CN110892135B - 利用往复活塞式机器进行气体膨胀的方法和装置 - Google Patents

利用往复活塞式机器进行气体膨胀的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110892135B
CN110892135B CN201880045527.2A CN201880045527A CN110892135B CN 110892135 B CN110892135 B CN 110892135B CN 201880045527 A CN201880045527 A CN 201880045527A CN 110892135 B CN110892135 B CN 110892135B
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
gas
working chamber
rotary slide
reciprocating piston
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
CN201880045527.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110892135A (zh
Inventor
A·博塞尔
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.)
Burckhardt Compression AG
Original Assignee
Burckhardt Compression 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 Burckhardt Compression AG filed Critical Burckhardt Compression AG
Publication of CN110892135A publication Critical patent/CN110892135A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110892135B publication Critical patent/CN110892135B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F01B25/00—Regulating, controlling, or safety means
    • F01B25/02—Regulating or controlling by varying working-fluid admission or exhaust, e.g. by varying pressure or quantity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00—Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/20—Shapes or constructions of valve members, not provided for in preceding subgroups of this group
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/06—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with disc type valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/08—Actuation of distribution members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/12—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F04C29/124—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet with inlet and outlet valves specially adapted for rotary or oscillating piston pumps
    • 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
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/04—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members
    • F16K3/06—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members in the form of closure plates arranged between supply and discharge passages
    • F16K3/08—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members in the form of closure plates arranged between supply and discharge passages with circular plates rotatable around their centres
    • F16K3/085—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members in the form of closure plates arranged between supply and discharge passages with circular plates rotatable around their centres the axis of supply passage and the axis of discharge passage being coaxial and parallel to the axis of rotation of the plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00—Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C21/00—Oscillating-piston pumps specially adapted for elastic fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种利用往复活塞式机器(2)膨胀处于气压(pD)的压缩气体(GD)的方法，其中所述往复活塞式机器(2)包括可来回移动的活塞(4)和由该可移动活塞(4)界定的工作室(5)，所述方法如下执行：所述压缩气体(GD)通过可控的旋转滑阀(6)被供应到所述工作室(5)，在所述工作室(5)中使所述工作室(5)内的压缩气体(GD)膨胀。

