容积式膨胀机、启动容积式膨胀机的方法、闭式循环设备以及
利用所述设备将热能转化成电能的方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及容积式膨胀机以及利用所述膨胀机以通
过热量回收和转换来产生电能和/或机械能的闭式循环设备，该闭式循环设备比如为
朗肯循环设备；本发明还涉及启动容积式膨胀机的方法以及用于借助于所述设备将热能转换成电能的方法。
[0002] 本发明可以使用在沼气/
生物质设备中以用于从
热电联产过程中回收废热、使用地热
发电厂中以用于利用中型/小型热源、使用在工业废热回收系统(对来自工业生产过程的废热进行转换)中、使用在家用设备中用于生产卫生用电和热。膨胀机以及相关设备的另一用途可能不仅涉及家用系统还涉及工业系统，在所述家用系统和工业系统中，热源由
太阳能捕获系统供给。该设备还可以使用在
汽车领域中，例如用以从
发动机回收热量。
背景技术
[0003] 使用用于热能回收并且随后产生电能的容积式膨胀机的朗肯循环系统是已知的。
[0004] 这种系统的一个实施方式涉及作为膨胀室的一个或更多个
汽轮机的使用。然而，该解决方案具有对于本领域技术人员而言众所周知的一些限制和缺点，所述限制和缺点为：
[0005] -汽轮机以及相关的控制构件的高成本；
[0006] -对于频繁维修的需要，从而导致各种成本；
[0007] -仅在以膨胀
流体的非常精确的流量且在预定旋转速度下获得最大产量，特别地，这可能是汽轮机系统的最大的限制，因为如果旋转速度经受偏离最优值的略微变化，则汽轮机的产量大幅减小。
[0008] 还应当注意的是，通常可获得的热源具有中温/低温。将由这些热源所提供的热量转换成电能是通过汽轮机的使用进行的，其相对于所产生的
能量过于昂贵：汽轮机不适于利用通常也具有广泛变化的热量供应的中低温热源，这使得更加不适合利用汽轮机来转换热能(如上面所描述的，汽轮机在膨胀流体的非常精确流量下提供最大产量)。
[0009] 由于汽轮机的利用中/低温源的较差能
力，因此中/低温源仅在有限程度上用于专业用途而不被使用在家庭中。实际上，到目前为止，大部分的中/低温源分散至环境中并且因此被浪费。
[0010] 最常用的热源以及在本文中所提及的热源在其燃烧的情况下可获得既作为人类活动的衍生物又作为自然存在的衍生物，比如工业废弃产物中所包含的热量或者生物质中所包含的热量。
[0011] 为了克服上面所描述的缺点，已知的是，利用能够在不存在功率和产量的过度降低的情况下以相对小的流体流量操作的替代性或旋转容积式膨胀机。容积式膨胀机通过以较低热能进行操作而以大幅低于汽轮机转速的旋转数(循环)工作，这消除了在流体通向(由于
工作流体的不适当
蒸发而滴到)膨胀室中的事件中对移动式部件的损坏的
风险。容积式膨胀机的结构复杂性也低于汽轮机的结构复杂性，随之而来的是成本的降低。除了减小复杂性之外，容积式膨胀机比汽轮机更紧凑，这有助于容积式膨胀机的实施、组装以及安装。
[0012] 在
专利申请US2012/0267898A1和专利申请WO2014141072中描述了用于利用低温下的热源将热能转换成电能的容积式膨胀机的示例。尽管在中/低温的热源的条件下已知的往复移动容积式膨胀机与汽轮机相比有所改进，但是本
申请人相信的是，这些已知的容积式膨胀机可以在若干方面进行进一步改进。
[0013] 已知的容积式膨胀机包括：
活塞和相关
曲柄机构的支承壳体、
曲轴的一部分、以及可选地工作流体流的一个或更多个控制
阀。在壳体外部布置有将阀连接至曲轴的传动构件以及曲轴的通常连接至发
电机的部分。应当注意的是，已知的膨胀机通常还包括用于对传动机构进行保护和润滑的装置以及将曲轴连接至发电机的连接构件。膨胀机的大量的部件——壳体内部的部件以及壳体外部的部件——使得膨胀机的组装和拆卸步骤相当复杂，这一情况在时间和成本方面不利地影响膨胀机的安装和卸装步骤以及膨胀机的任何维修或修理工作。还应注意的是，传统膨胀机的结构复杂性决定了膨胀机的润滑低效以及设定和启动困难。
[0014] 除此之外，已知的容积式膨胀机、特别地适于根据朗肯循环来操作的膨胀机通常以不连续的方式使用：在其上使这种膨胀机操作的设备经受连续的停止和启动。在膨胀机的
怠速状态期间，存在于膨胀机中的工作流体冷凝(特别地在外部低温的环境中)，从而形成冷凝的液体。冷凝的工作流体防止膨胀机的启动，从而使得不能重新启动整个设备，除非所述冷凝的液体首先被消除。为了克服该缺点，在过去提供了迫使工作人员借助于布置在膨胀机外的
电阻器或借助于基本系统对膨胀机进行临时加热的特别维护过程，比如用火焰来加
热膨胀机本体。然而，
电阻器或其他临时系统的使用需要非常长的操作时间和负面地影响设备总效率的高能耗。
[0015] 替代性地，需要工作人员执行对不期望存在于膨胀机内的任何液体的清除。此外，该维护过程除了需要专业人员之外还需要非常长的操作时间，这严重影响设备的停机时间。
[0016] 本发明的目的
[0017] 因此，本发明的目的是大致解决上述
现有技术的缺点和/或限制。
[0018] 本发明的第一目的是提供效率高的容积式膨胀机和相关的设备，特别地允许即使在中温/低温下通过可变热能的转换也实现高产量的容积式膨胀机和相关的设备。本发明的另一目的是提供容积式膨胀机和相关的设备，所述相关的设备例如为朗肯循环设备，所述相关的设备能够适于不同的工作状态使得能够有效地利用可获得的热源并在良好产量的情况下输送最大动力。
[0019] 本发明的另一目的是提供容积式膨胀机和相关的设备，所述相关的设备例如为朗肯循环设备，所述相关的设备具有简单且紧凑型构型且适于允许容易安装并且因此降低了生产成本、维护成本和组装成本。
[0020] 本发明的另一目的是提供能够容易地且快速地安装在用于将热能转换成电能的设备上的容积式膨胀机，特别地，本发明的目的是提供下述容积式膨胀机：该容积式膨胀机可以快速地拆卸和/或移除(比如在安装、更换或维修的情况下快速地拆卸和/或移除)使得任何设备的停机时间可以被减至最小。
[0021] 本发明的另一目的是提供下述容积式膨胀机：该容积式膨胀机具有能够确保其快速且有效启动的能力的结构；特别地，本发明的目的是提供下述容积式膨胀机：该容积式膨胀机不需要耗
费用于启动该容积式膨胀机的电能。
[0022] 本发明的另一目的是提供容积式膨胀机和相关的设备，所述相关的设备例如为朗肯循环设备，所述相关的设备可以在不需要对用于将热能转换成电能的常规系统进行复杂改变的情况下实施。本发明的另一目的是提供能够有效地利用上面所提到的膨胀机和设备的方法，特别地，本发明的目的是提供一种方法，该方法用于将热能转换成容易地实施的电能并且通过该方法能够获得极好的能量转换效率。
[0023] 通过以下描述将变得更明显的这些目的和其他目的基本上通过根据在所附
权利要求中的一项或更多项和/或以下方面中的一个或更多个方面中所阐述的容积式膨胀机、闭式循环设备以及用于将热能转换成电能的方法而实现，所述以下方面单独地呈现、或者以彼此组合的方式呈现、或者以与所附权利要求中的任一项组合的方式呈现并且/或者与下文中所描述的另外方面或特征中的任一者组合的方式呈现。
发明内容
[0024] 在下文中对本发明的各方面进行描述。在本发明的第一方面中，提供了用于闭式循环设备的容积式膨胀机(4)，所述闭式循环设备特别地为朗肯循环设备，所述容积式膨胀机(4)包括：
[0025] 至少一个壳体(50)，所述至少一个壳体(50)具有构造成用于使得能够将工作流体引入壳体(50)内的至少一个通用入口(51)以及构造成用于使得能够将工作流体从所述壳体(50)排出的至少一个通用出口(52)；
[0026] 至少一个活塞(6)，所述至少一个活塞(6)在壳体内操作并且适于限定可变容积的膨胀室(7)；
[0027]
主轴(11)，该主轴(11)可动地连接至活塞(6)并且构造成用于以旋转的方式绕主轴线(X)运动，所述主轴(11)至少部分地容置在壳体(50)内；
[0028] 至少一个阀(10)，所述至少一个阀(10)构造成用于选择性地打开以及关闭膨胀室(7)的入口(8)和出口(9)，从而至少能够实现如下状态：
[0029] 工作流体被引入到膨胀室(7)中；
[0030] 工作流体在膨胀室(7)中膨胀；以及
[0031] 工作流体从所述膨胀室(7)排放，
[0032] 其中，壳体(50)在内部限定与通用出口(52)流体连通的排放室，该排放室还构造成用于在工作流体从膨胀室(7)自身中排放的状态期间与膨胀室(7)的出口(9)流体连通。
[0033] 在根据第一方面的第二方面中，壳体(50)在内部限定与通用出口(52)直接流体连通的排放室。
[0034] 在根据前述方面中的任一方面的第三方面中，排放室构造成用于在工作流体从膨胀室(7)自身排放的状态期间与膨胀室(7)的出口(9)直接流体连通。
[0035] 在根据前述方面中的任一方面的第四方面中，膨胀机包括传动构件(53)，该传动构件(53)在一侧上连接至阀(10)并且在另一侧上连接至主轴(11)，所述传动构件(53)构造成用于对工作流体的引入状态、膨胀状态以及排放状态与主轴(11)的旋转进行同步，[0036] 并且其中，传动构件(53)在壳体(50)中布置在工作流体的排放室内。
