近等温机器制造技术

一种用于使气体压缩或膨胀的近等温机器具有在主气缸中的活塞，其中，热吸收和释放结构附接到该活塞。该主气缸容纳可变气体体积以及被维持在基本上恒定温度的基本上恒定液体体积，气体温度通过该热吸收和释放结构随该活塞的移动而被控制为与该液体基本上相同的温度。提供补偿器以补偿当该活塞在该主气缸中移动时液位的变化。动时液位的变化。动时液位的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】近等温机器


[0001]本专利技术涉及一种用于使用活塞和气缸对气体进行近等温压缩和膨胀的机器，其中热吸收和释放结构被附接到活塞。该热吸收和释放结构在气体压缩期间捕获压缩热或者在气体膨胀期间释放热。该热吸收和释放结构然后用气缸底部的气体正下方的液体来传递热。外部热传递回路然后用于使气缸底部的液体温度稳定。

技术介绍

[0002]在GB 2553987 A中，热吸收和释放结构包括固定到气缸的基座的弯曲翅片。翅片移进和移出液体。在气缸底部中的固定挡板可以用来减少液体飞溅量并因此帮助使液体稳定。需要稳定的液体以防止气液混合并且阻止液体被离开气缸的气体流携带的可能性。
[0003]尽管GB 2553987 B中的挡板帮助使液体稳定并减少飞溅，但它们的有效性在速度增加的情况下受限制。
[0004]由于表面张力和液体粘度，液体层会在翅片移进和移出时粘附到翅片上。并不是所有粘附到翅片上的液体都保持附着，一些液体会成为液滴从翅片掉落。随着速度增加，情况尤其如此，因为施加到翅片的较高加速度力促使液体层与翅片分离。
[0005]在翅片移进和移出液体时，液体因翅片体积而移位，因此液面液位在与翅片相反的方向上移动。通过设计，翅片较薄以限制这种效应，然而，由于液体膜附着到翅片的两侧，因此这增加了翅片的表观厚度。这种表观厚度的增加通常可以达到翅片厚度的2倍或3倍，取决于液体粘度(翅片典型地为0.15mm厚)。液体表面位移典型地是活塞位移的5％至20％。随着速度增加，液体表面将经历增加的加速度力。一旦液体峰值加速度接近或超过重力加速度(9.81m/s2)，液体就会分离，因为重力加速度不足以像液体被抽离的翅片移动得那样快地使液体返回。在高负加速度的那些时段期间，液体中的有效重力场是反向的，使得气体在循环的一部分内迁移到液体表面下方。一旦发生这种情况，气体和液体将会混合并在气缸的底部形成泡沫，并且进一步地，输出气体中可能发生液体损失。例如，如果液体位移只有5mm并且速度是10Hz，则峰值负加速度在循环的一部分内超过重力加速度。
[0006]在翅片向下移动到液体中时，除了上述液体加速效应外，小气泡还可能会因粘度和气体/液体界面处的表面张力效应而被拉下来。
[0007]气缸底部中的气体/液体混合不利于近等温技术的操作，因为：
[0008]·
第一，它升高了气缸底部中的液位；升高的液体将可能随气体输出，这是不希望的。
[0009]·
第二，气缸底部处的起泡液体是可压缩的；这减小了机器的最大压力比，因此降低了系统有效性和功率密度。
[0010]·
第三，液体中的少量泡沫可能导致失控情况。在气体被压缩和膨胀时，泡沫也响应于变化的压力而膨胀和压缩。泡沫的这种膨胀和压缩会改变泡沫体积。这然后引起其本身的液体加速度，而该液体加速度可能产生更多泡沫。这种类型的起泡问题因翅片被插入和抽离而与液体加速度异相。有可能以一种类型的起泡问题开始，这种类型的起泡问题然
后会引起不同的失控起泡问题。
[0011]GB 2553987 A还描述了可以如何用包裹在气缸周围的热交换器夹套或在气缸内部的热交换器盘管在内部环境与外部环境之间传递热。为了使这种类型的热交换器可用且有效，需要较大的表面面积(盘管或夹套)。这个热交换器面积必须容纳在气缸中或气缸周围。如果需要高功率传递，则需要较大的热交换器来使这成为可能。因此，该近等温机器可以容纳的热交换器的大小限制了这种类型的近等温机器的功率密度。
[0012]现有技术中描述的一些装置的一个进一步问题是在例如因泄露而存在液体损失时维持液位。

