專利名稱：用于將熱轉(zhuǎn)換成液能的方法以及用于執(zhí)行所述方法的裝置的制作方法
用于將熱轉(zhuǎn)換成液能的方法以及用于執(zhí)行所述方法的裝置本發(fā)明涉及機(jī)械工程并且能夠被用于將來自包括太陽、內(nèi)燃機(jī)或者外燃機(jī)、高溫燃料電池、地?zé)嵩吹鹊母鞣N源的熱有效地轉(zhuǎn)換成液能。
背景技術(shù)：
存在一種在US 557964中公開的裝置中實(shí)施的將熱轉(zhuǎn)換成液能的方法。該方法包括在氣體壓縮的情況下將工作液體泵送到液壓氣動(dòng)蓄能器(在下文中稱為蓄能器)中；在液體從蓄能器移位的情況下氣體膨脹；以及將熱供應(yīng)到氣體并將熱從氣體移除，該方法執(zhí)行得使平均氣體溫度在膨脹期間應(yīng)該比壓縮期間高。該方法已通過包括至少兩個(gè)液壓氣動(dòng)蓄能器(作者稱為“第一液罐和第二液罐”)的裝置來執(zhí)行。在每個(gè)蓄能器中，與用于液體的供應(yīng)和吸入裝置連通的液體貯存器借助可 動(dòng)分離器和與加熱和冷卻裝置連通的氣體貯存器分離，所述加熱和冷卻裝置形成為可以加熱和冷卻引入的氣體。加熱和冷卻裝置包括氣體接收器(作者稱為“第一氣體容器和第二氣體容器”)，各氣體接收器均與相應(yīng)的(第一或第二)蓄能器的氣體貯存器連通；以及位于接收器中的氣體加熱和冷卻裝置(作者分別稱為“第一加熱和冷卻裝置以及第二加熱和冷卻裝置)；和控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)形成為可以使接收器中的氣體冷卻和加熱交替進(jìn)行。用于液體的供應(yīng)和吸入裝置包括液壓泵、液壓馬達(dá)以及閥。熱從熱的傳熱介質(zhì)通過加熱換熱器的壁供應(yīng)到接收器中的氣體，所述加熱換熱器放置在接收器的外部并通過接收器的壁將熱傳遞到氣體，或者放置在接收器內(nèi)部以將熱通過其自己的堅(jiān)固壁傳遞到氣體。提出使用例如內(nèi)燃機(jī)的廢氣作為熱的傳熱介質(zhì)。來自接收器中的氣體的熱直接通過接收器的壁或者通過放置在接收器內(nèi)的分離的冷卻換熱器的堅(jiān)固壁被抽取到外部冷卻傳熱介質(zhì)。通過利用閥切斷熱的傳熱介質(zhì)流并打開冷卻傳熱介質(zhì)流(反之亦然)來執(zhí)行從供熱到除熱和回?zé)岬那袚Q。具有其接收器以及加熱和冷卻裝置的各蓄能器是將熱轉(zhuǎn)換成液能的分離轉(zhuǎn)換器。不同蓄能器的氣體貯存器不連通，而液體貯存器經(jīng)由分離的閥連接到用于液體的供應(yīng)和吸入裝置。為了減少所述裝置中的輸入流和輸出流的脈動(dòng)，使用兩個(gè)或更多個(gè)這類轉(zhuǎn)換器，以使得向一個(gè)轉(zhuǎn)換器的蓄能器中泵送液體應(yīng)與從另一個(gè)轉(zhuǎn)換器的蓄能器移位液體對應(yīng)。在各個(gè)這類轉(zhuǎn)換器中，前述的方法被實(shí)施成循環(huán)過程，所述循環(huán)過程包括四個(gè)連續(xù)的階段-在氣體壓縮和氣體從蓄能器移位到接收器中的情況下并且在將熱從接收器中的氣體移除到外部冷卻傳熱介質(zhì)的情況下，將工作液體從用于液體的供應(yīng)和吸入裝置泵送到蓄能器中，-例如，通過將來自熱的傳熱介質(zhì)的熱供應(yīng)到接收器而等容加熱接收器中的氣體，-例如，在氣體從接收器移位到蓄能器中的情況下，并且在液體從蓄能器移位到用于液體的供應(yīng)和吸入裝置并且將熱從熱的傳熱介質(zhì)連續(xù)供應(yīng)到接收器中的氣體的情況下，氣體膨脹，
-通過將熱從接收器的氣體移除到外部冷卻傳熱介質(zhì)而等容冷卻氣體。由于在等容加熱階段向氣體供應(yīng)熱而隨后膨脹以及在等容冷卻階段從氣體去除熱而隨后壓縮，膨脹期間氣體的平均溫度(并且因此平均壓力)比壓縮期間高；因此，氣體膨脹功超過氣體壓縮功。結(jié)果，熱的一部分轉(zhuǎn)化成附加液能。然而，在氣體接收器的相同容積中發(fā)生氣體的循環(huán)加熱和冷卻，這意味著不僅對氣體進(jìn)行循環(huán)加熱和冷卻而且對換熱器以及接收器的壁進(jìn)行循環(huán)加熱和冷卻。在處于高壓(數(shù)百巴)下的氣體和處于低壓(對于廢氣降至幾個(gè)單位巴)的換熱介質(zhì)之間存在熱交換。相關(guān)強(qiáng)度的換熱器以及接收器的壁是厚重的且它們的熱容大大高于(至少幾十倍)接收器中的氣體的熱容。它們的熱容比大氣和通過換熱器每秒泵送的廢氣的熱容高得多(數(shù)百倍和數(shù)千倍)。結(jié)果，裝置的熱慣性高，而氣體冷卻和加熱速率低，這降低了裝置的操作速度和平均功率密度，并且是所提議方案的首要實(shí)質(zhì)缺點(diǎn)。接收器中的氣體的加熱和冷卻因氣體熱傳導(dǎo)和自然對流而發(fā)生，這也降低了加熱和冷卻速度以及相關(guān)的功率系數(shù)。 在該情況下，外部源的大部分熱消耗在加熱在循環(huán)的在前階段被冷卻的厚重的換熱器和接收器的壁上，而不是消耗在轉(zhuǎn)換成液能。在完成氣體膨脹之后，積聚在換熱器中的熱被傳遞到冷卻傳熱介質(zhì)并被釋放。因此，熱利用效率看起來較低，這是所提議方案的第二和最基本的缺點(diǎn)。由作者提議的將在接收器冷卻期間從其中一個(gè)接收器移除的熱用于加熱另一個(gè)接收器允許減小熱損失不超過50%。當(dāng)被加熱的氣體流進(jìn)入蓄能器時(shí)發(fā)生附加熱損失，在所述蓄能器處被加熱的氣體流吹過蓄能器的氣體貯存器的壁并且很快地將熱供給到這些壁。還應(yīng)注意，在所提議的方案中，氣體循環(huán)的熱力學(xué)效率的提高大體上與外部源的熱轉(zhuǎn)換成液能的總效率的提高不相容。力圖提高氣體循環(huán)效率，作者建議加熱接收器中的氣體，直到接收器中的氣體溫度接近熱的傳熱介質(zhì)的溫度為止。類似地建議冷卻接收器中的氣體，直到其溫度等于大氣或者另一冷卻傳熱介質(zhì)的溫度。然而，由于換熱器的溫度接近熱的傳熱介質(zhì)的溫度，因此，從傳熱介質(zhì)移除到換熱器的熱的一部分熱趨向于零。因此，與氣體循環(huán)的增長的熱力學(xué)效率無關(guān)，外部源的熱轉(zhuǎn)換成液能的效率甚至下降得更低。因?yàn)榻邮掌髦械臏囟染膺^程是漸近的，因此速度和平均功率也下降。接收器的主體和換熱器在高壓下的循環(huán)加熱和冷卻加速了它們的疲勞破壞并降低了所提議裝置的可靠性和安全性。此外，需要借助閥切換熱的傳熱介質(zhì)流降低了裝置的可靠性，在使用結(jié)合高溫(至800°C _900°C)和化學(xué)腐蝕性的內(nèi)燃機(jī)廢氣時(shí)尤其如此。切換廢氣流的閥的故障可能導(dǎo)致在最大允許水平范圍內(nèi)的升高壓力情況下接收器中的氣體的危險(xiǎn)的不受控過熱，或者導(dǎo)致在堵塞排氣管道的情況下內(nèi)燃機(jī)的故障。因此，熱轉(zhuǎn)換成液能的低效率和低速率、低功率系數(shù)以及低可靠性是所提議方案的主要缺點(diǎn)。所提議方案的另一個(gè)基本缺點(diǎn)是在臨時(shí)停機(jī)或者熱的傳熱介質(zhì)的流量降低期間不可能積聚熱并產(chǎn)生液能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提高熱轉(zhuǎn)換成液能的效率和速度。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提高裝置將熱轉(zhuǎn)換成液能的裝置的功率密度和可靠性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是確保在臨時(shí)停機(jī)或供熱功率降低期間可以將熱存儲并轉(zhuǎn)換成液能。方法為了實(shí)現(xiàn)這些目的所提議的將熱轉(zhuǎn)換成液能的方法包括將工作液體泵送到至少一個(gè)液壓氣動(dòng)蓄能器(下文稱為蓄能器)的液體貯存器中，其中在所述至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器中進(jìn)行氣體壓縮；通過將所述工作液體從所述至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器移位而在所述至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器中進(jìn)行氣體膨脹；以及將熱供應(yīng)到氣體并且從氣體移除熱，該方法被執(zhí)行成使得在膨脹期間的平均氣體溫度高于壓縮期間的平均氣體溫度。通過確保借助將氣體傳遞通過較熱的換熱器而將熱供應(yīng)到氣體并且借助將氣體傳遞通過另一個(gè)較冷換熱器而從氣體移除熱，來實(shí)現(xiàn)該目的，其中使用至少兩個(gè)蓄能器，并且通過所述換熱器在不同蓄能器之間傳遞氣體。 為了將換熱器保持得較熱，而使換熱器與熱源(借助于熱傳導(dǎo)，借助加熱傳熱介質(zhì)流的熱輻射或熱傳遞)熱接觸。為了將換熱器保持得較冷，而使換熱器與冷卻傳熱介質(zhì)熱接觸。由于膨脹期間的平均氣體溫度高于(并且，因此平均氣體壓力也高于)壓縮期間的平均氣體溫度(因此平均氣體壓力)，因此氣體膨脹功超過氣體壓縮功。結(jié)果，經(jīng)由換熱器和氣體流從熱源攜帶到冷卻傳熱介質(zhì)的熱的一些部分被轉(zhuǎn)換成附加液能，該附加液能能夠用于執(zhí)行機(jī)械功。為了泵送工作液體并且為了使用在借助較熱氣體移位液體時(shí)獲得的附加液能，而使用液體的供應(yīng)和吸入裝置，該液體的供應(yīng)和吸入裝置包括液壓泵和馬達(dá)或者液壓壓力變換器(下文稱為液壓變換器)。由于氣體經(jīng)由換熱器在不同蓄能器之間的傳遞，因此僅所傳遞的氣體而不是厚重的換熱器經(jīng)受循環(huán)加熱和冷卻。這導(dǎo)致低得多的熱損失并且提高了熱轉(zhuǎn)換成液能的效率。氣體流過換熱器的強(qiáng)制對流確保其高的加熱和冷卻速率，這允許外部源的熱以高速率和高功率系數(shù)轉(zhuǎn)換成液能。消除在高壓下?lián)Q熱器以及加熱和冷卻裝置的其它元件的循環(huán)加熱和冷卻提高了它們的熱轉(zhuǎn)換成液能的可靠性和安全性。積聚在較熱的換熱器中的熱不被釋放并且能夠用于在臨時(shí)停機(jī)或外部熱源的功率降低期間轉(zhuǎn)換成液能。當(dāng)蓄能器的氣體貯存器的壁由被加熱或冷卻的氣體的流吹過時(shí)，為了降低熱損失，至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較冷，并且氣體通過較冷的換熱器被傳遞到該氣體貯存器中，而另一個(gè)蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較熱，并且氣體通過較熱的換熱器被傳遞到該氣體貯存器中。為了降低通過蓄能器分離器的、由蓄能器中的氣體和液體的溫度差造成的氣體熱損失，至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器的壁和其中的工作液體保持得較冷，而至少一個(gè)另一蓄能器的液體貯存器的壁和其中的工作液體保持得較熱。在工作液體流動(dòng)的情況下為了防止熱損失，本發(fā)明提供用于在較熱(或者較冷)的工作液體被泵送并移位時(shí)流的隔熱和熱再生。為了熱再生，使移出至少一個(gè)蓄能器的工作液體通過再生液體換熱器。當(dāng)工作液體被泵送到該蓄能器中時(shí)，其沿相反方向通過同一再生液體換熱器。為了液體流動(dòng)的隔熱，較熱的工作液體借助至少一個(gè)可動(dòng)隔熱器與較冷的工作液體分開。為了在蓄能器之間的溫度差升高的情況下操作，在較冷的液體貯存器中使用一種工作液體，而在較熱的液體貯存器中使用另一種工作液體，這兩種不同的工作液體由至少一個(gè)可動(dòng)分離器分離。該可動(dòng)分離器還可以是可動(dòng)隔熱器例如，由低導(dǎo)熱材料(聚合物或者陶瓷)制成的活塞或者用開孔泡沫彈性體涂覆的彈性分離器。高溫有機(jī)(例如基于聯(lián)苯或二苯醚)工作液體或硅-有機(jī)(例如基于聚二甲基硅氧烷)工作液體的使用允許將較熱蓄能器和其中的工作液體的溫度保持在300至400°C。無機(jī)工作液體(例如，熔融錫或其它金屬)的使用允許將最高溫度升高達(dá)到蓄能器壁的材料的溫度應(yīng)力極限。較熱蓄能器和其中的工作液體的升高的溫度提高了熱轉(zhuǎn)換成液能的效率，在液體流動(dòng)的情況下熱損失以前述方式消除時(shí)尤其如此。
