径向活塞泵、特别是径向活塞压缩机

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的径向活塞泵、特别是径向活塞压缩机。

背景技术

径向活塞泵是流体技术的元件。与轴向活塞压缩机相比，在这种泵——其也可以被认为是根据径向活塞原理的泵——的情况下，活塞/工作室组合径向地且垂直于驱动轴布置。每个单独工作活塞的输送或冲程运动是由位于驱动轴上的偏心件引起的。通常，径向活塞泵包括从驱动轴以星形形状且径向延伸的多个活塞/工作室组合。径向活塞泵将流体从低压室泵送到高压室中。

径向活塞泵在机动车辆、特别地也在电驱动机动车辆的空气调节系统中用作例如冷却剂所用的压缩机。根据径向活塞原理，径向活塞泵也可以被认为是径向活塞压缩机或制冷剂压缩机。

在这方面，提供的是盖布置在工作室的头部侧上或者封闭工作室的头部侧。盖因此暴露于工作室中存在的压力，并且必须相应地被固定。

根据现有技术，例如，盖被向下旋拧。明显的是，如果必须要配装具有多个活塞/工作室组合的径向活塞泵的盖中的相应地所有盖，则安装费用不是微不足道的。

在由申请人提交的专利申请中，提出了使用共同的保持环来固定径向活塞泵的盖中的所有盖。为了确保壳体部件在径向方向上距保持环一定距离，壳体部件的内径必须比保持环的外径大所述距离。这意味着整个部件的径向安装空间相对较大。

尽管在此已经提出了易于组装的解决方案，但是仍然需要改进，尤其是在必要的空间需求方面仍然需要改进。

发明内容

本发明从这里开始并且其目的是提出一种改进的径向活塞泵，特别是提出一种易于组装但也倾向于需要较少空间的径向活塞泵。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的表征特征的径向活塞泵来实现。由于下述事实：径向活塞泵配备有具有结合式保持环的壳体部件，该具有结合式保持环的壳体部件用于固定径向活塞泵的盖中的所有盖，因此可以提供高度节省空间的径向活塞泵。换言之，保持环的用于固定盖的功能特别地结合在单独的壳体部件中。通过本发明实现的效果是，仅一个部件承担对盖的保持力，并且同时是径向活塞泵的壳体的一部分，因此特别导致部件数目的减少和/或部件的简化。这种结合的优点特别是不需要拧紧盖，因此，特别是可以节省工作步骤，并且可以省略用于固定目的的部件，例如螺钉、固定环等。此外，可以实现整个组件的径向安装空间的尺寸的减小。特别地，壳体螺钉连接可以进一步向内放置，即放置在更小的孔圆上，并且因此整个组件的外径可以径向减小。通过保持环可以减少径向安装空间。这导致更小的加压直径，由此导致更小的面积，并且因此又导致更低的所需轴向力。这允许更小的螺钉尺寸。减小加压内径导致压力表面减小，并且这导致较低的轴向力。推动壳体部件分开的较低轴向力意味着用于壳体螺钉连接的较低操作力。更少的壳体螺钉连接还由下述事实引起：与保持环相比，较小的直径意味着较低的轴向力。有利地，在壳体的轴向螺钉连接上也有较低的载荷，因此通过使用较少的螺钉或强度较低的螺钉或直径较小的螺钉，可能与成本降低相关联。此外，轴向的密封面内、尤其是在整个部件的轴向方向上的加压面积更小。本发明的有利的第二效果是总的旋拧力减少；特别是，由于径向安装空间的减小，壳体密封面内的加压面积减小。减小的面积意味着在相同压力下对应减小的力。

