具有冷卻作用的活塞機的制作方法

本發明涉及一種活塞機，所述活塞機包括：具有腔室的殼體，所述腔室具有基本上圓扇形狀的橫截面；設計為樞轉元件的樞轉活塞布置在殼體中并且包括第一工作表面，其中，所述殼體和所述活塞限定至少一個可變的第一工作腔室；連接至所述活塞的驅動件或輸出端；以及布置在工作腔室中的用于排出工作流體的出口。

背景技術：

從現有技術中已知在前序部分中所提到類型的活塞機，所述活塞機被用作以活塞泵和活塞壓縮機形式的工作機械，或者用作以內燃機、壓縮氣體馬達或液壓馬達形式的、用于將工作腔室中產生的壓力轉換成運動的動力機械。

例如，DE 10 2008 04 05 74 A1公開了一種活塞機，所述活塞機具有設計為雙樞轉板的活塞。布置在基本上圓扇形狀的殼體中的活塞借助形成在其上的旋轉圓柱體而樞轉安裝，并且將殼體分為兩個分離的工作腔室，所述兩個分離的工作腔室分別設置有入口閥和出口閥。

DE 10 2010 036 977 B3同樣地公開了一種活塞機。該活塞機裝備有兩個活塞，所述兩個活塞設計為雙樞轉板。活塞機的殼體由兩個或更多個整體地接合的殼體部分形成，這些殼體部分分別為圓形圓柱節段形狀但是轉動180°，并且形成共同的空腔，其中被分配至每個殼體部分的活塞在分別相反的方向上被同步驅動并且彼此平行地布置，所述活塞分別限定了外工作腔室和在雙活塞板之間的內工作腔室，其中第三入口閥和第四出口閥形成在鄰近的殼體部分之間的假象的分離線的高度處的殼體后壁中。

技術實現要素：

本發明的目的是進一步改進如在前序部分中提到類型的活塞機，使得其可以以更高的效率操作。該目的是通過根據獨立權利要求的特征形成的活塞機來達到的。本申請的進一步的功能改進為從屬權利要求的主題和示例性實施方式。

所述活塞機包括：具有腔室的殼體，所述腔室具有基本上圓扇形狀的橫截面；以及設計為樞轉元件的樞轉活塞，樞轉活塞布置在所述殼體中并且包括第一工作表面，其中，所述殼體和所述活塞限定至少一個可變的第一工作腔室。此外，所述活塞機包括連接至所述活塞的驅動件或輸出端，以及布置在所述工作腔室中用于排出工作流體的出口。所述殼體具有在至少一個殼體壁中的冷卻開口，通向所述腔室的所述開口至少用于通過冷卻劑對流冷卻所述活塞的與所述第一工作表面相對的側面。冷卻劑可以通過冷卻開口而被引入到腔室中，由此，活塞和/或工作流體和/或殼體和/或腔室的溫度可被降低。這樣，可以提高所述活塞機的效率。通常，冷卻開口事實上減小了可變的工作腔室的工作體積。但是可以僅通過冷卻以更高效率操作活塞機。根據冷卻開口的位置(除了上面所提到的活塞表面)，例如，還可以集中冷卻活塞的另外表面以及一個或多個殼體壁或腔室的部分。

在一個另外的實施方式中，所述腔室由橫截面為圓弧形狀的壁限制。在下文中，橫截面具有圓弧形狀的壁將被稱為“圓弧形狀的壁”。例如，所述冷卻開口可以設置在所述圓弧形狀的壁中。圓弧形狀的壁中的開口可以通過冷卻劑沖洗腔室，由此可以實現對腔室的有效冷卻。例如，借助于使用冷卻劑的沖洗過程，熱的再膨脹氣體在腔室中的壓縮之后可從所述腔室中去除。這樣，活塞機的效率可被進一步提高。

活塞的樞轉角(參見例如，圖1至圖6中的角α)可以限定活塞從一死點到隨后的死點的樞轉運動的最大偏置。優選地，樞轉角≤90°，通常≤60°。優選地，樞轉角大于40°。可以根據壓力比使用不同的樞轉角。也可以使用更小的樞轉角(例如≤10°的樞轉角)，特別是用于計量泵。

通常，圓形中的中心角由圓弧相對于相關聯的圓形的半徑r的比來表示。可以設置成，圓弧形狀的壁中的開口由第一中心角(參見例如，圖2中的角β)限定，所述中心角(β)至多與所述活塞的樞轉角(α)一樣大。在一個另外的實施方式中，所述圓弧形狀的壁限定第二中心角(參見例如，圖6中的角γ)，第二中心角例如至多與樞轉角一樣大。優選地，第二中心角小于樞轉角的50％。優選地，面向所述圓弧形狀的壁的活塞側面的橫截面為圓弧形狀，并且所述活塞側面可以限定第三中心角(參見例如，圖10中的角δ)。例如，圓弧形狀的壁的所述第二中心角(γ)與所述活塞側面的所述第三中心角(δ)一樣大。第二中心角也可以小于或大于所述第三中心角。第一中心角(β)可以大于或小于上面所提到的第二中心角(γ)和/或第三中心角(δ)，或第一中心角(β)可以與上面所提到的第二中心角(γ)和/或第三中心角(δ)一樣大。上面所提到的活塞側面(其橫截面為圓弧形狀)、圓弧形狀的壁和圓弧形狀的壁中的開口的尺寸因此可以被改變和調節，這取決于需要多大程度的冷卻，并且取決于活塞機的供給體積或工作體積假定為多大。

