CN104271930A - 用于能量转换器的工作气缸 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种工作气缸，包括至少一个可旋转地支撑在气缸块体(114)中的圆盘状置换器(120)，所述置换器(120)被设置在从所述置换器(120)的每一侧上的块体(114)径向向内延伸的两个环形凸缘(110)之间，使得所述置换器(120)被设置成在旋转时与所述凸缘(110)平行，其中所述凸缘(110)的至少一个包括多个区域/部分，包括具有第一温度的第一区域/部分(112a)，具有低于所述第一温度的第二温度的第二区域/部分(112b)，和完全阻止所述第一区域/部分(112a)和所述第二区域/部分(112b)之间接触的两个绝缘区域/部分(112c，112d)，并且其中所述置换器(120)包括切口(122)，用于使一定量的工作流体旋转通过区域/部分(112)，其中切口的尺寸适于使得对于每个旋转位置，它不同时与第一区域/部分(112a)和第二区域/部分(112b)重叠。

Description

用于能量转换器的工作气缸
技术领域
本发明涉及工作气缸。更具体地说，本发明涉及基于斯特林(Stirling)发动机原理的能量转换器，包括所述的工作气缸，利用工作流体的温差来产生功。
背景技术
热能可以通过不同的方式用于提供机械功。一种实现该目的的机器是斯特林发动机(Stirling engine)，即，利用不同温度的工作流体将热能转换成机械功的热发动机。
历年来已经提出了不同类型的斯特林发动机，其中之一常被表示为β型，具有容纳(封闭)固定量空气的气缸。气缸的一端是热侧，而相对端是冷侧。动力活塞由于温度变化而引起的空气的收缩和膨胀在气缸内可运动。为此，与动力活塞同步运动的置换器被设置在气缸内，其通过线性运动将大部分封闭的空气分配到热侧或冷侧。因此，动力活塞的往复运动的频率可以通过分别调节热侧和冷侧的温度来控制。
尽管上述发动机可用于多个应用，但是由于在加热工作流体的延迟，难以快速响应来控制动力活塞。为了解决这个问题，曾有建议将置换器与动力活塞断开，以便动力活塞的频率可以通过设置置换器运动的频率来直接控制。
另一进一步改进的机械装置披露于US2003000210。在其中，转动置换器具有周向切口，用于使工作流体运动通过热区和冷区，每个区沿着封闭的气缸的外周延伸180°。随着置换器转动，周向切口内部的压力变化被转换成机械功，并且还设置蓄热器用于减少热能损耗。所提议的机械装置具有明显的缺点。为了增大功率，周向切口需要容纳较大量的工作流体。因此，周向切口必须具有增大的高度或大角度延伸部分。另一方面，如果角度延伸部分太大，则随着置换器转动当周向切口部分位于热侧而部分位于冷侧时会具有同时冷却和加热的工作流体。因此，不可能在没有效率损耗的情况下增大功率输出，反之亦然。
发明内容
因此，本发明优选寻求缓解或消除上述本领域中的缺陷和单独或任意组合形式的缺点，并且通过提供根据所附权利要求所述的装置来解决至少上述问题。
本发明的一个目的是提供一种可用于具有改进的热效率的能量转换器的工作气缸。
根据第一方面，披露了一种用于能量转换器的工作气缸。工作气缸包括至少一个可旋转地支撑在气缸块体中的圆盘状置换器，所述置换器被设置在从所述置换器的每一侧上的块体径向向内延伸的两个环形凸缘之间，使得所述置换器被设置成在旋转时与所述凸缘平行，其中所述凸缘的至少一个包括多个区域(部分)，所述多个区域(部分)包括具有第一温度的第一区域(部分)；具有第二温度的第二区域(部分)，所述第二温度低于所述第一温度；和两个绝缘区域(部分)，所述两个绝缘区域(部分)完全阻止所述第一区域(部分)和所述第二区域(部分)之间的接触；并且其中所述置换器包括切口，用于使一定量的工作流体转过所述区域(部分)，所述切口的尺寸被设置成使得对于每一个旋转位置，其不会同时与第一区域(部分)和第二区域(部分)重叠。
切口在横向平面中可具有延伸区域，其沿着小于所述绝缘区域(部分)的横向平面中的延伸区域内的置换器的半径的所有半径可封闭。