[0037] 在根据前述方面中的任一方面的第五方面中，壳体(50)包括在第一纵向端部部分(50a)与第二纵向端部部分(50b)之间延伸的
侧壁，所述侧壁的厚度在壳体的外表面与内表面之间延伸，所述内表面界定壳体(50)的内腔，该内腔限定布置在壳体(50)自身内的排放室的至少一部分。
[0038] 在根据前一方面的第六方面中，传动构件(53)至少部分地布置在壳体(50)的内腔内且布置在第一纵向端部部分(50a)与第二纵向端部部分(50b)之间。
[0039] 在根据前述方面中的任一方面的第七方面中，每个膨胀室(7)的可变容积由在壳体(50)内操作的相应的壳状件(5)以及以滑动的方式被接纳在所述壳状件中的所述活塞(6)界定，所述入口(8)和所述出口(9)被
定位在所述壳状件上，所述壳状件界定坐置部(22)比如筒形坐置部(22)。
[0040] 在根据前一方面的第八方面中，坐置部(22)被限定在壳体(50)的侧壁上，活塞(6)能够通过在坐置部中的滑动往复式运动而运动。
[0041] 在根据第七方面或第八方面的第九方面中，壳状件(5)的坐置部(22)沿着壳体(50)的侧壁的整个厚度延伸、特别地从壳体的内表面开始延伸到相应的阀(10)。
[0042] 在根据前述方面中的任一方面的第十方面中，膨胀机(4)包括至少一个曲柄机构(37)，所述至少一个曲柄机构(37)在一侧上被约束至活塞(6)并且在另一侧上被约束至主轴(11)，所述曲柄机构(37)构造成用于根据活塞(6)的交替滑动运动特别地根据活塞(6)在相应的膨胀室(7)中的滑动而使主轴(11)绕轴线(X)旋转。
[0043] 在根据前述方面中的任一方面的第十一方面中，主轴(11)的至少一部分容置在壳体(50)的排放室中。
[0044] 在根据第十方面或第十一方面的第十二方面中，整个曲柄机构(37)被容置在壳体(50)的排放室中。
[0045] 在根据第八方面至第十方面中的任一方面的第十三方面中，主轴(11)包括与主轴(11)自身的旋
转轴线(X)间隔开的接合部分(11a)，其中，曲柄机构(37)包括：
[0046] 基部元件(38)，该基部元件(38)被约束、特别地铰接至主轴(11)的接合部分(11a)，所述基部元件(38)能够以旋转的方式绕主轴(11)的轴线(X)运动；
[0047] 推动元件(39)，该推动元件(39)在一侧上直接连接至基部元件(38)并且在另一侧上直接连接至活塞(6)。
[0048] 在根据前一方面的第十四方面中，主轴(11)的接合部分(11a)包括销，基部元件(38)铰接至所述销。
[0049] 在根据前述方面中的任一方面的第十五方面中，阀(10)包括：
[0050] 内部中空的阀本体(24)，该内部中空的阀本体(24)具有：
[0051] 壳体坐置部(25)，该壳体坐置部(25)例如具有形成在阀本体内的大致筒形形状；
[0052] 至少一个第一通路(26)和至少一个第二通路(27)，所述至少一个第一通路(26)和所述至少一个第二通路(27)分别与膨胀室(7)的入口(8)和出口(9)流体连通、特别地直接流体连通；
[0053] 至少一个分配体(28)，所述至少一个分配体(28)以旋转的方式接合在阀本体的壳体坐置部(25)内，并且所述分配体(28)包括：
[0054] 至少一个引入通道(29)，所述至少一个引入通道(29)与壳体(50)的通用入口(51)流体连通；
[0055] 至少一个排出通道(30)，所述至少一个排出通道(30)与壳体(50)的排放室流体连通并且因此与壳体(50)的通用出口(52)流体连通；
[0056] 至少一个第一通道(31)，所述至少一个第一通道(31)与引入通道(29)直接流体连通，所述第一通道(31)包括构造成用于与阀本体(24)的第一通路(26)流体连通的至少一个侧向开口(31a)；
[0057] 至少一个第二通道(32)，所述至少一个第二通道(32)与第一通道(31)不同并且与第一通道(31)分开，所述至少一个第二通道(32)与排出通道(30)直接流体连通，所述第二通道(32)包括至少一个相应的侧向开口(32a)，所述至少一个相应的侧向开口(32a)相对于分配体的
旋转轴线(Z)从第一通道(31)的侧向开口(31a)成
角度地偏移，所述至少一个相应的侧向开口(32a)构造成用于与阀本体(24)的第二通路(26)流体连通，
[0058] 分配体(28)构造成用于根据其在壳体坐置部(25)内绕分配体(28)的轴线(Z)的旋转而选择性地确定容积式膨胀机(4)的引入状态、膨胀状态以及排放状态。
[0059] 在根据前一方面的第十六方面中，分配体的第一通道(31)和第二通道(32)相应的侧向开口(31a)和侧向开口(32a)构造成与膨胀室(7)直接流体连通、特别地与壳状件(5)的坐置部(22)直接流体连通。
[0060] 在根据第十五方面或第十六方面的第十七方面中，传动构件(53)至少部分地布置在阀本体(24)内并且传动构件(53)与阀(10)的分配体(28)直接接合。
[0061] 在根据第十五方面至第十七方面中的任一方面的第十八方面中，传动构件(53)包括：
[0062] 至少一个第一
齿轮(54)，所述至少一个第一齿轮(54)配装至阀(10)的分配体(28)；
[0063] 至少一个第二齿轮(55)，所述至少一个第二齿轮(55)配装至主轴(11)；
[0064] 至少一个中间构件(56)，所述至少一个中间构件(56)例如为齿轮(56)，所述至少一个中间构件(56)构造成用于将第一齿轮(54)与第二齿轮(55)以可移动的方式连接。
[0065] 在根据前述方面中的任一方面的第十九方面中，膨胀机包括在壳体(50)内操作的多个活塞(6)。
[0066] 在根据前一方面的第二十方面中，每个活塞(6)被容置在被限定于壳体(50)内的相应的壳状件(5)中。
[0067] 在根据第十九方面或第二十方面的第二十一方面中，活塞(6)相对于主轴(11)的旋转轴线(X)彼此成角度地偏移，特别地从而限定或者也被称为星型膨胀机的径向膨胀机。
[0068] 在根据第十九方面至第二十一方面中的任一方面的第二十二方面中，容积式膨胀机(4)包括数目等于或大于3，特别地数目等于或在3与12之间、甚至更特别地数目在3与9之间的多个活塞(6)。
[0069] 在根据前述方面中的任一方面的第二十三方面中，膨胀机(4)包括用于每个活塞(6)的每个膨胀室(7)的阀(10)。
[0070] 在根据第十九方面至第二十三方面中的任一方面的第二十四方面中，曲柄机构(37)包括用于每个活塞(6)的推动元件(39)，每个推动元件(39)被约束至单个基部元件(38)。
[0071] 在根据第十五方面至第二十四方面中的任一方面的第二十五方面中，用于每个活塞(6)的传动构件(53)包括：
[0072] 至少一个第一齿轮(54)，所述至少一个第一齿轮(54)配装至阀(10)的分配体(28)；
[0073] 至少一个第二齿轮(55)，所述至少一个第二齿轮(55)配装至主轴(11)；
[0074] 至少一个中间构件(56)，所述至少一个中间构件(56)例如为齿轮(56)，所述至少一个中间构件(56)构造成用于将第一齿轮(54)与第二齿轮(55)连接，
[0075] 所述传动构件(53)构造成用于：
[0076] 对于每个活塞(6)而言，将关于膨胀室(7)的工作流体的引入状态和排放状态与主轴(11)的旋转进行同步；
[0077] 对不同的膨胀室(7)的至少工作流体的引入状态和排放状态进行同步，使得膨胀室(7)的相应的引入状态或排放状态相对于另一膨胀室(7)的相应的引入状态或排放状态暂时偏移。
[0078] 在根据第五方面至第二十五方面中的任一方面的第二十六方面中，壳体(50)包括：
[0079] 处于第一纵向端部部分(50a)处的前部闭合元件(57)；
[0080] 处于第二纵向端部部分(50b)处的后部闭合元件(58)，
[0081] 壳体(50)的侧壁的内表面连同所述前部闭合元件和所述后部闭合元件一起界定壳体(50)自身的内腔。
[0082] 在根据前一方面的第二十七方面中，前部元件(57)以可移除的方式被约束至膨胀机的壳体(50)的其余部分。
[0083] 在根据第二十六方面或第二十七方面的第二十八方面中，后部元件(58)以可移除的方式被约束至膨胀机(4)的壳体(50)的其余部分。
[0084] 在根据的第二十九方面中，通用入口(51)被限定在前部元件(57)上或者被限定在后部元件(58)上，并且其中，通用出口(52)被限定在前部元件(57)上或者被限定在后部元件(58)上。
[0085] 在根据第二十六方面至第二十九方面中的任一方面的第三十方面中，通用入口(51)和通用出口(52)都被限定在前部元件(57)上或者都被限定在后部元件(58)上。
[0086] 在根据第十五方面至第三十方面中的任一方面的第三十一方面中，其中，[0087] 通用入口(51)仅与阀(可选地每个阀)的引入通道(29)流体连通、特别地仅与阀(可选地每个阀)的引入通道(29)直接流体连通，通用入口(51)既不与排放室直接连通也不与通用出口(52)直接连通，并且
[0088] 其中，通用出口(52)与排放室连通、特别地与排放室直接连通，所述排放室与阀(10)的排出通道(30)直接流体连通。
