实现热循环的热机以及通过该热机实现热循环的方法与流程

本发明涉及一种“热机”，其包括设置有运动传动系统的“旋转驱动单元”及其一些特定的功能配置，并且尽管以joule-ericsson热循环作为其原始参考，但本发明对joule-ericsson热循环进行补充和改进，实现了创新的组合式热循环，以空气和水蒸气的混合物运行，以获得更大的单位功率、显著提高的整体效率以及活塞旋转处的气缸的高效润滑。本发明还涉及一种用于实现热循环的方法。

特别地，本发明通常可以应用在通过可再生资源产生电能的领域、应用在联合产生电能和热能的领域、应用在运输领域以及应用在汽车领域。

背景技术：

在同一申请人的名下以wo2015/114602a1公开的专利申请的描述中已经提出了关于热力学循环的一些回溯性考虑，因此，在下文中仅提及与本发明的主题有关的最重要的部分，以及考虑新的、起源于joule-ericsson热循环的“脉冲热循环”为特征的热机。

ericsson发动机的历史记录

1826年，ericsson“热空气”发动机被首次设计和生产，最初没有再生器，总体效率不高。

1833年，一种新的ericsson发动机面世，该发动机配有阀门和换热器，整体效率得到了显著提高。

1853年，ericsson“热空气”发动机被制造，该发动机在船上使用，它能够产生220kw的功率，总效率为13.3％。

在随后的几年中，生产了数千台ericsson发动机，并在美国的船舶和工业实验室中使用。

在1855年至1860年之间，制造了近3,000台低功率(600w)ericsson发动机。它们在美国、德国、法国和瑞典出售和使用。

这些发动机具有很高的可靠性和坚固性，以至于安装在灯塔中的一台发动机投入使用后可保持运行30多年。

由于尚未完全阐明的原因，ericsson发动机首先被常规蒸汽发动机取代，然后被尺寸更大、容积更紧凑的内燃机取代。

闭环ericsson循环的示意图

图4示意性地表示了以使用闭环运行的往复运动发动机为特征的ericsson循环，它由以下主要组件组成：

e_膨胀气缸；

e1-e2_膨胀气缸进排气阀；

r_热交换器/换热器；

k_热交换器/水槽；

c_压缩气缸；

c1-c2_压缩气缸进排气阀；

h_“热流体”加热器。

参考上述图4，ericsson发动机的运行方式如下：

_在气缸c中，由于活塞的向下运动，首先吸入通过阀c1的热流体(温度t1)，然后由于活塞的向上运动，气缸c被压缩，直到达到对应于预定比例的最大值；

_然后压缩后的热流体通过阀c2并从气缸c离开(温度t2)；

_然后热流体进入换热器r，在那里吸收热量并加热(达到温度t2')；

_然后热流体进入加热器h，在其中接收热量并进一步加热(达到温度t3)；

_然后热流体通过阀e1进入气缸e，在气缸e中通过膨胀导致活塞向下运动，从而产生有用功。

_由于活塞的向上运动，已经膨胀的热流体从气缸中排出，并且(在降低的温度t4下)通过阀e2；

_然后热流体经过换热器r，在该处释放热量(直到达到降低的温度t4')；

_然后热流体经过水槽k，在此释放出更多的热量(直到达到温度t1)，并从那里开始一个新的循环，与先前的循环完全相同。

joule闭环循环的示意图

joule循环的特征是采用闭环运行的具有连续旋转运动的涡轮机，其结构如图5所示，它由以下主要部分组成：

e_膨胀涡轮；

r_热交换器/换热器；

k_热交换器/水槽；

c_压缩涡轮；

h_“热流体”加热器。

参考所述图5，joule涡轮机以以下方式操作：

_由于涡轮c的快速旋转运动，(在温度t1的)热流体被抽吸并压缩到最大预定值；

_然后，压缩的热流体从涡轮c离开(温度t2)；

_热流体然后进入换热器r，在那里接受热量并加热(达到温度t2')；

_热流体然后进入加热器h，在那里接收热量并进一步加热(达到温度t3)；

_热流体然后进入涡轮机e，在涡轮机e中，热流体通过膨胀而引起涡轮机自身的旋转运动，从而产生有用的功。

_已经膨胀的热流体然后从涡轮机e中排出并处于(降低的温度t4)；

_热流体然后穿过换热器r，在此释放热量(直到达到降低的温度t4')；

_热流体经过水槽k，在此进一步散发热量(直到达到温度t1)，从而结束了循环。

总体而言，已开发出具有多种热力学循环功能的各种热机，而其它热机仍处于实验阶段。

但是，申请人发现，即使是已经工业化的解决方案也有许多限制。这尤其针对于用于驱动中小功率自动发电机(低于50kwh)的发动机。

如今，在实践中，通常使用以下驱动单元来驱动发电机：

_机械复杂、噪音大的往复式内燃机会造成污染并且需要大量维护；

_斯特林发动机，尽管污染少，但必须以低速运行(由于使用交流再生器而受到限制)，以便具有良好的整体效率，因此非常笨重。

_燃气轮机除了造成污染外，在小规模应用中也没有经济竞争力。

_使用rankine或rankine-hirn循环的膨胀机，由于需要使用一定尺寸的蒸汽发生器，因此仅在固定式热电联产应用中具有很强的竞争力，并且需要进一步的技术创新，以便在小型移动应用中也能获利。

通常，除了污染、效率低、机械复杂性和维护成本高的问题之外，所有现有技术解决方案的特征还在于成本效益比不是特别令人满意，这极大地限制了热电联产在多用途建筑物和住宅市场中的传播。

申请人还观察到，如果希望在家庭环境中将这种热机的使用扩展到车辆和微型热电联产，则紧凑性和总体效率是至关重要的。

技术实现要素：

在此背景下，申请人已经设定了提出一个新的“热机”的目标，该热机能够使用热空气和水蒸气以创新的组合式热循环运行，从而可以通过在循环本身的各个阶段回收能量来开发更大的能量，且单位功率和整体效率大幅提高，同时也解决了驱动单元的活塞滑动处的气缸的润滑的大问题。

特别是，与ericsson循环和joule循环相比，本发明的创新可以在热循环的三种不同的可能运行配置中得以体现。

在仅在再生器的下游注水的第一种配置中，可获得以下结果：

_对驱动单元的气缸润滑，减少摩擦和磨损，从而提高机械效率；

_由于在气缸中膨胀的热流体的流量和分子量的增加，单位功率有所增加；

_由于引入的水在吸入之前被冷凝并与空气分离，因此不会增加压缩负功；

_由于每单位质量的汽化所吸收的热量非常高，因此总体效率会略有下降。

在第二种配置中，该方法包括注入在再生器下游回收能量的饱和蒸汽，从而获得以下结果：

_对驱动单元的气缸润滑，减少摩擦和磨损，从而提高机械效率；

_由于在气缸中膨胀的热流体的流量和分子量的增加，单位功率有所增加；

_由于引入的水在吸入之前被冷凝并与空气分离，因此不会增加压缩负功；

_由于汽化所吸收的热量被汽化器实现的能量回收所补偿，因此总体效率得以提高。

在第三种配置中，该方法包括注入过热蒸汽，该过热蒸汽通过在再生器下游回收能量和从燃烧烟气中回收能量获得，从而获得以下结果：

_对驱动单元的气缸润滑，减少摩擦和磨损，从而提高机械效率；

_由于在气缸中膨胀的热流体的流量、分子量和焓的增加，单位功率进一步增加；

_由于引入的水在吸入之前被冷凝并与空气分离，因此不会增加压缩负功；

_由于汽化所吸收的热量被汽化器获得的能量回收和过热所获得的焓增加所补偿，因此进一步提高了总效率。

因此，在本发明的各个方面和/或实施方式中，本发明的基础的目的是通过提供一种能够使用多个热源并能够产生大量的机械能(功)的新的“热机”来弥补现有技术解决方案的一个或多个缺点，其能够在任何地方以任何目的使用，但优选用于产生电能。

本发明的另一个目的是提供一种新型的“热机”，其特征在于具有高的热力学效率和优异的功率重量比。

本发明的另一个目的是提供一种新的具有“驱动单元”的“热机”，其特征在于机械结构简单并且易于制造。

本发明的另一个目的是能够生产一种新型“热机”，其特征在于，降低了生产成本。

这些目的以及在以下描述的过程中将变得更加明显的任何其他目的，基本上是通过依赖于以一系列特定方面为特征的“驱动单元”的新型“热机”来实现的。

在一个方面，本发明涉及一种用于实现热循环的热机，该热机使用热流体操作，并且包括：

-驱动单元，驱动单元包括：

-壳体，在其中限定一个环形腔室，并具有适当尺寸的入口或出口，该入口或出口与环形腔室外部的导管流体连通，其中每个入口或出口与相邻的入口和出口成角度地间隔开，以限定环形腔室内工作流体的膨胀/压缩路径；

