CN101644205B - 活塞式膨胀机及其活塞和二者的应用 - Google Patents

活塞式膨胀机及其活塞和二者的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN101644205B
CN101644205B CN200910160291XA CN200910160291A CN101644205B CN 101644205 B CN101644205 B CN 101644205B CN 200910160291X A CN200910160291X A CN 200910160291XA CN 200910160291 A CN200910160291 A CN 200910160291A CN 101644205 B CN101644205 B CN 101644205B
Authority
CN
China
Prior art keywords
piston
steam
expansion engine
skirt
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200910160291XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN101644205A (zh
Inventor
G·拉布
M·劳普
J·克拉默
R·柯克伯格
M·兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Man Truck And Bus Europe Ag
MAN Truck and Bus Osterreich AG
Original Assignee
MAN Nutzfahrzeuge Oesterreich AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Nutzfahrzeuge Oesterreich AG filed Critical MAN Nutzfahrzeuge Oesterreich AG
Publication of CN101644205A publication Critical patent/CN101644205A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101644205B publication Critical patent/CN101644205B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/09—Pistons; Trunk pistons; Plungers with means for guiding fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/08—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/28—Other pistons with specially-shaped head
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/02—Bearing surfaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

说明一种活塞式膨胀机及其活塞和二者的应用，所述活塞具有活塞头(1)、活塞颈(2)以及活塞裙(3)，其中所述活塞头(1)具有至少一个沿着圆周方向伸展的适合于容纳活塞环(5)的槽(4)，所述活塞裙(3)具有适合于销钉毂(17)且在其外圆周上具有适合于使得所述活塞沿着气缸内壁(10)导向的导向面(6)。所述活塞的特征在于，所述活塞颈(2)的外直径小于所述活塞头(1)和/或所述活塞裙(3)的外直径，且所述活塞颈(2)的长度几乎等于在安装状态下所述活塞的冲程。

