專利名稱：葉片型機(jī)器及使用葉片型機(jī)器來利用廢熱的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種葉片型機(jī)器(100)，用于氣態(tài)介質(zhì)，如空氣、
內(nèi)燃才幾的排氣、汽狀介質(zhì)或者它們的混合物的膨"長或者壓縮，以及 優(yōu)選地-使用至少一個(gè)葉片型才幾器來進(jìn)4亍廢熱利用的方法。
背景技術(shù)：
乂人DE201 17224 Ul獲知了一種葉片型才幾器。為了4吏膨月長特征 能夠更好地適配于熱要求以及為了能夠以較低的生產(chǎn)成本制造葉 片型機(jī)器，提出了一種具有葉片單元的葉片型機(jī)器，它具有沿旋轉(zhuǎn) 方向增大和減小的室容積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出 一 種可靠和有效的葉片型機(jī)器 (Fluegelzellenmaschine )以及3口jt匕來利用廢熱的方'法。
該目的通過有關(guān)的獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。有利的改進(jìn)方案 是從屬權(quán)利要求的主題。
根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器用于氣態(tài)介質(zhì)，如特別是空氣、內(nèi)燃 才幾的具有溫度達(dá)500。C的排氣、汽狀介質(zhì)或者它們的混合物的膨脹 或者壓縮。葉片型才幾器具有殼體，該殼體具有大體上圓柱形的空間 或者具有非恒定的半徑的空間，該空間用于容納葉片型機(jī)器的葉片 室(Fluegelzelle )，以及具有在該空間中的入口和出口 。在殼體中偏心地安排有一個(gè)軸。在該軸上配備有實(shí)質(zhì)上4皮此平4亍安排的第一和 第二導(dǎo)向板。由導(dǎo)向板來引導(dǎo)多個(gè)滑件，這些滑件在實(shí)質(zhì)上徑向地 相3寸于軸在殼體的內(nèi)壁的方向上可4立移。在每一情況下通過兩個(gè)相 鄰的滑件與該殼體的內(nèi)壁的相鄰區(qū)域形成一個(gè)葉片室。這些葉片室
在入口區(qū)i或中的容積與這些葉片室在出口區(qū)i或中的容積不同。才艮據(jù) 本發(fā)明，徑向地在殼體的內(nèi)壁的方向上可位移的滑件優(yōu)選地由壓力 油潤滑并且通過導(dǎo)4九來徑向和軸向地引導(dǎo)。導(dǎo)4九配置為相對(duì)于該殼 體固定的位置并且同樣優(yōu)選地由壓力油來潤滑。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中配備有第 一和/或第二連續(xù)的導(dǎo)4九。該 導(dǎo)軌或者這些導(dǎo)軌限定滑件在殼體的內(nèi)壁的方向上徑向可位移的 運(yùn)動(dòng)，在每一情況下其方式為該滑件或者該滑件朝向該殼體的內(nèi)壁
的一側(cè)(也就是說該滑件的端面)實(shí)質(zhì)上無接觸地';f著其整個(gè)移動(dòng) 路徑經(jīng)過該殼體的內(nèi)壁而移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器用于氣態(tài)介質(zhì)，如特別是空氣、內(nèi)燃
機(jī)的具有溫度達(dá)500。C的排氣、汽狀介質(zhì)或者它們的混合物的膨脹 或者壓縮。葉片型機(jī)器具有一個(gè)殼體，該殼體具有大體上圓柱形的 空間或者具有非恒定的半徑的空間，該空間用于容納葉片型機(jī)器的 葉片室以及具有在該空間中的入口和出口 。在殼體中偏心地安排有 一個(gè)軸。在該軸上配備有實(shí)質(zhì)上4皮此平4于安排的第一和第二導(dǎo)向 板。由導(dǎo)向板來引導(dǎo)滑件，該滑件在實(shí)質(zhì)上徑向地相對(duì)于軸在殼體 的內(nèi)壁的方向上可位移。在每一情況下通過兩個(gè)相鄰的滑件與該殼 體的內(nèi)壁的相鄰區(qū)域形成一個(gè)葉片室。這些葉片室在該入口區(qū)域中 的容積與這些葉片室在該出口區(qū)域中的容積不同。4艮據(jù)本發(fā)明，徑 向地在殼體的內(nèi)壁的方向上可位移的滑件優(yōu)選地由壓力油潤滑并 且通過導(dǎo)4九來徑向和軸向;也引導(dǎo)。導(dǎo)4九配置為相只寸于該殼體固定的 位置并且同樣優(yōu)選地由壓力油來潤滑。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中配備有第一和/或第二連續(xù)的導(dǎo) 軌。這個(gè)導(dǎo)軌或者這些導(dǎo)軌限定滑件在殼體的內(nèi)壁的方向上徑向可 位移的運(yùn)動(dòng)，在每一情況下其方式為該滑件或者該滑件朝向該殼體 的內(nèi)壁的一側(cè)(也就是i兌該滑件的端面)實(shí)質(zhì)上無4妄觸地沿著其整 個(gè)移動(dòng)蹈4圣經(jīng)過該殼體的內(nèi)壁而移動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，該無接觸的運(yùn)動(dòng)通過一個(gè)非
