KR20200023472A - 왕복동 피스톤 기계로 가스를 팽창시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

왕복동 피스톤 기계로 가스를 팽창시키기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 왕복동 피스톤 기계(2)로 가스 압력(pD)의 압축 가스(GD)를 팽창시키기 위한 방법에 관한 것으로, 왕복동 피스톤 기계(2)는 앞뒤로 움직일 수 있는 피스톤(4) 및 움직일 수 있는 피스톤(4)에 의해 경계가 정해지는 작동 챔버(5)를 포함하며, 본 방법은 다음과 같이 수행되는데, 즉 압축 가스(GD)는 작동 가능한 회전 슬라이드 밸브(6)를 통해 작동 챔버(5)에 전달되며, 작동 챔버(5) 내의 압축 가스(GD)는 작동 챔버(5) 안에서 팽창된다.

Description

왕복동 피스톤 기계로 가스를 팽창시키기 위한 방법 및 장치
본 발명은 왕복동 피스톤 기계로 가스를 팽창시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
왕복동 피스톤 압축기에서, 압력차로 제어되고 자동적으로 기능하는 밸브가 주로 사용되어, 실린더 안에서 앞뒤로 움직일 수 있는 피스톤으로 유체를 압축한다. 그러나 자동 밸브 외에도, WO 01/59266A1 문헌에는, 확실하게 제어되는 회전 슬라이드 밸브가 개시되어 있는데, 이 밸브는, 왕복동 피스톤 압축기와 함게 또한 적절히 작동될 때, 왕복동 피스톤 압축기로 압축되는 가스의 양을 조절할 수 있다. 이 회전 슬라이드 밸브는, 작동 중에 마모의 정도가 비교적 높고 또한 회전 슬라이드 밸브 및 이와 함께 작동되는 왕복동 피스톤 기계의 작동 범위가 제한되어 있다는 단점을 갖는다.
본 발명의 목적은 왕복동 피스톤 기계의 작동 범위를 확장시키는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징적 사항을 갖는 방법으로 달성된다. 종속 청구항 2 내지 20은 방법의 추가의 유리한 단계에 관한 것이다. 위의 목적은 또한 청구항 21의 특징적 사항을 갖는 장치로 달성된다. 종속 청구항 22 및 23은 추가의 유리한 실시 형태에 관한 것이다.
위의 목적은, 특히, 왕복동 피스톤 기계로 가스 압력의 압축 가스를 팽창시키기 위한 방법으로 달성되고, 상기 왕복동 피스톤 기계는 앞뒤로 움직일 수 있는 피스톤 및 움직일 수 있는 피스톤에 의해 경계가 정해지는 작동 챔버를 포함하며, 상기 압축 가스는 작동 가능한 회전 슬라이드 밸브를 통해 작동 챔버에 전달되며, 작동 챔버에 존재하는 압축 가스는 상기 작동 챔버 안에서 팽창된다.
위의 목적은 또한 왕복동 피스톤 기계로 가스 압력의 압축 가스를 팽창시키기 위한 방법으로 달성되고, 상기 왕복동 피스톤 기계는 앞뒤로 움직일 수 있는 피스톤, 움직일 수 있는 피스톤에 의해 경계가 정해지는 작동 챔버, 및 압축 가스를 작동 챔버 안으로 전달하기 위한 작동 가능한 회전 슬라이드 밸브, 및 가스를 작동 챔버로부터 배출시키기 위한 작동 가능한 제 2 밸브를 포함하며, 회전 슬라이드 밸브가 폐쇄된 상태에서 피스톤은 상사점으로 쪽으로 이동하고, 상사점이 도달되기 전에 제 2 밸브가 폐쇄되며, 그 결과, 작동 챔버 내의 가스 잔류량이 피스톤으로 압축되고, 회전 슬라이드 밸브가 개방되며, 회전 슬라이브 밸브가 개방된 상태에서 압축 가스는 작동 챔버 안으로 유입하며, 피스톤은 하사점 쪽으로 이동하고, 회전 슬라이드 밸브는 피스톤의 운동 중에 폐쇄되고 작동 챔버 내에 존재하는 가스는 팽창되고, 제 2 밸브가 개방되며, 피스톤이 상사점 쪽으로 이동함으로써, 팽창된 가스는 제 2 밸브를 통해 작동 챔버로부터 방출되고, 피스톤이 상사점에 도달하기 전에 제 2 밸브가 폐쇄되며, 그래서 제 2 밸브가 폐쇄된 후에 작동 챔버에 존재하는 가스 잔류량이 압축되고, 그리하여, 상사점의 영역에서 회전 슬라이드 밸브에 걸쳐 나타나는 압력차가 감소된다.
위의 목적은 더욱이 압축 가스를 팽창시키기 위한 장치로 달성되고, 이 장치는 왕복동 피스톤 기계를 포함하고, 왕복동 피스톤 기계는 앞뒤로 움직일 수 있는 피스톤 및 움직일 수 있는 피스톤에 의해 경계가 정해지는 작동 챔버를 포함하고, 상기 장치는 또한 작동 가능한 회전 슬라이드 밸브, 작동 가능한 제 2 밸브, 및 상기 회전 슬라이드 밸브와 제 2 밸브를 작동시키기 위한 작동 장치를 포함하며, 상기 압축 가스는 상기 회전 슬라이드 밸브를 통해 작동 챔버에 전달되며, 작동 챔버에 존재하는 압축 가스는 작동 챔버 안에서 팽창될 수 있고, 상기 작동 챔버에 존재하는 팽창된 가스는 상기 제 2 밸브를 통해 배출될 수 있으며, 상기 작동 장치는, 작동 챔버에 존재하는 가스 잔류량을 상사점까지 압축시켜 상사점의 영역에서 상기 회전 슬라이드 밸브에서 나타나는 압력차를 줄이기 위해, 상사점에의 도달 전에 제 2 밸브를 적극적으로 폐쇄한다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 왕복동 피스톤 기계를 사용하여 압축 가스 또는 가압된 가스가 더 높은 압력 레벨로부터 더 낮은 압력 레벨로 팽창될 수 있고, 그래서 일반적으로 왕복동 피스톤 압축기로서 작동되는 왕복동 피스톤 기계는 왕복동 피스톤 팽창기로서 작동될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의해, 지금까지 왕복동 피스톤 압축기로서만 작동될 수 있는 왕복동 피스톤 기계가 왕복동 피스톤 팽창기로서 작동될 수 있다. 왕복동 피스톤 기계를 작동시키기 위한 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 왕복동 피스톤 기계는, 욍복동 피스톤 기계의 작동 챔버 안으로의 가압된 압축 가스의 제어식 전달을 위한 작동 가능한 제 1 밸브를 포함하고, 이 밸브는 회전 슬라이드 밸브로 설계된다. 그런 다음에, 전달된 압축 가스는 작동 챔버 안에서 팽창되고, 팽창된 가스는 그 후에 작동 챔버로부터 적어도 부분적으로 방출된다. 왕복동 피스톤 기계 또는 왕복동 피스톤 압축기를 위해 사용되는 것과 같은 가압 밸브는 일반적으로 전혀 개방되지 못하거나, 또는 큰 힘을 가해서만 개방될 수 있고, 그에 대응하는 높은 마모도가 나타나게 된다. 본 발명에 따른 방법에 의해, 압축 가스를 제 1 밸브를 통해 왕복동 피스톤 기계의 작동 챔버에 전달하고, 그런 다음에, 하사점이 도달될 때까지 그 전달된 압축 가스를 작동 챔버 안에서 팽창시키고 그린 다음에 그 가스를 작동 가능한 제 2 밸브를 통해 작동 챔버로부터 부분적으로 방출시키며, 그런 다음에, 왕복동 피스톤 기계의 상사점의 영역에서 제 1 밸브에 걸쳐 나타나는 압력차가 감소되도록, 바람직하게는, 제 1 밸브의 개방시에 그 제 1 밸브에 걸쳐 나타나는 압력차가 실질적으로 차압을 주지 않도록, 제 2 밸브를 폐쇄하고 왕복동 피스톤 기계의 작동 챔버에 남아 있는 가스 잔류량을 압축시킴으로써, 압축 가스가 왕복동 피스톤 기계로 팽창될 수 있다. 이리하여, 왕복동 피스톤 기계의 상사점의 영역에서 제 1 밸브가 개방될 수 있고, 그래서 압축 가스는 작동 챔버 안에서 팽창되기 전에 왕복동 피스톤 기계의 작동 챔버 안으로 유입할 수 있고 그런 다음에 작동 챔버로부터 방출될 수 있다. 제 1 밸브는 더욱이 유리하게도 거의 마모 없이 게방된다.
본 발명은, 지금까지 왕복동 피스톤 압축기로서만 작동될 수 있는 왕복동 피스톤 기계가 이제는 왕복동 피스톤 팽창기로서도 작동될 수 있다는 이점을 갖는다. 추가의 이점은, 제 1 밸브는 압축 가스의 압력에도 불구하고 제어 가능하게 개방될 수 있다는 것이다. 제 1 밸브의 개방에 필요한 힘은 유리하게도 너무 높지 않으며, 그래서 제 1 밸브는 특히 매우 정확한 시간에 제어 가능하게 개방될 수 있다.