通常，活塞可以圍繞樞轉軸線樞轉。在此，樞轉軸線可以限定軸向方向。徑向方向可被限定為垂直于軸向方向并且垂直于樞轉方向。例如，可以設置成，所述圓弧形狀的壁中的開口在所述圓弧形狀的壁的整個軸向長度上延伸。

在一個實施方式中，所述活塞的樞轉運動限定了樞轉平面。優選地，所述腔室由前壁和后壁限制，其中，所述前壁和所述后壁可以平行于所述樞轉平面而形成。可以設置成，冷卻開口形成在所述前壁和/或所述后壁中。該設計可以以與上面所提到的圓弧形狀的壁中的冷卻開口的設計類似的方式來達到冷卻。所述后壁和/或所述前壁中的所述冷卻開口例如在所述后壁和/或所述前壁的整個徑向長度上延伸。

驅動件或輸出端通常包括具有曲柄銷的至少一個曲柄軸。曲柄銷例如接合到連接至活塞的連接桿的連接桿環孔中，或接合到牢固地連接至活塞的連接桿環的導向凹槽中。本領域的技術人員已知的是，有很多的可用于構造驅動件或輸出端的選擇。曲柄軸的旋轉速度通常大于1500min^-1。旋轉速度甚至可以達到8000min^-1或更大。

活塞的工作表面通常為活塞的這樣的表面：工作通過該表面執行或在該表面上執行。此外，可以設置成，所述活塞在與所述第一工作表面相對的側面上具有第二工作表面，并且所述活塞和所述殼體限定了其中布置有第二出口閥的可變的第二工作腔室，其中，所述冷卻開口將所述第一工作腔室與所述第二工作腔室分離并且至少位于第一工作腔室和第二工作腔室之間的分隔線上。然后，在每個情況下，工作可以通過第一工作表面和第二工作表面交替地執行，這取決于哪一個可變的工作腔室在此刻是閉合還是打開。然后，利用冷卻劑的對流冷卻通常至少發生在相應的與活塞的工作表面相對的側面處。冷卻開口優選地位于圓弧形狀的壁中(例如位于圓弧形狀的壁的中心中)、和/或位于前壁中和/或位于后壁中。在曲柄軸的一個完整的樞轉運動或曲柄軸轉動360°期間，兩個工作腔室通常交替地閉合和打開。打開的工作腔室例如通過冷卻劑來沖洗，同時，可在閉合工作腔室中供給或壓縮工作流體。因此，該活塞機的設計可以特別高效地執行整個的沖洗和冷卻過程。

在另一實施方式中，所述工作腔室根據所述活塞的樞轉位置而打開或閉合。當工作腔室打開時，冷卻劑優選地流入到該工作腔室中并且至少對流冷卻與工作表面相對的活塞側面和/或沖洗該工作腔室。

所述腔室還可由背離所述第一工作表面的第一側壁限制，由此，所述冷卻開口設置在所述第一側壁中。通常，所述腔室由面向所述第一工作表面的第二側壁限定。此外，所述可變的工作腔室可以由活塞、第二側壁、圓弧形狀的壁、前壁和后壁限制。如果冷卻開口僅僅設置在背離工作表面的第一側壁中，則通常不發生使用冷卻劑對工作表面的沖洗。該設計反而能夠連續對流冷卻與工作表面相對的活塞側面。

所述第一側壁中的所述冷卻開口可以在所述側壁的整個徑向長度和/或軸向長度上延伸。優選地，冷卻開口甚至在整個第一側壁上延伸，即，第一側壁被省略。這樣，可以進一步提高冷卻效果。

為了在殼體中形成冷卻開口，可以完全地或部分地去除一個或多個殼體壁，由此事實上減小了腔室的工作體積，但是可以提高活塞機的總體工作質量。

可以設置成，所述圓弧形狀的壁和/或所述前壁和/或所述后壁和/或上面所提到的所述側壁被所述冷卻開口分成兩個部分。冷卻開口特別地可以設置在殼體壁中，在這種情況下空間可用，并且確保了冷卻劑良好的流動。冷卻開口可以以各種形狀(例如，凹槽、圓扇形或圓形或任何其它形狀)而形成在殼體壁中。還可以將多個冷卻開口設置在各個不同的壁中，例如，設置在圓弧形狀的壁和/或前壁和/或后壁和/或側壁中。上面所提到的冷卻開口可以彼此組合。

如果設置多個冷卻開口，一個冷卻開口可以被設計為冷卻劑入口，而其它冷卻開口可以被設計為冷卻劑出口。例如，在一個實施方式中，冷卻開口分別形成在后壁中和在前壁中。例如，冷卻劑可以通過后壁或前壁的冷卻開口而被引入到腔室中，并且可以通過前壁或后壁的冷卻開口而被排出。此外，冷卻開口還可以設置在圓弧形狀的壁中并設置在后壁和/或在前壁中。在該實施方式中，例如，冷卻劑可以通過圓弧形狀的壁中的冷卻開口而被引入到腔室中，并且可以通過后壁和/或前壁中的冷卻開口而被排出。各個不同的殼體壁中的冷卻開口的其它組合也是可以想到的，其中，冷卻劑通過冷卻開口而被引入到腔室中，并且通過各個其它冷卻開口而從腔室排出。在這些實施方式中，腔室可以通過冷卻劑而特別良好地被沖洗。