圓#主形的殼體和一個(gè)圓形的導(dǎo)4九或者通過一個(gè)圓柱形的殼體和一 個(gè)非圓形的導(dǎo)軌或者通過特定形狀的殼體和導(dǎo)軌而實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于非圓柱形的殼體和圓形的導(dǎo)4九的情況，以下的等式有4寺才艮 據(jù)R得出數(shù)值解，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例
兩個(gè)等式的專交大的值;故用于優(yōu)選的i殳計(jì)。
在這種情況下，適用以下縮寫
x:從軸的旋轉(zhuǎn)軸線到殼體的壁的距離 t:在端面上的滑件寬度
b:,人滑件的導(dǎo)向銷(140-151)的中心點(diǎn)到滑件的端面的距離
a:在軸的旋轉(zhuǎn)軸線與圓形導(dǎo)軌的中心點(diǎn)之間的距離
p:線x與穿過轉(zhuǎn)子的中心點(diǎn)和在軸與殼體之間的最小距離的點(diǎn) 的直線之間的角度r:導(dǎo)軌的半徑
在圓柱形的殼體和非圓形的導(dǎo)軌的情況下，在^f艮據(jù)本發(fā)明的另 -優(yōu)選的實(shí)施例中適用于以下的關(guān)系式
<formula>formula see original document page 10</formula>
只于縮寫的解釋如下:
y:從軸的旋轉(zhuǎn)軸線到導(dǎo)軌的中心的距離 R:圓柱形殼體的半徑
e:在軸的旋轉(zhuǎn)軸線和圓柱形殼體的中心點(diǎn)之間的距離 t:在端面上的滑件寬度
P:線y與穿過轉(zhuǎn)子的中心點(diǎn)和在軸與殼體之間的最小距離的點(diǎn) 的直線之間的角度
b: 乂人滑件的導(dǎo)向銷的中心點(diǎn)到滑件的端面的3巨離
才艮據(jù)本發(fā)明的具有圓柱形殼體和非圓形的導(dǎo)軌的實(shí)施例是特 別4尤選的。
由于通過根據(jù)本發(fā)明的措施而不存在機(jī)械接觸的原因，實(shí)際上 在每個(gè)滑件的端面與殼體的內(nèi)壁之間不會(huì)出現(xiàn)摩擦。由此，使用壽 命以及效率與有摩擦的葉片型機(jī)器相比被顯著地提高。由于不存在 機(jī)械接觸，根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器的葉輪或者葉片室甚至在入口 與出口之間的壓差顯著更低的情況下就進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。由此，根據(jù)本發(fā)明的葉片型4幾器4吏之有可能^f吏用具有相對(duì)于環(huán)境壓力來i兌小的壓 差的能量源，以前一直不能用一個(gè)常失見的葉片型才幾器對(duì)該壓差加以 利用。通過在每個(gè)滑件的端面與殼體的內(nèi)壁之間的小間隙進(jìn)4亍的葉 片型機(jī)器的室之間的壓力均衡幾乎是不相關(guān)的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中"i殳置了配備有第 一導(dǎo)4九的一 個(gè)第一導(dǎo)軌板，該第一導(dǎo)軌板大體上平行于隨該軸一同旋轉(zhuǎn)的該第 一導(dǎo)向板。該第 一導(dǎo)軌板就旋轉(zhuǎn)而言相對(duì)于該殼體一皮固定地安排。
在本發(fā)明的另 一優(yōu)選的實(shí)施例中設(shè)置了配備有第二導(dǎo)軌的一 個(gè)第二導(dǎo)軌板，該第二導(dǎo)軌板大體上平行于隨該軸一同旋轉(zhuǎn)的該第 一導(dǎo)向板。該第 一導(dǎo)軌板就旋轉(zhuǎn)而言相對(duì)于該殼體被固定地安排。
通過才艮據(jù)本發(fā)明的這些4晉施可以實(shí)現(xiàn) 一 種結(jié)構(gòu)緊湊的葉片型 機(jī)器，并且還實(shí)現(xiàn)葉片型機(jī)器的這些滑件(相對(duì)于殼體內(nèi)壁無接觸 的)的精確導(dǎo)向。兩個(gè)導(dǎo)軌板可以彼此相對(duì)地精確地調(diào)整。結(jié)果是 滑件的無翹曲(verkantungsfrei)的徑向移動(dòng)。第 一 以及適當(dāng)時(shí)第二 導(dǎo)4九也優(yōu)選地如此配備于有關(guān)的導(dǎo)斬4反中，即在葉片型才幾器的運(yùn)4亍 中，可徑向移動(dòng)的滑件的端面到殼體的內(nèi)壁的距離大體上保持恒 定。同樣，第一以及適當(dāng)時(shí)第二導(dǎo)軌適配于軸在殼體中的偏心安排， 其方式為在葉片室的^走轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及隨之壓力增加的過程中滑件的 端面到殼體的內(nèi)壁的距離變小，也就是i兌，隨著增大的壓力，相鄰 的葉片室更有效地彼此分隔或者密封。這對(duì)葉片型機(jī)器的效率是有 利的。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中^^是出，第一和/或第二導(dǎo)軌板螺旋