技术实现思路

[0013]根据本专利技术，一种用于使气体压缩或膨胀的机器，该机器包括：
[0014]活塞；
[0015]竖直主气缸或倾向于竖直的主气缸；
[0016]在该主气缸内部的衬套或密封件，该活塞移动穿过该衬套或该密封件；
[0017]热吸收和释放结构，该热吸收和释放结构包括附接到该活塞的底部并正交于该底部设置的多个翅片；
[0018]其中，该活塞在压缩行程中相对于该主气缸向下移动并且在膨胀行程中相对于该主气缸向上移动，该主气缸容纳可变气体体积以及被维持在基本上恒定温度的基本上恒定液体体积，并且气体温度通过该热吸收和释放结构随该活塞在该可变气体体积与该液体之间移动而被控制为与该液体基本上相同的温度；
[0019]其特征在于，
[0020]连接器杆被正交地附接到该活塞的基座和补偿器腔室中的补偿器，并且被安装在该主气缸的下方，该补偿器在使用中向上震荡到该主气缸中并向下震荡到补偿器腔室中并且被安装在该主气缸的下方，该补偿器在向上移动时进入该主气缸的体积至少部分地补偿在该热吸收和释放结构的向上移动时该主气缸中的液位下降，并且该补偿器在向下移动时离开该主气缸的体积至少部分地补偿在该热吸收和释放结构的向下移动时该主气缸中的液位增益。
[0021]在一种布置中，在该主气缸与该补偿腔室之间提供衬套或密封件，该衬套或密封件具有孔口，该补偿器穿过该孔口。
[0022]在一种布置中，该补偿器沿着其长度具有囊袋，所述囊袋在该补偿器的向上移动期间将液体从该补偿器腔室输送到该主气缸，或在该补偿器的向下移动期间将该液体从该主气缸输送到该补偿器腔室。
[0023]这些囊袋可以围绕该补偿器形成在囊袋分离器之间。理想地，这些囊袋分离器围绕其周边具有圆柱形岸台(land)，所述岸台与该补偿器同轴。其中，在该主气缸与该补偿腔室之间存在衬套或密封件。至少一个岸台在任一时间与该衬套或该密封件相对，从而最小化液体从该补偿器腔室直接流到下腔室。
[0024]入口端口可以设置在该补偿器腔室中，在该补偿器的向上移动期间可以通过该入口端口来吸入液体。还将设置出口，在该补偿器的向下移动期间可以通过该出口从该补偿器腔室排出过多的液体。
[0025]在本专利技术的发展中或作为独立特征，一种用于使气体压缩或膨胀的机器包括：活塞；竖直主气缸或倾向于竖直的主气缸；热吸收和释放结构，该热吸收和释放结构包括附接到该活塞的底部并正交于该底部设置的多个翅片；其中，该活塞在压缩行程中相对于主气缸向下移动并且在膨胀行程中相对于该主气缸向上移动，该主气缸容纳可变气体体积以及被维持在基本上恒定温度的基本上恒定液体体积，其中，气体温度通过该热吸收和释放结构随该活塞在该可变气体体积与该液体之间移动而被控制为与该液体基本上相同的温度，并且其特征在于，该主气缸被带槽板分成上腔室和下腔室，该带槽板在其中具有狭槽，这些翅片穿过这些狭槽。
[0026]该带槽板被安装在带槽板组件上，该带槽板组件具有面向该主气缸的内壁的圆柱形壁。支撑翅片可以设置在该带槽板下方，这些翅片形成在这些支撑翅片之间向上和向下移动的热吸收和释放结构。通道可以设置在该带槽板与该主气缸壁之间，该通道完全地或部分地围绕该带槽板。可以从该通道的底部朝向该下腔室设置控制通路。该控制通路可以是该带槽板组件的圆柱形壁与该主气缸的内壁之间的窄间隙、该带槽板组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使气体压缩或膨胀的机器，该机器包括：活塞；竖直主气缸或倾向于竖直的主气缸；在该主气缸内部的衬套或密封件，该活塞移动穿过该衬套或该密封件；热吸收和释放结构，该热吸收和释放结构包括附接到该活塞的底部并正交于该底部设置的多个翅片；其中，该活塞在压缩行程中相对于该主气缸向下移动并且在膨胀行程中相对于该主气缸向上移动，该主气缸容纳可变气体体积以及被维持在基本上恒定温度的基本上恒定液体体积，并且气体温度通过该热吸收和释放结构随该活塞在该可变气体体积与该液体之间移动而被控制为与该液体基本上相同的温度；其特征在于，连接器杆被正交地附接到该活塞的基座和补偿器腔室中的补偿器，并且被安装在该主气缸的下方，该补偿器在使用中向上震荡到该主气缸中并向下震荡到补偿器腔室中并且被安装在该主气缸的下方，该补偿器在向上移动时进入该主气缸的体积至少部分地补偿在该热吸收和释放结构的向上移动时该主气缸中的液位下降，并且该补偿器在向下移动时离开该主气缸的体积至少部分地补偿在该热吸收和释放结构的向下移动时该主气缸中的液位增益。2.如权利要求1所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，该热吸收和释放结构包括正交于该活塞底部设置的多个翅片。3.如权利要求1或2所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，在该主气缸与该补偿腔室之间具有衬套或密封件，该衬套或密封件具有孔口，该补偿器穿过该孔口。4.如权利要求1、2或3所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，该补偿器腔室容纳相同的液体，在该主气缸与该补偿腔室之间具有衬套或密封件，该衬套或密封件具有孔口，该补偿器穿过该孔口。5.如权利要求4所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，该补偿器具有在分离器之间形成的开口，所述开口在该补偿器的向上移动期间将液体从该补偿器腔室输送到该主气缸，或在该补偿器的向下移动期间从该主气缸输送到该补偿器腔室，这些分离器中的至少一者或多者在该补偿器的整个移动中与该衬套或该密封件对准。6.如权利要求5所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，这些分离器围绕其周边具有圆柱形岸台，所述岸台与该补偿器同轴。7.如权利要求5或6所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，这些开口呈囊袋的形式。8.如权利要求5或6所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，这些开口呈穿过该补偿器的狭槽的形式。9.如任一前述权利要求所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，该补偿器腔室具有入口阀和出口阀，液体在该补偿器的向上移动期间被吸入该补偿器腔室中，并且过多的液体在该补偿器的向下移动期间被从该补偿器腔室排出。10.如任一前述权利要求所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，该热吸收和释放结构包括正交于该活塞底部设置的多个翅片，其特征在于，该主气缸被带槽板分成上腔室和下腔室，该带槽板在其中具有狭槽，这些翅片穿过这些狭槽。11.如权利要求10所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，具有从该下腔室到该上腔室的气体排出口。12.如权利要求11所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其中，该气体排出口在该带槽板中。
13.如权利要求10至12中任一项所述的用于使气体压缩或膨胀的机器，其特征在于，该带槽板被安装在带槽板组件中，该带槽板组件具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：等温线有限公司，
类型：发明
国别省市：