如果設置多個冷卻開口，它們可以具有不同尺寸或甚至可以被分割。冷卻開口在寬度和長度方面可被不同地設計。

所采用的冷卻劑或工作流體例如可以為空氣、CO₂或其它氣體或可以為液體(例如水)。對于本領域的技術人員顯而易見的是，冷卻劑和工作流體的選擇取決于活塞機的各種設計。活塞機例如可以操作為泵、真空泵、壓縮機、或引擎/馬達。

在另一實施方式中，橫截面為圓弧形狀的第二壁可以附接至所述活塞，其布置在小于所述活塞的最大徑向長度的半徑上，并且其至少在所述活塞的樞轉位置中接合到側壁的通路中，其中，冷卻開口優選地同樣設置在該側壁中。在一個實施方式中，冷卻開口形成用于橫截面為圓弧形狀的第二壁的入口。從樞轉軸線的方向觀看，設置在該側壁中的冷卻開口可以設置在圓弧形狀的第二壁的上方或下方。優選地，圓弧形狀的第二壁同樣地由冷卻劑冷卻。之后，可變的第二工作腔室可以至少由弓形的第二壁、所述活塞和所述側壁限定。通過該實施方式，例如可以實現兩階段壓縮。

在另一實施方式中，入口閥布置在工作腔室中，至少用于將工作流體引入到該工作腔室中。通常，冷卻開口不同于入口閥。在優選的實施方式中，出口設計為出口閥。通常，冷卻開口不同于出口閥。因此，入口閥和出口閥可以布置在工作腔室中，例如，布置在后壁、前壁、側壁和/或在圓弧形狀的壁中。可替選地，入口閥還可以被省略。當腔室是打開的時，腔室和/或活塞至少通過冷卻劑來對流地冷卻和/或沖洗。隨著活塞的樞轉運動的進行，腔室隨后閉合。仍然留在腔室中的冷卻劑之后可以通過出口閥去除。

在另一實施方式中，活塞以用于對流冷卻的冷卻鰭部為特征。優選地，冷卻鰭部位于與工作表面相對的活塞側面上。此外，活塞可以被設計為空腔。冷卻鰭部和/或空腔設計可以進一步提高活塞的冷卻效果。

在另一實施方式中，冷卻開口的尺寸可被可變地控制或調節，優選地通過布置在殼體壁中的控制構件或滑動件或節流閥來可變地控制或調節。這樣，開口的尺寸可被控制或者減小或者增大，從而影響或調節冷卻空氣流動速度。因此，活塞機可以適于各種性能需求，由此可以在操作期間控制冷卻效果。可變地可控的冷卻開口可以被機械地打開或閉合至所需要的更大或更小的程度，例如，經由凸輪軸的運動。可變地可控的冷卻開口還可以由電子控制裝置控制，從而在活塞機的操作期間根據需要改變冷卻開口的尺寸。在另一實施方式中，壓力傳感器和/或溫度傳感器設置在腔室和/或在活塞中，壓力傳感器和/或溫度傳感器可以連接至控制裝置和/或評估裝置。在達到腔室和/或活塞中的溫度和/或壓力的閥值時，冷卻開口可以被相應地打開或閉合至更大或更小的程度，并且其尺寸可以相應地增大或減小。如果測量到的溫度例如小于特定閥值，則冷卻開口可以閉合，從而增大活塞機的供給體積。因此，在操作活塞機期間，利用可變地可控的冷卻開口可以影響活塞機的供給體積、冷卻劑流動速度、壓力和溫度，從而提高活塞機的效率。

通過活塞的運動，冷卻劑可以通過冷卻開口被吸入。此外，可以設置冷卻裝置(優選地鼓風機或泵)以用于將冷卻劑供給通過殼體的開口并且供給到腔室中。可以這樣的方式甚至更高效地進行冷卻。為了進一步提高冷卻空氣流動速度，文丘里管可以設置在冷卻開口處，其可以很大程度上提高流動速度。

對于本領域的技術人員顯而易見的是，多個腔室可以連續或并排地連接。因此，殼體例如可以具有兩個或更多個接合的殼體部分，這些多個部分分別為圓扇形形狀但是轉動了180°，并且形成共同的空腔，其中，活塞被分配至每個殼體部分。之后，兩個鄰近的殼體部分與它們的活塞一起限定了至少一個可變的工作腔室。在文獻DE 10 2010 036 977 B3中例如可以找到另外的細節。在此，冷卻開口可以設置在至少一個腔室中。然而，多個或所有的腔室也可以具有冷卻開口。

被設計為壓縮機的活塞機例如能夠利用單級壓縮壓縮至10bar或更大，例如達到20bar。而且，活塞機允許無油操作，這特別是對于用作真空泵、壓縮機或膨脹馬達而言是期望的。

