轴向活塞发动机、用于操作轴向活塞发动机的方法以及用于制造轴向活塞发动机的热交换器的方法技术

为了改进轴向活塞发动机的效率，本发明专利技术提出一种轴向活塞发动机，其带有至少一个压缩机缸、带有至少一个工作缸并且带有至少一个通过其将压缩的燃烧剂从压缩机缸导引至工作缸的压力管路，其中，在工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，并且其中，轴向活塞发动机特征在于，这两个连杆中的至少一个具有横向加强部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一方面，本专利技术涉及ー种轴向活塞发动机(Axialkolbenmotor),其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂(Brennmittel)从压缩机缸导引至工作缸的压カ管路，其中，在工作缸中设置有带有工作连杆(Arbeitspleuel)的工作活塞并且在压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞。另ー方面，本专利技术涉及ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从压缩机缸经过燃烧室导引至工作缸的压カ管路，其中，从燃烧室至工作缸的燃烧剂流经由至少ー个控制活塞来控制。此外，本专利技术涉及ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少 ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从压缩机缸经过燃烧室导引至エ作缸的压カ管路，其中，从燃烧室至工作缸的燃烧剂流必要时经由至少ー个由控制驱动(Steuertrieb)所驱动的控制活塞来控制。此外，本专利技术涉及ー种轴向活塞发动机，其带有包括至少ー个气缸的压缩机级、带有包括至少ー个气缸的膨胀器级、带有至少ー个以燃烧室压カ加载的构件并且带有用于润滑的油回路。此外，本专利技术涉及ー种轴向活塞发动机，其带有包括至少ー个气缸的压缩机级、带有包括至少ー个气缸的膨胀器级、带有至少ー个在压缩机级与膨胀器级之间的燃烧室并且必要时带有至少ー个热交換器CWarmetibertrager)，其中，热交換器的吸收热的部分布置，而热交換器的放出热的部分布置在膨胀器级与环境之间。本专利技术也涉及ー种带有燃烧剂供给部(Brennmittelzufuhr)和废气排出部(Abgasabfuhr)的轴向活塞发动机,它们以热交换的方式相互连结。本专利技术同样涉及一种用于操作带有包括至少ー个气缸的压缩机级、带有包括至少一个气缸的膨胀器级并且带有至少ー个在压缩机级与膨胀器级之间的燃烧室的轴向活塞发动机的方法以及ー种用于制造具有包括至少ー个气缸的压缩机级和包括至少ー个气缸的膨胀器级以及至少ー个在压缩机级与膨胀器级之间的燃烧室的轴向活塞发动机的热交换器的方法。
技术介绍
轴向活塞发动机从现有技术中充分已知并且标记为能量转化机器，其在输出侧在至少ー个活塞的帮助下提供机械的旋转能，其中，活塞执行线性的振动运动，其取向大致同轴于旋转能的旋转轴线取向。除了例如仅仅以压缩空气来运行的轴向活塞发动机，也已知被供给燃烧剂的轴向活塞发动机。该燃烧剂可多成分地(例如由燃料并且由空气构成)构造，其中，成分共同地或分离地被输送给一个或多个燃烧室。由此，在当前的情况中概念“燃烧剂”表示这样的材料，其參与燃烧或携带有參与燃烧的成分并且流经轴向活塞发动机。那么，燃烧剂至少包括燃烧物(Brennstoff)或燃料，其中，概念“燃料”就此而言燃烧物即描述这样的材料，其通过化学的或其它反应、尤其通过氧化还原反应放热地反应。此外，燃烧剂还可具有成分，例如空气，其提供用于燃料的反应的原料。同样，燃烧剂可包含另外的成分，例如化学的添加剂(Zusatz)或起催化作用的物质。尤其地，轴向活塞发动机也可在内部连续燃烧(ikV)的原理下来操作，根据该原理，燃烧剂(即例如燃料和空气)被连续地输送给一个燃烧室或多个燃烧室。此外，轴向活塞发动机一方面可利用旋转的活塞和相应地旋转的气缸工作，其接连地(sukzessiv)旁经燃烧室。另ー方面，轴向活塞发动机可具有静止的气缸，其中，工作介质那么对应于期望的负载顺序被接连地分配到气缸上。例如，从文件EP 1035310A2和文件WO 2009/062473A2中已知这样的具有静止的气缸的ikV轴向活塞发动机，其中，在文件EP1035310A2中公开了ー种轴向活塞发动机，在其中燃烧剂供给部和废气排出部以热交換的方式相互连结。此外，在文件EP 1035310A2和文件WO 2009/062473A2中所公开的轴向活塞发动机具有在工作缸与相应的工作活塞和压缩机缸与相应的压缩机活塞之间的分尚部，其中，压缩机缸设置在轴向活塞发动机的背向工作缸的侧面上。就此而言，这样的轴向活塞发动机可关联有压缩机侧和工作侧。应理解的是，概念“工作缸”、“工作活塞”和“工作侧”与概念“膨胀缸”、“膨胀活塞”和“膨胀侧”或“膨胀器缸”、“膨胀器活塞”和“膨胀器侧”以及与概念“膨胀级”或“膨胀器级”同义地来使用，其中，“膨胀器级”或“膨胀级”表示所有存在于其中的“膨胀缸”或“膨胀器缸”的整体。
技术实现思路
