[发明专利]再生冷却系统

说明书

再生冷却系统(100)被提供用于再生热力发动机(1)，并且包括冷却腔室(79)，所述冷却腔室围绕气体膨胀器(78)，在所述腔室(79)和所述膨胀器(78)之间保留气体循环空间(80)，从气体膨胀器(78)排出的工作气体(81)在返回到再生热交换器(5)之前在所述空间(80)中循环，在再生热交换器中所述工作气体被冷却，所述气体(81)的大部分热量被重新引入到再生热力发动机(1)的热力循环中。

本发明涉及一种再生冷却系统，所述再生冷却系统尤其构成了传递-膨胀和再生热力发动机的改进，所述传递-膨胀和再生热力发动机是属于申请人的2015年2月25日的专利申请No.FR 15 51593和同样属于申请人的2016年9月1日公布的专利号US 2016/0252048A1的主题。

通常借助于离心式压缩机和涡轮机实施的布雷顿再生循环是熟悉的。

根据实施方案的这种模式，所述循环导致发动机提供比受控点火发动机的效率显著更高的效率。所述效率与快速柴油发动机的效率相当。然而，它仍然比例如在船舶推进或静止发电中所发现的排量非常大的低速二冲程柴油发动机的小。

除了非常适中的总体效率之外，使用布雷顿再生循环的离心式压缩机和涡轮发动机在相对较窄的功率和旋转速度范围内提供最佳效率。此外，它们在功率调制中的响应时间是长的。由于这些各种原因，它们的应用领域受到限制，并且它们难以适应陆地运输，特别是汽车和卡车。

已经提出专利申请No.FR 15 51593的传递-膨胀和再生热力发动机来弥补这些缺点。所述发动机的特殊特征是不再借助于离心式压缩机和涡轮机来实施再生布雷顿循环，而是借助于容积式机器或至少借助于围绕“膨胀器气缸”形成的容积式膨胀器来实施再生布雷顿循环。

在专利申请No.FR 15 51593的附图中，人们注意到所述膨胀器气缸的每个端部都由膨胀器气缸盖封闭。此外，所述气缸容纳双作用膨胀器活塞，以形成两个可变容积的传递-膨胀腔室。所述活塞可以在膨胀器气缸中移位，以经由熟悉的连杆和曲轴将功传递到动力输出轴。

作为专利申请No.FR 15 51593的主题的本发明要求保护的优点之一是将热量转换成功的效率，所述效率比任何工作原理的替代常规内燃机的效率高得多，这意味着相同工作提供了比所述常规发动机更低的燃料消耗，并且同样降低了相关二氧化碳的排放。

为了实现这些目标，如专利申请FR 15 51593中明确指出的，需要满足至少三个条件。

第一个是容积式膨胀器实际上由单个气缸组成，这不是涉及这种机器的现有技术的教导。作为示例，2003年12月11日的专利US2003/228237 A1确实包括压缩机、再生热交换器、热源和膨胀器，然而膨胀器不是气缸，而是所述专利的发明人所称的“摆线”。

第二个条件是膨胀器气缸中的气体入口和出口由适当相位的进气和排气计量阀调节，这导致压力与容积的关系图如专利申请No.FR 15 51593中的图所示。

第三个条件是活塞和气缸之间的密封装置可以在非常高的温度下操作。

应注意，专利申请No.FR 15 51593中描述的传递-膨胀和再生热力发动机通过提出一种创新的气垫段来满足所述第三个条件，所述气垫段由连续穿孔的可充气和可膨胀环形成，所述环位于膨胀器活塞中设计的环形凹槽中。所述环与所述凹槽一起限定了连接到加压流体源的压力分配腔室。

这种与膨胀器气缸没有直接接触的新密封装置使得气缸在高温下操作成为可能，而关闭所述气缸的气缸盖中的进气和排气计量阀使得传递-膨胀和再生热力发动机的效率最大化成为可能。

基于气垫段的创新密封装置在从属于独立权利要求的权利要求中被有意地放置在专利申请No.FR 15 51593中。很容易理解，通过以这种方式提出他的发明，发明人不排除可以替代所述段的其他密封解决方案，即使后者在所述专利申请中被作为传递-膨胀和再生热力发动机的关键元件提出。