專利名稱：具有軌道運行活塞的旋轉(zhuǎn)容積式機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)容積式機(jī)器，尤其是具有軌道運行活塞的旋轉(zhuǎn)容積式機(jī)器。
背景技術(shù)：
WO03/062604披露了軌道運行活塞壓縮機(jī)和膨脹機(jī)。一個機(jī)器可以用作壓縮機(jī)，而另一個可以同時用作提供膨脹的渦輪機(jī)，或者兩個機(jī)器可以同時用作壓縮機(jī)或用作渦輪機(jī)。這兩個機(jī)器可以裝配在一起，從而產(chǎn)生彼此相對的不平衡力。
這些機(jī)器可以在較寬速度范圍上運行。在給定運轉(zhuǎn)間隙和壓力比的情況下，流體泄漏占總流量的百分比在低速下比在高速下更高。可以通過借助更小的制造公差來降低泄漏，但是會帶來制造成本增大的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)容積式機(jī)器，包括外殼，具有限定操作室的圓柱形內(nèi)表面；在所述操作室中的軌道運行活塞，所述軌道運行活塞安裝成繞著室軸線運行，所述室軸線為所述內(nèi)表面的軸線，所述軌道運行活塞具有圓柱形外表面，所述室軸線穿過所述軌道運行活塞，所述外表面的母線靠近所述內(nèi)表面，并且徑向相對的母線與所述內(nèi)表面間隔開；位于所述外殼上的葉片構(gòu)件，所述葉片構(gòu)件具有面對著軌道運行活塞的外表面并且其長度基本上等于所述軌道運行活塞的長度的頂面；和連接件，用來使所述葉片構(gòu)件與所述軌道運行活塞連接，以便使所述葉片構(gòu)件的頂面保持在所述軌道運行活塞的外表面附近。
一個方面，本發(fā)明提供了這樣一種機(jī)器，其中所述外表面和內(nèi)表面中的至少一個設(shè)有單獨的柔性條帶，這些柔性條帶圍繞著所述一個表面分布、相互平行地延伸并且伸出所述一個表面上方。
另一個方面中，本發(fā)明提供了這樣一種機(jī)器，其中所述軌道運行活塞包括擠壓成形體。


下面將參照附圖只是以實例的方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中圖1為旋轉(zhuǎn)容積式機(jī)器的透視圖，其中省略了部分零件；圖2為在圖1中所示的機(jī)器的軌道運行活塞和旋轉(zhuǎn)側(cè)面圓盤的透視圖；圖3為所述側(cè)面圓盤和所述軌道運行活塞的旋轉(zhuǎn)內(nèi)部的透視圖；圖4為軌道運行活塞的外部的透視圖；圖5為貫穿位于軌道運行活塞的外表面處的柔性條帶的放大截面圖；圖6為從驅(qū)動側(cè)看兩個機(jī)器的組合機(jī)組的透視圖，其中省略了一個機(jī)器的部分零件；圖7為從另一側(cè)看該組合機(jī)組的透視圖；圖8為安裝在壓縮機(jī)上的渦輪機(jī)(膨脹機(jī))的透視圖，其中拆除了外殼；和圖9為冷卻/加熱空氣循環(huán)的圖。
具體實施例方式
在WO03/062604中更全面地說明了在圖1至圖3所示的這種旋轉(zhuǎn)容積式機(jī)器。它包括外殼1，該外殼的圓周壁2具有圓柱形的內(nèi)表面3。軌道運行活塞4(也被稱為滾動活塞)包括偏心地安裝在輸入/輸出驅(qū)動軸9上、并且在每個端部處承載有法蘭或圓盤6形式的節(jié)流板(shutter)的旋轉(zhuǎn)內(nèi)部4a，和繞著內(nèi)表面3的軸線運行的非旋轉(zhuǎn)外部4b。軌道運行活塞4的外部4b具有圓柱形外表面11，外表面11的一個母線與內(nèi)表面3間隔開。