本专利技术的目的是改进轴向活塞发动机的效率。该目的通过带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从压缩机缸导引至工作缸的压力管路的轴向活塞发动机来实现，其中，在工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞而在压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，在其中这两个连杆中的至少ー个具有横向加强部(Querversteifung)。如果这样的横向加强部至少设置在这两个连杆中的ー个处，则连杆总地可以以显著更小的质量来构造，由此该连杆有利地可在重量上更轻地设计。就此而言，在配备有这样的横向加强部的连杆方面，更小的质量必须被移动或加速，由此可更有效地操作该轴向活塞发动机。由此轴向活塞发动机的总效率有利地改进。横向加强部尤其可应用在轻型结构中，以便尽管減少或节省材料能够足够硬地且稳定地设计构件。当前，只要加强部的主延伸具有垂直于例如连杆的主延伸方向或垂直于轴向活塞发动机的(在轴向上观察)主轴线的分量，那么使用名称“横向”。本专利技术的目的还尤其由带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从压缩机缸导引至工作缸的压力管路的轴向活塞发动机来实现，其中，在工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞而在压缩机缸中设置有带有压缩 机连杆的压缩机活塞，并且工作活塞具有横向加强部。工作活塞也可通过设置合适的横向加强部在重量上显著更轻地来构建，使得在轴向活塞发动机处更小的质量必须利用工作活塞本身来移动，由此可进一歩改进轴向活塞发动机的效率。就此而言，本专利技术的目的也由这样的轴向活塞发动机实现，在其中增加地或备选地，压缩机活塞具有横向加强部。当压缩机活塞由于横向加强部可以以更小的质量来提供时，轴向活塞发动机那么也必须更少地做内部功。为了实现本专利技术的目的，此外提出ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从压缩机缸导引至工作缸的压カ管路，其中，在工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，并且该轴 向活塞发动机特别地特征在于，这两个连杆中的至少ー个由铝构成。由于使用铝或其合金，可能有利地减小运动的构件的质量，由此轴向活塞发动机可附加地更有效地工作。就此而言，由此也获得轴向活塞发动机的效率的提高。应理解的是，代替铝有利地也可使用任何其它轻质材料，只要它经受住运行温度或其它边界条件。必要时也可使用合适的措施(例如在合适的部位处的热绝缘)，以便使轻质材料的应用成为可能。应理解的是，轴向活塞发动机的另外的尤其运动的构件也可由轻质材料制成，只要其那么总是还具有足够的强度和/或刚度。就此而言，除了它的可直接与热的介质接触的热的区域之外，轴向活塞发动机的活塞也可借助于铝或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.07.24 DE 102009034736.41.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸导引至所述工作缸的压カ管路，其中，在所述工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在所述压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，其特征在于，所述两个连杆中的至少ー个具有横向加强部。2.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸导引至所述工作缸的压カ管路，其中，在所述工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在所述压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，尤其还根据权利要求I所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述工作活塞具有横向加强部。3.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸导引至所述工作缸的压カ管路，其中，在所述工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在所述压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，尤其还根据权利要求I或2所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述压缩机活塞具有横向加强部。4.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸导引至所述工作缸的压カ管路，其中，在所述工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在所述压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在干，所述两个连杆中的至少ー个由铝制成。5.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸导引至所述工作缸的压カ管路，其中，在所述工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在所述压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于由铝制成的工作活塞，其在工作缸侧具有优选地由铁制成的燃烧保护部。6.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸导引至所述工作缸的压カ管路，其中，在所述工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在所述压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于由铝制成的压缩机活塞。7.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸导引至所述工作缸的压カ管路，其中，在所述工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在所述压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在干，不仅所述工作连杆和所述压缩机连杆而且工作活塞和压缩机活塞由钢形成。