-第一转子和第二转子，其可旋转地安装在所述壳体中；其中，两个转子皆具有三个可在环形腔室内滑动的活塞，其中一个转子的活塞与另一个转子的活塞呈角度地交替设置；其中，角向相邻的活塞限定了六个可变容积腔室；

-主轴，其可操作地连接到所述第一和第二转子；

-传动装置，该传动装置可操作地设置在所述第一和第二转子与主轴之间，并且构造成将具有彼此相对偏移的所述第一和第二转子各自具有的第一和第二周期性变化角速度的旋转运动转换成具有主轴的具有恒定角速度的旋转运动；其中，该传动装置构造成对于主轴的每一次完整旋转上赋予每个转子的周期性变化的角速度以六个变化周期。

在一个方面，所述驱动单元是与所述热流体一起操作的旋转容积膨胀机。

在一个方面，热机包括驱动单元的第一部分，在该部分中，随着两个活塞彼此远离的运动，穿过入口的热流体被吸入腔室中。

在一个方面，热机包括所述驱动单元的第二部分，其中，在两个活塞彼此相向运动之后，先前被吸入的热流体在腔室中被压缩，然后通过出口、管道和止回阀，被输送到补偿箱中。

在一个方面，热机包括所述补偿箱，所述补偿箱被构造成累积经压缩的热流体，以使其经由特定的管道和止回阀可以连续模式供随后使用。

在一个方面，该热机包括再生器，该再生器经由特定的管道流体连通，并且构造成在热流体进入加热器之前对其进行预热。

在一个方面，该热机包括所述加热器，该加热器配置成利用由燃烧器产生的热能来使在蛇形管(蛇形管环绕燃烧室放置并限定加热器)中循环的热流体过热。

在一个方面，热机包括具有附接到其上的燃烧室的所述燃烧器，所述燃烧器被构造成用各种类型

在一个方面(参见图6中的示意图)，该热机包括与蒸馏水箱流体的燃料运行并且能够向加热器供应必要的热能。

在一个方面，热机包括所述驱动单元的第三部分，其经由特定的管道与所述加热器流体连通，并且构造成经由入口接收在加热器中在压力下加热至高温的热流体，以使其在分别由各活塞限定的腔室内膨胀，以使所述活塞旋转并产生功。

在一个方面，热机包括所述驱动单元的第四部分，该第四部分通过出口和特定的管道与再生器流体连通，并且其中，由于两对活塞彼此相向运动而导致两个腔室的体积减小，因此耗散的热流体被强制排出。

在一个方面，与所述驱动单元流体连通的所述再生器被构造成从耗散的热流体中获取热能，并用于来预热将被发送到加热器的热流体。

在一个方面(参见图6中的示意图)，驱动单元的第一部分通过特定的管道与外部环境流体连通，从而可以将周围空气吸入腔室内。

连通的计量泵，该计量泵被布置成使得能够通过注射器将预定量的蒸馏水注入空气回路，所述预定量能够增加驱动单元的单位功率并确保气缸的润滑。

在一个方面(参见图7中的示意图)，热机包括可操作地设置在再生器的低温出口与加热器的入口之间的冷却器。

在一个方面(参见图7中的示意图)，在温度t1下从冷却器中流出的热流体进入特定的管道，并通过冷凝槽，在此热流体中的水被冷凝并与空气分离，然后热流体以温度t1'进入管道’中，接着通过吸入入口，并随着两个活塞彼此远离的运动，被吸入所述第一部分的腔室中。

在一个方面(参见图7中的示意图)，在高压泵的推动下，先前由冷凝槽从空气中提取的冷凝水流经特定的管道并到达注射器，该注射器被布置成在空气回路中注入预定量的冷凝水，以增加驱动单元的单位功率并确保气缸的润滑。

在一个方面(参见图8中的示意图)，热机包括冷却器，该冷却器可操作地设置在再生器的低温出口和加热器的入口之间。从冷却器排出的温度为t1的热流体进入管道，经过冷凝槽，在此热流体中的水被冷凝并与空气分离，然后热流体以温度t1'进入管道中，经过吸入入口并随着两个活塞彼此远离运动，被吸入所述第一部分的腔室。并且，在高压泵的推动下，先前被冷凝槽从空气中抽取的冷凝水流经特定的管道并到达汽化器，(该汽化器配置为加热和汽化冷凝水)，然后将冷凝水发送到注射器，该注射器被布置为在空气回路中注入预定量的汽化的冷凝水，该冷凝水能够增加驱动单元的单位功率并确保气缸的润滑。

在一个方面(参见图8中的示意图)，所述汽化器在其高温侧可操作地设置在所述高压泵和所述注射器之间，并且所述汽化器被配置为在其低温侧接收进入的流体。即耗散的热流体从驱动单元的出口排出，以便从该耗散的热流体中获取剩余的热能，并利用它预热要送往加热器的热流体。

在一个方面(参见图11中的示意图)，热机包括冷却器，该冷却器可操作地设置在再生器的低温出口和加热器的入口之间，以及从冷却器中排出的温度为t1的热流体进入管道，经过冷凝槽，(在冷凝槽中，热流体中的水与空气冷凝并分离)，进入管道中(热流体的温度为t1’)，通过吸入入口，并随着两个活塞彼此远离运动，热流体被吸入所述第一部分的腔室中，并在高压泵的推动下，先前由冷凝槽从空气中提取的冷凝水穿过管道并到达汽化器，该汽化器被配置为加热和汽化冷凝水，然后将其送至过热器，过热器构造成通过从燃烧器下游的热的燃烧烟气中提取能量而使从汽化器中排出的饱和蒸气过热，从而向其供应能量。

在一个方面(参见图11中的示意图)，过热器构造成将汽化和过热的冷凝水送至注射器，该注射器布置成使得能够在空气回路中注入预定量的所述过热和汽化的冷凝水，这能够进一步增加驱动单元的单位功率并确保气缸的润滑。

在一个方面(参见图11中的示意图)，汽化器在其高温侧可操作地设置在所述高压泵和所述过热器之间，且汽化器配置为在低温侧接收进入的流体，即从驱动单元出口排出的耗散的热流体作为，以便从该耗散的热流体中获取剩余的热能，并用于来预热要送往加热器的热流体。

在一个方面(参见图12中的示意图)，该热机设有冷却回路，其包括：

-第一换热器，其位于燃烧器的上游在，在此处其从环境中抽出燃烧空气；

-与驱动单元联接的冷却单元(即内部空间)；

-第二换热器，沿着燃烧烟气的出口路径位于燃烧器和加热器的下游，并且优选位于所述过热器的下游；

-多个冷却管，其串联连接所述第一换热器、所述冷却单元和所述第二换热器从而形成回路，并承载一定量的冷却流体(优选为水)；

-位于所述回路中的冷却泵，其可操作地作用在所述多个冷却管中的一个之上，以使所述冷却流体在冷却回路中循环。

在一个方面(参见图12中的示意图)，第一换热器被配置为通过向所述燃烧空气提供热能来冷却所述冷却流体，冷却单元被配置为通过将热能从驱动单元传递到温度升高的冷却流体来冷却驱动单元，第二换热器被构造成通过从热的燃烧烟气获取热能来加热所述冷却流体。

在一个方面(参见图6、7、8、11、12中的示意图)，热机包括辅助液压回路。在一个方面，辅助液压回路包括：

-辅助换热器，沿着燃烧烟气的出口路径位于燃烧器和加热器下游，优选位于过热器的下游；

-多个辅助管，其构造成穿过所述辅助换热器并与一个或多个辅助用途单元连接，所述辅助用途单元优选为空间加热装置和/或家用热水生产装置；

-辅助泵，其位于所述辅助液压回路中，并且在所述多个辅助管中的一根管上可操作地起作用，以在所述辅助液压回路中引起循环。

在一个方面，辅助换热器构造成从燃烧烟气中回收尽可能多的能量并将其传递到在所述辅助回路中循环的流体，由此所述能量可用于所述辅助用途单元。

在一个方面，该热机包括位于燃烧器上游的风扇，该风扇被配置为从环境中抽吸燃烧空气并将其强制地发送至所述燃烧器以供给燃烧过程。

在一个方面，热机包括沿着热机的管道设置的一个或多个止回阀，该止回阀构造成促进热流体以单向方式进行循环并防止热流体沿相反方向流动。

在一个独立的方面，本发明涉及一种用于实现热循环的方法，该方法以热流体运行并且包括以下步骤：

-安置热机；

-执行多个步骤。

在一个方面，所述多个步骤包括：

-驱动驱动单元的驱动主轴和传动装置以及使六个活塞运动；

-启动燃烧器并开始燃烧过程；

-当在热机中循环的热流体达到预定的最小运行状态时，驱动单元产生能够独立转动所需的功；

-随着两个活塞彼此远离运动，热流体通过吸入入口被吸入腔室；

-随着两个活塞彼此相向运动，先前被吸入的热流体在腔室内被压缩，温度从t升高到t2，经过出口并到达补偿箱；

-在由活塞的旋转和导致的入口的打开/关闭的间歇状态，热流体从箱流出并通过再生器，在此热流体的温度从t2升高到t2'；

-热流体通过加热器，在其中接收热能并且温度从t2"升高到t3；

-活塞在环形气缸中旋转，当活塞打开入口时，过热的热流体进入膨胀室，在膨胀室中膨胀，温度从t3降低到t4，并当使活塞旋转时产生有用的功。

在一个方面，在所述布置热机的步骤中，所述热机是根据本发明的一个方面或本发明的多个方面的组合和/或一个所附权利要求或多个所附权利要求的组合。

在一个方面(参见图6中的示意图)，随着活塞彼此相向运动，腔室体积减小，耗散的热流体从驱动单元排出，穿过出口并经过再生器，在此热流体仍提供其拥有的一部分热能，并使其温度从t4降到t4'。