蓄能器的堅(jiān)固殼體在高壓下的穩(wěn)定溫度條件提高了它們的將熱轉(zhuǎn)換成液能的可靠性和安全性。為了使氣體壓縮過程接近等溫過程，使用至少三個(gè)蓄能器，其中這至少三個(gè)蓄能器中的至少兩個(gè)蓄能器中的氣體貯存器的壁保持得較冷并且氣體通過較冷的換熱器在壓縮的情況下在這些蓄能器之間傳遞。為了使氣體膨脹過程接近等溫過程，使用至少三個(gè)蓄能器，其中這至少三個(gè)蓄能器中的至少兩個(gè)蓄能器中的氣體貯存器的壁保持得較熱并且氣體通過較熱的換熱器在膨脹的情況下在這些蓄能器之間傳遞。為了將最高氣體溫度升高到工作液體或者至少一個(gè)蓄能器中的分離器的最大容許溫度以上，而借助于熱防護(hù)使氣體貯存器的壁與被加熱的氣體流分離。為了使氣體壓縮或膨脹過程更接近等溫過程，并且為了進(jìn)一步提高至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器中的熱轉(zhuǎn)換成液能的效率，利用氣體循環(huán)泵(在下文中簡稱為氣體送風(fēng)機(jī))來產(chǎn)生強(qiáng)制氣體對流。使用外部氣體送風(fēng)機(jī)和包含在蓄能器內(nèi)(在其殼體中或氣體貯存器中)的氣體送風(fēng)機(jī)。為了更好地接近等溫，在氣體從至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器退出并且氣體返回到同一氣體貯存器的情況下，通過借助氣體送風(fēng)機(jī)將氣體傳遞通過至少一個(gè)換熱器，來形成強(qiáng)制對流。優(yōu)選的是，為了降低氣體線路中的加熱和冷卻損失，來自該氣體貯存器的氣體應(yīng)通過一個(gè)氣體線路退出并通過另一個(gè)氣體線路返回。氣體送風(fēng)機(jī)能夠經(jīng)由設(shè)置有防止壓縮氣體泄漏的密封件的驅(qū)動(dòng)裝置的軸或另一個(gè)傳動(dòng)連桿借助電動(dòng)馬達(dá)、液壓馬達(dá)或者其它馬達(dá)致動(dòng)。為了降低氣體送風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的傳動(dòng)連桿的密封件中的泄漏和摩擦損失，該驅(qū)動(dòng)裝置由以接近液體的壓力(優(yōu)選地，與氣體送風(fēng)機(jī)中的氣體壓力不同，而不超過幾巴)工作的液壓馬達(dá)致動(dòng)。優(yōu)選的是，當(dāng)液體被泵送到所述蓄能器中或者通過該液壓馬達(dá)移出該蓄能器時(shí)，液壓馬達(dá)應(yīng)借助在該液壓馬達(dá)和所述蓄能器中的至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器之間流動(dòng)的液體來致動(dòng)。為了提高熱力學(xué)效率，尤其是在壓縮或膨脹接近等溫過程時(shí)，轉(zhuǎn)換作為循環(huán)來實(shí)現(xiàn)，即，當(dāng)在至少一個(gè)階段在氣體冷卻的情況下將熱從氣體移除并且在至少一個(gè)階段在氣體加熱的情況下將熱供應(yīng)到氣體時(shí)，氣體熱再生，同時(shí)在冷卻階段從氣體移除的熱的一些部分用于在加熱階段供應(yīng)到氣體。為此，在冷卻階段熱被從氣體移除到再生換熱器，并且在加熱階段熱首先從再生換熱器、然后從外部熱源被供應(yīng)到氣體。當(dāng)使用在高溫下由源(例如高溫燃料電池)有效地分配的熱以及太陽或另一個(gè)輻射能的源的熱時(shí)，優(yōu)選使用分離的再生換熱器。在氣體冷卻階段，氣體首先沿冷卻方向通過分離的再生換熱器，然后通過較冷的換熱器，而在加熱階段，氣體首先沿加熱方向(優(yōu)選地與冷卻方向相反)通過再生換熱器，然后通過較熱的換熱器。當(dāng)借助于在除熱之后釋放的熱的傳熱介質(zhì)(例如廢氣)而從源傳遞熱時(shí)，使用逆流的較熱的換熱器來提高效率。在沿與熱的傳熱介質(zhì)流的方向相反的方向供應(yīng)熱期間氣體通過換熱器傳遞，從而將熱從離開換熱器的傳熱介質(zhì)供應(yīng)到進(jìn)入換熱器的氣體，而將熱從進(jìn)入換熱器的傳熱介質(zhì)供應(yīng)到離開換熱器的氣體。這確保熱的傳熱介質(zhì)(例如，燃料燃燒的最終產(chǎn)物或水蒸汽的輸出流)的較高氣體加熱速率和冷卻速率。優(yōu)選的是，該完全逆流換熱器(或其一部分)應(yīng)被用作再生換熱器，其中氣體在冷卻期間沿一個(gè)方向通過該再生換熱器(或其一部分)，并且在加熱期間沿相反方向通過該再生換熱器(或其一部分)。在提高熱再生程度時(shí)，包括兩個(gè)等溫線和等壓線(或者在“溫度-熵”坐標(biāo)中等距 的兩個(gè)其它階段)的氣體循環(huán)接近通常的卡諾循環(huán)，該循環(huán)允許以最大的熱力學(xué)效率將熱轉(zhuǎn)換成氣體功。為了降低液壓機(jī)械損失，減少在傳遞通過液壓機(jī)械裝置期間暴露于相當(dāng)大壓力變化下的液體的部分。為此，在蓄能器的氣體貯存器之間傳遞氣體，以將液體泵送到至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器中并且以將液體從至少一個(gè)其他蓄能器的液體貯存器移位。在這些蓄能器的液體貯存器之間產(chǎn)生液體流，使得在該流中的液體的任何部分之間的壓力差不超過其被泵入的液體貯存器中的液體壓力的30% ;優(yōu)選的是該壓力差不應(yīng)超過所述壓力的5%。在傳統(tǒng)的蓄能器中，各氣體貯存器均對應(yīng)于一個(gè)液體貯存器，它們的壓力相差一小的值，該值僅與活塞分離器行程的摩擦或者彈性分離器的變形有關(guān)。這些蓄能器之間的所述液體流通過蓄能器之間液體傳遞的液壓機(jī)械裝置(例如液泵或者液壓變換器)而產(chǎn)生，以克服蓄能器的液體貯存器之間的壓力差，所述蓄能器的氣體貯存器經(jīng)由換熱器連通。在氣體貯存器經(jīng)由換熱器連通的情況下，流過蓄能器的液體貯存器之間的液體的不同部分之間的所述壓力差由換熱器的阻力、連通線路(氣體線路和液體線路)以及在蓄能器之間液體傳遞的液壓機(jī)械裝置的效率確定。與蓄能器中的液體的總壓力相比，該壓力差是小的(優(yōu)選地不超過幾巴)。因此，與在蓄能器之間液體傳遞的液壓機(jī)械裝置中的泄漏和摩擦相關(guān)的損失也是小的。所述液壓機(jī)械裝置可以包括液壓泵，該液壓泵經(jīng)由設(shè)置有防止液體泄漏的密封件的驅(qū)動(dòng)裝置的軸或另外的傳動(dòng)連桿由電動(dòng)馬達(dá)、液壓馬達(dá)或者其它馬達(dá)致動(dòng)。為了降低密封件中的泄漏和摩擦的損失，蓄能器之間的該液體流優(yōu)選地由具有至少三個(gè)液口的液壓變換器產(chǎn)生。為了產(chǎn)生蓄能器之間液體流，液壓變換器的兩個(gè)口與相應(yīng)蓄能器的液口連接，并且液壓變換器由流動(dòng)通過其至少一個(gè)其他口的另一液體流致動(dòng)。優(yōu)選的是，該另一流應(yīng)是從一個(gè)蓄能器(多個(gè)蓄能器)進(jìn)入液壓變換器的流(進(jìn)入的氣體從所述一個(gè)蓄能器(多個(gè)蓄能器)取代液體)和離開液壓變換器進(jìn)入一個(gè)蓄能器(多個(gè)蓄能器)中的流(在一個(gè)蓄能器(多個(gè)蓄能器)中進(jìn)來的液體取代氣體)之間的不同的流。這意味著，能夠使用不同的液壓變換器，這兩種不同的液壓變換器具有分離的運(yùn)動(dòng)互連泵和液壓馬達(dá)(轉(zhuǎn)子馬達(dá)和線性馬達(dá))以及一體的泵和馬達(dá)，例如相位調(diào)節(jié)液壓變換器，其中每個(gè)汽缸在旋轉(zhuǎn)的一部分中作為馬達(dá)來工作并且在旋轉(zhuǎn)的另一部分中作為泵來工作。在緊湊性方面，優(yōu)選地使用至少一個(gè)蓄能器，該至少一個(gè)蓄能器結(jié)合了液壓氣動(dòng)蓄能器和液壓變換器的功能。這樣的蓄能器包括至少兩個(gè)液體貯存器，這些液體貯存器由一個(gè)共用的活塞分離器與一個(gè)氣體貯存器分離。這些液體貯存器具有獨(dú)立的液口并且彼此分離，這允許在它們之間保持不同的壓力，從而液體在分離器上的總壓力的力與氣體壓力在分離器上的力平衡。為了產(chǎn)生前述的蓄能器之間的液體流，該蓄能器的至少一個(gè)液體貯存器中的液體的壓力保持在該同一蓄能器的氣體貯存器中的氣體壓力之上，而該蓄能器的至少一個(gè)其他液體貯存器中的液體的壓力保持在所述氣體壓力之下。這些液體貯存器中的與至少一個(gè)其他蓄能器的液體貯存器連接的至少一個(gè)液體貯存器參與所述蓄能器之間的液體流，而同一蓄能器的至少一個(gè)其他液體貯存器用于根據(jù)氣體傳遞方向來保持液體壓力的比例。參與蓄能器之間液體傳遞的液體貯存器中的壓力相對于氣體壓力升高或降低足以產(chǎn)生液體流的值。為此，不包含在蓄能器之間液體傳遞中的液體貯存器中的壓力從而降低或升高保持活塞分離器上的壓力平衡所需的值。當(dāng)氣體被傳遞到該蓄能器的氣體貯存器時(shí)，從該蓄能器的液體貯存器的至少一個(gè)液體貯存器至另一個(gè)蓄能器產(chǎn)生所述液體流，以將該液體貯存器中的壓力保持得高于該氣體貯存器中的氣體壓力，而同一蓄能器的至少一 個(gè)其他液體貯存器中的壓力保持得小于所述氣體壓力。當(dāng)氣體從該蓄能器的氣體貯存器被傳遞時(shí)，從另一個(gè)蓄能器到該蓄能器的液體貯存器中的至少一個(gè)液體貯存器產(chǎn)生所述液體流，以將該液體貯存器中的壓力保持得低于該氣體貯存器中的氣體壓力，而同一蓄能器的至少一個(gè)其他液體貯存器中的壓力保持得高于所述氣體壓力。本發(fā)明提供了通過直接位于不同蓄能器的液體貯存器之間的液壓變換器和必要的閥以及通過移動(dòng)其可動(dòng)分離器或隔熱器的中間液體緩沖器來產(chǎn)生液體流。為了進(jìn)一步降低液壓機(jī)械損失，所移位的工作液體的吸入和其泵送由液體的供應(yīng)和吸入裝置來實(shí)現(xiàn)，所述液體的供應(yīng)和吸入裝置包括具有第一壓力的線路和具有第二壓力的線路。第一壓力和第二壓力兩者都保持得高(優(yōu)選地，幾十巴或幾百巴)，其中第二壓力高于第一壓力。轉(zhuǎn)換作為循環(huán)來實(shí)現(xiàn)，該循環(huán)包括具有較冷氣體貯存器的蓄能器中的氣體壓縮階段；將氣體從具有較冷氣體貯存器的蓄能器通過較熱換熱器傳遞到具有較熱氣體貯存器的蓄能器的氣體傳遞階段；具有較熱氣體貯存器的蓄能器中的氣體膨脹階段；以及將氣體從具有較熱氣體貯存器的蓄能器通過較冷換熱器傳遞到具有較冷氣體貯存器的蓄能器的氣體傳遞階段。在具有較熱氣體貯存器的蓄能器中的工作液體壓力小于第一壓力的情況下，來自具有較熱氣體貯存器的蓄能器的氣體被傳遞到具有較冷氣體貯存器的蓄能器中。從具有第一壓力的線路到具有較熱氣體貯存器的蓄能器的液體貯存器的工作液體流被引導(dǎo)通過前述液壓變換器，所述液壓變換器產(chǎn)生從具有較冷氣體貯存器的蓄能器到具有較熱氣體貯存器的蓄能器的上述工作液體流。在具有較冷氣體貯存器的蓄能器中的工作液體壓力高于第二壓力的情況下，來自具有較冷氣體貯存器的蓄能器的氣體被傳遞到具有較熱氣體貯存器的蓄能器中。從具有較熱氣體貯存器的液體貯存器到具有第二壓力的線路的工作液體流被引導(dǎo)通過前述液壓變換器，所述液壓變換器產(chǎn)生從具有較熱氣體貯存器的蓄能器到具有較冷氣體貯存器的蓄能器的上述工作液體流。通過將工作液體從液壓變換器泵送到具有較冷氣體貯存器的蓄能器(至少一個(gè))的液體貯存器中，來壓縮所述蓄能器中的氣體，該液壓變換器還與具有第一壓力的線路和第二壓力的線路連接。該液壓變換器通過將液體流從具有第二壓力的線路引入通過該液壓變換器而致動(dòng)。在氣體壓縮期間，通過提高從第二線路流到液壓變換器的液體的體積流率與從液壓變換器流到所述液體貯存器的液體的體積流率之間的比，來升高從液壓變換器泵送到所述液體貯存器中的液體的壓力。通過產(chǎn)生從具有較熱氣體貯存器的蓄能器(至少一個(gè))的液體貯存器移位到還與具有第一壓力的線路和具有第二壓力的線路連接的液壓變換器的工作液體流，來致動(dòng)所述蓄能器中的氣體膨脹。在從液壓變換器到具有第二壓力的線路產(chǎn)生工作液體流的情況下，該流致動(dòng)該液壓變換器。在氣體膨脹期間，通過降低從液壓變換器流到第二線路的液體的體積流率與從所述液體貯存器流到液壓變換器的液體的體積流率之間的比，來降低從所述液體貯存器移位到液壓變換器中的液體的壓力。