Description

活塞式膨胀机及其活塞和二者的应用
技术领域
本发明涉及一种活塞式膨胀机活塞以及一种用在与内燃机藕联的热回收回路的蒸汽回路中的活塞式膨胀机，这种活塞优选可插在该活塞式膨胀机中。活塞具有活塞头、活塞颈以及活塞裙(Kolbenschaft)，其中活塞头具有至少一个沿着圆周方向伸展的槽，该槽适合于容纳活塞环，其中活塞裙具有活塞销容纳机构以及在其外圆周上具有导向面，该导向面适合于使得活塞沿着气缸内壁导向。
背景技术
在内燃机的发展和改进中，近年来的工作主要关注点一方面是减少有害物质，另一方面是提高机组效率。与此相关的一个方案是，提高现代内燃机的效率，其中在相应的内燃机的区域中所产生的热量可以得到最佳利用。采用相应措施的做法可以实现既能限制所需冷却设备的结构尺寸，又能利用否则只能排放到周围环境中的损耗热量，以便在内燃机区域中继续使用。
为了尽可能有效地利用在内燃机区域中产生的损耗热量，因此越来越关注所谓的热回收系统的发展，在内燃机上所产生的热量在所述热回收系统中被传递至载热流体，并通过位于该二次热回路中的蒸汽机得到利用。
相关地由对比文件DE 34 29 727 A1已知一种利用过程热量的燃气(Brennkraft)/蒸汽混合动力发动机(Verbundmotor)，其中特别是要通过如下措施来减少燃料消耗，即在内燃机之后接有蒸汽机。就在该对比文件中称为混合动力发动机的动力装置而言，在内燃机中所产生的损耗热量的一部分被传递至冷却水，通过这种方式使得冷却水沸腾。由于冷却水沸腾而产生的蒸汽然后被高压储存在蒸汽锅炉中，接下来可供蒸汽机使用。蒸汽机所产生的传动力矩被传递至内燃机的曲轴。
另外在EP 1 870 575 A2中记载了一种具有冷却回路的汽车充气式内燃机，至少部分地在蒸汽态或气态下运送的工作介质在所述冷却回路中循环。在这种情况下设有膨胀单元，该膨胀单元与内燃机的输出轴通过传动系作用连接。在所述膨胀单元中，在至少部分为蒸汽态或气态的工作介质中所含有的能量被转换，由此使得膨胀单元的输出轴运动。所述膨胀单元被设计成二冲程活塞式发动机，其间接地或者直接地通过传动系与内燃机的输出轴作用连接。
发明内容
基于由现有技术已知的技术方案，特别是基于已知的通过蒸汽回路利用在内燃机中所产生的损耗热量的活塞式膨胀机，本发明的目的在于，提出一种活塞以及一种活塞式膨胀机，利用该活塞式膨胀机基于构造简单的机构可以实现有效地利用在蒸汽中所含有的能量，进而有效地利用在内燃机中产生的损耗热量。另外，采用该有待说明的技术方案特别是将实现供应蒸汽的活塞式膨胀机的可靠起动以及实现油回路与蒸汽回路的有效分开。由于油回路与蒸汽回路分开，将可靠地避免因为相应的介质溢出而对这些回路造成相互污染。
上述目的通过根据权利要求1的活塞以及根据权利要求8的活塞式膨胀机得以实现。本发明的有利的实施方式是从属权利要求的主题，且将对照附图在说明书中予以详细说明。
活塞式膨胀机的活塞具有活塞头、活塞颈以及活塞裙，其中活塞头具有至少一个沿着圆周方向伸展的槽，所述槽适合于容纳活塞环，其中活塞裙具有适合于容纳活塞销的容纳机构以及在其外圆周上具有适合于沿着气缸内壁对活塞进行导向的导向面，根据本发明对所述活塞进行改进，从而活塞颈的外直径小于活塞头和/或活塞裙的外直径。
因此，根据本发明设计的活塞的特征特别是在于，除了通常设置的也称为活塞环区的活塞头和活塞裙外，还在上述两个区域之间设有明显地将活塞头与活塞裙分开的活塞颈。活塞裙和活塞头的分开在此一方面由于位于其间的活塞颈造成纵向间隔来实现，另一方面由于所设置的活塞颈外直径较小而实现。
