[發明專利]活塞式壓縮機

有效

• 申請號: 201911311337.3
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111336087B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: B·韋雷斯特;J·貝克斯
• 申請（專利權）人: 阿特拉斯·科普柯空氣動力股份有限公司;布魯塞爾獨立大學
• 主分類號: F04B35/04
• 分類號: F04B35/04;F04B41/06;F04B25/00;H02K35/02;H02K7/14
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 姜雁琪

一種活塞式壓縮機，所述活塞式壓縮機包括殼體(8)和活塞(10)，所述殼體具有位于其中的壓縮腔室(13)，所述壓縮腔室具有入口和出口，所述活塞在由運動機構(20)界定的上死點和下死點之間沿軸向方向(X?X’)可往復移動地布置在所述壓縮腔室(13)中，所述活塞(10)與所述運動機構連接，其特征在于，所述驅動裝置僅由所述活塞(10)的電磁線性驅動裝置(25)形成。

技術領域

本發明涉及一種活塞式壓縮機。

背景技術

更具體地，但不是限制性的，本發明涉及一種高功率活塞式壓縮機，例如具有大于30kW至600kW或更高的功率。

這種活塞式壓縮機例如用于以非常高的工作壓力來(例如2000kPa或更高的工作壓力下)壓縮氣體。

傳統上，活塞式壓縮機包括活塞式壓縮機元件，該活塞式壓縮機元件設置有具有壓縮腔室的殼體，在該壓縮腔室中活塞借助于由旋轉馬達驅動的驅動軸在上止點和下止點之間沿軸向方向能夠往復移動地布置，并且其中，運動機構以曲柄-桿機構的形式設置在該驅動軸和活塞之間，并且可能還設置有額外的活塞桿，該活塞桿與活塞一起線性地移動并且在活塞和曲柄-桿機構之間形成聯接。

為了實現這種高氣體壓力，通常使用多級活塞式壓縮機，其具有兩個或更多個前述活塞式壓縮機元件，這些活塞式壓縮機元件經由其氣體入口和其氣體出口彼此串聯連接，并且安裝在呈殼體形式的聯合驅動組上，聯合驅動軸支撐在該殼體中，曲柄-桿機構連接到每個活塞式壓縮機元件，并且可能連接到活塞桿以用于將活塞與曲柄-桿機構聯接。

驅動組的特征在于旋轉馬達(通常是電馬達)用于在大多數情況下經由皮帶傳動來驅動聯合驅動軸。這種皮帶傳動具有相對便宜的優點，但是它也具有造成相對大的功率損失的缺點，高達馬達的額定功率的3％至5％。

不言而喻，驅動組必須設計成處理馬達的滿負荷功率，因此也處理其全部壓縮功率，并且因此在具有高功率的活塞式壓縮機的情況下，驅動組相對較重且體積較大。

考慮到作用在曲柄-桿機構中的高機械力，通常使用油膜軸承，這可能造成5％和10％之間的功率損失，并且此外，這需要復雜的噴射系統以便在所有情況下為軸承提供足夠的油。

為了防止壓縮氣體泄漏到驅動組的殼體中并且經由驅動軸逸出，使用特別設計的軸向密封件，借助于該軸向密封件，殼體永遠不能完全氣密地密封。

此外，在先已知的是活塞式壓縮機的應用，其中活塞通過電磁激活往復移動，以便壓縮壓縮腔室中的氣體。然而，這種應用限于低功率。較高功率的學術研究已經導致壓縮機極其沉重和龐大，例如針對30kW的功率活塞為400kg。

此外，該應用需要具有寬的安全裕度的更復雜的運動控制，以避免在壓縮沖程結束時活塞頭部和壓縮腔室的端壁之間的碰撞。考慮到這種寬的安全裕度，當到達上死點時，在活塞和壓縮腔室的端壁之間必須總是有足夠的游隙，這導致活塞式壓縮機的較小的應用領域，因為它還導致建立比具有較小的安全裕度的理論上可能的壓力更小的壓力，并且還導致較低的容積增益。

發明內容

本發明的任務是提供一種解決上述和其它缺點中的一個或多個的方案。

為了這些目的，本發明涉及一種活塞式壓縮機，所述活塞式壓縮機包括殼體和活塞，所述殼體具有位于其中的壓縮腔室，所述壓縮腔室具有入口和出口，所述活塞被布置成能夠在所述壓縮腔室中在由運動機構界定的上死點和下死點之間沿軸向方向借助于驅動裝置往復移動，所述活塞與所述運動機構連接，其中，所述驅動裝置僅由所述活塞的電磁線性驅動裝置形成。

因為不再如通常那樣通過曲柄-桿機構驅動一個或多個活塞，所以不再需要旋轉驅動馬達，并且具有曲柄-桿機構的驅動組可以以更緊湊、更輕且成本更低的方式實現。