Description

利用往复活塞式机器进行气体膨胀的方法和装置
技术领域
本发明涉及利用往复活塞式机器进行气体膨胀的方法和装置。
背景技术
在往复活塞式压缩机中，由压差控制的自动功能阀主要用于通过可在气缸中来回移动的活塞来压缩流体。除此类自动阀外，文献WO01/59266A1公开了一种强制的旋转滑阀，其与往复活塞式压缩机结合并且在被适当致动时能调节由往复活塞式压缩机压缩的气体量。该旋转滑阀的缺点在于，运行期间的磨损程度相对较高并且旋转滑阀和与其联合工作的往复活塞式机器的工作范围受到限制。
发明内容
本发明的目的是扩展往复活塞式机器的工作范围。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。从属权利要求2至20涉及该方法中的其它有利步骤。该目的进一步通过具有权利要求21的特征的装置来实现。从属权利要求22至23涉及其它有利的实施例。
该目的尤其通过一种利用往复活塞式机器使处于气压下的压缩气体膨胀的方法来实现，其中该往复活塞式机器包括可来回移动的活塞和由可移动活塞限定的工作室，其方式是：压缩气体通过可控的旋转滑阀被供应到工作室，且存在于工作室中的压缩气体在工作室中被膨胀。
此外，该目的尤其通过一种借助往复活塞式机器使处于气压下的压缩气体膨胀的方法来实现，其中该往复活塞式机器包括可来回移动的活塞、由可移动活塞限定的工作室、用于将压缩气体供应到工作室的可控的旋转滑阀、以及用于从工作室中排走气体的可控的第二阀，其方式是：该活塞在旋转滑阀关闭情况下朝上死点移动并且第二阀在达到上死点之前关闭，由此使工作室中的气体余量被活塞压缩；该旋转滑阀被打开；当旋转滑阀打开时压缩气体流入工作室；活塞移动向下死点；旋转滑阀在活塞移动期间关闭，工作室中存在的气体膨胀；第二阀被打开；膨胀气体经由第二阀并通过朝上死点移动的活塞而从工作室排出；并且在活塞到达上死点前第二阀被关闭，从而在第二阀关闭后存在于工作室中的气体余量被压缩，从而减小在上死点区域存在于旋转滑阀上的压差。
此外，该目的尤其通过一种用于使压缩气体膨胀的装置实现，该装置包括往复活塞式机器，该往复式活塞机包括可往复移动的活塞和由可移动活塞界定的工作室，且该装置包括可控的旋转滑阀和可控的第二阀，并且该装置包括控制装置用于控制旋转滑阀和第二阀，其中压缩气体通过旋转滑阀被供应到工作室，并且存在于工作室中的压缩气体可在工作室中被膨胀，其中存在于工作室中的膨胀气体可通过第二阀被排出，该控制装置在到达上死点之前就强制关闭第二阀，以将工作室中存在的气体余量压缩到上死点，由此减小在上死点区域中在旋转滑阀上存在的压差。
本发明的方法允许使用往复活塞式机器将压缩气体或加压气体从较高压力水平膨胀到较低压力水平，因此通常作为往复活塞式压缩机工作的往复活塞式机器可作为往复活塞式膨胀机来工作。本发明的方法使得迄今只能作为往复活塞式压缩机工作的往复式活塞机，也能作为往复活塞式膨胀机来工作。根据本发明的用于操作往复活塞式机器的方法以及根据本发明的往复活塞式机器包括可控的第一阀，第一阀被设计为旋转滑阀用于将压力下的压缩气体可控供应到往复活塞式机器的工作室。然后，输送的压缩气体在工作室中被膨胀，此后膨胀气体至少部分从工作室被排出。例如用于往复活塞式机器或用于往复活塞式压缩机的加压阀通常根本不能被打开，或者只能通过施加较大的力并带来相应严重磨损地被打开。本发明的方法允许利用往复活塞式机器膨胀压缩气体，其方式是：经由第一阀将将压缩气体供应到往复活塞式机器的工作室，然后在工作室中膨胀输送的压缩气体直至下死点，然后经由可控的第二阀将其从工作室中部分排出，然后关闭第二阀并以如下方式压缩残留在往复活塞式机器的工作室中的气体余量，即，减小在往复活塞式机器的上死点区域中在第一阀上存在的压差，优选以这样的方式，即在第一阀打开时在第一阀上存在的压差是基本无压差的。这使第一阀在往复活塞式机器的上死点区域被打开，因此压缩气体可流入往复活塞式机器的工作室中，然后在工作室中被膨胀，然后从工作室被排出。此外，第一阀有利地被打开而少磨损。
本发明的优点在于，迄今只能作为往复活塞式压缩机工作的往复活塞式机器现在也可作为往复活塞式膨胀机来工作。另一个优点是，尽管存在压缩气体的压力，第一阀仍被可控打开。有利地，打开第一阀所需的力不是太高，从而尤其可以在时间上非常精确地可控打开第一阀。
在另一有利方法中如此控制第二阀，即，残留在往复活塞式机器的工作室中的气体余量被如下确定，即，在上死点区域中在工作室中的气体余量所具有的压力高于压缩气体的压力，因此第一阀可特别容易被操作。在特别有利的实施例中，第一阀还被设计为自动阀，使工作室中的压力高于压缩气体的压力时，其关闭元件从阀座上升起。在这种情况下，关闭元件在打开时不再贴靠阀座，这允许关闭元件特别容易且还无摩擦或基本无摩擦地打开。第一阀有利地被设计为旋转滑阀，从而在打开时、在升起后，关闭元件可优选无摩擦地旋转。
在压缩气体在气缸内部腔室中膨胀期间释放的能量以及在压缩气体膨胀期间传递到往复活塞式机器或活塞的能量被有利地利用和导出，其方式是：往复活塞式机器通过活塞驱动式轴例如驱动发电机以发电。
在一个特别有利的实施例中，相同的往复活塞式机器可根据需要来控制，以用作往复活塞式压缩机或往复活塞式膨胀机，因此要么气体被压缩成压缩气体，要么加压的压缩气体被膨胀，其中，通过往复活塞式机器或其阀的相应控制，往复活塞式机器压缩气体或使压缩气体膨胀。这种往复活塞式机器例如适合于储气罐的充气和排气。
第一阀和第二阀特别有利地均设计为滑阀，有利地设计为可线性运动的滑阀，特别优选设计为可旋转运动的旋转滑阀。在另一个实施例中，第一阀可设计为滑阀，而第二阀包括用于可控地关闭第二阀的提升挺杆。
在一种有利的方法中，往复活塞式机器也可以部分负荷操作，其中仅在最大可能量的气体中的一部分在工作室中膨胀和/或压缩。
在特别有利的实施例中，往复活塞式机器被设计为双作用往复活塞式机器，其包括两个相反作用的工作室。在一个有利方法中，双作用往复活塞式机器如此工作，即，第一工作室用作膨胀室以膨胀压缩气体并且第二工作室用作压缩室以压缩气体。第一工作室和第二工作室均优选分别包括可控的第一阀和可控的第二阀。因此，可以彼此独立地控制两个工作室的第一阀和第二阀，因此单独控制每个工作室中的压缩或膨胀。因此例如可过第一工作室膨胀最大可能量的压缩气体，通过第二工作室仅压缩最大可能量的气体的一部分。同样可在部分负荷操作中操作第一工作室和第二工作室。本发明的往复活塞式压缩机的有利应用是制冷机或热泵。
在另一有利实施例中，往复活塞式机器包括多个具有相应工作室的单作用和/或双作用活塞，气体在工作室中被压缩和/或膨胀。特别是活塞式压缩机可包括在其中发生压缩的气缸和在其中发生膨胀的气缸。此外根据需要，压缩或膨胀可在气缸中进行。活塞式压缩机优选包括共用曲轴，其中分别被指定给一个气缸的活塞中的至少一些连接到曲轴，以便活塞在压缩气体时从曲轴获取能量并且在气体膨胀过程中活塞将能量传递到曲轴。