附圖說明

參考所附附圖，將更為詳盡地描述本發明的示例性實施方式，在附圖中：

圖1顯示了具有在圓弧形狀的壁中的冷卻開口的活塞機的橫截面的視圖；

圖2顯示了具有位于圓弧形狀的壁的中心處的冷卻開口的活塞機的橫截面的視圖；

圖3顯示了具有在后壁中的冷卻開口的活塞機的橫截面的視圖；

圖4顯示了具有設置在后壁的中心處的冷卻開口的活塞機的橫截面的視圖；

圖5顯示了具有在側壁中的冷卻開口的活塞機的橫截面的視圖；

圖6a至圖6c顯示了具有兩個在不同壁中的冷卻開口的活塞機的橫截面的視圖；

圖6d顯示了具有附接至活塞的圓弧形狀的第二壁的活塞機的橫截面的視圖；

圖7a至圖7c顯示了具有布置在共同的殼體中的兩個活塞的活塞機的橫截面的視圖，其中，冷卻開口分別布置在殼體的每個側壁中；

圖8a至圖8c顯示了具有布置在共同的殼體中的兩個活塞的活塞機的橫截面的視圖，其中，開口分別設置在每個弧形形狀的壁中；

圖9a至圖9b顯示了分別具有布置在共同的殼體中的兩個活塞的兩個活塞機的橫截面的視圖，其中，冷卻開口分別設置在每個側壁中和每個圓弧形狀的壁中；

圖10顯示了根據現有技術的活塞機的橫截面的視圖；

圖11a和圖11b顯示了根據現有技術的另一活塞機的橫截面的視圖；

圖12顯示了根據圖11的活塞機的橫截面的側視圖，其示出為具有驅動件。

具體實施方式

在附圖中，重復出現的特征配有相同的附圖標記。

在下文中，首先參考圖10。圖10顯示了根據現有技術DE 10 2008 040 574 A1的活塞機，其形成本申請的一部分。

如圖10中所示出的，活塞機包括圍繞腔室2的殼體1、支承殼體3和曲柄箱4。腔室2具有圓扇形狀的橫截面，并且根據圓柱扇形體的形狀，由兩個側壁5和6(其相對彼此以大約53°的角度α設置)、前端壁(未顯示)和后端壁7以及壁8和旋轉圓柱體9限制，壁8的橫截面為圓弧形形狀。由兩個相對的支承外殼形成的支承殼體3與圓弧形形狀的壁8相對、鄰接于側壁5、側壁6的端部。此外，提供了曲柄箱4，該曲柄箱4部分地填充有油池12。可圍繞旋轉軸線14旋轉的旋轉圓柱體9安裝在支承殼體3中。腔室2密封性地朝向曲柄箱4密封，例如通過集成在支承殼體3中的密封條帶13。相對于彼此而對角地設置的活塞15(其形成為樞轉板)和連接桿16剛性地或集成地形成在旋轉圓柱體9處。連接桿16具有導向凹槽17，導向凹槽17在連接桿16的整個長度上延伸，可旋轉地安裝在曲柄箱4中的曲柄軸19的曲柄銷18接合到導向凹槽17中。通常設計為空腔的活塞15位于工作腔室2中，并且上邊緣28密封地抵靠在彎曲的圓弧形狀的壁8的內表面上。活塞15的上邊緣28的橫截面為圓弧形形狀并且由大約8°的中心角δ限定。入口閥22、24和出口閥23、25分別形成在腔室2的兩個側壁5、6中。活塞15的樞轉運動限定了樞轉平面，其中，后端壁7和前端壁平行于樞轉平面。當然，前面所提到的角α和δ還可以大于或小于在示例中所顯示的那些角。

上面所描述的活塞機可以操作為以下的活塞泵或活塞壓縮機，但是也可以作用為利用內部燃燒或外部燃燒的內燃機(其功能未在此描述)：在曲柄軸19的旋轉運動期間，在曲柄半徑11上運動的曲柄銷18在連接桿16的導向凹槽17中滑動，其由此將樞轉運動傳遞至活塞15。當活塞15從腔室2的在左側壁5處的位置(如圖10所示)向右側壁6執行樞轉運動時，左入口閥22和右出口閥25打開，同時左出口閥23和右入口閥24閉合。因此，之前所吸入的流體從腔室2經由右出口閥25排出。在另一側，工作流體經由左入口閥22被吸入，當左入口閥22閉合并且左出口閥23打開時、曲柄軸19進一步旋轉運動時，工作流體被再次排出，同時在右側的流體經由入口閥24被吸入。

活塞15因此操作為具有兩個工作表面29和30的雙活塞，其在曲柄軸19一次轉動期間執行兩個樞轉運動，這意味著從左側壁5處的左死點到右側壁6處的右死點并且返回。油池12影響了曲柄機構的潤滑，這意味著導向凹槽17和曲柄銷18在其中滑動，曲柄機構還可以附帶地形成有滾動軸承和滑動塊。

如從DE 2008 040 574 A1已知，導向凹槽17還可以布置在活塞15中。因此，可以實現高緊湊性設計。

可替選地，還可以設置：曲柄軸19的曲柄銷18接合在鉸鏈連接至活塞的連接桿的連接桿環孔中。活塞機的驅動和輸出因此不限于所示出的實施方式。

圖1不同于圖10之處在于，殼體1在圓弧形狀的壁8中具有冷卻開口51，所述開口通向腔室2。此外，相較于圖10的實施方式，在側壁6中不設置入口閥和出口閥。冷卻劑(在示出的實施方式中為空氣)流動通過冷卻開口51到達腔室2中，并且將其冷卻。此外，活塞15通過至少在與工作表面30相對的側面32處的空氣來對流冷卻。圖1的活塞機例如設計為壓縮機，并且借助于冷卻開口的冷卻使得可以提高壓縮機的效率。可選地，如圖1所示，可以提供：側壁6中的第二冷卻開口51’。所述第二冷卻開口例如設計為冷卻劑出口，冷卻劑可通過該出口被排出。在附圖中，冷卻劑的流動方向由箭頭表示。這可以進一步提高沖洗過程和冷卻過程。