气缸还可包括同轴连接至所述置换器的旋转轴。
所述凸缘的每一个可具有用于容纳所述旋转轴的同轴的凹入部。
每个区域(部分)可形成环状扇形，并且所述切口可具有环状扇形的形状。
第一区域可被热连接至块体的第一部分，使得提供给第一部分的热量会被传导到所述第一区域。相应地，第二区域可被热连接至块体的第二部分，使得第二部分的冷却会使所述第二区域冷却。
此外，块体的第一部分可完全热绝缘于块体的第二部分。
气缸还可包括多个置换器，每个置换器被设置在两个相邻的凸缘之间。所述多个置换器可通过共同的可旋转轴支撑，并且置换器可相对于它们各自的切口的角位置彼此对准。
根据第二方面，披露了一种能量转换器。所述能量转换器包括根据第一方面的气缸，其中块体包括通道，所述通道与通过置换器被转动的工作流体流体相连，以便传递转动置换器后出现的压力脉冲。
能量转换器还可包括与所述通道流体相连的压力操作装置。
根据第三方面，披露了一种用于提供工作气缸的方法。所述方法包括下述步骤：提供至少一个可旋转地支撑在气缸块体中的圆盘状置换器，所述置换器被设置在从置换器的每一侧上的块体径向向内延伸的两个环形凸缘之间，以便所述置换器被设置成在旋转时与所述凸缘平行；使所述凸缘的至少一个具有多个区域(部分)，将第一区域(部分)加热至第一温度，将第二区域(部分)冷却至低于所述第一温度的第二温度；提供两个绝缘区域(部分)，所述绝缘区域(部分)完全阻止所述第一区域(部分)和所述第二区域(部分)之间的接触；和，在所述置换器中提供切口，使一定量的工作流体转过所述区域(部分)，所述切口的尺寸被设置成使得对于每个旋转位置，其不会同时与第一区域(部分)和第二区域(部分)重叠。
根据第四方面，披露了一种用于制造工作气缸的方法。所述方法包括下述步骤：提供预制的块体凸缘区域(部分)的层叠，形成工作气缸的热侧；提供预制的块体凸缘区域(部分)的层叠，形成工作气缸的冷侧；提供两个预制的块体凸缘区域(部分)的层叠，形成工作气缸的绝缘侧；提供置换器组件，所述置换器组件包括至少一个圆盘状置换器，所述圆盘状置换器具有切口，用于使一定量的工作流体转过工作气缸的热侧、冷侧和绝缘侧；设置预制的块体凸缘区域(部分)的层叠，以围住所述置换器组件，使得所述置换器组件在所述工作气缸内可旋转，并且使得所述置换器的每一个被设置在由块体凸缘区域(部分)形成并且从所述置换器的每一侧上的块体径向向内延伸的两个环形凸缘之间，以便所述置换器会被设置成在旋转时与所述凸缘平行，其中切口的尺寸被设置成使得对于每一个旋转位置，其不会同时重叠热侧和冷侧；和，设置外壳以环绕绝缘侧的整个外周，用于密封所述工作气缸。
附图说明
在下文中，本发明将结合附图进行描述，其中：
图1是示意图，示出了根据一个实施例的能量转换器；
图2是根据一个实施例的工作气缸的圆形凸缘的透视图；
图3是根据一个实施例的工作气缸的置换器的俯视图；
图4是根据一个实施例的工作气缸的透视图；
图5a是根据一个实施例的凸缘的区域(部分)的俯视图；
图5b是根据一个实施例的凸缘的区域(部分)的俯视图。
具体实施方式
下文将结合附图更详细地描述本发明的几个实施例，以便本领域的技术人员能够实施本发明。不过，本发明可以按许多不同的形式来体现，并且不应被视为受限于本文所述的实施例。而是，提供这些实施例以便公开内容是充分和全面的，并且向本领域的技术人员充分表达本发明的保护范围。实施例并不限制本发明，而是本发明仅由所附权利要求书限定保护范围。此外，附图所示具体实施例的具体实施方式中所用的术语并非旨在限定本发明。
参见图1，示出了能量转换器100的一个实施例。能量转换器优选用作将温度梯度转换成预定频率的压力差的装置，其中压力差可用于产生机械功。能量转换器100被设置成以周期性的方式改变工作流体的温度，其中工作流体的压力在加热期间会增大。相应地，在冷却期间会出现压力下降，其中压力差可被不同的机械、电气或机电系统利用，以将压力差转换为机械功或不同形式的能量。例如，能量转换器100可用于斯特林发动机(Stirling engine)，或任何其它涉及压力操作部件例如活塞、(隔)膜、压电元件等的机械装置。如图1所示，能量转换器100被连接至发动机气缸200，其中活塞210被促使线性运动。活塞210可以例如连接至曲柄轴(未示出)，用于将线性运动转换成旋转运动。