[0089] 在根据前述方面中的任一方面的第三十二方面中，壳体(50)包括至少一个辅助入口(59)，所述至少一个辅助入口(59)仅与排放室流体连通、特别地与排放室直接流体连通，并且因此，所述至少一个辅助入口(59)通过该排放室与通用出口(52)流体连通，所述辅助入口(59)构造成用于使得工作流体能够直接进入壳体(50)。
[0090] 在根据前一方面的第三十三方面中，辅助入口(59)不与通用入口(51)流体连通、特别地不与通用入口(51)直接流体连通。
[0091] 在根据第三十二方面或第三十三方面的第三十四方面中，辅助入口(59)构造成用于使得能够将呈气态的工作流体直接引入在壳体(50)内的排放室中并且然后使呈气态的工作流体在排放室内循环。
[0092] 在根据第三十二方面至第三十四方面中的任一方面的第三十五方面中，辅助入口(59)被限定在前部元件(57)上或者被限定在壳体(50)的后部元件(58)上。
[0093] 在根据第三十二方面至第三十五方面中的任一方面的第三十六方面中，通用入口(51)、通用出口(52)以及辅助入口(59)被限定在前部元件(57)上。
[0094] 在根据第三十二方面至第三十六方面中的任一方面的第三十七方面中，通用入口(51)和辅助入口(59)都布置在壳体(50)的前部闭合元件(57)上或者都布置在壳体(50)的后部闭合元件(58)上。
[0095] 在根据第五方面至第三十七方面中的任一方面的第三十八方面中，壳体(50)包括中空管状本体，该中空管状本体具有在第一纵向端部部分(50a)与第二纵向端部部分(50b)之间延伸并且至少部分地由内表面界定的贯穿开口，壳体(50)在第一纵向端部部分(50a)和第二纵向端部部分(50b)处分别具有第一入口和第二入口。
[0096] 在根据前一方面的第三十九方面中，前部闭合元件(57)接合在第一入口处并且前部闭合元件(57)构造成用于以与壳体(50)自身的内表面配合的方式限定不透流体闭合。
[0097] 在根据前述方面中的任一方面的第四十方面中，壳体(50)包括至少一个第一贯穿式连接管道(60)和至少一个第二贯穿式连接管道(61)，所述至少一个第一贯穿式连接管道(60)和所述至少一个第二贯穿式连接管道(61)从壳体(50)的内表面延伸直到相应的阀(10)，阀(10)与第一贯穿式连接管道(60)和第二贯穿式连接管道(61)流体连通，其中，第一贯穿式连接管道(60)与通用入口(51)直接流体连通，第一连接管道(60)不与排放室直接连通并且不与通用出口(52)直接连通，其中，第二贯穿式连接管道(61)与排放室直接流体连通，可选地，其中，第一贯穿式连接管道(60)和第二贯穿式连接管道(61)彼此不直接流体连通。
[0098] 在根据第二十六方面至第四十方面中的任一方面的第四十一方面中，前部闭合元件(57)包括：
[0099] 抵接部分(62)，该抵接部分(62)抵接在壳体(50)的前壁(50c)上，所述抵接部分(62)构造成用于完全地
覆盖壳体(50)的第一入口；
[0100] 接合部分(63)，该接合部分(63)在壳体(50)的腔内从抵接部分(62)突出，并且该接合部分(63)由定形状成与壳体(50)的内表面对应的外表面界定。
[0101] 在根据前一方面的第四十二方面中，被限定在前部闭合元件(57)上的通用入口(51)包括：
[0102] 附接部分(51a)，该附接部分(51a)限定盲腔，该盲腔的厚度穿过抵接部分(62)和前部闭合元件(57)的接合部分(63)的至少一部分；
[0103] 至少一个分配通道(51b)，所述至少一个分配通道(51b)与附接部分(51a)流体连通并且从该附接部分(51a)横向地突出至接合部分(63)的外表面。
[0104] 在根据前一方面的第四十三方面中，分配通道(51b)与壳体(50)的第一贯穿式管道(60)流体连通。
[0105] 在根据第四十方面至第四十三方面中的任一方面的第四十四方面中，阀(10)的引入通道(29)与壳体(50)的第一贯穿式连接管道(60)流体连通、特别地与壳体(50)的第一贯穿式连接管道(60)直接流体连通，阀(10)的排出通道(30)与壳体(50)的第二贯穿式连接管道(61)流体连通、特别地与壳体(50)的第二贯穿式连接管道(61)直接流体连通。
[0106] 在根据第二十六方面至第四十四方面中的任一方面的第四十五方面中，后部闭合元件(58)包括：
[0107] 抵接部分(68)，该抵接部分(68)抵接在壳体(50)的前壁(50d)上，所述抵接部分(68)构造成用于完全地覆盖壳体(50)的第二入口；
[0108] 至少一个坐置部，所述至少一个坐置部穿过抵接部分(68)并且构造成用于允许主轴(11)穿过，该主轴(11)部分地布置在壳体(50)内且部分地布置在壳体(50)外。
[0109] 在本发明的第四十六方面中，提供了用于将热能转换成电能的闭式循环设备(1)，所述闭式循环设备(1)特别地为朗肯循环设备，该闭式循环设备(1)包括：
[0110] 闭合回路(2)，至少工作流体在该闭合回路(2)内根据预定循环方向循环；
[0111] 至少一个根据前述方面中的任一方面的容积式膨胀机(4)，所述容积式膨胀机(4)在闭合回路(2)上起作用并且构造成用于在入口处接收呈气态的工作流体；
[0112] 至少一个电能发电机(12)，所述至少一个电能发电机(12)连接至容积式膨胀机(4)的主轴(11)，所述发电机(12)构造成用于根据主轴(11)的旋转产生电能。
[0113] 在根据前一方面的第四十七方面中，设备(1)包括：
[0114] 至少一个
泵(13)，所述至少一个泵(13)接合在闭合回路(2)上并且布置成用于向工作流体施加所述预定循环方向；
[0115] 至少一个
热交换器(3)，所述至少一个热交换器(3)在闭合回路(2)上起作用并且相对于工作流体循环方向布置在泵(13)的下游，所述第一热交换器(3)布置成用于在入口处接收工作流体，并且所述第一热交换器(3)构造成用于接收来自热源(H)的热量并用于使得能够加热工作流体以便确定工作流体从液态至气态的变化，
[0116] 容积式膨胀机(4)在闭合回路(2)中相对于工作流体循环方向连接在第一热交换器(3)的下游，并且容积式膨胀机(4)构造成用于在入口处接收在第一热交换器(3)中所产生的呈气态的工作流体。
[0117] 在根据第四十六方面或第四十七方面的第四十八方面中，设备包括至少一个第二热交换器(16)，所述至少一个第二热交换器(16)在闭合回路(2)上起作用并且置于膨胀机(4)与泵(13)之间，所述第二热交换器(16)适于接收通过从所述膨胀机(4)排出的工作流体，所述第二热交换器(16)构造成用于与冷源(C)连通并且使得工作流体能够冷凝以用于限定从气态至液态的完全变化。
[0118] 在根据前一方面的第四十九方面中，设备(1)包括至少一个收集贮存器(17)，所述至少一个收集贮存器(17)在闭合回路(2)上起作用并且置于泵(13)与第二交换器(16)之间，所述收集贮存器(17)构造成用于容纳排出所述第二交换器(16)的呈液态的工作流体，泵(13)连接至收集贮存器(17)并且泵(13)适于将呈液态的工作流体朝向第一热交换器(3)输送。
[0119] 在根据第四十六方面至第四十九方面中的任一方面的第五十方面中，其中，设备包括至少一个第三热交换器(18)，所述至少一个第三热交换器(18)操作性地在回路(2)上、在第一热交换器(3)的上游起作用，所述至少一个第三热交换器(18)适于接收通过所述工作流体，所述第三热交换器(18)还构造成用于接收来自热源(H)的热量并用于使得能够在工作流体被引入第一热交换器中之前对该工作流体进行预加热。
[0120] 根据前一方面的第五十一方面中，第三热交换器(18)构造成用于将工作流体预加热到饱和液体状态。
[0121] 在根据第四十六方面至第五十一方面中的任一方面的第五十二方面中，第一热交换器(3)适于接收呈饱和液体状态的工作流体并且在出口中提供呈饱和蒸气状态的工作流体。
[0122] 在根据第五十方面至第五十二方面中的任一方面的第五十三方面中，第一热交换器(3)和第三热交换器(18)布置成根据工作流体的循环方向相对于彼此紧密连续地布置，所述第一热交换器(3)和所述第三热交换器(18)构造成用于从同一热源(H)接收热量。
[0123] 在根据前一方面的第五十四方面中，设备(1)包括加热回路(19)，该加热回路(19)在入口(20)与出口(21)之间延伸，并且来自所述热源(H)的至少一种加热流体适于在该加热回路(19)内循环，所述第一热交换器(3)和所述第三热交换器(18)在加热回路(19)上操作性地起作用并且置于所述加热回路(19)的入口(20)与出口(21)之间，从入口(20)沿出口(21)的方向循环的加热流体按顺序穿过第一热交换器(3)和第三热交换器(18)。
[0124] 在本发明的第五十五方面中，提供了用于将热能转换成电能的方法，该方法包括以下步骤：
[0125] 提供根据第四十六方面至第五十四方面中的任一方面的设备(1)；
[0126] 使工作流体在回路(2)内循环；
[0127] 通过第一热交换器(3)加热从第一热交换器(3)流出的工作流体，直到致使这种流体蒸发并且呈饱和蒸气状态时为止；