圖2的活塞機不同于圖10的示例性實施方式之處在于，冷卻開口52設置在圓弧形狀的壁8的中心處。盡管在根據圖1的實施方式中，兩個工作循環(即，吸入和壓縮)在曲柄軸19的一次轉動期間是可以的，但是在根據圖3的實施方式中，四個工作循環也是可以的。冷卻開口52的中心形成使得可以通過在左手側上和右手側上的冷卻劑交替地沖洗工作腔室2。根據活塞15的樞轉位置，工作腔室2打開或工作腔室2閉合。在圓弧形狀的壁8中的冷卻開口52在圖1和圖2中均由中心角β限定，中心角β小于活塞15的樞轉角α。在圖1和圖2中，圓弧形狀的壁8中的開口51和開口52在圓弧形狀的壁8的整個軸向長度上延伸。這意味著開口51和開口52形成為圓弧形狀的壁中的狹長凹槽并且從前端壁延伸到后端壁7。可替選地，冷卻開口51和冷卻開口52可以具有更小的軸向長度。

圖3不同于圖10之處在于，冷卻開口53布置在后端壁7中。此外，相較于圖10的實施方式，在側壁6中不設置入口閥和出口閥。此外，活塞15僅僅具有一個工作表面30。

圖4的實施方式不同于圖10的實施方式之處在于，冷卻開口54布置在后端壁7中的中心處。圖2中為同樣的情況，開口54在此也布置在中心處。當活塞15處于樞轉位置中時，活塞15閉合圖3的右側壁6的開口53，而當活塞15處于圖4中的中心位置時，活塞15閉合開口54。圖3的開口53和圖4的開口54均在端壁7的整個徑向長度上從支承殼體3延伸到圓弧形狀的壁8。在兩個實施方式中，開口53和開口54也設置在前端壁(未顯示)中。僅僅一個開口53和開口54可以設置在前端壁中或設置在后端壁7中。

圖1和圖3的活塞15僅具有一個工作表面30時，而圖2和圖4的活塞15除了第一工作表面30之外還具有第二工作表面29。圖2和圖4的冷卻開口52和冷卻開口54將第一工作腔室和第二工作腔室分離。此外，圖2的圓弧形狀的壁8和圖4的端壁7分別被冷卻開口52和冷卻開口54分成兩個部分。

圖5的活塞機不同于圖10的實施方式之處在于，冷卻開口55設置在側壁6中。此外，相較于圖10的實施方式，在側壁6中不設置入口閥和出口閥。這樣，活塞15僅具有一個工作表面30。側壁6中的冷卻開口55在側壁6的整個徑向和軸向長度上延伸，即，在圖5的實施方式中，整個側壁6已經被省略。因此，在與工作表面相對的側面32處可以對活塞15連續對流冷卻。相較于圖1至圖4，圖5的可變的工作腔室在活塞15的每個樞轉位置中閉合。

圖6a的實施方式不同于圖10的實施方式之處在于，側壁6被完全地省略并且開口51還設置在圓弧形狀壁8中。此外，相較于圖10的實施方式，入口閥和出口閥不設置在側壁6中，并且活塞15僅具有一個工作表面30。因此，圖6a的實施方式表示了圖5和圖1的組合。圖6a的圓弧形狀的壁8限定了大約25°的第二中心角γ，該角小于上面所描述的活塞15的樞轉角α。圓弧形狀的壁8中的開口51被中心角β限定。在圖6a中，角β和角γ相等。然而，在其它實施方式中，它們還可以彼此不同。因此，中心角β還可以大于或小于中心角γ。

在圖6b的實施方式中，冷卻開口52和冷卻開口54分別設置在圓弧形狀的壁8中和設置在后端壁7中。圖6b的實施方式因此表示圖2和圖4的實施方式的組合。然而，相較于圖4的實施方式，后端壁7的冷卻開口54并不在后端壁7的整個徑向長度上延伸，而是大約達到后端壁7的徑向長度的三分之一。利用鼓風機60，冷卻劑通過圓弧形狀的壁8中的冷卻開口52(其形成為冷卻劑入口)被引入到腔室2中。在有效沖洗腔室2之后，冷卻劑隨后從腔室2通過后端壁7中的冷卻開口54(其形成為冷卻劑出口)排出。在此，冷卻劑的流動方向由箭頭表示。因此，在該實施方式中，通過冷卻劑可以特別好地沖洗腔室2。此外，冷卻開口可以設置在前端壁(未顯示)中。

在圖6c的實施方式中，分別在后端壁7和前端壁中設置了冷卻開口54和冷卻開口54’。前端壁的冷卻開口54’到后端壁7的投影通過圖6c中的虛線表示。類似于圖6b的實施方式，利用可選的鼓風機(未顯示)，冷卻劑通過前端壁中的冷卻開口54(其被設計為冷卻劑入口)被引入到腔室2中。在有效沖洗并冷卻腔室2之后，冷卻劑隨后從腔室2通過后端壁7中的冷卻開口54’(其被設計為冷卻劑出口)排出。在此，冷卻劑的流動方向由箭頭表示。因此，在該實施方式中，通過冷卻劑可以特別好地沖洗腔室。當然，流動方向還可以相反。在該情況下，鼓風機將冷卻劑通過后端壁中的冷卻開口54吹到腔室2中。在沖洗腔室2之后，冷卻劑通過前端壁中的冷卻開口54’離開腔室2。