特别是在从属权利要求的特征中可以找到所提出的发明的其他有利的改进方案。不同权利要求的主题或特征原则上可以根据需要彼此组合。

在本发明的有利的改进方案中，可以设置的是，径向活塞泵包括围绕驱动轴以星形形状布置的至少三个、优选地八个活塞/工作室组合。因此，多个活塞/工作室组合可以组合在紧凑的径向活塞泵中。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，径向活塞泵具有至少一个另外的壳体部件，特别是高压壳体；气缸壳体，特别是用于接纳活塞/工作室组合的气缸壳体；以及/或者定子壳体，特别是用于接纳电动马达的转子的定子壳体，其中，具有结合式保持环的壳体部件和另外的一个或多个壳体部件形成径向活塞泵的壳体。原则上，设置的是，具有结合式保持环的壳体部件和另外的壳体部件形成径向活塞泵的壳体。因此，壳体部件彼此补充以形成整体壳体和对应紧凑的径向活塞泵。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，具有结合式保持环的壳体部件具有平面平行的轴向的密封面。借助于以这种方式构造的密封面，可以提供与相邻壳体部件、比如与气缸壳体的紧密连接。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，具有结合式保持环的壳体部件的密封面的表面设置有同心凹槽，特别是在径向方向上设置有波纹部。同心的一个或多个凹槽可以进一步提高密封效果。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，在具有结合式保持环的壳体部件上以及在盖上设置有接触面，其中，接触面优选地设计成使得具有结合式保持环的壳体部件可以将盖固定在气缸壳体上。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，相对于相应的盖的接触面和/或相应盖的接触面是平坦的或凹形/凸形的，其中，盖或具有结合式保持环的壳体部件的弯曲部可以优选地相对于压缩机的轴轴向延伸并且/或者相对于压缩机的轴横向延伸。通过接触面的这种构型，可以确保通过具有结合式保持环的壳体部件改善盖的安装。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，盖和/或具有结合式保持环的壳体部件在接合直径上、特别是在盖于气缸壳体上的区域中具有重叠部，使得在盖与壳体结合式保持环之间产生过盈配合。该重叠部——也称为超尺寸部——可以用于通过利用来自具有结合式保持环的壳体部件的一定量的弹性来产生或保持压配合。接合直径指的是盖与保持环之间的“共同”直径，这借助于作为超尺寸配合的构型来确保盖固定的功能。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，设置有用于壳体部分中的所有壳体部分的连接的一个螺钉。由于壳体部件中的所有壳体部件可以同时旋拧在一起或彼此旋拧，这使得组装变得容易且快速。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，具有结合式保持环的壳体部件至少部分地由钢或钢合金构成。通过这种材料选择，可以以有利的方式实现其作为保持环在功能上的高强度要求(相对于盖的表面压力)。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，在盖与具有结合式保持环的壳体部件之间设置表面接触。通过表面接触可以实现力的最佳传递和对应地很小或很低的点状载荷。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，具有结合式保持环的壳体部件和盖至少部分地具有相互对应的形状。这允许在具有结合式保持环的壳体部件与一个或多个盖之间实现最佳的形状配合。优化的面积意味着例如力的更好分布和/或盖的更小变形。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，具有结合式保持环的壳体部件具有用于壳体螺钉连接的至少一个通路，其中，用于壳体螺钉连接的通路向内中断或者被设计成完全封闭的通路。尽管具有中断通路的变型的区别在于需要较少的安装空间，但是完全封闭的通路构成了抵抗内部压力的良好密封。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，在具有结合式保持环的壳体部件中设置有至少一个定位器件，优选地两个定位器件，特别是定位孔。这使得可以确保具有结合式保持环的壳体部件总是安装在预定位置中。此外，由于不必为每次组装操作确定角度位置，因此简化了组装。

