熱回收設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是熱回收設(shè)備，其特別適用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，且更特別地適用于包含WHRS(余熱回收系統(tǒng))的發(fā)動機(jī)。本發(fā)明的設(shè)備涉及來自排氣的熱偶爾回收，其中本發(fā)明發(fā)揮該功能，以便因?yàn)榘ㄋ鲈O(shè)備，循環(huán)排氣的主管道不受壓頭損失的顯著增加影響。
【背景技術(shù)】
[0002]在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中熱回收的基本原理簡單。排氣是高溫氣體，其被排放到大氣中從而浪費(fèi)大量的能量。如果這些氣體通過熱交換器，那么部分熱被傳遞到另一種流體，以便用于各種應(yīng)用中，且其能量被部分利用。這些以例子提到的應(yīng)用包括在起動時加熱車輛內(nèi)部或增加機(jī)油溫度使其在盡可能最短的時間內(nèi)達(dá)到最優(yōu)潤滑狀態(tài)。
[0003]排氣通過熱交換器不必在所有時間發(fā)生，因此需要存在管理熱氣通過熱交換器或通過與熱交換器平行設(shè)置的主管道的旁通閥，且因此無需交換器介入。
[0004]旁通閥有主腔室，其與一個入口和兩個出口流體連通，以便內(nèi)部閥瓣的位置確立流體是從入口轉(zhuǎn)向到其中一個出口還是另一個出口。在一個方向或另一個方向的流動的轉(zhuǎn)向總會引起壓力損失。
[0005]當(dāng)由于熱回收僅不時起作用而導(dǎo)致熱交換器僅偶爾被使用時，甚至在不使用熱回收功能的情況下，旁通閥的壓力損耗持續(xù)削弱發(fā)動機(jī)的整體性能。
[0006]本發(fā)明解決了這個技術(shù)問題，因?yàn)樗峁┝巳缦聼峄厥赵O(shè)備，當(dāng)旁通閥被設(shè)置成使得通過關(guān)閉并防止氣體通過熱交換器使氣體通過主管道時，該設(shè)備幾乎不會產(chǎn)生損失并且在氣體流動中不會產(chǎn)生任何改變。這個技術(shù)問題是以閥門的特殊構(gòu)造解決的，即主管道具有幾乎等同于不包含熱回收設(shè)備時具有的構(gòu)造的內(nèi)部構(gòu)造，也就是，流動路徑實(shí)際上不會因?yàn)榘瑹峄厥赵O(shè)備而受影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是一種熱設(shè)備，其特別適用于安裝在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的排氣管道中，并更特別更適用于包含用于從排氣回收熱的熱回收系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)。
[0008]正如前面所述，該設(shè)備允許偶爾的熱回收，因此大多數(shù)時間熱氣流循環(huán)通過主排氣管道，而不是被轉(zhuǎn)向到熱交換器。熱回收設(shè)備的該構(gòu)造特征就是經(jīng)過主管道的這個流動實(shí)際上不會因?yàn)榕酝ㄩy和熱交換器的存在而受影響。由于流動不受影響，所以存在的壓頭損失或壓力損失接近既不存在熱回收器也不存在旁通閥時所實(shí)現(xiàn)的損失。
[0009]熱回收設(shè)備可以被安裝在機(jī)動車的排氣通路管道上，根據(jù)截面S，沿縱向X-X’延伸，且在其壁上具有兩個開口。這些開口允許將設(shè)備安裝在這個管道上。一個開口位于上游用于轉(zhuǎn)向所有或部分流動經(jīng)過熱交換器，第二個開口位于下游用于在吸收其部分熱用于回收之后使得氣體流動返回至主管道。
[0010]該設(shè)備包括:
[0011]*熱交換器，其進(jìn)而包括:
[0012]-芯，其由位于殼內(nèi)的一個或更多個交換管道形成，該殼用于容納冷卻劑流體，優(yōu)選冷卻劑液體，其中所述殼具有至少一個入口和一個出口以用于所述冷卻劑流體通過來將從所述氣體傳遞的熱移除到所述冷卻劑液體。