如從圖1、圖2、圖4和圖6可以看到，可變的工作腔室根據活塞的樞轉位置而閉合或打開。

圖6d的活塞機不同于圖10的實施方式之處在于，冷卻開口55設置在側壁5中。此外，第二壁70(其橫截面為圓弧形狀)附接至活塞15并且布置在比活塞15的最大徑向長度小的半徑上、并且接合在側壁5的冷卻開口55中。這樣，產生了圓弧形狀的第二壁的連續對流冷卻。從樞轉軸線14的方向觀看，同樣地形成為用于圓弧形狀的第二壁70的通道的冷卻開口55設置在圓弧形狀的第二壁70的上方。自然地，其還可以布置在圓弧形狀的第二壁70的下方。可變的第二工作腔室由圓弧形狀的第二壁70、活塞15、側壁5、前壁和后壁7限定，并且通過這些壁密封地閉合。因此，在圖6d的實施方式中，有兩個可變的工作腔室，其在活塞15的每個樞轉位置中閉合，由此例如可以實現兩階段壓縮。

圖1至圖6d不同于圖10之處在于，冷卻開口51、冷卻開口51’、冷卻開口52、冷卻開口53、冷卻開口54和冷卻開口55的尺寸可以分別利用布置在相應的殼體壁中的滑動件61、滑動件61’、滑動件62、滑動件63、滑動件64和滑動件65可變地控制或調節。滑動件61、滑動件61’、滑動件62、滑動件63、滑動件64和滑動件65允許腔室2的閉合沖洗并且在每種情況下連接至電子控制裝置(未顯示)，電子控制裝置還連接至布置在活塞15中的壓力傳感器和溫度傳感器(未顯示)。控制裝置適于控制滑動件61、滑動件61’、滑動件62、滑動件63、滑動件64和滑動件65，從而在操作活塞機期間控制冷卻開口51、冷卻開口51’、冷卻開口52、冷卻開口53、冷卻開口54和冷卻開口55的尺寸并且根據需要將其增大或減小。在達到腔室2中的溫度和/或壓力的閥值的時刻，冷卻開口51、冷卻開口51’、冷卻開口52、冷卻開口53、冷卻開口54和冷卻開口55可被打開或閉合以將活塞15和/或腔室2冷卻、或者其尺寸可以被增大或減小。如果在活塞15處測量到的溫度例如小于或大于特定閥值，冷卻開口51、冷卻開口51’、冷卻開口52、冷卻開口53、冷卻開口54和冷卻開口55可被閉合或打開從而增大活塞機的供給體積。因此，在操作活塞機期間，可以影響供給體積、冷卻劑流動速度、壓力和溫度，從而提高活塞機的效率。可替選地，滑動件61、滑動件61’、滑動件62、滑動件63、滑動件64和滑動件65可以利用機械控制裝置(例如凸輪軸)來操作，從而以更大或更小的程度打開或閉合冷卻開口51、冷卻開口51’、冷卻開口52、冷卻開口53、冷卻開口54和冷卻開口55。代替滑動件61、滑動件61’、滑動件62、滑動件63、滑動件64和滑動件65，還可以設置節流閥或其它控制構件。

不像根據圖10的活塞機，在圖1、圖3、圖5、圖6a和圖6d的實施方式中，冷卻鰭部31設置在活塞15的與工作表面30相對的側面32上以增強冷卻。此外，為了提高冷卻效果，在圖1至圖6的實施方式中的每個實施方式中，設置了可選的鼓風機60或冷卻裝置(在圖3、圖4、圖6c、圖7、圖8和圖9中未顯示)，如有需要，該鼓風機或冷卻裝置將空氣或任何其它冷卻劑吹入到冷卻開口51、冷卻開口52、冷卻開口53、冷卻開口54和冷卻開口55中。鼓風機60同樣地連接至上面所提到的控制裝置。特別地，如果滑動件61、滑動件62、滑動件63、滑動件64和滑動件65打開或閉合相應的冷卻開口51、冷卻開口52、冷卻開口53、冷卻開口54和冷卻開口55，則控制裝置控制鼓風機60。如果不設置冷卻裝置，則冷卻劑可以通過活塞的運動而通過冷卻開口51、冷卻開口52、冷卻開口53、冷卻開口54和冷卻開口55被吸入。為了進一步提高冷卻空氣流動速度，可以在附圖中顯示的冷卻空氣入口開口中設置文丘里管。為了增強冷卻效果，冷卻鰭部可以設置在殼體的外表面上。

在下文中，參考圖11A、圖11B和圖12。在圖11A、圖11B和圖12中，顯示了根據現有技術DE 10 2010 036 977 B3的活塞機的橫截面的視圖，其同樣地形成本申請的一部分。

根據圖11A、圖11B和圖12，旋轉圓柱體106經由軸承105圍繞旋轉軸線104而可旋轉地安裝在殼體103中，活塞101和活塞102連接至旋轉圓柱體106并且每一者在端側處具有導向凹槽107，連接至驅動軸109的曲柄軸110的曲柄銷108接合至導向凹槽107中。導向凹槽107充當連接桿環或活塞環，其因此形成活塞101和活塞102的整體部分。與相應的活塞101和活塞102相互作用的兩個曲柄軸110(如圖12所示)經由齒輪機構126而彼此連接并且以這樣的方式同步：活塞101和活塞102可在各自的平行的相對方向上驅動并且可以在以圓柱扇形體(節段)的形式設計的殼體部分103a和殼體部分103b中運動。