在此提出的径向活塞泵、特别是径向活塞压缩机可以优选地用作空气调节压缩机，优选地具有电动马达来作为驱动器。因此，流体优选地为制冷剂。

附图说明

参照附图，从下面对优选示例性实施方式的描述中，本发明的其他特征和优点将变得明显，在附图中：

图1以截面图示出了具有单独保持环的径向活塞泵；

图2以截面图示出了根据本发明的径向活塞泵；

图3以正视图示出了具有单独保持环的径向活塞泵；

图4以正视图示出了根据本发明的径向活塞泵；

图5以纵向截面图示出了根据本发明的径向活塞泵；

图6以横截面图示出了根据本发明的径向活塞泵；

图7示出了根据本发明的径向活塞泵的壳体部件；

图8示出了根据本发明的径向活塞泵的壳体部件；

图9示出了根据本发明的径向活塞泵的壳体部件；

图10示出了根据图8的壳体部件的一区域的放大图；

图11示出了根据本发明的径向活塞泵的流体流动的示意图；

图12示出了根据本发明的径向活塞泵的流体流动的示意图；

图13示出了根据本发明的径向活塞泵的流体流动的示意图；

图14以截面图示出了根据本发明的径向活塞泵。

附图中使用了以下附图标记：

L 纵向轴线

F 流体

D 区域

Da_Geh1具有单独保持环的径向活塞泵的外径

Da_Geh2根据本发明的径向活塞泵的外径

Di_Geh 1具有单独保持环的径向活塞泵的内径

Di_Geh 2根据本发明的径向活塞泵的内径

1 驱动轴

2(2a至2g) 活塞/工作室组合

3 高压壳体

4 气缸壳体

5 具有结合式保持环的壳体部件

6 定子壳体

11 偏心件

21 工作室

22 活塞

23(23a至23g)盖

24 入口阀

25 出口阀

26 密封件

27 螺钉

51 保持环

52 密封面

53 接触面(在壳体部件上)

54 定位器件、特别是定位孔

55 通路(用于壳体螺钉连接)

231 接触面(在盖上)

241 流体入口

251 流体出口

252 高压流体通道

521 凹槽

具体实施方式

在此，不言而喻的是，结合方法描述的特征和细节也结合根据本发明的设备应用，并且结合设备描述的特征和细节也结合根据本发明的方法应用，其结果是，对于与本公开有关的本发明的各个方面总是或者总是可以进行相互参考。此外，根据本发明的可能描述的方法可以通过根据本发明的设备来执行。

本文中所使用的术语仅用于对特定实施方式进行描述的目的，并且不意在限制本公开。如本文中所使用的，单数形式“一/一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有清楚地指示。此外，将变得清楚的是，当在本说明书中使用时，术语“具有”和/或“含有”指定所指示的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。如本文中所使用的，术语“和/或”包括任何所需元件和相关联的所列元件中的一个或更多个元件的所有组合。

首先，参照图2和图4。

径向活塞泵大致包括具有偏心件11的驱动轴1以及结合在气缸壳体4中的至少一个活塞/工作室组合2。为了限定轴向方向，在图5中示出了驱动轴1的纵向轴线L。活塞/工作室组合2大致包括工作室21和活塞22。工作室21的头部侧部或活塞头部侧部由盖23封闭。

通常，径向活塞泵包括从驱动轴1径向延伸的至少两个活塞/工作室组合2、2a、2b……。优选地，径向活塞泵包括从驱动轴1以星形形状对应地延伸的至少三个、优选地六个活塞/工作室组合2、2a、2b……。因此，每个活塞/工作室组合2、2a、2b……都设置有盖23、23a……。活塞/工作室组合2、2a、2b……优选地全部结合在气缸壳体4中。

此外，在盖23中或工作室21的头部侧部设置有流体入口241。此外，在工作室21中、优选地在工作室21的壁中设置有流体出口251。流体入口241配备有入口阀24，入口阀24可以可选地关闭或释放流体入口241。流体出口251配备有出口阀25，出口阀25可以可选地关闭或释放流体出口251。替代性地，还可以设置的是，流体入口241或入口阀24设置在活塞22中、特别是在活塞头部中。在此，例如，可以参照图10。

待压缩的流体F经由流体入口241或入口阀24流动到工作室21中，在工作室21中通过活塞22的冲程运动被压缩，并通过出口阀25或流体出口251离开工作室21。在此，例如，对于流动路径的示意性指示，可以参照图11和图12。阀、例如为弹簧板阀的构型对于本领域技术人员来说是充分已知的，并且在此不需要进一步解释。

根据本发明，设置的是，径向活塞泵配备有结合在壳体部件5中的保持环51，结合在壳体部件5中的保持环51用于活塞/工作室组合2、2a、2b……的盖23、23a……中的所有盖。