[0013]交換管道的芯將氣體從進(jìn)入交換器的入口輸運(yùn)到交換器的出口。在用于詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，這些管道在兩個擋板之間延伸，所述擋板用于保持形成芯的管道的端部固定并彼此隔開且同時關(guān)閉由殼形成的腔室的端部，其中覆蓋管道芯的冷卻劑液體位于此處。冷卻劑流體是輸運(yùn)熱氣產(chǎn)生的熱的流體，且因此是輸運(yùn)被回收的熱的載體。
[0014]-第一耦合體，其具有適用于耦合到排氣管道的開口的底座，以提供通過所述開口在所述排氣管道的內(nèi)部與熱交換器的芯的一個或更多個交換管道的內(nèi)部之間的流體連通，
[0015]-第二耦合體，其具有適用于耦合到排氣管道的不同于所述第一耦合體所耦合的所述開口的開口的底座，以提供通過所述開口的在熱交換器的芯的一個或更多個交換管道的內(nèi)部與排氣管道的內(nèi)部之間的流體連通，
[0016]-第一耦合體和第二耦合體與芯的一個或更多個交換管道的內(nèi)部在所述一個或更多個交換管道的相反端處流體連通。
[0017]第一耦合體和第二耦合體都是中間元件，其中第一元件定義在排氣管道的第一開口和熱交換器的芯的管道的端部之間的流體連通，且第二元件定義在熱交換器的芯的管道的相反端與第二開口之間的流體連通。這些流通建立從第一開口到第二開口、通過交換器的芯的管道的熱氣流動路徑。該路徑是否可用取決于旁通閥如何管理。
[0018]*旁通閥，其進(jìn)而具有兩個端部位置，即第一端部位置和第二端部位置，其中第一端部位置用于關(guān)閉排氣管道以將來自排氣管道的氣體轉(zhuǎn)向通過熱交換器，第二端部位置用于打開排氣管道以阻止來自排氣管道的氣體通過熱交換器；
[0019]通過熱交換器的管道芯后，通過第一開口離開并通過第二開口返回的氣體路徑是否可用取決于如何管理這個旁通閥。在端部位置，流動要么繼續(xù)其路線而其路徑不受影響，要么可替換地，被轉(zhuǎn)向通過熱交換器以用于熱回收。
[0020]進(jìn)一步證實(shí):
[0021]*旁通閥被設(shè)置在第一主體內(nèi)，且包括相對幾何軸線Y-Y’樞轉(zhuǎn)的閥瓣，
[0022]*閥瓣的旋轉(zhuǎn)軸線Y-Y’被設(shè)置成基本垂直于排氣管道的縱向X-X’設(shè)置；且所述幾何旋轉(zhuǎn)軸線Y-Y’與同一縱軸線X-X’隔開，以便其位于排氣管道的截面S外側(cè)，
[0023]旁通閥的閥瓣是負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向通常經(jīng)排氣管道循環(huán)的流動以致其循環(huán)通過交換器的元件。該閥瓣具有負(fù)責(zé)關(guān)閉排氣管道的通路的表面，且所述表面繞著旋轉(zhuǎn)軸線Y-Y’樞轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸線Y-V在排氣管道的截面S外側(cè)的情況意味著移動元件閥瓣的不變區(qū)域，即軸桿區(qū)域，被設(shè)置成在運(yùn)動期間并沒有干擾排氣管道的截面S。這種情況意味著當(dāng)根據(jù)與軸線X-X’重合的方向觀察排氣管道時，不必要由于旁通閥存在于其打開排氣管道的位置而導(dǎo)致變化或更小的截面。換句話說，截面S是根據(jù)垂直于縱向X-X’平面的截取的截面，且與根據(jù)同一平面的管道內(nèi)部的投影重合。關(guān)于軸線Y-Y’的取向和位置的這種情況意味著當(dāng)所述閥瓣關(guān)閉熱交換器的通路時，根據(jù)方向X-X’的投影沒有因?yàn)殚y瓣的存在而受到影響。如果截面有任何變化，則其最小，且例如，由于閥瓣特定厚度的存在，當(dāng)其關(guān)閉在底座上時，這允許關(guān)閉到熱交換器的流動，這僅是一個例子。
