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涡轮机

阅读：577发布：2021-02-23

IPRDB可以提供涡轮机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及驱动功率转换装置的涡轮机，所述功率转换装置包括若干功率转换单元，所述功率转换单元优选具有大致相似的功率转换能力，所述功率转换装置具有用于将功率转换单元联接到涡轮机的联接装置，所述涡轮机具有用于确定涡轮机旋转速度和/或包括风或水的涡轮机驱动流的流速的测量装置，还具有控制系统，所述控制系统用于依赖于所确定的旋转速度和/或流速来控制联接装置。根据本发明，所述控制系统具有用于启用和停用用于不同功率转换单元的联接装置的装置，使得等同程度地使用功率转换单元。，下面是涡轮机专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种驱动功率转换装置的涡轮机，所述功率转换装置包括若干且优选地不止三个功率转换单元，所述功率转换单元优选具有大致相似的功率转换能力，所述功率转换装置具有用于将功率转换单元联接到所述涡轮机的联接装置，所述涡轮机具有用于确定涡轮机旋转速度和/或包括风或水的涡轮机驱动流的流速的测量装置，还具有控制系统，所述控制系统根据所确定的旋转速度和/或流速控制联接装置，其特征在于，所述控制系统具有用于启用和停用用于不同功率转换单元的联接装置的装置，使得能够等同程度地使用功率转换单元。

2. 根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，用于启用和停用联接装置的装置包括存储器，所述存储器用于存储每个功率转换单元的过往使用。

3. 根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，用于启用和停用联接装置的装置包括用于随机选择必须接通和/或切断哪个功率转换单元的系统。

4. 根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述功率转换单元是用于产生电功率的发电机。

5. 根据权利要求1-3中任一项所述的涡轮机，其特征在于，功率转换单元包括压缩机，所述压缩机包括在一侧由活塞（17;54）限制的压缩腔（55）以及驱动装置（12,14,16），所述驱动装置用于使活塞在上止点位置TDC与下止点位置BDC之间在压缩腔内往复运动，所述联接装置（11; 15）联接和解耦涡轮机的旋转与一个或多个活塞（17;54）的往复运动。

6. 根据权利要求5所述的涡轮机，其特征在于，所述压缩机包括压缩机轴（12），其用于移动一个或多个活塞（17;54），所述涡轮机包括涡轮机轴（1），联接装置包括在所述压缩机轴与所述涡轮机轴之间的第一可切换联接件（11 ; 72 ,76, 77）。

7. 根据权利要求5或6所述的涡轮机，其特征在于，所述压缩机包括压缩机轴（12），其用于移动一个或多个活塞（17;54），并且所述联接装置包括在所述压缩机轴与一个或多个活塞之间的第二可切换联接件（15）。

8. 根据权利要求5、6或7所述的涡轮机，其特征在于，所述驱动装置包括由所述涡轮机旋转的至少一个凸轮（62,63）以及由凸轮驱动的用于移动活塞（17; 54）的凸轮从动件（41,42,50），由此凸轮被设计成使得所述活塞针对所述压缩机轴（12）的每圈旋转往复至少两次。

9. 根据权利要求8所述的涡轮机，其特征在于，所述凸轮（62,63）被设计成使得所述活塞（17; 54）针对所述压缩机轴（12）的每圈旋转往复至少三次。

10. 根据权利要求5-9中任一项所述的涡轮机，其特征在于，随所述第一凸轮（62,63）旋转的第二凸轮（62,63）与第二凸轮从动件（41,42,50）协作，用于将活塞（17; 54）朝向所述下止点BDC位置拉动。

11. 根据权利要求10所述的涡轮机，其特征在于，摆动托架（50）包括所述第一凸轮从动件（41,42）和所述第二凸轮从动件，且所述第二联接件（15）被安装在所述摆动托架与所述活塞（17;54）之间。

12. 根据权利要求5-11中任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述驱动装置包括弹簧（106），所述弹簧用于将活塞（54）朝向下止点BDC移动。

13. 根据权利要求12所述的涡轮机，其特征在于，所述联接装置包括闩锁（114），用于防止活塞（54）从所述上止点（TDC）朝向所述下止点（BDC）移动。

14. 根据权利要求5-13中任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述驱动装置包括用于移动一个或多个活塞（54）的压缩机轴（12）以及用于以低速附带旋转所述压缩机轴的转动装置。

15. 根据权利要求5-14中任一项所述的涡轮机，其特征在于，凸轮（62,63）在位于其大半径和/或小半径处的圆周的一部分上具有恒定半径。

16. 根据权利要求5-15中任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述凸轮（62,63）成形为使得，所述活塞（54）在扩大所述压缩腔（55）的容积时的往复运动比在减少所述压缩腔的容积时的往复运动需要更多的凸轮旋转。