根据本发明的一种特殊的实施方式，活塞裙在与活塞颈邻接的区域中规定了沿着活塞圆周方向伸展的、适合于容纳密封机构的槽。该密封机构优选是连杆密封机构。这种连杆密封机构基本上在设置在槽的相应的边缘区域的两个密封件之间规定了空腔，油或含油的残渣可以从气缸的引导油的区域汇集在该空腔中。通过相应设计的连杆密封机构，将以有利方式特别是防止油或含油的残渣导入到活塞颈区域中和/或导入到气缸的引导蒸汽的区域中。
有利的是，相比于活塞头和活塞裙具有较小外直径的活塞颈的长度至少等于在安装状态下活塞的冲程。利用活塞颈的该结构特征特别是确保了经由活塞环区从气缸膨胀区泄漏的蒸汽态流体或蒸汽能够汇集在活塞颈区域中且优选在相应的空腔中减压。另外，活塞颈的该实施方式可以实现使得汇集在汇集腔即在活塞颈和气缸内壁之间的空腔中的渗漏气体，特别是渗漏蒸汽，能够经由气缸内壁上的相应的开口，在活塞运动期间的任何时刻，从汇集腔中吸出。被如此吸出的蒸汽可以以特别合适的方式再次导入到蒸汽回路中，因此不会从整个系统丢失。
本发明的另一特殊设计规定，在活塞的活塞裙中设有泄漏管路，该泄漏管路在活塞颈的周围区域和活塞裙下面的区域之间形成可穿流流体的连接。针对该至少一个泄漏管路，可以考虑要么将其设计成活塞裙上的孔，或者作为替代或补充，将其设计成在一侧朝向气缸内壁开口的管道，该管道在活塞裙的表面上开设，并将在连杆密封机构的两个密封件之间的槽中空腔与油区域连接起来。
利用前述至少一个泄漏通道，将以特别合适的方式确保进入到在活塞裙上的槽中的油能够导回到油区域中，用于使得油区域相对于活塞颈的汇集腔密封的密封机构设置在所述槽中。
蒸汽驱动的活塞式膨胀机的根据本发明设计的活塞因此一方面确保了借助于活塞环在活塞头区域中实现相对于气缸的充有蒸汽的膨胀区域的密封，还确保了在活塞裙区域中由于设有相应的密封机构优选连杆密封机构而实现相对于油区域的密封，另外在沿着活塞纵向位于活塞头和活塞裙之间的活塞颈的区域中设有汇集腔，该汇集腔在活塞的安装状态下形成了在活塞颈外壁和气缸内壁之间的空腔。利用根据本发明设计的活塞的前述技术特征，一方面实现了在气缸内部引导蒸汽或油的区域的可靠分开，另一方面确保了在活塞颈周围的汇集腔中可以汇集渗漏蒸汽，渗漏蒸汽最后以可靠的方式被排出和输送给蒸汽回路。
根据本发明设计的活塞在油侧进行导向，从而确保在任何时刻都能润滑。如前所述，借助于相应的密封机构优选连杆密封机构实现油侧的密封。汇集在该密封机构区域中的少量泄漏通过至少一个泄漏回收管道被引导至活塞裙或活塞的底侧，进而被引回至油侧。另外，活塞裙的目的特别是要承受由于活塞在其工作期间交替地压靠气缸壁而出现的侧向力。这特别是引起活塞倾斜，由此引起噪声。优选通过减小活塞间隙，特别是通过增加活塞裙长度来克服所述活塞倾斜。减小活塞倾斜的另一措施在于活塞销的中心线偏移(Desachsierung)。
本发明还涉及一种活塞式膨胀机，其用于在利用内燃机的损耗热量的情况下提高整个动力装置的效率。根据本发明设计的活塞式膨胀机在此具有至少两个气缸，这些气缸的膨胀腔至少部分地且至少暂时地通过至少一个进气阀与蒸汽回路连接，通过连杆与曲轴作用连接的活塞分别在上述气缸中可在上止点和下止点之间移动。根据本发明设计的活塞式膨胀机的特征在于，曲轴如下设计，即一旦至少一个气缸处于下止点，则至少另一个气缸就已经设置在上止点之后。采用前述几何尺寸设计使得每一个气缸都会位于上止点之后，如果另一个气缸处于下止点。这种结构设计以优选的方式确保防止逆向旋转，即防止活塞式膨胀机的反向运转。
根据本发明的一种特殊的实施方式，活塞式膨胀机仅有两个气缸，这些气缸的中轴线在安装位置上平行地错开设置。通过对曲轴传动机构的相应设计来实现对气缸以及在其中移动的活塞进行所述设置。