下面根据实施例详细说明本发明。
附图说明
在用于解释实施例的附图中：
图1a示意性示出活塞处于下死点位置的往复活塞式机器；
图1b示意性示出活塞处于上死点位置的往复活塞式机器；
图2示意性示出具有双作用活塞的往复活塞式机器；
图3示出在膨胀操作期间往复活塞式机器的P-V曲线图；
图4示出在压缩操作期间往复活塞式机器的P-V曲线图；
图5示出在部分负载膨胀操作的第一变型中的往复活塞式机器的P-V曲线图；
图6示出在部分负荷膨胀操作的第二变型中的往复活塞式机器的P-V曲线图；
图7示出设计为旋转滑阀的可致动的第一阀；
图8示出可致动的第二阀；
图9示出阀座的透视图；
图10示出关闭元件的透视图；
图11示出通过阀活门的纵向截面图；
图12示出处于提升的关闭位置的阀活门；
图13示出处于提升的打开位置的阀活门；
图14示出在部分负载膨胀操作的第三变型中的往复活塞式机器的P-V曲线图；
图15示出带有阀的往复活塞式机器的另一实施例；
图16示出包括四个活塞的往复活塞式机器；
图17示意性示出用于处理流体的布置。
在附图中，相同的零部件基本上带有相同的附图标记。
具体实施方式
图1a示出往复活塞式机器2，其包括气缸3和能够在其中往复运动的活塞4，其中，气缸3和活塞4界定出内部腔室5，其中，内部腔室5通过设计为旋转滑阀的第一阀6和管路21连接到压力容器9，其中，内部腔室5通过第二阀7和管路21与空间20例如外部如压力为pA的大气流体连接，其压力低于压力容器9中的气体GD的压力pD。活塞4通过活塞杆8连接至驱动机构(未示出)。图1a示出处于下死点P1位置的活塞4，就是说有着可能最大的内部腔室5，其具有容积VUTP。气缸3在其端面包括通道3a、3b，所述通道与阀6、7流体连通连接。第一阀6设计为压力阀6c，第二阀7设计为吸入阀7c。压力阀6c和吸入阀7c可通过线性驱动机构15可纵向移动地驱动，线性驱动机构15仅被示意性示出。根据阀6和阀7的控制，图1a和1b所示的往复活塞式机器2可作为往复活塞式压缩机或往复活塞式膨胀机来工作。为了能使图1a所示的往复活塞式机器2作为往复活塞式压缩机工作，压力阀6c和吸入阀7c可以自动工作，做法是例如取消线性驱动机构15或使其处于空转模式，并且经由吸入阀7c例如从大气吸入待压缩气体，且压缩后的气体经由压力阀6c被供应到压力容器9。为了能使图1a所示的往复活塞式机器2作为往复活塞式膨胀机工作，第一阀6和第二阀7须可控操作，因此分别由示意性示出的驱动机构15控制压力阀6c和吸入阀7c启闭。在图1a中，驱动机构15分别造成压力阀6c和吸入阀7c的线性运动以将关闭元件从阀座升起或将其压靠至阀座。
图1b示出往复活塞式机器2，其中，活塞4的位置在上死点P3处，意味着尽量最小的内部腔室5，具有体积VOTP。内部腔室5的在上死点P3处仍保留的容积VOTP通常被称为有害空间、无用空间或残留气体。在根据图1b和图2的实施例中示意性示出第一阀6和第二阀7，其中，这些阀6、7被设计为旋转滑阀。图1b示出第一阀6和第二阀7，其均具有阀座12和可旋转安置的关闭元件13。这样的旋转滑阀的实施例的细节在随后的图7-13中有描述。
图2示出往复活塞式机器2，其具有双作用活塞4，这是因为该活塞将内部腔室5分成第一内部腔室5和第二内部腔室5b。每个内部腔室5a、5b经由设计为旋转滑阀的相应的第一阀6、6a、6b和相应的第二阀7、7a、7b并经由流体管路21具有与未详细示出的腔室的流体连通连接。阀6、7优选设计为旋转滑阀。
图3示出在膨胀工作期间的往复活塞式机器2的两个P-V曲线图(P＝压力，V＝体积)，在此借助包括根据图1b的旋转滑阀的往复活塞式机器2来解释这些P-V曲线图。在膨胀工作中，第一阀6用作进口阀而第二阀7用作出口阀，因此点P2被称为第二阀关闭角P2或出口阀关闭角P2，点P4被称为第一阀关闭角P4或进口阀关闭角P4。在图3中，横坐标V示出内部腔室5的内部容积大小，尤其示出在下死点P1处的下死点容积VUTP，在上死点P3处的上死点容积VOTP。纵坐标P表示内部腔室5中的气压。
图3所示的、被称为第一P-V曲线的曲线图包括点P1、P0、P3和P4以及连接这些点的线段或循环过程。第一阀6优选在上死点P3被打开，因此在压力容器9中处于压力的压缩气体GD流入内部腔室5，且活塞4沿线P34移动到点P4，第一阀6可从点P4起被控制、优选被强制关闭。活塞4进一步向右移动，使得存在于内部腔室5中的气体沿线P41膨胀，直到下死点P1，在下死点处，第二阀7能被可控打开，例如通到大气压pA。随后在第二阀7打开情况下，活塞4向左移动至点P0，在点P0处第二阀7被可控关闭。该循环过程沿着线P03进行，其中，第一阀6在点P3处被强制打开，就是说被可控强制打开，使得压缩气体GD流入内部腔室5，如已描述的那样。术语“强制”是指在没有存在于阀上的压差即任何压差的支持情况下通过驱动机构所产生的机械力强行打开或关闭阀。
第一P-V曲线的缺点在于，在打开第一阀6时在第一阀6上存在大压差，这是因为在第一阀6打开之前不久内部腔室5中的气压约等于大气压pA。由于所存在的压差，只能很困难地打开第一阀6，有时只能用相当大的力才能打开。如果驱动机构15产生足够大的力，则第一阀6因此可被强制打开，但这样做的缺点是在第一阀6打开时出现严重磨损。第一阀6的强制打开还有内部腔室5中的气压可能相对低以致流入内部腔室5的气体的能量在阀中作为阀损失而消逝的缺点。有利的是，在打开时在第一阀6上的压差尽可能小，以便流入内部腔室5的压缩气体驱动活塞4，使得压缩气体所含能量可通过活塞4的运动或通过往复活塞机被导出，方式例如是往复活塞式机器驱动发电机。因此，可以在膨胀期间回收压缩气体所含能量。
图3所示的、被称为第二P-V曲线的曲线图示出包含点P1、P2、P3和P4的循环过程或方法。根据本发明的用于使存在于压力容器9中的压缩气体GD膨胀的方法如此实施，即，在达到上死点P3之前、即在第二阀关闭角P2处第二阀7已被关闭，因此在点P2处，在工作室5中仍然有处于压力PA下的气体余量GR或气体余量VR。
已知的是，往复活塞式机器具有死体积，也称为有害空间，因此例如如果活塞位于上死点P3的位置，则在例如气缸内室的无用空间中以及在与气缸内室流体连通相连的阀中仍然存在上死点体积TOTP。在膨胀压力PA下，气体余量GR或气体余量VR包括在死点体积VOTP的气体量并且还包括附加体积VZ或对应于附加体积VZ的附加气体量GZ。在从膨胀压力PA压缩至上死点P3的气压期间，气体余量GR的重量得以保留，而上死点P3处的气体余量GR的体积对应于死点体积VOTP。因此在压缩到点P3时，气体残余量GR的重量得以保留，而由于压力升高，在点P2处处于压力PA下的气体残余体积VR减小。如图3所示，在压力PA下，气体余量GR或其气体残留体积VR包括体积VOTP和附加体积VZ，其中，附加体积VZ如图3所示在压力PA下对应于点P2和P0之间的体积差。附加体积VZ对应于附加气体量，其中，附加气体量的重量或气体余量GR的重量在从点P2到P3的压缩中保持恒定，而上死点P3处的气体余量GR的气体余量VR减少至体积VOTP。气体余量GR的这种压缩的结果是，在上死点P3处，在第一阀6上存在的压差减小。