17. 根据权利要求5-16中任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述压缩机轴（12）和所述活塞（17;54）被安装在气密性外壳（51）中，所述外壳具有磁惰性环形部件（70），且所述涡轮机经由通过所述磁惰性环形部件起作用的磁性联接件（5, 6; 97, 98）来驱动所述压缩机轴（12）。

18. 根据权利要求17所述的涡轮机，其特征在于，所述磁性联接件（5, 6; 97, 98）在所述磁惰性环形部件（70）的两侧处具有两个永磁体的环（97,98），所述第一可切换联接件包括致动装置，所述致动装置将永磁体的环中的任一个在两个位置中轴向移位，或将金属衬套在永磁体的两个环之间轴向移位。

19. 根据权利要求17或18所述的涡轮机，其特征在于，永磁体的环（71）随着所述涡轮机旋转，并且每当涡轮机旋转时，都在线圈（7）中产生电功率。

说明书全文

涡轮机

背景技术

[0001] 本发明涉及根据权利要求1前序部分的涡轮机。这种涡轮机例如从DE 601986公知。该文献示出了风力涡轮机，其驱动用于压缩气体的若干压缩机。运行的压缩机单元的数量以及从风力涡轮机汲取的扭矩取决于风力涡轮机的旋转速度而变化。然而，压缩机单元按固定顺序依次被接通。这导致功率转换单元的磨损，在该情形中以低旋转速度或流动速度接通的压缩机被磨损，因为它们使用得比其它单元要频繁得多。例如，以高速被接通的功率转换单元将没有多少磨损。这样，功率转换单元具有太短的使用寿命，因为以低速启动而接通的功率转换单元限制了整个设备的使用寿命。

发明内容

[0002] 为了克服该缺陷，涡轮机如权利要求1所述那样。通过随着时间的经过能够等同程度地均匀使用功率转换单元，可明显增长功率转换装置的使用寿命，例如可以是两倍或三倍长。

[0003] 根据实施例，涡轮机如权利要求2所述那样。由此，控制系统能够精确地遵循功率转换单元的使用，使得可补偿主要的旋转和/或流动速度的结果。

[0004] 根据实施例，涡轮机如权利要求3所述那样。由此，控制系统可采用简易设计，且功率转换单元的使用是随机选择的。

[0005] 根据实施例，涡轮机如权利要求4所述那样。由此，一组较小发电机用于产生电力。若干较小发电机减少了故障的风险，因为一个发电机的故障并不会结束功率转换，这是因为其它发电机可替代其工作。这意味着，可由涡轮机产生的更多功率可被使用。较小的发电机还使得可能具有更高的效率，因为转子和定子之间的气隙由于发电机较小的直径而更小。较小的气隙导致了发电机性能提高。

[0006] 根据实施例，涡轮机如权利要求5所述那样。由此，通过停止活塞的运动来启用和停用压缩机，使得不存在由气体流入和流出压缩腔引起的损失。

[0007] 根据实施例，涡轮机如权利要求6所述那样。由此，在低旋转速度和/或涡轮机驱动流速下，涡轮机能够自由旋转并且没有任何负载，使得其可从静止或低旋转速度（其中涡轮机具有十分低的效率）加速至改善涡轮机效率的旋转速度。涡轮机一达到其中涡轮机具有足够效率的最低旋转速度，那么第一可切换联接件将涡轮机轴与压缩机轴的旋转联接。只要旋转速度保持高于最小旋转速度，那么这些轴就保持联接。如果涡轮机驱动流速不足以保持涡轮机高于最小旋转速度，那么第一可切换联接件解耦所述轴，使得涡轮机能够自由旋转并且可再次加速。在具有增加涡轮机效率的增加的旋转速度时，涡轮机产生足够功率来保持旋转速度高于最小旋转速度或者甚至加速得更多，涡轮机轴和压缩机轴保持联接且可用的涡轮机驱动流用于驱动压缩机。

[0008] 根据实施例，涡轮机如权利要求7所述那样。由此，压缩机可具有一个或多个运行的活塞，所述活塞由第二可切换联接件启用，因此通过启用更多的活塞可增加用于旋转压缩机所需的扭矩，反之亦然。涡轮机驱动流以最有效的方式被使用，因为压缩机的功率需求适于所产生的功率，且可如上所述能够更容易地启动涡轮机。

[0009] 根据实施例，涡轮机如权利要求8所述那样。由此，在不使用齿轮箱等的情形下（这使得设计更为容易），相对于涡轮机旋转速度增加活塞的往复频率。

[0010] 根据实施例，涡轮机如权利要求9所述那样。由此，活塞在较低的旋转速度下保持足够的往复频率，这适合于较大直径的涡轮机。

[0011] 根据实施例，涡轮机如权利要求10所述那样。由此，两个凸轮精确地确定每个活塞的位置，且在每个活塞的向下运动时尤其如此。活塞的向下运动导致活塞将气态制冷剂抽吸到压缩腔中。通过控制该向下运动，改善了压缩腔的填充，使得压缩机的性能得以增加。