[0128] 使工作流体在容积式膨胀机(4)内膨胀，以用于使每个活塞(6)移动并且因此使主轴(11)旋转，并且由发电机(12)产生电能；
[0129] 使排出容积式膨胀机(4)的工作流体冷凝；
[0130] 将冷凝的工作流体输送至第一热交换器(3)，
[0131] 该方法包括如下至少一个步骤：将排出每个膨胀室的工作流体排向壳体的内部排放室中，使得所述工作流体至少部分地撞击布置在容积式膨胀机(4)的壳体(50)自身内的传动构件(53)。
[0132] 在根据前一方面的第五十六方面中，借助于第一热交换器(3)加热工作流体的步骤使工作流体达到小于150℃、特别地小于90℃、甚至更特别地介于25℃与85℃之间的
温度，并且其中，借助于泵(13)输送流体的步骤向工作流体施加介于4巴与30巴之间、特别地介于4巴与25巴之间、甚至更特别地介于7巴与25巴之间的压力跃变。
[0133] 在根据第五十六方面或第五十七方面的第五十七方面中，加热工作流体的步骤包括在工作流体被引入到第一热交换器(3)中之前借助于第三热交换器(18)预加热工作流体的子步骤，预加热步骤使工作流体达到介于20℃与100℃之间、特别地介于20℃与80℃之间的温度，加热步骤允许工作流体被保持处于饱和液体状态。
[0134] 在本发明的第五十八方面中，提供了启动根据第一方面至第四十五方面中的任一方面的容积式膨胀机(4)的方法，所述方法包括至少以下步骤：
[0135] 将呈气态的工作流体通过另一入口(59)引入壳体(50)的排放室中，以便至少部分地加热壳体(50)和阀(10)；
[0136] 可选地，由通过另一入口(59)引入的呈气态的工作流体来加热存在于壳体(50)中的呈液态的任何工作流体，以便使呈液态的工作流体的至少部分能够从液态转变成气态；
[0137] 终止通过另一入口(59)引入呈气态的工作流体的步骤，并且开始通过通用入口(51)引入呈气态的工作流体，以用于确定容积式膨胀机(4)的启动状态。
[0138] 在根据前一方面的第五十九方面中，通过另一入口(59)引入呈气态的工作流体的步骤对传动构件(53)、活塞(6)、膨胀室、阀(10)以及曲柄机构(37)的至少一部分进行加热。
[0139] 在根据第五十八方面或第五十九方面的第六十方面中，通过另一入口(59)被引入排放室中的呈气态的工作流体的温度小于150℃、特别地介于25℃与100℃之间。
[0140] 在根据第五十八方面至第六十方面中的任一方面的第六十一方面中，呈气态的工作流体在压力下通过另一入口(59)被引入排放室中，该压力为介于4巴与30巴、特别地介于4巴与25巴之间、甚至更特别地介于7巴与25巴之间。
[0141] 在根据第五十八方面至第六十一方面中的任一方面的第六十二方面中，工作流体包括至少一种有机类型的流体，可选地，工作流体中的有机流体以在90％与99％之间、特别地在95％与99％之间、甚至更特别地大约98％的百分比存在。
[0142] 在根据前一方面的第六十三方面中，有机流体包括选自以下流体的组中的至少一种：R134A、245FA、R1234FY、R1234FZ。
[0143] 在根据第六十二方面或第六十三方面的第六十四方面中，有机流体包括一种或更多种
烃、优选地包括卤代烃、甚至更优选包括氟代烃，所述工作流体具有：
[0144] 在
大气压下在﹣110℃与﹣95℃之间的
熔化温度；
[0145] 在大气压下在﹣30℃与﹣20℃之间的
沸腾温度；
[0146] 在25℃的温度下在1.15g/cm3与1.25g/cm3之间的
密度；
[0147] 在25℃的温度下在600000Pa与700000Pa之间的蒸气压力。
附图说明
[0148] 在下文中参照附图对本发明的一些实施方式和一些方面进行描述，所述附图仅提供用于说明性的目的并且因此非限制性的目的，在附图中：
[0149] 图1示出了根据本发明的在其第一实施方式中的闭式循环设备的原理图；
[0150] 图2示出了根据本发明的在其第二实施方式中的闭式循环设备的原理图；
[0151] 图3示出了根据本发明的容积式膨胀机的立体图；
[0152] 图4示出了根据本发明的与发电机相关联的容积式膨胀机的立体图；
[0153] 图5示出了根据本发明的容积式膨胀机的分解图；
[0154] 图5A示出了根据本发明的容积式膨胀机的一部分的示意性分解图；
[0155] 图5B示出了根据本发明的容积式膨胀机的一部分的示意性前视图；
[0156] 图6示出了根据本发明的容积式膨胀机的另一分解图；
[0157] 图7示出了根据本发明的容积式膨胀机的侧视图；
[0158] 图8示出了根据图7中的容积式膨胀机的线VIII-VIII的截面图；
[0159] 图9示出了根据本发明的容积式膨胀机的闭合元件的立体图；
[0160] 图10示出了根据本发明的容积式膨胀机的纵向截面图；
[0161] 图11示出了根据本发明的容积式膨胀机的纵向截面图，其中，示意性图示了将流体引入膨胀机内的状态；
[0162] 图12示出了根据本发明的容积式膨胀机的纵向截面图，其中，示意性图示了流体从膨胀机中排出的状态；
[0163] 图12A示出了根据本发明的容积式膨胀机的详细视图；
[0164] 图13示出了根据本发明的容积式膨胀机的横截面图；
[0165] 图14示出了根据本发明的容积式膨胀机的阀的分解图。
[0166] 定义和约定
[0167] 应当注意的是，在本详细描述中，在各附图中图示出的相应的零部件用相同的附图标记来表示。
[0168] 附图可以是通过不按照比例绘制的图示来说明本发明的目的，因此，与本发明的目的相关的在附图中图示出的零件和部件可以仅与示意性图示有关。
[0169] 在以下详细描述中并且在权利要求中，术语上游和下游指的是工作流体在闭式回路中循环的方向。
[0170] 术语在两个元件之间直接流体连通被定义为工作流体流在所述元件之间的连续连通，而不存在该流动被流体的一个或更多个拦截元件中断。在处于直接流体连通的两个元件之间，不设置置于所述两个元件之间的流体拦截装置，所述流体拦截装置可能在一定程度上中断所述两个元件之间的流体流。
[0171] 术语工作流体指的是有机类型的流体(ORC流体)。优选地，工作流体包括介于90％与99％之间、特别地介于95％与99％之间、甚至更特别地大约98％的量的有机流体。有机流体与构造成用于允许对容积式膨胀机内的移动元件进行润滑的至少一种油混合。例如，所使用的有机流体可以包括选自以下流体的组中的至少一种：R134A、245FA、R1234FY、R1234FZ。
具体实施方式
[0172] 用于产生电能的闭式循环设备的一般实施方式
[0173] 附图标记1表示用于将热能转换成电能的闭式循环设备，该闭式循环设备特别地为朗肯循环设备。设备1可以例如被使用在沼气/生物质设备中用于从热电联产过程中回收废热、使用在地热发电厂中用于利用中型/小型热源、使用在工业废热回收系统(对来自工业生产过程中的废热进行转换)中、使用在家用设备中用于生产卫生用电和热。设备1的另一用途可能不仅涉及家用系统还涉及工业系统，在所述家用系统和工业系统中，热源由太阳能捕获系统供给。该设备还可以使用在汽车领域中，例如用以从发动机回收热量。
[0174] 如在图1中可以看到的，设备1包括闭合回路2，工作流体在该闭合回路2内循环。
[0175] 如例如在图1和图2中的图示中的可以看到的，设备1包括至少一个泵13，所述至少一个泵13接合在回路2上并且布置成用于对工作流体施加预定循环方向。在设备1的优选但非限制性的实施方式中，泵13包括齿轮泵。
[0176] 进入泵13的工作流体在与回路的最小压力相对应的预定压力下呈液态。泵13构造成用于对工作流体施加预定压力跃变并且使预定压力跃变达到回路2的最大压力。由泵13施加的压力跃变取决于泵13的尺寸并且由泵13施加的压力跃变高于5巴、特别地在5巴与25巴之间、甚至更特别地在5巴与20巴之间。由于由泵13施加的压力跃变，工作流体在回路2中循环并且特别地排出回路2，工作流体到达在回路2上起作用的第一热交换器或
蒸发器3。实际上，从泵13所输送的呈液态的工作流体被引入到蒸发器3内部，该蒸发器3构造成用于将所述流体加热以限定所述流体从液态至气态的变化。
[0177] 更具体地，蒸发器3布置成用于在通道中接收工作流体并且此外还接收来自热源H的热，该热源H适于允许将所述流体加热到使其状态改变，即排出蒸发器3，工作流体呈饱和蒸气状态。从结构观点来说，蒸发器3可以例如包括下述热交换器：该热交换器适于使用作为来自不同工业设备的另一工作流体的热源H。替代性地，蒸发器3可以包括
锅炉，该锅炉适于允许借助于由燃烧所获得的热源H来改变工作流体的状态。
[0178] 继续沿着工作流体的循环方向，能够观察到的是，排出第一热交换器3的呈气态的工作流体进入到构造成用于将工作流体的热能转换成机械能的容积式膨胀机4中。
[0179] 容积式膨胀机4包括至少一个活塞6，所述至少一个活塞6适于以配合的方式限定具有可变容积的膨胀室7(例如参见图10)。如下面将更好描述的，容积式膨胀机4还包括曲柄机构37，该曲柄机构37在一个端部上连接至活塞6并且该曲柄机构37在另一端部上与主轴11相关联，该主轴11构造成用于通过绕轴线X(参见图10)的旋转运动而运动。
