[发明专利]可通过蒸汽力过程驱动的活塞机

说明书

技术领域

本发明涉及一种可通过蒸汽力过程驱动的活塞机。本发明具体涉及一种活塞机，它可通过蒸汽力过程驱动并且用于利用内燃机的废热。

背景技术

内燃机将燃料能量转化成机械能以驱动机动车和类似物。但是由此很大部分能量作为废热被释放，这些废热通过冷却系统或在废气中从内燃机导出。为了利用这些热能，可想到使蒸汽力过程与内燃机耦合。由此能够将来自内燃机的热能用于产生蒸汽，该蒸汽在膨胀机中减压并且由此提供另外的能量，这些另外的能量可以用于驱动机动车或者用于产生辅助能量。然而在这里产生以下问题，即蒸汽机以水蒸气或来自蒸汽力过程的类似流体被驱动，其没有润滑能力，由此促进了蒸汽机的磨损。

发明内容

按照本发明的具有权利要求1的特征的活塞机具有优点，即便使用水或其它润滑很差的工作流体也能够实现活塞机的有利运行。这尤其是引起缸活塞的减少的磨损并且延长活塞机的使用寿命。

通过在从属权利要求中列出的措施能够实现在权利要求1中给出的活塞机的有利扩展构型。

以有利的方式，可通过蒸汽力过程驱动的活塞机可以与一个内燃机组合，以便通过蒸汽力过程将内燃机的废热转化为附加的驱动能量。特别有效的是载货车辆中的这样一种用于利用废气的组合，因为在这里内燃机释放大的功率并且由此也有大的热能供产生蒸汽使用。由此能够减小内燃机的燃料消耗。

恰好对于在具有柴油发动机或燃气发动机的载重车辆中的使用，在这里特别有利的是一种构造为往复式活塞-蒸汽发动机的、具有苏格兰轭（Scotch-Yoke）曲轴传动装置的活塞机。由此大致能够实现与内燃机的转速范围相同的活塞机转速范围并且由此能够将活塞机输出的机械能直接输出到柴油发动机或者说燃气发动机的曲轴上。此外可以在有限的结构空间内在内燃机上有利地安设这样一个活塞机。

以有利的方式能够将蒸汽力过程设计为ORC-过程（Organic Rankine Cycle Process）。在这里废气的热能通过ORC过程转化为机械能。由此能够以有利的方式将废热从内燃机的废气或废气回输通过热交换器传递给ORC过程的工作流体。工作流体可以在这里至少基本上基于水。在热交换器上可以蒸发工作流体。蒸汽可以接下来在用作膨胀机的活塞机中被减压，其中获得机械能。工作流体接下来在冷凝器中被冷却并且被输送给泵。工作流体可以由此以液态被泵压缩到用于在热交换器上重新蒸发的压力水平。由此该循环是闭环的。

通过杆在支承部位上的支承能够以有利的方式减小缸活塞的负载。具体地通过该支承方式能够减少缸活塞上的横向力，因为横向力在支承部位被接收。在这里缸活塞的外侧的外直径以有利方式被预给定为小于缸孔的内直径。由此保证：缸活塞不是直接贴靠在用作缸运行轨的缸孔上并且在用作工作活塞的缸活塞与缸孔（缸壁）之间不传递力。缸活塞在这里具有一个相对于缸孔的足够的圆周间隙。与在也用作传动杆的杆上的支承相结合可以实现用于缸活塞的稳定且良好导向的支承装置。

恰好在缸活塞上所出现的磨损是关键的，因为它以润滑很差的工作流体（工作介质）工作。尤其是工作活塞可以用没有润滑能力的水蒸气工作。通过缸活塞和缸孔之间的间隙阻止或至少减小了所出现的这种磨损。在缸活塞外侧上以有利的方式设置至少一个密封元件。在这里还有利的是，在缸活塞的外侧上构造一个环绕的空槽，密封元件被构造为环形的密封元件并且该环形的密封元件被装入缸活塞外侧上的该环绕空槽中。具体地缸活塞外侧上的该环绕空槽能够通过一个环绕的环形槽构成。由此能够以有利方式提高在缸活塞上的密封性，以便阻止或至少减少气态工作流体、尤其是水蒸气通过缸活塞和缸孔之间的间隙不希望地逸出。为了提高活塞上的密封性，在这里可以具体地使用活塞环形式或类似装置的形式的附加密封元件。

也有利的是，杆至少基本上刚性地与缸活塞连接，支承部位通过支承孔构成，杆在该支承孔中导向并且缸活塞通过杆在缸孔中的导向至少近似地在缸孔的纵轴线上对中地定向。由此能够借助杆实现缸活塞相对于缸孔在支承部位上的有利支承。在这里可以在活塞机的使用寿命上阻止工作活塞上的磨损。支承孔可以例如构造在一个布置在缸孔和曲轴室之间的壳体部件上。由此能够实现通过支承孔的有利的介质分离。具体地在曲轴室中可以设有润滑油，以便润滑布置在曲轴室中的曲轴和其它部件。

在这里也有利的是，杆从缸孔通过支承部位伸入到曲轴室中，在曲轴室中设有曲轴并且杆借助曲柄摇拐机构与曲轴配合作用。