[0012] 根据实施例，涡轮机如权利要求11所述那样。由此，易于将第二联接件连接到控制系统。

[0013] 根据实施例，涡轮机如权利要求12所述那样。由此，单个凸轮驱动活塞，这是更简单的。

[0014] 根据实施例，涡轮机如权利要求13所述那样。由此，简易的静止装置解耦活塞和涡轮机的运动。

[0015] 根据实施例，涡轮机如权利要求14所述那样。由此，在仅在活塞的具体位置（例如，上止点）启用解耦的实施例中，该解耦可在随后时刻通过缓慢地旋转压缩机轴来完成。在涡轮机的紧急停止之后或者在涡轮机减速期间不会发生解耦的其它情形中，这可能是需要的。

[0016] 根据实施例，涡轮机如权利要求15所述那样。由此，活塞可在压缩腔的容积尽可能小的位置中停止一定的短时间。由于活塞的更长静止位置，这使得更容易地锁定活塞。此外，活塞可在压缩腔的容积尽可能大的位置停止一定的短时间。这产生了用于气体填充到压缩腔中以便流入到该腔中的更多时间，使得活塞在每个冲程中压缩更多的制冷剂。

[0017] 根据实施例，涡轮机如权利要求16所述那样。由此，压缩腔以更慢的速度扩大，使得制冷剂到压缩腔中的抽吸需要更少的能量且用于扩大压缩腔的力可更小。在弹簧产生该力的情形中，该弹簧可更弱，使得在压缩腔中的制冷剂被压缩时，需要较小的力用于压缩该弹簧且用于压缩的力也更弱。这减少了用于压缩的功率需求。

[0018] 根据实施例，涡轮机如权利要求17所述那样。由此，不存在制冷剂通过旋转密封件泄漏的风险。

[0019] 根据实施例，涡轮机如权利要求18所述那样。由此，第一可切换联接件是简单的，且甚至可位于外壳外部。

[0020] 根据实施例，涡轮机如权利要求19所述那样。由此，几乎没有附加成本来总是提供足够的可用辅助电功率，以用所述电功率来供应控制系统以及供应其它辅助部件。

附图说明

[0021] 借助于附图来描述本发明的实施例，在附图中：图1示出了用于压缩制冷剂的、由风力涡轮机驱动的往复式压缩机的功能框图；
图2示出了往复式压缩机根据其旋转速度的设置的曲线图；
图3示出了涡轮机驱动的往复式压缩机的竖直截面；
图4示出了图3的涡轮机驱动的往复式压缩机的俯视图；
图5示出了图3的涡轮机驱动的往复式压缩机的截面V-V；
图6示出了图5的细节；
图7示出了图3和图5中所示的摆动托架的局部截面图；
图8示出了连接杆组件的纵截面；
图9示出了图8的截面IX-IX；
图10示出了图9的截面X-X；以及
图11示出了其它实施例，其细节类似于图6中所示的细节。

具体实施方式

[0022] 图1示出了具有联接到涡轮机轴1的涡轮机叶片2的风力涡轮机的功能框图，所述涡轮机轴1在涡轮机轴的轴承4中旋转。风力涡轮机的涡轮机轴1具有外联接半部5，其旋转内联接半部6，内联接半部6安装到联接轴9上，所述联接轴9在联接轴的轴承8中旋转。可切换联接件11将联接轴9联接到压缩机轴12。压缩机轴12在压缩机轴的轴承10中旋转并且驱动泵19，以及具有联接到内连接杆14的曲柄销13。每个内连接杆14具有连接杆联接件15，用于将内连接杆14联接到外连接杆16。外连接杆16紧固到活塞17，所述活塞可在缸内往复地移动且因此压缩制冷剂。

[0023] 控制系统3被设计成控制制冷剂压缩机的设置。控制系统3通过AC输送和信号线缆29联接到线圈7，用于测量涡轮机轴1和叶片2的旋转速度。永磁体（未示出）被安装在外联接半部5上，且用于在其沿着线圈7运动时检测旋转速度。运动的永磁体还在线圈7中产生电功率，所述电功率可存储到可再装载的蓄能器30中。控制系统3还具有风速传感器20，用于测量风速。信号线路28将控制系统3连接到可切换联接件11并且控制联接轴9至压缩机轴12的旋转联接。信号线路25将控制系统3连接到可切换阀22的致动器
26，在该实施例中存在用于每个连接杆联接件15的可切换阀22。在其它实施例中，一个可切换阀22可控制若干连接杆联接件15。