在一个方面(参见图6中的示意图)，在将热流体吸入腔室的步骤中，所述热流体是在温度t1'的环境中吸入的空气。

在一个方面(参见图6中的示意图)，该方法包括以下步骤：

-从箱中抽出蒸馏水；

-启动计量泵，并通过注射器将预定量的蒸馏水引入回路，从而使所得的热流体温度从t2'降低至t2"；

在通过再生器的步骤之后，耗散的热流体被排放到大气中。

在一个方面(参见图7中的示意图)，该方法还包括以下步骤：

-从冷却器中排出的温度为t1的热流体进入管道，经过冷凝槽，在此热流体中的水被冷凝并与空气分离，然后热流体以温度t1'进入管道中，其通过吸入入口，并且在两个活塞彼此远离运动之后，热流体被吸入所述第一部分的腔室中；

-在高压泵的推动下，先前由冷凝槽从空气中抽取的冷凝水穿过管道到达注射器，该注射器设置为能够在空气回路中注入预定量的冷凝水，以增加驱动单元的单位功率并确保气缸的润滑。

在一个方面(参见图8中的示意图)，该方法还包括以下步骤：

-从冷却器中排出的温度为t1的热流体进入管道，经过冷凝槽，在此热流体中的水被冷凝并与空气分离，然后热流体以温度t1'进入管道中，其通过吸入入口，并且在两个活塞彼此远离运动之后，热流体被吸入所述第一部分的腔室中；

-在高压泵的推动下，先前由冷凝槽从空气中抽取的冷凝水穿过管道并到达汽化器，该汽化器被配置为加热和汽化冷凝水，然后将其输送到注射器，注射器被设置为能够在空气回路中注入预定量的冷凝水，以增加驱动单元的单位功率并确保气缸的润滑；

其中，所述汽化器被构造成在其低温侧接收从驱动单元的出口排出的耗散的热流体作为进入的流体，以便从该耗散的热流体中获取剩余的热能，并用于来预热要送往加热器的热流体。

在一个方面(参见图11中的示意图)，该方法还包括以下步骤：

-从冷却器中排出的温度为t1的热流体进入管道，经过冷凝槽，在此热流体中的水被冷凝并与空气分离，然后热流体以温度t1'进入管道中，其通过吸入入口，并且在两个活塞彼此远离运动之后，热流体被吸入所述第一部分的腔室中；

-在高压泵的推动下，先前由冷凝槽从空气中抽取的冷凝水穿过管道到达汽化器，该汽化器被配置为加热和汽化冷凝水，然后将其送至过热器，过热器构造成通过从燃烧器下游的热燃烧烟气中提取能量而使从汽化器排出的饱和蒸气过热，从而向其供应能量；

其中，所述过热器被配置为将过热和汽化的冷凝水送至注射器，该注射器被布置为使得能够在空气回路中注入预定量的所述过热和汽化的冷凝水，以进一步提高驱动单元的单位功率，提高整体效率并确保气缸的润滑，

其中，所述汽化器构造成在其低温侧接收从驱动单元的出口排出的耗散的热流体作为进入的流体，以便从该耗散的热流体中获取剩余的热能，并用于来预热要送往加热器的热流体。

在一个方面(参见图12中的示意图)，该方法还包括以下步骤：

-布置冷却回路，其包括：

-第一换热器，其位于燃烧器上游，并从环境中抽出燃烧空气；

-冷却单元(即内部空间)，其与驱动单元联接；

-第二换热器，沿着燃烧烟气的出口路径位于燃烧器和加热器的下游，优选位于所述过热器的下游；

-多个冷却管，其串联连接所述第一换热器，所述冷却单元(即内部空间)和所述第二换热器，以形成回路并承载一定量的冷却流体(优选水)；

-冷却泵，其位于所述回路中，并且可操作地作用在所述多个冷却管中的一个上，以使所述冷却流体在冷却回路中循环。

-执行以下步骤：

-通过向所述燃烧空气提供热能，通过所述第一换热器冷却冷却流体；

-借助于所述冷却单元，通过将热能从驱动单元传递到冷却流体来冷却驱动单元，所述冷却流体经历温度的升高；

-通过所述第二换热器从所述热的燃烧烟气获取热能来加热所述冷却流体。

在一个方面(参见图6、7、8、11、12中的示意图)，该方法还包括以下步骤：

-布置辅助液压回路，其包括：

-辅助换热器，沿着燃烧烟气的出口路径位于燃烧器和加热器的下游，优选位于所述过热器的下游；

-多个辅助管，其配置为穿过所述辅助换热器并与一个或多个辅助用途单元连接，所述辅助用途单元优选为空间加热装置和/或家用热水生产装置；

-辅助泵，其位于所述辅助液压回路中，并且可操作地作用于所述多个辅助管中的一根管上，以在所述辅助液压回路中产生循环；

-执行以下步骤：

-通过所述辅助换热器从燃烧烟气中回收尽可能多的能量；

-将所述能量传递到在所述辅助液压回路中循环的流体；

-提供所述能量用于辅助用途单元。

在一个方面，驱动单元基本上包括：

-发动机缸体，其由壳体形成，该壳体设有限定环形气缸(或环面气缸)的内部空腔；

-两组三联体的活塞，其可旋转地容纳在环形气缸(或环面气缸)内，每组三联体的活塞连接到各自的驱动转子，两组三联体的活塞彼此间隔交替布置。

-三轴传动装置，其中，一系列4个三叶齿轮容纳在特定壳体里，该三轴传动装置被配置和设计用于传递来自所述两组三联体的活塞的运动从和/或将运动传递到两组三联体的活塞，该传动装置包括主轴(或驱动轴)、第一副轴和第二副轴，每个第二副轴通过驱动转子连接到相应的三联体的活塞上；

-第一转子和第二转子，其分别连接到第一和第二辅助轴，并以可旋转的方式安装在壳体中；其中，两个转子中的每个转子与三个活塞机械地集成在一起，所述三个活塞彼此成角度地偏移120°，并且可以在环形腔室中滑动；其中一个转子的活塞与另一个转子的活塞成角度地间隔交替布置，以便成角度地相邻的活塞形成并限定六个可变容积腔室中的每一个。

在一个方面，环形腔室具有矩形或正方形的横截面，并且具有匹配形状的活塞分别是矩形或正方形的。

在一个方面，环形腔室具有圆形横截面(环形延伸)，并且具有匹配形状的活塞具有圆形横截面(环形延伸)。

在一个方面，环形气缸设置有多个相互不同的用于使高温热流体进入气缸内的入口，以及多个相互不同的用于排空耗散的热流体的出口。

在一个方面，六个腔室中的每个腔室在主轴的每一次完整旋转(360°)后膨胀三次并且收缩三次。

在一个方面，用于热流体通过的所有入口/出口均形成在环形气缸的壳体上。

在一个方面，环形气缸设置有一个或多个用于使冷却的热流体进入气缸内的入口，以及一个或多个用于将补偿箱中的压缩热流体排空的排出口。

在一个方面，借助于容纳传动装置的壳体的相对于入口/出口的手动或自动的角度旋转，可以将热循环的阶段定为更早或更晚，以便优化热力学效率。

在一个方面，借助于容纳传动装置的壳体的相对于入口/出口的手动或自动的角度旋转，可以将热循环的阶段定为更早或更晚，以便能实现发动机装置的自主启动。在一个方面，第一组三联体的活塞是第一转子的组成部分，而第二组三联体的活塞是第二转子的组成部分。