除了活塞的特殊的结构特征外，本发明的活塞式膨胀机的有利特征还在于，除了进气阀外还设有与其平行设置的旁通阀。这种旁通阀以有利的方式确保了活塞式膨胀机沿着正确方向无控制自动起动。
根据活塞式膨胀机的一种特别合适的实施方式，所使用的活塞中的至少一个具有本发明的已述主要特征。本发明的一种特殊的改进因此规定，所述活塞式膨胀机的活塞如下设计，即在气缸壁和活塞颈外表面之间在安装状态下设有用作流体汇集腔的空腔。该技术方案以优选的方式通过如下措施来实现，即在气缸内移动的活塞的活塞颈的外直径小于活塞头和活塞裙。尽管在活塞头区域设有活塞环仍能从气缸内腔的引导蒸汽的区域，因此特别是从膨胀腔进入到汇集腔的蒸汽态流体由于设有相应尺寸的汇集腔而被收集和充分地减压。
与前述措施，即在活塞颈和活塞内壁之间的区域设有汇集腔这一做法相结合，在气缸内壁区域开设有开口，在汇集腔中形成的蒸汽态流体可以以优选的方式排入到蒸汽回路的低压区域中。
根据本发明的活塞式膨胀机的一种特殊的改进，气缸内壁上的开口如下设计，即尽管活塞在上止点和下止点之间移动，该开口仍能在任何时刻都位于汇集腔区域中。在活塞头和活塞裙之间的活塞颈的长度在这种情况下应至少等于在本发明的活塞式膨胀机工作期间活塞的冲程。因为汇集腔以这种方式与蒸汽回路的低压区域连通，所以在汇集腔中不会产生压力，在汇集腔中形成的渗漏气体或蒸汽态流体或渗漏蒸汽可以毫无问题地又引回到蒸汽回路中。
因此，本发明的特征特别是在于，根据本发明设计的活塞式膨胀机所使用的活塞在活塞头和活塞裙之间的区域具有活塞颈，活塞颈的外直径小于活塞颈和活塞裙。对活塞的这种技术设计以有利的方式与通过至少一个活塞环在活塞头区域和通过至少一个连杆密封机构在活塞裙区域实现的密封相结合。通过这种方式实现在真正的工作介质即蒸汽态流体和对于润滑活塞以及曲轴和连杆轴承所需要的油之间的可靠分开。因此介质油和蒸汽不会发生或者至少只会发生很少的相互污染。
在另一优选的本发明的活塞式膨胀机中规定，气缸内壁为至少两组件结构，优选至少在活塞头区域中具有第一种材料和在活塞裙区域中具有第二种材料。由此可以根据所使用的介质类型对与活塞接触的气缸壁区域的材料做出最佳选择。因此例如可以在活塞的蒸汽区域设置由黄铜或铝铜构成的缸套，而在活塞裙区域优选设置灰铸铁缸套，因为灰铸铁缸套与油接触。另外可以根据加工需要、误差、摩擦系数、表面质量或几何尺寸对气缸壁的不同区段进行适配调整，以便理想地满足相应的要求。
附图说明
下面对照附图在不限制通用的发明构思的前提下详细说明本发明。图中示出：
图1为根据本发明设计的活塞的剖视图；
图2为根据本发明设计的活塞的外部视图；
图3为根据本发明设计的具有曲轴和两个气缸的活塞式膨胀机的曲轴传动机构的示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明设计的活塞，其具有活塞头1、活塞颈2以及活塞裙3。活塞头1具有两个沿着圆周方向伸展的槽4，这些槽适合于容纳响应的活塞环5。相比之下，活塞裙3具有导向面6，利用该导向面使得活塞在工作期间在气缸7内部导向。此外，在活塞裙3的上部区域，在紧邻活塞颈2附近设有两个槽8，设计成连杆密封机构(Stangendichtung)9的密封机构位于这两个槽8中。
相比于活塞头1和活塞裙3，活塞裙3的特征在于：它具有减小的外直径；它沿着活塞纵向确保活塞头1在空间上间隔于活塞裙3。一旦根据本发明设计的活塞位于气缸7内部的安装位置，在活塞颈2和气缸内壁10之间就会形成空腔，该空腔被设置成用于蒸汽态流体的汇集腔11，尽管设有相应的活塞环5，所述蒸汽态流体仍从气缸7的供应蒸汽的膨胀腔12作为所谓的渗漏蒸汽(blow-by-dampf)进入到该汇集腔11中。