为了说明与单独保持环的区别，应参照图1和图3，这些图示出了用于活塞/工作室组合的盖中的所有盖的单独保持环。通过比较上述示图，一方面是图1和图3、另一方面是图2和图4，示出了对整个组件的外径的影响。变得清楚的是，在根据本发明的具有壳体结合式保持环的改进方案的情况下，特别地参见图2和图4，外径Da_Geh2小于具有单独保持环的变型中的外径，并且该变型的外径Da_Geh1特别地参见图1和图3。

关于根据本发明的径向活塞泵的内径也具有优点。相应地，图3和图4示出了两种变型的壳体的内径，低压p_ND(特别地参见图5)作用在内径上。可以看出的是，除了壳体外径之外，“壳体结合式保持环”变型的壳体内径Di_Geh 2小于“单独保持环”变型的直径Di_Geh 1。

“单独保持环”变型的较大内径又引起轴向力较大(在相同压力的情况下)。较高的轴向力意味着壳体螺钉连接上较大的载荷、特别是对于螺钉的较高操作力。作为用于保持密封效果的措施，特别是在壳体部分之间的轴向上，必须增加螺钉的预加载力，必须使用具有更高强度的螺钉材料并且/或者必须增加螺钉的数目。所有这些措施都将导致成本增加。在此，根据本发明的具有结合式保持环的壳体部件的解决方案提供了优势，因为在此更小的内部表面应是期望的或者是可能的，并且因此更小的力应是期望的。

特别地，图5示出了径向活塞泵的壳体部件。优选地设置的是，径向活塞泵具有至少一个另外的壳体部件，其中具有结合式保持环51的壳体部件5和另外的一个或多个壳体部件形成径向活塞泵的壳体。在此通过示例的方式示出的径向活塞泵优选地包括位于壳体侧的总共四个壳体部件，所述四个壳体部件特别是轴向地旋拧在一起。根据本发明的径向活塞泵包括例如高压壳体3；气缸壳体4，特别是用于接纳活塞/工作室组合(2、2a、2b、……)的气缸壳体；具有结合式保持环51的壳体部件5；以及定子壳体6，特别是用于接纳电动马达的转子(未示出)的定子壳体。将所有壳体部分彼此连接的轴向螺钉连接、优选地在轴向方向上的螺钉连接优选地设计成确保壳体部件之间相对于环境的密封效果，在这方面特别参见图5。

优选地，具有结合式保持环的壳体部件5具有平面平行的轴向的密封面52，以便能够确保相对于相邻壳体部分的密封性要求。优选地，密封面52的表面、至少在区域D中配备有同心凹槽521，特别是在径向方向上配备有波纹部。优选地，凹槽521构造成在微米范围内，特别是在对外部的密封区域中在微米范围内。在此，特别地，可以参照图10。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，用于形成泵壳体的壳体部件3、4、5、6旋拧在一起。优选地，壳体部件借助于螺钉27共同旋拧在一起。为此目的，可以设置的是，气缸壳体4具有凸缘28或类似物，该凸缘或类似物用于与另外的壳体部件进行螺钉连接。气缸壳体还可以具有密封面52。

优选地，径向活塞泵的流体通道或流体通道的至少部分区域可以借助于旋拧在一起的壳体部件形成。这种组装的通道是例如高压通道252。

壳体部件3至6可以在径向活塞泵内或朝向外部界定或密封不同的压力区域。在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，壳体部件具有平面平行的轴向的密封面。借助于以这种方式构造的密封面，可以提供与相邻壳体部件的紧密连接、比如与高压壳体7或定子壳体8的紧密连接。

此外，可以设置的是，除了密封面52之外设置有密封件或者仅在密封面52之间设置密封件。

在本发明的另一有利的改进方案中，可以设置的是，密封面52的表面具有与平坦面或近似平坦面偏离的一个或更多个几何形状。因此，可以设置的是，为了针对性形成接触面或线性接触，密封面52中的至少一个密封面52具有凹形形状或凸形形状。因此，例如，壳体部件的平坦密封面52可以与另一壳体部件的凸形表面或密封面52进行接触，并且因此提供密封。借助于平坦表面与凸形表面之间的接触，有利地形成了这两个表面之间的限定的线性接触。这种线性接触可以优选地完全或至少部分代表对应部件之间的密封功能。有利地，这些表面中的一个表面可以具有弹性特性，并且因此部件之间的距离上的波动可以通过弹性进行补偿。