固定到該殼體上。此外，可以提出，第一和/或第二導(dǎo)軌板形成殼體 的第一和/或第二端面。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中提出，滑件在每一情況下配 備了一個(gè)第一導(dǎo)向銷和/或一個(gè)第二導(dǎo)向銷，該導(dǎo)向銷在每一情況下 #皮引導(dǎo)穿過一個(gè)縱向槽，該縱向槽在每一情況下相對(duì)于該軸徑向地 延伸并且配備在該第一導(dǎo)向壽反和/或該第二導(dǎo)向4反中。由》匕滑4牛可以 進(jìn)行實(shí)質(zhì)上無翹曲的徑向位移。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中提出，在導(dǎo)向銷上配備有可圍 繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)移動(dòng)并通過導(dǎo)軌導(dǎo)向的半月形導(dǎo)軌鐮形件
(Fuehrungsbahnsichel )。導(dǎo)4九優(yōu)選i也由壓力油潤滑和/或利用壓力油 安裝。通過導(dǎo)軌鐮形件，在滑件徑向位移的過程中出現(xiàn)在導(dǎo)軌上的 力可以分配到導(dǎo)軌和/或，適當(dāng)時(shí)，油膜的較大的面積上，由此特別 可以減d 、摩擦損失以及進(jìn)而減小可能的磨損。通過根據(jù)本發(fā)明的優(yōu) 選的壓力油潤滑和/或壓力油安裝，與;袞動(dòng)安裝相比，可以顯著;也^是 高葉片型沖幾器的軸的轉(zhuǎn)速并且也可以毫無問題地-使用具有明顯較 高溫度的介質(zhì)。與滾動(dòng)安裝相反，通過導(dǎo)4九鐮形件的壓力油安裝也 可以吸收出現(xiàn)的軸向力。這對(duì)根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器的效率、結(jié) 構(gòu)尺寸、使用壽命以及可靠性都有積極影響。
在根據(jù)本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中提出，第 一和/或第二導(dǎo)軌通過 連續(xù)的導(dǎo)軌槽形成，該導(dǎo)軌槽優(yōu)選地在第一和/或第二導(dǎo)軌板的內(nèi)表 面中4先出。由此可以實(shí)現(xiàn)滑件在軸向和徑向方向上的成本低廉、精 確以及可靠的導(dǎo)向。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器具有輸送潤滑油的 通道，這些通道將潤滑油供應(yīng)到在該第一和/或第二導(dǎo)向4反中的該導(dǎo) 向銷和/或該導(dǎo)軌鐮形件和/或在每一情況下到該滑件的一個(gè)徑向延 伸的槽，其中，潤滑油的供應(yīng)優(yōu)選地通過在該軸中的至少一個(gè)輸送
潤滑油的通道來實(shí)現(xiàn)，和/或潤滑油的排;改優(yōu)選地通過在該第一和/ 或第二導(dǎo)向才反中的、排方文潤滑油的至少一個(gè)通道來實(shí)現(xiàn)。由此可以通過根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器的轉(zhuǎn)速和使用的介質(zhì)的溫度的可能 的提高來顯著地改善可靠性和效率。
本發(fā)明的葉片型機(jī)器來實(shí)現(xiàn)。 一個(gè)固定的或者移動(dòng)的燃燒裝置，其 排氣被輸送給一個(gè)第一熱傳遞裝置和/或一個(gè)排氣渦輪增壓器。第一 葉片型才幾器，它壓縮環(huán)境壓力下的空氣并且將其輸送給該熱傳遞裝 置并且將包含在排氣中的熱能提供給被壓縮的空氣。第二葉片型機(jī) 器將被壓縮和加熱的空氣膨脹或者解壓縮到 一個(gè)壓力，該壓力低于
來自該燃燒裝置的排氣的壓力或者，適當(dāng)時(shí)，低于在該排氣渦輪增 壓器的出口處的排氣壓力。離開該熱傳遞裝置或者，適當(dāng)時(shí)，離開 該排氣渦輪增壓器的被解壓縮的空氣和排氣被供應(yīng)給第三葉片型 機(jī)器。該第三葉片型機(jī)器將該排氣和空氣的混合物膨脹到環(huán)境壓力 并且同時(shí)估夂有用功。
根據(jù)本發(fā)明的方法的獨(dú)到之處在于高的效率并且，特別是在使 用了根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器時(shí)，它允許方便利用多種能源，這些 能源否則會(huì)以 一種不令人希望的方式未加以利用即被排放到環(huán)境 中。
在本發(fā)明的 一個(gè)設(shè)計(jì)方案中提出，根據(jù)本發(fā)明的第 一葉片型機(jī) 器將在環(huán)境壓力或者大氣壓力下的空氣壓縮到大約為在該燃燒裝 置的排氣歧管處的排氣的輸出壓力的大約兩倍的壓力或者，適當(dāng) 時(shí)，到該渦輪增壓器下游的排氣的輸出壓力的大約兩倍的壓力。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)設(shè)計(jì)方案中提出，向燃燒裝置供應(yīng) 壓縮的環(huán)境空氣，該環(huán)境空氣由第一葉片型4幾器壓縮。由此同樣可 以在適當(dāng)?shù)娜紵b置時(shí)提高其效率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，安排了一個(gè)第二熱傳遞裝置對(duì)該第 二熱傳遞裝置供應(yīng)來自該燃燒裝置的一個(gè)冷卻回路的熱能以及該 第三葉片型機(jī)器的排氣-空氣混合物的余熱。由該第二熱傳遞裝置輸 出的氣態(tài)介質(zhì)由一個(gè)第四葉片型才幾器進(jìn)4亍膨脹并且該第四葉片型 機(jī)器同時(shí)做有用功。通過根據(jù)本發(fā)明的該措施也可以以有利的方式 使用內(nèi)燃機(jī)的冷卻回路的廢熱。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的 一個(gè)設(shè)計(jì)方案中提出，第二熱傳遞裝置 是蒸發(fā)裝置，對(duì)該蒸發(fā)裝置供應(yīng)了由液體存儲(chǔ)箱中提取的并由泵加 壓的液體，具體是水、二氧化氮或者環(huán)硅氧烷。由此，已經(jīng)通過才艮 據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的廢熱利用的效率可以被又一次改善。