活塞通过导向面6在气缸内部在油侧进行导向，所述导向面形成活塞裙3的外表面的至少一部分。该导向面6特别是承受作用到活塞上的侧向力。
设置在槽8内部的连杆密封机构9在确保相对于气缸7的引导油的区域13密封的密封件之间，还将沿着活塞圆周方向伸展的空腔14封闭。汇集在连杆密封机构9的两个密封件之间的该空腔14中的油通过相应的泄漏回收管路15从该空腔14导回到引导油的区域13中。
另外在汇集腔11的区域中，在气缸内壁10上开设有开口16，该开口在汇集腔11和蒸汽回路(未示出)的低压区域之间建立起流体密封的连接。在此，开口16在气缸内壁10上的设计方式或活塞颈2的长度尺寸应使得开口16在活塞在上止点和下止点之间运动期间的任何时刻都位于汇集腔11的区域中。尽管设有活塞环5仍进入到该汇集腔11中的蒸汽态流体减压，并最终通过气缸内壁10上的开口16进入到蒸汽回路的低压区域中。
通过活塞环5在活塞头1的区域中以及在活塞裙3的区域中借助于连杆密封机构9实现的密封与活塞颈2的组合，确保油和工作介质蒸汽不会发生或者只是发生很小的相互污染，在所述活塞颈2的外部区域形成用于渗漏气体特别是蒸汽的汇集腔11。在此，本发明的技术方案的特征特别是在于，它借助于构造比较简单的元件就实现了相应的密封。
图2为根据本发明设计的活塞的外部视图。活塞在气缸7内部的导向通过设置在活塞裙2区域中的导向面7来实现。此外在活塞裙3的区域中设有两个销钉毂(Bolzennaben)17，连杆18借助于相应的销钉19固定在这些销钉毂17中。一旦相应设计的活塞在气缸7内部由于压缩蒸汽在膨胀腔12中减压而处于直线运动，连杆18就也处于运动。活塞的直线运动通过连杆18传递到曲轴20上，并通过这种方式转换为旋转运动。活塞式膨胀机21的曲轴20间接地，例如通过解脱离合器，或者直接地与内燃机(未示出)的曲轴机械地作用连接。
图3示出根据本发明设计的具有两个气缸7的活塞式膨胀机21。此外在该图中示意性地示出两个弹簧加载的进气阀22，这些进气阀的运动也受曲轴20的旋转影响。这些气缸7以及可在气缸中移动的活塞如下设置，即这些气缸7的中轴线相互平行地彼此错开一距离A＝B。对这些气缸7相互间的相应设置通过对曲轴传动机构的相应尺寸设计来实现。这些气缸中轴线彼此间的错开距离优选为25mm。
基于图3中所示的几何尺寸可以确保将左边所示的气缸7设置在上止点之后，如果右边的气缸位于下止点。一旦这些活塞处于分别相反的终端位置，就会出现相同的配置情况。该构造措施确保在蒸汽通过平行于气缸进气阀设置的旁通阀流入时使得气缸活塞运动至下止点，由此使得分别位于上止点之后的其它气缸的进气阀打开，且在供应蒸汽时活塞式膨胀机自动地沿着正确方向起动。为了将活塞式膨胀机21定位在两个起动位置之一，在气缸头中设有平行于进气阀设置的旁通阀，该旁通阀建立起膨胀腔12和蒸汽供应机构之间的连通。
在根据本发明设计的活塞式膨胀机21的热态运转阶段下，仍为液态的工作介质或湿蒸汽并非沿着气缸7的膨胀腔12导向，而是首先沿着气缸头上的带有后置的节汽阀的热管路导向。通过这种方式使得气缸7首先被加热。一旦已有足够的热量，载热流体物质流就会完全汽化，蒸汽供应机构中的系统压力也会上升，最后，蒸汽通过旁通阀流入到气缸7的经加热的膨胀腔12中。未处于排气阶段的任何气缸都被压向下止点。通过这种方式使得对置的气缸的进气阀打开，且膨胀器在蒸汽供应时自动起动。
附图标记列表
1活塞头
2活塞颈
3活塞裙
4活塞头上的槽
5活塞环
6导向面
7气缸
8活塞裙上的槽
9连杆密封机构
10气缸内壁
11汇集腔
12膨胀腔
13引导油的区域
14空腔
15泄漏回收管路
16开口
17销钉毂
18连杆
19销钉
20曲轴
21活塞式膨胀机
22进气阀