[0024] 可切换阀22具有弹簧27，其对抗致动器26。可切换阀22将第一油供应管线23或第二油供应管线24连接到泵19的压力侧，且因此控制连接杆联接件15的设置。在该实施例中，弹簧27布置连接杆联接件15的预先设置，使得内连接杆14和外连接杆16可相对于彼此移动，并且使得活塞17在压缩机轴12旋转时不移动。当致动器26由控制系统3启用时，连接杆联接件15联接内连接杆14和外连接杆16的运动，使得活塞17在缸内往复地运动且制冷剂被压缩。

[0025] 信号线路31将控制系统3与浆叶致动器（vane actuator）32连接。浆叶致动器32控制浆叶33的设置，由此在正常操作期间，叶片2的旋转轴线指向风。例如当风速传感器20检测到风速太高时，浆叶致动器32移动浆叶33，使得叶片2旋转离开风并且停止叶片
2的旋转，从而使叶片2不发生损坏。

[0026] 图2示出了控制系统3如何控制制冷剂压缩机的设置以便最有利地使用可用风力功率的曲线图。在该曲线图中，虚线W示出了在叶片2的旋转速度n时叶片2能够产生的最大功率P。叶片2所产生的最大功率P取决于风速，且对于每个风速，叶片2的效率具有在叶片2的具体旋转速度n时的最高值，因此每个旋转速度n都具有在旋转速度n时由叶片2能够产生的最大值。如果从叶片2汲取的功率P大于风产生的功率，那么叶片2的旋转速度n将降低，反之亦然。如果在叶片的一定旋转速度n下从叶片2汲取的功率P大致等于风所产生的功率P，那么制冷剂压缩机最佳地使用可用风力功率P。通过切换连接杆联接件15，各种活塞17可被接通或切断，由此在增加的旋转速度n时，增加数量的活塞17在运行。

[0027] 运行活塞17的数量增加导致旋转压缩机轴12所需的扭矩M增加，且线M1, M2, M3, M4, ...表示在旋转速度区域n0 - n1, n1 - n2, n2 - n3, n3 - n4, ...时往复式压缩机的功率需求。由于依赖于旋转速度n来调节运行活塞17的数量，因此在整个使用范围内，往复式压缩机的功率需求和来自于涡轮机的可用功率大致相等。由此，旋转速度n跟随可用风力功率P，且所有可用的风力功率P用于压缩制冷剂同时避免不必要的损失。

[0028] 图2示出了用于驱动压缩机的扭矩M以十六个步骤增加至其最大值。本领域技术人员将清楚的是，步骤的数量取决于往复式压缩机的设计，且步骤的数量可以是任何值，但优选地大于三。

[0029] 在低风速的情形中，难以开始旋转叶片2，因为叶片2在停止时由叶片2所产生的扭矩比在它们以适于当前风速的旋转速度n旋转时的扭矩更低。为了利于在叶片的旋转速度n低于最小运行速度n0时开始旋转叶片2，可切换联接件11将叶片2的旋转与压缩机轴12的旋转解耦。只要叶片2的旋转速度高于最小运行速度n0，可切换联接件11就开始旋转压缩机轴12，且泵19产生朝向连接杆联接件15的油流，使得连接杆14、16被润滑。

[0030] 如果旋转速度保持高于最小运行速度n0足够长的时间段，那么连接杆联接件15启用第一活塞17。在旋转速度保持高于第一运行速度n1特定时间段之后，启用第二活塞17，如此继续。在叶片2的旋转速度n高于最大运行速度nmax或者风速传感器20测得的风速太高的情形中，存在损坏叶片2的危险。控制系统3启用浆叶致动器32，所述浆叶致动器将浆叶33定位在附图标记33’所示的位置，且由于在浆叶33上的力而使得叶片2旋转离开风。在风速传感器20检测到风速已经降至足够低之后，浆叶致动器32将浆叶33带到其运行位置且再次使用往复式压缩机。

[0031] 控制系统3控制可切换联接件11、连接杆联接件15和浆叶33的设置，所述控制系统具有程序，所述程序使用来自于线圈7和风速传感器20的信息。来自于这些传感器7、20的信息可被立即使用，以便防止不期望情形（例如，过速）。为了防止过于频繁地切换可切换联接件11和连接杆联接件15，来自于传感器7、20的信息可被滤波至平均值和/或积分和/或微分用于在程序中被使用。

[0032] 为了将压缩机的磨损在所有压缩机中均匀地散布，控制系统3具有这样的装置，所述装置保证连接杆联接件11被致动，使得压缩机具有大致相等的使用寿命。为此，控制系统3可包括：存储器，其记录每个压缩机的使用；以及程序，在流体流的旋转速度增加时，所述程序启用具有最少使用小时数的压缩机。同样，该程序还可设置成在流体流的旋转速度减少时停用具有最多使用小时数的压缩机。记录每个压缩机的使用的存储器还可用于维护目的、以及在压缩机到期检查或维护时或者在传感器（未示出）指示应当检查压缩机的一个或多个部件时延迟使用所述压缩机。