在一个方面，两个转子中的每一个转子的三个活塞彼此在角度上等距。

在一个方面，每个转子的三个活塞刚性地连接在一起，从而彼此一体旋转。

在一个方面，第一副轴是实心的，并且在一端与第一三叶齿轮一体地结合，并且在相对端与第一转子一体地结合。

在一个方面，第二副轴是中空的，并且在一端与相应的第二三叶齿轮一体地结合，并且在相对端与第二转子一体地结合。

在一个方面，主轴(或驱动轴)与相对于彼此成60°定位的第一和第二三叶齿轮一体地结合。

在一个方面，驱动单元的驱动装置包括：

-第一辅助轴，第一转子安装在第一辅助轴上；

-第二辅助轴，第二转子安装在第二辅助轴上；

-第一三叶齿轮和第二三叶齿轮，其键接在主轴上并彼此成60°角偏置；

-第三三叶齿轮，其键接到第一辅助轴上；

-第四三叶齿轮，其键接到第二辅助轴上；

其中，第一三叶齿轮在功能上与第三三叶齿轮一起操作，第二三叶齿轮在功能上与第四三叶齿轮一起操作。

在一个方面，第一辅助轴同轴地插入第二辅助轴中，反之亦然。

在一个方面，主轴的轴线平行于第一轴和第二轴的轴线并与其适当地间隔开。

在一个方面，每个三叶齿轮在其凸出部之间具有凹和/或平和/或凸的连接部分。

在一个方面，从其定义可以推断出，每个三叶齿轮具有基本三角形的轮廓。

在所有方面，主轴(或驱动轴)的具有恒定角速度的旋转引起两个副轴的旋转角速度的周期性变化。

在所有方面，主轴(或驱动轴)确定了第一和第二副轴的角速度以及在环形气缸内旋转的相应三联体的活塞组的角速度的周期性变化，使得能够产生六个不同的可变容积和比例的旋转腔室。

在一个方面，活塞与主轴(或驱动轴)之间的传动装置的运动是通过三叶齿轮组获得的，该三叶齿轮组将第一和第二副轴连接到主轴上，其特征在于，当主轴(或驱动轴)以恒定角速度旋转时，两个副轴以周期性地大于、等于或小于主轴的角速度旋转。

在一个方面，在不损害发明思想的情况下，驱动单元可以配备有任何系统，其用于在两组三联体的活塞与主轴之间传递运动(例如，专利us5147191、ep0554227a1和tw1296023b)，可以采用任何能够将具有恒定角速度的主轴的旋转运动转换为两个副轴的周期性变化角速度的旋转运动的机制，这两个副轴在功能上连接到两组三联体的活塞。

在所有方面，驱动单元可以被配置成通过合适的热流体传送导管，使得各个部件和各个部分可以与驱动单元的相应入口/出口可操作地连接。

在一个方面，驱动单元完全没有入口/出口和相关的机构，因为通过在环形缸中移动，两组三联体的活塞本身实现热流体入口/出口的打开和关闭。

在一个方面，使用驱动单元的热机可以设置有适当地定位在热流体传送导管中的止回阀，从而通过打开/关闭入口/出口的功能来帮助活塞的运行来优化热循环。

在一个方面，使用驱动单元的热机可以包括一个或多个热流体加热器和/或换热器，其配置方式使得能够提供所有最大的能量来产生有用的功，同时尽可能多地回收原本会损失的所有能量。

在一个方面，驱动单元连接到能够产生可用于任何目的的电能的发电机。

在一个方面，驱动单元能够产生可用于任何目的的机械能。

在一个方面，使用驱动单元的热机包括热能调节系统，该热能调节系统被配置为在过程的各个阶段中调节热流体的输送压力和/或温度。

在一个方面，驱动单元可以被配置为以原始的joule-ericsson操作周期运行，因为驱动单元可以执行压缩和膨胀热流体的功能。

在一个方面，使用驱动单元的“热机”被配置为利用热空气和水蒸气以新的“脉动热循环”运行，其特征在于热流体的单向连续运动。

在一个方面，驱动单元适合用作能够使用通过任何热源加热的热流体流产生机械能的设备。

在一个方面，可以使用燃料燃烧器(例如气体燃烧器)或任何其他外部热源，例如太阳能、生物质、未精制燃料、高温工业废料、或其他适合将热流体本身加热到最低必要温度的来源。

通过以下分别对本发明的热机及其使用的一些优选实施例的详细描述中，附加特征将变得更加明显：

_关于新的“开放”操作循环的第一功能配置(参见图6)，其中向热流体(通常为空气)中补充注入不可回收的蒸馏水，该蒸馏水的主要目的是润滑气缸(活塞在气缸中滑动)，并且驱动单元的单位功率增加；

_关于新的“封闭”操作循环的第二功能配置(参见图7)，其中向热流体(通常为空气)补充注入冷凝水，其主要目的是润滑气缸(活塞在气缸中滑动)，并且驱动单元的单位功率增加；

_关于新的“闭合”操作循环的第三功能配置(参见图8)，其中向热流体(通常为空气)注入饱和的水蒸气，该饱和水蒸气除了润滑活塞在其中滑动的气缸外，还增加了驱动单元的单位功率，也可以提高热循环的整体效率；

_关于新的“闭合”操作循环的第四功能配置(参见图11)，其中向热流体(通常为空气)中注入过热水蒸汽，该过热水蒸气除了润滑气缸(活塞在气缸中滑动)、增加了驱动单元的单位功率外，还可以提高热循环的整体效率；

_关于新的“封闭”操作循环的第五种功能配置(见图12)，其中向热流体(通常为空气)注入过热水蒸气，该蒸气除了润滑气缸(活塞在气缸中滑动)、以及增加了驱动单元的单位功率外，还可以大大提高热循环的整体效率，还可以对循环中的流体进行完全的热能回收。

首先应该注意的是，优选用作热流体的气体是常见的“空气”。然而，在不损害本发明思想的情况下，可以使用更适合且与水蒸气更相容的任何其他气体，如下文所示和所述。

还需要指出的是，在“休息”状态下，所用的热流体(通常为空气和水)与周围环境处于相同的温度，并且在封闭回路解决方案中，在气缸和管道内部，在适当的情况下，也可以选择大气压以外的压力。

完整而言，新的热循环以连续模式在流体热力学变化的多个步骤中进行：引入、压缩、加热、汽化、过热、膨胀(产生有用的功)、排出和冷凝，如下面以非限制性示例的方式给出根据本发明的热机的五个主要构造。

图12中表示的热机是最完整的功能配置，其涉及一种热机(121)，其包括根据前述一个或多个方面中的驱动单元(1)，其被配置为实现新的热力循环，通常定义为“脉冲热循环”，其特征在于使用热流体操作，该热流体优选由空气和蒸馏水组成，在其在驱动单元1中膨胀之前被适当地加热、汽化和过热，以便获得单位功率的显著提高、整体效率的显著提高和使用水蒸气对气缸/活塞系统进行高效润滑。

在此配置下，循环的开始与冷却空气的吸入一致，热机包括：

-“冷却器”(43)，其适于从循环中的热流体中提取热量，以便对其进行冷却并增加空气质量，然后将空气吸入/压缩到驱动单元(1)中；

-四活塞或六活塞“驱动单元”(1)，其具有“压缩”和“膨胀”循环的热流体的功能；

-“补偿箱”(44)，其具有合适的止回阀的，其用于优化压缩热流体的“脉冲”循环；

-“再生器”(42)，其适于从从驱动单元(1)排出的耗散的热流体中提取热量以预热将要被加热的热流体；

-“汽化器”(95)，其适于将蒸汽中的冷凝水转化，从已经通过再生器(42)的排出的耗散的热流体中提取更多的能量；

_“过热器”(96)，其通过从热的燃烧烟气中提取能量，能够过热从“汽化器”(95)排出的饱和蒸汽，从而为其提供能量，这对于热循环具有相当大的优势；

-“加热器”(41)，其目的是加热循环的热流体，以便为随后的主动膨胀步骤提供必要的热能，从而产生功；

-排放器/分离器(93)，其适于冷凝循环中的水蒸气，以便能够以连续模式对其进行再利用；

-高压泵(94)，适用于再循环冷凝水；

-“注射器”(97)，适于为将过热蒸气引入回路提供最佳条件；

-“交换器”(98)、泵(99)、第一“换热器”(100)、第二换热器(101)，适用于将驱动单元(1)维持在理想的运行温度，并在燃烧烟气排放到大气中之前从中回收更多能量。

特别地，在热机中循环流体的运动通过活塞的旋转运动来调节，该活塞的旋转运动通过引起入口/出口的打开/关闭，而产生非常特殊的高频“脉动”效应，该效应是这种新的热循环的特征。例如，主轴的转速为1,000rpm，精确对应于循环热流体的每秒100个脉冲。

