具体实施方式

图1和图2描绘了根据本公开的原理的增压系统20。在某些示例中，增压系统20可结合到用于将相对低品位热量有效地转换成可用功的系统中。国际公布WO2018/093641公开了用于将低品位热量转换成可用功的示例性系统，该国际公布据此全文以引用方式并入。

图1和图2的增压系统20被描绘为包括多个单独的室的多室增压装置。如图1所示，增压系统20具有串联布置，其中多个室设置有沿轴线24延伸的细长汽缸22。如下所述，汽缸22由结构诸如活塞头以及一个或多个汽缸盖分成多个室。汽缸22可包括通过紧固件23(例如，螺栓)保持在一起的多个汽缸段22a、22b、22c和22d，该紧固件将系统的汽缸盖互连。汽缸盖可定位在段22a和段22b之间、段22a和段22c之间、段22b和段22d之间、以及段22c和段22d的外端处。汽缸盖可包括安装到其的前止挡件或者其自身可形成前止挡件，以用于限制活塞/活塞头在汽缸22内的移动范围。

参见图2，增压系统20包括定位在汽缸22的中心区域处的汽缸盖26。汽缸盖26支撑包括活塞杆30的活塞28。活塞28被构造成相对于汽缸盖26沿轴线24来回进行往复运动。活塞28还包括安装在活塞杆30的相对两端处的第一活塞头32和第二活塞头34。第一液压流体室36限定在第一活塞头32和汽缸盖26之间，并且第二液压流体室38限定在第二活塞头34和汽缸盖26之间。汽缸盖26被构造成在汽缸22内将第一液压流体室36与第二液压流体室38彼此液压隔离。汽缸盖26包括与第一液压流体室36流体连通的第一端口40和与第二液压流体室38流体连通的第二端口42。应当理解，第一液压流体室36和第二液压流体室38适于接收液压流体(例如，液体)，诸如液压油。如图2所示，第一端口40被示出为通过第一流线46流体连接到液压马达44的第一侧41。第二端口42被示出为通过第二流线48流体连接到液压马达44的第二侧45。液压马达44被示出为机械连接到发电机50，诸如电力发电机50。

流线46、48和马达44形成在第一室36和第二室38之间延伸的闭合液压回路或流动路径。当液压活塞28相对于汽缸盖26在第一方向29(例如，向右方向)上移动时，液压流体通过液压回路从第一室36流到第二室38。当液压活塞28相对于汽缸盖26在第二方向31(例如，向左方向)上移动时，液压流体通过液压回路从第二室38流到第一室36。通过液压回路的液压流驱动马达44的旋转，该马达驱动发电机50，从而致使发电机50发电。在其他示例中，可使用具有贮存器的开放式液压系统。应当理解，来自室36、38的增压压力可用于驱动任何类型的液压部件，并且所描绘的马达构型和发电机构型作为一般示例提供，但也可使用其他布置。

增压系统20也包括定位在汽缸22的相对两端处的第一端汽缸盖60和第二端汽缸盖62。第三活塞头64定位在第一端汽缸盖60和第一活塞头32之间，并且第四活塞头66定位在第二端汽缸盖62和第二活塞头34之间。第一气体室68在汽缸22内限定在第三活塞头64和第一活塞头32之间。第二气体室70限定在第四活塞头66和第二活塞头34之间。第一中间汽缸盖72设置在第一气体室68内。第一中间汽缸盖72将第一气体室68分成在第一中间汽缸盖72的右侧与活塞头32之间的第一部分以及在第一中间汽缸盖72的左侧与活塞头64之间的第二部分。第一中间汽缸盖72限定贯穿开口73，该贯穿开口提供第一气体室68的第一部分和第二部分之间的流体连通。第一中间汽缸盖72限定与第一气体室68流体连通的端口74，并且还用作用于使第三活塞头64的向右移动停止的止动件以及用于限制活塞28的向左移动的止动件。可提供软垫以用于软化活塞头32和第一中间汽缸盖72之间的冲击载荷/应力。第二中间汽缸盖76设置在第二气体室70内。第二中间汽缸盖76限定与第二气体室70流体连通的端口78。另外，第二中间汽缸盖76用作用于使第四活塞头66的向左移动停止的止动件以及用于限制活塞28的向右移动的止动件。可提供软垫以用于软化活塞头34和第二中间汽缸盖74之间的冲击载荷/应力。第二中间汽缸盖76将第二气体室70分成在第二中间汽缸盖76的左侧与活塞头34之间的第一部分以及在第二中间汽缸盖76的右侧与活塞头666之间的第二部分。第二中间汽缸盖76限定贯穿开口77，该贯穿开口提供第二气体室70的第一部分和第二部分之间的流体连通。