[0033] 程序可包括模块，所述模块在压缩机故障时停止进一步使用压缩机。这在最高旋转速度或流体流量时会限制使用涡轮机，因为这会限制可转换的功率。由于最高旋转速度或流体流量不总是出现，与部件故障会引起涡轮机停机的情形相比，涡轮机中的更多可用功率能够被有利地使用。

[0034] 不是通过记录每个压缩机的使用来确定压缩机是否应当被接通或切断，而是可随机地进行接通和切断。这意味着控制系统3随机地启用和停用连接杆联接件11，使得在长时间段之后，所有压缩机都将具有大致相等的使用寿命。

[0035] 在所述实施例中，浆叶33将叶片2设置成朝向风。在其它实施例中，存在用于将叶片2指向风的分离驱动器，由此还存在用于测量风向的浆叶。在这种实施例中，控制系统3在正常操作中将叶片2设置在风的方向中或者在太高风速时将叶片2转动离开风。

[0036] 所公开的实施例涉及一种风力涡轮机，所述风力涡轮机由变化强度的风来产生功率。相同或类似构造的往复式压缩机适用于这样的情形，在该情形中涡轮机由变化量或压力的水来产生功率，使得也在该情形中最佳地使用可用能量。

[0037] 由变化强度的空气流或水流来产生功率的涡轮机可驱动其它功率转换设备，例如若干发电机。发电机可使用电气开关接通和切断，且将较小的发电机接通和断开相应实现了涡轮机所驱动发电机的功率转换能力的逐渐增加和降低。控制系统3具有上述用于将发电机接通和切断的程序。

[0038] 所公开的实施例涉及一种用于压缩制冷剂的往复式压缩机。制冷剂用于蒸发器中，用于冷却空气流或者将蒸汽冷凝成水。所公布的WO 2004/099685描述了一种用于冷凝蒸汽的制冷剂压缩机的应用。还清楚的是，往复式压缩机还可用于其它应用，例如将空气压缩成高压，由此增压空气可用于驱动手工工具或用于其它应用。

[0039] 图3-10示出了如上所述地起作用的往复式压缩机的实施例的各个视图，由此相同或相似的部件具有在示意图中指示的相同附图标记。

[0040] 轴承68位于塔60的顶部且支撑圆柱形支撑件67，圆柱形支撑件67支撑外壳51并且可围绕轴承68的竖直轴线旋转。在叶片2的侧面，外壳51具有轴承支撑件66，其中第一轴承10安装到所述轴承支撑件66中且在远离叶片2的侧面，外壳51具有带有第二轴承10的后盖37。轴承10支撑压缩机轴12。后盖37在远离第一轴承10的一侧具有凹部94，第二轴承10通过所述凹部94可接近，且在所述凹部中，泵19和滑环96被安装到压缩机轴
12上。支撑托架38防止泵19和滑环96旋转，盖件95关闭凹部94。合成材料的环70安装在外壳51的前侧，且前盖78附接到环70，使得外壳51在前侧被关闭。外壳51、环70、前盖78、后盖37以及盖件95形成内部壳体39，在所述内部壳体中，压缩机轴12能够旋转，且所述内部壳体是气密性的，而不需要用于压缩机轴12的旋转密封件。

[0041] 涡轮机轴的轴承4安装到前盖78上，且涡轮机轴1可围绕涡轮机轴轴承4旋转。涡轮机轴1在向后的方向上继续，形成为围绕环70的护罩58。护罩58具有永磁体的内缘
97。联接盘72通过联接轴轴承8安装到压缩机轴12上，联接盘72在其外圆周上具有永磁体的外缘98。永磁体的外缘98通过环70与永磁体的内缘97协作，且因此将在内部壳体
39外侧的叶片2的旋转与在内部壳体39内侧的联接盘72的旋转联接起来。为了使永磁体
97、98能够联接，环70没有磁阻且是磁惰性的。环70可由纯的无碳不锈钢制成、由其它非磁性金属制成、或者由塑性材料制成。可切换联接件11可经由联接板76将联接盘72的旋转联接到联接盘77。联接盘77的旋转经由键75联接到安装在内部壳体39内侧的压缩机轴12的旋转。穿过中空压缩机轴12的线缆74经由滑环96将联接件11连接到控制系统
3。控制系统3可启用联接板76且因此联接联接盘72和76的旋转，使得叶片2旋转压缩机轴12。

