[發(fā)明專利]蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)、廢熱回收裝置和內(nèi)燃機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380009443.0
• 申請(qǐng)日: 2013-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN104254672B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬克·哈特曼;斯特凡·格澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 埃貝斯佩歇廢氣技術(shù)合資公司
• 主分類號(hào): F01K23/06
• 分類號(hào): F01K23/06;F01K23/10;F02G5/02;F22B1/18;F22B35/00;F28F13/00;F28D7/02;F28D7/10;F28F1/24;F01N5/02;F28D21/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11467
• 代理人: 葉杉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的蒸汽發(fā)生器。此外，本發(fā)明涉及蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)、廢熱回收裝置和內(nèi)燃機(jī)。

背景技術(shù)

為了能夠蒸發(fā)各循環(huán)過程的工作介質(zhì)，蒸汽發(fā)生器可用于，例如，蘭金循環(huán)過程或克勞修斯-蘭金循環(huán)過程。在這種情況下，這樣的蒸汽發(fā)生器原則上可配備熱交換器或根據(jù)熱交換器的方式來進(jìn)行構(gòu)造。

廢熱回收裝置，其以蘭金循環(huán)過程或克勞修斯-蘭金循環(huán)過程為基礎(chǔ)進(jìn)行工作，通常包括廢熱回收線路，其中合適的工作介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)。在廢熱回收線路中，用于蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸汽發(fā)生器、用于擴(kuò)張?jiān)摴ぷ鹘橘|(zhì)的膨脹機(jī)、用于冷凝工作介質(zhì)的冷凝器以及用于在廢熱回收線路中驅(qū)動(dòng)該工作介質(zhì)的輸送裝置通常是一個(gè)接一個(gè)地設(shè)置在工作介質(zhì)的流動(dòng)方向上。借助于這樣的廢熱回收裝置，例如發(fā)生在內(nèi)燃機(jī)的廢熱可被利用以提高內(nèi)燃機(jī)的能量效率。例如，借助于膨脹機(jī)可產(chǎn)生機(jī)械功，膨脹機(jī)可用于支撐所述內(nèi)燃機(jī)。同樣可能的是，借助于膨脹機(jī)結(jié)合發(fā)生器來產(chǎn)生電能，其特別地結(jié)合合適的能量存儲(chǔ)單元，可用于提供內(nèi)燃機(jī)或配備有內(nèi)燃機(jī)的車輛的電氣元件。

為了使這樣的廢熱回收裝置具有特別高的能量效率，加熱流體，其熱量將用作廢熱，和余熱回收線路的工作介質(zhì)之間的熱傳遞意義重大。

從DE102005039794A1中可了解用于機(jī)動(dòng)車內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的熱交換器裝置，其中該排氣熱交換器包括熱交換器通道，熱交換器設(shè)置在其中。該熱交換器裝置還包括用于繞過所述熱交換器通道的旁通通道。為了降低熱交換器裝置的制造成本，兩個(gè)通道以這樣的方式設(shè)置：一個(gè)通道包封另一通道。在已知的熱交換器裝置中，所述熱交換器流體地結(jié)合在所述內(nèi)燃機(jī)的冷卻回路中，使得例如在內(nèi)燃機(jī)的冷啟動(dòng)過程中，后者能夠迅速地通過排氣升溫。同樣的，在排氣中有足夠的熱量可用，以通常的方式通過內(nèi)燃機(jī)的冷卻劑回路來加熱裝配有內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動(dòng)車輛的乘客車廂。

本發(fā)明的目的是提供用于蒸汽發(fā)生器或用于廢熱回收裝置的改進(jìn)實(shí)施方式。

該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決。優(yōu)選的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的主題。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器形成有熱交換器通道，其中熱交換器設(shè)置在其中，所述蒸汽發(fā)生器還形成有旁通通道，用于繞過熱交換器通道，其中所述熱交換器通道包封所述旁通通道。在這種情況下，配置蒸汽發(fā)生器使得要蒸發(fā)的工作介質(zhì)可通過熱交換器引導(dǎo)，而提供蒸發(fā)工作介質(zhì)所需的熱量的加熱流體可通過熱交換通道引導(dǎo)，使得它在設(shè)置在其中的熱交換器的周圍供應(yīng)或循環(huán)。這里特別重要的是，旁通通道集中配置，使得它可經(jīng)受具有低流動(dòng)阻力的通流。以這種方式，可降低在僅需要相對(duì)較少的使工作介質(zhì)蒸發(fā)的熱量的情況下的熱交換器過熱的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)有利的實(shí)施方式，熱交換器可螺旋地設(shè)置在旁通通道周圍。一方面，獲得用于根據(jù)本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器的特別緊湊的設(shè)計(jì)，而另一方面根據(jù)本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器可以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)，其對(duì)于蒸汽發(fā)生器的生產(chǎn)成本有有利的效果。

為了形成蒸汽發(fā)生器的特別緊湊的設(shè)計(jì)，所述蒸汽發(fā)生器可以包括基本為管狀的殼體，其中，設(shè)置了基本上管狀形成的旁通通道，以便熱交換器通道由設(shè)置在所述旁通通道和所述殼體之間的環(huán)形中間空間形成。熱交換器則設(shè)置在該環(huán)形空間中。

在特別易于生產(chǎn)且因此成本有效的實(shí)施方式中，可以認(rèn)為該熱交換器形成為管線圈，其螺旋形地沿旁通通道的外圓周表面延伸。特別地，所述管線圈可以這樣的方式形成：它可從蒸汽發(fā)生器移除，并毫不費(fèi)力地再次重新安裝。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器的特別易于維護(hù)的實(shí)施是可能的。

在進(jìn)一步設(shè)計(jì)的實(shí)施方式中，熱交換器接觸旁通通道的外圓周表面而不會(huì)固定在上面，其僅在端部區(qū)域處緊固到旁通通道上。以這種方式，避免或至少減少了通過溫度變化，特別是通過熱交換器和旁通通道之間的溫度差所引起的機(jī)械應(yīng)力，該溫度起因于旁通通道或熱交換器的熱致膨脹或收縮。

為了確保在所述殼體方向上的熱交換器熱致膨脹不會(huì)導(dǎo)致熱交換器與所述殼體接觸而產(chǎn)生的不期望的機(jī)械應(yīng)力，在實(shí)施方式或進(jìn)一步發(fā)展中，熱交換器可至少在其端部區(qū)域之間與所述殼體間隔設(shè)置。另外，各線圈或繞組可以這樣的方式配置在管線圈中：相鄰的線圈至少在冷狀態(tài)下不會(huì)軸向地彼此接觸。

優(yōu)選地，熱絕緣層，特別是金屬泡沫構(gòu)成的熱絕緣層，設(shè)置在熱交換器通道和旁通通道之間。在這種方式中，顯著改善了熱交換器通道和旁通通道之間的熱絕緣。