出的蓋板20氣密封閉，從而流經(jīng)出口閥7a的全部被壓縮的排出氣體被帶到導(dǎo)氣殼體10c且隨后被帶到出氣口10b。殼體上部1的如圖7所示的實施例因此具有以下優(yōu)點，即它具有唯一進氣口9和唯一出氣口10b。

圖8以縱剖視圖示出殼體上部1的第四實施例。在此實施例中，未示出屬于迷宮活塞壓縮機21的活塞15及其活塞桿16。不同于圖1所示的實施例，在根據(jù)圖8的實施例中，缸出口6也設(shè)置在缸筒2的缸壁2d內(nèi)。端面處的端部件8構(gòu)造成使得導(dǎo)流通道形成在壓縮室3和缸出口6之間。在每個缸出口6后設(shè)有一出口閥7，出口閥通入配氣內(nèi)腔10f。用于出口閥7的進入口10e被蓋板19封閉。配氣內(nèi)腔10f在后側(cè)具有出氣口10a，因而只用虛線示出出氣口10a。在其它方面，殼體上部1構(gòu)造成與圖1所示的殼體上部基本相同。

圖10至圖12示出殼體上部1的第五實施例。圖10以縱剖視圖示出具有第一壓縮室3a和第二壓縮室3b的殼體上部1。兩個缸開口4a通入第一壓縮室3a。一個缸開口4b通入第二壓縮室3b。用于閥5a、5b的進入口9c被蓋板19封閉。進氣口9通入配氣內(nèi)腔9b。僅示意性示出的連接通道17將經(jīng)進氣口9輸入的待壓縮輸入流體輸送至設(shè)于左側(cè)的配氣內(nèi)腔9b。圖11以縱剖視圖示出具有第一壓縮室3a和第二壓縮室3b的殼體上部1。兩個缸出口6a從第一壓縮室3a通入配氣內(nèi)腔9b。缸出口6b從第二壓縮室3b通入配氣內(nèi)腔9b。用于閥7a、7b的進入口10e被蓋板19封閉。出氣口10離開配氣內(nèi)腔9b。僅示意性示出的連接通道17通過僅示意性示出的連接通道17將位于設(shè)于左側(cè)配氣內(nèi)腔9b內(nèi)的已壓縮的排出氣體輸送至出氣口10。圖12示出圖10和圖11的沿剖切線E-E的剖面，在這里，在圖12中未示出活塞15和活塞桿16。配氣殼體9a構(gòu)造成使得配氣內(nèi)腔9b僅沿一個局部區(qū)段2g貼靠缸筒外表面2e。這些局部區(qū)段2g關(guān)于縱軸線L軸對稱延伸，這導(dǎo)致了缸筒外表面2e的關(guān)于縱軸線L彼此相對布置的局部區(qū)段2g具有相同的或大致相同的溫度，因為這些相對布置的局部區(qū)段2g被相同的氣體環(huán)流，或者被待壓縮的輸入氣體或已壓縮的排出氣體環(huán)流。優(yōu)選地，局部2g區(qū)段沿周向U延伸至少20度或至少30度。在圖12所示的實施例中，配氣內(nèi)腔9b在所示剖面中相互垂直延伸。如圖14所示，配氣內(nèi)腔9b也可彼此成銳角或鈍角地延伸。圖14所示的實施方式有以下優(yōu)點，殼體上部1需要較小地方，因而多個迷宮活塞壓縮機21可相互緊密并排布置。

圖13以縱剖視圖示出第六實施例。不同于圖3所示的實施例，圖13所示的殼體上部21只在配氣內(nèi)腔9b的左側(cè)具有閥座5a、5b和設(shè)于其中的閥5，而在所示的配氣內(nèi)腔9b的右側(cè)沒有設(shè)置閥。在其它方面，圖3和圖13所示的殼體上部1在構(gòu)造上是相同的，因而尤其可從圖4和圖9中看到其它細節(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的殼體上部1具有至少一個缸入口4和至少一個缸出口6。優(yōu)選地，沿周向間隔開的多個缸入口4在關(guān)于縱軸線L的周向上布置在缸壁2d內(nèi)。優(yōu)選地，缸入口4在周向上均勻間隔，優(yōu)選在周向上設(shè)有兩個、三個或四個缸入口4。同樣地，如圖8所示，沿周向間隔開的多個缸出口6可在關(guān)于縱軸線L的周向上布置在缸壁2d內(nèi)。優(yōu)選地，這些缸出口6在周向上均勻間隔，優(yōu)選在周向上設(shè)有兩個、三個或四個缸出口6。但這些缸出口6優(yōu)選設(shè)置在缸內(nèi)腔2a的端面處，而缸出口6優(yōu)選在縱軸線L方向上延伸。在關(guān)于縱軸線L的周向上可設(shè)置唯一的缸出口6，但優(yōu)選設(shè)置兩個、三個或四個缸出口6。

迷宮活塞壓縮機21包括在縱軸線L方向上延伸且具有缸內(nèi)腔2a和缸筒外表面2e的缸筒2，而活塞15如此安裝在缸內(nèi)腔2a中以便能夠沿縱軸線L方向移動并形成壓縮室3，在此，待壓縮氣體通過穿過缸筒2的缸入口4被吸入。

用于冷卻迷宮活塞壓縮機21的殼體1的方法如此進行，即，待壓縮的輸入流體通過設(shè)于缸筒2上的缸入口4從配氣內(nèi)腔9b被吸入缸內(nèi)腔2a，或者其中，已壓縮的輸出流體通過設(shè)于缸筒12上的缸出口6從缸內(nèi)腔2a被排出至配氣內(nèi)腔9b，其中該缸筒外表面2e的關(guān)于縱軸線L彼此相對且軸對稱布置的局部區(qū)段2g被相同的輸入流體或輸出流體環(huán)流。這導(dǎo)致相對布置的局部區(qū)段2g具有相同的或基本相同的溫度。

在一種有利的方法中，局部區(qū)段2g沿360度角度延伸，從而缸筒外表面2e被待壓縮的輸入流體或已壓縮的輸出流體沿縱軸線L的周向以360度的角度α環(huán)流。

在一個有利的實施方式中，缸筒外表面2e在縱軸線L的周向上具有至少兩個周向間隔開的局部區(qū)段2g，所述局部區(qū)段在周向上分別延伸至少30度角度。

在一個有利的方法中，輸出流體通過設(shè)于缸內(nèi)腔2a的端面處的缸出口6被排出，該缸入口4和缸出口6在縱軸線L方向上間隔開，以便沿縱軸線L方向上在缸筒外表面2e上造成溫度梯度。

優(yōu)選地，該方法如此進行，即，待壓縮流體通過在缸筒2內(nèi)關(guān)于縱軸線L設(shè)置在同一高度上且沿周向分布的多個缸入口4被吸入以便在周向上產(chǎn)生相同的溫度。

優(yōu)選地，該方法還如此進行，即，缸筒2具有缸筒外表面2e，且外表面2e被待壓縮流體至少沿內(nèi)腔長度L2環(huán)流以便在待壓縮流體流入缸內(nèi)腔2a之前沿內(nèi)腔長度L2冷卻缸筒2。