废热回收动力驱动制造技术

一个实施方案涉及废热回收动力驱动系统。废热回收动力驱动系统包括废热回收系统，废热回收系统包括热交换器，热交换器可操作地联接到发动机，以便从发动机接收热能并且将热能传递到工作流体。膨胀器流体地联接到热交换器以接收来自热交换器的工作流体。膨胀器被构造成将来自工作流体的热能转换成机械能。变速箱可操作地联接到膨胀器。前发动机附件驱动器包括皮带传动装置，皮带传动装置将变速箱可操作地联接到发动机的曲轴，以便将机械能从变速箱传递到曲轴。整体组件包括前发动机附件驱动器、变速箱和膨胀器，并且整体组件作为整体部件可从发动机移除。

Waste heat recovery power drive

One implementation involves a power recovery system for waste heat recovery. The power drive system for waste heat recovery includes a waste heat recovery system, which includes a heat exchanger operably connected to the engine to receive heat from the engine and transfer heat to the workflow. The expander is fluidly connected to the heat exchanger to receive the working fluid from the heat exchanger. The expander is constructed to convert thermal energy from the working fluid into mechanical energy. The gearbox can be operatively connected to the expander. The front engine accessory driver includes a belt drive which operatively connects the gearbox to the engine crankshaft so as to transfer mechanical energy from the gearbox to the crankshaft. The whole assembly includes a front engine accessory driver, a gearbox, and an expander, and the whole assembly can be removed from the engine as a whole.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】废热回收动力驱动相关申请的交叉引用本申请要求2015年12月21日提交的第62/270,241号美国临时专利申请以及2016年2月11日提交的第62/294,058号美国临时专利申请的优先权的权益，二者通过引用以其全部并且出于所有目的并入本文。
本公开总体上涉及用于发动机的废热回收(“WHR”)系统的领域。背景在运行中，内燃发动机通过排气、发动机冷却系统、增压空气冷却系统等将热能排放到外部环境中。未用于执行有用工作的排出的热能通常称为“废热”。WHR系统捕获一部分废热以执行有用的工作。一些WHR系统使用朗肯循环(“RC”)。RC是一种热力学过程，在该热力学过程中热量传递到RC回路中的工作流体。工作流体被泵送到热交换器，在热交换器中工作流体蒸发。蒸气经过膨胀器，并且然后经过冷凝器，在冷凝器中蒸气冷凝变回到流体。膨胀的工作流体蒸气使膨胀器旋转，从而将废热能转换成机械能。机械能可以传递到发动机系统部件，例如泵、压缩机、发电机等。概述一个实施方案涉及废热回收动力驱动系统。废热回收动力驱动系统包括废热回收系统。废热回收系统包括可操作地联接到发动机的热交换器，以便从发动机接收热能并将热能传递到工作流体。膨胀器流体地联接到热交换器，以接收来自热交换器的工作流体。膨胀器被构造成将来自工作流体的热能转换成机械能。变速箱(gearbox)可操作地联接到膨胀器。前发动机附件驱动器包括皮带传动装置，所述皮带传动装置将变速箱可操作地联接到发动机的曲轴，以便将机械能从变速箱传递到发动机的曲轴。整体组件包括前发动机附件驱动器、变速箱和膨胀器，并且该整体组件作为整体部件可从发动机移除。另一个实施方案涉及皮带传动系统。皮带传动系统包括第一皮带轮(pulley)，所述第一皮带轮以交换旋转力的方式与内燃发动机关联。第二皮带轮以接收旋转力的方式与废热回收系统关联。第三皮带轮以提供旋转力的方式与至少一个辅助装置关联。第一皮带被配置成在第一皮带轮、第二皮带轮和第三皮带轮之间传输旋转力。第一皮带包括配置成在第一皮带轮和第二皮带轮之间传输旋转力的第一皮带跨度(beltspan)，以及配置成在第二皮带轮和第三皮带轮之间传输旋转力的第二皮带跨度。皮带张紧器组件包括联接到第一皮带的张紧皮带轮。张紧皮带轮被配置成选择性地在第二皮带跨度处向第一皮带施加压力。第二皮带跨度处的压力增加了第一皮带跨度处的皮带张力。