[0180] 膨胀机4还具有入口8和出口9，入口8和出口9分别适于允许将工作流体引入膨胀室7(图10)以及将工作流体从膨胀室7排放。特别地，容积式膨胀机4包括至少一个阀10，所述至少一个阀10构造成用于选择性地允许通过入口8和出口9将工作流体引入膨胀室7以及将工作流体从膨胀室7排放并且使活塞6产生运动，以这种方式，能够使主轴11绕轴线(图10)旋转。下面将对容积式膨胀机4进行详细地描述。
[0181] 如例如在图1和图2中可以看到的，设备1还包括至少一个电能发电机12，所述至少一个电能发电机12连接至主轴11，所述至少一个电能发电机12适于将主轴11的旋转转变成电能。特别地，发电机12可以包括连接至主轴11的至少一个
转子，所述至少一个转子能够通过相对于
定子的旋转而运动。转子与定子之间的相对运动使得能够产生预定量的电能。
[0182] 继续沿着工作流体的行进的方向，能够观察到的是，设备1还包括在回路2上起作用的至少一个第二热交换器或
冷凝器16。冷凝器16如例如在图1中示出的被置于膨胀机4与泵13之间，第二热交换器16布置成用于在通道中接收排出膨胀机4的工作流体并且允许工作流体从气态变成液态。更具体地，冷凝器16构造成用于在通道中接收工作流体并且还与适于将穿过所述第二热交换器16的流体的热量减去的冷源C连通。从冷凝器16排出的工作流体被再次引入到泵13中，该循环被定义为闭式循环、特别地被定义为朗肯循环。
[0183] 用于产生电能的闭式循环设备的优选实施方式
[0184] 在图2中示出了设备1的优选但非限制性的实施方式。这种设备1除了一般实施方式之外还包括节热器36，该节热器36布置在泵13和容积式膨胀机4两者的下游。更详细地，节热器36包括布置成用于接收排出容积式膨胀机4的工作流体和排出泵13的工作流体的热交换器。节热器36实际上允许通过排出容积式膨胀机4的工作流体进行回收的热量来对排出泵13的工作流体进行预加热。
[0185] 如再次在图2中可以看到的，设备1还包括第三热交换器或预加热器18，该第三热交换器或预加热器18在回路2上起作用且该第三热交换器或预加热器18处于第一热交换器3的上游并且特别地置于节能器36与蒸发器3之间。第三热交换器18构造成用于在通道中接收排出泵13并由节能器36预加热的工作流体。第三热交换器18还构造成用于接收来自热源H的热量并且允许在工作流体被引入到第一热交换器3之前对工作流体进行进一步的预加热。在附图中所示出的各实施方式中，第三热交换器18以非限制性的示例包括与节能器36和蒸发器3分离的元件。替代性地，预加热器18可以与蒸发器3结合到一起以基本上形成一体式热交换器(在附图中未示出该情况)，在所描述的一体式热交换器的情况中，设备1可以仅包括两个热交换器(一体式热交换器和节能器36)，或者在热量回收不是通过节能器36来执行的情况下包括单个热交换器(仅一体式热交换器)。
[0186] 优选地，设备1包括与第一热交换器3和第三热交换器18两者流体连通的至少一个加热回路19，该回路布置成允许使来自热源H的至少一种加热流体进行循环。
[0187] 加热回路19包括但不限于在入口20与出口21之间延伸的液压回路。热源H可以例如包括加热的
水源，该加热的水源适于从入口20开始循环直到通过出口21排出回路19。有利地，热源H的加热流体(在优选实施方式中的已加热的水)的循环方向相对于工作流体在回路2内的行进方向是反向的。
[0188] 在图2中的实施方式中，蒸发器3是液体(已加热的水)及气体(呈气态的工作流体)热交换器。也在加热回路19上起作用的第三热交换器18利用由工作流体的蒸发器3所使用的同一热源H3的热量，由于回路2的工作流体与回路19的加热流体(热水)是反向的，因此回路19的加热流体的温度在其从蒸发器3通向预加热器18的期间降低。有利地，在一体式的情况下，预加热器18与蒸发器3的结合允许形成单个热交换器，该单个热交换器允许大幅减小加热回路19的端部上的负载损失。
[0189] 进入到回路19的加热流体的温度可以小于150℃、特别地在25℃与130℃之间。加热流体的温度适于允许工作流体蒸发。在蒸发器3的输出处，加热流体的温度比从所述蒸发器3进入的同一加热流体的温度低。温度的这一下降是由于将来自加热流体的热量传递至工作流体。特别地，进入第三热交换器18的加热流体的温度可以小于100℃、特别地在20℃与90℃之间。
[0190] 第一热交换器3和第三热交换器18在结构上定尺寸成使得来自第三热交换器18的通道中的工作流体在第三热交换器18内被保持处于饱和液体状态，而第一热交换器3中工作流体的状态从液态完全地转变成气态。
[0191] 如在图2中可以看到的，设备有利地包括在加热回路19上起作用并置于入口20与蒸发器3之间的至少第一温度
传感器39。第一温度传感器39配置成用于产生与进入蒸发器3的热流体的温度相关的控制
信号。
[0192] 设备1还可以包括在加热回路19中起作用并置于出口21与预加热器18之间的第二温度传感器40(图2)。第二温度传感器40配置成用于产生与排出预加热器18的热流体的温度相关的
控制信号。如在图2中可以看到的，设备1有利地包括在回路2上起作用并置于蒸发器3与容积式膨胀机4之间的第一
压力传感器34。第一压力传感器34配置成用于产生与进入容积式膨胀机4的工作流体的压力相关、即在回路2的最大压力下的控制信号。
[0193] 如再次在图2中可以看到的，设备1还包括第二压力传感器35，该第二压力传感器35布置在泵13的上游并且该第二压力传感器35配置成用于产生与进入到泵13的工作流体的压力相关、即与回路的最小压力相关的控制信号。
[0194] 有利地，设备1包括下述控制单元33：该控制单元33与第一温度传感器39和第二温度传感器40连接(参见图2中的
连接线“h”和“m”)并且与第一压力传感器34和第二压力传感器35连接(参见图2中的连接线“c”和“d”)。控制单元33配置成用于接收传感器39和传感器40的控制信号并且分别确定进入以及排出蒸发器3和预加热器18的热源H的温度，以这种方式，控制单元33能够对热源H进行监控并且因此对供给至热交换器的热量进行监控。如上面所提到的，控制单元33还与第一压力传感器34和第二压力传感器35连接，所述单元33配置成用于接收传感器34和传感器35的控制信号，以用于分别确定进入以及排出容积式膨胀机
4和泵13的工作流体的压力、即回路2的最大压力和最小压力。以这种方式，控制单元33可以对在回路2中的工作流体的压力值进行监控。
[0195] 优选地，控制单元33还配置成用于将输入至膨胀机4的压力值与例如被称为所需最小压力值的预定参考值进行比较，并且配置成用于在所测量的压力值低于参考值的情况下确定干预或警报状态。实际上，由控制单元所执行的监控用作对饱和温度与流体
工作温度之间的差进行设定/控制，即用于确定工作流体是否处于饱和蒸气状态或者工作流体是否仍然处于
相变(从液态变成气态)。有利地，设备1可以设置有旁通回路41，该旁通回路41与回路2流体连通并且适于允许绕过容积式膨胀机4。更具体地，旁通回路41连接在膨胀机4的上游以及下游，并且由于在回路2和旁通回路41上均存在有关断元件42，因此能够对工作流体的路径进行管理并且能够绕过容积式膨胀机4。
[0196] 有利地，控制单元33与关断元件42连接(参见图2中的连接线“a”)，由于对压力的监控，因此控制单元33配置成用于确定干预的可能状态(如上面所描述的，例如工作流体的最大压力低于预定极限值的状态)并且控制膨胀机4的旁路，直到工作流体的循环压力超过预定水平为止，以这种方式，能够防止工作流体在太低的压力下被引入到膨胀机4中。
[0197] 控制单元33还可以有利地与泵13连接(参见图2中的连接线“b”)；控制单元配置成用于对泵13的启用进行控制并且特别地对泵13的操作进行管理以便相应地对工作流体的最大压力的值进行控制。控制单元33还可以有利地与发电机12连接(参见图2中的连接线“g”)，控制单元33配置成用于对发电机12的操作进行监控并且确定所产生的电能的量。控制单元33还可以有利地与冷凝器16连接(参见图2中的连接线“f”)，控制单元33配置成用于对冷凝器16的启用进行控制并且特别地对冷凝器16的操作进行管理以便对工作流体的冷凝温度进行控制。例如，控制单元可以与冷凝器16的一个或更多个
通风(冷却)元件连接并且配置成用于对风扇的转速进行管理，以这种方式，控制单元33通过对风扇转速的控制能够对通风元件的冷却能力进行调节，并且因此对冷凝器16的冷凝能力进行调节。
[0198] 图2中的设备的另一附加部件由收集贮存器17来表示，收集贮存器17在回路2上于冷凝器16与泵13之间起作用。收集贮存器17具有对排出冷凝器16的呈液态的工作流体进行收集和容纳的功能，使得确保了泵13对液体的抽吸。特别地，贮存器17防止对载有气泡的工作流体进行泵送，其中，气泡可能造成设备1的失效。
[0199] 容积式膨胀机
[0200] 本发明的目的是构造成用于将工作流体的热能转换成机械能的容积式膨胀机4。膨胀机4包括至少一个壳体50，所述壳体50具有至少一个通用入口51和至少一个通用出口
52，所述至少一个通用入口51构造成用于使得能够将工作流体引入壳体50内，所述至少一个通用出口52构造成用于使得能够将工作流体从所述壳体50排出。