因此，由于每個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)，工作液體的一些部分被從具有第一壓力的線路傳遞到具有更高的第二壓力的線路。液壓變換器的滑動(dòng)密封件在壓差下而不是全壓力下工作，這降低了泄漏和摩擦的損失。由液體向具有第二壓力的線路的前述傳遞接收的液能能夠使用于在具有第一壓力的線路和具有第二壓力的線路之間連接的負(fù)載中。為了擴(kuò)大利用所獲得的液能的可能性，提議使用這樣的液壓變換器，該液壓變換器的兩個(gè)口與所述具有第一壓力的線路和所述具有第二壓力的線路連接，并且其它兩個(gè)口與具有高輸出壓力的線路和具有低輸出壓力的線路連接。因此，實(shí)現(xiàn)壓力解耦，以通過選擇線路中的所述第一壓力和所述第二壓力使氣體循環(huán)的效率最優(yōu)化，并且通過選擇高輸出壓力和低輸出壓力使負(fù)載狀態(tài)最優(yōu)化。裝置提議上述方法通過將外部源的熱轉(zhuǎn)換為液能的裝置來實(shí)施，所述裝置包括至少兩個(gè)液壓氣動(dòng)蓄能器，其中，每個(gè)蓄能器的與用于液體的供應(yīng)和吸入裝置連通的液體貯存器借助可動(dòng)分離器和與加熱和冷卻裝置連通的氣體貯存器分離，所述加熱和冷卻裝置形成得可以加熱和冷卻流入的氣體。所述加熱和冷卻裝置包含至少兩個(gè)氣體換熱器，所述至少兩個(gè)氣體換熱器安裝成可以將氣體通過所述氣體換熱器在不同蓄能器的氣體貯存器之間傳遞，同時(shí)所述加熱和冷卻裝置形成得可以將這些換熱器中的至少一個(gè)保持得較冷并且將至少一個(gè)其他換熱器保持得較熱。至少一個(gè)換熱器形成得可以將熱從外部熱源供應(yīng)到氣體。至少一個(gè)其他換熱器形成得可以將熱從氣體移除到冷卻傳熱介質(zhì)。在下文的工作裝置的說明中，第一類型的換熱器被稱為較熱的換熱器，而第二類型的換熱器被稱為較冷的換熱器。在類似的情況下，形成得可以從氣體移除熱并且將所移除的熱供應(yīng)到氣體的換熱器稱為再生換熱器。為了消除循環(huán)加熱和冷卻蓄能器的氣體貯存器的壁的熱損失，提出一個(gè)實(shí)施方式，其中，加熱和冷卻裝置形成得可以將至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較冷，并且通過較冷的換熱器將氣體傳遞到至少一個(gè)蓄能器中，同時(shí)將至少一個(gè)其他蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較熱，并且通過較熱的換熱器將氣體傳遞到該至少一個(gè)其他蓄能器中。為了消除通過分離器的熱損失，提出一個(gè)實(shí)施方式，其中，加熱和冷卻裝置形成得可以將至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器的壁和其中的工作液體保持得較冷，同時(shí)將至少一個(gè)其他蓄能器的液體貯存器的壁和其中的工作液體保持得較熱。為了實(shí)施再生工作液體熱的方法，所述用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置包括至少一個(gè)液體再生換熱器，所述至少一個(gè)液體再生換熱器與至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器連接，并且形成得在液體通過其從該蓄能器移位期間可以從液體移除熱并且在液體通過其泵送到該蓄能器期間可以將所移除的熱供應(yīng)到液體。為了實(shí)施將工作液體的較熱部分與較冷部分隔熱的方法，所述用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置包括至少一個(gè)液體緩沖器，所述至少一個(gè)液體緩沖器包括由可動(dòng)隔熱器分離的兩個(gè)液體貯存器。為了實(shí)施在不同蓄能器中利用不同工作液體的方法，所述用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置包括至少一個(gè)液體緩沖器，所述至少一個(gè)液體緩沖器包括由可動(dòng)分離器分離的兩個(gè)可變?nèi)莘e貯存器。 前述的液體緩沖器的每個(gè)液體貯存器均安裝成可以與至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器連通。為了減小裝置的質(zhì)量和尺寸以及氣體連通線路的聚集內(nèi)部容積，在蓄能器的殼體中形成至少一個(gè)氣體換熱器，例如，因?yàn)樵撔钅芷鞯臍饪诳梢詫峁?yīng)到氣體或者從氣體移除熱(優(yōu)選地，因?yàn)闅饪谠跉怏w接觸面的面積和容積之間具有增大的比)。由于消除了兩個(gè)中間口和氣體線路，因此也降低了在氣體傳遞通過該換熱器期間的氣體-動(dòng)力損失。為了實(shí)施使氣體壓縮過程更接近等溫過程的方法，提出該裝置的一個(gè)實(shí)施方式，該裝置包括至少三個(gè)蓄能器，同時(shí)所述加熱和冷卻裝置形成得可以將所述蓄能器中的至少兩個(gè)蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較冷，并且通過所述較冷的氣體換熱器在它們之間傳遞氣體。為了實(shí)施使氣體膨脹過程更接近等溫過程的方法，提出該裝置的一個(gè)實(shí)施方式，該裝置包括至少三個(gè)蓄能器，同時(shí)所述加熱和冷卻裝置形成得可以將至少兩個(gè)蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較熱，并且通過所述較熱的氣體換熱器在它們之間傳遞氣體。為了降低熱損失，至少一個(gè)蓄能器設(shè)置有熱防護(hù)裝置，該熱防護(hù)裝置形成得可以將氣體貯存器的壁與輸入氣體流分離。當(dāng)氣體被加熱到小于150°C至200°C時(shí)，為了降低分離器摩擦的損失和成本，所述蓄能器形成有彈性分離器，同時(shí)所述熱防護(hù)裝置包括與該彈性分離器連接的柔性多孔隔熱器。當(dāng)氣體被加熱到較高溫度時(shí)，所述蓄能器優(yōu)選地形成有活塞分離器，同時(shí)所述熱防護(hù)裝置包括沿著所述蓄能器的氣體貯存器的側(cè)筒狀壁安裝的可變長度的隔熱板以及安裝成與分離器和氣體貯存器底部相反的隔熱板。對于300°C以上的溫度，所述隔熱板優(yōu)選地由金屬制成，而對于較低溫度，所述隔熱板可以由例如有機(jī)硅聚合物之類的聚合物制成。為了實(shí)施使氣體壓縮或膨脹過程更接近等溫過程的方法，所述加熱和冷卻裝置包括至少一個(gè)氣體循環(huán)泵(在下文中為了簡便而稱為氣體送風(fēng)機(jī))，所述至少一個(gè)氣體循環(huán)泵可以在至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器中產(chǎn)生強(qiáng)制氣體對流。為了改善等溫性，至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器通過至少兩個(gè)氣體線路與所述氣體加熱和冷卻裝置連通，而可以借助氣體送風(fēng)機(jī)通過其中一個(gè)所述氣體線路將氣體從所述氣體貯存器移除，將所移除的氣體傳遞通過至少一個(gè)氣體換熱器，并且將氣體通過另一個(gè)氣體線路返回到同一氣體貯存器。在優(yōu)選地針對簡便性和可靠性并且包含氣體送風(fēng)機(jī)的裝置的實(shí)施方式中，用于液體供應(yīng)和吸入的裝置包括至少一個(gè)液壓馬達(dá)，該液壓馬達(dá)與至少一個(gè)氣體送風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)連接，同時(shí)所述液壓馬達(dá)安裝成可以由該液體馬達(dá)與至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器之間的液體流驅(qū)動(dòng)。為了實(shí)施具有熱再生的借助循環(huán)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的方法，該裝置提供有至少一個(gè)氣體換熱器，所述至少一個(gè)氣體換熱器實(shí)施成再生氣體換熱器，即，在氣體通過其沿一個(gè)方向被泵送時(shí)可以從氣體移除熱，并且在氣體通過其沿相反方向被泵送時(shí)可以供應(yīng)從氣體移除的熱到氣體。本發(fā)明提供了各種熱源的使用。較熱的換熱器與這些熱源的熱接觸借助于熱傳導(dǎo)或傳熱-傳質(zhì)(包括冷凝傳熱或者輻射傳熱以及它們的結(jié)合)來實(shí)現(xiàn)。為了確保借助于傳熱-傳質(zhì)與熱源熱接觸，至少一個(gè)換熱器具有使外部傳熱介質(zhì) 通過的通道，而可以將熱從該傳熱介質(zhì)供應(yīng)到氣體。為了提高在使用熱的傳熱介質(zhì)時(shí)的效率，至少一個(gè)換熱器形成為逆流式換熱器，即，其具有使外部傳熱介質(zhì)通過的通道，該通道可以將熱從該傳熱介質(zhì)供應(yīng)到氣體，從而將熱從離開換熱器的傳熱介質(zhì)供應(yīng)到進(jìn)入換熱器的氣體，同時(shí)將熱從進(jìn)入換熱器的傳熱介質(zhì)供應(yīng)到離開換熱器的氣體。為了將所述換熱器用作再生換熱器，所述換熱器具有至少一個(gè)附加口，該至少一個(gè)附加口可以將氣體引入換熱器，同時(shí)加熱和冷卻裝置包含至少一個(gè)連接附加氣口與蓄能器的通道，并且形成得可以鎖定該通道。為了實(shí)施產(chǎn)生蓄能器之間的液體流的方法，提供該裝置的一個(gè)實(shí)施方式，其中，用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置包括蓄能器之間液體傳遞裝置，該裝置實(shí)施得可以在至少兩個(gè)蓄能器的液體貯存器之間產(chǎn)生液體流，從而在該流中的液體的任何部分之間的壓力差不超過液體被泵入的液體貯存器中的液體的壓力的30%，優(yōu)選地該差不超過所述壓力的5%。蓄能器之間液體傳遞裝置的不同實(shí)施方式是指使用轉(zhuǎn)子與線性液泵和液壓馬達(dá)的情況以及使用其中接合了泵和馬達(dá)的液壓變換器的情況。在后一情況下，蓄能器之間液體傳遞裝置包括至少一個(gè)液壓變換器，所述至少一個(gè)液壓變換器具有至少三個(gè)液口，所述至少一個(gè)液壓變換器安裝成可以經(jīng)由其兩個(gè)口與至少兩個(gè)蓄能器的液體貯存器連通，并且當(dāng)液體流過所述液壓變換器的至少一個(gè)其他口時(shí)可以在液壓變換器之間產(chǎn)生液體流。規(guī)定可以使用各種液壓變換器，例如具有相位控制的旋轉(zhuǎn)軸向活塞液壓變換器(如US 6116138中那樣)，其中，每個(gè)汽缸在旋轉(zhuǎn)的一部分期間作為馬達(dá)工作并且旋轉(zhuǎn)的另一部分期間作為泵工作；或者具有數(shù)字控制的多室線性液壓變換器(如在US 7475583中那樣)。在更緊湊的實(shí)施方式中，至少一個(gè)蓄能器結(jié)合液壓氣動(dòng)蓄能器和液壓變換器的功能，如US5971027中那樣。這樣的蓄能器包括至少兩個(gè)液體貯存器，所述至少兩個(gè)液體貯存器由一個(gè)共用的活塞分離器與一個(gè)氣體貯存器分離，同時(shí)蓄能器之間液體傳遞裝置形成得可以在該蓄能器的液體貯存器中的至少一個(gè)液體貯存器和另一個(gè)蓄能器的至少一個(gè)液體貯存器之間產(chǎn)生液體流。為了實(shí)施通過從具有第一高壓的線路向具有第二高壓的線路傳遞液體的轉(zhuǎn)換方法，所述液體的供應(yīng)和吸入裝置包含第一線路和第二線路，而可以分別保持所述第一線路中的所述第一壓力和所述第二線路中的所述第二壓力；以及具有至少三個(gè)口的液壓變換器，在所述至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器中的壓力與所述線路中的所述壓力不同的情況下，所述液壓變換器安裝成可以在所述線路和所述液體貯存器之間進(jìn)行液體交換。為了實(shí)施將負(fù)載壓力從所述線路中的所述壓力解耦的方法，所述液體的供應(yīng)和吸入裝置包括具有至少四個(gè)口的液壓變換器，所述液壓變換器安裝成可以使兩個(gè)口與所述第一線路和所述第二線路連接，并且使其它兩個(gè)口與兩個(gè)輸出線路連接，并且可以將所述輸出線路的壓力保持得與所述第一線路和所述第二線路中的所述壓力不同。在下面給出的實(shí)施例中示出了本發(fā)明的細(xì)節(jié)，這些實(shí)施例通過附圖