在本發(fā)明的 一 個(gè)設(shè)計(jì)方案中提出，由第四葉片型機(jī)器膨脹的氣 態(tài)介質(zhì)被輸送給冷凝裝置，在該冷凝裝置中氣態(tài)介質(zhì)被冷凝并由此
;汶出熱量并且液體^皮llr送鄉(xiāng)會(huì)液體存々者箱。通過該4晉施實(shí)現(xiàn)了用于僅: 用排氣-空氣混合物的余熱和來自燃燒裝置的冷卻回路的廢熱的有 利的、封閉的循環(huán)。


以下4吏用未必4安比例4青確的附圖通過示例性實(shí)施方案來進(jìn)一 步描述才艮據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器和根據(jù)本發(fā)明的廢熱利用方法。相 同的參考標(biāo)號(hào)代表相同的或者起相同作用的部件。在附圖中
圖1在根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器的截面圖中示出了根據(jù)本發(fā)明 的工〗乍原J里；
圖2示出用于廢熱利用的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第一系統(tǒng)，結(jié)合該 圖描述了根據(jù)本發(fā)明的方法，以及圖3示出用于廢熱利用的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)第二系統(tǒng)，相對(duì)于 第一系統(tǒng)，該第二系統(tǒng)已進(jìn)4亍了進(jìn)一步改進(jìn)。
具體實(shí)施例方式
圖1通過示意性的截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器100 的工作原理，該葉片型機(jī)器用于氣態(tài)介質(zhì)，如空氣、內(nèi)燃機(jī)的排氣、 汽態(tài)介質(zhì)或者它們的混合物的膨脹或壓縮。葉片型機(jī)器100的殼體 101具有大體上部分圓形的截面并且在其大體上圓柱形的內(nèi)部空間 中具有葉片室102至113以及朝向外部的入口 114和出口 115。在 殼體101中，偏心;也安4非有一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸或者乂人動(dòng)軸116。在軸116 上配備有一個(gè)第一導(dǎo)向板117和一個(gè)第二導(dǎo)向板(未示出)?；?119至129由導(dǎo)向^反導(dǎo)向，其方式為這些滑-f?？梢栽趯?shí)質(zhì)上徑向;也 關(guān)于軸116在殼體101的內(nèi)壁118的方向上移動(dòng)。
當(dāng)軸116被才幾械地驅(qū)動(dòng)時(shí)，那么該軸在殼體中與導(dǎo)向板一同旋 轉(zhuǎn)。出于離心力的原因，在^:轉(zhuǎn)時(shí)滑件119至129徑向地向外移動(dòng)。 在這種情況下，將這些滑件在各自情況下在兩個(gè)導(dǎo)向壁(未示出) 之間導(dǎo)向，導(dǎo)向壁固定在導(dǎo)向4反上并且該導(dǎo)向壁與軸116—同相對(duì) 于軸封閉葉片室102至113 (未示出)。因此，每個(gè)葉片室<又4又在徑 向方向上向外開》欠，只要葉片室不處于殼體101的內(nèi)壁118的區(qū)域 中。每個(gè)滑件119至126的端面131在距殼體101的內(nèi)壁118的很 小的距離上移動(dòng)經(jīng)過內(nèi)壁，也就是說，滑件119至126以及還有后 續(xù)的滑件127至129優(yōu)選地大體上或者完全無4妄觸地移動(dòng)經(jīng)過殼體 101的內(nèi)壁118。在該實(shí)施例中，處于大氣壓力下的空氣處于入口 114的區(qū)i成中。當(dāng)軸116 ^皮才幾才成i也、例如由電坤幾或者內(nèi)燃沖幾順時(shí)4十 180旋轉(zhuǎn)時(shí)，空氣通過入口 114進(jìn)入到接下來大體上封閉的葉片室 106中。在其從入口 114到出口 115的路徑上，基于葉片室的變小 的容積而將空氣壓縮。一皮壓縮的空氣通過出口 115離開葉片型才幾器。#皮壓縮的空氣中的 一部分留在葉片室中并且#^居本發(fā)明將該空氣
在其從出口 115到入口 114的路徑上膨脹為大氣壓力。
相反，如果一個(gè)相^J"于入口 114增大的壓力處于出口 115的區(qū) 域中并且軸116可以大體上自由旋轉(zhuǎn)，那么出口 115成為入口并且 入口 114成為葉片型機(jī)器100的出口 。在這種情況下，執(zhí)行相反的 過程并且葉片型才幾器對(duì)進(jìn)入的氣態(tài)介質(zhì)解壓縮。在此種情況下，軸 116逆時(shí)針181旋轉(zhuǎn)，并且驅(qū)動(dòng)例如未示出的電動(dòng)才幾，也就是i兌， 葉片型機(jī)器或者其軸116做功。