发动机气缸200可借助于通道220连接至工作气缸101，通过通道220使得工作气缸101内的压力变化被传递到发动机气缸200，以便活塞210按往复的方式运动。为此，工作气缸101被设置成具有连接件102，通道220与连接件102流体相连。
一般，工作气缸借助于马达103用于转动热区域(部分)104和冷区域(部分)105之间的工作流体。当工作流体已被热区域(部分)加热时，工作气缸内的压力会增大，从而所述压力增大会迫使发动机气缸200的活塞210运动。相应地，工作流体的冷却会使得压力下降，导致活塞210以相反的方式运动。因此，通过控制工作流体的加热循环的频率，覆盖较宽范围的速度连续地操作能量转换器是可能的。
为了描述能量转换器100的结构细节，另请参见图2和3。一般，能量转换器100包括工作气缸101，所述工作气缸包括多个层叠的凸缘110和多个置换器120，其中每个置换器120被设置在两个相邻的凸缘110之间。从图2开始，示出了气缸101的圆形凸缘110的俯视图。圆形凸缘110从气缸块体114径向在气缸101向内延伸，并且凸缘110具有多个区域(部分)112。圆形凸缘110的外周被连接至气缸块体114或与气缸块体114形成一体。为此，块体114以气缸的形状形成中空的空间，尽管气缸块体的外部形状可具有其它形状，例如，如图1中所示的立方形。在所示的实施例中，每个凸缘110具有四个区域(部分)112，每个区域(部分)延伸圆形的90°。此外，块体114的厚度稍微大于圆形凸缘110的厚度，以便容纳邻近圆形凸缘110的置换器120而不伸过块体114。
凸缘110的第一区域(部分)112a形成为热区域(部分)，其中热源(未示出)被连接至第一区域(部分)112a，以便将热量传递给第一凸缘112a。因此，热区域(部分)112a形成图1所示的热侧104的一部分。第二区域(部分)112b被设置成与第一区域(部分)112a相对，并因此与第一区域(部分)112a间隔90°。第二区域(部分)112b形成冷区域(部分)，其中冷却装置(未示出)被连接至第二区域(部分)112b，以便将冷区域(部分)112b的温度保持在希望的温度，该温度低于热区域(部分)112a的温度。因此，冷区域(部分)112b形成图1所示的冷侧105的一部分。中间区域(部分)112c、112d被设置成邻近第一区域(部分)112a和第二区域(部分)112b，使得第一和第二区域(部分)112a、112b的每一个形成对两个中间区域(部分)112c、112d的边界。中间区域(部分)112c、112d被设置为热绝缘区域(部分)，以使热区域(部分)112a和冷区域(部分)112b之间的热传递最小化。因此，热区域(部分)112a和冷区域(部分)112b之间的温度差可以按有效的方式被保持。
气缸块体114优选地也被分成块体区域(部分)115，每个块体区域(部分)被热连接至相关的凸缘区域(部分)112。由图2可见，块体区域(部分)115不享有相同的尺寸。优选地，与凸缘110的热和冷区域(部分)112a,112b相关的块体区域(部分)115a、115b稍微大于中间块体区域(部分)115c、115d，使得热源和/或冷却装置可作用于较大的体积或质量，以便增大与凸缘区域(部分)112a、112b的热传递。热块体区域(部分)115a用作热量的缓冲区，从而当工作流体取回特定量的热能时凸缘110的热区域(部分)112a会接收到足够的热能。因此，冷块体区域(部分)115b用作热量缓存区，从而凸缘110的冷区域(部分)112b一旦冷却可对热量缓存区吸收热量。
通过在彼此的上方设置两个相同的凸缘110，沿法向间隔开，在两个凸缘110之间形成小的空间。在该空间内，优选对称，使得两个凸缘110之间的轴向距离在整个表面上是恒定的，设置置换器120。如图3所示，置换器120具有圆盘形状，其半径等于或稍小于圆形凸缘110的半径。设置了切口122，所述切口122可具有环状扇形的形状。优选地，切口122的角延伸部分对应于中间区域(部分)112c、112d的角延伸部分。