另一实施方案涉及废热回收动力驱动系统。废热回收动力驱动系统包括废热回收系统。废热回收系统包括可操作地联接到发动机的热交换器，以便从发动机接收热能并且将热能传递到工作流体。膨胀器流体地联接到热交换器，以接收来自热交换器的工作流体。膨胀器被构造成将来自工作流体的热能转换成机械能。变速箱可操作地联接到膨胀器。前发动机附件驱动器包括与变速箱的输出齿轮啮合接合的输入齿轮，以将变速箱可操作地联接到发动机的曲轴，从而将机械能从变速箱传递到发动机的曲轴。整体组件包括前发动机附件驱动器、变速箱和膨胀器，并且该整体组件作为整体部件可从发动机移除。根据结合附图时进行的以下的详细描述，这些和其它的特征连同其组织和操作的方式将变得明显，其中在所有的下文描述的若干个附图中，相同的元件具有相同的标记。附图简述在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实施方式的细节。本公开的其它特征、方面和优点根据说明书、附图以及权利要求将变得明显。图1A是根据实施方案的包括发动机和WHR动力驱动系统的发动机系统的框图。图1B是根据实施方案的包括发动机和WHR系统的发动机系统的框图。图2是根据实施方案的包括发动机和WHR动力驱动系统的发动机系统的透视图。图3是图2的WHR动力驱动系统的透视图。图4是图3的WHR动力驱动系统的变速箱的图示的正视图。图5是图4的变速箱的图示的正视图，其中省略了壳体盖。图6是图5的变速箱的毂的侧视图图示。图7是图5的变速箱的大齿轮的透视图图示。图8是图4的变速箱的图示的正视图。图9是图8的变速箱的横截面侧视图图示。图10是强调图2的WHR动力驱动系统的流量控制阀的正视图图示。图11是强调图2的WHR动力驱动系统的旁路阀的正视图图示。图12是强调图2的WHR动力驱动系统的膨胀器的正视图图示。图13是图2的WHR动力驱动系统的透视图图示。图14是图2中的WHR动力驱动系统的局部横截面视图图示。图15A和图15B是根据各种实施方案的皮带传动装置的两个示例布置的示意图。图16是根据实施方案的联接到发动机的皮带传动系统的前透视图图示。图17是根据实施方案的说明皮带传动装置的组装方法的流程图。应认识到，一些或所有图是为了说明的目的的示意性表示。为了说明一个或更多个实施方式的目的而提供附图，明确地理解附图将不用于限制权利要求的范围或含义。详细描述总体上参考附图，各种实施方案涉及WHR动力驱动系统。根据各种实施方案，WHR动力驱动系统可以包括被构造成优化从发动机的废热回收的动力量的若干部件或子系统。多个部件或子系统可以集成到单个整体组件中。回收的动力可以以多种方式使用，例如补充发动机曲轴的动力、为附件提供动力、产生电能等。在一个实施方案中，WHR动力驱动系统包括WHR系统、变速箱和前发动机附件驱动器(“FEAD”)。在该实施方案的一个示例中，WHR系统的膨胀器、供给泵和控制阀以及变速箱的齿轮系和FEAD被集成为单个整体组件。在一些实施方案中，变速箱被构造成经由硬性齿轮传动装置和柔性阻尼皮带传动装置的组合将能量从WHR系统传递到发动机的曲轴，以便使WHR动力驱动系统的操作效率最大化并减少WHR动力驱动系统的振动。在一些实施方案中，变速箱界定冷却通道，该冷却通道流体地联接到工作流体回路并且被构造成从工作流体回路接收工作流体，以便冷却变速箱和设置在变速箱中的油。在一些实施方案中，用于转换RC中的能量的膨胀器可以定位成便于油从WHR动力驱动系统排出。在一些实施方案中，FEAD包括辅助发动机系统和由WHR系统转换的能量驱动的部件。WHR动力驱动系统可以被构造成使得整个系统可以容易地移除，并且因此，通过替换整个WHR动力驱动系统，可以避免现场修理和相关的停机时间。另外，WHR动力驱动系统的尺寸和重量可以通过本公开中描述的结构最小化，从而降低材料成本，提高效率(例如，燃料经济性)，并且使得系统能够在较小的空间中实现。图1A是根据实施方案的发动机系统100的框图，发动机系统100包括发动机102和WHR动力驱动系统104。发动机102可以是内燃发动机，例如压缩点火或火花点火式发动机，并且可以由各种类型的燃料来提供燃料，例如柴油、汽油、压缩天然气、乙醇等。WHR动力驱动系统104包括WHR系统106、变速箱108和FEAD110。一般而言，WHR系统106被构造成将发动机102产生的废热转换成有用的能量，例如机械能(例如，其可传递到发动机102的曲轴或用于为FEAD110的部件提供动力)和/或电能(例如，其可存储在电池中以供以后使用)。WHR系统106包括工作流体回路122，工作流体回路122包括冷凝器112、至少一个锅炉或热交换器114、膨胀器116、供给泵118和流体控制系统120，每个经由工作流体通道流体地联接。供给泵118被构造成通过工作流体回路122泵送工作流体，并且流体控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废热回收动力驱动系统，包括：废热回收系统，所述废热回收系统包括：热交换器，所述热交换器可操作地联接到发动机，以便从所述发动机接收热能并且将所述热能传递到工作流体；和膨胀器，所述膨胀器流体地联接到所述热交换器，以便接收来自所述热交换器的所述工作流体，所述膨胀器被构造成将来自所述工作流体的热能转换成机械能；变速箱，所述变速箱可操作地联接到所述膨胀器；前发动机附件驱动器，所述前发动机附件驱动器包括皮带传动装置，所述皮带传动装置将所述变速箱可操作地联接到所述发动机的曲轴，以便将所述机械能从所述变速箱传递到所述发动机的所述曲轴；和整体组件，所述整体组件包括所述前发动机附件驱动器、所述变速箱和所述膨胀器，所述整体组件作为整体部件能够从所述发动机移除。