葉片型泵和熱回收裝置的制造方法
【專利說明】葉片型泵和熱回收裝置
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的葉片型泵以及根據(jù)權(quán)利要求5的熱回收
目.ο
[0002]此處涉及的類型的葉片型泵和熱回收裝置是已知的。特別地，在發(fā)動(dòng)機(jī)一一例如運(yùn)貨卡車發(fā)動(dòng)機(jī)中，目的是最優(yōu)地利用燃料。因此，結(jié)合機(jī)動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣熱回收裝置使用熱回收裝置，該機(jī)動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣熱回收裝置用于盡可能地利用在發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料燃燒期間所產(chǎn)生的能量一一包括存在于廢氣中的熱。在此類型的熱回收裝置一一在其中，發(fā)生如已知的蘭金(Rankine)過程一一中，采用葉片型泵。這些葉片型泵對(duì)介質(zhì)進(jìn)行傳輸，所述介質(zhì)被供給至熱回收裝置的蒸發(fā)回路。在實(shí)現(xiàn)蘭金過程中所使用的介質(zhì)包括:水，各種醇一一比如乙醇，氨或其他有機(jī)液體并且還包括這些成分的混合物。這些成分的特點(diǎn)在于發(fā)生葉片型泵的相對(duì)高的磨損。為了避免這種情況，將潤滑劑添加至所述成分中一一其中，潤滑劑份額優(yōu)選地總計(jì)最大為按重量計(jì)的10%，以避免必須接受蒸發(fā)回路內(nèi)的介質(zhì)的蒸發(fā)效率的過度損失。因而，當(dāng)葉片型泵用在此處涉及的類型的熱回收裝置中以執(zhí)行蘭金過程時(shí)，使用了包括用于降低葉片型泵的磨損的潤滑劑的介質(zhì)。變得明顯的是，由于潤滑劑的份額有限，仍然存在相當(dāng)大的磨損。
[0003]因此，本發(fā)明的目的在于提供避免這種缺陷的葉片型泵。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)此目的，提出下述葉片型泵，該葉片型泵具有殼體和能夠旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，該能夠旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子具有多個(gè)槽并且具有在轉(zhuǎn)子中以能夠移位的方式布置的葉片。轉(zhuǎn)子與葉片一起容置在泵空間中，該泵空間的側(cè)表面以密封的方式壓靠轉(zhuǎn)子并且壓靠容置在槽中的葉片。位于側(cè)表面之間的空間通過下述表面而在外側(cè)定界:即，該表面形成為行程輪廓并且在葉片型泵操作的情況下外葉片端部壓靠該表面。因此，在葉片之間，形成傳輸室，當(dāng)泵進(jìn)行操作時(shí)，該傳輸室的容積是可變化的。在泵空間的側(cè)表面中設(shè)置有端口，所述端口中的至少一個(gè)端口用于填充傳輸室并且被指定為吸入端口。至少一個(gè)另外的端口用于排出介質(zhì)，該介質(zhì)通過傳輸室來傳輸并且該介質(zhì)在壓力下在這些端口中被施壓并且供給至葉片型泵的輸送區(qū)域。葉片型泵對(duì)介質(zhì)進(jìn)行傳輸，該介質(zhì)包含:水，醇一一比如乙醇，氨或其他有機(jī)液體或所述物質(zhì)的混合物。此外，該介質(zhì)包括潤滑劑，該潤滑劑的比重高于介質(zhì)的其余成分的比重。潤滑劑用于對(duì)轉(zhuǎn)子與側(cè)表面之間的接觸區(qū)域以及葉片與側(cè)表面之間的接觸區(qū)域進(jìn)行潤滑，并且還用于對(duì)葉片的外端部與行程輪廓之間的接觸區(qū)域進(jìn)行潤滑。為了避免當(dāng)介質(zhì)用在也被稱為蘭金過程的熱回收方法中時(shí)的缺陷，潤滑劑份額應(yīng)當(dāng)非常高，因?yàn)檫@在熱回收裝置的蒸發(fā)回路中具有不利作用。為了確保充分的潤滑，特別地，在葉片與行程輪廓相接觸的特別加載區(qū)域中，盡管潤滑劑份額減小，根據(jù)本發(fā)明存在下述設(shè)置:即，其中，端口的面向行程輪廓的邊緣布置成與行程輪廓相距一定距離。