和示意圖來示出，其中圖I示出具有兩個(gè)蓄能器和兩個(gè)換熱器的裝置；圖2示出具有三個(gè)蓄能器、氣體送風(fēng)機(jī)、氣體再生換熱器、液體換熱器和液體隔熱緩沖器以及具有液壓變換器的裝置； 圖3示出氣流換熱器；圖4示出液體再生換熱器和液體隔熱緩沖器的一體的實(shí)施方式；圖5不出蓄能器和氣流換熱器的一體的實(shí)施方式；圖6示出蓄能器、氣流換熱器和由液壓馬達(dá)致動(dòng)的氣體送風(fēng)機(jī)的一體的實(shí)施方式；圖I示出氣體再生換熱器；圖8示出不可調(diào)節(jié)的液壓變換器和液體隔熱緩沖器的一體的實(shí)施方式。圖I中示出了所提議發(fā)明的基本原理。圖2中示出了基本原理的改進(jìn)。圖3至圖8示出了主要元件和零件的具體實(shí)施方式
。根據(jù)圖I的裝置包括兩個(gè)液壓氣動(dòng)蓄能器I和2，其中液體貯存器3和4與用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14連通。液體貯存器3和4通過可動(dòng)分離器5和6與氣體貯存器7和8分離，所述氣體貯存器7和8與加熱和冷卻裝置9連通。為了氣體加熱和冷卻，這些裝置包含流動(dòng)氣體換熱器10和11，所述流動(dòng)氣體換熱器10和11經(jīng)由氣體線路12和閥13與氣體貯存器7和8以及蓄能器I和2連接。換熱器10形成得可以與外部熱源進(jìn)行熱接觸，并且可以將熱從該換熱器供應(yīng)到氣體。換熱器11形成得可以與冷卻傳熱介質(zhì)進(jìn)行熱接觸，并且可以將熱從氣體移除到該換熱器11。本發(fā)明提供使用包括內(nèi)燃機(jī)和外燃機(jī)、高溫燃料電池、太陽、地?zé)嵩吹鹊母鞣N源的熱，以及直接使用在與較熱的換熱器熱接觸中所傳導(dǎo)的放熱反應(yīng)的熱。與熱源的熱接觸借助于利用熱的傳熱介質(zhì)(例如，ICE (內(nèi)燃機(jī))的廢氣或者汽輪機(jī)的廢蒸汽)的熱傳導(dǎo)或傳熱-傳質(zhì)，或者輻射傳熱以及它們的結(jié)合而實(shí)現(xiàn)。例如，在從汽輪機(jī)的廢蒸汽回收熱或者使用熱管期間，還提供具有冷凝傳熱的傳熱-傳質(zhì)。圖3示出氣體換熱器10 (或11)的實(shí)施方式，與該氣體換熱器的熱接觸通過傳熱-傳質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。該氣體換熱器10 (或11)包含內(nèi)槽型氣體通道15，氣體通道15從內(nèi)軸向通道16徑向分叉，內(nèi)軸向通道16的較大部分除了收集器部分17之外被插塞18阻塞。氣體輸入和輸出經(jīng)由凸緣20 (第二凸緣未示出)中的口 19來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的是，換熱器10、11的內(nèi)部通道15、16中的聚集氣體容積不應(yīng)超過蓄能器的氣體貯存器7、8中的最大聚集氣體容積的10%。為了從外部源供應(yīng)熱，根據(jù)圖3的換熱器包含螺旋形外部通道21，在換熱器10和外源熱源之間循環(huán)的加熱傳熱介質(zhì)通過螺旋外部通道21經(jīng)由外部口(圖中未示出)泵送。優(yōu)選的是，換熱器10應(yīng)被制成且安裝成逆流換熱器，該逆流換熱器可以將熱從加熱傳熱介質(zhì)供應(yīng)到氣體，使得將熱從離開換熱器10的外部傳熱介質(zhì)供應(yīng)到進(jìn)入換熱器10的氣體，同時(shí)將熱從進(jìn)入換熱器10的外部傳熱介質(zhì)供應(yīng)到離開換熱器10的氣體。因此，外部源的熱的更完全使用和更高的氣體加熱得以同時(shí)實(shí)現(xiàn)。以類似的方式實(shí)施和安裝這樣的換熱器，該換熱器通過其外部通道泵送冷卻傳熱介質(zhì)。氣體換熱器10從外部熱源被加熱，因此變得更熱。氣體換熱器11由冷卻傳熱介質(zhì)冷卻，因此變得更冷。為了將外部源的熱轉(zhuǎn)換成液能，將氣體壓縮和膨脹與熱供應(yīng)和移除相結(jié)合，從而膨脹期間的平均氣體溫度比壓縮期間更高。下文中的壓縮和膨脹是指由于至少一個(gè)蓄能器中的氣體貯存器容積的變化而使氣體密度變化(密度分別升高或降低)。根據(jù)圖I的裝置能夠通過執(zhí)行循環(huán)用于將熱轉(zhuǎn)換成液能，該循環(huán)結(jié)合等壓、等容且接近于絕熱多變階段，例如，Otto (奧圖)循環(huán)、Brayton (布雷頓)循環(huán)、Diesel (狄塞爾) 循環(huán)或者其它循環(huán)中的那些階段。在下文中，氣體循環(huán)中的真實(shí)過程近似地由理想化階段描述(諸如絕熱、等溫、等壓或等容)。在無氣體傳遞通過換熱器的情況下的氣體密度變化(通過氣體膨脹和壓縮)實(shí)施多變膨脹或壓縮，所述多變膨脹或壓縮接近在升高的膨脹或壓縮速率下的絕熱膨脹或壓縮。在氣體密度不變化的情況下(也就是說，在從一個(gè)蓄能器的氣體移位和氣體吸入另一個(gè)蓄能器中的相同速率的情況下)氣體傳遞通過換熱器(較熱換熱器10或較冷換熱器11)實(shí)施氣體溫度的等容變化(分別加熱或冷卻)。在膨脹的情況下(也就是說，在氣體貯存器7和8的聚積容積增大的情況下)從一個(gè)蓄能器通過較熱的換熱器10到另一個(gè)蓄能器的氣體傳遞實(shí)施通過加熱的氣體膨脹，例如等壓的氣體膨脹。在冷卻的情況下類似方式的氣體壓縮(例如等壓的)以從一個(gè)蓄能器通過較冷的換熱器11到另一個(gè)蓄能器的借助壓縮的氣體傳遞來實(shí)施。所提議的將熱轉(zhuǎn)換成液能的方法不限于具有前述理想化階段的循環(huán)，并且應(yīng)用于其中氣體膨脹功超過氣體壓縮功的所有循環(huán)。在根據(jù)圖I的裝置的實(shí)施方式中實(shí)施的將熱轉(zhuǎn)換成液能的實(shí)施例包括四個(gè)階段第一蓄能器的氣體貯存器中多變氣體壓縮的第一階段；在氣體通過較熱的換熱器10傳遞到另一個(gè)蓄能器期間熱供應(yīng)到氣體并且氣體加熱的第二階段；在另一個(gè)蓄能器的氣體貯存器中多變氣體膨脹的第三階段；以及在氣體通過較冷的換熱器11傳遞回到第一蓄能器期間從氣體移除熱并且氣體冷卻的第四階段。在第一階段開始時(shí)，氣體通過較冷的換熱器11從蓄能器2的氣體貯存器8最大程度地移位到蓄能器I的氣體貯存器7中。結(jié)果，初始?xì)怏w溫度接近較冷的換熱器11的溫度。通過用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14將工作液體泵送到蓄能器I的液體貯存器3中，在氣體壓力和溫度升高的情況下在氣體貯存器7中執(zhí)行多變氣體壓縮。在氣體溫度小于較熱的換熱器10的溫度時(shí)完成多變氣體壓縮。在第二階段期間，在將工作液體泵送到液體貯存器3中且將工作液體從液體貯存器4移位的情況下，通過經(jīng)由閥13和較熱的換熱器10將氣體從氣體貯存器7傳遞到氣體貯存器8，而將熱供應(yīng)到壓縮氣體。在氣體加熱和膨脹的情況下，即在氣體貯存器7和8中的聚集氣體容積升高的情況下，進(jìn)行熱的供應(yīng)。工作流體被從蓄能器2的液體貯存器4移位到用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14的量大于被從這些裝置泵送到蓄能器I的液體貯存器3中的量。優(yōu)選的是，進(jìn)行氣體傳遞直到氣體從蓄能器I的氣體貯存器7進(jìn)行最大移位。在第三階段，在液體從蓄能器2的液體貯存器4移位到用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14中的情況下，在蓄能器2的氣體貯存器8中進(jìn)一步進(jìn)行氣體膨脹。此時(shí)，氣體的壓力和溫度降低。在氣體溫度高于較熱的換熱器10的溫度時(shí)，完成多變氣體膨脹。在第四階段期間，在將工作液體泵送到液體貯存器4中且將工作液體從液體貯存器3移位的情況下，通過經(jīng)由較冷的換熱器11和閥13將氣體從氣體貯存器8傳遞到氣體貯存器7中，而從膨脹氣體移除熱。在氣體的冷卻和壓縮的情況下，即，氣體貯存器8和7中的聚集氣體容積降低的情況下，進(jìn)行熱的移除。被從蓄能器I的液體貯存器3移位到用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14的工作流體的量小于被從這些裝置泵送到蓄能器2的液體貯存器4中的量。氣體在第二階段和第三階段的膨脹期間的平均溫度和平均壓力高于在第一階段和第四階段的壓縮期間的平均溫度和平均壓力。因此，氣體膨脹作業(yè)超過氣體壓縮功。在第二階段和第三階段期間，用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14在從蓄能器移位液體的情況下獲得比在第一階段和第四階段期間用于將工作流體泵送到蓄能器中所花費(fèi)的更多的液能。結(jié)果，熱的一些部分轉(zhuǎn)換成附加液能，該附加液能由用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14使用于負(fù)載(例如液壓馬達(dá)或者液壓缸)中的機(jī) 械功。用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14的各種實(shí)施方式是指包括兩個(gè)分離的泵和液壓馬達(dá)以及液壓變換器。本發(fā)明的上述主要原理利用包括在根據(jù)圖2的裝置的實(shí)施方式中的改進(jìn)而以較聞的效率下實(shí)施。在根據(jù)圖2的裝置中，加熱和冷卻裝置9包含止回閥22，該止回閥22安裝成使得氣體僅通過較冷的換熱器11傳遞到蓄能器I的氣體貯存器7中并且因此將氣體貯存器7的壁保持得較冷。較熱的換熱器10安裝成使得氣體通過其從氣體貯存器7傳遞到氣體貯存器8中并且從氣體貯存器8傳遞到第三蓄能器24的氣體貯存器23中，因此將氣體貯存器8和23的壁保持較熱。在具有三個(gè)或更多個(gè)蓄能器的其它實(shí)施方式中，加熱和冷卻裝置能夠形成得可以將至少兩個(gè)蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較冷并且通過較冷的氣體換熱器在它們之間傳遞氣體。加熱和冷卻裝置9還包含液體流換熱器25和止回閥26。換熱器25例如借助熱的傳熱介質(zhì)由來自外部熱源的熱來加熱。被引入蓄能器2的液體貯存器4中或者蓄能器24的液體貯存器27、28中的工作液體通過被加熱的液體換熱器25，以將所述液體貯存器的壁和它們中的工作液體保持得較熱。而且將蓄能器I的液體貯存器3的壁和其中的液體保持得較冷。因此，蓄能器2和24整體上保持得較熱，而整個(gè)蓄能器I保持得較冷。其它實(shí)施方式能夠?qū)嵤├鋮s液體換熱器，在氣體貯存器的壁較冷的情況下，工作液體通過所述冷卻液體換熱器以泵送的方式傳遞到蓄能器的液體貯存器(例如圖I和圖2中的蓄能器)。其它實(shí)施方式還能夠?qū)嵤┰O(shè)置有用于直接加熱和冷卻蓄能器壁的換熱器的蓄能器。在根據(jù)圖2的裝置中，用于供應(yīng)和吸入液體的裝置14包括液體再生換熱器29和隔熱緩沖器30。在其它實(shí)施方式中，能夠僅使用液體再生換熱器或者僅使用隔熱緩沖器。液體再生換熱器29與兩個(gè)熱蓄能器的液體貯存器4、27連接，而可以在液體通過液體再生換熱器29從這些蓄能器移位到隔熱緩沖器30中期間從液體移除熱并且可以在液體從緩沖器30反向傳遞到這些蓄能器中期間將所移除的熱供應(yīng)到液體。通過換熱器29從熱蓄能器2或24引導(dǎo)的工作液體被冷卻，以將熱從液體傳遞到換熱器29。通過同一換熱器29沿相反方向引入熱的蓄能器2或24中的工作液體被加熱，而將熱從換熱器29傳遞到液體。因此，引入隔熱液體緩沖器30的工作液體的溫度降低，所述隔熱液體緩沖器30包括可變?nèi)莘e的兩個(gè)液體貯存器31和32并由可動(dòng)隔熱器33分離。