一旦插入在两个凸缘110之间，置换器120被设置成使得它可旋转从而引起切口122在凸缘110的不同区域(部分)112a-d之间运动。容纳在切口内的工作流体(例如空气或任何其它气态的介质)因此会被迫使在凸缘的区域(部分)112a-d之间运动，从而致使空气或其它工作流体例如低粘度介质的温度周期性地变化。
优选地，置换器120被密封抵靠凸缘110的邻接表面，使得工作流体只有非常小的量从切口122逃逸出。通过所述的方式，当置换器120在气缸内旋转时大部分的工作流体将总被截流在切口120内，同时少量的工作流体在工作气缸中被分配，用于平衡工作气缸101内的压力(例如优选存在于置换器120和相邻的凸缘110之间的小狭缝中)。因此，一旦切口122被设置在热区域(部分)112a，工作流体会被加热，而当切口122继续其旋转运动通过热区域(部分)112a时加热继续。随后，切口122将会运动完全通过热区域(部分)112a，以便其现在被设置成跨中间区域(部分)112c(此处不发生热传递)。在该位置，工作流体会具有最大温度并因此具有最大压力。随着置换器120从其被两个层叠的中间区域(部分)112c或112d完全围住的位置继续旋转，切口122会移入冷区域(部分)112b，从而工作流体的温度开始下降。只要切口122的至少一些部分被设置在跨冷区域(部分)112b的位置，即近似180°，工作流体的温度的下降会继续。
现在参见图4，示出了凸缘-置换器组件。凸缘-置换器组件形成工作气缸101，可补充有顶盖(未示出)和底盖106，及驱动装置和控制装置(未示出)，用于相对于凸缘110旋转置换器。控制装置可被设置在工作气缸的外部。正如附图中可见，工作气缸101包括多个层叠的凸缘110，和相应的多个置换器120。如果凸缘110的实际数量是n，则相应的置换器120的数量可以是n-1，以便使每个置换器120设置在两个相邻的凸缘110之间。置换器120优选被设置成具有共同相(common phase)，使得置换器120的切口122彼此对准并因而在旋转期间位于相同的角位置。因此，所有的置换器120优选由它们均连接的共同的旋转轴124驱动。
在安装工作气缸101之前，凸缘110优选被设置为半部分，每个半部分对应于连接至相关凸缘区域(部分)112的气缸块体区域(部分)115。多个半部分以层叠的方式连接，使得工作气缸101的热侧104被设置为预制部件，包括块体凸缘区域(部分)的层叠。相应地，工作气缸101的冷侧105以及工作气缸101的绝缘侧被设置为预制部件，每个部件包括块体凸缘区域(部分)的层叠。除了预制的气缸块体凸缘区域(部分)的层叠，置换器组件被设置成包括多个置换器圆盘120，以层叠方式设置并借助于同轴的旋转轴124彼此连接。每个置换器圆盘120被设置成以预定的距离与其相邻的置换器圆盘120间隔，所述距离基本上相当于块体凸缘区域(部分)的层叠的两个相邻凸缘110之间的距离。
通过借助于绝缘的预制块体凸缘区域(部分)的层叠将热和冷的预制的块体凸缘区域(部分)的层叠彼此分开，块体114中的热传递显著降低。每个预制的块体凸缘区域(部分)的层叠可通过模制提供或者为机械加工部件，并且它们可能不必要通过连接若干个预制的块体凸缘区域(部分)的层叠来提供。
当安装工作气缸101时，预制的块体凸缘区域(部分)的层叠被插在置换器组件的可用空间内(即，两个相邻的置换器圆盘120之间的距离)，并然后彼此连接以便形成闭合的气缸101，其中置换器120能够旋转。希望量的工作流体在密封气缸101之前例如在设置顶盖和底盖之前可被注入工作气缸101。此外，可设置开口端箱形式的层压外壳(未示出)并且滑套在工作气缸101上用于密封工作气缸101。密封可以通过焊接或任何其它合适的方式进行，以便在层压材料和块体114之间提供充分的接触。层压外壳优选地通过使得在纵向和横向方向没有导热桥而阻止从块体114向周围环境的热传递。因此，层压外壳还形成工作气缸101的顶盖。