Claims (18)

1.一种活塞式膨胀机的活塞，具有活塞头(1)、活塞颈(2)以及活塞裙(3)，其中所述活塞头(1)具有至少一个沿着圆周方向伸展的适合于容纳活塞环(5)的槽(4)，所述活塞裙(3)具有适合于容纳活塞销的销钉毂(17)且在其外圆周上具有适合于使得所述活塞沿着气缸内壁(10)导向的导向面(6)，其特征在于，所述活塞颈(2)的外直径小于所述活塞头(1)和/或所述活塞裙(3)的外直径；所述活塞如下设计，即在气缸内壁(10)和活塞颈(2)的外表面之间在安装状态下设有适合作为用于蒸汽态流体的汇集腔(11)的空腔。
2.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞裙(3)在与所述活塞颈(2)邻接的区域具有至少一个沿着所述活塞的圆周方向伸展的适合于容纳密封机构(9)的槽(8)。
3.如权利要求2所述的活塞，其特征在于，所述密封机构是连杆密封机构(9)。
4.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述活塞颈(2)的长度等于在安装状态下所述活塞的冲程。
5.如权利要求2所述的活塞，其特征在于，在所述活塞裙(3)中设有至少一个泄漏回收管道(15)，所述泄漏回收管道在适合于容纳密封机构(9)的所述槽(8)和在所述活塞裙(3)下面的在所述活塞的安装状态下引导油的区域(13)之间形成可穿流流体的连接，适合于容纳密封机构(9)的所述槽(8)在所述活塞裙(3)的与所述活塞颈(2)邻接的区域中沿着所述活塞的圆周方向伸展。
6.如权利要求5所述的活塞，其特征在于，所述泄漏回收管道(15)是沿着所述活塞的纵向伸展的在所述活塞裙(3)上开设的槽。
7.如权利要求5所述的活塞，其特征在于，所述泄漏回收管道(15)是在所述活塞裙(3)上的流体密封的孔。
8.一种活塞式膨胀机，具有至少一个根据权利要求1至7中任一项的活塞，且具有至少两个气缸(7)，这些气缸的膨胀腔(12)至少部分地且至少暂时地通过至少一个进气阀(22)与蒸汽回路连接，通过连杆(18)与曲轴(20)作用连接的活塞分别在上述气缸中可在上止点和下止点之间移动，其特征在于，所述曲轴(20)如下设计，即一旦至少一个气缸的活塞(7a)处于下止点，则至少另一个气缸的另一活塞(7b)就已经设置在上止点之后。
9.如权利要求8所述的活塞式膨胀机，其特征在于，设有采用流体技术平行于进气阀设置的旁通阀。
10.如权利要求8或9所述的活塞式膨胀机，其特征在于，仅设有两个气缸(7)，这些气缸的中轴线在安装位置平行地彼此错开设置。
11.如权利要求8所述的活塞式膨胀机，其特征在于，汇集腔(11)通过至少一个设置在活塞头(1)中的活塞环(5)相对于所述气缸(7)的引导蒸汽的膨胀腔(12)密封。
12.如权利要求11所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述汇集腔(11)通过至少一个设置在活塞裙(3)中的密封机构(9)相对于所述气缸内腔的引导油的膨胀腔(13)密封。
13.如权利要求12所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述密封机构是连杆密封机构(9)。
14.如权利要求12所述的活塞式膨胀机，其特征在于，气缸内壁(10)在所述汇集腔(11)的区域具有开口(16)，通过该开口可至少暂时地建立在所述汇集腔(11)和蒸汽回路之间的连接。
15.如权利要求14所述的活塞式膨胀机，其特征在于，通过所述开口(16)可使得所述汇集腔(11)与所述蒸汽回路的低压区域流体密封地连接。
16.如权利要求14或15所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述开口(16)在所述气缸内壁(10)上如下设置，即当所述活塞在上止点和下止点之间移动时所述开口(16)始终都位于所述汇集腔(11)的区域中。
17.如权利要求14所述的活塞式膨胀机，其特征在于，所述气缸内壁(10)为至少两组件结构，至少在所述活塞头区域中具有第一种材料和在所述活塞裙区域中具有第二种材料。
18.根据权利要求1至7中任一项的活塞和/或根据权利要求8至16中任一项的活塞式膨胀机在动力装置中的一种应用，在所述动力装置中，在内燃机中产生的热量传递至载热流体，所述载热流体至少部分地转化为蒸汽态，至少部分为蒸汽态的载热流体在所述动力装置的活塞式膨胀机中减压，由于减压而传递到活塞式膨胀机(21)的曲轴(20)上的转矩至少部分地被传递到所述动力装置的输出轴上。
CN200910160291XA 2008-08-04 2009-08-04 活塞式膨胀机及其活塞和二者的应用 Active CN101644205B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0120408A AT507159B1 (de) 2008-08-04 2008-08-04 Hubkolbenexpansionsmaschine sowie kolben einer hubkolbenexpansionsmaschine
ATA1204/2008 2008-08-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101644205A CN101644205A (zh) 2010-02-10
CN101644205B true CN101644205B (zh) 2012-03-21