高溫工作液體(例如，有機(jī)工作液體或有機(jī)硅工作液體)的使用允許將其溫度升高到300°C和更高溫度。為了在冷的蓄能器和熱的蓄能器中使用不同的工作液體，可以應(yīng)用包括由可動(dòng)分離器分開的兩個(gè)可變?nèi)莘e的貯存器的分離液體緩沖器?；蛘咭后w緩沖器30能夠形成有液密可動(dòng)的隔熱分離器33。所提議的液體再生換熱器29的各種實(shí)施方式包括安裝在堅(jiān)固外殼內(nèi)的再生元件以及形成為單個(gè)元件的形式的那些元件(例如，呈長管的形式)，這些元件具有高熱容和從其較熱部分向較冷部分的低傳熱。在根據(jù)圖4的一體的實(shí)施方式中，根據(jù)圖4的液體再生換 熱器29和液體隔熱緩沖器30實(shí)施在共同的外部堅(jiān)固外殼34中，該外殼在其凸緣上具有液口 35和36。在堅(jiān)固外殼34內(nèi)，存在具有可動(dòng)隔熱器33的薄壁金屬套筒37，隔熱器33呈長的中空活塞38的形式而在金屬套筒內(nèi)安裝成可以滑動(dòng)，該中空活塞分離高溫可變?nèi)莘e貯存器31和低溫可變?nèi)莘e貯存器32。在堅(jiān)固外殼34和金屬套筒37之間的空間39中，放置有填料40 (例如，礦物棉或者泡沫聚合物)，以防止填充所述空間的具有低熱導(dǎo)率的高溫液體的對流。中空活塞38內(nèi)的空腔41也包含填料40和具有低熱熱導(dǎo)率的高溫液體。在該情況下，該液體是通過套筒37中的孔42和中空活塞38的壁中的孔43填充的工作液體。該液體提供薄套筒37和活塞38的薄壁的液體靜力卸載。在其它實(shí)施方式中，可以使用固體熱防護(hù)嵌件，該嵌件由具有低熱導(dǎo)率(優(yōu)選地小于IW/ (m*K)的高溫材料制成，例如，由高溫塑料(例如聚酰亞胺類)制成，來取代薄壁金屬套筒37和沿著堅(jiān)固外殼34由其分離的熱防護(hù)液體的層。可動(dòng)隔熱器33還能夠由具有低熱導(dǎo)率的類似固體材料制成。高溫可變?nèi)莘e的貯存器32與液體再生換熱器29的流動(dòng)部分44連通，流動(dòng)部分用再生元件45來填充。在該情況下，它們被實(shí)施成由高熱導(dǎo)率金屬(例如，鋁)制成的球的形式。為了減小尺寸，再生元件45可以包含在與借助通過的液體熱交換期間經(jīng)受相位(例如，在從液體去除熱期間熔化并且在將熱供應(yīng)到液體期間結(jié)晶)的材料。在根據(jù)圖2的實(shí)施方式中，氣體換熱器10形成為分離元件并且安裝在蓄能器2和24之間，而可以通過該氣體換熱器10將氣體從蓄能器2的較小氣體貯存器8傳遞到蓄能器24的較大氣體貯存器23中，因此近似更接近等溫過程的氣體膨脹過程。為了確保緊湊性和氣體傳遞期間的較低壓力損失，提出根據(jù)圖5的實(shí)施方式，其中具有增大的換熱表面面積的氣體換熱器10作為蓄能器2的氣口而形成在與該蓄能器相同的外殼中。該氣體換熱器10包含用于加熱傳熱介質(zhì)的外部通道21，與蓄能器2共用的堅(jiān)固殼體46以及由高熱導(dǎo)率金屬(優(yōu)選地由銅或鋁)制成的內(nèi)換熱部47。在該部分中，內(nèi)槽型氣體通道15形成得從軸向通道16徑向分叉，其中軸向通道16的較大部分除了收集器部17之外由插塞18阻塞。在具有兩個(gè)較熱的蓄能器的實(shí)施方式中，如根據(jù)圖2，氣體在從較冷蓄能器I傳遞到較熱蓄能器2期間，并且在從較小的較熱蓄能器2傳遞到較大的較熱蓄能器24期間通過該較熱換熱器10被傳遞。
類似地，在其它實(shí)施方式中，較冷的氣體換熱器11能夠?qū)嵤┰谂c較冷蓄能器I相同的殼體中。根據(jù)圖2的加熱和冷卻裝置9包括氣體送風(fēng)機(jī)48，該氣體送風(fēng)機(jī)安裝成可以在較冷蓄能器I的氣體貯存器7中產(chǎn)生強(qiáng)制對流。氣體貯存器7經(jīng)由至少兩個(gè)氣體線路49和50與加熱和冷卻裝置9連通，而可以由氣體送風(fēng)機(jī)48經(jīng)由氣體線路49從氣體貯存器7移除氣體，將被移除的氣體通過較冷的流動(dòng)氣體換熱器11傳遞并且將氣體經(jīng)由其它氣體線路50返回到相同的氣體貯存器7。在具有外部換熱器的其它實(shí)施方式中，氣體送風(fēng)機(jī)能夠放置在蓄能器的殼體中并且能夠產(chǎn)生強(qiáng)制對流，而沒有氣體通過外部換熱器傳遞，因此僅由于與氣體貯存器的壁的熱交換而近似更接近等溫過程的氣體壓縮或膨脹。根據(jù)圖2的用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14包括液壓馬達(dá)51，該液壓馬達(dá)通過軸52與氣體送風(fēng)機(jī)48運(yùn)動(dòng)連接。在其它實(shí)施方式中，液壓馬達(dá)與氣體送風(fēng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)連接可包括用于使氣體送風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度增加的齒輪箱。液壓馬達(dá)51經(jīng)由閥103與液體線路67連接，而可以由在該液壓馬達(dá)51和蓄能器I的液體貯存器3之間的液體流來致動(dòng)。
在根據(jù)圖6的一體的實(shí)施方式中，流動(dòng)氣體換熱器11和離心式氣體送風(fēng)機(jī)48兩者實(shí)施在與蓄能器I相同的殼體中。氣體送風(fēng)機(jī)48通過軸52與液壓馬達(dá)51連接。止回閥22 (圖2)在圖6中未示出。這些閥中的一個(gè)能夠?qū)嵤┏砂惭b在內(nèi)部換熱部分47的表面處的盤形閥，而可以鎖定換熱槽通道15。另一個(gè)止回閥能夠安裝在軸向通道16中。該一體的實(shí)施方式提高了緊湊性并且消除對降低總氣體動(dòng)態(tài)阻力的氣體線路的需要。當(dāng)將工作液體被泵送到蓄能器I的液體貯存器3中時(shí)，該工作流體致動(dòng)液壓馬達(dá)51和與該液壓馬達(dá)運(yùn)動(dòng)連接的氣體送風(fēng)機(jī)48。離心式氣體送風(fēng)機(jī)48 (圖6)經(jīng)由軸向通道16從氣體貯存器7吸入氣體，并且將氣體泵送到換熱器11的槽形通道15中，氣體從槽形通道15返回到氣體貯存器7中，在氣體貯存器7處產(chǎn)生強(qiáng)制對流。氣體與氣體貯存器7的壁和槽形通道15的表面的加強(qiáng)的熱交換使在該氣體貯存器中氣體壓縮過程較接近等溫過程。致動(dòng)液壓馬達(dá)51的液體和由氣體送風(fēng)機(jī)48泵送的氣體具有接近的壓力和接近的溫度，這提升了軸52的密封件的有利操作條件。在其它實(shí)施方式中，氣體送風(fēng)機(jī)能夠安裝成可以在較熱的蓄能器的氣體貯存器中產(chǎn)生強(qiáng)制對流。在其它實(shí)施方式中，氣體吹送器也能夠與位于高壓空腔(優(yōu)選地填充有液體)中的電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)連接。根據(jù)圖2的裝置包括再生流動(dòng)氣體換熱器53，當(dāng)氣體通過該再生流動(dòng)氣體換熱器傳遞到較冷的蓄能器I時(shí)熱被從氣體移除到該再生流動(dòng)氣體換熱器，并且當(dāng)氣體沿相反方向(即，從較冷的蓄能器I到較熱的蓄能器2)通過該再生流動(dòng)氣體換熱器傳遞時(shí)，從氣體移除的熱被從該再生流動(dòng)氣體換熱器供應(yīng)回至氣體。而且氣體從較冷蓄能器I進(jìn)入的部分變得較冷，而氣體從較熱的蓄能器2或24進(jìn)入的相反部分變得較熱。在冷卻階段，來自氣體的熱被供應(yīng)到再生流動(dòng)氣體換熱器53，然后通過較冷的換熱器11供應(yīng)到冷卻傳熱介質(zhì)。在加熱階段，熱通過較熱的換熱器10首先從再生流動(dòng)氣體換熱器53然后從外部熱源供應(yīng)到氣體。優(yōu)選的是，再生換熱器53中的聚集氣體容積不應(yīng)超過蓄能器的氣體貯存器中的最大聚集氣體容積的10%。再生換熱器53的熱容超過氣體的最大聚集熱容(優(yōu)選地小于兩倍)。再生換熱器的構(gòu)造(長度、縱向截面和橫截面)和再生換熱器的材料的熱導(dǎo)率已被選擇成使得從其較熱部分到其較冷部分的熱傳遞應(yīng)小于從氣體到較冷換熱器11中的冷卻傳熱介質(zhì)的熱傳遞(優(yōu)選地，小于所述熱傳遞的30%)。所提議的再生換熱器53的各個(gè)實(shí)施方式均包括再生元件，所述再生元件安裝在緊固氣密外殼內(nèi)并且實(shí)施成單個(gè)元件的形式，該單個(gè)元件具有小內(nèi)部容積、高熱容和從較熱部分向較冷部分的低熱傳遞。在根據(jù)圖7的具體實(shí)施方式
中，再生氣體換熱器53包括具有隔熱嵌件55的堅(jiān)固外殼54,在該外殼54內(nèi)放置有呈具有墊圈58的螺旋外殼57的形式的再生元件56，墊圈58確定螺旋層之間的間隙。流過這些間隙，氣體與再生元件的表面交換熱量，從而基于傳遞方向而變得更熱或更冷。在該實(shí)施方式中，使用金屬板(優(yōu)選地，由例如低熱熱導(dǎo)率金屬、不銹鋼制成)。為了降低縱向熱導(dǎo)率，金屬板57具有穿孔59，這些穿孔59將再生元件分割成若干部分，而在穿孔59的區(qū)域中在穿孔之間具有增大的熱阻。在其它實(shí)施方式中，再生元件能夠由不具有穿孔的高溫塑料制成。由高溫塑料或者陶瓷制成的熱防護(hù)嵌件55降低堅(jiān)固外殼54的加熱和冷卻的熱損失。在其它實(shí)施方式中，可以使用一層隔熱液體來代替熱防護(hù)嵌件55，液體借助薄金屬套筒與具有再生元件的氣體部分分離(與根據(jù)圖4的液體再生換熱器29中的液體熱防護(hù)層類 似)。在其它實(shí)施方式中，換熱器10 (或11)的一部分能夠被用作氣體再生換熱器53。為此，在這樣的換熱器中形成附加氣口，以可以將氣體引入該換熱器，同時(shí)加熱和冷卻裝置包含連接附加氣口與氣體貯存器23 (或者氣體貯存器7)的至少一個(gè)通道并包含安裝成可以鎖定該通道的閥。與接近等溫過程的壓縮和膨脹結(jié)合的熱再生提供在液體從蓄能器移位期間將熱轉(zhuǎn)換成由氣體執(zhí)行的功的高熱力學(xué)效率。根據(jù)圖2的用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14包括液壓變換器60以及閥61、62和63，液壓變換器60以及閥61、62和63與液體線路64至67 —起形成蓄能器之間液體傳遞的裝置，該蓄能器之間液體傳遞的裝置形成得可以在蓄能器1、2和24的液體貯存器之間產(chǎn)生液體流。液壓變換器60具有三個(gè)液口 68、69和70。口 68經(jīng)由閥63和103與蓄能器I的液體貯存器3連接，而口 69通過閥62、26和63，液體隔熱緩沖器30和再生液體換熱器29與蓄能器2的液體貯存器4連接，或者與蓄能器24的液體貯存器27和28連接。液壓變換器60的第三口 70與液體線路71連接。當(dāng)液體流過該第三口 70時(shí)，在液壓變換器60的口68和69之間以及因此在蓄能器的與這些口連通的液體貯存器之間產(chǎn)生液體流。根據(jù)圖2的蓄能器24實(shí)施成與US 5971027 一樣，并且結(jié)合液壓氣動(dòng)蓄能器和液壓變換器的功能。該蓄能器24具有3個(gè)口(氣口 72及液口 73和74)，并且包括兩個(gè)液體貯存器27和28，液體貯存器27和28由一個(gè)共用活塞分離器75與一個(gè)氣體貯存器23分開。蓄能器之間液體傳遞的裝置包括閥61及線路64和65，以用于在蓄能器24的液體貯存器27和蓄能器2的液體貯存器4之間產(chǎn)生液體流。液體貯存器27和28彼此分離，這允許在它們之間保持不同的壓力，從而分離器75上的液體的壓力的聚集力與該分離器75上的氣體壓力的力平衡。當(dāng)氣體從蓄能器2的氣體貯存器8傳遞到氣體貯存器23中時(shí)，產(chǎn)生從液體貯存器27至蓄能器2的液體貯存器4中的液體的逆流，而將液體貯存器27中的壓力保持得比氣體貯存器23中的壓力高。而且經(jīng)由閥62(并且經(jīng)由再生換熱器29和隔熱緩沖器30)與液壓變換器76連接的其它液體貯存器28中的壓力保持在比氣體貯存器23中更低的水平。