层压外壳可具有磁性结构和内部装置以便允许放置电动机。因此，马达的控制装置可被设置在外侧(如图1所示)，以便完全排除对线缆等被引导穿过工作气缸的需要。
预制的块体凸缘区域(部分)的层叠之一具有孔，工作流体的压力可随切口122移入工作气缸101内部而被分配在孔中。孔还可被连接至管道，例如图1所示的通道220，以允许工作流体的压力驱动能量转换器100。
马达(图1中示出为103)可被连接至置换器120的旋转轴124，用于旋转工作气缸101内的置换器120。此外，控制器(未示出)优选连接至马达103，用于控制旋转的速度并因此控制工作流体运动通过不同的凸缘区域(部分)112的频率。
现在对所述实施例的一些一般性评论给出说明。基于PV＝nrT，封闭系统中工作流体(空气、气体、蒸汽等)的膨胀/收缩被用于完成工作。当工作流体被加热时，增大的压力被允许例如通过推动(隔)膜或活塞作用于连接的装置上，并且当工作流体收缩时，其对压力操作装置提供拉动作用。
在工作气缸101内，工作流体以受控的周期以具有强制对流的旋转暴露于热和冷表面。能量转换器100优选在缩放期间使用于热传递的表面和工作流体的量(体积)之间的比率保持在希望的水平。
事实上，切口122的旋转运动会迫使工作流体以受控的方式旋转(如图3中的箭头所示)。因此，工作流体和热或冷凸缘区域(部分)112a、112b之间的热传递会增大并因此还会增大工作气缸的效率。另一方面，存在于形成在置换器120和凸缘区域(部分)112之间的空间中的少量的流体会以层流运动，从而降低这些区域的热传递。
需要大表面的凸缘区域(部分)112来向工作流体传递热量和从工作流体传递热量。如果不是分区的设计，介质的体积(量)会以立方增长，而热传递表面仅会以平方增长。
在工作周期期间，即，在置换器120的一次旋转期间，工作流体会通过四个完全分开的相(phase)：i)中性，用于保持旋转，ii)热，即在能量传递给工作流体期间，iii)中性，用于保持旋转，和iv)冷，即在从工作流体进行能量传递期间。工作流体绝不会同时处于两个以上所述的分区。随着工作流体通过所述相，整个周期可被限定为两个部分：1)“升温周期”和2)“冷却周期”。“升温周期”：a)中性-暖，b)暖，c)暖-中性几乎构成了半圈(半个周期)。在热部分和绝缘区域(部分)112a、112c中的工作流体变暖，并且整个分区的工作气缸中的压力上升。“冷却周期”：中性-冷，冷，冷-中性构成了另半圈(另半个周期)。工作流体冷却，并且在分区的工作气缸中的压力下降。
在升温周期和冷却周期之间，如同在冷却周期和升温周期之间，可能有非常短的片刻是100％的中性，优选每360度为约2度。
压力变化可从工作气缸的任何地方获得，以便被例如活塞、(隔)膜、压力计、压电元件或任何其它压力操作装置使用。
工作流体通过由马达操作的分割(分区)的旋转置换器轴在热表面和冷表面之间运动。通过控制马达的轴，控制工作流体有多长时间暴露于升温周期和冷却周期是可能的。还可能完全控制rpm和从0rpm到可达到超过最大性能rpm的极限的整个跨度内的功率输出。最大性能rpm优选被定义为仍保持有效热传递的最大速度。
通过将马达和其相关的轴安装在工作气缸的内部或者分区的工作气缸的外部(例如通过磁性传动)，工作气缸得以完全密封。因此，漏窃电的风险因此被最小化。当外部马达借助于磁性耦合旋转置换器组件时，当切口被设置在热凸缘区域(部分)112a上时会导致工作流体中的压力增大，而在其从热凸缘区域(部分)转至冷凸缘区域(部分)112b时压力下降。热传导凸缘区域(部分)112a、112b可具有热传感器，例如靠近凸缘的尖端，用于向控制系统反馈信息。因此，实时测量凸缘110的温度是可能的，并因此使得预测和确定工作气缸的实际性能成为可能。此外，在工作气缸内部设置压力传感器是可能的，以便持续地测量压力变化。
根据应用，可以将具有在温度差内的相变的饱和蒸汽用作工作流体用于运行转换器。这可能比例如空气提供更好的性能。作为一个示例，可以在“绿色”低温差应用中采用乙酸乙酯。