才艮據(jù)本發(fā)明4是出，本身具有在大體上圓形截面的殼體101在局 部區(qū)^或182中具有乂人出口 115向著入口 114逐漸增大的半徑。其結(jié) 果是，(在軸116逆時(shí)針181運(yùn)動(dòng)時(shí))進(jìn)入葉片室113中的、處于大 氣壓下的空氣被膨脹到更小的壓力，例如0.95 bar。該壓差支持軸 的旋轉(zhuǎn)并且因此提高了葉片型機(jī)器100的效率。
才艮據(jù)本發(fā)明，為了使每個(gè)滑件的端面131大體上無接觸地滑過 殼體101的內(nèi)壁118,配備有至少一個(gè)導(dǎo)庫九130。示意性示出的導(dǎo) 軌130確定了每個(gè)滑件119至129的徑向位置。該連續(xù)的導(dǎo)軌優(yōu)選 的是位于導(dǎo)軌板(未示出)的背側(cè)中的導(dǎo)向槽或者導(dǎo)向通道(未示 出)，其大體上平^f亍于隨著軸116旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)向4反117。與導(dǎo)向斥反117 不同的是，(未示出的)導(dǎo)軌板就旋轉(zhuǎn)而言相對(duì)于殼體101固定地 安排。優(yōu)選的是，導(dǎo)軌板螺旋固定在該殼體上并且向上封閉殼體。 每個(gè)滑4牛119至129的導(dǎo)向銷140至151 4尤選i也以一種形^l犬配合在 導(dǎo)軌130中運(yùn)行。在軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)配備有導(dǎo)向銷的滑件通過該導(dǎo) 軌和銷的形狀配合^皮引導(dǎo)進(jìn)入預(yù)定的位置，結(jié)果是對(duì)應(yīng)的葉片室大 體上相對(duì)于殼體的內(nèi)壁被密封并以此大體上避免了每個(gè)滑件的端 面與殼體或者殼體壁的接觸。由此實(shí)現(xiàn)了葉片室的實(shí)質(zhì)上的無摩擦 旋轉(zhuǎn)，而這沒有通過在相鄰的葉片室之間保留的縫隙造成任何可感覺得到的壓力損失?？傮w上，根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器100的效率
明顯高于已知的有摩纟察的葉片型才幾器。
這特別適用于在入口和出口之間低壓差的情況，因?yàn)椋词乖?此情況下，葉片室由于其實(shí)質(zhì)上的無摩擦性(區(qū)別于已知的高度摩 擦的葉片型機(jī)器)而可以旋轉(zhuǎn)并且做功。為了還能夠利用較低的壓 差，根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī)器或者其葉片室的尺寸可以設(shè)計(jì)得較 大。相反，已知的有摩擦的葉片型機(jī)器的放大的尺寸也加大了其需 要克服的摩擦力，從而使該措施在已知的葉片型機(jī)器中未導(dǎo)致任何 改善。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中(未示出)，在殼體的下側(cè)也 配備有螺旋固定在殼體上的導(dǎo)軌板，該導(dǎo)軌板具有用于導(dǎo)向下方的 銷(未示出)的導(dǎo)軌，這些銷同樣連接在滑件上。
由于雙重的導(dǎo)向，滑件可以大體上無翹曲地徑向地導(dǎo)向。此夕卜， 根據(jù)本發(fā)明，在每種情況下這些銷可以配備有導(dǎo)軌鐮形件，其可圍 繞銷旋轉(zhuǎn)并且由導(dǎo)軌導(dǎo)向。導(dǎo)軌鐮形件相對(duì)于銷具有與導(dǎo)軌更大的 4妻觸面積，它優(yōu)選由壓力油潤滑，由此表面壓力下降，摩4察進(jìn)一步 降低并且可靠性或者使用壽命上升。
滑件和導(dǎo)向銷或者導(dǎo)軌鐮形件優(yōu)選地通過輸送';間滑油的合適 的通道(未示出)在其導(dǎo)向中潤滑和/或安裝。通過壓力油潤滑和壓 力油安裝是優(yōu)選的，因?yàn)橛纱丝梢詫?shí)現(xiàn)比例如在滾動(dòng)安裝中更高的 轉(zhuǎn)速和所使用介質(zhì)更高的溫度，由此提高了效率并且可以減^、結(jié)構(gòu) 尺寸并進(jìn)而降〗氐成本。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明用于廢熱利用的第一系統(tǒng)，參照該圖描
述才艮據(jù)本發(fā)明的方法。才艮據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)具有燃燒裝置201、具有 入口和出口的第一熱傳遞裝置204、排氣渦4侖增壓器205、第一葉片型才幾器206、連4妄管^各210、第二葉片型才幾器211、以及第三葉片 型機(jī)器214。