通過改變通過液壓變換器76的口 77、78和79的流動(dòng)速率之間的比，來改變流過其口 77 (與液體貯存器28連接)的液體的壓力。因此借助于液壓變換器76，液體貯存器28中的壓力相對于氣體貯存器23中的氣體壓力保持得較低。由于作用在分離器75上的力的前述平衡，液體貯存器27中的壓力相對于氣體貯存器23中的氣體壓力變高。在蓄能器2和24之間的相互的氣體和液體傳遞的穩(wěn)定速率下，液體貯存器27中的液體壓力相對于氣體貯存器23中的氣體壓力的該相對超過值對應(yīng)于分離器75和6上的聚集壓降的值，所述聚集壓降是由關(guān)于氣-液回路的阻力的摩擦和壓降造成的，通過該氣-液回路產(chǎn)生氣體逆?zhèn)鬟f和液體逆?zhèn)鬟f。該回路包括蓄能器1、2和24的氣口和液口、 氣體換熱器10以及閥和線路。由于在蓄能器2和24之間的相互的氣體和液體傳遞的速率因傳遞速率增大而增大的情況下所述回路上的壓降增大，所以液體貯存器27中的相對于氣體貯存器23中的壓力的所述壓力超過值增大并且其因?yàn)閭鬟f速率的減小而減小。在其它實(shí)施方式中，具有若干液體貯存器的這樣的蓄能器能夠被用作較冷的第二蓄能器(或者僅用作較熱的蓄能器，例如，取代根據(jù)圖I的蓄能器2)。在該情況下，在氣體從該蓄能器向較小蓄能器中(例如，向根據(jù)圖I的蓄能器I中)的返回傳遞期間，產(chǎn)生從較小蓄能器的液體貯存器向這樣的蓄能器的一個(gè)(或若干個(gè))液體貯存器的液體逆流，以將其中的壓力保持得比氣體壓力低。并且該蓄能器的另一個(gè)液體貯存器(或者若干個(gè)其它液體貯存器)中的壓力也例如借助液壓變換器保持得比其氣體貯存器中的氣體壓力高。結(jié)合蓄能器和液壓變換器的功能的具有兩個(gè)液體貯存器的這樣的一體蓄能器實(shí)施方式降低了蓄能器之間液體傳遞損失并且改善裝置的緊湊性。在其它一體實(shí)施方式中，蓄能器能夠在一個(gè)殼體中包含若干個(gè)液體貯存器以及若干個(gè)氣體貯存器。從當(dāng)前發(fā)明的觀點(diǎn)來看，在該一體實(shí)施方式中的蓄能器的數(shù)量等于氣體貯存器和液體貯存器之間的獨(dú)立移動(dòng)的分離器的數(shù)量。液壓變換器60和閥62、63用于在蓄能器2和蓄能器I之間進(jìn)行氣體傳遞期間在它們之間產(chǎn)生液體流，其中熱從再生換熱器53和較熱的換熱器10供應(yīng)，并且用于在蓄能器24和I之間進(jìn)行氣體傳遞期間在儲能器24的液體貯存器27、28和蓄能器I的液體貯存器3之間產(chǎn)生液體流，其中熱從氣體移除到再生換熱器53和較冷的換熱器11。在氣體從氣體貯存器2傳遞到氣體貯存器8期間，液體貯存器3 (經(jīng)由閥103、63)連接到口 68，同時(shí)液體貯存器4 (經(jīng)由閥61、26、62，液體再生換熱器29和液體隔熱緩沖器30)與口 69連接。通過將液體貯存器3中的液體的壓力(借助于液壓變換器60)保持在比氣體貯存器7中的氣體壓力更高的值，氣體從蓄能器I移位到蓄能器2，并且在蓄能器2和I之間通過液壓變換器60的口 68、69而產(chǎn)生液體的逆流，其中液體的差流通過該液壓變換器60的第三口 70、線路71和止回閥97移位到線路90。當(dāng)氣體從氣體貯存器23傳遞到蓄能器I的氣體貯存器7中時(shí)，兩個(gè)液體貯存器27和28都與液壓變換器60的口 69 (經(jīng)由閥61、62和液體再生換熱器29以及液體隔熱緩沖器30)連接。在液壓變換器60將這些液體貯存器中的液體壓力保持在比氣體貯存器23中的氣體壓力更高的值的情況下，氣體從蓄能器24移位到蓄能器1，并且通過液壓變換器60的口 68、69產(chǎn)生從蓄能器I的液體貯存器3到液體貯存器27和28中的液體逆流，其中液體的差流通過該液壓變換器60的第三口 70、線路71和止回閥97從線路89輸送。因此，在兩種情況下，液壓變換器60允許克服關(guān)于氣-液回路的阻力的聚集壓降以及另外由摩擦造成的分離器上的壓降，所述氣-液回路包括蓄能器1、2、24的氣口和液口，氣體和液體換熱器，液體緩沖器、閥和線路。在根據(jù)圖2的實(shí)施方式中，液壓變換器60形成為可變液壓變換器，而可以改變通過其口 68、69、70的液體流動(dòng)速率之間的比，并且此后可以保持這些流中的液體壓力之間的不同比。在其它實(shí)施方式中，用于液體的蓄能器之間的傳遞的液壓變換器60能夠形成為不可調(diào)節(jié)的液壓變換器，即，在通過其口的液體流動(dòng)速率之間具有恒定比，例如包括由一個(gè)類似分離器的蓄能器24分離的三個(gè)液體貯存器。圖8示出結(jié)合有隔熱液體緩沖器的這種液壓變換器的一體實(shí)施方式。其兩個(gè)液體貯存器80和81由一個(gè)共用的隔熱活塞分離器82與較大的液體貯存器83分離。隔熱活塞分離器82沿著安裝在堅(jiān)固殼體85內(nèi)的隔熱嵌件84滑動(dòng)。在蓄能器之間的氣體和液體傳遞期間，貯存器81和83用于與蓄能器的液體貯存器進(jìn)行液體交換，在蓄能器之間正進(jìn)行液體傳遞。較大的貯存器83與較熱的蓄能器(例如與蓄能器2或24，圖2)連接，并且與其交換較熱的液體。較小的貯存器81與較冷的蓄能器(例如，與蓄能器1，圖2)連接，并且與其交換較冷的液體。貯存器83和81的橫截面積的比等于在較冷的蓄能器和較熱的蓄能器之間通過換熱器進(jìn)行氣體傳遞的階段時(shí)氣體容積變化的程度。第三貯存器80的橫截面積等于貯存器83和81的橫截面積之間的差。之后， 流過液口 86的液體流等于流過口 88和87的流之間的差。第三貯存器80用于在通過壓縮進(jìn)行氣體傳遞期間吸入差動(dòng)液體流，并且用于在通過膨脹進(jìn)行氣體傳遞期間移位差動(dòng)液體流。這些隔熱活塞分離器82和嵌件84由隔熱材料(例如，聚酰亞胺或另一種高溫塑料)制成，這降低了通過它們在貯存器83中的較熱液體和貯存器80、81中的較冷液體之間的熱傳遞。活塞分離器82和嵌件84之間的長的滑動(dòng)接觸降低隔熱嵌件84的表面的與貯存器83中的較熱液體接觸的部分的循環(huán)加熱和冷卻時(shí)的熱損失。為了將這樣的一體實(shí)施方式用作隔熱緩沖器，僅兩個(gè)較小的液體貯存器80和81互連。這樣的一體實(shí)施方式導(dǎo)致總流體動(dòng)阻力降低并且導(dǎo)致裝置的較好的緊湊性。在所有產(chǎn)生蓄能器之間液體流的所述情況下，通過改變相應(yīng)蓄能器的液體貯存器中的壓力超過同一蓄能器的氣體貯存器中的氣體壓力的超額量，例如，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)液壓變換器或者其它液壓機(jī)械裝置，而改變蓄能器之間的氣體和液體的相互交換的速率。還通過在氣體傳遞期間改變氣體溫度變化的程度(例如通過改變換熱器10或11的溫度)而能夠改變所述速率。選擇蓄能器之間液體流的流動(dòng)速率，使得蓄能器中液體的任何部分之間的壓力差(由前述回路的阻力和液壓變換器的密封件的摩擦造成)不超過幾巴，優(yōu)選地不超過I巴。當(dāng)蓄能器中的氣體和液體的工作壓力是幾十巴或幾百巴時(shí)，該流中的液體的任何部分之間的壓力差不超過液體所泵送到其中的液體貯存器中的液體壓力的30%，優(yōu)選地該差不超過所述壓力的5%。根據(jù)圖3的用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置包含第一線路89和第二線路90，該第二線路90配備有蓄能器91和92以及具有閥94和95的補(bǔ)給泵93，而可以保持這些線路中的不同壓力(在線路89中，在第一指定范圍內(nèi)改變的第一壓力，在線路90中，在第二指定范圍內(nèi)改變的第二壓力)；以及具有三個(gè)口 77、78和80的液體變換器76。兩個(gè)口 78和79與線路89和90連接。第三口 77經(jīng)由閥63、62和61與蓄能器I的液體貯存器3連接，并且與蓄能器24的液體貯存器27和28連接。液壓變換器76實(shí)施成可變液壓變換器，以可以改變(連續(xù)地或步進(jìn)地)通過其口的液體流率之間的比，并且之后改變這些口中的壓力之間的比。因此，在氣體壓力改變的階段中，液壓變換器76確保在來自線路89、90中的給定的第一壓力和第二壓力的壓力差下，使兩個(gè)所述線路89、90與蓄能器1、2或24的所述液體貯存器之間可以進(jìn)行液體交換。線路89、90中的第一壓力和第二壓力兩者都保持在高值(優(yōu)選地為幾十或幾百巴)下，其中第二壓力高于第一壓力。為了穩(wěn)定線路89、90中的壓力，使用工作容積比蓄能器
1、2和24的聚集工作容積大的蓄能器91、92。當(dāng)裝置達(dá)到其初始狀態(tài)時(shí)，補(bǔ)給泵93經(jīng)由閥94,95從罐96向蓄能器91、92中輸送液體，直到將第一線89和第二線路90中的壓力分別設(shè)定在所指定的第一范圍和第二范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)換以循環(huán)的方式來進(jìn)行，所述循環(huán)包括在具有較冷氣體貯存器7的蓄能器I中的氣體壓縮階段；氣體通過較熱的換熱器10從蓄能器I傳遞到蓄能器2中的階段；氣體從蓄能器2傳遞到蓄能器24中的階段，在蓄能器24的較熱氣體貯存器8和23中進(jìn)行氣體膨脹；以及氣體通過較冷的換熱器11從蓄能器24傳遞到蓄能器I中的階段。
通過借助由從線路90流過液壓變換器76的口 79的液體流致動(dòng)的液壓變換器76而將工作液體泵送到蓄能器I的液體貯存器3中，氣體在蓄能器I中從低于線路89中的壓力的壓力被壓縮到高于線路90中的壓力的壓力。在氣體壓縮期間，通過調(diào)節(jié)液壓變換器76，即，通過升高將經(jīng)由口 79從線路90輸送到液壓變換器76中的液體的流動(dòng)速率與經(jīng)由口 77從液壓變換器76移位到蓄能器I的液體的流動(dòng)速率的比，來升高蓄能器I的液體貯存器3中的液體壓力。液壓馬達(dá)51致動(dòng)通過換熱器11泵送氣體的氣體送風(fēng)機(jī)48，這導(dǎo)致從氣體移除熱并且使氣體壓縮過程更接近等溫過程。在液體貯存器3中的液體壓力已升高至高于第二壓力(在第二線路90中)的壓力之后，在蓄能器中的工作液體壓力超過第二壓力的情況下，閥62和63切換至氣體從蓄能器I傳遞到蓄能器2中的階段。從蓄能器2的液體貯存器4流動(dòng)到線路90的工作液體致動(dòng)液壓變換器60，該液壓變換器60產(chǎn)生從蓄能器2到蓄能器I的工作液體流。結(jié)果，氣體從氣體貯存器7移位到氣體貯存器8中。在該情況下，氣體通過止回閥22、再生氣體換熱器53和較熱的換熱器10傳遞。由于熱從再生換熱器53和較熱的換熱器10供應(yīng)到氣體，因此，氣體加熱繼續(xù)并且膨脹接近等壓過程。通過將工作液體通過液壓變換器76從液體貯存器28移位到線路89，而致動(dòng)液壓變換器76并且產(chǎn)生從液體液壓變換器76到線路90的工作液體流，氣體在具有較熱氣體貯存器8、23的蓄能器2、24中從超過線路90中的壓力膨脹到低于第一線路89中的壓力的壓力。在氣體膨脹期間，通過調(diào)節(jié)液壓變換器76，即，通過升高經(jīng)由口 77從蓄能器24的液體貯存器28輸送到液壓變換器76的液體的流動(dòng)速率與經(jīng)由口 79從液壓變換器76移位到線路90的流動(dòng)速率的比，來降低蓄能器24和2的液體貯存器28、27中的液體壓力。從液體貯存器28流過液壓變換器76的口 77的液體的壓力保持得比氣體貯存器23中的氣體壓力更低。同時(shí)，同一蓄能器24的其它液體貯存器27產(chǎn)生比氣體壓力高的壓力，而來自蓄能器24的液體貯存器27的液體傳遞到蓄能器2的液體貯存器4。在氣體傳遞通過換熱器10期間供應(yīng)到氣體的熱使氣體膨脹過程更接近等溫過程。在液體貯存器3中的液體壓力已降低至低于第一壓力(第一線路89中的壓力)的壓力時(shí)，閥61、62和63切換到氣體從具有較熱氣體貯存器23的蓄能器24傳遞到具有較冷氣體貯存器7的蓄能器I中的階段，這是在蓄能器中的工作液體壓力低于第一壓力時(shí)進(jìn)行的。從線路89 (經(jīng)由相應(yīng)的止回閥97)到蓄能器24的液體貯存器27、28的工作液體流致動(dòng)液壓變換器60，該液壓變換器60產(chǎn)生從蓄能器I到蓄能器24的工作液體流；因此，氣體從氣體貯存器23移位到氣體貯存器24中。在該情況下，氣體傳遞通過再生氣體換熱器7、較冷的換熱器11和相應(yīng)的止回閥22。由于從氣體向再生換熱器53以及較冷的換熱器11移除熱，因此，氣體被冷卻并且被壓縮，該過程接近等壓過程。由于每個(gè)轉(zhuǎn)換循環(huán)，工作液體的一些部分從具有第一壓力的線路89傳遞到具有更高的第二壓力的線路90。接近等溫過程的壓縮過程和膨脹過程以及等壓壓縮和膨脹的階段之間的氣體熱再生使氣體循環(huán)接近于第二類型的Ericsson循環(huán)(兩個(gè)等溫線和兩個(gè)等壓線，在等壓線之間具有熱再生)。氣體壓縮和膨脹越接近等溫，并且熱再生率越接近100%，這種循環(huán)的熱力學(xué)效率越接近熱力學(xué)極限，即，越接近Carnot (卡諾)循環(huán)效率。液壓變換器60和76的滑動(dòng)密封件(以及蓄能器24的分離器75的密封件)以壓差操作，而不是以全壓力操作，這降低了的泄漏和摩擦損失并且提高了轉(zhuǎn)換的液壓機(jī)械效率。