此外，连接各自的切口之间具有180°角的两个工作气缸有助于双作用活塞的使用。连接各自的切口122之间具有120°角的三个工作气缸可提供更为平滑的操作(利用活塞运转轴)。
无论选择什么结构，一个有利的特征是可能改变和同步运行中的相对切口位置，因为每个气缸具有其本身的马达来控制置换器组件的运动。
优选地，置换器组件通过配重平衡并具有对应于临界轴转速(在工作范围之外或在非常低的启动范围)的固有频率。在优选的实施例中，配重的至少一个是磁性的并因此可用于将旋转运动从外部电磁源传递给置换器。
工作流体提供了：1)来自置换器组件的旋转的强制对流，其中旋转使得压力差参与压力操作装置(一个/多个压力操作装置)，2)形成置换器和圆形凸缘之间的层流；3)隔离中性和传导凸缘之间的窄间隙，其中它还在工作气缸内进行压力均衡。
现在参见图5a-b，将要讨论凸缘110的区域(部分)112的不同实施例。从图5a开始，凸缘被分成8个不同的区域(部分)。区域(部分)112的每一个的固定的角延伸部分为45°，并形成区(扇形)。第一热区(扇形)112a后是绝缘区112d，随后是冷区112b。在冷区112b之后在完成半圈之前设置有绝缘区112c。接着的半圈与图5a所示的第一个半圈对称。
图5b示出了凸缘的区域(部分)112的另一实施例。此处，冷区112b与两个绝缘区112c,112d相邻，所述两个绝缘区设置在冷区112b的每一侧。在两个绝缘区之间设置有5个热区112a。因此，根据可用的热源和冷却装置来设计工作气缸101是可能的，以便能够获得与工作流体的有效热传递。
鉴于上述实施例，通过大量不同的方式来分配热区域(部分)和冷区域(部分)112a、112b是可能的，只要它们被具有至少置换器120的切口122的尺寸大小的绝缘区域(部分)分开。虽然仅描述了圆形区，但理所当然可以设置不同形状的区以及切口，只要切口决不被允许同时伸过热区域(部分)和冷区域(部分)。
置换器120优选被构造成当其旋转用于使工作流体运动时提供湍流和受控的对流涡旋。因此，由于凸缘110和工作流体之间的强制对流和辐射的热传递会增大。例如，切口122的边缘的锥形化会沿着垂直于横向平面的方向添加涡流分量。
在另一实施例中，凸缘110可被设置成具有穿孔，用于改进工作气缸101内的压力均衡。这可能还提供了另外的效果：增大表面以便改进热传递。穿孔可被制作的非常小，例如，半径在mm的范围内，并且可跨凸缘110的整个表面分布。
应当理解，前述的实施例可以相组合，而不背离所附权利要求书所限定的范围。
在权利要求中，术语“包括(comprises/comprising)”并不排除存在其它部件或步骤的可能性。此外，尽管各特征可被包括在不同的权利要求中，这些特征可能有利地被组合，并且包括在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。此外，单数标记并不排除多个的情况。术语“a(一)”、“an(一)”、“第一”、“第二”等并不排除多个的情况。所提供的权利要求中的附图标记只为阐述示例，而不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种工作气缸，包括：
至少一个圆盘状置换器(120)，所述置换器可旋转地支撑在气缸块体(114)中，所述置换器(120)被设置在从所述置换器(120)的每一侧上的块体(114)径向向内延伸的两个环形凸缘(110)之间，使得所述置换器(120)被设置成在旋转时与所述凸缘(110)平行，其中
所述凸缘(110)的至少一个包括多个区域，所述多个区域包括具有第一温度的第一区域(112a)，具有低于所述第一温度的第二温度的第二区域(112b)，和完全阻止所述第一区域(112a)和所述第二区域(112b)之间接触的两个绝缘区域(112c，112d)，并且其中
所述置换器(120)包括切口(122)，所述切口用于使一个量的工作流体通过区域(112)，其中切口的尺寸适于使得对于每个旋转位置，切口不会同时与第一区域(112a)和第二区域(112b)重叠。