[0042] 永磁体的环71安装在护罩58的内表面上。永磁体的环71沿着线圈7移动，所述线圈7安装在内部壳体39内侧的托架69上。永磁体的环71在线圈7中产生脉冲电流，所述电流用于装载可再装载蓄能器30（见图1）以及用于确定叶片2的旋转速度。在该实施例中，具有线圈7的托架69位于内部壳体39内侧，以便防止污染线圈7，但这不是必要的。托架69例如可位于前盖78上。线圈7可产生电力，所述电力可用于辅助系统，由此所产生的功率可达叶片2所产生的功率的10-15%。

[0043] 在所描述的实施例中，永磁体的外缘97和永磁体的内缘98永久地联接，且可切换联接件11联接和解耦压缩机轴12和涡轮机轴1的旋转。在另一实施例中，在永磁体的外缘97和永磁体的内缘98之间存在金属环，所述金属环能够在两个轴向位置之间移动。在第一轴向位置，金属环在两个缘97、98之间且不存在旋转联接，因为金属环防止了磁体彼此相互吸引。致动器可将金属环移动到第二位置，由此金属环未处于两个缘97、98之间，使得永磁体的环97、98将压缩机轴12和涡轮机轴1的旋转联接。在另一实施例中，致动器将永磁体的内缘98或永磁体的外缘97在两个轴向位置之间移动，用于联接和解耦涡轮机轴1和压缩机轴12的旋转。

[0044] 如上所述，线圈7测量涡轮机的旋转速度，控制系统3使用该信息用于启用可切换联接件11。在致动器将金属环在两个缘97、98之间移动的实施例中，检测叶片2旋转速度的机构还可用作用于移动金属环的致动器。例如，一个实施例可被设计成使得叶片2旋转在对抗弹簧的离心力下移动的重量，且因此移动金属环并且联接压缩机轴12和涡轮机轴1的旋转。在其它实施例中，相同机构也可以太高的旋转速度移动浆叶33。这类机构能够独立于可用电功率，因此该机构还可作为应急设备被安装。

[0045] 在压缩机轴的轴承10之间，压缩机轴12具有外表面40，两个凸轮支撑本体64通过固定联接件65安装到该外表面上。每个凸轮支撑本体64支撑两组凸轮，每个凸轮组包括第一凸轮62和第二凸轮63。第一凸轮62与第一凸轮滚轮41相互作用，所述第一凸轮滚轮通过滚轮轴49安装到摆动托架50上；第二凸轮63与第二凸轮滚轮42相互作用，所述第二凸轮滚轮也通过滚轮轴49安装到摆动托架50上。摆动托架50可围绕安装在支撑托架43中的摆动轴61摆动。在所示的实施例中，存在与每个凸轮组相互作用的两个摆动托架50。

[0046] 第一凸轮62和第二凸轮63被设计成使得它们精确地限定摆动托架50的位置。在凸轮组62、63的旋转期间，摆动托架50在两个极限位置之间协调地摆动，由此活塞54处于上止点TDC位置和下止点BDC位置（见图6），且摆动托架50和与其联接的活塞均在每个极限位置TDC、BDC停止短持续时间，这意味着凸轮组62、63的少量旋转。对于压缩机轴12的每次旋转，摆动托架50在极限位置之间摆动三次，使得托架50的摆动频率是叶片2的旋转频率的三倍。

[0047] 将清楚的是，托架50的摆动频率相对于叶片2的旋转速度可通过改变凸轮组62、63的形状而变化，例如，凸轮组62、63可具有两个、四个或五个凸轮凸角（lob）而不是该实施例中所示的三个。凸轮凸角的数量取决于叶片2的最大旋转速度以及叶片直径。在叶片
2的更大直径时，在凸轮组62、63上存在更多的凸轮凸角，使得往复式活塞54以足够高的频率运动。

[0048] 支撑托架43是安装板59的一部分，安装板59安装到支撑凸缘52上，所述支撑凸缘52形成围绕外壳51中的开口的缘。圆柱体状连接的凸缘44将两个双缸57联接到安装板59。每个双缸57具有两个压缩腔55，活塞54能够在所述压缩腔内在上部位置（上止点TDC）和底部位置（下止点BDC）之间协调地移动。缸盖48在顶部关闭压缩腔55。活塞销53将外连接杆16紧固到活塞54。曲柄销13将内连接杆14联接到摆动托架50。内连接杆14具有销100（见图8-10），其可在外连接杆16的缸99（见图8-10）中滑动，由此连接杆联接件15可通过阻碍滑动而将内连接杆14的运动与外连接杆16的运动联接。在图3中，在附图左侧示出的双缸57示出了处于解耦情形中的内连接杆14和外连接杆16，使得它们可相对于彼此运动。在右侧的双缸57示出了联接的连接杆14、16；进一步的细节参考下文关于图8-10的描述。