整體形成的殼體103包括(由虛線X表示)兩個接合的殼體部分103a、殼體部分103b，然而，殼體部分103a、殼體部分103b轉動180°并且具有基本上圓扇形狀的橫截面，其中，活塞101和活塞102的旋轉圓柱體一者安裝在上殼體壁111并且一者安裝在下殼體壁112處。由殼體圍繞的腔室A1和腔室A2因此具有兩個并排布置而彼此相對的相等尺寸的圓扇形的形狀。殼體103還包括殼體后壁114和殼體蓋113以及第一側壁115和第二側壁116。在每個位置中彼此平行對齊的兩個雙活塞101、102設置在相應的側壁115、116處的初始位置中(如圖11A所示)以及設置在幾乎抵靠限定的間隙的分離線X處的端部位置中。入口閥18a、入口閥18b和入口閥18c以及出口閥19a、出口閥19b和出口閥19c布置在兩個側壁115和116中以及分離線X的高度處的殼體后壁114中。根據箭頭17a、箭頭17b，通過兩個曲柄銷108的同步但是方向相反的旋轉運動，兩個活塞101和102朝向彼此運動接近分離線X，并且離開彼此運動接近側壁115和側壁116。還可以使用僅一個曲柄軸，其中，活塞101和活塞102例如通過齒輪同步。根據圖11的以這樣的方式設計的活塞機例如可以操作為壓縮機、泵或引擎/馬達。

例如，在用作泵的情況下，供給介質(其位于兩個雙活塞板101和102之間的大的內工作腔室A3中并且其之前已經經由入口閥18c被吸入)在雙活塞板101和102朝向分離線X樞轉運動期間再次從工作腔室A3排出。在該樞轉運動(排出)期間，供給介質經由入口閥18a和18b被同時吸入到兩個外(較小的)工作腔室A1和工作腔室A2中，工作腔室A1和工作腔室A2分別形成在雙活塞板101和102與側壁115和116之間。當兩個雙活塞板101和102隨后向側壁115和側壁116的方向運動時，之前已經被吸入到工作腔室A1和A2中的供給介質通過出口閥19a、出口閥19b排出，并且同時，供給介質經由入口閥18c被吸入到大的工作腔室A3中。這樣，借助于同一個殼體103中的兩個相互作用的雙活塞板101和102和三個工作腔室A1、A2和A3，確保了有效的供給操作。兩個小的外工作腔室A1和A2的最大體積對應于較大的內工作腔室A3的最大體積。上面所描述的活塞機可以操作為具有同等高效率的壓縮機或膨脹馬達或二者的組合。例如，中間的-大的工作腔室A3可以操作為膨脹馬達，而兩個小的外工作腔室A1和A2操作為壓縮機或泵并且由膨脹馬達驅動。當所描述的活塞泵用作壓縮機時，內工作腔室A3和外(左)工作腔室A1可以操作為第一壓縮機階段，并且另一外工作腔室A2可以操作為第二壓縮機階段。因此，工作腔室A1、A2和A3分別可以完成如壓縮機、泵和引擎/馬達的不同的功能。

圖7A至圖7C的實施方式不同于圖11的實施方式之處在于，冷卻開口151設置在側壁15和側壁16中，其中，側壁115和側壁116中的冷卻開口151在側壁115和側壁116的整個徑向長度和軸向長度上延伸。冷卻開口151可以通過冷卻劑至少對流冷卻與活塞的工作表面相對的活塞側面處的活塞101和活塞102。此外，圖7a至圖7c的實施方式類似于圖5的實施方式。代替兩個冷卻開口151，如可在圖7a至圖7c中看到，冷卻開口151還可以僅設置在側壁115和側壁116中的一者中。在該情況下，僅僅一個活塞101、102被冷卻。

圖8A至圖8C的實施方式不同于圖11的實施方式之處在于，兩個冷卻開口152設置在圓弧形狀的壁中。正如圖11，圖8的實施方式也包括三個工作腔室A1、A2和A3。由于冷卻開口152彼此相對布置，因此可以在工作腔室A3中達到特別良好的冷卻效果。冷卻劑(例如空氣)因此例如被允許從一側流入并且從另一側流出，這在圖8中利用箭頭130和箭頭131指示。通過冷卻劑，冷卻開口152因此可以至少對流地冷卻工作腔室A1、A2和A3以及活塞101和活塞102。冷卻開口152在此被設計為與活塞101和活塞102的上邊緣140一樣大。然而，冷卻開口152還可以小于或大于活塞101和活塞102的上邊緣140。如從圖8b可以看到的，具有樞轉位置，所有的工作腔室A1、A2和A3在該樞轉位置中被閉合。在圖8c的樞轉位置中，工作腔室A1和A2打開，而在圖8a的樞轉位置中，工作腔室A3打開很大。此外，圖8中的冷卻開口152的布置類似于圖2的實施方式。可替選地，在此還可以設置僅僅一個冷卻開口152代替兩個冷卻開口152。

