废热回收系统技术方案

本发明专利技术涉及一种废热回收系统(1)，包括废热回收回路(2)，工作流体(A)在该废热回收回路中循环并且该废热回收回路被分成高压区域(3)和低压区域(4)。在低压区域(4)中设置冷凝器(9；9a、9b)，用于使膨胀的工作流体(A)冷凝。在冷凝器(9；9a、9b)下游设置容器(10)，所述容器的内部(11)设置有分隔器(12)，该分隔器将容器内部(11)分成各自包括可变容积的第一子室和第二子室(13a、13b)。第一子室(13a)在冷凝器(9)下游经由第一减压阀(14a)与废热回收回路(2)的低压区域(4)流体地连接。第二子室(13b)填充有冷却剂(K)，该冷却剂可以经由流体管路(15)与工作流体(A)流体分开地引入冷凝器(9、9a、9b)中，使得工作流体(A)可以通过与冷却剂(K)的热相互作用而冷凝。在流体管路(15)中设置第二减压阀(14b)，冷却剂(K)可以经由该第二减压阀从流体管路(15)排放到废热回收系统(1)的周围环境(16)中。

waste heat recovery system

The invention relates to a waste heat recovery system (1), comprising a waste heat recovery loop (2), a workflow (A) circulating in the waste heat recovery loop, and the waste heat recovery loop is divided into a high-pressure region (3) and a low-pressure region (4). A condenser (9; 9a, 9b) is installed in the low pressure region (4) to condense the expanded working fluid (A). A container (10) is arranged downstream of the condenser (9; 9a, 9b), and a separator (12) is arranged inside (11) of the container. The separator divides the container interior (11) into two chambers (13a, 13b) with variable volume, respectively. The first subchamber (13a) is connected downstream of the condenser (9) through the first pressure reducing valve (14a) to the low pressure area (4) of the waste heat recovery loop (2). The second subcompartment (13b) is filled with a coolant (K), which can be separately introduced into the condenser (9, 9a, 9b) through the fluid pipeline (15) and the working fluid (A), so that the working fluid (A) can condense through the thermal interaction with the coolant (K). A second pressure relief valve (14b) is provided in the fluid pipeline (15), through which the coolant (K) can be discharged from the fluid pipeline (15) into the surrounding environment (16) of the waste heat recovery system (1).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废热回收系统
本专利技术涉及一种废热回收系统。
技术介绍
包括废热回收回路的废热回收系统可以利用例如机动车辆的内燃机中的废热。为此目的，向蒸汽发生器施加所述废热。因此，在蒸汽回路过程中循环的工作流体被加热、蒸发并过热。然后处于高压下的热工作流体在膨胀机中膨胀并执行机械作业，其可以用作例如附加车辆驱动或用于驱动发生器或空调系统。蒸汽发生器通常由热交换器形成，通过该热交换器可以引导工作流体吸收热量。在膨胀机(例如轴向活塞机)中，通过执行作业，工作流体从高的第一压力水平膨胀到较低的第二压力水平。活塞由此驱动轴，该轴用于例如使车辆移动。膨胀的流体在冷凝器中被冷却并液化，并经由泵再次供应给流体回路。压力和温度差越大，装置的效率就越高。水可以用作工作流体，其蒸汽通过输出作业而释放。例如，也可以使用有机工作流体或包括添加剂的水，其可能对环境有害或有价值。那么不希望工作流体逸出。