第一阀6在上死点P3区域中优选被可控地打开，因此当打开第一阀6时，压缩气体GD流入工作室5，其中，活塞4在到达上死点后又朝下死点方向移动，就是说在根据图3的图示中向右移动。然后，第一阀6再次在第一阀关闭角P4被可控地关闭，且工作室5中存在的气体沿曲线P41膨胀，直到第二阀7在下死点P1区域被打开。活塞4然后又移向上死点、即在图3的图示中向左移动，其中，存在于工作室中的气体通过第二阀7被排出，直到第二阀7在第二阀关闭角P2再次可控地关闭。当在此描述第一阀6在上死点P3区域被可控地打开且第二阀7在下死点P1区域被可控地打开时，术语“区域”是指关于上死点P3或下死点P1的分别为±预定角的曲轴角范围，例如±10°、优选±5°。因此，本发明的方法不需要精确地在上死点P3或下死点P1可控地打开第一或第二阀6、7。第一或第二阀6、7在这些死点区域、例如在这些死点附近±5°范围内打开就够了。曲轴角通过往复活塞式机器2的驱动机构的旋转来预先确定，活塞4的上死点P3对应于0°或360°的曲轴角，而活塞4的下死点P1对应于180°的曲轴角。因为第一阀6和第二阀7最好由驱动机构15控制地启闭，故启闭阀6、7时的有效角度可由控制装置100确定或预定。根据往复活塞式机器的过程参数(例如主轴转速、阀6、7的反应时间、旋转阀自动提升等)，可被证明有利的是：第一阀6在到达上死点P3之前不久、在上死点P3处或在到达上死点P3之后不久被可控打开，或者第二阀7在到达下死点P1之前不久、在下死点P1处或在到达下死点P1之后不久被可控打开。
第一阀6和第二阀7优选被设计为旋转滑阀10，其中，旋转滑阀10通过关闭元件13的旋转来可控开启以及可控关闭。图7示出可控的第一阀6的这种实施例，图8示出可控的第二阀7的实施例。
内部腔室5在上死点P3处的压力以及由此在第一阀6打开时在第一阀6上存在的压差是由在点P2处(在该点处第二阀7被关闭)的气体余量GR的体积和压力以及因活塞4从点P2到上死点P3的移动而引起的随后压缩来确定的。
在本发明方法中，在第一阀6关闭情况下压缩工作室5中的气体余量GR，然后第一阀6打开，其中，当第一阀6打开时压缩气体GD流入工作室5，然后第一阀6关闭；存在于工作室5内的气体然后膨胀；膨胀气体经由第二阀7从工作室5被排出；以及在到达往复活塞式机器2的上死点P3之前关闭第二阀7，因此在第二阀7关闭后存在于工作室5中的气体余量GR被压缩。
第二阀7有利地在下死点P1区域被打开，最好在180°打开，然后将膨胀后的气体经第二阀7从工作室5部分排出，其中，第二阀7在第二阀关闭角P2被关闭，在第二阀关闭角处，在工作室5中存在气体余量GR，其中，该气体余量GR然后在工作室5中被压缩，其中，在上死点P3区域内存在于关闭的第一阀6上的压差DD通过至少一个参数即第二阀关闭角P2和气体余量GR被确定。紧接在第一阀6打开后，在上死点P3区域中，压差DD存在于第一阀6上，其中，该压差DD因随后流入工作室5的压缩气体GD而改变。
第二阀关闭角P2被有利地如此预先确定，即，在上死点P3区域中的气体余量GR基本具有压缩气体GD的压力pD，因此第一阀6可以在上死点P3区域内基本无压差地或完全无压差地打开。
也可证明这样选择气体余量GR和/或第二阀关闭角P2是有利的，即，工作室5在上死点P3区域所具有的气压超过压缩气体GD的压力pD，因此第一阀6特别容易打开。
在另一个有利方法中，在上死点P3后在第一阀关闭角P4关闭第一阀6，在第一阀关闭角，在工作室5内存在气体膨胀量GE，其中，气体膨胀量GE在工作室5中随后被膨胀，使得气体在下死点P1区域内具有膨胀气压pE，其中，在第二阀7关闭时在下死点P1区域中存在于工作室5内的膨胀气压pE通过至少一个参数即第一阀关闭角P4和气体膨胀量GE来确定。
在另一个有利方法中如此预先确定第一阀关闭角P4，即，在下死点P1区域中的气体膨胀量GE具有基本对应于第二阀7的所存在的出口压力pA如大气压的膨胀气压pE，从而存在于第二阀7上的压差被最小化并且第二阀7优选基本无压差地被打开。
在另一个有利方法中，如图14所示，第二阀7被略微过早关闭并且第二阀关闭角P’2被这样选择，即，在关闭第一阀6的上死点P’3区域中，工作室5内的气体余量GR的气压pmax超过压缩气体GD的气压pD。
在另一个有利方法中，如图14所示，第一阀6被略微提前关闭且第一阀关闭角P’4被这样选择，即在第二阀7关闭情况下，在上死点P’1区域中的气体膨胀量GE所具有的膨胀气压pE小于阀7的出口压力pA。
第一阀6和/或第二阀7有利地包括阀座12，该阀座具有流通口12a和用于关闭流通口12a的关闭元件13，其中，第一阀6的关闭元件13因气体残余量GR的气压在上死点P3区域中相对于阀座12自动升起，和/或第二阀7的关闭元件13因气体膨胀量GE的气压在下死点P1区域中相对于阀座12自动升起。这种自动升起尚未被称为阀打开，这是因为关闭元件13仅轻微升起，升起程度最好不到1毫米，因此如果有的话，流过阀的气流量小到几乎可忽略不计。在从阀座12上自动升起后，第一和/或第二阀6、7的关闭元件13可控地从流通口12a移开，以露出并由此打开流通口12a。优选地，关闭元件13通过旋转运动被移除或移动，使得阀的流通口12a被放开，在这里，该运动也可通过线性运动来实现。
第一阀6和/或第二阀7有利地包括具有流通口12a的阀座12和用于关闭流通口12a的关闭元件13，其中，第一阀6和/或第二阀7设计为旋转滑阀，流通口12a通过关闭元件13的旋转而被启闭。
在另一个可能实施例中也可这样设计第一和/或第二阀6、7，即，关闭元件13不能垂直于阀座12移动，因此不可能自动提升关闭元件13。
在该实施例中，关闭元件13被联接至驱动机构15，驱动机构强到足以强制地打开和关闭第一阀6和/或第二阀7的关闭元件13。
在另一种有利的方法中，预先确定第一阀6的过程参数目标值VS，例如在上死点P3区域的内部腔室5中的压力。为此，在连续的行程周期中改变第二阀7的出口阀关闭角实际值P2I，并根据出口阀关闭角实际值P2I测量第一阀6的过程参数实际值VI，其中将过程参数实际值VI最接近过程参数目标值VS之时的出口阀关闭角实际值P2I确定为出口阀目标关闭角P2Soll。在随后的往复活塞式机器2的连续运行中，第二阀7然后在出口阀目标关闭角P2Soll被可控地关闭。因此，在上死点P3区域中在内部腔室5中出现的压力例如可被预先确定或设定。也可以类似地使用该方法以预先确定第二阀7的过程参数目标值VS，例如在下死点P1区域的内部腔室5中的压力。
在另一种可能的方法中，压缩气体GD通过至少两个串联的往复活塞式机器2被膨胀，做法是在第一往复活塞式机器中将处于压力pD的压缩气体GD膨胀至第一膨胀气压PE1，并使处于膨胀气压PE1的气体在随后的第二往复活塞式机器中膨胀至第二膨胀气压PE2。
图4示出已知的P-V曲线或在压缩操作期间往复活塞式机器2的循环过程。在这里，活塞从点Q1即下死点开始朝着点Q3即上死点移动，其中，被吸入的存在于工作室5中的气体从点Q1到点Q2被压缩，其中，第一阀6在点Q2处打开，压缩气体从点Q2到点Q3即上死点从工作室5中被排出。此时活塞从点Q3开始朝着点Q1即下死点移动。从点Q3开始，第一阀6被关闭，而在点Q4处，第二阀7被打开，其中，气体从点Q4到点Q1经由第二阀7被吸入工作室5，此时工作室5被填充气体。在点Q1，第二阀7被关闭，气体在工作室5中被压缩。