增压系统20还包括定位在第三活塞头64与第一端汽缸盖60之间的第三液压流体室78以及定位在第四活塞头66与第二端汽缸盖62之间的第四液压流体室80。第三液压流体室78与第一液压流体蓄能器82流体连通，而第四液压流体室80与第二液压流体蓄能器84流体连通。

第一活塞头32具有面向第一气体室68的第一轴向表面区域200和面向第一液压流体室36的第二轴向表面区域201。由于活塞杆30的存在，第二轴向表面区域201显著小于第一轴向表面区域200。因此，由于轴向表面区域的这种差异，由第一气体室68施加到第一活塞头32的压力在第一液压流体室36处被增压/放大。类似地，第二活塞头34具有面向第二气体室70的第一轴向表面区域202和面向第二液压流体室38的第二轴向表面区域203。由于活塞杆30的存在，第二轴向表面区域203显著小于第一轴向表面区域202。因此，由第二气体室70施加到第二活塞头34的压力在第二液压流体室38处被增压/放大。该增压动作允许向马达44提供更高的增压工作压力以用于驱动发电机50。

如图2所示，第一端汽缸盖60和第二端汽缸盖62可包括可调节活塞止动件104、106(例如，螺纹止动件)，该可调节活塞止动件可相对于端汽缸盖60、62移动(例如，螺纹连接)以调节活塞止动件104、106突出到流体室78、80中的距离。随着活塞64、66朝向其相应的端汽缸盖60、62移动，活塞止动件104、106控制活塞64、66在汽缸22内的止动位置。这样，可以调节气体室68、70的体积。例如，当活塞头64处于最左位置(即，抵靠止动件104或第一端汽缸盖60)并且活塞28处于最左位置(即，活塞头32抵靠中间汽缸盖72)时，活塞止动件104允许调节气体室68的容积。类似地，当活塞头66处于最右位置(即，抵靠止动件106或第一端汽缸盖62)并且活塞28处于最右位置(即，活塞头34抵靠中间汽缸盖76)时，活塞止动件106允许调节气体室70的容积。

仍然参见图2，系统被构造成交替地向气体室68、70提供加热/加压气体(例如，二氧化碳)以在汽缸22中来回驱动活塞28，使得具有增压液压压力的加压液压流体被引导到马达44以驱动马达44和发电机50的旋转。应当理解，多种阀布置或其他构型可用于交替地向气体室68、70提供加热/加压气体。在某些示例中，当加热气体用于增加室68、70中的一者内的压力时，冷却气体可用于降低室68、70中的另一者内的压力。在某些示例中，向气体室68、70提供的加热气体可由相对低品位热量源(例如，经由热交换器)加热。

图2示出了用于交替向气体室68、70提供加热气体的一个示例性阀布置。阀V可打开和关闭以交替地将气体室68、60放置成与加热/加压气体源和冷却/减压气体源流体连通。如图2所示，气体源500、502可由对应的热交换器504、506加热和冷却。