葉片構(gòu)件17容納在外殼1中的孔中，并且該孔可以用作流體入口/出口。該葉片構(gòu)件17具有在外殼1的外面和操作室之間連通的通道17a、弧形端壁17b、從端壁17b的相應(yīng)端部延伸出的橫向壁17c、樞軸安裝在外殼1上(樞軸線15)的叉形臂17d、和頂面(未示出)，該頂面作為相對于軌道運行活塞4的外表面11中的凹槽72的密封面。固定在外部4b上的附件71在位于葉片構(gòu)件17的樞軸線15和其弧形端壁17b之間的位置處，通過軸承(未示出)與臂17d連接。
每個端部圓盤6具有圓柱形周邊7，并且在周邊7自身和外殼1的內(nèi)表面3之間只有較小的間隙。每個圓盤6具有在操作室和外殼1中的孔(未示出)之間連通的流體入口/出口通道23。
軌道運行活塞4的外部4b(如在圖4中最清楚地看出)包括由通過整體支柱33連接的內(nèi)部殼體31和外部殼體32構(gòu)成的擠壓成形體。該擠壓成形體可以由輕金屬例如鋁合金形成。
軌道運行活塞4的外部4b設(shè)有多個沿著軸向方向延伸并且等距離間隔開的柔性條帶(compliant strip)34。每個條帶34由合成橡膠例如氟橡膠和丁基橡膠制成，并且安裝在凹槽36中。該條帶34沿著徑向向外方向變窄，從而具有成燕尾形，或者更精確地說，成具有圓角的梯形的橫截面。凹槽36沿著徑向向內(nèi)方向變寬，并且具有與條帶34的形狀對應(yīng)的橫截面形狀。凹槽36的整體寬度W例如為4mm。該條帶34在表面11上方優(yōu)選為0.2mm或更小(例如0.1mm)的距離C處具有脊面(land)37。該凹槽36的邊緣38被斜切具體地說圓化，使得該凹槽36的橫截面面積等于或大于條帶34的橫截面面積。
在軌道運行活塞4繞軌道轉(zhuǎn)動時，活塞相對于外殼1進(jìn)行滾動運動，并且這些條帶34連續(xù)地與外殼1的內(nèi)表面3滑動接觸并且受到壓縮。至少有一個條帶34在大部分軌道上與表面3接觸。例如，如果表面3的直徑為150mm并且表面11的直徑為125mm，則設(shè)置大約18個條帶34可以確保在大部分流體壓縮或膨脹階段有兩個條帶34與表面3接觸。在柔性條帶34受壓縮時，排出的材料被擠壓進(jìn)由凹槽36的斜切邊緣38留下的空間中(進(jìn)入到尾部空間的材料多于進(jìn)入到前面空間的材料)。該條帶34能夠承受的壓縮循環(huán)數(shù)取決于相對于受限或受約束表面的自由表面的量和所采用的合成橡膠。
可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)作出各種改進(jìn)。例如，可以采用具有不同橫截面形狀的凹槽。同樣，可以采用具有不同橫截面形狀的柔性條帶，例如矩形、具有凸出暴露表面的方形或圓形。代替條帶34或除了條帶34之外，可以按照與條帶34相同的方式在外殼1的內(nèi)表面3中設(shè)置柔性條帶，在后一情況中，兩組條帶相互交錯，并且可以在大部分流體壓縮或膨脹階段使三個條帶保持密封接觸。
圖6和7顯示出并排布置的兩個機(jī)器，其中省略了它們的外殼。一個機(jī)器可以用作壓縮機(jī)(例如，增壓機(jī))，而另一個用作膨脹機(jī)和/或壓縮機(jī)(例如，節(jié)流損失恢復(fù)機(jī))。在該布置中，可以平衡由兩個機(jī)器的偏心運動所引起的往復(fù)力。
如果兩個軌道運行活塞式機(jī)器首位相連地裝配，并且將一個機(jī)器設(shè)計成平衡另一個機(jī)器的不平衡力，則將仍然存在不平衡力偶。通過將配重裝配在一個機(jī)器的遠(yuǎn)離另一個機(jī)器的側(cè)面上可以基本上消除這個現(xiàn)象。
在壓縮機(jī)在熱泵中用來在加熱或冷卻循環(huán)中壓縮制冷劑的情況下，制冷劑在冷凝器和蒸發(fā)器之間膨脹會損失相當(dāng)大的有用能量。如果使用如上所述的軌道運行機(jī)器，則裝配在一起的膨脹渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的組合可以提供更大的效率?？梢酝ㄟ^如上所述連接膨脹渦輪機(jī)與壓縮機(jī)來改善具有傳統(tǒng)壓縮機(jī)的熱泵的效率。