燃燒裝置201抽吸處于環(huán)境壓力或者大氣壓力下的空氣202并 且排出熱的排氣203。熱的排氣通過第一熱傳遞裝置的入口輸送給 第一熱傳遞裝置204。處于大氣壓力下的空氣207由第一葉片型機(jī) 器206抽吸并且被壓縮到燃燒裝置的排氣歧管處排氣的輸出壓力的 大約兩倍的壓力。相反，如果燃燒裝置具有排氣渦輪增壓器，如所 示，那么來自第 一葉片型機(jī)器的空氣就被壓縮到在排氣渦輪增壓器 下游的排氣的輸出壓力大約兩倍的壓力。在壓縮期間，用于燃燒裝 置的分流空氣(Zapfluft)可以由第一葉片型才幾器獲取(未示出)。 -波壓縮的空氣209在連4妾管路210中輸送，該連4妄管3各將第一葉片 型機(jī)器206的出口與第二葉片型機(jī)器211的入口連接起來。連接管 3各210以熱盤管的形式配備于熱4專遞裝置204中(未示出)，從而 將包含在排氣中的熱能208中的很大的 一部分傳遞到通過連接管路 210輸送的壓縮空氣中。在熱傳遞裝置中，被壓縮的空氣以對(duì)流原 理加熱到大約為排氣的溫度并且排氣冷卻到大約為壓縮空氣的溫 度。被加熱的壓縮空氣進(jìn)入到第二葉片型機(jī)器211中并且被解壓縮 的空氣離開第二葉片型機(jī)器。在第二葉片型機(jī)器211種形成的空氣 具有一個(gè)壓力，該壓力低于由燃燒裝置噴出的排氣的壓力或者，如 果存在排氣渦輪增壓器，如所示，低于由排氣渦輪增壓器噴出的排 氣的壓力。
另外的連接管路將熱傳遞裝置204的出口與排氣渦輪增壓器 205的入口連接起來并且向排氣渦輪增壓器輸送燃燒裝置的被冷卻 的排氣。由排氣渦4侖增壓器205壓縮的并且在出口 212離開渦4侖增 壓器的排氣與由第二葉片型機(jī)器211輸出的壓縮空氣一同輸送。由 壓縮空氣和壓縮的排氣構(gòu)成的混合物213 ^皮輸送給第三葉片型才幾器 214的入口，該第三葉片型機(jī)器將壓縮的混合物膨脹為具有大氣壓力的混合物215。在第三葉片型機(jī)器214中進(jìn)行解壓縮的過程中， 例如，通過法蘭連接在第三葉片型機(jī)器的軸上的一臺(tái)發(fā)電機(jī)，后者 做功。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明用于廢熱利用的第二系統(tǒng)，相對(duì)于在圖 2中示出的第一系統(tǒng)200，該第二系統(tǒng)-陂進(jìn)一步改善。除了第一系 統(tǒng)之外，第二系統(tǒng)300具有第二熱傳遞裝置301、燃燒裝置201的 冷卻回i 各302、第四葉片型才幾器304、液體存^f諸箱305、泵306和冷 凝裝置309。
形成于第三葉片型機(jī)器中的、由空氣和排氣215構(gòu)成的膨脹的 混合物和加熱第二熱傳遞裝置301的冷卻回^各302向第二熱傳遞裝 置供應(yīng)熱能。存在于液體存儲(chǔ)箱305中的、可蒸發(fā)的液體307由泵 306泵送到第二熱傳遞裝置中。在第二熱傳遞裝置301中，該iir送 的液體由于通過冷卻回路302和由膨脹的空氣和膨脹的排氣構(gòu)成的 混合物215供應(yīng)的熱能而蒸發(fā)。該蒸汽具有一個(gè)壓力，該壓力高于 在液體存儲(chǔ)箱305中的液體的壓力。蒸汽被輸送給第四葉片型機(jī)器 304的入口并且在膨脹或者解壓縮蒸汽之后通過第四葉片型機(jī)器的 出口輸送給冷凝裝置309。在冷凝裝置中積累的液體308循環(huán)進(jìn)入 液體存^f諸箱305。
在蒸汽的膨月長過程中，第四葉片型才幾器304例如通過法蘭連4妾 在葉片型機(jī)器304的軸上的發(fā)電機(jī)而做有用功。
如果在圖2和圖3中示出的系統(tǒng)配備有根據(jù)本發(fā)明的葉片型機(jī) 器，如4艮據(jù)本發(fā)明所優(yōu)選的，那么這些系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于，具體 地說，是特別高的效率。此外，即使低的壓差也可被利用來做功或 者產(chǎn)生電 流。
19參考標(biāo)號(hào)清單
100葉片型機(jī)器
101殼體
102至113葉片室
114入口
115出口
116軸
117導(dǎo)向板
118內(nèi)壁
119至129滑件
130導(dǎo)軌
131端面
140至151導(dǎo)向銷
160至171縱向槽
180順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)
181逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)
182殼體的局部區(qū)i或
200根據(jù)本發(fā)明用于廢熱利用的第 一 系統(tǒng)
201燃燒裝置
202大氣壓力下的空氣
203排氣
204熱傳遞裝置205排氣渦輪增壓器
206第一葉片型機(jī)器
207大氣壓力下的空氣
208包含在排氣中的熱能
209壓縮空氣
210連接管路
211第二葉片型機(jī)器
212排氣渦輪增壓器的出口
213空氣和排氣的混合物
214第三葉片型機(jī)器
215空氣和排氣的膨脹的混合物
300根據(jù)本發(fā)明用于廢熱利用的第二系統(tǒng)
301第二熱傳遞裝置
302;令^卩回路
303氣態(tài)介質(zhì)
304第四葉片型機(jī)器
305液體存儲(chǔ)箱
306泵
307液體
308液體
309冷凝裝置
權(quán)利要求