位于膨胀机下游的废热回收系统中的冷凝器装置用于使膨胀的工作流体液化。对于富含能量的蒸汽状态，工作流体的典型温度为几百℃，而在水的情况下，100℃作为冷凝温度。冷凝的工作流体通常供应给形式为适当实现的容器的工作流体贮存器，其存在于废热回收回路中，在那里它可以再次用于废热回收回路而没有损失。在这种情况下，DE10226445C1以及WO2005/001248A1公开了传统的废热回收回路。给水用作工作流体。水在蒸发器中蒸发。通过进行作业使蒸汽在膨胀机中膨胀。在膨胀之后，蒸汽在冷凝器中冷凝，并通过电动或机械操作的泵供应给贮存器，从该贮存器再次可用于回路。所描述的作业机器用作例如机动车辆中的辅助装置。为了在冬天也使用它，已知向工作流体中添加防冻剂。还已知向工作流体中添加润滑剂，例如油。取决于蒸汽发生器中的温度，也使用包含较低沸点和/或可燃工作流体的有机工作流体。当例如向蒸汽回路过程供应过多热量时，所描述的装置可能过热。那么可能损坏废热回收回路的组件。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是创造一种用于包括废热回收回路的废热回收系统的改进的实施方案，其在冷却回路发生故障时具有改进的过热和过压保护。根据本专利技术，该目的是通过独立专利权利要求的主题解决的。有利的实施方案是从属专利权利要求的主题。因此，本专利技术的总体思想是经由流体管路将容器中存储的冷却剂引导到废热回收回路的冷凝器中。根据本专利技术，容器由此以这种方式构造，使得在所述容器中设置彼此流体分开的两个子室，其中第一子室与实际的废热回收回路流体地连接，并且因此可以用废热回收回路的工作流体填充。冷却剂位于第二子室中。两个子室以容积可变的方式实施，即以这种方式实施，使得第二子室的容积减小与第一子室的容积增加相关联，反之亦然。这可以通过例如两个子室通过由柔性材料制成的合适分隔器来分开来实现。工作流体的蒸汽相的上升流体压力导致容器的第一子室的膨胀，这与第二子室的容积的减小相关联，使得冷却剂被推出所述第二子室，并且经由流体管路被引导到冷凝器中。在该位置处发生的工作流体的热交换导致其温度以及因此其流体压力再次降低。然而，至少可以通过这种反馈得到，工作流体的流体压力不会进一步上升并且具有不允许的值，这可能导致废热回收回路的各个部件的损坏。因此，在根据本专利技术的废热回收系统的情况下，一方面确保了工作流体的特别有效的冷却并因此提高了废热回收回路的效率。然而，同时还确保了避免由于过压或工作流体以及冷却剂的过高温度而损坏冷凝器并因此损坏整个废热回收回路。因此，可以由此创造具有高效率并且还具有高操作安全性的废热回收回路。根据本专利技术的废热回收系统包括废热回收回路，工作流体在该废热回收回路中循环并且该废热回收回路被分成高压区域和低压区域。废热回收系统包括在废热回收回路中设置的用于驱动工作流体的输送装置、在高压区域中设置的用于使工作流体蒸发的蒸汽发生器以及用于通过执行作业而使工作流体膨胀到低压区域的压力的膨胀机。在低压区域中设置有用于使膨胀的工作流体冷凝的至少一个冷凝器。根据本专利技术，在冷凝器的下游设置容器，在该容器的容器内部设置有分隔器，该分隔器将容器内部分成可变容积的第一子室和第二子室。由此，第一子室在冷凝器下游与废热回收回路的低压区域流体地连接。容器的第二子室填充或可以填充有冷却剂。所述冷却剂可以经由废热回收系统的流体管路与工作流体流体分开地引入冷凝器中，使得工作流体可以以这种方式通过与冷却剂的热相互作用而冷凝。在优选实施方案的情况下，第一子室经由第一减压阀与废热回收系统的低压区域连接。因此，第一减压阀以这种方式实施，使得响应于超过第一减压阀中的工作流体的预定第一阈值压力，第一减压阀释放第一子室与低压区域之间用于工作流体的流通的流体连接。以这种方式确保了仅在发生故障的情况下(因此在过高流体压力下)将工作流体引入容器中。第一减压阀可以实施为止回阀。在另一优选实施方案的情况下，对于本实施方案中作为第一减压阀的分隔器具有弹性材料的分隔膜，该分隔膜响应于超过工作流体的预定第一阈值压力而膨胀，使得工作流体可以流入第一子室并且可以容纳在那里。在这种替代方案的情况下，可以免去单独的减压阀—例如以止回阀的方式—的设置，这降低了废热回收系统的生产成本。在优选实施方案的情况下，还在流体管路中设置第二减压阀。第二减压阀以这种方式实施，使得响应于超过第二减压阀中的冷却剂的预定第二阈值压力，第二减压阀从关闭状态切换到打开状态，从而打开，即以这种方式使得冷却剂可以经由流体出口从流体管路排放到废热回收系统的周围环境中。以这种方式设计第二减压阀，使得响应于超过第二阈值压力，冷却剂可以从流体管路逸出到废热回收回路的周围环境中。以这种方式确保了分别在流体管路中或在冷凝器中的冷却剂的流体压力过高的情况下，前者不会损坏，而是可以从冷凝器排出冷却剂，以降低压力。在又一优选实施方案的情况下，冷凝器被实施为包括三个流体路径的三流冷凝器。在该替代方案的情况下，第一流体路径被实施为用于工作流体的流通。第二流体路径被实施用于冷却剂的流通，并且第三流体路径被实施为用于附加冷却剂的流通。三个流体路径在冷凝器中彼此流体分开地延伸并且彼此热耦合以用于工作流体与两种冷却剂之间的热交换。工作流体可以经由第三流体路径在废热回收系统的标称运行状态下借助于附加冷却剂根据标准冷却。在发生故障的情况下经由第二流体路径借助于冷却剂进行附加冷却。