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.21 US 62/270,241;2016.02.11 US 62/294,0581.一种废热回收动力驱动系统，包括：废热回收系统，所述废热回收系统包括：热交换器，所述热交换器可操作地联接到发动机，以便从所述发动机接收热能并且将所述热能传递到工作流体；和膨胀器，所述膨胀器流体地联接到所述热交换器，以便接收来自所述热交换器的所述工作流体，所述膨胀器被构造成将来自所述工作流体的热能转换成机械能；变速箱，所述变速箱可操作地联接到所述膨胀器；前发动机附件驱动器，所述前发动机附件驱动器包括皮带传动装置，所述皮带传动装置将所述变速箱可操作地联接到所述发动机的曲轴，以便将所述机械能从所述变速箱传递到所述发动机的所述曲轴；和整体组件，所述整体组件包括所述前发动机附件驱动器、所述变速箱和所述膨胀器，所述整体组件作为整体部件能够从所述发动机移除。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述废热回收系统还包括可操作地联接到所述膨胀器的供给泵，所述供给泵被构造成使所述工作流体通过包括所述热交换器和所述膨胀器的工作流体回路循环。3.根据权利要求2所述的系统，所述整体组件还包括所述供给泵。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述废热回收系统还包括工作流体控制系统，所述工作流体控制系统被构造成控制所述工作流体通过所述工作流体回路的流动。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述工作流体控制系统包括沿着所述工作流体回路定位的流量控制阀，所述流量控制阀被构造成控制所述工作流体流动通过所述工作流体回路到所述热交换器的流动。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述工作流体控制系统还包括旁路阀，所述旁路阀沿着所述工作流体回路在所述供给泵下游定位，所述旁路阀被构造成选择性地将所述工作流体从所述热交换器上游的所述工作流体回路引导至所述膨胀器下游的所述工作流体回路，以便绕过所述热交换器和所述膨胀器中的每一个。7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述变速箱界定冷却通道，所述冷却通道流体地联接到所述工作流体回路并且被构造成从所述工作流体回路接收所述工作流体，以便冷却所述变速箱以及所述变速箱中的部件和流体中的每一个。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述变速箱包括：毂，所述毂经由第一齿轮系可操作地联接到所述膨胀器，其中，所述膨胀器的输出轴相对于所述毂的中心轴线设置在所述变速箱上的竖直较低的位置。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述变速箱还将所述膨胀器可操作地联接到润滑泵。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述变速箱还将所述膨胀器可操作地联接到交流发电机的第一输入轴。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述皮带传动装置还将所述交流发电机的第二输入轴可操作地联接至所述发动机的所述曲轴。12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述皮带传动装置还包括：双皮带轮；第一皮带，所述第一皮带将所述双皮带轮可操作地联接到所述变速箱；第二皮带，所述第二皮带将所述双皮带轮可操作地联接到所述发动机的所述曲轴。13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第二皮带还将所述交流发电机的第二输入轴可操作地联接到所述发动机的所述曲轴。14.根据权利要求12所述的系统，还包括离合器，所述离合器选择性地将所述变速箱的第一齿轮系联接到离合器皮带轮，其中所述第一皮带经由所述离合器皮带轮可操作地联接至所述变速箱。15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述变速箱还包括：变速箱壳体，所述第一齿轮系定位在所述变速箱壳体内；毂，所述毂部分地定位在所述变速箱壳体内，所述毂包括延伸穿过所述变速箱壳体的毂轴，所述离合器皮带轮可操作地联接到所述轴并且定位在所述壳体的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·巴加亚卡尔，
申请(专利权)人：康明斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US