8.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸导引至所述工作缸的压カ管路，其中，在所述工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在所述压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在干，所述压缩机连杆构造得比所述工作连杆更轻。9.根据权利要求8所述的轴向活塞发动机，其特征在干，所述工作活塞构造得与所述压缩机活塞不同。10.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸导引至所述工作缸的压カ管路，其中，在所述工作缸中设置有带有工作连杆的工作活塞并且在所述压缩机缸中设置有带有压缩机连杆的压缩机活塞，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在干，将能量从所述连杆中的至少ー个传输到输出轴上的输出轴承在压缩机连杆侧比在工作连杆侧构造得更弱。11.根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，工作连杆和压缩机连杆一体地构造。12.根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，工作连杆和压缩机连杆彼此同轴地构造。13.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸经过燃烧室导引至所述工作缸的压力管路，其中，经由至少ー个控制活塞来控制从所述燃烧室至所述工作活塞的燃烧剂流，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述控制活塞在燃烧室侧由铁或钢形成。14.根据权利要求13所述的轴向活塞发动机，其特征在于，整个控制活塞由铁或钢形成。15.根据权利要求13所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述控制活塞另外由铝形成。16.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸经过燃烧室导引至所述工作缸的压力管路，其中，经由至少ー个控制活塞来控制从所述燃烧室至所述工作活塞的燃烧剂流，尤其还根据权利以上要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在干，所述控制活塞的至少ー个在燃烧室侧的表面是反射性的。17.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个压缩机缸、带有至少ー个工作缸并且带有至少ー个通过其将压缩的燃烧剂从所述压缩机缸经过燃烧室导引至所述工作缸的压力管路，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述燃烧室具有由反射性的金属制成的燃烧室底部。18.ー种轴向活塞发动机，其带有至少ー个包括气缸的压缩机级、带有至少ー个包括气缸的膨胀器级、带有至少ー个在所述压缩机级与所述膨胀器级之间的燃烧室、带有至少ー个以燃烧室压力加载的构件并且带有用于润滑的油循环，其特征在于，所述油循环具有发动机循环和带有与所述发动机油循环不同的压力水平的压カ油循环。19.根据权利要求18所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述压カ油循环的压力水平对应于所述燃烧室压力。20.根据权利要求18或19所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述压カ油循环的压力水平对应于压缩机压力。21.根据权利要求18至20中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述轴向活塞发动机全负荷时所述压カ油循环具有大于20bar的压力水平。22.根据权利要求18至21中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述轴向活塞发动机部分负荷时所述压カ油循环具有在5bar与20bar之间的压力水平。23.根据权利要求18至22中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述轴向活塞发动机怠速运转时和/或在所述轴向活塞发动机停止时所述压カ油循环具有低于5bar的压力水平。24.根据权利要求18至23中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述发动机油循环具有发动机油底壳和发动机油泵，而所述压カ油循环具有压カ油底壳和压力油泵。25.根据权利要求18至24中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述压カ油底壳具有用于获取油位的器件。26.根据权利要求25所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述压カ油底壳的通过所述用于获取油位的器件所确定的油位是最小的和/或最大的油位。27.根据权利要求18至26中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，至少ー个控制腔为所述压カ油循环的组成部分。28.根据权利要求18至27中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述压カ油循环经由增压管路与所述压缩机级的至少ー个气缸相连接。29.根据权利要求18至28中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述压缩机级的至少ー个气缸与所述压カ油循环之间布置增压阀。30.根据权利要求29所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述增压阀与所述压缩机级有效连接并且具有带有用于接通的器件的控制装置。