根據(jù)圖2的用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置14還包括具有四個(gè)口 99、100、101、102的液壓變換器98。兩個(gè)口 99和100與所述第一線路89和第二線路90連接，而其它兩個(gè)口 101和102與兩個(gè)輸出線路104和105連接。液壓變換器98被實(shí)施成被調(diào)節(jié)的液壓變換器，而可以將輸出線路104和105中的壓力保持成與第一線路89和第二線路90中的壓力不同。將熱轉(zhuǎn)換成液能的上述循環(huán)過程涉及將液體從第一線路89和第二線路90供應(yīng)到蓄能器1、24并將液體從蓄能器2、24吸入所述線路89、90中的交替階段。因此，這些線路中的壓力經(jīng)受第一指定壓力范圍和第二指定壓力范圍中的周期變化。液壓變換器中的壓力變換率的控制確保與從這些周期壓力波動(dòng)傳遞到負(fù)載106的功率無關(guān)。當(dāng)?shù)谝粔毫虻诙毫σ蛞簤鹤儞Q器76或98中的泄漏而超過所指定范圍時(shí)，這些壓力通過補(bǔ)給泵93以及閥93、95恢復(fù)。因此，隔絕壓力，以通過選擇線路89、90中的給定的第一壓力和第二壓力使氣體循環(huán)效率最優(yōu)化，并且通過選擇線路104、105中的高輸出壓力和低輸出壓力而使負(fù)載106的條件最優(yōu)化。結(jié)果，在從熱源到氣體的小損失的情況下所傳遞的熱以高的熱力學(xué)效率轉(zhuǎn)換成氣體功，該氣體功以高的液壓機(jī)械效率變換成傳遞到負(fù)載的液能。因此，所提議的將熱轉(zhuǎn)換成液能的方法和用于其實(shí)施的裝置提供了 -高的熱使用率，這是因?yàn)橥ㄟ^這樣的換熱器進(jìn)行蓄能器之間的氣體傳遞，該換熱器消除了厚重元件的循環(huán)加熱和冷卻的熱損失，尤其是結(jié)合了消除了在與蓄能器的壁進(jìn)行熱交換時(shí)的氣體熱損失以及消除了通過保存或再生工作液體熱而與液體進(jìn)行熱交換的氣體熱損失；-將供應(yīng)到氣體的熱轉(zhuǎn)換成由氣體執(zhí)行的功的氣體循環(huán)的高熱力學(xué)效率，尤其是結(jié)合有氣體熱再生并結(jié)合有接近等溫過程的氣體壓縮或膨脹過程；-將氣體功轉(zhuǎn)換成液能的高液壓機(jī)械效率，這是因?yàn)榻柚谝簤鹤儞Q器而在小壓力差下進(jìn)行的蓄能器之間的液體傳遞，尤其是結(jié)合了在小壓力差下在蓄能器和線路之間的液體的等壓交換以及結(jié)合有分別在氣體壓縮或膨脹時(shí)液壓變換器在液體供應(yīng)或吸入的使用；-將熱轉(zhuǎn)換成傳遞到負(fù)載的液能的高的總效率，這是因?yàn)榻Y(jié)合了前述因素，尤其是結(jié)合了使用液壓變換器，以確保與蓄能器交換液體的線路中的壓力變換成與負(fù)載交換液體的線路中的壓力；-高功率密度，這是因?yàn)楦邭怏w和液體壓力以及高變換效率；-提高的可靠性，這是因?yàn)槿コ烁邏合略难h(huán)加熱和冷卻；-可以在厚重?fù)Q熱器中積聚熱并且在臨時(shí)停機(jī)或降低熱源功率期間使用該積聚熱來將其轉(zhuǎn)換成液能。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，該詳細(xì)說明作為實(shí)施例給出，并且可以在本發(fā)明的限制內(nèi)進(jìn)行許多其它變化，例如包括(但不限于)實(shí)施未曾在這里詳細(xì)描述的方法，并且這些方法的不同在于氣體循環(huán)的類型；工作液體和氣體的選擇；以及外部熱源、冷卻傳熱介質(zhì)和與其熱接觸的特定特征的類型，并且裝置的實(shí)施方式的不同在于蓄能器的數(shù)量和實(shí)施方 式；氣體和液體換熱器、氣體送風(fēng)機(jī)、用于液體的供應(yīng)和吸入的裝置(包括液壓變換器和緩沖器以及裝置的其它部件)以及以上未描述的裝置的部件的一體實(shí)施方式的變形。
權(quán)利要求
1.一種將熱轉(zhuǎn)換成液能的方法，該方法包括將工作液體泵送到兩個(gè)或更多個(gè)液壓氣動(dòng)蓄能器(下文稱為蓄能器)中的至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器中，其中在所述至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器中進(jìn)行氣體壓縮；通過將所述工作液體從至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器移位而在該至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器中進(jìn)行氣體膨脹；以及將熱供應(yīng)到氣體并且從氣體移除熱，該方法執(zhí)行成使得在膨脹期間的氣體的平均溫度高于壓縮期間的平均溫度，其中，通過將氣體傳遞通過較熱的換熱器而將熱供應(yīng)到氣體，而通過將氣體傳遞通過另一個(gè)較冷的換熱器來從氣體移除熱，同時(shí)氣體通過所述換熱器在不同蓄能器的氣體貯存器之間傳遞。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較冷，并且氣體通過所述較冷的換熱器傳遞到這一氣體貯存器中；而至少一個(gè)另外的蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較熱，并且氣體通過所述較熱的換熱器傳遞到這一氣體貯存器中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器的壁和其中的工作液體保持得較冷，并且至少一個(gè)另外的蓄能器的液體貯存器的壁和其中的工作液體保持得較熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，從至少一個(gè)蓄能器移位的工作液體流過再生液體換熱器，而在將工作液體泵送到該蓄能器期間，工作液體沿相反方向流過同一再生液體換熱器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，較熱的工作液體借助至少一個(gè)可動(dòng)隔熱器與較冷的工作液體分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在較冷的液體貯存器中使用一種工作液體，在較熱的液體貯存器中使用另一種工作液體，這些不同的工作液體由至少一個(gè)可動(dòng)分離器分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，使用至少三個(gè)蓄能器，在所述至少三個(gè)蓄能器中的至少兩個(gè)蓄能器中的氣體貯存器的壁保持得較冷，并且氣體通過所述較冷的換熱器而在壓縮的情況下在所述至少兩個(gè)蓄能器之間傳遞。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，使用至少三個(gè)蓄能器，在所述至少三個(gè)蓄能器中的至少兩個(gè)蓄能器中的氣體貯存器的壁保持得較熱，并且氣體通過所述較熱的換熱器而在膨脹的情況下在所述至少兩個(gè)蓄能器之間傳遞。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，至少一個(gè)蓄能器中的氣體貯存器的壁借助于熱防護(hù)而與被加熱的氣體流分離。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，借助氣體送風(fēng)機(jī)在至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器中產(chǎn)生強(qiáng)制氣體對流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，通過借助于所述氣體送風(fēng)機(jī)將氣體傳遞通過至少一個(gè)換熱器來產(chǎn)生強(qiáng)制氣體對流，其中氣體從所述蓄能器的所述氣體貯存器退回并且將氣體返回到同一氣體貯存器中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，所述氣體送風(fēng)機(jī)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，所述液壓馬達(dá)通過在該液壓馬達(dá)和所述蓄能器中的至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器之間流動(dòng)的液體來驅(qū)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，轉(zhuǎn)換以循環(huán)的方式進(jìn)行，在該循環(huán)中，至少在一個(gè)階段，通過氣體冷卻將熱從氣體移除，并且至少在一個(gè)階段，通過氣體加熱將熱供應(yīng)到氣體，同時(shí)在氣體冷卻的階段，將熱從氣體移除到再生換熱器，然后在氣體加熱的階段，將所移除的熱從所述再生換熱器供應(yīng)到氣體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，使用熱的傳熱介質(zhì)作為熱源，并且使用逆流式熱的換熱器，在熱供應(yīng)期間氣體通過所述逆流式熱的換熱器傳遞，使得將熱從離開所述換熱器的所述傳熱介質(zhì)供應(yīng)到進(jìn)入所述換熱器的所述氣體，同時(shí)將熱從進(jìn)入所述換熱器的所述傳熱介質(zhì)供應(yīng)到離開所述換熱器的所述氣體，而該逆流式熱的換熱器的至少一部分被用作再生換熱器，該再生換熱器在冷卻期間沿一個(gè)方向?qū)怏w傳遞通過該部分，并且在加熱期間沿相反方向?qū)怏w傳遞通過該部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過將液體泵送到這些蓄能器中的至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器中以及將液體從至少一個(gè)另外的蓄能器的液體貯存器移位，而使氣體在所述氣體貯存器之間傳遞，其中在這些蓄能器的液體貯存器之間產(chǎn)生液體流，使得在該流中的液體的任何部分之間的壓差不超過供該流泵入的液體貯存器中的液體的壓力的30%，優(yōu)選地該差不超過所述壓力的5%。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，借助于具有至少三個(gè)液口的液壓變換器而產(chǎn)生所述液體流，其中所述至少三個(gè)液口中的兩個(gè)連接至所述蓄能器的液口，在所述液口之間產(chǎn)生所述液體流，而所述變換器由流過其至少一個(gè)另外的口的另一種液體流驅(qū)動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，使用至少一個(gè)蓄能器，該蓄能器包括至少兩個(gè)液體貯存器，所述至少兩個(gè)液體貯存器由一個(gè)共用的活塞分離器與氣體貯存器分離，通過將該蓄能器的至少一個(gè)液體貯存器中的液體的壓力保持得高于同一蓄能器的氣體貯存器中的氣體壓力，而將該蓄能器的至少一個(gè)液體貯存器中的液體的壓力保持得低于所述氣體壓力，來產(chǎn)生所述工作液體的流。