在根据本发明的方法中，往复活塞式机器2可按照两种不同的操作模式工作，即，作为往复活塞式压缩机或作为往复活塞式膨胀机运行，其中，可以在这些操作模式之间可控切换，特别是采取以下方式：根据所选的操作模式可控地启闭第一阀和第二阀6、7。如此进行借助往复活塞式机器2的气体G的膨胀和压缩的方法，即，用往复活塞式机器2将气体压缩成处于压力pD的压缩气体GD，和/或处于压力pD下的压缩气体GD被再次膨胀。往复活塞式机器2有利地连续运行，使得往复活塞式机器2在连续运行中通过相应控制第一阀6和第二阀7而作为往复活塞式膨胀机或往复活塞式压缩机工作，其中，通过阀的相应控制，优选在连续运行期间可以从往复活塞式膨胀机模式切换到往复活塞式压缩机模式，反之亦然。
图5在P-V曲线图中示出另一种有利方法，其中，由往复活塞式膨胀机2膨胀的气体的量可以通过部分负荷控制来影响。在此，第一阀6在第一阀关闭角P’4被提前关闭，在第一阀关闭角，在工作室5中存在部分气体体积VTE或部分气体膨胀量GTE。部分气体膨胀量GTE小于在点P4处可能的最大气体膨胀量GEMAX。部分气体膨胀量GTE然后被膨胀，直到第二阀7在工作点P’1打开。因此，仅最大可能气体量的一部分被膨胀。
图6在P-V曲线图中示出另一种有利的方法，其中，由往复活塞式膨胀机2膨胀的气体的量可以通过部分负荷控制来影响。在此，第二阀7在第二阀关闭角P’2被提前关闭，在第二阀关闭角，在工作室5中存在过量气体体积VRZ或过量气体量GRZ。结果，工作室5中的气压在点P3’处已经超过压力容器9中的压力pD，因此第一阀6可以被打开并且优选被自动或强制打开，并且在上死点P3后气体可再经由第一阀6流入工作室5之前，过量气体量GRZ被暂时压入压力容器9中。此外，有可能组合图5和图6所示的两种方法，以便例如膨胀特别小的气体量。
在另一有利的方法中，如图2所示，往复活塞式机器2包括双作用活塞4，该活塞将内部腔室5分为第一内部腔室5a和第二内部腔室5b，其中，每个内腔5a、5b分别配有第一阀6和第二阀7，从而同时地，在第一内部腔室5a中将气体压缩成压缩气体GD，而在第二内部腔室5b中使压缩气体GD膨胀。此外，可以输送不同的气体。例如如图5和图6所示地利用部分负载控制，可以在第一内部腔室5a和第二内部腔室5b中输送不同的气体量，如果需要其也具有不同的气压。
图7-13示出适于执行本发明方法的阀及其部件的实施例。图7以纵剖视图示出第一阀6，该第一阀包括具有流通口12a、端面12b和孔12e的阀座12并包括能绕旋转轴线D旋转的用于启闭流通口12a的关闭元件13。阀座12和关闭元件13形成旋转滑阀10。此外，第一阀6包括具有流通口16a的笼16并包括用于使轴14旋转的驱动机构15，该轴可直接连接至关闭元件13以驱动该关闭元件。在所示实施例中，该轴包括第一轴部14a、在纵向L上是弹性的联轴器19和第二轴部14b。第二轴部14b在孔12e中被引导并可在纵向L上移动。该实施方式的优点在于，在相应的压力比情况下，关闭元件13能自动从阀座12升起或能自动贴靠阀座12。传感器100c测量距第二轴部14b的距离，控制装置100能根据该距离来确定关闭元件13与阀座12的端面12b之间的距离。控制装置100经由导线100b与传感器100c连接，经由导线100a与执行机构15连接，并且通过导线100d与传感器100e如往复活塞式机器曲轴的旋转角度传感器连接。可以设有附加的传感器和致动器，它们连接到控制装置100并且测量上述过程参数例如气压pD或膨胀气压pE或例如控制第一阀或第二阀6、7。
在另一实施例中可以放弃纵向L可移动性，使得关闭元件13仅可绕旋转轴线D旋转地安装。在该实施例中，关闭元件13的旋转在此实施方式中造成了关闭元件13沿着阀座12的端面12b滑动。
图8以纵剖视图示出第二阀7，其设计类似于根据图7的第一阀6，不同之处在于关闭元件13布置在阀座12的对置侧。此外，轴14连贯穿过阀座12延伸。轴14还包括凹部14d和在纵向L上是弹性的联接器19，在凹部14d中布置有传感器18，因此关闭元件13在纵向L上可移动地安装，联接器19优选关于绕旋转轴线D的旋转是刚性的。利用传感器18，例如可以测量在第一和第二轴部14a、14b之间距离的变化或关闭元件13相对于阀座12的位置。
图9详细示出阀座12。这包括多个流通口12a和连条12f并且包括端面12b、环形座面12c和具有旋转中心Z的孔12e。
图10详细示出关闭元件13。它包括多个闭合臂13a和空隙13b，并且包括毂13e和中心孔13c。
图11以纵截面图详细示出图7所示的旋转滑阀10。此外，图11示出根据图9的阀座12的纵截面和根据图10的关闭元件13的纵截面。包括密封面13d的关闭元件13相对于阀座12被升起，此时形成间隙S。关闭元件13在关闭元件13因作用于其上的压力而自动升起时在图7所示的第一阀6中处于该位置。图12以立体图示出处于该位置的旋转滑阀10。沿线A-A的截面还在图11中被示出。该位置还不能被称为打开，这是由于关闭元件13仅升起但流通口12a仍被覆盖并且通过间隙S的流过气体优选是微不足道的。图13示出在完全打开位置中的相对于阀座13提升的关闭元件13，做法是与根据图12的位置相比，关闭元件13已沿旋转方向D1旋转，并且流通口12a不再被覆盖且因此被完全打开。为了再关闭旋转滑阀10，必须使关闭元件13沿旋转方向D2旋转，直到关闭元件13完全覆盖流通口12a。有利地在升起位置中使关闭元件13旋转，特别是为了减轻磨损。但旋转滑阀10也可被设计成使关闭元件13不能在纵向L上移动，因此关闭元件13始终贴靠阀座12并且在该位置可相对于阀座12在旋转方向D1或D2上转动，以便通过旋转强制打开或强制关闭滑阀10。关闭元件通过固定侧13f连接至轴14。
图7示意性示出往复活塞式机器2的控制。如已经在图1a和1b中描述地，根据本发明的往复活塞式机器2包括气缸3和活塞4，该活塞可移动地设置在气缸3中并在气缸3内界定出工作室5，并且可在下死点P1和上死点P3之间来回移动地安置在缸体中。往复式活塞机2还包括可控的第一阀6和可控的第二阀7，它们流体流通地连接至工作室5。控制装置100与第一阀6和第二阀7传递信号连接，例如通过用于控制驱动机构15的电线100a、用于通过传感器100c测量关闭元件3相对于阀座12的位置的线路100b、或用传感器100e测量往复活塞式机器2的曲轴角的线路110d。控制装置100如此控制第二阀7，即，它在上死点P3之前、就是说如图3所示在点P2处已被强制关闭，以密封工作室5中存在的气体余量GR，直至上死点P3，由此减小在上死点P3区域中存在于第一阀6上的压差，因此有利地在第一阀6上存在小的压力差，或甚至没有压差，其中，在特别有利的实施例中，内部腔室5中的压力高于压力容器9中的压力，因此关闭元件13优选在上死点P3区域中被自动升起。
图15示意性示出往复活塞式机器2，其包括气缸3、双作用活塞4以及第一内部腔室5a和第二内部腔室5b。流体入口21经由流体管路21和自由运行的第一阀6a流体连通连接至第一内部腔室5a。第一内部腔室5a经由自由运行的第二阀7a和流体管线21流体连通连接至流体出口21b。第二阀7a或流体管路21经由流体管路21c并通过可控的旋转滑阀6b流体连通连接至第二内部腔室5b。第二内部腔室5b通过可控的旋转滑阀7b和流体管路21c流体连通连接至第一阀6a或流体管路21。分别包括阀座12和关闭元件13的旋转滑阀6b和7b经由信号线100a连接至未示出的控制装置。图15所示的布置允许在入口21a和出口21b之间输送的流体量被控制在0％和100％之间的范围内。当可控的旋转滑阀6b、7b就像是自由运行阀一样被控制时，所输送的流体量为100％，其中阀6b为出口阀而阀7b为入口阀。为了减少所输送的流体量，旋转滑阀6b、7b被如此控制，即，至少一部分输送流体在流体方向上被循环输送，做法是通过流体管路21c和旋转滑阀6b将经由第二阀7a排出的一些或全部流体供应至第二内部腔室5b，在第二内部腔室5b中存在的流体经由旋转滑阀7b及流体管路21c和第一阀6a又被供给到第一内部腔室5a。在0％输送量情况下，旋转滑阀6b、7b被如此控制，即，第一内部腔室5a的全部内容物被供应到第二内部腔室5b，且第二内部腔室5b的全部内容物随后又被供给到第一内部腔室5a，因此没有流体或少到可忽略不计的流体通过流体入口21a和流体出口21b被输送。因此，可以通过旋转滑阀6b、7b的相应控制，在0％到100％的范围内改变在入口21a和出口21b之间的流体输送量。图15所描述的方法自然也可以使用两个单作用活塞4来运行，因此运行需要两个带有活塞4的气缸3。
图16示意性示出往复活塞式机器2的另一实施例，该往复式活塞式机器包括机器壳体2a、共用轴2b和多个固定在机器壳体2a上的气缸3，所述气缸的活塞4通过各自的活塞杆2c由共同轴2b驱动。在所示的实施例中，往复活塞式机器2包括四个气缸3c、3d、3e、3f，在此未详细示出流体输送连接和阀。
图17举例示意性示出图16所示的往复活塞式机器2的可能的流体输送布线以及流体管路21以及第一、第二和第三冷却器22a、22b、22c。取决于所使用的阀及其控制，例如如图17所示，四个气缸3c、3d、3e、3f如此运行，即，第一气缸3c、第二气缸3d和第三气缸3e用作压缩机，每个气缸输出通过流体管路21被供给到下游的冷却器22a、22b、22c，而第四气缸3f用作膨胀机，待处理的流体被供应至流体入口21a并且在膨胀之后从流体出口21b排出。根据本发明的方法和装置的优点在于，往复活塞式机器2可以包括多个活塞4和气缸3，至少两个，其中，气缸3根据各自控制作为压缩机或膨胀机运行。由于所有活塞4均由一个共同曲轴2b驱动并且带来如下优点，即，由用作膨胀机的活塞传递至共同曲轴2b的能量可经由曲轴2直接传递至作为压缩机工作的活塞4。此外，所示的装置具有如下优点，通过阀的相应控制，每个气缸3能可选地作为压缩机或作为膨胀机工作，其中，对于每个气缸3，最好可以个别地且与其它气缸无关地确定其是作为压缩机、还是作为膨胀机工作。

Claims (17)

1.一种操作往复活塞式机器(2)的方法，其中所述往复活塞式机器(2)包括能来回移动的活塞(4)和由该可移动活塞(4)界定的工作室(5)，其中处于气压(pD)的压缩气体(GD)通过可控的旋转滑阀(6)被供应至所述工作室(5)，所述旋转滑阀(6)然后被关闭，其中所述活塞(4)移动向下死点(P1)，由此使存在于所述工作室(5)中的压缩气体(GD)膨胀，其中所述活塞(4)朝上死点(P3)移动，其中由此气体经由第二阀(7)从所述工作室(5)被排出，其中所述第二阀(7)在第二阀关闭角(P2)被关闭，在该第二阀关闭角处在所述工作室(5)中有气体余量(GR)，其中所述活塞(4)进一步朝上死点(P3)移动，使得所述工作室(5)中的气体余量(GR)被压缩，并且存在于关闭的旋转滑阀(6)上的压差降低，并且其中所述第二阀关闭角(P2)被选择为在所述活塞(4)处于上死点(P3)时且在所述旋转滑阀(6)关闭时在所述工作室(5)中的气体余量(GR)的气压超过所述压缩气体(GD)的气压(pD)，其中所述旋转滑阀(6)包括具有流通口(12a)的阀座(12)和用于关闭所述流通口(12a)的关闭元件(13)，其中由于该气体余量(GR)的气压，在上死点(P3)区域中使所述旋转滑阀(6)的关闭元件(13)相对于所述阀座(12)自动升起，并且其中所述旋转滑阀(6)的关闭元件(13)在从所述阀座(12)自动升起后可控旋转，并且所述流通口(12a)被打开。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转滑阀(6)在上死点(P3)后在第一阀关闭角(P4)被关闭，在该第一阀关闭角处在所述工作室(5)中有气体膨胀量(GE)，然后在所述工作室(5)中使所述气体膨胀量(GE)膨胀，从而所述气体具有膨胀气压(pE)，并通过所述第一阀关闭角(P4)和所述气体膨胀量(GE)中的至少一个参数来确定在所述第二阀(7)关闭时在下死点(P1)区域中在工作室(5)中存在的膨胀气压(pE)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一阀关闭角(P4)被选择成使在下死点(P1)区域中位于关闭的第二阀(7)上的压差被减至最小。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二阀(7)在下死点(P1)区域中基本无压差地被打开。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第二阀(7)的出口处存在出口压力(pA)，并且所述第一阀关闭角(P4)被选择为在所述第二阀(7)关闭时在下死点(P1)区域中的气体膨胀量(GE)所具有的膨胀气压(pE)小于该出口压力(pA)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二阀(7)包括具有流通口(12a)的阀座(12)和用于关闭所述流通口(12a)的关闭元件(13)，并且由于该气体膨胀量(GE)的气压，在下死点(P1)区域中使所述第二阀(7)的关闭元件(13)相对于所述阀座(12)自动升起。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二阀(7)被设计为第二旋转滑阀，并且在从所述阀座(12)自动升起后使所述第二旋转滑阀(7)的关闭元件(13)可控旋转以打开所述流通口(12a)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述旋转滑阀(6)和/或所述第二阀(7)在强制下被打开和/或关闭。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述旋转滑阀(6)的过程参数目标值(VS)是预先确定的，所述第二阀关闭角(P2)在前后相继的行程周期中是变化的，并且根据所述第二阀关闭角(P2)测量所述旋转滑阀(6)的过程参数实际值(VI)，将过程参数实际值(VI)最接近过程参数目标值(VS)之时的第二阀关闭角(P2)确定为第二阀目标关闭角(P2Soll)，并且在所述第二阀目标关闭角(P2Soll)可控地关闭所述第二阀(7)。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，通过至少两个串联的往复活塞式机器(2)使所述压缩气体(GD)膨胀，做法是在第一往复活塞式机器(2a)中将处于气压(pD)的所述压缩气体(GD)膨胀到第一膨胀气压(PE1)，并在第二往复活塞式机器(2b)中将处于第一膨胀气压(PE1)的气体(G)膨胀到第二膨胀气压(PE2)。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，为了输送量控制，所述旋转滑阀(6)在第一阀关闭角(P’4)被提前关闭，在所述第一阀关闭角下在所述工作室(5)中仅存在小于最大可能气体膨胀量(GEMAX)的部分气体膨胀量(GTE)。