[0049] 第一油供应管线23和第二油供应管线24均经由可切换阀22将每个连接杆联接件15连接到泵19的压力管线36。可切换阀22安装在后盖37上，且当连接杆联接件15随着活塞54移动时，油供应管线23、24部分地由柔性材料制成以便将它们连接到可切换阀22。当压缩机轴12旋转时，油泵19总是将油泵送通过油供应管线23、24中的一个，从而存在至连接杆14、16以及从其至活塞销53和曲柄销13的持续油供应。由此，在旋转压缩机轴12期间，这些销53、13被持续地润滑。后盖37具有一个或多个油塞34，用于将油供应到内部壳体39中的油槽18或从油槽18排出油。抽吸管线35将油槽18与油泵19连接。

[0050] 气体入口阀46将压缩腔55与缸盖48中的抽吸腔80连接，入口连接件47将抽吸腔80与管件（未示出）连接，所述管件将往复式压缩机与蒸发器（未示出）或与其它设备连接。气体出口阀56将压缩腔55与压力腔81连接，所述压力腔是缸盖48的一部分且在双缸57的侧面上继续。出口连接件79将压力腔81连接到管件（未示出），所述管件将往复式压缩机与用于压缩制冷剂的缓冲容器（未示出）连接或与其它设备连接。在双缸57侧面上的冷却翅片45将热量从压缩制冷剂排走；环境大气从冷却翅片45吸收热量。

[0051] 凸轮组62、63被设计成使得活塞54在下止点BDC停留短持续时间，使得在活塞54开始其向上运动并压缩制冷剂之前压缩腔55能够完全填充气态制冷剂。由此，压缩机的性能增加。

[0052] 在所公开的实施例中，两个凸轮62、63驱动摆动托架50，使得活塞54在压缩冲程期间以及在抽吸冲程期间精确地定位。在该抽吸冲程期间，活塞54抽吸压缩腔55中的制冷剂并且精确地定位活塞54确保压缩腔55填充最大量的制冷剂。如果需要，安装在摆动托架50上的调节装置或弹性装置减少凸轮辊41、42和凸轮62、63之间的游隙。在另一实施例中，摆动托架仅驱动一个活塞54。在该情形中，可能的是，弹簧实现活塞54朝向下止点BDC的向下运动，并且仅一个凸轮用于将活塞54向上朝向上止点TDC推动并且压缩制冷剂。在该情形中，凸轮被设计成使得活塞仅在其最低位置（BDC）停留保持停止。

[0053] 为了将叶片2朝向风引导，浆叶33被紧固到浆叶致动器32，所述浆叶致动器被附接到后盖37。浆叶致动器32可围绕竖直轴线旋转浆叶33以便到达某位置，在该位置处可能具有相对于叶片2的旋转轴线的浆叶角度α。于是风将叶片2的中心线旋转至某位置，在该位置，叶片2的中心线具有相对于风向的角度，且使得叶片2停止，藉此避免太高的旋转速度。

[0054] 图8-10更详细地示出了连接杆14、16以及连接杆联接件15。内连接杆14的销100可在外连接杆16的缸99内移动。外连接杆16具有垂直于缸99的圆柱形壳体86，所述壳体86包封缸90，圆柱形螺栓89能够在所述缸90内移动。第一连接器91和第二连接器92分别位于缸90的两端，所述连接器联接到油供应管线23、24。在供应管线23、24的一个中的油压移动或试图移动圆柱形螺栓90至某位置，在该位置，所述圆柱形螺栓与销100相交或其中不存在销100。销100具有沟槽83，所述沟槽使得圆柱形螺栓90可能与销100相交，使得将销100锁定在缸99中的固定位置，圆柱形螺栓90将内连接杆14和外连接杆
16的运动联接。可切换阀22可在任何时刻被启用，以在任何相对位置处将内连接杆14和外连接杆16联接。此时，第一连接件91被加压而第二连接件92解除其压力。圆柱形螺栓
89的端部压靠销100的外表面，且销100能够在缸99中滑动。在某一时刻，沟槽83位于圆柱形螺栓89前面且圆柱形螺栓89在沟槽83中滑动，使得将销100锁定在缸99中的固定位置内。在圆柱形螺栓89的该位置，活塞54在压缩腔55中往复地移动，且制冷剂被压缩。

[0055] 在圆柱形螺栓90与其圆柱形壳体之间存在间隙93，所述间隙使得油可能流经圆柱形螺栓，且靠近缸99存在开口87，其将缸99与槽道88连接。槽道88是在缸99中的从缸90朝向缸99底部的纵向沟槽。外连接杆16中的油槽道85将缸体99的底部与活塞销53连接，以便供应油。内连接杆14中的油槽道84将缸体99底部与曲柄销13连接，以便供应油。由此，只要泵19旋转且第一连接件91或第二连接件92接收油，那么油便开始朝向曲柄销13和活塞销流动，与圆柱形螺栓89的位置无关。