추가의 유리한 방법에서, 상사점의 영역에서 작동 챔버 내의 가스 잔류량이 압축 가스의 압력 보다 높은 압력을 갖도록 왕복동 피스톤 기계의 작동 챔버 내에 남아 있는 가스 잔류량이 결정되도록 제 2 밸브가 작동되고, 그래서, 결과적으로, 제 1 밸브는 특히 쉽게 작동될 수 있다. 특히 유리한 실시 형태에서, 작동 챔버 내의 압력이 압축 가스의 압력 보다 크면 제 1 밸브의 폐쇄 요소가 밸브 시트로부터 들어 올려지도록, 제 1 밸브는 자동 밸브로 설계된다. 이 경우, 개방시에, 폐쇄 요소는 더 이상 밸브 시트에 대항하여 놓이지 않으며, 그리하여, 폐쇄 요소가 특히 쉽게 또한 더욱이 마찰 없이 또는 대부분 마찰 없이 개방될 수 있다. 제 1 밸브는 유리하게는 회전 슬라이드 밸브로 설계되며, 그래서 개방시에, 폐쇄 요소는 들어 올려진 후에 바람직하게 어떤 마찰도 없이 회전될 수 있다.
실린더의 내부 챔버에서 압축 가스가 팽창하는 동안에 방출되는 에너지 및 압축 가스의 팽창 동안에 왕복동 피스톤 기계 또는 피스톤에 전달되는 에너지는 유리하게 이용되어 배출되고, 예컨대 왕복동 피스톤 기계는 전기 에너지를 생성하기 위해 피스톤 구동 축에 의해 발전기를 구동시킨다.
특히 유리한 실시 형태에서, 왕복동 피스톤 기계는 필요에 따라 왕복동 피스톤 압축기 또는 왕복동 피스톤 팽창기로서 작동될 수 있고, 그래서 가스가 압축되어 압축 가스를 형성하거나 가압된 압축 가스가 팽창되며, 왕복동 피스톤 기계 또는 그의 밸브의 대응하는 작동을 통해, 왕복동 피스톤 기계는 가스를 압축시키거나 압축 가스를 팽창시킨다. 그러한 왕복동 피스톤 기계는 예컨대 가스 저장부의 충전 및 배출에 적합하다.
제 1 밸브 및 제 2 밸브 모두가 슬라이드 밸브, 유리하게는, 선형적으로 움직일 수 있는 슬라이드 밸브, 특히 유리하게는, 회전 가능하게 움직일 수 있는 회전 슬라이드 밸브로 설계되는 것이 특히 유리하다. 추가의 실시 형태에서, 제 1 밸브는 슬라이드 밸브로 설계될 수 있고, 제 2 밸브는 제 2 밸브의 작동 가능한 폐쇄를 위한 들어 올림 태핏(tappet)을 포함한다.
일 유리한 방법에서, 왕복동 피스톤 기계는 부분 부하 작동으로 운전될 수도 있는데, 이 경우, 가스의 가능한 최대량의 부분적인 양만이 작동 챔버에 팽창 및/또는 압축된다.
특히 유리한 방법에서, 왕복동 피스톤 기계는 서로 반대로 작용하는 2개의 작동 챔버를 포함하는 이중 작용 왕복동 피스톤 기계로 설계된다. 유리한 방법에서, 이중 작용 왕복동 피스톤 기계는, 압축 가스를 팽창시키기 위해 제 1 작동 챔버가 팽창 챔버로서 사용되고 또한 제 2 작동 챔버는 가스를 압축시키기 위해 압축 챔버로서 사용되도록 작동된다. 제 1 및 제 2 작동 챔버 모두는 바람직하게는 각기 작동 가능한 제 1 밸브 및 작동 가능한 제 2 밸브를 포함한다. 그러므로, 두 작동 챔버의 제 1 및 제 2 밸브를 서로 독립적으로 작동시킬 수 있고, 따라서 각 작동 챔버에서의 압축 또는 팽창을 개별적으로 제어할 수 있다. 그러므로, 예컨대, 압축 가스의 가능한 최대량을 제 1 작동 챔버를 통해 팽창시킬 수 있고 또한 제 2 작동 챔버를 통해서는 가능한 최대 가스량의 부분적인 양만 압축시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 작동 챔버 둘다를 부분 부하 작동으로 작동시키는 것도 마찬가지로 가능하다. 본 발명에 따른 왕복동 피스톤 압축기의 유리한 용례는 냉각 기계 또는 열 펌프이다.
추가의 유리한 실시 형태에서, 왕복동 피스톤 기계는 대응하는 작동 챔버를 갖는 복수의 단일 작용 및/또는 이중 작용 피스톤을 포함하고, 그 작동 챔버에서 가스가 압축 및/또는 팽창된다. 특히, 피스톤 압축기는 압축이 일어나는 실린더 및 팽창이 일어나는 실린더 둘다를 포함할 수 있다. 더욱이, 필요에 따라 실린더에서 압축 또는 팽창이 수행되는 것도 가능하다. 피스톤 압축기는 바람직하게는 공통 크랭크축을 포함하고, 피스톤이 가스를 압축할 때 크랭크축으로부터 에너지를 얻고 그렇게 해서 피스톤이 가스의 팽창 동안에 크랭크축에 에너지를 전달하도록,실린더에 할당되어 있는 피스톤의 적어도 일부가 크랭크축에 연결되어 있다.
이하, 예시적인 실시 형태를 기반으로 하여 본 발명을 상세히 설명한다.
예시적인 실시 형태를 설명하기 위해 사용되는 도면의 도에서,
도 1a는 피스톤이 하사점 위치에 있는 왕복동 피스톤 기계를 개략적으로 나타내고,
도 1b는 피스톤이 상사점 위치에 있는 왕복동 피스톤 기계를 개략적으로 나타내고,
도 2는 이중 작용 피스톤을 갖는 왕복동 피스톤 기계를 개략적으로 나타내며,
도 3은 팽창 작동 동안에 왕복동 피스톤 기계의 P-V 선도를 나타내고,
도 4는 압축 작동 동안에 왕복동 피스톤 기계의 P-V 선도를 나타내고,
도 5는 부분 부하 팽창 작동의 제 1 변형예 동안에 왕복동 피스톤 기계의 P-V 선도를 나타내고,
도 6은 부분 부하 팽창 작동의 제 2 변형예 동안에 왕복동 피스톤 기계의 P-V 선도를 나타내고,
도 7은 회전 슬라이드 밸브로 설계되어 있는 작동 가능한 제 1 밸브를 나타내고,
도 8은 작동 가능한 제 2 밸브를 나타내고,
도 9는 밸브 시트의 사시도를 나타내고,
도 10은 폐쇄 요소의 사시도를 나타내고,
도 11은 밸브 셔터의 종단면을 나타내고,
도 12는 들어 올려진 폐쇄 위치에 있는 밸브 셔터를 나타내고,
도 13은 들어 올려진 개방 위치에 있는 밸브 셔터를 나타내고,
도 14는 부분 부하 팽창 작동의 제 3 변형예 동안에 왕복동 피스톤 기계의 P-V 선도를 나타내고,
도 15는 밸브를 갖는 왕복동 피스톤 기계의 추가의 예시적인 실시 형태를 나타내고,
도 16은 4개의 피스톤을 포함하는 왕복동 피스톤 기계를 나타내며, 그리고
도 17은 유체를 처리하기 위한 구성을 개략적으로 나타낸다.
도면의 도에서, 동일한 부분에는 기본적으로 동일한 참조 번호가 제공되어 있다.
도 1a는 실린더(3) 및 이 실린더 안에서 앞뒤로 움직일 수 있는 피스톤(4)을 포함하는 왕복동 피스톤 기계(2)를 나타내며, 실린더(3)와 피스톤(4)은 내부 챔버(5)의 경계를 이루고, 내부 챔버(5)는 회전 슬라이드 밸브로 설계되어 있는 제 1 밸브(6) 및 라인(21)을 통해 압력 저장부(9)에 연결되고, 내부 챔버(5)는 제 2 밸브(7) 및 라인(21)을 통해 공간(20)에 유체 전달 연결되고, 그 공간은 예컨대 압력(pA)으로 있는 분위기와 같은 외부이고, 압력 저장부(9) 내의 가스(GD)의 가스 압력(pD) 보다 낮은 압력을 갖는다. 피스톤(4)은 피스톤 로드(8)에 의해 구동기(나타나 있지 않음)에 연결된다. 도 1a는 하사점 위치(P1) 위치에 있는 피스톤(4)을 나타내는데, 즉 부피(VUTP)를 갖는 가능한 최대의 내부 챔버(5)가 나타난다. 실린더(3)는 그의 끝면에서 덕트(3a, 3b)를 포함하고, 이들 덕트는 밸브(6, 7)에 유체 전달 연결되어 있다. 제 1 밸브(6)는 전달 밸브(6c)로 설계되어 있고, 제 2 밸브(7)는 흡입 밸브(7c)로 설계되어 있다. 전달 밸브(6c) 및 흡입 밸브(7c)는 선형 구동기(15)(개략적으로만 나타나 있음)에 의해 길이 방향으로 움직일 수 있게 구동될 수 있다. 도 1a 및 1b에 나타나 있는 왕복동 피스톤 기계(2)는 밸브(6, 7)의 작동에 따라 왕복동 피스톤 압축기 또는 왕복동 피스톤 팽창기로서 작동될 수 있다. 도 1a에 나타나 있는 왕복동 피스톤 기계(2)를 왕복동 피스톤 압축기로서 작동시키기 위해, 전달 밸브(6c) 및 흡입 밸브(7c)는 예컨대 선형 구동기(15) 없이 또는 그 선형 구동기를 아이들링 모드로 작동시켜 또한 압축될 가스를 예컨대 흡입 밸브(7c)를 통해 분위기로부터 흡인하고 또한 압축된 가스를 전달 밸브(6c)를 통해 압력 저장부(9)에 전달함으로써 자동적으로 작동될 수 있다. 도 1a에 나타나 있는 왕복동 피스톤 기계(2)를 왕복동 피스톤 팽창기로서 작동시키기 위해, 제 1 밸브(6) 및 제 2 밸브(7)는, 전달 밸브(6c) 및 흡입 밸브(7c) 각각이 그의 구동기(15)(개략적으로 나타나 있음)에 의해 개폐되도록 전달 밸브와 흡입 밸브를 제어하여, 제어 가능하게 작동되어야 한다. 도 1a에서 구동기(15)는, 폐쇄 요소를 밸브 시트로부터 들어 올리거나 또는 그 밸브 시트에 가압하기 위해 전달 밸브(6c) 및 흡입 밸브(7c)의 선형 운동을 각각 발생시킨다.
도 1b는 피스톤(4)의 위치가 상사점(P3)에 있는, 즉 부피(VOTP)를 갖는 가능한 최소의 내부 챔버(5)가 나타나 있는 왕복동 피스톤 기계(2)를 나타낸다. 여전히 상사점(P3)에 남아 있는 내부 챔버(5)의 부피(VOTP)을 일반적으로 무효 부피 공간, 무효 공간 또는 잔류 가스라고 한다. 도 1b 및 도 2에 따른 예시적인 실시 형태에서, 제 1 밸브(6) 및 제 2 밸브(7)는 개략적으로 나타나 있고, 이들 밸브(6, 7)는 회전 슬라이드 밸브로 설계되어 있다. 도 1b는 각기 밸브 시트(12) 및 회전 가능하게 배치되는 폐쇄 요소(13)를 갖는 제 1 밸브(6) 및 제 2 밸브(7)를 나타낸다. 그러한 회전 슬라이드 밸브의 예시적인 실시 형태에 대한 상세는 다음의 도 7 내지 13을 참조하여 설명한다.
도 2는 이중 작용 피스톤(4)을 갖는 왕복동 피스톤 기계(2)를 나타내며, 이중 작용 피스톤은 내부 챔버(5)를 제 1 내부 챔버(5a)와 제 2 내부 챔버(5b)로 분할한다. 각 내부 챔버(5a, 5b)는 회전 슬라이드 밸브로 설계되어 있는 대응하는 제 1 밸브(6, 6a, 6b) 및 대응하는 제 2 밸브(7, 7a, 7b) 또한 유체 라인(21)을 통해 챔버(상세하게 나타나 있지 않음)에 유체 전달 연결된다. 밸브(6, 7)는 바람직하게는 회전 슬라이드 밸브로 설계된다.
도 3은 팽창 작동 동안에 왕복동 피스톤 기계(2)의 2개의 P-V 선도(P: 압력 V: 부피)를 나타내고, 이들 P-V 선도는 도 1b에 따른 회전 슬라이드 밸브를 포함하는 왕복동 피스톤 기계(2)의 도움으로 설명한다. 팽창 작동시에, 제 1 밸브(6)는 입구 밸브로서 작동하고 제 2 밸브(7)는 출구 밸브로서 작동하며, 이러한 이유로, 점(P2)을 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2) 또는 출구 밸브 폐쇄 각도(P2)라고 하며, 점(P4)을 제 1 밸브 폐쇄 각도(P4) 또는 입구 밸브 폐쇄 각도(P4)라고 한다. 도 3에서 가로축(V)은 내부 챔버(5)의 내부 부피의 크기를 나타내고, 하사점 부피(VUTP)는 특히 하사점(P1)에서 나타나고, 상사점 부피(VOTP)는 상사점(P3)에서 나타난다. 세로축(P)은 내부 챔버(5) 내의 가스 압력을 나타낸다.
도 3에 나타나 있고 제 1 P-V 선도라고 하는 선도는 점(P1, P0, P3, P4)을 포함하고, 또는 다각형 체인이 이들 점 또는 이 사이클 과정을 연결한다. 제 1 밸브(6)는 바람직하게는 상사점(P3)에서 열리고, 그래서 압력 저장부(9) 내에서 압력 하에 있는 압축 가스(GD)가 내부 챔버(5) 안으로 유입하고, 피스톤(4)이 라인(P34)을 따라 점(P4)으로 가고, 이 점(P4)에서부터 제 1 밸브(6)가 작동될 수 있고, 바람직하게는 확실하게 닫히게 된다. 피스톤(4)은 우측으로 더 이동하여, 내부 챔버(5)에 존재하는 가스가 라인(P41)을 따라 하사점(P1)까지 팽창되고, 이 하사점에서 제 2 밸브(7)가 제어 가능하게 열려 예컨대 대기압(pA)으로 될 수 있다. 제 2 밸브(7)가 열린 상태에서, 피스톤(4)은 좌측으로 점(P0)으로 가고, 이 점에서 제 2 밸브(7)가 작동되어 그것이 폐쇄된다. 사이클 과정은 라인(P03)을 따르고, 제 1 밸브는 점(P3)에서 확실하게 열리는데, 즉 확실하게 열리도록 작동 가능하며, 그래서, 이미 설명한 바와 같이 압축 가스(GD)가 내부 챔버(5) 안으로 유입하게 된다. "확실하게"라는 용어는, 밸브에 의해 나타나 있는 차압, 즉 압력차의 도움 없이, 구동기로부터 얻어지는 기계적 힘에 의해 강제적으로 열리거나 닫히게 됨을 의미한다.
이 제 1 P-V 선도의 단점은, 제 1 밸브(6)의 개방시, 제 1 밸브(6)의 개방 바로 전의 내부 챔버(5) 내의 가스 압력이 대략 대기압(pA)에 대응하기 때문에 제 1 밸브(6)에서 큰 압력차가 나타나게 된다는 것이다. 나타나는 압력차 때문에, 제 1 밸브(6)는 매우 어렵게 열릴 수 있고, 가끔은 상당한 힘을 가하여 열릴 수 있게 된다. 구동기(15)가 충분히 큰 힘을 발생시키면, 그에 따라 제 1 밸브(6)는 확실하게 열릴 수 있는데, 하지만, 이와 관련하여, 제 1 밸브(6)의 개방시에 상당한 정도의 마모가 생긴다는 단점이 있다. 제 1 밸브(6)의 확실한 개방은, 내부 챔버(5) 내의 가스 압력이 비교적 낮을 수 있고 그래서 내부 챔버(5) 안으로 유입하는 가스의 에너지는 밸브에서 밸브 손실로서 무효화되는 추가 단점을 갖는다. 내부 챔버(5)에 유입하는 압축 가스가 피스톤(4)을 구동시키도록 하기 위해 열림시에 제 1 밸브(6)에서의 압력차는 유리하게 가능한 한 작고, 그래서 그 압축 가스에 들어 있는 에너지는 피스톤(4)의 운동을 통해 또는 왕복동 피스톤 기계를 통해 배출될 수 있고, 왕복동 피스톤 기계는 예컨대 제너레이터를 구동시키기 위해 사용된다. 그러므로, 압축 가스에 들어 있는 에너지를 팽창 과정 동안에 회수할 수 있다.
도 3에 나타나 있고 제 2 P-V 선도라고 하는 선도는 점(P1, P2, P3, P4)을 둘러싸는 사이클 과정 또는 방법을 나타낸다. 압력 저장부(9)에 존재하는 압축 가스(GD)를 팽창시키기 위한 본 발명에 따른 이 방법은, 상사점(P3)에 도달하기 전에, 즉 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)에서 제 2 밸브(7)는 이미 폐쇄되어 있다는 점에서 수행되며, 그래서 점(P2)에서 압력(PA)으로 있는 가스 잔류량(GR) 또는 가스 잔류 부피(VR)가 여전히 작동 챔버(5)에 존재하게 된다.
왕복동 피스톤 기계는 무효 부피 공간이라고도 하는 무효 부피를 갖는 것으로 알려져 있고, 그래서, 예컨대, 피스톤이 상사점(P3)의 위치에 있으면, 실린더 내부 챔버와 같은 무효 공간 및 그 실린더 내부 챔버에 유체 전달 연결되는 밸브에 여전히 상사점 부피(TOTP)가 있게 된다. 팽창 압력(PA)에서, 가스 잔류량(GR) 또는 가스 잔류 부피(VR)는 사점 부피(VOTP)에서의 가스량을 포함하고, 또한 추가 부피(VZ) 또는 이 추가 부피(VZ)에 대응하는 추가 가스량(GZ)을 포함한다. 가스 잔류량(GR)의 중량은 팽창 압력(PA)에서 상사점(P3)에서의 가스 압력으로 압축되는 동안에 유지되며, 상사점(P3)에서의 가스 잔류량(GR)의 부피는 사점 부피(VOTP)에 대응한다. 그러므로 점(P3)으로의 압축시에 가스 잔류량(GR)의 중량은 유지되고, 압력(PA)에서 점(P2)에서의 가스 잔류 부피(VR)는 상승하는 압력 때문에 감소된다. 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 압력(PA)에서 이 가스 잔류량(GR) 또는 그의 가스 잔류 부피(VR)는 부피(VOTP) 및 추가 부피(VZ)를 포함하고, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 추가 부피(VZ)는 압력(PA)에서 점(P2)과 점(P0) 사이의 부피차에 대응한다. 추가 부피(VZ)는 추가 가스량에 대응하고, 추가 가스량의 중량 또는 가스 잔류량(GR)의 중량은 점(P2)에서 점(P3)으로 압축될 때 일정하게 유지되고, 상사점(P3)에서의 가스 잔류량(GR)의 가스 잔류 부피(VR)는 부피(VOTP)로 감소된다. 가스 잔류량(GR)의 이 압축 결과, 상사점(P3)에서 제 1 밸브(6)에 걸쳐 나타나는 압력차가 감소된다. 제 1 밸브(6)는 상사점(P3)의 영역에서 바람직하게 제어 가능하게 개방되고, 그래서 제 1 밸브(6)가 개방될 때 압축 가스(GD)가 작동 챔버(5) 안으로 유입하고, 피스톤(4)은 상사점에 도달하면 다시 하사점의 방향으로, 즉 도 3에 따르면 우측으로 움직이게 된다. 그런 다음 제 1 밸브(6)는 제 1 밸브 폐쇄 각도(P4)에서 제어 가능하게 다시 폐쇄되며, 작동 챔버(5)에 존재하는 가스는, 제 2 밸브(7)가 하사점(P1)의 영역에서 개방될 때까지, 곡선(P41)을 따라 팽창된다. 그런 다음 피스톤(4)은 다시 상사점 쪽으로, 즉 도 3에 따르면 좌측으로 이동하고, 작동 챔버에 존재하는 가스는, 제 2 밸브(7)가 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)에서 제어 가능하게 다시 폐쇄될 때까지, 제 2 밸브(7)를 통해 방출된다. 여기서, 제 1 밸브(6)는 상사점(P3)의 영역에서 제어 가능하게 개방되고 제 2 밸브(7)는 하사점(P1)의 영역에서 제어 가능하게 개방된다고 할 때, "영역"이라는 용어는, ±미리 정해진 각도의 크랭크축 각도 범위, 예컨대, 상사점(P3) 또는 하사점(P1)에 대한 ±10°, 바람직하게는 ±5°를 의미한다. 그러므로 본 발명에 따른 방법에서는, 제 1 또는 제 2 밸브(6, 7)는 상사점(P3) 또는 하사점(P1)에서 제어 가능하게 정확하게 개방될 필요는 없다. 제 1 또는 제 2 밸브(6, 7)는 이들 상하사점의 영역에서, 예컨대 이들 상하사점을 중심으로 ±5°의 범위에서 개방되는 것으로 충분하다. 크랭크축 각도는 왕복동 피스톤 기계(2)의 구동기의 회전에 의해 미리 정해지며, 피스톤(4)의 상사점(P3)은 0°또는 360°의 크랭크축 각도에 대응하고, 피스톤(4)의 하사점(P1)은 180°의 크랭크축 각도에 대응한다. 개방 및 폐쇄시에 제 1 밸브(6)와 제 2 밸브(7)는 바람직하게 구동 수단(15)에 의해 제어되기 때문에, 밸브(6, 7)가 개방 또는 폐쇄되는 유효 각도는 작동 장치(100)에 의해 결정되거나 미리 정해질 수 있다. 주 축의 회전 속도, 예컨대, 밸브(6, 7)의 반응 시간, 회전 밸브의 자동 들어 올려짐 등과 같은 왕복동 피스톤 기계의 프로세스 파라미터에 따라, 제 1 밸브(6)는 상사점(P3)에 도달하기 바로 전에, 상사점(P3)에서, 또는 상사점(P3)에 도달한 직후에 제어 가능하게 개방되는 것이 유리한 것으로 입증될 수 있고, 또는 제 2 밸브(7)는 하사점(P1)에 도달하기 바로 전에, 하사점(P1)에서, 또는 하사점(P1)에 도달한 직후에 제어 가능하게 개방되는 것이 유리한 것으로 입증될 수 있다.
제 1 밸브(6)와 제 2 밸브(7)는 바람직하게는 회전 슬라이드 밸브(10)로 설계되고, 회전 슬라이드 밸브(10)는 폐쇄 요소(13)의 회전을 통한 제어식 개방 및 제어식 폐쇄를 위한 수단을 갖는다. 작동 가능한 제 1 밸브(6)의 그러한 예시적인 실시 형태가 도 7에 나타나 있고, 작동 가능한 제 2 밸브(7)의 예시적인 실시 형태가 도 8에 나타나 있다.
상사점(P3)에서의 내부 챔버(5) 내의 압력 및 그래서 제 1 밸브(6)가 개방될 때 그 밸브에 걸쳐 나타나는 압력차는, 제 2 밸브(7)가 폐쇄되는 점(P2)에서의 가스 잔류량(GR)의 부피와 압력 및 피스톤(4)이 점(P2)에서 상사점(P3)으로 갈 때 일어나는 다음 압축에 의해 결정된다.
본 발명에 따른 방법에서, 작동 챔버(5) 내의 가스 잔류량(GR)은 제 1 밸브(6)가 폐쇄된 상태에서 압축되고, 그런 다음에 제 1 밸브(6)는 개방되며, 제 1 밸브(6)가 개방되면 압축 가스(GD)는 작동 챔버(5) 안으로 유입하고, 그런 다음에 제 1 밸브가 폐쇄되고, 작동 챔버(5)에 존재하는 가스는 팽창되며, 팽창된 가스는 제 2 밸브(7)를 통해 작동 챔버(5)로부터 방출되며, 제 2 밸브(7)는 왕복동 피스톤 기계(2)의 상사점(P3)에 도달하기 전에 폐쇄되며, 그래서, 제 2 밸브(7)의 폐쇄 후에 작동 챔버(5) 내에 존재하는 가스 잔류량(GR)이 압축된다.
제 2 밸브(7)는 유리하게 하사점(P1)의 영역에서, 바람직하게는 180°에서 개방되며, 그런 다음에, 팽창된 가스가 작동 챔버(5)로부터 제 2 밸브(7)를 통해 부분적으로 방출되며, 제 2 밸브(7)는, 가스 잔류량(GR)이 작동 챔버(5)에 존재하는 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)에서 폐쇄되고, 그런 다음에 가스 잔류량(GR)은 작동 챔버(5)에서 압축되며, 상사점(P3)의 영역에서 그 폐쇄된 제 1 밸브(6)에 걸쳐 나타나는 압력차(DD)는, 다음과 같은 파라미터, 즉 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2) 및 가스 잔류량(GR) 중의 적어도 하나를 통해 결정된다. 이 압력차(DD)는 상사점(P3)의 영역에서 제 1 밸브(6)의 개방 직후에 그 제 1 밸브(6)에서 나타나고, 이 압력차(DD)는 압축 가스(GD)가 작동 챔버(5) 안으로 유입함으로 인해 변하게 된다.
제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)는 유리하게는, 상사점(P3)의 영역에서의 가스 잔류량(GR)이 실질적으로 압축 가스(GD)의 압력(pD)을 갖도록 미리 정해지고, 그래서 제 1 밸브(6)는 실질적으로 어떤 압력차도 없이 또는 완전히 없이 상사점(P3)의 영역에서 개방될 수 있다.
가스 잔류량(GR) 및/또는 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)는, 작동 챔버(5)가 압축 가스(GD)의 압력(pD)을 초과하는 가스 압력을 상사점(P3)의 영역에서 갖도록 선택되는 것이 또한 유리한 것으로 입증될 수 있고, 그래서 제 1 밸브(6)는 개방되기가 특히 쉽다.
추가의 유리한 방법에서, 제 1 밸브(6)는 가스 팽창량(GE)이 작동 챔버(5)에 존재하는 제 1 밸브 폐쇄 각도(P4)에서 상사점(P3) 후에 폐쇄되며, 그런 다음에 가스 팽창량(GE)은 작동 챔버(5) 안에서 팽창되며, 그래서 가스는 하사점(P1)의 영역에서 팽창 가스 압력(pE)을 가지며, 제 2 밸브(7)가 폐쇄된 상태에서 하사점(P1)의 영역에서 작동 챔버(5)에서 나타나는 그 팽창 가스 압력(pE)은 다음과 같은 파라미터, 즉 제 1 밸브 폐쇄 각도(P4) 및 가스 팽창량(GE) 중의 적어도 하나를 통해 결정된다.
추가의 유리한 방법에서, 제 1 밸브 폐쇄 각도(P4)는, 하사점(P1)의 영역에서의 가스 팽창량(GE)이 제 2 밸브(7)의 출구 압력(pA), 예컨대 대기압에 실질적으로 대응하는 팽창 가스 압력(pE)을 갖도록 미리 정해지고, 그래서 제 2 밸브(7)에서 나타나는 압력차가 최소화되고, 제 2 밸브(7)는 유리하게 실질적으로 어떤 압력차도 없이 개방된다.
도 14에 나타나 있는 추가의 유리한 방법에서, 제 2 밸브(7)는 약간 조기에 폐쇄되고, 제 2 밸브 폐쇄 각도(P'2)는, 제 1 밸브(6)가 폐쇄된 상태에서 상사점(P'3)의 영역에서의 작동 챔버(5)에 있는 가스 잔류량(GR)이 압축 가스(GD)의 가스 압력(pD)을 초과하는 가스 압력(pmax)을 갖도록 선택된다.
도 14에 나타나 있는 추가의 유리한 방법에서, 제 1 밸브(6)는 약간 조기에 폐쇄되고, 제 1 밸브 폐쇄 각도(P'4)는, 제 2 밸브(7)가 폐쇄된 상태에서 상사점(P'1)의 영역에서의 가스 팽창량(GE)이 밸브(7)의 출구 압력(pA) 보다 작은 팽창 가스 압력(pE)을 갖도록 선택된다.
제 1 밸브(6) 및/또는 제 2 밸브(7)는 유리하게 포트(12a)를 갖는 밸브 시트(12) 및 포트(12a)를 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소(13)를 포함하며, 제 1 밸브(6)의 폐쇄 요소(13)는, 가스 잔류량(GR)의 가스 압력 때문에 상사점(P3)의 영역에서 밸브 시트(12)에 대해 자동적으로 들어 올려지고 그리고/또는 제 2 밸브(7)의 폐쇄 요소(13)는, 가스 팽창량(GE)의 가스 압력 때문에 하사점(P1)의 영역에서 밸브 시트(12)에 대해 자동적으로 들어 올려진다. 이 자동적인 들어 올려짐은 아직 밸브의 개방이라고 하지 않는데, 왜냐하면, 폐쇄 요소(13)는 단지 약간만, 바람직하게는 일 밀리미터 미만의 정도로 들어 올려지고 따라서 무시할 수 있는 소량의 가스 유동(있다면)만이 밸브를 통해 일어나기 때문이다. 제 1 및/또는 제 2 밸브(6, 7)의 폐쇄 요소(13)는, 밸브 시트(12)로부터 자동적으로 들어 올려진 후에, 포트(12a)를 노출시켜 개방하기 위해 그 포트로부터 멀어지게 제어 가능하게 움직인다. 폐쇄 요소(13)는, 밸브의 포트(12a)가 노출되도록 바람직하게는 회전 운동을 통해 제거되거나 움직이게 되는데, 하지만, 이 운동은 선형 운동을 통해서도 일어날 수도 있다.
제 1 밸브(6) 및/또는 제 2 밸브(7)는 유리하게 포트(12a)를 갖는 밸브 시트(12) 및 포트(12a)를 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소(13)를 포함하며, 제 1 밸브(6) 및/또는 제 2 밸브(7)는 회전 슬라이드 밸브로 설계되고, 통로(12a)는 폐쇄 요소(13)의 회전을 통해 개방되고 폐쇄된다.
추가의 가능한 실시 형태에서, 제 1 밸브(6) 및/또는 제 2 밸브(7)는 또한, 폐쇄 요소(13)가 밸브 시트(12)에 수직으로 움직이지 못하도록 설계될 수 있는데, 그래서 폐쇄 요소(13)의 자동적인 들어 올려짐이 가능하지 않다. 이 실시 형태에서, 폐쇄 요소(13)는 구동기(15)에 연결되고, 이 구동기는 제 1 밸브 및/또는 제 2 밸브(7)의 폐쇄 요소(13)를 확실하게 개방하고 또한 확실하게 폐쇄하기에 충분히 강력하다.
추가의 유리한 방법에서, 제 1 밸브(6)의 프로세스 파라미터 설정(VS)이 미리 정해지는데, 예컨대, 상사점(P3)의 영역에서의 내부 챔버(5)의 압력이 미리 정해진다. 이를 위해, 제 2 밸브(7)의 출구 밸브 폐쇄 각도 실제 값(P2I)이 연속적인 들어 올림 사이클 동안에 변하게 되고, 또한 제 1 밸브(6)의 프로세스 파라미터 실제 값(VI)이 출구 밸브 폐쇄 각도 실제 값(P2I)의 함수로 측정되며, 프로세스 파라미터 실제 값(VI)이 프로세스 파라미터 설정(VS)에 가장 가까운 출구 밸브 폐쇄 각도 실제 값(P2I)이 출구 밸브 설정 폐쇄 각도(P2Soll)로서 결정된다. 왕복동 피스톤 기계(2)의 이어지는 연속적인 작동시에, 제 2 밸브(7)는 출구 밸브 설정 폐쇄 각도(P2Soll)에서 제어 가능하게 폐쇄된다. 그래서, 예컨대 상사점(P3)의 영역에서 내부 챔버(5)에 나타나는 압력이 미리 결정되거나 설정될 수 있다. 이 방법은 제 2 밸브(7)의 프로세스 파라미터 설정(VS), 예컨대, 하사점(P1)의 영역에서 내부 챔버(5) 내의 압력을 미리 정하기 위해 유사하게 사용될 수 있다.
추가의 가능한 방법에서, 압축 가스(GD)는, 직렬로 연결되어 있는 적어도 2개의 왕복동 피스톤 기계에 의해, 제 1 왕복동 피스톤 기계에서 압력(pD)의 압축 가스(GD)를 제 1 팽창 가스 압력(PE1)으로 팽창시키고 또한 연이어 있는 제 2 왕복동 피스톤 기계에서 팽창 가스 압력(pE1)의 가스를 제 2 팽창 가스 압력(PE2)으로 팽창시킴으로써 팽창된다.
도 4는 압축 작동 동안에 당업계에 알려져 있는 왕복동 피스톤 기계(2)의 P-V 선도 또는 사이클 과정을 나타낸다. 여기서, 점(Q1)(하사점)에서 출발하는 피스톤은 점(Q3)(상사점)으로 이동하며, 작동 챔버(5) 내에 존재하는 가스가 흡인되어 점(Q1)에서 점(Q2)으로 압축되고, 제 1 밸브(6)는 점(Q2)에서 개방되고, 압축 가스는 점(Q2)에서 점(Q3)(상사점)으로 가면서 작동 챔버(5)로부터 방출된다. 여기서, 점(Q3)에서 출발하는 피스톤은 점(Q1)(하사점)으로 이동한다. 점(Q3)에서 출발하여 제 1 밸브(6)는 폐쇄되고 제 2 밸브(7)가 점(Q4)에서 개방되고, 점(Q4)에서 점(Q1)으로 가면서 그리고 작동 챔버(5)를 가스로 채우는 과정에서 가스가 제 2 밸브(7)를 통해 작동 챔버(5) 안으로 흡인된다. 점(Q1)에서 제 2 밸브(7)는 폐쇄되고 가스는 작동 챔버(5)에서 압축된다.
본 발명에 따른 방법에서, 왕복동 피스톤 기계(2)는 2개의 상이한 작동 모드, 즉 왕복동 피스톤 압축기 또는 왕복동 피스톤 팽창기로서 작동될 수 있고, 이들 작동 모드 사이의 피제어 전환이 특히 선택된 작동 모드에 따라 제 1 및 제 2 밸브(6, 7)의 제어되는 개방 및 폐쇄에 의해 가능하다. 왕복동 피스톤 기계(2)에 의해 가스(G)를 팽창시키기고 압축하기 위한 방법은, 가스가 왕복동 피스톤 기계(2)에 의해 압축되어 압력(pD)의 압축 가스(GD)를 형성하고 그리고/또는 압력(pD)의 압축 가스(GD)가 다시 팽창되도록 수행된다. 왕복동 피스톤 기계(2)는, 연속적인 작동시에 왕복동 피스톤 기계(2)가, 제 1 밸브(6)와 제 2 밸브(7)의 대응하는 작동을 통해 왕복동 피스톤 팽창기 또는 왕복동 피스톤 압축기로서 작동되도록 유리하게 연속적으로 작동되며, 바람직하게는 연속적인 작동 동안에 밸브들의 대응하는 작동을 통해 왕복동 피스톤 팽창기 모드로부터 왕복동 피스톤 압축기 모드로 또한 그 반대로 전환할 수 있다.
도 5는 추가의 유리한 방법을 P-V 선도로 나타내는데, 여기서 왕복동 피스톤 팽창기(2)에 의해 팽창되는 가스의 양은 부분 부하 제어로 영향을 받을 수 있다. 여기서, 제 1 밸브(6)는 제 1 밸브 폐쇄 각도(P'1)(이 각도에서 부분적인 가스 부피(VTE) 또는 부분적인 가스 팽창량(GTE)이 작동 챔버(5)에 존재함)로 조기에 폐쇄된다. 이 부분적인 가스 팽창량(GTE)은 점(P4)에서 최대 가능 가스 팽창량(GEMAX) 보다 작다. 그런 다음에 부분적인 가스 팽창량(GTE)은, 제 2 밸브(7)가 작동점(P'1)에서 개방될 때까지 팽창된다. 그래서 최대 가능 가스량의 부분적인 양만이 팽창된다.
