[发明专利]具有自适应支撑件的双作用膨胀气缸

说明书

本公开提供一种双作用膨胀气缸(1)，所述双作用膨胀气缸包括气缸筒(71)，所述气缸筒与双作用膨胀活塞(2)协作，所述双作用膨胀活塞连接到容纳在传动装置罩壳(8)中的传动装置(3)，同时一端被铰接的中空支柱(13)在其中有杆隧道穿过并且抵靠在所述罩壳(8)上以便支撑所述筒(71)；类似地铰接的张紧螺栓(17)，所述张紧螺栓穿过所述隧道以将所述气缸筒(71)夹紧到所述中空支柱(13)，而下部气缸定心装置(20)和特别经由定心门架(22)紧固到所述传动装置罩壳(8)的上部气缸定心装置(21)使得所述气缸筒(71)能够平行于其纵向轴线但不在垂直于所述轴线的平面内自由地移动。

技术领域

本发明涉及一种具有自适应支撑件的双作用减压气缸，所述气缸能够在高温下工作并且经受来自紧固有所述气缸的传动装置罩壳的不同热膨胀。

背景技术

对于实现从布雷顿循环发动机中受到启发的具有涡轮压缩机、驱动涡轮、燃烧器和再生器的体积再生发动机应该有很大的兴趣。这些发动机构成了某些燃气发电站或诸如由劳斯莱斯WR-21发动机推动的某些船只的主要驱动源。

将注意到，本申请人持有两份有关传递/膨胀和再生热力发动机的法国专利申请。这些申请中的第一份申请于2015年1月30日注册为No.1550762，并且第二份申请注册日期是2015年2月25日并且注册号为No.1551593。

所述发动机与常规布雷顿循环再生发动机的区别在于：通常使用的驱动涡轮被减压气缸代替，所述减压气缸的能量性能通过如在本申请的“功能部分”中所描述的按特殊模式操作的进气和排气计量阀来最大化。

具体而言，进气计量阀的相位调整通过延长气体膨胀直至达到排气压力来使所述气体膨胀的效率最大化。此外，排气计量阀的相位调整被设计成再压缩位于活塞的上死点处的死体积中捕获的残余废气，使得在进气计量阀打开之前，所述气体的压力和温度再次变得等于离开燃烧器的气体的压力和温度。这后一个相位调整避免了任何不可逆性，这归因于高压气体到保持处于低压的死体积中的排放。

根据所述应用，用所述减压气缸代替所述驱动涡轮通过创新型活塞密封装置尤其变得可行，所述活塞密封装置可防止气体在压力下从所述气缸与同它协作的减压活塞之间逸出。由于这后两个元件会达到非常高的温度，因此它们不包括任何基于油的润滑的无论是区段还是环形式的使用，并且不包括一方面的热减压气缸与另一方面的密封区段或垫圈之间的任何接触。

这就是为什么在专利申请No.1550762和No.1551593中提出的创新密封装置有可能在对润滑和接触没有任何需求的情况下达到以上目的的原因，这要归功于位于连续穿孔环与减压气缸之间的空气膜，所述空气的流速另外还确保了对所述环的冷却。

同样地，所述申请提出了前所未有的布置和解决方案，它们解决了迄今尚未解决的技术问题，从而满足了已经认识到且未能解决的以下需求：变得可能产生再生发动机，所述再生发动机的效率远远好于涡轮式布雷顿循环再生发动机，并且远远优于任何类型的替代内燃Otto或Diesel热力发动机。

将注意到，在申请No.1550762和No.1551593中，密封装置出现在从属权利要求中，使得可能提供相同优点的其他密封装置的可能性不被排除在外。

这就是说，无论是涉及如申请No.1550762和No.1551593中所呈现的减压气缸还是涉及任何其他减压气缸，只要所述气缸在高温下操作，则所述气缸需要-像封闭端部的气缸盖和与之协作的活塞一样-由在高温下具有足够高的机械强度的材料，诸如铝、碳化硅或二氧化锆构成。也可以使用特定等级的不锈钢或超合金。然而，所述材料的机械强度相对于其价格并不一定能让其成为最佳选择。

问题在于：达到接近数千摄氏度或更大的温度的这些元件和材料会与操作温度保持略低，大约仅一百摄氏度的其他元件相互作用。在所述其他元件中例如有活塞所连接的动力传输机械装置，或封闭所述装置以及直接或间接地紧固有气缸-无论是否是减压类型-及其气缸盖的壳体。