1.一種葉片型機(jī)器(100)，用于氣態(tài)介質(zhì)，如空氣、內(nèi)燃機(jī)的排氣、汽狀介質(zhì)或者它們的混合物的膨脹或者壓縮，該葉片型機(jī)器具有一個(gè)殼體(101)，該殼體具有一個(gè)大體上圓柱形的空間，用于容納該葉片型機(jī)器的多個(gè)葉片室(102-113)，并具有在該圓柱形空間中的一個(gè)入口(114)和一個(gè)出口(115)，偏心地安排在該殼體中的一個(gè)軸(116)，在該軸上實(shí)質(zhì)上彼此平行安排的第一和第二導(dǎo)向板(117)，由這些導(dǎo)向板導(dǎo)向的多個(gè)滑件(119-129)，這些滑件實(shí)質(zhì)上徑向地相對(duì)于該軸(116)在該殼體(101)的內(nèi)壁(118)的方向上可位移，其中，在每一情況下通過兩個(gè)相鄰的滑件(119、120；120、121；…)與該殼體的內(nèi)壁(118)的相鄰區(qū)域形成一個(gè)葉片室(102-113)，并且這些葉片室在該入口(114)區(qū)域中的容積與這些葉片室在該出口(115)區(qū)域中的容積不同，其特征在于，在該殼體(101)的內(nèi)壁(118)的方向上徑向地可位移的這些滑件(119-129)是由一個(gè)導(dǎo)軌(130)來導(dǎo)向，并且該導(dǎo)軌相對(duì)于該殼體(101)是處于一個(gè)固定的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片型機(jī)器，其特征為一個(gè)連續(xù)的第一 導(dǎo)軌(130)和/或一個(gè)連續(xù)的第二導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌限定了這些滑 件(119-129)在該殼體的內(nèi)壁(118)的方向上徑向可位移的 運(yùn)動(dòng)，在每一情況下其方式為該滑件或者該滑件朝向該殼體的內(nèi)壁的一側(cè)(也就是"i兌該滑件的端面(131 ))實(shí)質(zhì)上無"l妾觸地 沿著其整個(gè)移動(dòng)^各徑經(jīng)過該殼體的內(nèi)壁而移動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的葉片型機(jī)器，其特征為配備有該第 一導(dǎo)軌(130)的一個(gè)第一導(dǎo)軌板，并且該第一導(dǎo)軌板就旋轉(zhuǎn) 而言相乂于于該殼體(101) ^皮固定i也安4非并且大體上平^f亍于隨 該軸(116) —同旋轉(zhuǎn)的該第一導(dǎo)向板(117)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的葉片型機(jī)器，其特征為配備有該第二導(dǎo) 軌的一個(gè)第二導(dǎo)軌板，并且該第二導(dǎo)軌板就旋轉(zhuǎn)而言相對(duì)于該 殼體固定i也安排并且大體上平4亍于隨該軸一同旋轉(zhuǎn)的該第二 導(dǎo)向板。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的葉片型機(jī)器，其特征在 于，該第一和/或第二導(dǎo)軌板螺旋固定到該殼體上。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)該的葉片型機(jī)器，其特征在 于，該第 一和/或第二導(dǎo)軌板形成該殼體的第 一和/或第二端 面。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的葉片型機(jī)器，其特征在 于，這些滑件(119-129)在每一情況下配備了一個(gè)第一導(dǎo)向 銷和/或一個(gè)第二導(dǎo)向銷，該導(dǎo)向銷在每一情況下被引導(dǎo)穿過 一個(gè)纟從向沖曹(160-171 )，該皇從向沖曹在每一'清況下相只于于該軸(116)徑向地延伸并且配備在該第一導(dǎo)向一反(117)和/或該 第二導(dǎo)向板中。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的葉片型機(jī)器，其特征在 于，該導(dǎo)向銷在其上配備了圍繞其縱向軸線可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的半月 形導(dǎo)軌鐮形件，并且該導(dǎo)軌鐮形件由該導(dǎo)軌來導(dǎo)向。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中 一項(xiàng)或多項(xiàng)所述該的葉片型機(jī)器，其特征 在于，該第一和/或第二導(dǎo)軌是由一個(gè)連續(xù)的導(dǎo)軌槽形成，該 導(dǎo)軌槽優(yōu)選在該第一和/或第二導(dǎo)軌板的內(nèi)表面中^l先出。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中 一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的葉片型機(jī)器，其特征為 輸送潤滑油的多個(gè)通道，這些通道將潤滑油供應(yīng)到在該第一和 /或第二導(dǎo)向—反中的該導(dǎo)向銷和/或該導(dǎo)4九鐮形4牛和/或在每一 情況下到該滑件的一個(gè)徑向延伸的槽，其中，潤滑油的供應(yīng)優(yōu) 選地通過在該軸中的至少 一個(gè)輸送潤滑油的通道來實(shí)現(xiàn)，和/ 或潤滑油的排放優(yōu)選地通過在該第 一和/或第二導(dǎo)向板中的、 排放潤滑油的至少 一個(gè)通道來實(shí)現(xiàn)。