附图说明

应注意的是，提供的附图是为了说明而不是限制，其中：

图1为示出了在本发明中使用的驱动单元的示意性前视图；

图2a为示出了图1的驱动单元的中心体的侧视截面图；

图2b为示出了图1的驱动单元的中心体的变体的侧视截面图，且具有运动传动装置系统的一部分；

图3为示出了形成图1的驱动单元的运动传动装置系统的一部分的三叶齿轮组的正视图；

图4为示出了用装有往复运动活塞的发动机进行的ericsson闭环运行的操作图；

图5为示出了具有单轴涡轮机进行joule闭环运行的热机的操作图；

图6为示出了处于“开路”构造的根据本发明的热机的第一种可能(使用由空气组成的热流体并注入水)的实施方式；

图7为示出了处于“闭路”构造的根据本发明的热机的第二种可能(使用由空气组成的热流体并注入含水蒸气的冷凝液)的实施方式；

图8为示出了处于“闭路”构造的根据本发明的热机的第三种可能(使用由空气组成的热流体并注入饱和水蒸气)的实施方式；

图9为示出了通过冷凝水的汽化获得的能量回收的功能图；

图10为示出了通过冷凝水的汽化以及在循环中使用过热的水蒸气而获得的能量的增加的功能图；

图11为示出了处于“闭路”构造的根据本发明的热机的第四种可能(使用由空气组成的热流体并注入过热的水蒸气)的实施方式；

图12为示出了处于“闭路”构造的根据本发明的热机的第五种可能(使用由空气组成的热流体并注入过热的水蒸气，并设有能量回收系统，且驱动单元具有热稳定性)的实施方式；

图13示出了根据本发明的热机的一部分的放大图；这部分与图6、7、8、11和12中所示的配置相同。

具体实施方式

参照图1、2a、2b、3，其中编号(1)整体表示优选在热空气和含水蒸气下操作的新“脉冲热循环”中用作“压缩机/膨胀机”的“驱动单元”。

驱动单元1包括壳体2，壳体2在内部限定底座3。

在所示的非限制性实施例中，壳体2由连接在一起的两个半部2a、2b组成。

在底座3中容纳有第一转子4和第二转子5，它们绕相同的轴线“x-x”旋转。

第一转子4具有第一筒状本体6和三个第一元件7a、7b、7c，它们从第一筒状本体6径向地延伸并且与第一筒状本体6刚性地连接或成一体。

第二转子5具有第二筒状本体8和三个第二元件9a、9b、9c，它们从第二筒状本体8径向延伸并且与第二筒状本体8刚性连接或成一体。

转子4的元件7a、7b、7c彼此等角度地隔开，即，每个元件均与相邻元件平均间隔120°的角度“α”(在每个元件的对称平面之间测量)。

转子5的元件9a、9b、9c彼此等角度地隔开，即，每个元件与相邻元件平均间隔120°的角度“α”(在每个元件的对称平面之间测量)。

第一和第二筒状本体6、8在相应的基座10、11处并排设置并且同轴。

此外，第一转子4的三个第一元件7a、7b、7c沿着轴向方向延伸，并且具有突出部，该突出部设置在第二转子5的第二筒状本体8的径向外部的位置。

此外，第二转子5的三个第二元件9a、9b、9c沿轴向延伸，并且具有突出部，该突出部设置在第一转子4的第一筒状本体6的径向外部的位置。

沿着环形腔室12的圆周方向，三个第一元件7a、7b、7c与三个第二元件9a、9b、9c间隔交替。

第一和第二元件7a、7b、7c、9a、9b、9c中的每一个在径向截面(图1)中具有朝向旋转轴线“x-x”会聚的大致梯形轮廓，并且在轴向截面(图2a、2b)中大致呈圆形或矩形的轮廓。

第一和第二元件7a、7b、7c、9a、9b、9c中的每一个具有约(非限制)38°的角度大小。

在第一和第二筒状本体6、8的径向外部的外围表面与底座3的内表面一起限定环形腔室12。

因此，环形腔室12被第一和第二元件7a、7b、7c、9a、9b、9c分成可变容积的“旋转腔室”13'、13"、13"'、14'、14"、14"'。特别地，每个可变容积的“旋转腔室”由第一元件7a、7b、7c之一和第二元件9a、9b、9c之一限定(除了壳体2的径向内部的表面和筒状本体6、8的径向外部的表面之外)。

在图2a中，第一和第二元件7a、7b、7c、9a、9b、9c中的每一个在其轴向截面上具有基本圆形的轮廓，并且环形腔室12同样具有限定为“环形”的圆形横截面。

在图2b中的变体中，第一和第二元件7a、7b、7c、9a、9b、9c中的每一个在其轴向截面中具有矩形(或正方形)轮廓，并且环形腔室12同样具有矩形(或正方形)横截面。

在环形腔室12的内壁与前述的第一和第二元件7a、7b、7c、9a、9b、9c中的每一个之间存在一个间隙，以允许活塞4、5在腔室12中的旋转运动以及元件7a、7b、7c、9a、9b、9c在腔室12中的滑动。

第一和第二元件7a、7b、7c、9a、9b、9c是所示的驱动单元1的活塞，可变容积的旋转腔室13'、13"、13"'、14'、14"、14"'是用于压缩和/或膨胀所述驱动单元1的工作流体的腔室。

入口或出口15'、16'、15"、16"、15"'、16"'(具有适当的尺寸和形状)形成在壳体2的径向外壁中；它们通向环形腔室12，并与环形腔室12外部的导管流体连通，这将在下面进一步说明。

每个入口或出口15'、16'、15"、16"、15"'、16"'以适当的方式成角度地间隔开，以适应驱动单元1的每个不同的单独功能配置的要求。

驱动单元1还包括与旋转轴线“x-x”平行且与之相距一定距离并且可旋转地安装在壳体2上的主轴17，以及机械地插入在主轴17和转子4、5之间的传动装置18。

传动装置18包括第一辅助轴19和第二辅助轴20，第一辅助轴19上键接合有第一转子4，第二辅助轴20上键接合有第二转子5。第一和第二辅助轴19、20与旋转轴线“x-x”同轴。第二辅助轴20是管状的并且在其中容纳有第一辅助轴19的一部分。第一辅助轴19可以在第二辅助轴20中旋转并且第二辅助轴20可以在壳体2中旋转。

第一三叶齿轮23键接到主轴17上。第二三叶齿轮24键接到靠近第一三叶齿轮23的主轴17上。第二三叶轮齿轮24安装在主轴17上，该第二三叶轮齿轮24相对于第一三叶轮齿轮23成角度偏移60°的角度“δ”。两个三叶齿轮23和24与主轴17一起旋转。

第三三叶齿轮25键接到第一辅助轴19上(以便与其一体旋转)，并且其齿与第一三叶齿轮23的齿精确地啮合。

第四三叶齿轮26键接到第二辅助轴20上(以便与其一体旋转)，并且其齿与第二三叶齿轮24的齿精确地啮合。

上述三叶齿轮23、24、25、26中的每一个均具有近似等边三角形的轮廓，该三角形具有圆形顶点27和置于顶点27之间的连接部分28，连接部分28可以是凹的，平的或凸的。

改变齿轮的顶点27和连接部分28的形状使得可以预先设定辅助轴19、20在其旋转运动期间的角周期运动的值。

传动装置18的结构使得在主轴17的完整旋转期间，两个转子4、5也进行完整的旋转，但随着周期性变化的角速度，两个转子彼此偏移。这导致相邻的活塞7a、9a；7b、9b；7c、9c会在完整的360°旋转过程中彼此远离以及靠近彼此三次。因此，六个可变容积腔室13'、13"、13"'、14'、14"、14"'中的每一个在主轴17的每次完整旋转中膨胀三次并且收缩三次。

换句话说，六个活塞7a、7b、7c；9a、9b、9c中的成对的相邻的活塞，在环形腔室12中以周期性变化的角速度旋转期间，可在第一位置和第二位置之间移动。在该第一位置，相邻活塞的两个面基本上彼此相邻；在该第二位置，它们以允许的最大角度间隔开。仅仅作为示例，在第一位置，相邻活塞的两个面彼此成角度地间隔开约1°，而在第二位置，它们彼此成角度地间隔开约81°。

六个可变容积腔室13'、13"、13"'、14'、14"、14"'由第一组三个腔室13'、13"、13"'和第二组三个腔室14'、14"、14"'组成。当第一组三个腔室13'、13"、13"'具有最小容积(活塞以最小的往复距离彼此相邻)时，其余(第二组)三个腔室14'、14"、14"'具有最大的容积(活塞向距最大往复距离)。

为了更好地阐明和突出本发明的创新方面，下面将以精确和详细的方式描述五个主要功能配置。

为了描述根据本发明以“脉动热循环”运行的新热机(121)的操作，首先需要注意在驱动单元(1)中，在六个周期性变化容积腔室(13'、13"、13"'、14'、14"、14"')中的每个腔室中，每个腔室由彼此相邻并在环形气缸内旋转的两个活塞限定，定期执行吸入、压缩、膨胀和排出的多种功能。

图13示出了根据本发明的热机的一部分的放大图；该部分与在图6、7、8、11和12中所示的五种配置中采用的驱动单元相同，并且是以下五个描述(a，b，c，d，e)的主题。图13中包含的附图标记，用于标识驱动单元1的元件及其与热机121组件的连接，其适用于图6、7、8、11和12中所示的相应元件。

