[發明專利]使用系統流量控制的無源方法的渦輪機廢熱回收膨脹機

在審

• 申請號: 202010432376.5
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN113494316A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: F·M·休舍爾;P·安舍爾
• 申請（專利權）人: 博格華納公司
• 主分類號: F01D1/22
• 分類號: F01D1/22;F01D9/02;F02G5/02
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 范莉

1.一種用于輸出從工作流體中提取的功率的渦輪膨脹機，所述渦輪膨脹機包括：

能夠被所述工作流體旋轉的渦輪機葉片；

聯接到所述渦輪機葉片并且能夠被所述渦輪機葉片旋轉的軸，所述軸沿縱向軸線延伸；

用于將所述工作流體引導到所述渦輪機葉片、以用于使所述渦輪機葉片旋轉的噴嘴組件，所述噴嘴組件包括繞所述軸布置并且鄰近所述渦輪機葉片的噴嘴殼體、以及用于使所述工作流體加速的噴嘴部件，所述噴嘴部件限定了具有幾何構型的噴嘴喉部；以及

聯接到所述噴嘴部件、用于引導所述工作流體的無源控制件，所述無源控制件包括與所述噴嘴處于流體連接的通道，所述通道包括橫跨所述通道的內部寬度并置的密封件，并且所述密封件被構造成從關閉位置移動到打開位置。

2.如權利要求1所述的渦輪膨脹機，其中，所述幾何構型是de Laval構型，所述構型具有喉部截面面積，所述喉部截面面積由與發散區段處于流體連接的匯聚區段限定。

3.如權利要求1所述的渦輪膨脹機，其中，所述密封件通過偏置構件保持并置，并且當所述工作流體與所述密封件接觸并具有足夠大的壓力以迫使所述密封件離開并置時，所述密封件從所述關閉位置移動到所述打開位置。

4.如權利要求3所述的渦輪膨脹機，其中，所述偏置構件是彈簧。

5.如權利要求1所述的渦輪膨脹機，其中，所述噴嘴組件具有聯接到第一無源控制件的第一噴嘴部件、以及聯接到第二無源控制件的第二噴嘴部件。

6.如權利要求5所述的渦輪膨脹機，其中，所述第一噴嘴部件接納所述工作流體的具有第一壓力的第一部分，并且所述第二無源控制件接納所述工作流體的處于第二壓力的第二部分，所述第二壓力足夠大以迫使所述第二無源控制件的密封件離開并置。

7.如權利要求6所述的渦輪機，其中，所述第二壓力大于所述第一壓力。

8.如權利要求7所述的渦輪膨脹機，進一步包括聯接到第三無源控制件的第三噴嘴部件，所述第三無源控制件被構造成接納所述工作流體的處于第三壓力的第三部分。

9.如權利要求1所述的渦輪膨脹機，其中，所述噴嘴部件與所述噴嘴組件成一體。

10.一種用于回收內燃發動機的廢熱的有機朗肯循環廢熱回收系統，所述廢熱回收系統包括：

蒸發器，所述蒸發器用于將內燃發動機廢棄的熱量傳送到工作流體；

用于基于所述工作流體輸出功率的渦輪膨脹機，所述渦輪膨脹機包括：

能夠被所述工作流體旋轉的渦輪機葉片，

聯接到所述渦輪機葉片并且能夠被所述渦輪機葉片旋轉的軸，其中所述軸沿縱向軸線延伸，

用于將所述工作流體引導到所述渦輪機葉片、以用于使所述渦輪機葉片旋轉的噴嘴組件，所述噴嘴組件包括繞所述軸布置并且鄰近所述渦輪機葉片的噴嘴殼體，以及聯接到所述噴嘴殼體、用于使所述工作流體加速的噴嘴部件，所述噴嘴部件限定了具有幾何構型的噴嘴喉部，以及

聯接到所述噴嘴部件、用于引導所述工作流體的無源控制件，所述無源控制件包括與所述噴嘴處于流體連接的通道、橫跨所述通道的內部寬度并置的密封件，并且所述密封件被構造成在所述工作流體與所述密封件接觸時從關閉位置移動到打開位置；

冷凝器，所述冷凝器與所述渦輪膨脹機處于流體連通、以將所述工作流體從蒸汽狀態冷凝成液體狀態；以及

泵，所述泵使工作流體從所述冷凝器循環到所述蒸發器。

11.如權利要求10所述的系統，其中，所述泵使所述工作流體的壓力增加。

12.如權利要求11所述的系統，其中，當所述密封件處于關閉位置時，所述工作流體流動穿過工作流體旁路，而當所述密封件處于打開位置時，所述工作流體被引導到所述渦輪機葉片。