CN108779671A - 热力发动机，特别是有机朗肯循环发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热力发动机，特别是有机朗肯循环发动机，该热力发动机包括曲轴箱(1)和连接于曲轴箱(1)的至少一个工作气缸(2)，刚性地连接于活塞杆(4)的工作活塞(3)可以在该气缸中运动，并且活塞杆(4)的远离工作活塞(3)的端部借助沿活塞杆的纵向方向引导的十字头铰接地连接到连接杆。根据本发明，供应有工作介质的工作气缸(2)的内室由两个壁(9、10)与供应有油的曲轴箱(2)的内室隔开，各个壁具有用于活塞杆(4)的密封的贯通开口(13、14)。

Description

热力发动机，特别是有机朗肯循环发动机
本发明涉及热力发动机，特别是有机朗肯循环发动机，该热力发动机具有曲轴箱和连接于曲轴箱的至少一个工作气缸，刚性地连接于活塞杆的工作活塞可以在该气缸中运动，并且活塞杆的远离工作活塞的端部借助沿活塞杆的纵向方向被引导的十字头铰接到连接杆。
从实践中已知这种类型的热力发动机，特别是有机朗肯循环发动机，尤其是那些建立在常规内燃机之上的热力发动机，其气缸套用于引导十字头，该十字头可铰接到连接杆。
本发明是基于形成上文中所述类型的创新的热力发动机的目的，该热力发动机可以长期以可靠并且低维护的方式运行，而同时将润滑油消耗保持得较低。
根据本发明的、实现该目的的热力发动机特征在于，加载有工作介质的工作气缸的内室(B)与加载有油的曲轴箱的内室(A)由两个壁隔开，每个壁具有用于活塞杆的密封的贯通开口。
有利地，根据本发明的两个分隔壁(每个壁具有用于活塞杆的密封的贯通开口)能可靠地避免用于工作介质、例如乙醇蒸汽的闭合回路被润滑油污染，并且避免在较短的运行时间之后变得需要更换工作介质。
在本发明的较佳实施例中，当工作活塞处于上死点处时，在工作活塞的下死点处被油湿润的活塞杆的部段至多仅到达面向内室(B)的贯通开口，该内室(B)加载有工作介质。尽管另一贯通开口密封，但是然后被带出曲轴箱的油残留物与湿润的活塞杆一起不会到达工作气缸中的贯通开口，并且因此不存在油经过和工作介质被污染的风险。
在一个实施例中，具有用于检查和安装用途的开口的室(C)形成在隔开所述内室(A、B)的两壁之间。
在本发明的另一较佳实施例中，活塞杆具有设置在分隔壁之间室(C)中的环形屏障件，用于捕获沿着活塞杆蠕动(缓慢流动)的任何油。
该环形屏障件可本身与活塞杆密封开，并且特别是具有用于油的脱离边缘。
作为尽管有相关的贯通开口的密封仍避免油从曲轴箱逸出的措施，也可设置十字头在其面向贯通开口的一侧上具有这样的形状，使得当活塞朝向上死点移动时，没有油被十字头抛向贯通开口，而是相反油可主要沿相反方向从十字头流动离开。十字头面向相关的贯通开口的表面较佳地具有(圆)锥形形状。
面向由工作介质加载的内室(B)的贯通开口较佳地具有密封件，当热力发动机静止时，该密封件也是有效的。有利地，该静止密封件可以与直至热力发动机被加热到运行温度时才密封贯通开口的密封件组合，而在加热到该运行温度的过程中，该静止密封件越快来越多地失去其密封效果。
该静止密封件可具有环形密封元件，该环形密封元件具有的热膨胀比活塞杆的热膨胀大，使得在运行温度下环形密封件的密封唇从活塞杆提离。
在本发明的另一实施例中，工作气缸的排气门的桶式挺杆密封隔绝于该桶式挺杆的引导衬套，并且因此工作活塞的工作室(B)密封隔绝于气缸盖组件的内室(D)。该气缸盖组件也可具有低摩擦设计，其可在没有润滑油的情况下运行。
下文中使用示例性实施例和涉及该示例性实施例的附图更详细地阐释本发明。在附图中：
图1以剖切侧视图示出根据本发明的有机朗肯循环发动机，
图2示出图1示出的有机朗肯循环发动机中所使用的静止密封件，以及
图3和图4以剖切侧视图示出图1示出的有机朗肯循环发动机的气缸盖组件的部分。