为了简单起见，在以下五个描述(a，b，c，d，e)中，将热流体在热发动机(121)的不同部分中所遵循的路径解释为好像只涉及一个完整的热循环。实际上，对于驱动轴的每转(对应于360°的转角)，将执行不少于六个完整的热循环。

a.根据图6中所示的功能配置的操作热机121的详细描述。

与joule-ericsson循环和唯一的“驱动单元”相比，这种配置引入的新颖之处在于实现了“组合”操作循环，其中热流体是空气和水(转化为蒸气)的混合物；这样可以确保气缸(活塞在其中滑动)的润滑，并且尽管整体效率略有下降，但仍可以获得更高的单位功率。

参考图6，在活塞所在的位置，以下为主要的循环步骤：

a1_运转开始。

首先要注意，所有控制和调节装置都是通过特定的辅助电线(未显示)供电的，热机121的启动按以下方式进行：

_主轴17(在图2b中可见)和使六个活塞7a、7b、7c、9a、9b、9c移动的整个传动装置系统通过启动马达旋转，从而为循环的启动创造了初步条件；

_用于计量蒸馏水的计量泵97b被激活；

_风扇92被启动；

_通过作用在调节阀91(控制燃料f的喷射)上来激活燃烧器40，并开始燃烧过程；

_当循环的热流体达到预定的最小运行状态时，驱动单元1将能够产生必要的功，以便能够自主运行。

a2_循环的开始，从抽吸周围空气的步骤开始。

从周围(温度t1')吸入的空气进入管道93，通过吸入入口15"'，随着两个活塞9c-7c彼此远离，空气被吸入腔室13"'。

a3_压缩和回收吸入的空气的步骤。

随着两个活塞7c-9a彼此相向运动，先前被吸入的空气在腔室14"'中压缩(达到极限，通常预设为最小比率1:4和最大比率1:20)，温度从t1'升高到t2，空气穿过出口16"'、管道44'和止回阀44a，最后进入补偿箱44，在其中空气保持可立即使用的状态。

a4_预热压缩的热流体的步骤。

在由活塞的旋转和导致的入口15'、15”的打开/关闭的间歇状态，空气从箱44流出，流经管道44”和止回阀44b，流经管道44"'，并进入再生器42(在那里，流体温度从t2升高到t2')。

a5_将蒸馏水注入空气导管的步骤。

从再生器42排出的空气通过管道42'，通过止回阀42a并进入管道42"'。

蒸馏水从箱97a抽出，通过管道97"，在计量泵97b中达到高压，并在温度tc下输送到管道97"'，然后通过注射器97，将水引入管道42"'中。由于混合，因此形成的混合物的温度从t2'降低到t2”。

a6_使循环的热流体过热的步骤。

混合的热流体通过管道97'，通过加热器41(与燃烧室40a相邻并装有多燃料燃烧器40)，在这里热流体接受热能并从t2"升高温度到t3。

a7_过热热流体膨胀并产生有用功的步骤。

当活塞7a-7b通过沿箭头所示的运动方向在环形气缸中旋转而打开入口15'-15"时，将流经管道41'-41"-41"'的过热的热流体引入膨胀腔室13'和13"，在膨胀腔室13'和13"中膨胀(温度从t3降低到t4)，并且通过使活塞旋转，产生有用的功。

a8_排出并从耗散的热流体中回收能量的步骤。

随着活塞7a-9b和7b-9c彼此相向运动，腔室14'和14"的容积减小，耗散的热流体(在上一个循环中已经膨胀)从驱动单元1排出，通过两个出口16'-16"，流经管道45'-45"-45"'，流经再生器42(在此处给出仍然拥有的部分热能，并且温度从t4降低到t4')，然后在通过管道42"时被排放到大气中，从而结束热循环。

a9_通过降低燃烧烟气的温度来回收能量。

考虑到热机的功能还在于在将热烟气(通过导管102)排入大气之前，将热能提供给辅助用途单元(空间加热和/或家用热水的生产等)，通过尽可能降低其温度来回收其所有剩余能量(也可以通过其可能的冷凝来回收更多的能量)。为了实现该目的，使用特定的液压回路，其中采用以下传输方式：从辅助用途单元103进入的热流体(通常为水)进入管道103'，并在循环泵104的推动下进入管道104'，并在低温tf下到达换热器101，然后在通过换热器101时，由于烟气s的温度从th7降低到th2，因此获得了热能并加热到更高的温度tg，从而通过管道101'可以用于辅助用途单元103，并用于预期目的。

b.根据图7所示的功能配置操作的热机121的详细描述。

与joule-ericsson循环和唯一的“驱动单元”相比，这种配置引入的新颖之处在于实现了“组合”操作循环，其中热流体是空气和水(转化为蒸气)的混合物；这样可以确保气缸(活塞在其中滑动)的润滑，并且尽管整体效率略有下降，但仍可以获得更高的单位功率。

参考图7，在活塞所在的位置，循环的主要步骤为：

b1_使热机121运动。

首先要注意，所有控制和调节装置都是通过特定的辅助电线(未显示)供电的，热机121的启动按以下方式进行：

_主轴17(在图2b中可见)和使六个活塞7a、7b、7c、9a、9b、9c移动的整个传动装置系统通过启动马达旋转，从而为循环的启动创造了初步条件；

_冷凝水泵94被启动；

_风扇92被启动；

_通过作用在调节阀91上(控制燃料f的喷射)来激活燃烧器40，并开始燃烧过程；

_当循环的热流体达到预定的最小运行状态时，驱动单元1将能够产生必要的功，以便能够自主运行。

b2_循环的开始，从抽吸冷却的热流体的步骤开始。

从冷却器43流出的温度为t1的热流体进入管道43'，经过冷凝槽93，在此热流体中的水被冷凝并与空气分离，然后热流体以温度t1'进入管道93'中，流经吸入入口15"'，在两个活塞9c-7c彼此远离运动之后，被吸入到腔室13"'中。

b3_压缩并回收吸入的热流体的步骤。

随着两个活塞7c-9a彼此相向运动，先前被吸入的空气在腔室14"'中压缩(达到极限，通常预设为最小比率1：4和最大比率1：20)，温度从t1'升高到t2，经过出口16"'，管道44'和止回阀44a，最后进入补偿箱44，在此处空气保持可立即使用的状态。

b4_预热压缩热流体的步骤。

在由活塞的旋转和导致的入口15'、15”的打开/关闭的间歇状态，空气从箱44流出，流经管道44”和止回阀44b，流经管道44"'，并进入再生器42(在那里温度从t2升高到t2')。

b5_抽取冷凝水的步骤。

在高压泵94的推动下，先前由冷凝槽93从空气中抽出的冷凝水流经管道93"和94'(水流温度为t1")。

b6_将冷凝水注入空气导管的步骤。

从再生器42排出的空气穿过管道42'，穿过止回阀42a，然后进入管道42"'，在此处通过注射器97引入冷凝水。由于空气与冷凝水混合，混合物的温度从t2'降低到t2"。

b7_使循环的热流体过热的步骤。

混合的热流体通过管道97'，通过加热器41(与燃烧室40a相邻并装有多燃料燃烧器40)，在这里热流体接受热能并从t2"升高温度到t3。

b8_过热的热流体膨胀并产生有用功的步骤。

当活塞7a-7b通过沿箭头所示的运动方向在环形气缸中旋转而打开入口15'-15"时，将流经管道41'-41"-41"'的过热的热流体引入膨胀腔室13'和13"，在膨胀腔室13'和13"中膨胀(温度从t3降低到t4)，并且通过使活塞旋转，产生有用的功。

b9_排出并从耗散的热流体中回收能量的步骤。

随着活塞7a-9b和7b-9c彼此相向运动，腔室14'和14"的容积减小，耗散的热流体(在上一个循环中已经膨胀)从驱动单元1排出，通过两个出口16'-16"，流经管道45'-45"-45"'，流经再生器42(在此处给出仍然拥有的部分热能，并且温度从t4降低到t4')。

b10_结束循环并进一步冷却耗散的热流体。

热流体进入管道42"并到达冷却器43，从那里循环可以继续并以连续模式重复进行。

b11_通过优化预热燃烧空气的过程来回收能量。

从环境中抽出的燃烧空气被风扇92推动并进入冷却器43，在冷却器43中，它获取能量并使温度从th1升高到th3，从而促进了燃烧过程。

b12_通过降低燃烧烟气的温度回收能量。

考虑到热机的功能还在于在将热烟气(通过导管102)排入大气之前，将热能提供给辅助用途单元(空间加热和/或家用热水的生产等)，通过尽可能降低其温度来回收其所有剩余能量(也可以通过其可能的冷凝来回收更多的能量)。为了实现该目的，使用特定的液压回路，其中采用以下传输方式：从辅助用途单元103进入的热流体(通常为水)进入管道103'，并在循环泵104的推动下进入管道104'，并在低温tf下到达换热器101，然后在通过换热器101时，由于烟气s的温度从th7降低到th2，因此获得了热能并加热到更高的温度tg，从而通过管道101'可以用于辅助用途单元103，并用于预期目的。

c.根据图8所示的功能配置的热机121的操作的详细描述。

与joule-ericsson循环和唯一的“驱动单元”相比，这种配置引入的新颖之处在于实现了“组合”操作循环，其中热流体是空气和水(转化为蒸气)的混合物；这样可以确保气缸(活塞在其中滑动)的润滑，并且尽管整体效率略有下降，但仍可以获得更高的单位功率。