在系统20的操作中，增压系统最初可处于其中活塞28处于最左位置(例如，在活塞头32抵靠第一中间汽缸盖72的右侧停止的情况下)的布置中，活塞头64处于最右位置(例如，抵靠第一中间汽缸盖72的左侧停止)，活塞66处于最左位置(抵靠第二中间汽缸盖76的右侧)。在该布置中，室68减压并且室70加压。此时，第一气体室68被放置成与来自气体源500的加热/加压气体流体连通，致使活塞头64向左移动，从而迫使液压流体回到蓄能器82中。一旦活塞头64到达其最左位置，加热/加压气体源与第一气体室68之间的流体连通就终止，并且第二气体室70可被放置成与冷却气体源流体连通以对第二气体室70减压。第一气体室68内的作用在活塞头32的表面200上的压力然后致使活塞28向右移动，从而致使具有增压液压压力的液压流体被迫使从室36通过马达44以驱动马达44的旋转。液压流体在穿过马达44之后流到室38。随着活塞28向右移动，活塞头64也经由来自蓄能器82的压力向右移动，使得第一气体室68的体积保持恒定，使得第一气体室68中的作用在活塞头32上的气体压力保持恒定或相对恒定。活塞28优选地由第一气体室68中的压力向右驱动全冲程长度，直到活塞头32在汽缸盖26的左侧停止。活塞头64由蓄能器82同时向右驱动全冲程长度。

一旦活塞28向右横跨全冲程长度，活塞头32就直接位于第二中间汽缸盖76的左侧，并且活塞头66直接位于第二中间汽缸盖76的右侧。然后，第二气体室70被放置成与来自气体源502的加热/加压气体流体连通，致使活塞头66向右移动，从而迫使液压流体回到蓄能器84中。一旦活塞头66到达其最右位置，加热/加压气体源与第二气体室70之间的流体连通就终止，并且第一气体室68可被放置成与冷却气体源流体连通以对第一气体室68减压。然后，第二气体室70内的压力作用在活塞头34的区域202上，致使活塞28向左移动，这致使具有增压液压压力的液压流体被迫使从室38通过马达44以驱动马达44的旋转。液压流体在穿过马达44之后流到室36。随着活塞28向左移动，活塞头66也经由来自蓄能器84的压力向左移动，使得第二气体室70的体积保持恒定，使得第二气体室70中的作用在活塞头34上的气体压力保持恒定或相对恒定。活塞28优选地由第二气体室70中的压力向左驱动全冲程长度，直到活塞头32在汽缸盖26的右侧停止。活塞头66由蓄能器84同时向左驱动全冲程长度。一旦活塞28横跨穿过其完整的向左冲程，通过再次对第一气体室68加压来重复该过程。连续重复的交替加压循环以驱动马达44的旋转并在发电机50处发电。

应当理解，根据本公开的原理的增压器布置可具有模块化构型，该模块化构型允许容易地制造具有不同腔室数量和构型的系统以提供用于特定应用的定制系统。系统的每个部分可具有模块化构型，该模块化构型允许各种模块/部分以构建块型方式联接在一起(例如，这些部分可通过紧固件23等接合在一起)。在某些示例中，布置可提供易于组装且易于维护的系统。系统可具有相对小尺寸的部件，从而促进运输和零件更换。基于给定应用的工作要求，可添加或减去汽缸的部分以增加或减少所利用的增压室的数量。图3示意性地示出了具有以串联(例如，串联或同轴)构型布置的多个增压室模块400(即，各自具有双头活塞28、汽缸盖26和汽缸22的对应部分中的一者的模块)的系统。图4示意性地示出了以堆叠(例如，平行)构型添加的附加增压室模块400。系统中还提供了对应于气体室68、70和室78、80中的每一者的一个或多个的模块。系统可被液压地和气动地构造成使得各种模块彼此协同地操作。附加增压室模块可增加系统的工作表面积。室的数量可基于流量要求/调节的体积而增加或减少。

可为活塞和/或室中的一者或全部提供传感器以提供连续的位置反馈和/或行程结束反馈。在某些示例中，驱动室(例如，气体室68、70)的体积可以是外部可机械调节的(例如，通过调节活塞64、66的停止位置)。冲程/活塞感测技术由美国专利9,624,773公开，该专利据此全文以引用方式并入。

图5示出了根据本公开的原理的另一个系统600，该系统具有与系统20相同的基部设计，不同的是该系统在每个汽缸盖处具有四个附接凸耳，并且具有适于堆叠的平坦构型，如图4所示。

图6示出了根据本公开的原理的另一个系统700，该系统具有与系统20相同的基本设计，不同的是该系统包括活塞软垫特征部702。

图7和图8示出了根据本公开的原理的另一个系统800，该系统具有与系统20相同的基本设计，不同的是该系统包括活塞感测特征部802。