有机朗肯循环发动机包括曲轴箱1和连接于曲轴箱1的工作气缸2。刚性地连接于活塞杆4的工作活塞3可在工作气缸2中运动。在其远离工作活塞3的端部处，活塞杆4经由十字头5铰接到连接杆6。
十字头5在形成在曲轴箱1中的衬套7中运动，并且在衬套7内沿活塞杆4的纵向方向由引导(件)轨道(未示出)引导。
在所示示例中，与衬套7同轴的工作气缸2经由中间壳体连接于曲轴箱11，该中间壳体具有壳体壁9和10以及开口11。该壳体壁9使加载有油的曲轴箱1的内室A封闭。壳体壁10使工作气缸2的室B封闭，并且例如乙醇蒸汽的工作介质到达该室中。壁9、10两者分别具有用于活塞杆4的密封的贯通开口12和13。
在壳体壁9的贯通开口12中存在由塑料、例如PTFE或由青铜制成的环形密封件14，该环形密封件很大程度上防止油从曲轴箱1逸出。十字头5的面向贯通开口12的圆锥形表面15由此确保了在工作活塞3运行时由十字头抛向贯通开口12的油的量是较低的，即，油可以向外并且是沿与圆锥形表面15相反的方向流动。
该环形密封件14在可移除的凸肩(Ansatz)中被保持在壳体壁9上。
在形成在壳体壁9与10之间的室C内，在活塞杆4上设有环形屏障件16，该环形屏障件阻挡尽管由环形密封件14密封但仍然沿着活塞杆4缓慢流动的油的从曲轴箱1的内室逸出的任何残余量。如图1中可见的，环形屏障件16本身由环形密封件17与活塞杆4密封开，并且环形屏障件16的面向贯通开口12的部分具有在19处的同心的多个油脱离边缘。
为了对壳体壁10中的贯通开口13进行气密密封，使用了环形密封件20，该环形密封件与静止密封件21组合，当有机朗肯循环发动机处于静止时，该静止密封件21是有效的，并且该静止密封件在图2中单独地示出。为了确保没有乙醇流经该静止密封件，在环形密封件20与静止密封件21之间的空间连接于室E。室E的压力水平在室A、B和C的压力水平之下。
与所示结构相反，密封件20、21可以被容纳在杯状凸肩中，该杯状凸肩形成壳体壁10中的隆起部，并且(在适合的情况下经由室B)可单独地从其余的壳体壁10移除。整个密封垫(密封填料)20、21也可通过室B被移除。
在有机朗肯循环发动机的开始状态中，当还未到达操作温度时，静止密封件21确保对贯通开口13的密封，而在到达运行温度之后这由环形密封件20承担。
如图2中可见的，静止密封件21包括环形密封元件23，该环形密封元件23由PTFE构成并且具有密封唇24，该密封唇在有机朗肯循环发动机的冷状态下密封地抵靠活塞杆4，密封唇24靠着活塞杆4的接触压力由环形弹簧37增大。由硅树脂(硅酮)构成的环形密封元件40用于进一步的气密密封。
在有机朗肯循环发动机的启动操作期间，密封元件23的材料主要通过摩擦加热，该材料比活塞杆4的材料具有高得多的热膨胀系数。密封唇24由此从活塞杆4提离(脱开)。一旦加热，同样的多部分式环形密封件20越来越多地承担对贯通开口13的密封。有利地，静止密封件21在操作期间不受任何磨损。
图3中所示的、工作气缸2的气缸盖组件(图1中未示出)中的排气门包括气门盘(Ventilteller,气门顶)38和桶式挺杆27，该桶式挺杆与气门盘38同轴并且在引导衬套28中被引导。在引导衬套28中的滑动嵌体(填料)29除了引导桶式挺杆27之外提供了将其隔绝于引导衬套28的密封。工作气缸2的内室B由此与气缸盖组件的内室D密封开来。
为了防止油从气缸盖组件中流出完全进入工作气缸2的工作室B，图3中示出的气缸盖组件的油润滑可被省略。
如图4中清楚的，可在没有油润滑的情况下运行的气缸盖组件包括摇臂30，该摇臂30由挺杆31致动并且操作桶式挺杆27。包括球形座插入件33的多部分式球形座紧固于挺杆31。包括在摇臂30中的球形销34接合在该球形座中。桶式挺杆27经由滑动块35操作，该滑动块经由另一球形销36连接到摇臂30。滑动块35可垂直于桶式挺杆27的运动方向移位，这允许了将摇臂30的转动运动传递到桶式挺杆27的线性运动。
桶式挺杆27的形状保护了内部部件免于在操作期间产生的、来自设置在桶式挺杆27之上的滑动块35的摩擦。