如上所述但是沒有旋轉(zhuǎn)側(cè)面圓盤的制冷壓縮機(jī)，或者本領(lǐng)域所公知的另一種制冷壓縮機(jī)可以具有如上所述安裝在其上的渦輪機(jī)。驅(qū)動裝置可以直接作用在壓縮機(jī)上或者通過渦輪機(jī)間接作用在其上。
圖8顯示出安裝在壓縮機(jī)42上并且具有共同傳動軸43的膨脹渦輪機(jī)41。外殼已經(jīng)被去除。該渦輪機(jī)41為上述類型的軌道運行活塞機(jī)器，并且具有軌道運行活塞4’、葉片構(gòu)件17’和單個旋轉(zhuǎn)側(cè)面圓盤6’(但是它也可以使用兩個側(cè)面圓盤，在軌道運行活塞4’的每一例上各一個)。該壓縮機(jī)42還具有軌道運行活塞4”和葉片構(gòu)件17”，但是沒有任何旋轉(zhuǎn)側(cè)面圓盤(流體入口和出口貫穿該外殼)。或者，該壓縮機(jī)可以為任意已知的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。在遠(yuǎn)離渦輪機(jī)41的壓縮機(jī)42的側(cè)面的軸43上，偏心地安裝有配重44。
傳統(tǒng)地，在交通車輛中的冷卻通常是通過使用蒸汽壓縮熱泵，并且用氫氟碳化合物作為工作流體。這種系統(tǒng)較差的維護(hù)性導(dǎo)致相當(dāng)比例的制冷劑泄漏進(jìn)大氣中。
圖9顯示出加熱/冷卻空氣循環(huán)，其中能夠有利地使用作為軌道運行活塞機(jī)器的壓縮機(jī)和/或作為軌道運行活塞機(jī)器的膨脹渦輪機(jī)。
在冷卻循環(huán)中，在室溫T1下的空氣由壓縮機(jī)51壓縮并且在更高的溫度T2下離開。在對流式熱交換機(jī)52中，空氣被冷卻至溫度T3，溫度T3大致等于從車廂53中抽出的空氣的溫度T8。然后該空氣在膨脹渦輪機(jī)54中膨脹并且在更低的溫度T4下離開。然后該膨脹空氣穿過第二對流式熱交換機(jī)56以將輸入的環(huán)境空氣從溫度T1冷卻至溫度T5，同時膨脹空氣的溫度上升至溫度T6，溫度T6大致等于T1。將冷卻的環(huán)境空氣和加熱的膨脹空氣在混合器57中選擇地混合，以提供通過車廂53的溫度為T7的混合空氣。從車廂53中抽取溫度為T8(通常低于T1)的空氣，然后在排向大氣之前將它送給第一熱交換器52。
為了在寒冷的天氣加熱車廂空氣，直到發(fā)動機(jī)冷卻水足夠熱，來自車廂53的新鮮環(huán)境空氣或再循環(huán)空氣在被送入到車廂53之前經(jīng)過第一對流式熱交換器52。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)容積式機(jī)器，包括外殼，具有限定操作室的圓柱形內(nèi)表面；在所述操作室中的軌道運行活塞，所述軌道運行活塞安裝成繞著室軸線運行，所述室軸線為所述內(nèi)表面的軸線，所述軌道運行活塞具有圓柱形外表面，所述室軸線穿過所述軌道運行活塞，所述外表面的母線靠近所述內(nèi)表面，并且徑向相對的母線與所述內(nèi)表面間隔開；位于所述外殼上的葉片構(gòu)件，所述葉片構(gòu)件具有面對著軌道運行活塞的外表面、并且其長度大致等于所述軌道運行活塞的長度的頂面；和連接件，用來連接所述葉片構(gòu)件與所述軌道運行活塞，以便使所述葉片構(gòu)件的頂面保持在所述軌道運行活塞的外表面附近；其中所述外表面和內(nèi)表面中的至少一個具有單獨的柔性條帶，所述柔性條帶圍繞著所述一個表面分布、相互平行地延伸并且伸出所述一個表面上方。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其中每個柔性條帶朝著所述外表面和內(nèi)表面中的另一個變窄。