31.根据权利要求29或30中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在5bar、更优选地lObar、最为优选地30bar的增压压力下接通所述增压阀。32.根据权利要求29至31中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述增压阀为止回阀。33.根据权利要求29至32中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述增压阀与所述压カ油循环之间布置有油分离器。34.根据权利要求33所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述油分离器的出口与所述压カ油底壳相连接。35.根据权利要求29至34中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述增压阀与所述压カ油循环之间布置有脱水器。36.根据权利要求18至35中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述压カ油底壳与所述压カ油泵之间以及在所述发动机油底壳与所述压カ油泵之间布置有平衡阀。37.根据权利要求18至36中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述压カ油底壳与所述压カ油泵之间以及在所述发动机油泵与所述压カ油泵之间布置有平衡阀。38.根据权利要求36或37中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述平衡阀与所述用于获取油位的器件有效连接。39.根据权利要求36至38中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述平衡阀与控制装置有效连接。40.根据权利要求36至39中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述平衡阀在第一运行状态中将所述压カ油底壳与所述压カ油泵而在第二运行状态中将所述发动机油底壳或所述发动机油泵与所述压カ油泵相连接。41.根据权利要求40所述的轴向活塞发动机，其特征在干，所述第一运行状态对应于所述轴向活塞发动机的部分负荷和/或全负荷，而所述第二运行状态对应于所述轴向活塞发动机的怠速运转和/或停止。42.根据权利要求36至41中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述发动机油底壳与所述平衡阀之间或在所述发动机油泵与所述平衡阀之间布置有构造为止回阀的单向阀。43.根据权利要求42所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述单向阀具有从所述发动机油循环至所述压カ油循环的流动方向。44.ー种带有以热交換的方式相互连结的燃烧剂供给部和废气排出部的轴向活塞发动机，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于至少一个热交换器绝缘部。45.根据权利要求44所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述热交換器绝缘部在所述轴向活塞发动机的环境与热交換器之间保留400°C的最大温度梯度。46.根据权利要求44或45所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述热交換器绝缘部的区域中所述轴向活塞发动机的外部温度不超过500°C。47.根据权利要求44至46中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述热交換器绝缘部包括至少ー个由与所述热交換器不同的材料构成的部件。48.ー种带有以热交換的方式相互连结的燃烧剂供给部和废气排出部的轴向活塞发动机，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于至少两个热交换器。49.根据权利要求48所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述热交換器轴向地布置。50.根据权利要求48或49所述的轴向活塞发动机，其特征在于至少四个活塞，其中，至少两个邻近的活塞的废气被相应导引到ー个热交換器中。51.根据权利要求48至50中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，三个活塞的废气被导引到共同的热交換器中。52.根据权利要求48或49所述的轴向活塞发动机，其特征在于至少两个活塞，其中，每个活塞的废气被相应导引到热交換器中。53.ー种轴向活塞发动机，其带有包括至少ー个气缸的压缩机级、带有包括至少ー个气缸的膨胀器级、带有至少ー个在所述压缩机级与所述膨胀器级之间的燃烧室并且带有至少ー个热交換器，其中，所述热交換器的吸收热的部分布置在所述压缩机级与所述燃烧室之间，而所述热交換器的放出热的部分布置在所述膨胀器级与环境之间，尤其还根据前述权利要求中任一项所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述热交換器的吸收热的和/或放出热的部分在下游和/或上游具有用于配给至少ー个流体的器件。54.根据权利要求53所述的轴向活塞发动机，其特征在于，所述流体为水和/或燃烧物。55.根据权利要求53或54所述的轴向活塞发动机，其特征在于，在所述热交換器的放出热的部分中或在所述热交換器的放出热的部分下游布置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·罗斯，D·福伊格特，
申请(专利权)人：热力驱动系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：