Claims (11)

1.一种热力发动机，特别是有机朗肯循环发动机，所述热力发动机具有曲轴箱(1)和连接于所述曲轴箱(1)的至少一个工作气缸(2)，刚性地连接于活塞杆(4)的工作活塞(3)能在所述气缸中运动，并且所述活塞杆(4)的远离所述工作活塞(3)的端部借助沿所述活塞杆(4)的纵向方向被引导的十字头(5)铰接地连接到连接杆(6)，
其特征在于，
加载有工作介质的所述工作气缸(2)的内室(B)由两个壁(9、10)与加载有油的所述曲轴箱(1)的内室(A)隔开，各个所述壁具有用于所述活塞杆(4)的密封的贯通开口(12、13)。
2.如权利要求1所述的热力发动机，
其特征在于，
当所述工作活塞(3)处于上死点处时，在所述工作活塞(3)的下死点处被油湿润的所述活塞杆(4)的部段至多到达所述贯通开口(13)，所述贯通开口(13)面向加载有工作介质的所述内室(B)。
3.如权利要求1或2所述的热力发动机，
其特征在于，
具有开口(11)的室(C)形成在隔开所述内室(A、B)的壁(9、10)之间。
4.如权利要求3所述的热力发动机，
其特征在于，
所述活塞杆(4)具有环形屏障件(16)，所述环形屏障件设置在所述室(C)中，用于沿着所述活塞杆(4)缓慢流动的油。
5.如权利要求4所述的热力发动机，
其特征在于，
所述环形屏障件(16)具有油脱离边缘(19)，并且本身能由环形密封件(17)与所述活塞杆(4)密封开。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的热力发动机，
其特征在于，
面向加载有工作介质的所述内室(B)的贯通开口(13)由密封件(20、21)密封，所述密封件(20、21)包括静止密封件(21)。
7.如权利要求6所述的热力发动机，
其特征在于，
所述静止密封件(21)包括扩张的环形密封元件(23)，所述环形密封元件的密封效果在所述热力发动机的操作温度下终止。
8.如权利要求6或7所述的热力发动机，
其特征在于，
包括所述静止密封件(21)的所述密封件(20、21)连接于室(E)，所述室(E)的压力水平低于所述室(A)、(B)、(C)的压力水平。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的热力发动机，
其特征在于，
所述十字头(5)在其面向相关的所述贯通开口(12)的一侧上具有一形状，当所述工作活塞(3)运动到上死点时，所述形状减小用油对所述贯通开口(12)的加载。
10.如权利要求9所述的热力发动机，
其特征在于，
所述十字头(5)具有圆锥形表面(15)。
11.如权利要求1至10中的任一项所述的热力发动机，
其特征在于，
所述热力发动机包括不需要油润滑的气缸盖组件。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181109

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