参考图8，在活塞所在的位置，可以确定循环的以下主要步骤：

c1_使热机121运动。

首先要注意，所有控制和调节装置都是通过特定的辅助电线(未显示)供电的，热机121的启动按以下方式进行：

_主轴17(在图2b中可见)和使六个活塞7a、7b、7c、9a、9b、9c移动的整个传动装置系统通过启动马达旋转，从而为循环的启动创造了初步条件；

_冷凝水泵94被激活；

_风扇92被启动；

_通过作用在调节阀91上(控制燃料f的喷射)来激活燃烧器40，并开始燃烧过程；

_当循环的热流体达到预定的最小运行状态时，驱动单元1将能够产生必要的功，以便能够自主运行。

c2_循环的开始，从抽吸冷却的热流体的步骤开始。

在温度t1下从冷却器43排出的热流体进入管道43'，通过冷凝槽93，在此热流体中的水被冷凝并与空气分离，然后热流体以温度t1'进入管道93'中，流经吸入入口15"'，并且在两个活塞9c-7c彼此远离的运动之后被抽吸到腔室13"'中。

c3_压缩和恢复吸入的热流体的步骤。

随着两个活塞7c-9a彼此相向运动，先前被吸入的空气在腔室14"'中压缩(达到极限，通常预设为最小比率1：4和最大比率1：20)，温度从t1'升高到t2，经过出口16"'，管道44'和止回阀44a，最后进入补偿箱44，在此处空气保持可立即使用的状态。

c4_预热压缩的热流体的步骤。

在由活塞的旋转和导致的入口15'、15”的打开/关闭的间歇状态，空气从箱44流出，流经管道44”和止回阀44b，流经管道44"'，并进入再生器42(在那里温度从t2升高到t2')。

c5_使冷凝水汽化/过热的步骤。

在高压泵94的推动下，先前由冷凝槽93从空气中抽取的冷凝水流经管道93"和94'，流经汽化器95，在此处进行加热/汽化(从液体变成蒸气，温度从t1"升高到ta)。

c6_将饱和蒸气注入空气导管的步骤。

从再生器42排出的空气穿过管道42'，穿过止回阀42a，然后进入管道42"'，在此处通过注射器97引入在管道95'中输送的饱和蒸气。由于空气与饱和蒸汽混合，热流体的质量增加，且温度从t2'降低到t2"。

c7_使循环的热流体过热的步骤。

混合的热流体通过管道97'，通过加热器41(与燃烧室40a相邻并装有多燃料燃烧器40)，在这里热流体接受热能并从t2"升高温度到t3。

c8_过热热流体膨胀并产生有用功的步骤。

当活塞7a-7b通过沿箭头所示的运动方向在环形气缸中旋转而打开入口15'-15"时，将流经管道41'-41"-41"'的过热的热流体引入膨胀腔室13'和13"，在膨胀腔室13'和13"中膨胀(温度从t3降低到t4)，并且通过使活塞旋转，产生有用的功。

c9_排出和从耗散的热流体中回收能量的步骤。

随着活塞7a-9b和7b-9c彼此相向运动，腔室14'和14"的容积减小，耗散的热流体(在上一个循环中已经膨胀)从驱动单元1排出，通过两个出口16'-16"，流经管道45'-45"-45"'，流经再生器42(在此处给出仍然拥有的部分热能，并且温度从t4降低到t4')，然后在通过管道42"，穿过汽化器95，在汽化器95中再次给出一部分所拥有的热能，并经历了从t4'到t4"的第二次降温，从而实现了有用能量的回收，这在图9的区域q95中示出。

c10_结束循环并进一步冷却耗散的热流体。

热流体进入管道95"并到达冷却器43，从那里循环可以继续并以连续模式重复进行。

c11_通过优化预热燃烧空气的过程来回收能量。

从环境中抽出的燃烧空气被风扇92推动并进入冷却器43，在冷却器43中，它获取能量并使温度从th1升高到th3，从而促进了燃烧过程。

c12_通过降低燃烧烟气的温度回收能量。

考虑到热机的功能还在于在将热烟气(通过导管102)排入大气之前，将热能提供给辅助用途单元(空间加热和/或家用热水的生产等)，通过尽可能降低其温度来回收其所有剩余能量(也可以通过其可能的冷凝来回收更多的能量)。为了实现该目的，使用特定的液压回路，其中采用以下传输方式：从辅助用途单元103进入的热流体(通常为水)进入管道103'，并在循环泵104的推动下进入管道104'，并在低温tf下到达换热器101，然后在通过换热器101时，由于烟气s的温度从th7降低到th2，因此获得了热能并加热到更高的温度tg，从而通过管道101'可以用于辅助用途单元103，并用于预期目的。

d.根据图11所示的功能配置操作的热机121的详细描述。

与joule-ericsson循环和唯一的“驱动单元”相比，这种配置引入的新颖之处在于实现了“组合”操作循环，其中热流体是空气和水(转化为过热蒸气)的混合物；这样可以确保气缸(活塞在其中滑动)的润滑，并且尽管整体效率略有下降，但仍可以获得更高的单位功率。

参考图11，在活塞所处的位置，可以识别出循环的以下主要步骤：

d1_使热机121运动。

首先要注意，所有控制和调节装置都是通过特定的辅助电线(未显示)供电的，热机121的启动按以下方式进行：

_主轴17(在图2b中可见)和使六个活塞7a、7b、7c、9a、9b、9c移动的整个传动装置系统通过启动马达旋转，从而为循环的启动创造了初步条件；

_冷凝水泵94被激活；

_风扇92被启动；

_通过作用在调节阀91上(控制燃料f的喷射)来激活燃烧器40，并开始燃烧过程；

_当循环的热流体达到预定的最小运行状态时，驱动单元1将能够产生必要的功，以便能够自主运行。

d2_循环的开始，从抽吸冷却的热流体的步骤开始。

在温度t1下从冷却器43排出的热流体进入管道43'，通过冷凝槽93”，在此热流体中的水被冷凝并与空气分离，然后热流体以温度t1'进入管道93'中，流经吸入入口15"'，并且在两个活塞9c-7c彼此远离的运动之后被抽吸到腔室13"'中。

d3_压缩和恢复吸入的热流体的步骤。

随着两个活塞7c-9a彼此相向运动，先前被吸入的空气在腔室14"'中压缩(达到极限，通常预设为最小比率1：4和最大比率1：20)，温度从t1'升高到t2，经过出口16"'，管道44'和止回阀44a，最后进入补偿箱44，在此处空气保持可立即使用的状态。

d4_预热压缩的热流体的步骤。

在由活塞的旋转和导致的入口15'、15”的打开/关闭的间歇状态，空气从箱44流出，流经管道44”和止回阀44b，流经管道44"'，并进入再生器42(在那里温度从t2升高到t2')。

d5_使冷凝水汽化/过热的步骤。

在高压泵94的推动下，先前由冷凝槽93从空气中抽取的冷凝水流经管道93"和94'，流经汽化器95，在此处进行加热/汽化(从液体变成蒸气，温度从t1"升高到ta)，通过管道95'，通过过热器96(在那里获取更多的能量，并且温度从ta升高到tb)。

d6_将过热蒸气注入空气导管的步骤。

从再生器42排出的空气穿过管道42'，穿过止回阀42a，然后进入管道42"'，在此处通过注射器97引入在管道96'中输送的过热蒸汽。由于空气与过热蒸气的混合，热流体的能量增加，温度从t2'升高到t2"，从而能够回收有用的能量，在图10中的区域q96示意性地示出了这一点。

d7_使循环的热流体过热的步骤。

混合的热流体通过管道97'，通过加热器41(与燃烧室40a相邻并装有多燃料燃烧器40)，在这里热流体接受热能并从t2"升高温度到t3。

d8_过热热流体膨胀并产生有用功的步骤。

当活塞7a-7b通过沿箭头所示的运动方向在环形气缸中旋转而打开入口15'-15"时，将流经管道41'-41"-41"'的过热的热流体引入膨胀腔室13'和13"，在膨胀腔室13'和13"中膨胀(温度从t3降低到t4)，并且通过使活塞旋转，产生有用的功。