[0056] 在所公开的实施例中，连接杆联接件15联接活塞54的运动和摆动托架50的摆动。其它设计是可能的，例如其中摆动托架50包括围绕摆动轴61旋转的两个部件的设计。这两个部件的旋转由一个部件上的销联接，所述销被插入到另一部件的孔中。凸轮滚轮41、
42安装在一个部件中，活塞54用一件式连接杆连接到另一部件，所述一件式连接杆将所述另一部件连接到活塞54。通过将销移入或移出另一部件的孔，凸轮滚轮41、42移动或不移动活塞54。为了移动销，可选择各种选项。在控制系统3的控制下，磁性、液压或其它类型的致动器可移动销。

[0057] 在较早描述的实施例中，压缩机轴12和活塞54的接合和脱开位于摆动托架50中或连接杆14、16中。在其它实施例中，具有凸轮62、63的一个或多个凸轮支撑本体65围绕压缩机轴12旋转，或者依赖于凸轮62、63与压缩机轴12之间的可切换联接件的设置而随着压缩机轴12旋转，其中可切换联接件可以是与联接件11相同的类型。藉此可能的是，每组凸轮62、63具有独立的可切换联接件，且在压缩机轴12与涡轮机轴1之间不存在可切换联接件，而是它们永久地联接。在往复式压缩机具有与图3-7所示的压缩机相似的设计且可切换联接件被安装在凸轮支撑本体64和凸轮组62、63之间的情形中，压缩机具有四个运行设置，且在一个设置中涡轮机能够自由旋转。

[0058] 图11示出了压缩机的其它实施例。在该实施例中，活塞54在缸117中往复移动，并且与其形成圆柱形压缩腔55，且连接杆103随着活塞54运动，活塞54具有衬套102，连接杆103被插入到该衬套中，销101将活塞54联接到连接杆103。安装板59具有导向器104，在导向器104中具有圆柱形轴承105，连接杆103可在该轴承105中往复运动。连接杆103在远离活塞54的一侧具有带有销108的托架109，轮107围绕所述销108旋转。弹簧106被安装在托架109与安装板59之间，所述弹簧106将活塞54朝向其下止点BDC推动。轮17滚过凸轮116并且将活塞54朝向其上止点TDC推动。旋转凸轮116会使得活塞
54在压缩腔55内往复移动，使得制冷剂可被压缩。

[0059] 为了解耦活塞54的往复运动和压缩机轴的旋转，缸117具有孔115，销114可插入通过孔115，使得销114阻碍活塞54的向下运动。销140联接到活塞111，所述活塞111能够在圆柱形壳体112内运动。弹簧113通过销114将活塞111推动到阻碍位置。圆柱形壳体112具有开口110，用于将压力管线与增压流体或空气连接。如果控制系统检测到压缩机轴以足够高的速度旋转，那么在开口110上施加压力且销114被拉出孔115。弹簧106现将活塞54向下推动，直到轮107抵靠在凸轮116上，从而活塞54跟随凸轮116的往复运动为止。

[0060] 在所述实施例中，仅在其上止点TDC位置，活塞54的运动可从压缩机轴的旋转解耦。这意味着，在降低的风速和/或降低的压缩机轴旋转速度时，必须小心注意活塞54的运动被及时解耦，否则由于高扭矩需求而更难以启动压缩机。为了克服该问题，可提供涡轮机和压缩机轴之间的联接件，使得涡轮机在联接到压缩机轴之前能够达到高旋转速度。现在，涡轮机的惯量将压缩机轴旋转至少一整转。在该转期间，多个或所有活塞54的运动从压缩机轴的旋转解耦，且压缩机将以其最低性能启动。在另一实施例中，存在用于在不存在或存在不足够的风流或水流的情形中旋转压缩机轴一整转的驱动器。由于不需急忙完成该整转，所以该驱动器可以是小型的。在该整转期间，多个或所有的活塞54被解耦。

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涡轮机-专利编号CN101821481A	2020-05-13	247
涡轮清洁-专利编号CN103314186A	2020-05-12	321
涡轮机-专利编号CN101709667A	2020-05-13	933
涡轮清洁-专利编号CN103314186B	2020-05-12	1024
涡轮机-专利编号CN101821481B	2020-05-13	747
涡轮-专利编号CN101617102A	2020-05-11	136
涡轮机的涡轮环-专利编号CN105189937A	2020-05-12	646
涡轮-专利编号CN101166890B	2020-05-11	220
涡轮-专利编号CN101166890A	2020-05-11	1008
涡轮-专利编号CN101617102B	2020-05-11	481

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