11. 一種廢熱利用的方法，優(yōu)選使用至少 一個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求中 一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的葉片型才幾器(100)，其特征為，- 一個(gè)固定的或者移動(dòng)的燃燒裝置(201 ),其排氣(203 )被 輸送給一個(gè)第一熱傳遞裝置(204)和/或一個(gè)排氣渦輪增 壓器(205 ),- 一個(gè)第一葉片型機(jī)器(206 ),它壓縮環(huán)境壓力下的空氣(202、 207)并且將其^r送纟會(huì)該熱傳遞裝置(204)并且將 包含在排氣中的熱能(208)提供給被壓縮的空氣(209， 210),- 一個(gè)第二葉片型才幾器(211 )將^皮壓縮和加熱的空氣膨脹或 者解壓縮到一個(gè)壓力，該壓力低于來自該燃燒裝置(201) 的排氣(203 )的壓力或者，適當(dāng)時(shí)，低于在該排氣渦輪增 壓器(205 )的出口 (212)處的排氣壓力，- 離開該熱傳遞裝置(204)或者，適當(dāng)時(shí)，離開該排氣渦壽侖 增壓器(205 )的該被解壓縮的空氣和該排氣(213)被供 應(yīng)纟合一個(gè)第三葉片型才幾器(214),并且- 該第三葉片型機(jī)器(214)將該排氣和空氣的混合物(213) 膨月長到環(huán)境壓力(215)并且同時(shí)估文功。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的廢熱利用的方法，其特征在于，該第 一葉片型機(jī)器(206)將在環(huán)境壓力或者大氣壓力下的該空氣(207)壓縮到大約為在該燃燒裝置(201 )的排氣歧管處的排 氣(203 )的輸出壓力的大約兩倍的壓力或者，適當(dāng)時(shí)，到該 渦輪增壓器(205 )下游的排氣(212)的輸出壓力的大約兩倍 的壓力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的廢熱利用的方法，其特征在于， 向該燃燒裝置供應(yīng)的壓縮環(huán)境空氣已經(jīng)由該第 一葉片型才幾器 進(jìn)行了壓縮。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢熱利用的方法，其特征在 于，- 安排了一個(gè)第二熱傳遞裝置(301 )，對(duì)該第二熱傳遞裝置 供應(yīng)來自該燃燒裝置(201)的一個(gè)冷卻回3各(302 )的熱 能以及該第三葉片型機(jī)器(214 )的排氣-空氣混合物(215 ) 的余熱，以及- 由該第二熱傳遞裝置(301)輸出的氣態(tài)介質(zhì)(303 )由一 個(gè)第四葉片型才幾器(304)進(jìn)^f亍膨月長并且該第四葉片型才幾器 同時(shí)估文功。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢熱利用的方法，其特征在 于，該第二熱傳遞裝置(301)是一個(gè)蒸發(fā)裝置，對(duì)該蒸發(fā)裝 置供應(yīng)了從一個(gè)液體存儲(chǔ)箱(305 )中提取的、并由一個(gè)泵(306 ) 加壓的液體(307),具體是水、二氧化氮或者環(huán)石圭氧烷。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的廢熱利用的方法，其特征在 于，由該第四葉片型機(jī)器(304)膨脹的氣態(tài)介質(zhì)被供應(yīng)到一 個(gè)冷凝裝置(309),在該冷凝裝置中該氣態(tài)介質(zhì)冷凝并同時(shí)釋 ;改出熱量，并且該液體(308 )凈皮供應(yīng)鄉(xiāng)合該液體存^f諸箱(305 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種葉片型機(jī)器(100)。殼體(101)具有大體上圓柱形的空間，用于容納葉片室(102-113)，并且具有入口(114)和出口(115)。在殼體中偏心地安排有軸(116)。在該軸上配備有大體上彼此平行安排的第一和第二導(dǎo)向板(117)。滑件(119-129)大體上相對(duì)于軸(116)在殼體(101)的內(nèi)壁(118)的方向上徑向地可位移，這些滑件由導(dǎo)向板導(dǎo)向，其中，通過殼體的內(nèi)壁(118)的相鄰區(qū)域的兩個(gè)各自相鄰的滑件(119、120；120、121；…)的參與來形成一個(gè)葉片室(102-113)并且在入口(114)的區(qū)域中的葉片室的容積與在出口(115)的區(qū)域中的葉片室的容積不同。為了提高軸(116)的速度以及所使用介質(zhì)的溫度進(jìn)而提高效率而提出，滑件(119-129)優(yōu)選地由壓力油潤滑并且通過導(dǎo)軌(130)來徑向和軸向地引導(dǎo)，以及導(dǎo)軌相對(duì)于殼體(101)而固定并且同樣優(yōu)選地由壓力油來潤滑。
文檔編號(hào)F03C99/00GK101316985SQ200580052173
公開日2008年12月3日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月29日
發(fā)明者丹尼爾·施特格邁爾, 米夏埃爾·施特格邁爾 申請人:米夏埃爾·施特格邁爾;丹尼爾·施特格邁爾