该替代方案确保了在废热回收系统的标称运行状态下和发生故障的情况下的流体的最佳冷却。在另一优选实施方案的情况下，冷凝器被实施为包括两个流体路径的双流冷凝器。在该替代方案的情况下，第一流体路径被实施为用于工作流体的流通，而第二流体路径被实施为用于冷却剂的流通，并且可选地或另外地用于附加冷却剂的流通。两个流体路径至少在冷凝器中彼此流体分开地延伸并且彼此热耦合以分别用于工作流体与冷却剂或附加冷却剂之间的热交换。在有利的进一步发展的情况下，第二流体路径被实施为用于冷却剂和附加冷却剂的同时流通。为此目的，冷凝器外部的流体管路通向第二流体路径，使得冷却剂和附加冷却剂可以混合。以这种方式可以简化冷凝器的设置。尤其是可以免去设置技术上更复杂的三流冷凝器或设置单独的附加冷凝器。这对废热回收系统的生产成本具有有利影响。在另一有利的进一步发展中，第二流体路径被实施为用于冷却剂的流通。在该替代方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废热回收系统(1)，包括废热回收回路(2)，工作流体(A)在所述废热回收回路中循环并且所述废热回收回路被分成高压区域(3)和低压区域(4)，‑包括在废热回收回路(2)中设置的用于驱动所述工作流体(A)的输送装置(5)，‑包括在所述高压区域(3)中设置的蒸汽发生器(7)，用于使所述工作流体(A)蒸发，‑包括用于通过执行机械作业来使所述工作流体(A)膨胀的膨胀机(8)，‑包括在所述低压区域(4)中设置的至少一个冷凝器(9；9a、9b)，用于使膨胀的所述工作流体(A)冷凝，‑包括在所述冷凝器(9；9a、9b)下游设置的容器(10)，在所述容器的容器内部(11)中设置有分隔器(12)，所述分隔器将所述容器内部(11)分成各自包括可变容积的第一子室和第二子室(13a、13b)，‑其中，所述第一子室(13a)在所述冷凝器(9)下游与所述废热回收回路(2)的所述低压区域(4)流体地连接，‑其中，所述第二子室(13b)填充或能填充有冷却剂(K)，所述冷却剂能经由流体管路(15)与所述工作流体(A)流体分开地被引入所述冷凝器(9；9a、9b)中，使得所述工作流体(A)能通过与所述冷却剂(K)的热相互作用而冷凝。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.05 DE 102016212232.01.一种废热回收系统(1)，包括废热回收回路(2)，工作流体(A)在所述废热回收回路中循环并且所述废热回收回路被分成高压区域(3)和低压区域(4)，-包括在废热回收回路(2)中设置的用于驱动所述工作流体(A)的输送装置(5)，-包括在所述高压区域(3)中设置的蒸汽发生器(7)，用于使所述工作流体(A)蒸发，-包括用于通过执行机械作业来使所述工作流体(A)膨胀的膨胀机(8)，-包括在所述低压区域(4)中设置的至少一个冷凝器(9；9a、9b)，用于使膨胀的所述工作流体(A)冷凝，-包括在所述冷凝器(9；9a、9b)下游设置的容器(10)，在所述容器的容器内部(11)中设置有分隔器(12)，所述分隔器将所述容器内部(11)分成各自包括可变容积的第一子室和第二子室(13a、13b)，-其中，所述第一子室(13a)在所述冷凝器(9)下游与所述废热回收回路(2)的所述低压区域(4)流体地连接，-其中，所述第二子室(13b)填充或能填充有冷却剂(K)，所述冷却剂能经由流体管路(15)与所述工作流体(A)流体分开地被引入所述冷凝器(9；9a、9b)中，使得所述工作流体(A)能通过与所述冷却剂(K)的热相互作用而冷凝。2.根据权利要求1所述的废热回收系统，其特征在于，-所述第一子室(13a)经由第一减压阀(14a)与所述废热回收回路(2)的所述低压区域(4)流体地连接，-其中，所述第一减压阀(14a)以这种方式实施，使得响应于超过所述第一减压阀(14a)中的所述工作流体(A)的预定第一阈值压力(p1)，所述第一减压阀打开并释放所述第一子室(13a)与所述低压区域(4)之间的流体连接。3.根据权利要求1或2所述的废热回收系统，其特征在于，对于所述实施方案中作为第一减压阀的所述分隔器(12)具有弹性材料的分隔膜(19)，所述分隔膜响应于超过所述工作流体(A)的所述预定第一阈值压力(p1)而膨胀，使得所述工作流体(A)能流入所述第一子室(13a)并且能容纳在那里。4.根据前述权利要求中的任一项所述的废热回收系统，其特征在于，在所述流体管路(15)中设置第二减压阀(14b)，以这种方式实施，使得响应于超过所述第二减压阀(14b)中的所述冷却剂(K)的预定第二阈值压力(p2)，所述第二减压阀打开，使得所述冷却剂(K)能经由流体出口(21)从所述流体管路(15)排放到所述废热回收系统(1)的周围环境(16)中。5.根据前述权利要求中的任一项所述的废热回收系统，其特征在于，-所述冷凝器(9)被实施为包括三个流体路径(17a、17b、17c)的三流冷凝器(9)，-其中，所述第一流体路径(17a)被实施为用于所述工作流体(A)的流通，所述第二流体路径(17b)被实施为用...

【专利技术属性】
技术研发人员：米夏埃尔·比歇尔，米夏埃尔·赫特格，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE