JP4730974B2 - ベーンタイプ機械およびベーンタイプ機械を使用しながら廃熱を利用する方法 - Google Patents
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Description
x:シャフトの回転軸からハウジングの壁までの距離
t:スライドの端面における幅
b:スライド(140〜151)のガイドピンの中心点からスライドの端面までの距離
a:シャフトの回転軸と円形ガイドトラックの中心点との間の距離
φ:線xと、ロータの中心点およびシャフトとハウジングとの間の最短距離の点を通る直線と、の間の角度
r:ガイドトラックの半径
y:シャフトの回転軸からガイドトラックの中心までの距離
R:円筒状ハウジングの半径
e:シャフトの回転軸と円筒状ハウジングの中心点との間の距離
t:スライドの端面における幅
φ:線yと、ロータの中心点およびシャフトとハウジングとの間の最短距離の点を通る直線と、の間の角度
b:スライドのガイドピンの中心点からスライドの端面までの距離
れ、それは、その長手方向軸を中心に回転して移動可能であり、かつガイドトラックによ
って案内される。ガイドトラックは、圧油によって潤滑されかつ/または圧油を用いて取
り付けられることが好ましい。ガイドトラックカマにより、スライドの径方向の変位中に
ガイドトラックに発生する力を、ガイドトラックのかつ/または適当な場合は油膜のより
広い領域に分散させることができ、その結果、特に、摩擦損失、したがってあり得る摩耗
を低減することができる。本発明による好ましい圧油潤滑および/または圧油取付により
、回転取付と比較して、ベーンセル機のシャフトの回転速度を著しく増大させることがで
き、著しく高い温度の媒体さえも障害なしに使用することができる。ガイドトラックカマ
の圧油取付のために、回転取付とは対照的に、発生する軸方向の力もまた吸収することが
できる。これは、本発明によるベーンセル機の効率、全体サイズ、耐用年数および信頼性
に対し好ましい効果を与える。
101 ハウジング
102〜113 ベーンセル
114 入口ポート
115 出口ポート
116 シャフト
117 ガイドプレート
118 内壁
119〜129 スライド
130 ガイドトラック
131 端面
140〜151 ガイドピン
160〜171 長手方向溝
180 右回り回転
181 左回り回転
182 ハウジングの部分領域
200 本発明による廃熱利用のための第1システム
201 燃焼装置
202 大気圧下の空気
203 排気ガス
204 熱伝達装置
205 排気ガスターボチャージャ
206 第1ベーンセル機
207 大気圧下の空気
208 排気ガスに含まれる熱エネルギー
209 圧縮空気
210 連結ライン
211 第2ベーンセル機
212 排気ガスターボチャージャの出口
213 空気および排気ガスの混合物
214 第3ベーンセル機
215 空気および排気ガスの膨張混合物
300 本発明による廃熱利用のための第2システム
301 第2熱伝達装置
302 冷却回路
303 ガス媒体
304 第4ベーンセル機
305 液体貯蔵器
306 ポンプ
307 液体
308 液体
309 凝縮装置
Claims (16)
- 空気、内燃機関からの排気ガス、蒸気媒体またはそれらの混合物等のガス媒体の膨張または圧縮のためのベーンセル機を、少なくとも1つ使用する廃熱利用方法であって、
固定または可動燃料装置(201)であって、そこからの排気ガス(203)が、第1熱伝達装置(204)にかつ/または排気ガスターボチャージャ(205)に供給される、固定または可動燃料装置(201)と、
周囲圧力の空気(202、207)を圧縮し、それを前記熱伝達装置(204)に供給する第1ベーンセル機(206)であって、前記熱伝達装置(204)において、前記排気ガスに含まれる熱エネルギー(208)が圧縮空気(209、210)に供給される、第1ベーンセル機(206)と、
第2ベーンセル機(211)が、前記圧縮されかつ加熱された空気を、前記燃焼装置(201)からの前記排気ガス(203)の圧力を下回るか、または、前記排気ガスターボチャージャ(205)の出口(212)における前記排気ガスの圧力を下回る圧力まで膨張させまたは減圧し、
前記熱伝達装置(204)または、前記排気ガスターボチャージャ(205)から出る前記減圧空気および前記排気ガス(213)が、第3ベーンセル機(214)に供給され、
前記第3ベーンセル機(214)が、前記排気ガスおよび空気の混合物(213)を周囲圧力を有する混合物(215)まで膨張させると同時に、他の作業を行うことを特徴とする、廃熱利用方法。 - 前記第1ベーンセル機(206)が、前記周囲圧力または大気圧下の空気(207)を、前記燃焼装置(201)の排気マニホルドにおける排気ガス(203)の出口圧力の圧力のおよそ2倍まで、または、前記ターボチャージャ(205)の下流の排気ガス(212)の出口圧力の圧力のおよそ2倍まで圧縮することを特徴とする、請求項1に記載の廃熱利用方法。
- 前記燃焼装置に、前記第1ベーンセル機によって圧縮された圧縮周囲空気が供給されることを特徴とする、請求項1または2に記載の廃熱利用方法。
- 前記燃焼装置(201)の冷却回路(302)からの熱エネルギーと、前記第3ベーンセル機(214)の前記排気ガス/空気混合物(215)の残留熱とが供給される第2熱伝達装置(301)が提供され、
第4ベーンセル機(304)が、前記第2熱伝達装置(301)によって排出されるガス媒体(303)を膨張させると同時に、他の作業を行うことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の廃熱利用方法。 - 前記第2熱伝達装置(301)が、液体貯蔵器(305)から抽出されかつポンプ(306)による圧力で作用される液体(307)が供給される蒸発装置であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の廃熱利用方法。
- 前記第4ベーンセル機(304)によって膨張されるガス媒体が凝縮装置(309)に供給され、そこで前記ガス媒体が凝縮し同時に熱を放出し、液体(308)が前記液体貯蔵器(305)に供給されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の廃熱利用方法。
- 前記各ベーンセル機は、前記ベーンセル機のベーンセル(102〜113)を受容する概して円筒状の空間と、また前記円筒状空間に入口ポート(114)および出口ポート(115)と、を有するハウジング(101)を備え、
前記ハウジング内に偏心的に配置されたシャフト(116)を備え、
前記シャフトに互いに対して本質的に平行に配置された第1ガイドプレートおよび第2ガイドプレート(117)を備え、
前記ガイドプレートによって案内され、かつ前記ハウジング(101)の内壁(118)の方向において前記シャフト(116)に対して本質的に径方向に変位可能なスライド(119〜129)を備え、ベーンセル(102〜113)が、2つの隣接するスライド(119、129;120、121;…)と前記ハウジングの前記内壁(118)の隣接領域とによってそれぞれ形成され、前記入口ポート(114)の領域における前記ベーンセルの体積が、前記出口ポート(115)の領域における前記ベーンセルの体積と異なる、ベーンセル機(100)であって、
前記ハウジング(101)の前記内壁(118)の方向において径方向に変位可能な前記スライド(119〜129)が、ガイドトラック(130)によって案内され、
前記ガイドトラックが前記ハウジング(101)に対して固定位置にあるベーンセル機(100)を使用することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の廃熱利用方法。 - 前記ハウジングの前記内壁(118)の方向において径方向に変位可能な前記スライド(119〜129)の移動を、それぞれ、前記スライドまたは前記スライドの前記ハウジングの前記内壁に面する面、すなわち前記スライドの端面(131)が、本質的に接触なしに、その移動の経路全体に沿って、前記ハウジングの前記内壁を通過して移動するように制限する、第1連続ガイドトラック(130)および/または第2連続ガイドトラックを具備するベーンセル機(100)を使用することを特徴とする、請求項7に記載の廃熱利用方法。
- 前記第1ガイドトラック(130)が設けられ、前記ハウジング(101)に対して回転しないように配置され、かつ前記シャフト(116)とともに回転する前記第1ガイドプレート(117)に対して概して平行である、第1ガイドトラックプレートを具備するベーンセル機(100)を使用することを特徴とする、請求項7または8に記載の廃熱利用方法。
- 前記第2ガイドトラックが設けられ、前記ハウジングに対して回転しないように配置され、かつ前記シャフトとともに回転する前記第2ガイドプレートに対して概して平行である、第2ガイドトラックプレートを具備するベーンセル機(100)を使用することを特徴とする、請求項8に記載の廃熱利用方法。
- 前記第1ガイドトラックプレートおよび/または前記第2ガイドトラックプレートが、前記ハウジングにねじ留めされることを特徴とする、請求項7〜10のいずれか一項に記載の廃熱利用方法。
- 前記第1ガイドトラックプレートおよび/または前記第2ガイドトラックプレートが、前記ハウジングの第1端面および/または第2端面を形成するベーンセル機(100)を使用することを特徴とする、請求項7〜11のいずれか一項に記載の廃熱利用方法。
- 前記スライド(119〜129)に、それぞれ第1ガイドピンおよび/または第2ガイドピンが設けられ、それらがそれぞれ、それぞれ前記シャフト(116)に対して径方向に走りかつ前記第1ガイドプレート(117)および/または前記第2ガイドプレートに設けられる長手方向溝(160〜171)内に導かれるベーンセル機(100)を使用することを特徴とする、請求項7〜12のいずれか一項に記載の廃熱利用方法。
- 前記ガイドピンに、鎌形状ガイドトラックが設けられ、それは、その長手方向軸を中心に回転して移動可能であり、かつ前記ガイドトラックによって案内されるベーンセル機(100)を使用することを特徴とする、請求項7〜13のいずれか一項に記載の廃熱利用方法。
- 前記第1ガイドトラックおよび/または前記第2ガイドトラックが、前記第1ガイドトラックプレートおよび/または前記第2ガイドトラックプレートの内面にフライス加工される連続ガイドトラック溝によって形成されるベーンセル機(100)を使用することを特徴とする、請求項7〜14のいずれか一項に記載の廃熱利用方法。
- 潤滑油を搬送し、かつ潤滑油を前記ガイドピンおよび/または前記ガイドトラックカマおよび/またはそれぞれ前記第1ガイドプレートおよび/または前記第2ガイドプレートの前記スライドの径方向に走る溝に供給するダクトを具備し、前記潤滑油の供給が、少なくとも1つのダクトが前記シャフトに潤滑油を搬送することによって発生し、かつ/または潤滑油の排出が、前記第1ガイドプレートおよび/または前記第2ガイドプレートにおいて少なくとも1つのダクトが潤滑油を排出することによって発生するベーンセル機(100)を使用することを特徴とする、請求項7〜15のいずれか一項に記載の廃熱利用方法。
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