3.如權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器，其中每個柔性條帶在所述一個表面上方的一定高度處具有脊面。
4.如前面權(quán)利要求中任一項所述的機(jī)器，其中每個柔性條帶安裝在位于所述一個表面中的凹槽中并且從凹槽中伸出。
5.如權(quán)利要求5所述的機(jī)器，其中所述凹槽和所述柔性條帶在所述一個表面下面變寬。
6.如權(quán)利要求4或5中所述的機(jī)器，其中所述凹槽的邊緣是斜面。
7.如權(quán)利要求4至6中任一項所述的機(jī)器，其中所述凹槽的橫截面面積大致等于或大于所述柔性條帶的橫截面面積。
8.如前面權(quán)利要求中任一項所述的機(jī)器，其中每個柔性條帶由合成橡膠制成。
9.如前面權(quán)利要求中任一項所述的機(jī)器，其中所述外表面和內(nèi)表面中只有一個具有所述柔性條帶。
10.如前面權(quán)利要求中任一項所述的機(jī)器，其中所述一個表面為所述軌道運行活塞的外表面。
11.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的機(jī)器，其中所述外表面和內(nèi)表面均具有所述柔性條帶。
12.如前面權(quán)利要求中任一項所述的機(jī)器，其中所述柔性條帶分布成使在軌道運行活塞的大部分軌道上至少有一個柔性條帶與另一表面接觸。
13.如前面權(quán)利要求中任一項所述的機(jī)器，其中所述軌道運行活塞包括非旋轉(zhuǎn)外部和旋轉(zhuǎn)內(nèi)部。
14.如權(quán)利要求13所述的機(jī)器，其中所述外部包括擠壓成形體。
15.如前面權(quán)利要求中任一項所述的機(jī)器，包括位于所述軌道運行活塞的一個端部處的圓盤，所述圓盤與所述軌道運行活塞同步地繞著室軸線旋轉(zhuǎn)，并且限定所述操作室的一個端部。
16.一種包括根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的第一旋轉(zhuǎn)容積式機(jī)器和第二旋轉(zhuǎn)容積式機(jī)器的組合機(jī)組。
17.如權(quán)利要求16所述的組合機(jī)組，其中所述兩個機(jī)器首位連接地固定在一起，并且具有共同的軸線。
18.如權(quán)利要求16所述的組合機(jī)組，其中所述兩個機(jī)器并排布置在一起，并且具有平行的軸線。
全文摘要
外殼(1)具有限定操作室的圓柱形內(nèi)表面(3)。操作室中的軌道運行活塞(4)安裝成繞室軸線運行，該室軸線為內(nèi)表面(3)的軸線。軌道運行活塞(4)有圓柱形外表面(11)，外表面的母線靠近內(nèi)表面，徑向相對的母線與內(nèi)表面間隔開。安裝在外殼(1)上的葉片構(gòu)件(17)具有面對軌道運行活塞的外表面、長度大致等于軌道運行活塞(4)長度的頂面。連接件(71)連接葉片構(gòu)件(17)與軌道運行活塞(4)，以使葉片構(gòu)件的頂面保持在軌道運行活塞外表面(11)附近。外表面和內(nèi)表面(11，3)中至少一個有單獨的柔性條帶(34)，它們圍繞所述一個表面分布、相互平行地延伸并伸出所述一個表面上方。軌道運行活塞(4)包括擠壓成形體。
文檔編號F01C1/39GK1703567SQ200380100854
公開日2005年11月30日 申請日期2003年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月2日
發(fā)明者羅納德·威廉·蒂爾弗爾 申請人:E·A·技術(shù)服務(wù)有限公司