优选地，接触面53设置在具有结合式保持环51的壳体部件5上，并且接触面231设置在盖23上，接触面优选地设计成使得具有结合式保持环51的壳体部件5可以将盖23固定在气缸壳体4上，特别是轴向地和/或径向地固定在气缸壳体4上，因此相应地抵抗来自工作室21的压力。

进一步优选地，盖23和具有结合式保持环51的壳体部件5在接合直径上、特别是在盖23于气缸壳体4上的区域中具有重叠部，使得在盖23与壳体结合式保持环51之间产生过盈配合。

优选地，设置螺钉以用于所有壳体部分的连接；换言之，壳体部分用单个螺钉进行连接，如图14中的根据本发明的径向活塞泵的纵向截面的细节所示的。当所有的壳体部件借助于一个螺钉而旋拧在一起时，由于省略了中间螺钉配件，因此可以进行快速组装。

例如，可以有利的是，气缸壳体4和壳体结合式保持环5形成预组装的组件或用于组装的模块。具有壳体结合式保持环51的壳体部分5将盖23中的所有盖直接固定在气缸壳体4上。壳体部分或预组装模块可以彼此对准，并且然后用至少一个螺钉27旋拧在一起。由壳体部件5用作单独部件产生的另一优点是能够(在没有螺钉的情况下)对包括壳体部件5和气缸壳体4(优选地具有盖23和阀24、25、活塞和可选的密封件)的组件进行预组装。然后，该组件可以容易地旋拧至其他壳体部件，并且径向活塞泵可以被完全组装。另一优点是产生的模块化。径向活塞泵的壳体部件或壳体可以例如通过注射模制或压铸来生产。如果需要具有不同气缸布局的径向活塞泵，例如不同的气缸容积或不同的气缸布置/数目，则径向活塞泵的在轴向方向上所需的安装空间通常也会改变。借助于单独适配的壳体部件5，例如可以对以这种方式修改的气缸壳体4的变化的轴向安装空间需求做出反应。只要接触面或密封面不改变，就可以使用其他壳体部件而不需要进行修改。因此，借助于具有结合式保持环51的壳体部件5，可以形成下述径向活塞泵：该径向活塞泵在其轴向结构长度(或性能)上是模块化的和/或可扩展的。壳体部件5也可以理解为是指壳体环或间隔件。在这方面的细节特别在图14中示出。

优选地，具有结合式保持环51的壳体部件5应该以角度定向的方式相对于角度位置连结至气缸壳体4，使得用于壳体螺钉连接的通路彼此对准，并且螺钉可以插入穿过或者盖23的接触面231或53对应于保持环51。为此目的，可以设置的是，例如壳体部件5配备有结合式保持环51和至少一个定位器件、特别是定位孔。因此，气缸壳体4具有对应的定位器件、例如呈销的形式的定位器件。壳体部件5的定位器件54特别地用于结合式保持环51相对于连结装置的角度定向。气缸壳体应以角度定向的方式固定在安装套中，例如固定在夹紧块或不同地构造的几何形状件上。然后，自动式组装可以将两个壳体部分连结在正确的角度位置中。由于盖23与结合式保持环51之间的接触面的分配，所以推荐角度定向。

通过这种方式，可以确保的是，例如，在组装期间，具有结合式保持环51的壳体部件5可以以正确的角度位置被连结，例如以用于在工具的夹持器中进行拾取。还可以有利地设置的是，具有结合式保持环51的壳体部件5配备有第二定位器件、特别是第二定位孔54。第二定位孔——特别是相对于第一定位孔具有不等于180°的角度偏移——在例如保持环51的一个侧部上的内环边缘上存在倒角或倒圆部的情况下是特别有利的，这有利于保持环51的连结。偏移布置的第二定位孔确保具有结合式保持环51的壳体部件5总是以正确的角度安装。