[0201] 如在附图中可以看到的，以下各项被容置在壳体50内：
[0202] -至少一个活塞6，所述至少一个活塞6适于限定可变容积的膨胀室7；
[0203] -主轴11的至少一部分，主轴11可动地(cinematically)连接至活塞6并构造成用于以旋转的方式绕主轴线X运动；
[0204] -至少一个阀10，所述至少一个阀10构造成用于选择性地打开以及关闭膨胀室7的入口8和出口9，从而允许至少在膨胀室7中引入工作流体的状态、工作流体在膨胀室(7)中膨胀的状态、以及工作流体从所述膨胀室(7)排放的状态；
[0205] -传动构件53，该传动构件53在一侧上连接至阀10并且在另一侧上连接至主轴11。传动构件53构造成用于对工作流体的引入状态、膨胀状态以及排放状态与主轴11的旋转进行同步。
[0206] 通用入口51经由回路2允许将来自蒸发器3的工作流体引入到壳体50中，而通用出口52再次经由回路2允许排出壳体50的工作流体排放到冷凝器16中。
[0207] 更详细地且例如在图3和图4中所示出的，壳体50包括在第一纵向端部部分50a与第二纵向端部部分50b之间延伸的侧壁，侧壁的厚度在外表面与内表面之间延伸。内表面限定壳体50的内腔，该内腔至少部分地限定在壳体50内且与出口52直接流体连通的工作流体的排放室。通用出口52仅与壳体50的排放室直接流体连通。附图以非限制性的方式示出了壳体50的内表面，该内表面具有圆形截面(例如参见图5)。
[0208] 在本发明的优选但非限制性的实施方式中，壳体50包括中空管状本体，该中空管状本体具有在第一纵向端部部分50a与第二纵向端部部分50b之间延伸并且至少部分地由内表面界定的贯穿开口，壳体50在第一纵向端部部分50a和第二纵向端部部分50b处分别具有第一入口和第二入口。
[0209] 如例如在图3和图4中可以看到的，在第一纵向端部部分50a处，壳体50包括前部闭合元件57，而在第二纵向端部部分50b处壳体50包括后部闭合元件58，闭合元件57和闭合元件58构造成用于分别封闭、特别地以密闭的方式封闭第一入口和第二入口并且构造成用于与壳体的内表面配合以便界定排放室。
[0210] 更详细地，前部闭合元件57包括抵接部分62，该抵接部分62抵接在壳体50的前壁50c上。抵接部分62构造成用于完全地覆盖壳体50的第一入口。抵接部分62以非限制性示例的方式具有圆形形状并且抵接部分62沿着主要延伸平面延伸。前部元件57还包括接合部分
63，该接合部分63一体地连结至抵接部分并且从抵接部分突出到壳体50的腔内。接合部分
63也具有圆形形状并且具有沿着抵接部分62的形成平面所测量的最大径向尺寸，该最大径向尺寸小于抵接部分62的最大尺寸。特别地，接合部分63包括柱状部，该柱状部与抵接部分
62的圆形板同中心并且该柱状部的直径小于抵接部分62的直径(图9)。甚至更详细地，接合部分63由定形状为大致与壳体50的内表面对应的筒形外表面界定。
[0211] 特别地，接合部分63的外表面至少部分地定形状为与壳体50的内表面对应并且大致抵接在壳体50的内表面上，该外表面从抵接部分62沿着与抵接部分62的形成平面
正交的方向延伸。如在图9中示出的，接合部分63的外表面具有第一径向槽63a和第二径向槽63b，第一径向槽63a和第二径向槽63b沿着部分63的直径的整个形成部分延伸并且限定用于密封元件比如
垫圈的壳体坐置部，该壳体坐置部构造成用于与壳体50的内表面配合以用于确保第一入口的不透流体密封。如在图9中示出的，第一径向槽63a和第二径向槽63b沿着部分63的正交方向相互间隔开；外表面具有径向凹部63c，该径向凹部63c被置于所述槽63a与所述槽63b之间；凹部限定与内表面50(图8)配合的分配管道67，该分配管道67的功能将在下文中更好描述。
[0212] 前部闭合元件57可逆地接合至壳体50，使得同一元件57可以容易地被移除以允许快速地触及被容置在壳体50内的元件。特别地，元件57的抵接部分62具有一系列通孔64，所述一系列通孔64构造成用于允许螺钉66穿过和接合，所述螺钉66构造成用于约束至制造在壳体50的前壁50c上的
螺纹孔65。
[0213] 如上面所描述的，壳体还包括后部元件58，该后部元件58构造成用于密闭地封闭壳体的第二入口。
[0214] 后部闭合元件58包括相应的抵接部分68(图6)，该抵接部分68抵接在壳体50的后壁50d上。抵接部分68构造成用于完全地覆盖壳体50的第二入口。抵接部分68以非限制性的示例的方式具有圆形形状并且沿着主要延伸平面延伸。后部元件58可逆地接合至壳体50，使得同一元件58可以容易地被移除以允许快速触及被容置在壳体50内的元件。特别地，元件58的抵接部分68具有一系列通孔69，所述一系列通孔69构造成用于允许螺钉(图4)穿过和接合，所述螺钉构造成用于约束至制造在壳体50的后壁50d上的
螺纹孔71。
[0215] 如在图6中看到的，后部元件58包括贯穿式坐置部72，该贯穿式坐置部72构造成用于允许部分地布置在壳体50内且部分地布置在壳体50外的主轴11穿过。
[0216] 如在图5中示出的，壳体50对于每个活塞6并且特别地对于每个膨胀室7而言包括在与相应的活塞6相关联的阀10处从壳体的内表面向上延伸的至少第一贯穿式连接管道60和第二贯穿式连接管道61，特别地，如下面将更好描述的，膨胀机4包括多个活塞6，所述活塞6适于以与壳体50配合的方式限定多个膨胀室7；对于每个膨胀室7而言，壳体50包括第一贯穿式连接管道60和第二贯穿式连接管道61，第一贯穿式连接管道60和第二贯穿式连接管道61与同相应的室7相关联的阀10流体连通。
[0217] 第一贯穿式管道60可以包括与通用入口51直接流体连通的圆形孔，第一连接管道60不与排放室和通用出口52直接连通。第一管道60特别地与被限定在壳体的内表面与前部闭合元件的接合部分63之间的分配管道67(图8)直接流体连通。
[0218] 第二贯穿式管道61与第一管道60分开且间隔开，并且第二贯穿式管道61包括凹部，该凹部以非限制性的方式具有矩形形状。第二管道与排放室直接流体连通，第一贯穿式管道60和第二贯穿式管道61彼此不直接流体连通。第一连接管道和第二连接管道相互由阀10隔开。
[0219] 如上面所描述的，壳体50包括通用入口51和通用出口52。通用入口51可以被限定在前部闭合元件57上或者被限定在后部闭合元件58上；类似地，通用出口52可以被限定在前部闭合元件57上或者被限定在后部闭合元件58上。在本发明的优选但非限制性的实施方式中，通用入口51和通用出口52被限定在同一闭合元件上。特别地，附图示出了本发明的优选实施方式，在该优选实施方式中，通用入口51和通用出口52都布置在前部闭合元件57上。
[0220] 更详细地，通用入口51包括附接部分51a(图10)，该附接部分51a限定盲腔，该盲腔的厚度穿过抵接部分62和前部闭合元件57的接合部分63的至少一部分。通用入口51还包括至少一个分配通道51b，所述至少一个分配通道51b与附接部分51a流体连通并且从该附接部分51a横向地突出至接合部分63的外表面。特别地，分配通道51b从附接部分51a启用部(attack)开始并且在分配管道67内结束。以这种方式，进入膨胀机的工作流体被引入穿过附接部分51a、到达分配管道51b、进入分配管道67、到达第一贯穿式连接管道60，所述第一贯穿式连接管道60将流体输送至相应的阀10。附图以非限制的方式示出了具有四个活塞和四个阀的膨胀机4的构型；在该构型中，壳体50包括下述四个不同的第一管道60：所述四个不同的第一管道60与分配管道连通并且构造成用于将工作流体从分配管道67输送至相应的阀10(图8)。
[0221] 进入阀10的工作流体然后被送至相应的膨胀室7并且排放到相应的第二贯穿式管道61中。因为膨胀机4存在多个阀10，所以壳体包括多个第二管道61并且因此具有多个活塞6。在附图中所示出的状态中，壳体包括与相应的阀10连通并与排放室直接流体连通的四个第二管道61。每个第二管道62构造成用于允许排出膨胀室并且因此排出阀的工作流体被送至壳体50的排放室。工作室中的工作流体与通用出口52直接流体连通。
[0222] 如在附图中可以看到的，壳体50包括至少一个辅助入口59，所述至少一个辅助入口59仅与壳体50的排放室直接连通并且因此通过该排放室与通用出口52连通，所述辅助入口59构造成用于使得工作流体能够直接进入壳体50。辅助入口59不与通用入口51直接流体连通、但是仅与排放室和通用出口52直接连通。辅助入口59可以被限定在前部闭合元件57上和/或被限制在后部闭合元件58上。在本发明的优选但非限制性的实施方式中，辅助入口59布置在其上布置有通用入口51的闭合元件上，特别地，通用入口51和辅助入口59都布置在前部闭合元件57上。在本发明的优选实施方式中，通用入口51、辅助入口59以及通用出口
52布置在前部闭合元件57上。