2.根据权利要求1所述的气缸，其中所述切口(122)在横向平面中具有延伸区域，沿着小于所述绝缘区域(112c，112d)的横向平面中延伸区域内的置换器(120)的半径的所有半径可封闭。
3.根据权利要求1或2所述的气缸，还包括同轴连接至所述置换器(120)的可旋转轴(124)。
4.根据权利要求3所述的气缸，其中所述凸缘(110)的每一个具有同轴凹入部，用于容纳所述可旋转轴(124)。
5.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的气缸，其中每个区域(112a-d)形成环状区，并且其中所述切口(122)具有环状区的形状。
6.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的气缸，其中所述第一区域(112a)被热连接至块体(114)的第一部分(115a)，使得提供给第一部分(115a)的热量会被传导给所述第一区域(112a)。
7.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的气缸，其中第二区域(112b)被热连接至块体(114)的第二部分(115b)，使得第二部分(115b)的冷却会提供所述第二区域(112b)的冷却。
8.根据权利要求6和7中任一权利要求所述的气缸，其中所述块体(114)的第一部分(115a)完全热绝缘于块体(114)的第二部分(115b)。
9.根据上述权利要求中的任一权利要求所述的气缸，包括多个置换器(120)，每个置换器被设置在两个相邻的凸缘(110)之间。
10.根据权利要求9所述的气缸，其中所述多个置换器(120)由共同的可旋转轴(124)支撑。
11.根据权利要求10所述的气缸，其中所述置换器(120)相对于它们各自的切口(122)的角位置彼此对准。
12.一种能量转换器，包括根据上述权利要求中任一权利要求所述的气缸，其中块体(114)包括通道，所述通道与通过置换器(120)旋转的工作流体流体相连，用于传递置换器的旋转所出现的压力脉冲。
13.根据权利要求12所述的能量转换器，还包括与所述通道流体相连的压力操作装置(200)。
14.一种用于提供工作气缸的方法，包括以下步骤：
提供至少一个可旋转地支撑在气缸块体(114)中的圆盘状置换器(120)，所述置换器(120)被设置在从置换器(120)的每一侧上的块体(114)径向向内延伸的两个环形凸缘(110)之间，以便所述置换器(120)被设置成在旋转时与所述凸缘(110)平行；
提供具有多个区域的至少一个凸缘(110)，
将第一区域(112a)加热到第一温度，
将第二区域(112b)冷却到低于所述第一温度的第二温度，
提供两个绝缘区域(112c，112d)，所述绝缘区域完全阻止所述第一区域(112a)和所述第二区域(112b)之间的接触；和
在所述置换器中提供切口(122)，用于使一个量的工作流体旋转通过区域(112)，所述切口的尺寸适于使得对于每一个旋转位置，其不会同时与第一区域(112a)和第二区域(112b)重叠。
15.一种用于制造工作气缸的方法，包括以下步骤：
提供预制的块体-凸缘区域的层叠，形成工作气缸的热侧；
提供预制的块体-凸缘区域的层叠，形成工作气缸的冷侧；
提供两个预制的块体-凸缘区域的层叠，形成工作气缸的绝缘侧；
提供置换器组件，所述置换器组件包括至少一个圆盘状置换器，所述圆盘状置换器具有切口，用于使一个量的工作流体旋转通过工作气缸的热侧、冷侧和绝缘侧；
设置所述预制的块体-凸缘区域的层叠以围住所述置换器组件，使得所述置换器组件在所述工作气缸内可旋转并且使得所述置换器的每一个被设置在由块体-凸缘区域形成并从所述置换器的每一侧上的块体径向向内延伸的两个环形凸缘之间，以便所述置换器会被设置成在旋转时与所述凸缘平行，其中切口的尺寸适于使得对于每一个旋转位置，其不会同时与热侧和冷侧重叠，和
设置外壳以便环绕绝缘侧的整个外周，用于密封所述工作气缸。
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