第二定位孔与第一孔可以在不同的孔圆上，这具有可靠的角度对准的优点并且具有下述优点：如果在壳体部件5的一个侧部上设置有用于连结的倒角，则壳体部件5也不会以错误的方式安装(绕竖向轴线旋转180°)。

在另一构型中，设置了3个孔，其中一个孔布置在不同的半径或孔圆上。如上所述，优点是用于壳体部件的清楚的角度定向和正确的侧部分配。

还可以优选地设置的是，盖23具有一个入口阀或多个入口阀24。

优选地，具有结合式保持环51的壳体部件5应该至少部分地由钢或钢合金制成，但是至少保持环51由钢或钢合金制成，使得保持环51有利地满足其作为保持环在功能上的高强度要求(相对于盖的表面压力)。

具有结合式保持环51的壳体部件5的材料和/或生产方法包括现有技术中已知的所有材料或生产方法，比如铸造、车削或铣削(粗的和精细的)。

还可以优选地设置的是，盖的接触面和/或具有结合式保持环的壳体部件的相关接触面是平坦的或凹形/凸形的，其中，盖或具有结合式保持环的壳体部件的弯曲部可以相对于压缩机的轴轴向地延伸并且/或者相对于压缩机的轴横向地延伸。

还可以优选地设置的是，在盖与具有结合式保持环的壳体部件之间设置表面接触。

还可以优选地设置的是，在盖与具有结合式保持环的壳体部件之间设置公差补偿。

还可以优选地设置的是，具有结合式保持环的壳体部件和盖至少部分地具有相互对应的形状。

特别地在图7至图9中图示了具有结合式保持环的壳体部件的可能构型、特别是壳体部件的用于壳体螺钉连接的通路。

例如，图7示出了一种变型，在该变型中，用于壳体螺钉连接的通路55向内中断。通路的位置布置在环内、靠近盖系统的区域。具有结合式保持环55的壳体部件5优选地具有两个平面平行的轴向接触面，这两个轴向接触面构成了相对于相邻壳体部分的密封面。箭头通过示例的方式示出了用于在盖上接触的接触点。此处设置了八个接触点，使得此处示出的具有结合式保持环的壳体部件可以相应地用于固定八个盖。此处概述的变型的区别特别在于需要较少的安装空间，特别是由于缺少对螺钉通路/孔的封闭。

图8示出了具有结合式保持环的壳体部件，该壳体部件具有用于螺钉连接的通路的应力优化中断。为了说明的目的，此处箭头通过示例的方式示出了用于在盖上接触的可能接触点。此处概述的变型的区别特别在于需要较少的安装空间，特别是由于缺少对通路的封闭。

图9示出了具有结合式保持环51的壳体部件5，壳体部件5具有用于螺钉连接的完全封闭的通路。为了说明的目的，此处箭头通过示例的方式示出了用于在盖23上接触的可能接触点。此处概述的变型的区别特别在于在螺钉与螺钉孔之间没有分布压力的事实。这意味着螺钉孔因此已经被压缩机内部的制冷剂密封。原则上不需要额外的密封，例如在螺钉头部下方的额外的密封。

特别地，图14示出了壳体部件3至6中的所有壳体部件的同时螺钉连接。图14是穿过径向活塞泵的纵向截面的一部分；该截面是单独布局的(图6中示出的轮廓)，使得示出了螺钉连接/螺钉。这没有示出盖23和所需的入口阀。清楚的是，螺钉不能覆盖入口开口。如可以从附图中看出的，螺钉连接优选地设置成靠近壳体部件5与盖23之间的接触面，以便减少径向安装空间。原则上，可以想到的是，结合式保持环的几何形状形成在定子壳体中，并且定子壳体已经结合了壳体部件5的功能。壳体部件5可以被认为是一种壳体垫圈。可以在壳体垫圈的整个长度上加工接触面。如果在定子壳体6上形成壳体部件5的功能以及因此相对于盖23的接触面53，则加工更复杂并且因此更昂贵。