12.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于，为了输送量控制，所述第二阀(7)在第二阀关闭角(P’2)被提前关闭，在所述第二阀关闭角在所述工作室(5)中存在超过所述气体膨胀量(GE)的过量气体量(GRZ)。
13.一种利用往复活塞式机器(2)膨胀和压缩气体(G)的方法，所述气体(G)利用所述往复活塞式机器(2)被压缩成处于气压(pD)的压缩气体(GD)，且所述压缩气体(GD)通过如权利要求1至12之一所述的方法被膨胀。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述往复活塞式机器(2)包括双作用活塞(4)，所述双作用活塞将所述工作室(5)分为第一内部腔室(5a)和第二内部腔室(5b)，其中，每个内部腔室(5a,5b)都配属有一个旋转滑阀(6)和一个第二阀(7)，并且同时所述气体在第一内部腔室(5a)中被压缩成压缩气体(GD)且所述压缩气体(GD)在所述第二内部腔室(5b)中被膨胀。
15.根据权利要求13至14之一所述的方法，其特征在于，所述往复活塞式机器(2)连续运行，并且所述往复活塞式机器(2)在连续运行中通过所述旋转滑阀(6)和所述第二阀(7)的相应控制而作为往复活塞式膨胀机和/或往复活塞式压缩机工作。
16.一种用于膨胀压缩气体(GD)的往复活塞式机器(2)，其中，所述往复活塞式机器(2)包括可来回移动的活塞(4)和由所述可移动的活塞(4)界定的工作室(5)，并且该机器包括可控的旋转滑阀(6)和可控的第二阀(7)以及包括用于控制所述旋转滑阀(6)和所述第二阀(7)的控制装置(100)，其中，压缩气体(GD)通过所述旋转滑阀(6)被供应给所述工作室(5)，并且其中，存在于所述工作室(5)中的压缩气体(GD)能在所述工作室(5)中膨胀，其中，存在于所述工作室(5)中的膨胀后气体能经由所述第二阀(7)被排出，其中，所述控制装置(100)在上死点(P3)之前已强制关闭所述第二阀(7)，以将位于所述工作室(5)中的气体余量(GR)一直压缩到上死点(P3)，由此减小在上死点(P3)区域中存在于所述旋转滑阀(6)上的压差(DD)，其中所述旋转滑阀(6)包括关闭元件(13)和阀座(12)，其中所述关闭元件(13)可旋转地安置并由执行机构(15)驱动，其中所述关闭元件可垂直于所述阀座(12)自动运动地安装，从而所述关闭元件(13)根据作用在所述旋转滑阀(10)上的压差而抵靠所述阀座(12)或相对于所述阀座(12)升起。
17.根据权利要求16所述的往复活塞式机器，其特征在于，所述可控的第二阀(7)被设计为包括关闭元件(13)和阀座(12)的旋转滑阀(10)，所述关闭元件(13)可旋转地安置并由执行机构(15)驱动，其中所述关闭元件(13)可垂直于所述阀座(12)自动运动地安装，从而所述关闭元件(13)根据作用在所述旋转滑阀(10)上的压差而抵靠所述阀座(12)或相对于所述阀座(12)升起。
CN201880045527.2A 2017-07-10 2018-07-10 利用往复活塞式机器进行气体膨胀的方法和装置 Active CN110892135B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17180429 2017-07-10
EP17180429.7 2017-07-10
PCT/EP2018/068723 WO2019011950A1 (de) 2017-07-10 2018-07-10 Verfahren und vorrichtung zum entspannen eines gases mit einer hubkolbenmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110892135A CN110892135A (zh) 2020-03-17
CN110892135B true CN110892135B (zh) 2022-04-05

Family

ID=59315432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880045527.2A Active CN110892135B (zh) 2017-07-10 2018-07-10 利用往复活塞式机器进行气体膨胀的方法和装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11519267B2 (zh)
EP (1) EP3652417B1 (zh)
JP (1) JP7225196B2 (zh)
KR (1) KR102638478B1 (zh)
CN (1) CN110892135B (zh)
WO (2) WO2019011950A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113074098B (zh) * 2021-03-30 2023-01-10 北京建筑大学 一种活塞式膨胀压缩机及其应用方法和系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0455258A1 (de) * 1990-05-04 1991-11-06 Wolfgang Barth Verfahren zum Antrieb eines pneumatischen Motors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
CN101896720A (zh) * 2007-10-18 2010-11-24 伯克哈特压缩机股份公司 主动被控制的阀门和使主动被控制的阀门运行的方法
CN102146808A (zh) * 2010-02-05 2011-08-10 曼商用车辆奥地利股份公司 使一个蒸汽机的活塞式膨胀器运行的方法
CN103097670A (zh) * 2010-07-29 2013-05-08 等熵有限公司 用于对气体进行压缩和膨胀的装置