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，為了泵送和移位工作液體，使用用于液體供應(yīng)和吸入的裝置，該裝置包括具有第一壓力的線路和具有第二壓力的線路，所述第二壓力高于所述第一壓力，同時(shí)轉(zhuǎn)換以循環(huán)的方式進(jìn)行，該循環(huán)包括在將工作液體從液壓變換器泵送到具有較冷氣體貯存器的蓄能器的液體貯存器中期間，在該蓄能器中進(jìn)行氣體壓縮的階段，其中所述液體變換器還連接至所述具有第一壓力的線路和所述具有第二壓力的線路；在所述蓄能器中的工作液體壓力高于所述第二壓力的情況下，將氣體從所述具有較冷氣體貯存器的所述蓄能器通過較熱的換熱器傳遞到具有較熱氣體貯存器的蓄能器中的階段，其中從具有所述較熱氣體貯存器的所述蓄能器到所述具有第二壓力的線路產(chǎn)生工作液體流，并且該流驅(qū)動(dòng)所述液體變換器，所述液體變換器產(chǎn)生從具有所述較熱氣體貯存器的所述蓄能器到具有所述較冷氣體貯存器的所述蓄能器的工作液體流；通過將工作液體從具有所述較熱氣體貯存器的所述蓄能器的液體貯存器移位到還與所述具有第一壓力的線路和所述具有第二壓力的線路連接的所述液壓變換器中，而在具有所述較熱氣體貯存器的所述蓄能器中進(jìn)行氣體膨脹的階段；以及在所述蓄能器中的工作液體壓力低于所述第一壓力的情況下，將氣體從具有所述較熱氣體貯存器的所述蓄能器通過較冷的換熱器傳遞到具有所述較冷氣體貯存器的所述蓄能器中的階段，其中產(chǎn)生從所述具有第一壓力的線路到具有所述較熱氣體貯存器的所述蓄能器的工作液體流，并且該流驅(qū)動(dòng)所述液體變換器，從而產(chǎn)生從具有所述較冷氣體貯存器的所述蓄能器到具有所述較熱氣體貯存器的所述蓄能器的工作液體流。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，在熱轉(zhuǎn)換期間獲得的液能通過所述液壓變換器傳遞到負(fù)載，所述液壓變換器的兩個(gè)口與所述具有第一壓力的線路和所述具有第二壓力的線路連接，并且其它兩個(gè)口與具有高輸出壓力的線路和具有低輸出壓力的線路連接。
20.一種用于將熱轉(zhuǎn)換成液能的裝置，該裝置包括至少兩個(gè)液壓氣動(dòng)蓄能器，其中，在每個(gè)蓄能器中與用于液體供應(yīng)和吸入的裝置連通的液體貯存器由可動(dòng)分離器與氣體貯存器分離，該氣體貯存器與加熱和冷卻裝置連通，所述加熱和冷卻裝置形成得可以加熱和冷卻流入的氣體，其中，所述加熱和冷卻裝置包含至少兩個(gè)氣體換熱器，所述至少兩個(gè)氣體換熱器安裝成可以將氣體通過它們在不同蓄能器的氣體貯存器之間傳遞，同時(shí)所述加熱和冷卻裝置形成得可以將這些換熱器中的至少一個(gè)保持得較冷并且將至少一個(gè)另外的換熱器保持得較熱。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，所述加熱和冷卻裝置形成得可以將至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較冷，并且將氣體通過較冷的換熱器傳遞到所述至少一個(gè)蓄能器中，而將至少一個(gè)另外的蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較熱，并且將氣體通過較熱的換熱器傳遞到所述至少一個(gè)另外的蓄能器中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中，所述加熱和冷卻裝置形成得可以將至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器的壁和其中的工作液體保持得較冷，而將至少一個(gè)另外的蓄能器的液體貯存器的壁和其中的工作液體保持得較熱。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中，所述用于液體供應(yīng)和吸入的裝置包括至少一個(gè)液體再生換熱器，所述至少一個(gè)液體再生換熱器與至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器連接，并且形成得在液體通過其從該蓄能器移位期間可以從液體移除熱并且在液體通過其泵送回到該蓄能器期間可以將所移除的熱供應(yīng)到液體。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中，所述用于液體供應(yīng)和吸入的裝置包括至少一個(gè)液體緩沖器，所述至少一個(gè)液體緩沖器包括由兩個(gè)可動(dòng)隔熱器分離的液體貯存器。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中，所述用于液體供應(yīng)和吸入的裝置包括至少一個(gè)液體緩沖器，所述至少一個(gè)液體緩沖器包括兩個(gè)由可動(dòng)分離器分離的液體貯存器。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中，該裝置包括至少三個(gè)蓄能器，所述加熱和冷卻裝置形成得可以將至少兩個(gè)蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較冷，并且通過較冷的氣體換熱器在所述至少兩個(gè)蓄能器之間傳遞氣體。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中，該裝置包括至少三個(gè)蓄能器，同時(shí)所述加熱和冷卻裝置形成得可以將至少兩個(gè)蓄能器的氣體貯存器的壁保持得較熱，并且通過較熱的氣體換熱器在所述至少兩個(gè)蓄能器之間傳遞氣體。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，至少一個(gè)蓄能器設(shè)置有熱防護(hù)裝置，該熱防護(hù)裝置形成得可以將所述蓄能器的氣體貯存器的壁與輸入氣體流分離。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，所述加熱和冷卻裝置包括至少一個(gè)氣體送風(fēng)機(jī)，所述至少一個(gè)氣體送風(fēng)機(jī)安裝得可以在至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器中產(chǎn)生強(qiáng)制氣體對流。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其中，至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器通過至少兩個(gè)氣體線路與所述加熱和冷卻裝置連通，而可以借助所述氣體送風(fēng)機(jī)通過其中一個(gè)所述氣體線路將氣體從所述氣體貯存器退出，將所退出的氣體至少傳遞通過一個(gè)氣體換熱器，并且通過另一個(gè)氣體線路將氣體返回到同一氣體貯存器。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其中，所述用于液體供應(yīng)和吸入的裝置包括至少一個(gè)液壓馬達(dá)，所述至少一個(gè)液壓馬達(dá)與至少一個(gè)氣體送風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)連接，而所述液壓馬達(dá)安裝成可以由該液體馬達(dá)與至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器之間的液體流驅(qū)動(dòng)。
32.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，至少一個(gè)氣體換熱器形成得在氣體通過其沿一個(gè)方向傳遞時(shí)可以從氣體移除熱，并且在氣體通過其沿相反方向傳遞時(shí)可以供應(yīng)從其移除的熱。
33.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，至少一個(gè)氣體換熱器具有形成為用于使外部傳熱介質(zhì)通過的通道，而可以將熱從該傳熱介質(zhì)供應(yīng)到氣體，使得將熱從離開所述換熱器的所述外部傳熱介質(zhì)供應(yīng)進(jìn)入所述換熱器的氣體，同時(shí)將熱從進(jìn)入所述換熱器的所述外部傳熱介質(zhì)供應(yīng)到離開所述換熱器的氣體，而所述換熱器具有至少一個(gè)附加氣口，并且所述加熱和冷卻裝置包含至少一個(gè)通道，所述至少一個(gè)通道連接所述附加氣口與至少一個(gè)蓄能器的氣體貯存器并且形成得可以鎖定該通道。
34.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，所述用于液體供應(yīng)和吸入的裝置包括在蓄能器之間傳遞液體的裝置，該裝置形成得可以在至少兩個(gè)蓄能器的液體貯存器之間產(chǎn)生液體流，從而在該流中的液體的任何部分之間的壓力差不超過該流所泵入的液體貯存器中的液體的壓力的30%，優(yōu)選地該差不超過所述壓力的5%。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述在蓄能器之間傳遞液體裝置包括具有至少三個(gè)液口的至少一個(gè)液壓變換器，所述至少一個(gè)液壓變換器安裝成可以借助其兩個(gè)口與至少兩個(gè)蓄能器的液體貯存器連通，并且當(dāng)液體流過其至少一個(gè)其他口時(shí)可以在它們之間產(chǎn)生液體流。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，至少一個(gè)蓄能器包括至少兩個(gè)液體貯存器，所述至少兩個(gè)液體貯存器由一個(gè)共用的活塞分離器與一個(gè)氣體貯存器分離，所述在蓄能器之間傳遞液體裝置形成得可以在該蓄能器的至少一個(gè)液體貯存器和另一個(gè)蓄能器的至少一個(gè)液體貯存器之間產(chǎn)生液體流。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述用于液體供應(yīng)和吸入的裝置包含第一線路和第二線路，可以分別保持所述第一線路中的第一壓力和所述第二線路中的第二壓力；以及具有至少三個(gè)口的所述液壓變換器，所述液壓變換器安裝成在與所述線路中的壓力不同的情況下，可以與所述兩個(gè)線路連接并且與至少一個(gè)蓄能器的液體貯存器進(jìn)行液體交換。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，其中，所述用于液體供應(yīng)和吸入的裝置包括具有至少四個(gè)口的所述液體變換器，所述液體變換器安裝成可以使兩個(gè)口與所述第一線路和所述第二線路連接，并且其它兩個(gè)口與兩個(gè)輸出線路連接，并且可以將所述輸出線路中的壓力保持得與所述第一線路和所述第二線路中的壓力不同。
全文摘要
一種用于將熱轉(zhuǎn)換成液能的方法，該方法包括將工作流體注入到液壓氣動(dòng)蓄能器中，其中進(jìn)行氣體收縮；隨后在將工作流體從另一個(gè)蓄能器排出的情況下進(jìn)行氣體膨脹；并且將熱供應(yīng)氣體并從氣體移除熱，這些操作能夠執(zhí)行得使氣體的平均溫度在膨脹時(shí)比收縮時(shí)高。氣體被供應(yīng)有熱，從而使氣體經(jīng)由較熱的換熱器傳遞，并從氣體移除熱，從而使氣體經(jīng)由另一個(gè)較冷換熱器傳遞，其中氣體經(jīng)由上述換熱器在各種蓄能器之間傳遞。用于將熱轉(zhuǎn)換成液能的裝置包括至少兩個(gè)蓄能器、用于供應(yīng)和接收液體的裝置以及加熱和冷卻裝置，所述加熱和冷卻裝置包括至少兩個(gè)連續(xù)流的氣體換熱器，這些連續(xù)流的氣體換熱器安裝成能夠用于在各種蓄能器的氣體貯存器之間傳遞氣體。熱轉(zhuǎn)換成液能的效率和速率提高。確保可靠性和高功率密度。
文檔編號F02G1/043GK102812228SQ201080065439
公開日2012年12月5日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者亞歷山大·阿納托利耶維奇·斯特羅加諾夫 申請人:亞歷山大·阿納托利耶維奇·斯特羅加諾夫