Family

ID=41202625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200910160291XA Active CN101644205B (zh) 2008-08-04 2009-08-04 活塞式膨胀机及其活塞和二者的应用

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8381524B2 (zh)
EP (1) EP2154400B1 (zh)
CN (1) CN101644205B (zh)
AT (1) AT507159B1 (zh)
BR (1) BRPI0902964B1 (zh)
RU (1) RU2434140C2 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010038543A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Robert Bosch Gmbh Über einen Dampfkraftprozess antreibbare Kolbenmaschine
DE102013211887A1 (de) 2013-06-24 2014-12-24 Robert Bosch Gmbh Kolbenmaschine
RU170618U1 (ru) * 2016-07-26 2017-05-02 Григорий Сергеевич Калеман Поршневой оппозитный двухцилиндровый бескривошипный бесклапанный детандер с вращающимися поршнями
CN111425314B (zh) * 2020-04-22 2024-05-10 徐州弦波引擎机械科技有限公司 一种水平对置式发动机活塞

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1162775A (en) * 1915-03-06 1915-12-07 Knut Jonas Elias Hesselman Internal-combustion engine.
US1432799A (en) * 1920-11-16 1922-10-24 James M Officer High-power oil-returning piston
US1562692A (en) * 1922-10-12 1925-11-24 Rochefort-Lucay Claude De Surcharger for aeroplane engines
US2103787A (en) * 1936-02-28 1937-12-28 Irwin H Linton Internal combustion engine
US2212167A (en) * 1937-02-26 1940-08-20 Adolphe C Peterson Pressure injection and driving internal combustion engine
US2278019A (en) * 1940-03-08 1942-03-31 Hastings Mfg Co Piston ring assembly
US2559484A (en) * 1943-11-26 1951-07-03 E H Walbridge Internal-combustion engine with compound head
US2497781A (en) * 1948-07-13 1950-02-14 Theodore A Logashkin Forced draft air-cooling system for internal-combustion engines
US2814551A (en) * 1949-10-07 1957-11-26 Shell Dev Method and reciprocating compressionreactor for short period, high temperature and high pressure chemical reactions
US2638390A (en) * 1950-08-02 1953-05-12 Johannes E Neeme Piston and ring
US2827348A (en) * 1954-08-23 1958-03-18 Sealed Power Corp Piston support and ring groove adapter
US2831461A (en) * 1957-04-10 1958-04-22 Mckierman Terry Corp Pile hammer having integral built-in surge tank and enclosed protected valve gear
GB1032523A (en) * 1964-01-15 1966-06-08 British Internal Combust Eng Improvements in or relating to internal combustion engines and pistons therefor
US3747478A (en) * 1971-05-13 1973-07-24 Lear Siegler Inc Liquid sealing means for a high pressure pump
US4004421A (en) * 1971-11-26 1977-01-25 Ketobi Associates Fluid engine
HU171416B (hu) * 1975-11-21 1978-01-28 Budapesti Mueszaki Egyetem Porshen' k dvigateljam vnutrennego sgoranija a tak zhe dvigatel' s takim porshnem
JPS5537505A (en) * 1978-09-07 1980-03-15 Nippon Piston Ring Co Ltd Piston
GB2113800B (en) * 1982-01-19 1986-01-22 Bernard Hooper Lubricating 2-stroke engine pistons
JPS58178441U (ja) * 1982-05-24 1983-11-29 日産自動車株式会社 自動車用内燃機関のピストンリング装置
JPS5993920A (ja) * 1982-11-18 1984-05-30 Ngk Spark Plug Co Ltd ２サイクルエンジン
DE3429727A1 (de) * 1984-08-13 1986-02-13 Hermann Dipl.-Ing. 5401 Kobern-Gondorf Bongers Brennkraft/dampf-verbundmotor mit nutzung der prozesswaerme
US4615531A (en) * 1985-02-19 1986-10-07 Green George D Double ring piston sealing arrangement
US4912923A (en) * 1987-02-24 1990-04-03 Lin Abraham S Double-rotor rotary engine and turbine
US5327987A (en) * 1992-04-02 1994-07-12 Abdelmalek Fawzy T High efficiency hybrid car with gasoline engine, and electric battery powered motor
US5261362A (en) * 1992-11-30 1993-11-16 Chrysler Corporation Piston assembly having multiple piece compression ring
US5894729A (en) * 1996-10-21 1999-04-20 Proeschel; Richard A. Afterburning ericsson cycle engine
FI19992301A (fi) * 1999-10-25 2001-04-26 Timo Tapani Janhunen Z-moottori
US6672263B2 (en) * 2002-03-06 2004-01-06 Tony Vallejos Reciprocating and rotary internal combustion engine, compressor and pump
SE0400442D0 (sv) * 2004-02-25 2004-02-25 Ingenjoers R A Teknik Fa Sealing arrangement for relatively movable parts and device including such a sealing arrangement
EP1593820A1 (de) * 2004-05-04 2005-11-09 Uwe Hansen Verfahren zur Erhöhung des Wirkungsgrades aller Wärmekraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugte Wärmeenergie bis auf unter 100 C in mechanisch nutzbare Energie umgewandelt wird.
US7028476B2 (en) * 2004-05-22 2006-04-18 Proe Power Systems, Llc Afterburning, recuperated, positive displacement engine
US7389755B2 (en) * 2005-07-21 2008-06-24 Ronald Dean Noland Tandem-piston engine
US20070074695A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-05 Mahle Technology, Inc. Piston having improved cooling characteristics
DE102006028868B4 (de) * 2006-06-23 2017-07-13 Man Truck & Bus Ag Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Expandereinheit in einem Wärmerückgewinnungskreislauf
US7895978B2 (en) * 2006-09-12 2011-03-01 Soundstarts, Inc. Non-polluting two-stroke engine with air-cooled piston
CA2680115C (en) * 2007-03-07 2016-02-16 James V. Harmon Internal combustion engine with auxiliary steam power recovered from waste heat
US7383808B1 (en) * 2007-07-03 2008-06-10 Federal-Mogul World Wide, Inc. Articulated piston skirt
JP2009257168A (ja) * 2008-04-16 2009-11-05 Yamaha Motor Co Ltd エンジン及びそれを備えた鞍乗型車両
KR20090126699A (ko) * 2008-06-05 2009-12-09 현대자동차주식회사 엔진의 피스톤