類似于圖6a的實施方式，在關于冷卻開口151和152的圖9a和圖9b中顯示了圖7和圖8的組合。在圖9a中，橫截面為圓弧形狀的壁分別由徑向地設置在不同位置中的兩部分111’和111”以及112’和112”形成。在活塞的上邊緣140和圓弧形狀殼體壁111’和112’之間有徑向間隙140。所述徑向間隙140在樞轉方向上延伸一中心角ε，并且在軸向方向上從殼體蓋113延伸到殼體后壁114。間隙140的尺寸可以根據實施方式在徑向方向、軸向方向或樞轉方向上而改變。在圖9b中，圓弧形狀的壁111”和112”僅僅與活塞101和活塞102的上邊緣140一樣大。可替選地，圓弧形狀的壁111”和112”的尺寸可以更小或更大。相較于圖8的實施方式，在圖9a和圖9b中，僅有一個工作腔室A3。在圖9a和圖9b的實施方式中，活塞101和活塞102可被從多個側面對流冷卻。因此，腔室體積的損失可在圖9a和圖9b中由提高的冷卻效果補償。

圖7至圖9不同于圖11之處還在于，可利用滑動件(未顯示)可變地控制并且調節冷卻開口151和冷卻開口152的尺寸，該滑動件布置在相應的殼體壁中。所述滑動件允許腔室的閉合沖洗并且在每種情況下連接至電子控制裝置(未顯示)，該電子控制裝置還連接至布置在活塞101和活塞102中的壓力傳感器和溫度傳感器(未顯示)。控制裝置適于控制該滑動件，從而在操作活塞機期間調節或改變冷卻開口的尺寸。在腔室中達到溫度和/或壓力的閥值時，冷卻開口151和冷卻開口152可以更大或更小的程度打開或閉合，以冷卻活塞101和活塞102和/或腔室。如果在活塞101和活塞102處測量到的溫度例如小于或大于特定閥值，則冷卻開口151和冷卻開口152可被閉合或打開以增大活塞機的供給體積。因此，在操作活塞機期間，可以影響供給體積、冷卻劑流動速度、壓力和溫度，以提高活塞機的效率。可替選地，該滑動件還可以利用機械控制裝置(例如，凸輪軸)來操作，從而以更大或更小的程度打開或閉合冷卻開口151和冷卻開口152。還可以設置例如節流閥或其它控制構件替代滑動件。

此外，可選的鼓風機或冷卻裝置分別設置在圖7至圖9的實施方式中(在圖7、圖8和圖9中未顯示)，如有需要，該可選的鼓風機或冷卻裝置將空氣或其它冷卻劑吸入到冷卻開口151和冷卻開口152中，以提高冷卻效果。鼓風機還連接至上面所提到的控制裝置。特別地，如果滑動件打開或閉合相應的開口151和開口152，則控制裝置控制鼓風機。如果不設置冷卻裝置，則冷卻劑可通過活塞的運動而通過冷卻開口151和冷卻開口152被吸入。為了進一步提高冷卻空氣流動速度，可以在附圖中所顯示的冷卻空氣入口開口處設置文丘里管。冷卻鰭部可以設置在殼體的外表面上以提高冷卻效果。

圖7A至圖9B的實施方式可以如所期望的通過另外的殼體部分擴展，另外的殼體部分并排地布置，但是彼此轉動180°，并且其具有雙活塞板。

活塞機的驅動或輸出端不限于圖1至圖9B所示出的實施方式。例如，可以設置成，曲柄軸的曲柄銷接合在鉸鏈連接至活塞的連接桿的連接桿環孔中。

不同實施方式的示例性實施方式中公開的特征可以組合并且可以單獨地請求保護。

附圖標記列表

1 殼體 55 冷卻開口

2 工作腔室 60 鼓風機

3 支承殼體 61 滑動件

4 曲柄箱 61’ 滑動件

5 左側壁 62 滑動件

6 右側壁 63 滑動件

7 端壁 64 滑動件

8 圓弧形狀的壁 65 滑動件

9 旋轉圓柱體 70 圓弧形狀的壁

10 支承外殼 101 活塞

11 曲柄半徑 102 活塞

12 油池 103 殼體

13 密封條帶 103a 殼體部分

14 樞轉軸線 103b 殼體部分

15 活塞 104 旋轉軸線

16 連接桿 105 軸承

17 導向凹槽 106 旋轉圓柱體

18 曲柄銷 107 導向凹槽

19 曲柄軸 108 曲柄銷

22 左入口閥 109 驅動軸

23 左出口閥 110 曲柄軸

24 右入口閥 111 殼體壁

25 右出口閥 111’ 圓弧形狀的壁

28 上邊緣活塞 111” 圓弧形狀的壁

29 工作表面 112 殼體壁

30 工作表面 112’ 圓弧形狀的壁

31 冷卻鰭部 112” 圓弧形狀的壁

32 活塞側面 113 殼體蓋

51 冷卻開口 114 殼體后壁

51’ 冷卻開口 115 第一側壁

52 冷卻開口 116 第二側壁

53 冷卻開口 17a 運動曲柄銷

54 冷卻開口 17b 運動曲柄銷

54’ 冷卻開口 18a 入口閥

18b 入口閥

18c 入口閥 160 間隙

19a 出口閥 α 活塞的樞轉角

19b 出口閥 β 中心角

19c 出口閥 γ 中心角

130 流動方向 δ 中心角

131 流動方向 ε 中心角

140 上邊緣活塞 A1 工作腔室

151 冷卻開口 A2 工作腔室

152 冷卻開口 A3 工作腔室