CN103930654A (zh) * 2011-05-17 2014-07-16 瑟斯特克斯有限公司 用于在压缩空气能量存储系统中高效两相传热的系统和方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5877111A (ja) * 1981-11-02 1983-05-10 Komatsu Ltd エンジンの吸・排気弁開閉時期操作装置
DE10005388A1 (de) 2000-02-07 2001-09-20 Compart Compressor Technology Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Ventils
ES2380096T3 (es) 2007-12-11 2012-05-08 Isentropic Limited Válvula
US20120207623A1 (en) 2009-07-23 2012-08-16 Andreas Allenspach Method for Controlling Delivery Quantity, and Reciprocating Compressor Having Delivery Quantity Control
JP2011256800A (ja) 2010-06-10 2011-12-22 Panasonic Corp 気体機械及びそれを用いる車両及び気体機械の駆動方法
US8613267B1 (en) * 2011-07-19 2013-12-24 Lightsail Energy, Inc. Valve
WO2013090698A1 (en) 2011-12-16 2013-06-20 Sustainx Inc. Valve activation in compressed-gas energy storage and recovery systems
ITMI20112393A1 (it) 2011-12-27 2013-06-28 Nuovo Pignone Spa Valvole rotative attuate roto-traslanti per compressori alternativi e relativi metodi
ITCO20120022A1 (it) 2012-05-02 2013-11-03 Nuovo Pignone Srl Valvole rotative per compressori alternativi e relativi metodi

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0455258A1 (de) * 1990-05-04 1991-11-06 Wolfgang Barth Verfahren zum Antrieb eines pneumatischen Motors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
CN101896720A (zh) * 2007-10-18 2010-11-24 伯克哈特压缩机股份公司 主动被控制的阀门和使主动被控制的阀门运行的方法
CN102146808A (zh) * 2010-02-05 2011-08-10 曼商用车辆奥地利股份公司 使一个蒸汽机的活塞式膨胀器运行的方法
CN103097670A (zh) * 2010-07-29 2013-05-08 等熵有限公司 用于对气体进行压缩和膨胀的装置
CN103930654A (zh) * 2011-05-17 2014-07-16 瑟斯特克斯有限公司 用于在压缩空气能量存储系统中高效两相传热的系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102638478B1 (ko) 2024-02-19
WO2019011950A1 (de) 2019-01-17
JP2020526702A (ja) 2020-08-31
US11519267B2 (en) 2022-12-06
JP7225196B2 (ja) 2023-02-20
CN110892135A (zh) 2020-03-17
US20200166036A1 (en) 2020-05-28
WO2019011951A1 (de) 2019-01-17
EP3652417A1 (de) 2020-05-20
KR20200023472A (ko) 2020-03-04
EP3652417B1 (de) 2022-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101476494B1 (ko) 유체 작동 기계 및 방법
KR101387772B1 (ko) 가변 압축비 엔진의 제어 잭을 폐쇄 루프로 구동시키는 전기유압 장치
US7887302B2 (en) High pressure variable displacement piston pump
KR20170007306A (ko) 통합식 활성 챔버가 있고 활성 흡기구 분배수단이 있는 압축 공기 엔진
KR20090088288A (ko) 대형 2 행정 디젤 엔진용 배기 밸브 액추에이터
CN110892135B (zh) 利用往复活塞式机器进行气体膨胀的方法和装置
CN104822911B (zh) 气体交换阀装置
US7121237B2 (en) Device and a method for the generation of pressure pulses
JP2021099089A (ja) 往復式圧縮膨張機
JPH0791969B2 (ja) 内燃機関の弁駆動装置
KR102214301B1 (ko) 가스 교환 밸브 배열체
KR102122224B1 (ko) 배기 밸브 작동 시스템 및 대형 2행정 내연 기관
EP3045689A2 (en) A hydraulic valve arrangement for controllably operating a gas exchange valve of an internal combustion piston engine
US11215291B2 (en) Valve assembly
WO2005052417A2 (en) Valve control system
KR20090029714A (ko) 유압식 펌프
EP0804685A2 (en) Hydraulically operated actuator
KR101761123B1 (ko) 배기밸브 구동장치 및 이것을 구비한 내연기관
JPS62500676A (ja) 水力装置運転のための方法及びピストンポンプ
ITBO20000548A1 (it) Motore a scoppio per autoveicoli e similari
KR20120092463A (ko) 가변용량형 사판식 압축기

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant