[發(fā)明專(zhuān)利]停止廢熱回收裝置中的工作流體流動(dòng)的裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280077913.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104981593A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·吉布爾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 馬克卡車(chē)公司
• 主分類(lèi)號(hào): F01N5/02
• 分類(lèi)號(hào): F01N5/02
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 陸弋;金潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于朗肯循環(huán)的廢熱回收系統(tǒng)，該廢熱回收系統(tǒng)包括工作流體回路，其具有由內(nèi)燃機(jī)的廢熱加熱的蒸發(fā)器/鍋爐、膨脹機(jī)、冷凝器和用于使工作流體循環(huán)通過(guò)所述回路的泵。更具體地，本發(fā)明涉及截流閥，該截流閥被放置在所述泵的入口側(cè)，并在需要切斷工作流體循環(huán)的情況下被控制。

背景技術(shù)

在與內(nèi)燃機(jī)相關(guān)聯(lián)的廢熱回收(WHR)系統(tǒng)中，方便的是將工作流體泵以機(jī)械方式連接到旋轉(zhuǎn)部件(例如膨脹機(jī)或內(nèi)燃機(jī))，以便被該部件驅(qū)動(dòng)。在某些情形中，需要快速地停止工作流體的流動(dòng)，例如由于WHR部件的故障。快速地停止機(jī)械驅(qū)動(dòng)泵可能是困難的或不可能的，因?yàn)殡y以停止驅(qū)動(dòng)該泵的部件(如前所述，該部件可以是廢熱裝置的膨脹機(jī)或是內(nèi)燃機(jī))。故障可能表現(xiàn)為閥致動(dòng)器失效或傳輸流體的管線不含有流體。其他情形可包括鍋爐(或蒸發(fā)器)破裂，這可能將可燃流體引入發(fā)動(dòng)機(jī)中，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)失控。外部故障(例如車(chē)輛的碰撞)可能對(duì)操作者和環(huán)境造成危險(xiǎn)。

可能的解決方案包括使用單獨(dú)控制的電動(dòng)泵或位于所述泵下游的截流閥；然而，這些解決方案都不能減輕在不可控的泵運(yùn)行、致動(dòng)器失效、或在泵和致動(dòng)器之間存在管線故障的情況下的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，一種用于控制廢熱回收裝置中的工作流體流動(dòng)的裝置的方法，其包括位于工作流體泵上游的截流閥，用于停止到所述泵的流體流動(dòng)，從而在不希望有流體時(shí)使所述泵空抽(cavitate)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述截流閥以可操作方式連接到控制器，該控制器可以是車(chē)輛中已知的電子控制單元，其自身連接成接收與廢熱回收系統(tǒng)的部件的狀況有關(guān)的信號(hào)，并響應(yīng)于該信號(hào)來(lái)控制到所述泵的流體流動(dòng)。

附圖說(shuō)明

通過(guò)結(jié)合附圖參考以下詳細(xì)描述，將更好地理解本發(fā)明，其中：

唯一的圖是根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于具有內(nèi)燃機(jī)的車(chē)輛的廢熱回收裝置10的示意圖。所示出的廢熱回收裝置的實(shí)施例是基于朗肯循環(huán)的廢熱回收裝置，并包括工作流體回路12，該工作流體回路12用于將工作流體循環(huán)到該裝置的各個(gè)部件，包括鍋爐20、膨脹機(jī)22、冷凝器24、貯存器或收集箱26、以及泵28。

鍋爐20被布置成與發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱源14接觸以進(jìn)行熱傳遞(該熱傳遞由箭頭Q表示)。熱源14可以是與具有內(nèi)燃機(jī)的車(chē)輛相關(guān)聯(lián)的任何發(fā)熱系統(tǒng)或熱處理系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)排氣、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑系統(tǒng)、排氣再循環(huán)(EGR)冷卻器、增壓空氣冷卻器、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油冷卻器、或這些的組合。鍋爐20對(duì)工作流體進(jìn)行加熱，該工作流體然后流動(dòng)到膨脹機(jī)22，在膨脹機(jī)22中，從該加熱的流體中提取工作能(work?energy)。該工作能例如可用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，可增加到發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，或用于驅(qū)動(dòng)泵28。

該示例性的廢熱回收裝置10包括旁通管線30，以引導(dǎo)工作流體避開(kāi)膨脹機(jī)22。旁通管線30由旁通閥32控制，以引導(dǎo)工作流體流向膨脹機(jī)22、流向旁通管線30、或者按照系統(tǒng)需求所要求的來(lái)劃分該工作流體，以便按比例地流過(guò)所述膨脹機(jī)和旁通管線二者。也可包括其他的旁通管線，例如，將所述鍋爐旁通的管線。

廢熱回收裝置10還可包括其他的閥和閥致動(dòng)器，以管理工作流體的流速、壓力以及到各個(gè)系統(tǒng)部件的分配。

冷凝器24接收膨脹后的工作流體，該工作流體被冷卻、冷凝并收集在貯存器或箱26中。泵28將工作流體從貯存器26泵送到鍋爐20，在鍋爐20中，重復(fù)進(jìn)行加熱和膨脹的循環(huán)。如前所述，通過(guò)將該泵的輸入軸29連接到膨脹機(jī)的輸出軸23，泵28可以由膨脹機(jī)22驅(qū)動(dòng)。替代地，泵28的輸入軸29可以連接到發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的驅(qū)動(dòng)軸。

在所述流體流動(dòng)回路中在貯存器26和泵28之間(即，在泵的入口側(cè))布置有截流閥40。截流閥40被操作成控制工作流體到泵28的流動(dòng)。在某些情形下，需要迅速地切斷流體回路10中的流體流動(dòng)。通過(guò)關(guān)閉所述泵入口處的截流閥40，不再有工作流體流到泵28，這使得所述泵空抽，并有效地停止了所述泵的出口側(cè)的流體流動(dòng)。