d9_排出并从耗散的热流体中回收能量的步骤。

随着活塞7a-9b和7b-9c彼此相向运动，腔室14'和14"的容积减小，耗散的热流体(在上一个循环中已经膨胀)从驱动单元1排出，通过两个出口16'-16"，流经管道45'-45"-45"'，流经再生器42(在此处给出仍然拥有的部分热能，并且温度从t4降低到t4')，然后在通过管道42"，穿过汽化器95，在汽化器95中再次给出一部分所拥有的热能，并经历了从t4'到t4"的第二次降温，从而实现了有用能量的回收，这在图9的区域q95中示出。

d10_结束循环并进一步冷却耗散的热流体。

热流体进入管道95"并到达冷却器43，从那里循环可以继续并以连续模式重复进行。

d11_通过优化预热燃烧空气的过程来回收能量。

从环境中抽出的燃烧空气被风扇92推动并进入冷却器43，在冷却器43中，它获取能量并使温度从th1升高到th3，从而促进了燃烧过程。

d12_通过降低燃烧烟气的温度回收能量。

考虑到热机的功能还在于在将热烟气(通过导管102)排入大气之前，将热能提供给辅助用途单元(空间加热和/或家用热水的生产等)，首先使它们通过过热器96(温度从th7降至th6)，然后通过尽可能降低其温度来回收其所有剩余能量(也可以通可能的冷凝来回收更多的能量)。为了实现该目的，使用特定的液压回路，其中采用以下传输方式：从辅助用途单元103进入的热流体(通常为水)进入管道103'，并在循环泵104的推动下进入管道104'，并在低温tf下到达换热器101，然后在通过换热器101时，由于烟气s的温度从th6降低到th2，因此热流体获得了热能并加热到更高的温度tg，从而通过管道101'可以用于辅助用途单元103，并用于预期目的。

e.根据图12所示的最完整的功能配置进行操作的热机121的详细描述。

与joule-ericsson循环和唯一的“驱动单元”相比，这种配置引入的新颖之处在于实现了“组合”操作循环，其中热流体是空气和水(转化为过热蒸气)的混合物；这样可以确保气缸(活塞在其中滑动)的润滑，并且尽管整体效率略有下降，整体效率的显著提高。

参考图12，在活塞所处的位置，可以识别出循环的以下主要步骤：

e1_使热机121运动。

首先要注意，所有控制和调节装置都是通过特定的辅助电线(未显示)供电的，热机121的启动按以下方式进行：

_主轴17(在图2b中可见)和使六个活塞7a、7b、7c、9a、9b、9c移动的整个传动装置系统通过启动马达旋转，从而为循环的启动创造了初步条件；

_冷凝水泵94被激活；

_水泵99被通电；

_风扇92被启动；

_通过作用在调节阀91上(控制燃料f的喷射)来激活燃烧器40，并开始燃烧过程；

_当循环的热流体达到预定的最小运行状态时，驱动单元1将能够产生必要的功，以便能够自主运行。

e2_循环的开始，从抽吸冷却的热流体的步骤开始。

在温度t1下从冷却器43排出的热流体进入管道43'，通过冷凝槽93”，在此热流体中的水被冷凝并与空气分离，然后热流体以温度t1'进入管道93'中，流经吸入入口15"'，并且在两个活塞9c-7c彼此远离的运动之后被抽吸到腔室13"'中。

e3_压缩并恢复吸入的热流体的步骤。

随着两个活塞7c-9a彼此相向运动，先前被吸入的空气在腔室14"'中压缩(达到极限，通常预设为最小比率1：4和最大比率1：20)，温度从t1'升高到t2，经过出口16"'，管道44'和止回阀44a，最后进入补偿箱44，在此处空气保持可立即使用的状态。

e4_预热压缩的热流体的步骤。

在由活塞的旋转和导致的入口15'、15”的打开/关闭的间歇状态，空气从箱44流出，流经管道44”和止回阀44b，流经管道44"'，并进入再生器42(在那里温度从t2升高到t2')。

e5_使冷凝水汽化/过热的步骤。

在高压泵94的推动下，先前在温度t1"下，由冷凝槽93从空气中抽取的冷凝水流经管道93"和94'，流经汽化器95，在此处进行加热/汽化(从液体变成蒸气，温度从t1"升高到ta)，通过管道95'，通过过热器96(在那里获取更多的能量，并且温度从ta升高到tb)。

e6_将过热蒸气注入空气导管中的步骤。

从再生器42排出的空气穿过管道42'，穿过止回阀42a，然后进入管道42"'，在此处通过注射器97引入在管道96'中输送的过热蒸汽。由于空气与过热蒸气的混合，热流体的能量增加，温度从t2'升高到t2"，从而能够回收有用的能量，在图10中的区域q96示意性地示出了这一点。

e7_使循环的热流体过热的步骤。

混合的热流体通过管道97'，通过加热器41(与燃烧室40a相邻并装有多燃料燃烧器40)，在这里热流体接受热能并从t2"升高温度到t3。

e8_过热热流体膨胀并产生有用功的步骤。

当活塞7a-7b通过沿箭头所示的运动方向在环形气缸中旋转而打开入口15'-15"时，将流经管道41'-41"-41"'的过热的热流体引入膨胀腔室13'和13"，在膨胀腔室13'和13"中膨胀(温度从t3降低到t4)，并且通过使活塞旋转，产生有用的功。

e9_排出并从耗散的热流体中回收能量的步骤。

随着活塞7a-9b和7b-9c彼此相向运动，腔室14'和14"的容积减小，耗散的热流体(在上一个循环中已经膨胀)从驱动单元1排出，通过两个出口16'-16"，流经管道45'-45"-45"'，流经再生器42(在此处给出仍然拥有的部分热能，并且温度从t4降低到t4')，然后在通过管道42"，穿过汽化器95，在汽化器95中再次给出一部分所拥有的热能，并经历了从t4'到t4"的第二次降温，从而实现了有用能量的回收，这在图9的区域q95中示出。

d10_结束循环并进一步冷却耗散的热流体。

热流体进入管道95'并到达冷却器43，从那里循环可以继续并以连续模式重复进行。

e11_优化驱动单元1的冷却，并回收能量。

在换热器98中冷却的水(温度为tc)由泵99保持恒定循环，流经管道98'-99'，流经形成在驱动单元1中的特定内部空间2r，(其中，通过冷却操作，流体的温度从tc升高到td)，经过管道2'，经过换热器100(流体在此处获取热能，温度从td升高到te)，经过管道100'，最后到达换热器98，在此路径结束。内部空间2r配置成用于驱动单元1的冷却单元。管道2'、98'、99'和100'构成冷却管。第一换热器98、第二换热器100、冷却泵99、冷却管和内部空间2r(或冷却单元)一起构成热机的冷却回路。

e12_通过优化预热燃烧空气的过程来回收能量。

从温度为th1的环境中所获得的燃烧空气被风扇92推动并进入冷却器43(在该冷却器中获取能量并将温度升高到th3)，进入换热器98(在该处获取更多的能量并将温度升高到th5)。

将预热的空气在燃烧器40中与通过调节阀91输送的燃料混合，然后引入燃烧室40a，在高温下混合的气体可以进行最佳燃烧，从而减少有害排放。

e13_通过降低燃烧烟气的温度回收能量。

首先将温度为th7的燃烧产生的热烟气冷却至温度th6(通过过热器96)，然后进一步冷却至温度th4(通过换热器100)，然后考虑到热机的功能还在于在将热烟气排入大气之前，将能量热提供给辅助用途单元(空间供暖和/或家用热水的生产等)，在将热烟气排放到大气中(通过导管102)之前，应通过尽可能降低其温度来回收其所有剩余能量(也可以通过可能的冷凝来回收更多的能量)。为了实现该目的，使用特定的液压回路，其中采用以下传输方式：来自辅助用途单元103的进入的热流体(通常是水)进入管道103'，并在循环泵104的推动下进入管道104'，并在低温tf下到达换热器101，然后由于烟气的温度从th4降低到th2，因此热流体获得了热能并加热到更高的温度tg，从而通过管道101'可以用于辅助用途单元103，并用于预期目的。

管道101'、103'和104'构成辅助管道。辅助换热器101，辅助泵104和辅助管道一起构成热机121的冷却回路。

本发明可以进行多种修改和变型，所有这些修改和变型都落入本发明构思的范围内，并且所提及的组件可以由其他技术上等效的元件代替。

本发明具有重要的优点。首先，本发明能够克服现有技术的至少一些缺点。

此外，因为根据本发明的热机及其相关方法可以在任何地方和任何用途中使用，因此，根据本发明的热机及其相关方法能够使用多种热源并产生机械能(功)，但优选用于产生电能。

此外，根据本发明的热机的特征在于高的热力学效率和优异的重量-功率比。

另外，根据本发明的热机的特征在于简单、易于生产的结构。

此外，根据本发明的热机的特征在于降低的生产成本。