[0024]關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線Y-Y’相對縱軸線X-X’垂直性的情況，其允許旋轉(zhuǎn)是合適的以致閥瓣能夠侵入排氣管道的內(nèi)部，且因此建立所述排氣管道的關(guān)閉從而轉(zhuǎn)向流動到熱交換器。
[0025]*第一耦合體具有用于所述閥瓣的底座，其中當(dāng)旁通閥在第二端部位置時所述閥瓣靜置關(guān)閉從所述排氣管道到熱交換器之間的通路；且其中用于閥瓣的該底座經(jīng)配置以便在該第二端部位置的所述閥瓣位于在所述排氣管道的截面S外側(cè)，
[0026]如果前述情況將不響應(yīng)旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動的閥瓣區(qū)域，即，靠近軸的區(qū)域，放置在截面S外側(cè)，“外側(cè)”被理解為其根據(jù)縱向x-x’的投影與面積S的投影沒有共同交叉，則在這種情況下，閥瓣的其余部分也被放置在截面S外側(cè)且處于排氣管道通路未關(guān)閉的位置處。換句話說，當(dāng)所述閥瓣處于關(guān)閉所述排氣管道的位置時，閥瓣并沒有干涉循環(huán)通過排氣管道的流動。
[0027]*當(dāng)閥門處于其第一端部位置時，閥瓣經(jīng)配置阻塞排氣管道，從而防止氣體通過其中并通過第一耦合體所耦合的開口將其轉(zhuǎn)向到熱交換器；且在阻塞位置處，所述閥瓣建立在所述排氣管道內(nèi)表面上的支撐。
[0028]閥瓣具有兩個端部位置。這種情況決定閥瓣自身實(shí)現(xiàn)關(guān)閉在排氣管道上的方式。借助于通過其旋轉(zhuǎn)軸線Y-V的旋轉(zhuǎn)，所述閥門被定位成通過第一開口進(jìn)入直到被放置在內(nèi)部，從而關(guān)閉排氣管道的截面S。閥瓣進(jìn)一步建立與排氣管道的內(nèi)表面的支撐，從而一方面防止流動通過排氣管道，且另一方面管道內(nèi)壁用作閉合底座的穩(wěn)定位置。
[0029]詳細(xì)說明中使用的實(shí)施例將說明閥瓣如何傾斜定位在排氣管道的內(nèi)壁中，以便閥瓣兩側(cè)建立的差壓產(chǎn)生保持該位置穩(wěn)定的楔力。
[0030]將會在下面說明的其他具體實(shí)施例也會考慮旨在防止由于制造缺陷或由于膨脹導(dǎo)致閥瓣被阻塞或鎖定在某個位置的解決方案。
【附圖說明】
[0031]通過參考附圖的說明和非限制例子，從以下單獨(dú)給出的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明可以進(jìn)一步充分理解本發(fā)明的前述與其他特征和優(yōu)勢。
[0032]圖1示出實(shí)施例的正視圖，該實(shí)施例也在其它附圖中示出。該視圖示出具有適用于接收本發(fā)明設(shè)備的第一和第二開口的排氣管道，其中該設(shè)備包括用于熱回收的熱交換器和與管理旁通閥位置的致動器一起的旁通閥。
[0033]圖2A和圖2B示出圖1中所示視圖的截面圖，其中圖2A包括設(shè)備安裝在其上的排氣管道的間隔位置，且其中圖2B包括安裝在排氣管道上后的最終位置。在該第二圖中，旁通閥的位置是關(guān)閉氣體通過排氣管道以將氣體轉(zhuǎn)向通過熱交換器的位置。
[0034]圖3示出從排氣管道分離的設(shè)備的分解透視圖。該分解透視圖允許看到熱交換器和閥瓣的軸桿的組件。
[0035]圖4是有一組彈性墊圈的區(qū)域中閥瓣的軸桿的截面圖，該彈性墊圈允許當(dāng)閥瓣關(guān)閉排氣管道以阻止其鎖定在某個位置時正確地定位閥瓣。
[0036]圖5示出被組裝并從排氣管道分離的設(shè)備的透視圖，從而示出允許與排氣管道的開口耦合的零件的多個細(xì)節(jié)。
[0037]圖6示出根據(jù)縱向X-X’的排氣管道的截面圖，其取向允許從后面觀察耦合到排氣管道的熱回收設(shè)備的截面。
[0038]圖7示出根據(jù)輪廓耦合到排氣管道的熱回收設(shè)備，以便可以觀察根據(jù)縱向X-X’的排氣管道的內(nèi)部的投影從而根據(jù)其實(shí)際尺寸識別截面S。
【具體實(shí)施方式】
[0039]—組附圖圖1到圖7示