도 6은 추가의 유리한 방법을 P-V 선도로 나타내는데, 여기서 왕복동 피스톤 팽창기(2)에 의해 팽창되는 가스의 양은 부분 부하 제어로 영향을 받을 수 있다. 여기서, 제 2 밸브(7)는 제 2 밸브 폐쇄 각도(P'2)(이 각도에서 과잉 가스 부피(VRZ) 또는 과잉 가스량(GRZ)이 작동 챔버(5)에 존재함)로 조기에 폐쇄된다. 결과적으로, 작동 챔버(5) 내의 가스 압력은 이미 점(P'3)에서 압력 저장부(9) 내의 압력(pD)을 초과하고, 그래서 제 1 밸브(6)가 개방될 수 있고 바람직하게는 자동적으로 또는 확실하게 개방되며, 상사점(P3) 후에 가스가 다시 제 1 밸브(6)를 통해 작동 챔버(5) 안으로 유입할 수 있기 전에 과잉 가스량(GRZ)은 당분간 압력 저장부(9) 안으로 강제 유입된다. 더욱이, 예컨대, 특히 작은 가스량을 팽창시키기 위해 도 5 및 6에 나타나 있는 두 방법을 조합하는 것이 가능하다.
추가의 유리한 방법에서, 도 2에 나타나 있는 왕복동 피스톤 기계(2)는 이중 작용 피스톤(4)을 포함하는데, 이 피스톤은 내부 챔버(5)를 제 1 내부 챔버(5a)와 제 2 내부 챔버(5b)로 분할하고, 제 1 밸브(6)와 제 2 밸브(7)가 각 내부 챔버(5a, 5b)에 할당되어 있고, 그래서 동시에 가스가 압축되어 제 1 내부 챔버(5a)에서 압축 가스(GD)를 형성하고 이 압축 가스(GD)는 제 2 내부 챔버(5b)에서 팽창된다. 더욱이, 상이한 가스가 전달될 수 있다. 부분 부하 제어를 사용하여, 예컨대 도 5 및 6에 개시되어 있는 바와 같이, 제 1 내부 챔버(5a)와 제 2 내부 챔버(5b)에 있는 상이한 양의 가스를 필요하다면 역시 상이한 가스 압력에서 취급할 수 있다.
도 7 내지 13은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 적절한 밸브의 예시적인 실시 형태 및 그의 구성품을 나타낸다. 도 7은 포트(12a), 끝면(12b)과 보어 (12e)를 갖는 밸브 시트(12) 및 포트(12a)를 개폐시키기 위해 회전 축선(D) 둘레로 회전 가능한 폐쇄 요소(13)를 포함하는 제 1 밸브(6)를 종단면도로 나타낸다. 밸브 시트(12)와 폐쇄 요소(13)는 회전 슬라이드 밸브(10)를 형성한다. 더욱이 제 1 밸브(6)는 포트(16a)를 갖는 요크(16) 및 축(14)을 구동시키기 위해 그 축을 회전시키기 위한 구동기(15)를 포함하고, 그 축은 폐쇄 요소(13)에 직접 연결될 수 있다. 나타나 있는 예시적인 실시 형태에서, 축은 제 1 축 부분(14a), 길이 방향(L)으로 있는 탄성 커플링(19) 및 제 2 축 부분(14b)을 포함한다. 제 2 축 부분(14b)은 보어(12e) 안에서 안내되며, 길이 방향(L)으로 움직일 수 있다. 이 실시 형태는, 대응하는 압력비가 주어지면 폐쇄 요소(13)는 밸브 시트(12)로부터 자동적으로 들어 올려지거나 밸브 시트(12)에 자동적으로 대항하여 놓일 수 있다는 이점을 갖는다. 센서(100c)가 제 2 축 부분(14b)으로부터의 거리를 측정하고, 이 거리로부터 작동 장치(100)는 폐쇄 요소(13)와 밸브 시트(12)의 끝면(12b) 사이의 거리를 결정할 수 있다. 작동 장치(100)는 라인(100b)을 통해 센서(100c)에 연결되고 라인(100a)을 통해 작동 구동기(15)에 연결되며 또한 라인(100d)을 통해 센서(100e)에 연결되며, 그 센서는 예컨대 왕복동 피스톤 기계의 크랭크축의 회전 각도 센서이다. 추가적인 센서와 액츄에이터가 제공될 수 있는데, 이는 작동 장치(100)에 연결되며, 전술한 프로세스 파라미터, 예컨대, 가스 압력(pD) 또는 팽창 가스 압력(pE)을 측정하고 또는 예컨대 제 1 또는 제 2 밸브(6, 7)를 작동시킨다.
추가의 예시적인 실시 형태에서, 길이 방향(L)으로의 가동성은 없어도 되고, 그래서 폐쇄 요소(13)는 회전 축선(D) 둘레로 회전만 가능하게 지지된다. 이 실시 형태에서, 폐쇄 요소(13)의 회전은, 폐쇄 요소(13)가 밸브 시트(12)의 끝면(12b)을 따라 슬라이딩하는 것을 의미한다.
도 8은 제 2 밸브(7)를 종단면도로 나타내고, 이 밸브는 도 7에 따른 제 1 밸브(6)와 유사한 설계로 되어 있는데, 차이점은, 폐쇄 요쇼(13)는 밸브 시트의 반대측에 배치되어 있다는 것이다. 더욱이, 축(14)은 밸브 시트(12)를 수직으로 통과한다. 더욱이 축(14)은 센서(18)가 배치되는 오목부(14d) 및 길이 방향(L)으로 있는 탄성 커플링(19)을 포함하며, 그래서 폐쇄 요소(13)는 길이 방향(L)으로 움직일 수 있게 지지되며, 커플링(19)은 회전 축선(D) 둘레로의 회전에 응답하여 바람직하게 강성적이다. 센서(18)는 예컨대 제 1 축 부분(14a)과 제 2 축 부분(14b) 사이의 거리의 변화 또는 밸브 시트(12)에 대한 폐쇄 요소(13)의 위치의 변화를 측정하는 역할을 한다.
도 9는 밸브 시트(12)를 상세히 나타낸다. 이 밸브 시트는 다수의 포트(12a)와 웨브(12f)를 포함하고, 또한 끝면(12b), 환형 안착 표면(12c) 및 회전 중심(Z)을 갖는 보어(12e)를 포함한다.
도 10은 폐쇄 요소(13)를 상세히 나타낸다. 이 폐쇄 요소는 다수의 폐쇄 아암(13a)과 틈새(13b) 및 허브(13e)와 중심 보어(13c)를 포함한다.
도 11은 도 7에 나타나 있는 회전 슬라이드 밸브(10)를 종단면으로 상세히 나타낸다. 도 11은 도 9에 따른 밸브 시트(12)의 종단면 및 도 10에 따른 폐쇄 요소(13)의 종단면을 더 나타낸다. 밀봉 면(13d)을 포함하는 폐쇄 요소(13)는 밸브 시트(12)에 대해 들어 올려져 틈(S)을 형성한다. 폐쇄 요소(13)가 이 폐쇄 요소(13)에 작용하는 압력 때문에 자동적으로 들어 올려지면, 폐쇄 요소(13)는 도 7에 나타나 있는 제 1 밸브(6)에서 이 위치를 취하게 된다. 도 12는 이 위치에 있는 회전 슬라이드 밸브(10)를 사시도로 나타낸 것이다. A - A 선을 따른 단면이 도 11에 더 나타나 있다. 이 위치는 아직 개방되어 있다라고 하지 않는데, 왜냐하면, 폐쇄 요소(13)만 들어 올려지고, 포트(12a)는 여전히 덮여있고 틈(S)을 통한 가스의 통과는 바람직하게 무시 가능하게 약간이기 때문이다. 도 13은 밸브 시트(12)에 대해 들어 올려져 완전 개방 위치에 있는 폐쇄 요소(13)을 나타내고, 이 폐쇄 요소(13)는 도 12에 따른 위치와 비교하여 회전 방향(D1)으로 회전되어 있으며, 포트(12a)는 더 이상 덮히지 않고 그래서 완전히 개방되어 있다. 회전 슬라이드 밸브(10)를 다시 폐쇄하기 위해, 폐쇄 요소(13)는, 폐쇄 요소가 포트(12a)를 완전히 덮을 때까지, 회전 방향(D2)으로 회전되어야 한다. 특히 마모를 줄이기 위해 폐쇄 요소(13)는 유리하게는 들어 올려진 위치에 있는 중에 회전된다. 그러나, 회전 슬라이드 밸브(10)는 또한, 폐쇄 요소(13)가 길이 방향(L)으로 움직이지 못하도록 설계될 수 있고, 그래서 폐쇄 요소(13)는 항상 밸브 시트(12)에 대항하여 놓이고, 또한 회전 슬라이드 밸브(10)를 확실하게 개방시키거나 또는 확실하게 폐쇄시키기 위해 그 위치에서 밸브 시트(12)에 대해 회전 방향(D1 또는 D2)으로 회전될 수 있다. 폐쇄 요소는 고정측(13f)을 통해 축(14)에 연결된다.
도 7은 왕복동 피스톤 기계(2)의 작동을 개략적으로 나타낸다. 본 발명에 따른 왕복동 피스톤 기계(2)는, 도 1a 및 1b에서 이미 설명한 바와 같이, 실린더(3)와 피스톤(4)을 포함하고, 피스톤은 실린더 안에 움직일 수 있게 배치되고 또한 실린더(3) 안에서 작동 챔버(5)의 경계를 이루며, 또한 하사점(P1)과 상사점(P3) 사이에서 앞뒤로 움직일 수 있게 실린더 안에 배치된다. 왕복동 피스톤 기계(2)는 더욱이 작동 가능한 제 1 밸브(6) 및 작동 가능한 제 2 밸브(7)를 포함하고, 이들 밸브는 작동 챔버(5)에 유체 전달 연결되어 있다. 작동 장치(100)는 예컨대 구동기(15)를 작동시키기 위한 전기 라인(100a), 센서(100c)에 의해 밸브 시트(12)에 대한 폐쇄 요소(3)의 위치를 등록하기 위한 라인(100b), 또는 센서(100e)에 의해 왕복동 피스톤 기계(2)의 크랭크축 각도를 등록하기 위한 라인(100d)을 통해 제 1 밸브(6) 및 제 2 밸브(7)에 신호 전달 연결된다. 작동 장치(100)는, 작동 챔버(5)에 존재하는 가스 잔류량(GR)을 상사점(P3)까지 밀봉하여 이 상사점(P3)의 영역에서 제 1 밸브(6)에서 나타나는 압력차를 줄이기 위해 제 2 밸브가 상사점(P3)에의 도달 전에, 즉 도 3에 나타나 있는 바와 같은 점(P2)에서 이미 확실하게 폐쇄되도록, 제 2 밸브(7)를 작동시키며, 그래서 유리하게도 단지 약간의 압력차(있다면)만이 제 1 밸브에 존재하게 되며, 특히 유리한 실시 형태에서는 내부 챔버(5) 내의 압력은 압력 저장부(9) 내의 압력 보다 높으며, 그래서 상사점(P3)의 영역에서 폐쇄 요소(13)는 바람직하게는 자동적으로 들어 올려지게 된다.
도 15는 실린더(3), 이중 작용 피스톤(4) 및 제 1 내부 챔버(5a)와 제 2 내부 챔버(5b)를 포함하는 왕복동 피스톤 기계(2)를 개략적으로 나타낸다. 유체 입구(21)는 유체 라인(21)과 자유 러닝 제 1 밸브(6a)를 통해 제 1 내부 챔버(5a)에 유체 전달 연결된다. 제 1 내부 챔버(5a)는 자유 러닝 밸브(7a)와 유체 라인(21)을 통해 유체 출구(21b)에 유체 전달 연결된다. 제 2 밸브(7a) 또는 유체 라인(21)은 유체 라인(21c)과 작동 가능한 회전 슬라이드 밸브(6b)를 통해 제 2 내부 챔버(5b)에 유체 전달 연결된다. 제 2 내부 챔버(5b)는 작동 가능한 회전 슬라이드 밸브(7b) 및 유체 라인(21c)을 통해 제 1 밸브(6a) 또는 유체 라인(21)에 유체 전달 연결된다. 회전 슬라이드 밸브(6b, 7b) 각각은 밸브 시트(12)와 폐쇄 요소(13)를 포함하고, 신호 라인(100a)을 통해 작동 장치(나타나 있지 않음)에 연결된다. 도 15에 나타나 있는 구성에 의해, 입구(21a)와 출구(21b) 사이에 전달되는 유체의 양은 0% 내지 100%의 범위 내에서 제어될 수 있다. 작동가능한 회전 슬라이드 밸브(6b, 7b)가 마치 자유 러닝 밸브인 것처럼 작동되면 전달되는 유체의 양은 100%이고, 그래서 밸브(6b)는 출구 밸브이고 밸브(7b)는 입구 밸브이다. 전달되는 유체의 양을 줄이기 위해, 회전 슬라이드 밸브(6b, 7b)는, 전달되는 유체의 적어도 일부분이 유체 방향으로 순환되도록 작동되며, 제 2 밸브(7a)를 통해 나가는 유체의 일부 또는 심지어는 전부는 유체 라인(21c) 및 회전 슬라이드 밸브(6b)를 통해 제 2 내부 챔버(5b)에 전달되고, 제 2 내부 챔버(5b)에 존재하는 유체는 회전 슬라이드 밸브(7b)와 유체 라인(21c) 및 제 1 밸브(6a)를 통해 제 1 내부 챔버(5a)에 되돌아 간다. % 전달을 위해, 회전 슬라이드 밸브(6b, 7b)는, 제 1 내부 챔버(5a)의 전체 내용물이 제 2 내부 챔버(5b)에 전달되고 제 2 내부 챔버(5b)의 전체 내용물은 제 1 내부 챔버(5a)에 되돌아가도록 작동되며, 그래서 유체 입구(21a)와 유체 출구(21b)를 통해 전달되는 유체는 없거나 무시가능하게 적은 양의 유체만 전달된다. 그러므로, 회전 슬라이드 밸브(6b, 7b)의 대응하는 작동을 통해, 입구(21a)와 출구(21b) 사이에서 전달되는 유체의 양을 0% 내지 100% 범위 내에서 변화시킬 수 있다. 도 15로 설명한 방법은 물론 2개의 단일 작용 피스톤(4)으로도 작동될 수 있고, 그래서 피스톤(4)을 갖는 2개의 실린더(3)가 그의 작동에 필요하다.
도 16은 기계 하우징(2a), 공통 축(2b) 및 다수의 실린더(3)를 포함하는 왕복동 피스톤 기계(2)의 추가의 예시적인 실시 형태를 개략적으로 나타내고, 그 실린더들은 기계 하우징(2a)에 고정되며, 실린더의 피스톤(4)은 각기 피스톤 로드(2c)를 통해 공통 축(2b)에 의해 구동된다. 나타나 있는 예시적인 실시 형태에서, 왕복동 피스톤 기계(2)는 4개의 실린더(3c, 3d, 3e, 3f)를 포함하고, 유체 전달 연결 및 밸브는 상세히 나타나 있지 않다.
도 17은 도 16에 나타나 있는 왕복동 피스톤 기계(2)의 가능한 유체 전달 회로 및 유체 라인(21)을 제 1, 제 2 및 제 3 냉각기(22a, 22b, 22c)와 함께 예시적으로 개략적으로 나타낸다. 예컨대, 도 17에 나타나 있는 바와 같이, 사용되는 밸브 및 그의 작동에 따라, 4개의 실린더(3c, 3d, 3e, 3f)는, 제 1 실린더(3c), 제 2 실린더(3d) 및 제 3 실린더(3e)는 압축기로서 작동되고 각 실린더 출력은 유체 라인(21)을 통해 하류의 냉각기(22a, 22b, 22c)에 전달되며 제 4 실린더(3f)는 팽창기로서 작동되고 전달될 유체는 유체 입구(21a)에 전달되고 팽창 후에는 유체 출구(21b)로부터 배출되도록 작동될 수 있다. 본 발명에 따른 방법과 장치는, 왕복동 피스톤 기계(2)는 복수의 피스톤(4)과 실린더(3)를 포함할 수 있고, 이들 실린더(2)를 작동시키기 위한 수단으로 적어도 2개는 그의 특정한 작동에 따라 압축기 또는 팽창기로서 작동된다는 이점을 갖는다. 모든 피스톤(4)이 공통의 크랭크축(2b)에 의해 작동되므로, 팽창기로서 작동되는 피스톤에 의해 공통 크랭크축(2b)에 전달되는 에너지는 압축기로서 작동되는 피스톤(4)에 크랭크축(2)을 통해 직접 전달될 수 있다는 이점이 얻어진다. 나타나 있는 구성에 의해 또한, 밸브의 대응하는 작동을 통해 각 실린더(3)는 압축기 또는 팽창기로서 작동될 수 있고, 바람직하게는 각 실린더(3)에 대해 개별적으로 또한 다른 실린더와는 독립적으로, 이것이 압축기 또는 팽창기로서 작동되는지를 결정할 수 있다는 이점이 얻어진다.

Claims (23)

  1. 왕복동 피스톤 기계(2)로 가스 압력(pD)의 압축 가스(GD)를 팽창시키기 위한 방법으로서, 상기 왕복동 피스톤 기계(2)는 앞뒤로 움직일 수 있는 피스톤(4) 및 움직일 수 있는 피스톤(4)에 의해 경계가 정해지는 작동 챔버(5)를 포함하며, 상기 압축 가스(GD)는 작동 가능한 회전 슬라이드 밸브(6)를 통해 작동 챔버(5)에 전달되며, 작동 챔버(5)에 존재하는 압축 가스(GD)는 상기 작동 챔버(5) 안에서 팽창되는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 슬라이드 밸브(6)는 폐쇄되고, 폐쇄된 회전 슬라이드 밸브(6)에 걸쳐 나타나는 압력차는, 작동 챔버(5) 내의 가스 잔류량(GR)의 압축에 의해 감소되며, 상기 회전 슬라이드 밸브(6)는 상기 압력차가 감소되면 개방되는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    가스는 작동 챔버(5)로부터 제 2 밸브(7)를 통해 배출되고, 상기 제 2 밸브(7)는, 상기 가스 잔류량(GR)이 작동 챔버(5)에 존재하는 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)에서 폐쇄되는, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 슬라이드 밸브(6)는, 상사점(P3) 후에, 가스 팽창량(GE)이 상기 작동 챔버(5)에 존재하는 제 1 밸브 폐쇄 각도(P4)에서 폐쇄되고, 그런 다음에 상기 가스 팽창량(GE)은 작동 챔버(5) 안에서 팽창되어 가스가 팽창 가스 압력(pE)을 갖게 되며, 또한 상기 제 2 밸브(7)가 폐쇄된 상태에서 하사점(P1)의 영역에서 상기 작동 챔버(5)에서 나타나는 팽창 가스 압력(pE)은 제 1 밸브 폐쇄 각도(P4) 및 가스 팽창량(GE) 중의 적어도 하나의 파라미터를 통해 결정되는, 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)는, 상기 상사점(P3)의 영역에서 상기 폐쇄된 회전 슬라이드 밸브(6)에 걸쳐 나타나는 압력차가 최소화되도록 선택되는, 방법.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 밸브 폐쇄 각도(P4)는, 상기 하사점(P1)의 영역에서 상기 폐쇄된 제 2 밸브(7)에 걸쳐 나타나는 압력차가 최소화되도록 선택되는, 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전 슬라이드 밸브(6)는 상기 상사점(P3)의 영역에서 압력차가 실질적으로 없이 개방되는, 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브(7)는 상기 하사점(P1)의 영역에서 압력차가 실질적으로 없이 개방되는, 방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)는, 상기 회전 슬라이드 밸브(6)가 폐쇄된 상태에서 상사점(P3)의 영역에서 작동 챔버(5) 내의 가스 잔류량(GR)이 압축 가스(GD)의 가스 압력(pD)을 초과하는 가스 압력을 갖도록 선택되는, 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    출구 압력(pA)이 상기 제 2 밸브(7)의 출구에서 나타나고, 제 1 밸브 폐쇄 각도(P4)는, 제 2 밸브(7)가 폐쇄된 상태에서 상사점(P1)의 영역에서의 가스 팽창량(GE)이 출구 압력(pA) 보다 작은 팽창 가스 압력(pE)을 갖도록 선택되는, 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 회전 슬라이드 밸브(6) 및/또는 제 2 밸브(7)는, 포트(12a)를 갖는 밸브 시트(12) 및 포트(12a)를 폐쇄하기 위한 폐쇄 요소(13)를 포함하며, 회전 슬라이드 밸브(6)의 폐쇄 요소(13)는, 가스 잔류량(GR)의 가스 압력 때문에 상사점(P3)의 영역에서 상기 밸브 시트(12)에 대해 자동적으로 들어 올려지며 그리고/또는 제 2 밸브(7)의 폐쇄 요소(13)는, 상기 가스 팽창량(GE)의 가스 압력 때문에 하사점(P1)의 영역에서 밸브 시트(12)에 대해 자동적으로 들어 올려지는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 밸브(7)는 제 2 회전 슬라이드 밸브로 설계되어 있고, 상기 회전 슬라이드 밸브(6) 및/또는 제 2 회전 슬라이드 밸브(7)의 폐쇄 요소(13)는, 밸브 시트(12)로부터 자동적으로 들어 올려진 후에, 상기 포트(12a)를 노출시키기 위해 제어 가능하게 회전되는, 방법.
  13. 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 슬라이드 밸브(6) 및/또는 제 2 밸브(7)는 확고하게 개방 및/또는 폐쇄되는, 방법.
  14. 제 3 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 슬라이드 밸브(6)의 프로세스 파라미터 설정(VS)이 미리 정해지고, 상기 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)는 연속적인 들어 올림 사이클 동안에 변화되고, 제 1 밸브(6)의 프로세스 파라미터 실제 값(VI)이 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)의 함수로 측정되며, 프로세스 파라미터 실제 값(VI)이 프로세스 파라미터 설정(VS)에 가장 가까이 놓이는 제 2 밸브 폐쇄 각도(P2)는 제 2 밸브 설정 폐쇄 각도(P2Soll)로서 규정되고, 제 2 밸브(7)는 제 2 밸브 설정 폐쇄 각도(P2Soll)에서 제어 가능하게 폐쇄되는, 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 가스(GD)는, 직렬로 연결되어 있는 적어도 2개의 왕복동 피스톤 기계(2)에 의해, 제 1 왕복동 피스톤 기계(2a)에서 가스 압력(pD)의 압축 가스(GD)를 제 1 팽창 가스 압력(PE1)으로 팽창시키고 또한 제 2 왕복동 피스톤 기계(2b)에서 제 1 팽창 가스 압력(pE1)의 가스(G)를 제 2 팽창 가스 압력(PE2)으로 팽창시킴으로써 팽창되는, 방법.
  16. 제 2 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전달을 제어하기 위해, 상기 회전 슬라이드 밸브(6)는 제 1 밸브 폐쇄 각도(P'4)에서 조기에 폐쇄되며, 상기 제 1 밸브 폐쇄 각도에서는, 최대 가능 가스 팽창량(GEMAX) 보다 작은 부분적인 가스 팽창량(GTE)만이 상기 작동 챔버(5)에 존재하는, 방법.
  17. 제 2 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전달을 제어하기 위해, 상기 제 2 밸브(7)는 제 2 밸브 폐쇄 각도(P'2)에서 조기에 폐쇄되며, 그 제 2 밸브 폐쇄 각도에서는, 가스 팽창량(GE)을 초과하는 과잉 가스량(GRZ)이 상기 작동 챔버(5)에 존재하는, 방법.
  18. 왕복동 피스톤 기계(2)로 가스(G)를 팽창 및 압축시키기 위한 방법으로서, 상기 가스(G)는 왕복동 피스톤 기계(2)로 압축되어 가스 압력(pD)의 압축 가스(GD)를 형성하고, 압축 가스(GD)는 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 팽창되는, 왕복동 피스톤 기계로 가스를 팽창 및 압축시키기 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 왕복동 피스톤 기계(2)는 이중 작용 피스톤(4)을 포함하며, 이중 작용 피스톤은 내부 챔버(5)를 제 1 내부 챔버(5a)와 제 2 내부 챔버(5b)로 분할하고, 각 내부 챔버(5a, 5b)에는 회전 밸브(6)와 제 2 밸브(7)가 할당되어 있고, 동시에 가스가 압축되어 상기 제 1 내부 챔버(5a)에서 압축 가스(GD)를 형성하고, 압축 가스(GD)는 상기 제 2 내부 챔버(5b)에서 팽창되는, 방법.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
    상기 왕복동 피스톤 기계(2)는 연속적으로 작동되고, 연속적인 작동시에 왕복동 피스톤 기계(2)는 상기 회전 슬라이드 밸브(6)와 제 2 밸브(7)의 대응하는 작동을 통해 왕복동 피스톤 팽창기 및/또는 왕복동 피스톤 압축기로서 작동되는, 방법.
  21. 압축 가스(GD)를 팽창시키기 위한 장치로서, 왕복동 피스톤 기계(2)를 포함하고, 왕복동 피스톤 기계는 앞뒤로 움직일 수 있는 피스톤(4) 및 움직일 수 있는 피스톤(4)에 의해 경계가 정해지는 작동 챔버(5)를 포함하고, 상기 장치는 또한 작동 가능한 회전 슬라이드 밸브(6), 작동 가능한 제 2 밸브(7), 및 상기 회전 슬라이드 밸브(6)와 제 2 밸브(7)를 작동시키기 위한 작동 장치(100)를 포함하며, 상기 압축 가스(GD)는 상기 회전 슬라이드 밸브(6)를 통해 작동 챔버(5)에 전달되며, 작동 챔버(5)에 존재하는 압축 가스(GD)는 작동 챔버(5) 안에서 팽창될 수 있고, 상기 작동 챔버(5)에 존재하는 팽창된 가스는 상기 제 2 밸브(7)를 통해 배출될 수 있으며, 상기 작동 장치(100)는, 작동 챔버(5)에 존재하는 가스 잔류량(GR)을 상사점(P3)까지 압축시키도록 상기 상사점(P3)에의 도달 전에 이미 상기 제 2 밸브(7)를 능동적으로 폐쇄함으로써 상사점(P3)의 영역에서 상기 회전 슬라이드 밸브(6) 상에서 나타나는 압력차(DD)를 줄이게 되는, 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 회전 슬라이드 밸브(6) 및 작동 가능한 제 2 밸브(7)는, 폐쇄 요소(13)와 밸브 시트(12)를 포함하는 회전 슬라이드 밸브(10)로 설계되어 있고, 상기 폐쇄 요소(13)는 회전 가능하게 배치되고 작동 구동기(15)에 의해 구동되는, 왕복동 피스톤 기계.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 폐쇄 요소는 상기 밸브 시트(12)에 수직하게 자동적으로 움직일 수 있도록 지지되며, 그래서 상기 폐쇄 요소(13)는, 상기 회전 슬라이드 밸브(10)에 작용하는 압력차에 따라, 상기 밸브 시트(12)에 대항하여 놓이거나 또는 밸브 시트(12)에 대해 들어 올려지게 되는, 왕복동 피스톤 기계.
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