Also Published As

Publication number Publication date
CN101644205A (zh) 2010-02-10
RU2434140C2 (ru) 2011-11-20
RU2009129716A (ru) 2011-02-10
EP2154400B1 (de) 2016-09-07
BRPI0902964B1 (pt) 2020-11-17
EP2154400A3 (de) 2010-04-07
US8381524B2 (en) 2013-02-26
US20100083659A1 (en) 2010-04-08
AT507159B1 (de) 2011-03-15
EP2154400A2 (de) 2010-02-17
BRPI0902964A2 (pt) 2010-07-13
AT507159A1 (de) 2010-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10030566B2 (en) Waste energy recovery system utilizing modular heat exchanger and conversion system
JP4880605B2 (ja) 熱発生エンジン
WO2008116392A1 (fr) Moteur thermique à absorption de chaleur et pression constante comportant un refroidisseur intermédiaire
CN101463775B (zh) 斯特林可逆热机
CN101644205B (zh) 活塞式膨胀机及其活塞和二者的应用
KR20130040841A (ko) 열역학 사이클 및 열기관
US20140352302A1 (en) Apparatus for generating superheated vapor using wave fin
CN110454364A (zh) 一种带有热管的加氢站隔膜压缩机缸盖冷却结构
US8474363B2 (en) Axial piston and valve shaft fluid engine
WO2010088149A2 (en) Heat engine and method of operation
CN101187351B (zh) 燃料泵
CN201225173Y (zh) 梯级能源发动机
CN201246214Y (zh) 增质增压发动机
CN101555824B (zh) 增质增压发动机
WO2008010971A2 (en) Engine reversing and timing control mechanism in a heat regenerative engine
CN101649779A (zh) 悬浮活塞发动机
CN210422770U (zh) 一种活塞旋转的热机
CN101328816A (zh) 梯级能源发动机
US20110107757A1 (en) Stirling engine
NO342497B1 (en) Fluid separator for a displacement machine and a method for separating lubricant and working fluid in a displacement machine
CN101566097A (zh) 悬浮活塞发动机
EA003122B1 (ru) Двигатель или насос с рычажным механизмом
CN208534725U (zh) 空气压缩机热回收装置
CN108316995A (zh) 船用发动机的余热回收系统及其蒸汽加热式油底壳
CN201428514Y (zh) 悬浮活塞发动机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: MAN TRUCK + BUS AUSTRIA AG

Free format text: FORMER NAME: MAN NUTZFAHRZEUGE OESTERREICH

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: steyr

Patentee after: MAN TRUCK & BUS OESTERREICH AG

Address before: steyr

Patentee before: MAN Nutzfahrzeuge Osterreich AG

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: steyr

Patentee after: MAN Truck & Bus Osterreich GesmbH

Address before: steyr

Patentee before: MAN TRUCK & BUS OESTERREICH AG

CP01 Change in the name or title of a patent holder
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230105

Address after: Munich, Germany

Patentee after: MAN Truck and Bus Europe AG

Address before: steyr

Patentee before: MAN Truck & Bus Osterreich GesmbH

TR01 Transfer of patent right