[0223] 更详细地，辅助入口包括贯穿前部闭合元件57的开口，该开口比如与通用出口52相同。入口59的该贯穿式开口穿过前部闭合元件57的整个厚度(穿过抵接部分和接合部分)，而不干扰通用入口51。如下面将更好描述的，辅助入口构造成用于将呈气态的热的工作流体直接引入到排放室中，辅助入口59、排放室以及整个出口52大致上限定下述旁通回路：该旁通回路允许工作流体在壳体内穿过而不会触发主轴11的运动，以这种方式，穿过的工作流体可以加热形成在壳体内的任何冷凝的工作流体以允许将其状态从液态转变成气态。
[0224] 如上面简略提到的，膨胀机包括至少一个活塞6，所述至少一个活塞6在壳体内操作并且适于限定可变容积的膨胀室7。特别地，膨胀机4包括多个活塞6和相应的膨胀室7。附图以非限制性的方式示出了包括有四个活塞6的膨胀机4，然而，膨胀机可以包括数目等于或介于3与12之间、特别地等于或介于4与9之间的多个活塞6。
[0225] 附图示出了本发明的优选但非限制性的实施方式，在该实施方式中，每个膨胀室的可变容积由在壳体50内操作的相应的壳状件5和相应的活塞6界定，该相应的活塞6以滑动的方式被容置在壳状件5中，入口8和出口9定位在所述壳状件5上，所述壳状件5界定坐置部33，该坐置部特别地是限定在壳体50的侧壁上的筒形坐置部，并且活塞6在所述壳状件5内能够通过滑动往复式运动来移动。如例如在图10中示出的，壳状件5的坐置部22沿着壳体50的侧壁的整个厚度延伸，特别地从壳体50的内表面开始直到相应的阀10。
[0226] 附图示出了下述容积式膨胀机4：该容积式膨胀机4限定径向筒状膨胀机或星型膨胀机，在该径向筒状膨胀机或星型膨胀机中，筒状部(膨胀室7并且特别
地壳状件5)根据绕主轴11的径向线布置。在附图中所示出的情况中，径向膨胀机4包括具有四个筒状部或壳状件5的单个“星型”件，然而，膨胀机4可以包括多个“星型”件，即多个独立的筒状部系列(该情况在附图中未示出)。
[0227] 如上面针对活塞6至主轴11的运动传递所提到的，不考虑所使用的膨胀机4的类型，膨胀机4包括曲柄机构37(比如
连杆)，该曲柄机构37在一个端部上连接至活塞6，而该曲柄机构37在相反端部上被约束至主轴11，该主轴11被设计成通过绕轴线X的旋转运动而运动，这一连接允许活塞6来决定主轴11绕轴线X的旋转并且因此允许活塞6将工作流体的热能转换成机械能。
[0228] 在附图中所示出的实例(径向或星型膨胀机)中，曲柄机构37被完全地容纳在壳体50内并且特别地被容置在排放室中。曲柄机构37基本上包括基部元件28，该基部元件例如包括圆形板，该基部元件铰接至主轴11的接合部分11a，该接合部分11a与该主轴11的旋转轴线X间隔开，接合部分11a包括相对于轴线X偏移的销。基部元件38铰接至接合部分11a并且能够通过主轴11的绕轴线X的旋转而运动。基部元件38构造成用于绕接合部分11a同心地旋转并且同时绕主轴11的轴线X旋转。
[0229] 曲柄机构37还包括至少一个推动元件39，所述至少一个推动元件39比如为连杆，所述至少一个推动元件39在一侧上直接连接至基部元件38并且在另一侧上直接连接至活塞6。曲柄机构37包括用于每个活塞6的推动元件。推动元件39以自身已知的方式连接至活塞并且连接至基部元件。在径向类型的膨胀机中，连杆在一侧上固定至基部元件38并且在另一侧上铰接至活塞6。其余的连杆替代性地都铰接至基部元件和相应的活塞两者。
[0230] 如上面所描述的，室7特别地壳状件5具有至少一个入口8和至少一个出口9，所述至少一个入口8和所述至少一个出口9分别适于允许将来自蒸发器3的工作流体引入到膨胀室7中以及排出膨胀室7。容积式膨胀机4借助于所述入口8和所述出口9与回路2流体连通，所述入口8和所述出口9分别适于允许将工作流体引入到膨胀室7中以及随后将工作流体排放。
[0231] 为了确定每个活塞6的运动，必须对从容积式膨胀机流过特别地从膨胀室7流过的工作流体的循环进行调节。为此，容积式膨胀机4包括阀10，该阀10布置成但不限于位于膨胀室7(大致限定壳状件5的头部)外侧并且该阀10构造成用于选择性地允许将工作流体引入到膨胀室7中以及将工作流体从膨胀室7排放。更详细地，阀10定结构成限定膨胀室7内的预定操作状态，比如：
[0232] 引入状态，在该引入状态中，阀10允许流体从入口8通过，而阀10防止流体从出口9通过；
[0233] 膨胀状态，在该膨胀状态中，阀10防止流体从膨胀室7的入口8和出口9两者通过；
[0234] 排放状态，在该排放状态中，阀10防止流体从入口8通过，而阀10允许流体从出口9通过。
[0235] 基于前述内容，可以看出，离开第一热交换器3或蒸发器的工作流体不与排出同一膨胀机4的工作流体直接流体连通，这是因为针于膨胀状态的定义的入口的封闭以及排放而存在流动中断。
[0236] 上面所描述的连续的状态限定了流体在膨胀室7内的工作循环。通过引入状态、膨胀状态以及排放状态的交替，阀10允许活塞6在壳状件内运动(往复滑动)。由此来看，膨胀机4基本上限定下述两冲程发动机：该两冲程发动机在主轴的单圈旋转中执行引入和排放的完整循环。
[0237] 如上面所描述的，膨胀机包括多个膨胀室以及相应的阀10，为了确保主轴11的旋转，所述阀10必须对各膨胀室内的膨胀状态进行同步，使得各膨胀室内的膨胀状态不会同时(活塞6的时间(timing))发生。
[0238] 每个阀10包括阀本体24，该阀本体24具有壳体坐置部25，该壳体坐置部25在不限制的情况下具有大致筒形形状。阀10的本体24还包括至少一个通路26和至少一个通路27，所述至少一个通路26和所述至少一个通路27分别设计成使壳体坐置部25与膨胀室7的入口8和出口9流体连通。
[0239] 阀10还包括至少一个分配体28，所述至少一个分配体28构造成用于以可移动的方式约束在壳体坐置部25内。实际上，分配体28具有但不限于至少部分地定形状成与壳体坐置部25对应的形状(大致筒形形状)，并且分配体28通过在壳体坐置部25内旋转而接合，以大致限定旋转阀。
[0240] 分配体28包括引入通道29，该引入通道29与壳体50的通用入口51流体连通、特别地与壳体50的第一管道60流体连通，并且排出通道30与壳体50的排放室流体连通，并且因此，排出通道30与壳体50的通用出口52流体连通。引入通道和排放通道彼此不流体连通。
[0241] 这种本体28在侧壁处包括至少第一通道31和第二通道32，所述第一通道31和第二通道32相对于分配体28的旋转轴线成角度地相互错开。
[0242] 第一通道31和第二通道32在分配体28上布置成使得：在分配体28与本体24(插入壳体坐置部25中)之间接合的情况下，这种通道31和通道32适于与第一通路26和第二通路27流体连通。特别地并且如在图10中看到的，第一通道31与阀本体34的引入通道29直接流体连通，第一通道31包括侧向开口31a，该侧向开口31a构造成用于与阀本体24的第一通路
26流体连通。
[0243] 与第一通道31不同且分开的第二通道32与阀本体24的排出通道30直接流体连通，第二通道32包括至少一个相应的侧向开口32a，所述至少一个相应的侧向开口32a相对于分配体的旋转轴线Z从第一通道31的侧向开口31a成角度地偏移，所述至少一个相应的侧向开口32a构造成用于与阀本体24的第二通路26流体连通。分配体28构造成用于根据分配体28在壳体坐置部25内绕分配体的轴线Z的旋转而选择性地确定容积式膨胀机4的引入状态、膨胀状态以及排放状态。
[0244] 阀本体24的第一通道31和第二通道32的相应的侧向开口31a和侧向开口32a构造成用于分别借助于第一通路26和第二通路27与膨胀室直接流体连通。
[0245] 在工作流体引入到膨胀室7内的状态期间，第一通道31和第二通道32存在预定定位。特别地，在该状态期间，第一通道31的开口31a面对膨胀室的入口8，通过分配体28的特定且预定的旋转
位置，开口31a自身布置在第一通路26的前部、特别地布置在入口8的前部(图10和图11)。在该引入状态中，第二通道32的侧向开口32a与第二通路27相对、特别地与出口9相对。
[0246] 在排放状态中，另一方面，侧向开口31a面对与膨胀室7相反的一侧(图12)，侧向开口31a自身布置成与第一通路26相对、特别地与入口8相对。在本体28的同一位置中，侧向开口32a面对膨胀室7且与第二通路27特别地与出口9流体连通。
[0247] 因此，在分配体28的旋转期间，膨胀室7交替地借助于第一通道31和第二通道32与外部连通，特别地借助于相应的开口31a和开口32a与外部连通。
[0248] 由此，来自蒸发器3的呈气态的工作流可以进入膨胀室7，从而连续地穿过壳体坐置部25、引入通道29、第一通道31、第一通路26以及入口8以到达膨胀室7(图11)。
[0249] 关于工作流体从室7内向外的出口路径，当然可以实施类似的解决方案。从室7内，同一工作流可以通过连续穿过出口9、第二通路27、第二通道32、排出通道30以到达第二管道61并且最终到达排放室而被排出。
[0250] 壳体50的通用入口51仅与阀10的引入通道29直接流体连通，通用入口51不与排放室直接流体连通或者不与壳体的通用出口52直接流体连通。通用出口52与本体52的排放室直接连通，该排放室与阀10的排出通道30直接流体连通。
[0251] 如上面所描述的，膨胀室4还包括至少一个传动构件53，所述至少一个传动构件53布置在壳体50中且布置在工作流体的排放室内，所述至少一个传动构件53在一侧上连接至阀10并且在另一侧上连接至主轴11，传动构件53构造成用于对工作流体的引入状态、膨胀状态以及排放状态与主轴11的旋转进行同步。
[0252] 特别地，传动构件53至少部分地容置在壳体50的腔内并且部分地被容置在阀本体24内。更详细地，传动构件53在一侧上被约束至每个阀的分配体28并且在另一侧上被约束至主轴11。如例如在图10中可看到的，构件53的至少一部分被容置在第二管道61内并且接收排出膨胀室(从每个膨胀室排出)的工作流体。
[0253] 甚至更详细地，用于膨胀机4的每个阀10的传动构件53包括至少第一齿轮54，所述第一齿轮54被键连接在阀10的分配体28上。传动构件53包括至少第二齿轮55，所述第二齿轮55被键连接在主轴11上且连接至第一齿轮54(特别地连接至每个齿轮54)。附图示出了本发明的优选实施方式，在该优选实施方式中，传动构件包括用于每个第一齿轮54的至少一个中间构件56，比如齿轮56，所述至少一个中间构件56构造成用于将第一齿轮54与第二齿轮55以运动的方式连接。
[0254] 特别地，每个第一齿轮54至少部分地被容置在相应的阀本体24中并且至少部分地被容置在壳体50的相应的第二管道61中。第二齿轮替代性地被容置在排放室中，而每个齿轮56至少部分地被容置在排放室中且至少部分地被容置在其相应的第二通道61中。
[0255] 在主轴11的每圈完整旋转中，传动构件53使吸气入口31a在开口8的前部中旋转持续短暂时间段，以使室7与蒸发器3永久连通，其中，该短暂时间段被包含在所述完整旋转中。
[0256] 在该旋转的随后间隔时间中，分配体28封闭通向入口8的入口并且使室7与出口9进行连通。
[0257] 实际上，传动构件53构造成用于根据与每个活塞6的运动和位置同步的次序而选择性地使膨胀机中的每个膨胀室7与第一通路26和第二通路27连通，以将工作流体引入以及排出，入口8的这一打开/关闭次序以及出口9的打开/关闭次序是通过主轴11的同一单个旋转来控制的并且被包含在同一单个旋转中。
[0258] 实际上，传动构件构造成用于对不同的膨胀室7的至少工作流体的引入状态以及排放状态进行同步，使得膨胀室7的相应的引入状态或排放状态相对于另一膨胀室7的相应的引入状态或排放状态暂时地偏移。
[0259] 因此，以足够的压力且用上面所阐述的方法将呈气态的工作流体引入到膨胀室7中实现了活塞6在壳状件5中的预定往复运动，这一运动将这种运动转变成轴11的旋转运动，该旋转运动可以被用于驱动发电机12，如在附图中示出的，该发电机12通常包括被键连接在主轴11(图4)上的转子以及自身已知的定子。
[0260] 因此，发电机12产生一种或更多种
电压，所述一种或更多种电压适于通过未示出的合适的电气连接件向呈现各种各样的形状、用途和性质的用户设备供电。
[0261] 如上面所提到的，设备100可以包括控制单元33，有利地，这种单元33连接至分配体28和/或主轴11，并且这种单元33构造成用于对分配体28和/或主轴11的位置和运动进行监控。
[0262] 用于产生电能的方法
[0263] 本发明的另一目的是将热能转换成电能的方法。该方法包括工作流体的循环步骤，工作流体的运动由泵13赋予。由泵13推动的工作流体到达蒸发器3，蒸发器3由于热源H而加热工作流体直到该工作流体蒸发(在图1中的图示中可看到的状态)。
[0264] 由泵13所赋予的压力跃变是大致上根据工作状态由循环需要的跃变。换句话说，泵13由在冷凝压力下呈液态的流体供给，除非流体
过冷。出口压力取决于与工作流体的蒸发压力相等的蒸发压力，或者取决于热源温度，除非流体过热。工作流体的
质量流量取决于可获得的热能并且取决于所赋予的过热量。
[0265] 该方法可以包括在蒸发步骤之前的附加的流体加热步骤。特别地，该方法可以包括借助于节能器36的热回收步骤，该步骤允许借助于来自膨胀机的工作流体对来自泵的工作流体进行加热。
[0266] 该方法还可以包括借助于第三热交换器18对离开节能器36的工作流体进行预加热的步骤。预加热步骤允许对工作流体进行加热，而不会造成工作流体的蒸发。用于预加热的热量取自于排出蒸发器3的热源H。为了恰当地优化该方法，蒸发器3和预加热器18可以定尺寸成使得蒸发器3和预加热器18可以分别在流体/气体以及流体/流体之间的热交换中操作。
[0267] 在蒸发过程之后，呈气态的工作流体到达容积式膨胀机4，工作流体连续穿过阀10的壳体坐置部25、入口通道29、第一通道31、开口31a、第一通路26、入口8直到进入膨胀室7，这些步骤确定了工作流体的引入状态。
[0268] 在引入步骤之后，膨胀机由于其更高的压力确定膨胀步骤(入口8和出口9被封闭并且随后流体膨胀)。作为该膨胀的结果，活塞6被迫压成以本身已知的方式以往复式运动(往复式膨胀机)或旋转运动(旋转式膨胀机)的方式移动，从而使主轴11旋转，并且活塞6最终致动所述发电机12。
[0269] 然后气流被从膨胀室7喷射通过出口9、第二通路27、开口32a、排出通道30直到排出阀10的本体24并且然后排出壳体50的通用出口52。
[0270] 由此，回路2自身将工作流体输送到冷凝器16中，在该冷凝器16中，这种流体被冷凝并被送至收集贮存器17。
[0271] 贮存器17与泵13流体连通，该泵13从所述贮存器直接抽出工作流体以使工作流体返回到回路中循环。更具体地，收集贮存器17置于冷凝器16与泵13之间并且允许呈液态的工作流体的积聚，在该状态中，贮存器17确保将液体抽吸至泵，从而防止了对任何气泡的抽吸，由此确保了液体的连续供给。
[0272] 启动容积式膨胀机的方法
[0273] 本发明的目的还涉及一种对根据所附权利要求和/或根据以上描述的容积式膨胀机4进行启动的方法。
[0274] 该方法包括以下步骤：将呈气态的工作流体通过另一入口59引入壳体50的排放室中。通过辅助入口59引入的工作流体的温度小于150℃、特别地在25℃与100℃之间；呈气态的工作流体在压力下通过另一入口59被引入排放室中，该压力介于4巴与30巴、特别地介于4巴与25巴之间、甚至更特别地介于7巴与25巴之间。在该引入步骤期间，工作流体进入排放室并从通用出口52排出。在该引入步骤期间，工作流体不到达通用入口51，在该引入步骤期间，不存在将另一工作流体通过通用入口51引入的情况。
[0275] 热的流体的通过使得能够至少部分地加热传动构件53、活塞6、壳体50、阀10以及曲柄机构37。
[0276] 引入步骤允许借助于通过另一入口59所引入的呈气态的工作流体对存在于膨胀机中的呈液态的任何工作流体进行加热，以便使得能够将呈液态的所述工作流体的至少一部分从液态转变成气态。
[0277] 在引入步骤结束时，该方法涉及下述步骤：将呈气态的工作流体仅通过通用入口51引入，以用于确定容积式膨胀机4的启动状态。
[0278] 本发明的优点
[0279] 本发明允许实现优于现有技术解决方案的显著优点。如上面所描述的容积式膨胀机4至少包括活塞6、阀10、传动构件53以及曲柄机构37，其中，活塞6、阀10、传动构件53以及曲柄机构37全部布置到壳体50中，膨胀机4具有有助于膨胀机4安装在设备100上的简单且紧凑的结构。由于壳体50容置
传动轴11的一部分、活塞6、传动构件53、阀10以及曲柄机构37，因此能够(必须执行任何干预)拆卸整个组(膨胀机4)并且以很少的操作来安装一个新的组。还应当注意的是，传动构件53存在于壳体50内、特别地传动构件53至少部分地存在于排放室中允许在膨胀机4的操作期间(即，在主轴11以旋转的方式运动的操作状态期间)对这种构件53进行自动润滑。实际上，排出阀10的工作流体撞击传动构件53并且进入排放室。
以这种方式，膨胀机4不需要用于移动部件的另外润滑系统。还应当注意的是，曲柄机构37也在排放室内运转并且曲柄机构37被来自膨胀机的工作流体撞击。因此，本发明的目的即膨胀机4的结构确保了壳体50内的所有部件的自动且有效的润滑。
[0280] 因此，本发明允许对作为单件的整个膨胀机4进行容易地组装和拆卸，并且实现了对所有移动部件的优化润滑。
[0281] 还应当注意的是，另一入口59的存在允许在处于静止膨胀机的状态下如何快速地将加压的工作流体引入壳体50内，该静止膨胀机的状态即不考虑主轴11的旋转并且不使工作流体进入膨胀室7。
[0282] 另一入口59允许呈气态的工作流体被直接引入到排放室中，流体清洗并同时加热膨胀机的所有内部部件，以便允
许可能在静止膨胀机状态下形成的呈气态的任何液体冷凝物通向膨胀机4中。
[0283] 由于进入的工作流体是热的、处于一定压力下并且呈气态，因此存在比从外部临时加热更大的有效能量传递，同时，保持了由进入的流体产生的任何液相的机械清洗作用。还应当注意的是，辅助入口59允许利用工作流体的可获得的热能、而不会有电能损耗，实际上，由于存在入口59，因此可以避免用于加热膨胀机的电能的损耗，并且因此，整个设备100的产量可以被保持较高(不存在从由设备100所产生的电能中减去的电能损耗)。
[0284] 由于所有移动部件都处于单个的几乎密闭的壳体50中，因此本发明允许在任何停机时间状态之后执行便利的重新启动膨胀机4的操作，其中，所述壳体50可以通过将热的流体引入到该壳体50中而被有效加热。