因此，如果觀察泵空間的具有端口的側(cè)表面處，清楚的是，端口具有邊緣，其中，存在有外邊緣和下邊緣，外邊緣面向行程輪廓，下邊緣位于相對(duì)處并且下邊緣大致面向泵空間的中心。此處涉及的葉片型泵的特點(diǎn)在于外邊緣布置成與行程輪廓相距一定距離，使得當(dāng)葉片型泵處于操作中時(shí)，由于通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)和葉片單元的旋轉(zhuǎn)所生成的離心力，液體開始?jí)嚎啃谐梯喞?。形成液體環(huán)，該液體環(huán)的厚度與端口的面向行程輪廓的邊緣的距離對(duì)應(yīng)。由于潤滑劑與通過葉片單元傳輸?shù)慕橘|(zhì)的其余成分相比具有更高的比重，在行程輪廓處形成潤滑劑環(huán)，由于端口的邊緣的距離，該潤滑劑環(huán)沒有從加壓的介質(zhì)排出的端口逸出。當(dāng)葉片型泵處于操作中時(shí)，邊緣形成潤滑劑環(huán)，潤滑劑在潤滑劑環(huán)內(nèi)從介質(zhì)的其余成分中分離。該潤滑劑沒有從泵空間排出，從而，該潤滑劑沒有進(jìn)入葉片型泵的輸送區(qū)域。因此沒有供給至熱回收裝置的蒸發(fā)回路。
[0005]通過將沿著行程輪廓的潤滑劑環(huán)形成為具有與端口的外邊緣距行程輪廓的距離對(duì)應(yīng)的厚度，確保了閉合的潤滑劑膜，這是因?yàn)楸玫慕?jīng)受特別高的磨損負(fù)載的區(qū)域恰好是葉片端部與行程輪廓相接觸的區(qū)域。高度集中的潤滑劑因此能夠準(zhǔn)確地用于該磨損區(qū)域，使得將葉片型泵內(nèi)的磨損降低至最小。由于端口距行程輪廓的距離，終歸形成了液體環(huán)，該液體環(huán)中的高百分比由潤滑劑構(gòu)成。因此，從端口排出的介質(zhì)中的潤滑劑份額很大程度上降低。
[0006]在葉片型泵的優(yōu)選示例性實(shí)施方式中，存在下述設(shè)置:其中，轉(zhuǎn)子的外輪廓也布置成與行程輪廓相距一定距離。因此，在葉片型泵的操作期間建立的液體環(huán)沒有受到干擾，特別是沒有被轉(zhuǎn)子中斷，使得一方面，未受干擾的潤滑劑膜可用于葉片單元的在與行程輪廓相接觸區(qū)域中的端部，另一方面，確保了可以在行程輪廓上形成未受損的潤滑劑環(huán)，使得減小位于輸送區(qū)域中的端口的外部中的潤滑劑份額。
[0007]在特別優(yōu)選的示例性實(shí)施方式中，存在下述設(shè)置:其中，端口的邊緣距行程輪廓的距離與轉(zhuǎn)子的外表面距行程輪廓的距離彼此適用，優(yōu)選地具有相等的尺寸。
[0008]在特別優(yōu)選的示例性實(shí)施方式中，存在有下述設(shè)置:其中，一方面端口的邊緣距行程輪廓的此處涉及的距離、另一方面轉(zhuǎn)子的外表面距行程輪廓的距離在0.1mm至2mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在0.7mm至1.3mm的范圍內(nèi)。Imm的距離是特別優(yōu)選的。
[0009]此外，本發(fā)明的目的在于提供不具有這些缺陷的熱回收裝置。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)此目的，提出熱回收裝置，該熱回收裝置具有蒸發(fā)回路和傳輸待蒸發(fā)的介質(zhì)的葉片型泵，該介質(zhì)包含潤滑劑，該潤滑劑的比重高于介質(zhì)的其余成分的比重，和/或該潤滑劑的粘度高于介質(zhì)的其余成分的粘度。
[0011]以下通過附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說明。唯一的附圖以縱向截面圖示出葉片型泵的一部分的基本圖示，其中，轉(zhuǎn)子位于泵空間中。
[0012]附圖以截面圖示出具有殼體3并且具有轉(zhuǎn)子5的葉片型泵I的一部分，該轉(zhuǎn)子5在其基體7中具有多個(gè)槽9。這些槽9相對(duì)于轉(zhuǎn)子5的中軸線11呈放射狀地布置，該中軸線11垂直于附圖的像平面延伸。槽9優(yōu)選地相對(duì)于轉(zhuǎn)子5在周向方向上以距彼此等距的方式布置。在廣義范圍內(nèi)槽的數(shù)量能夠自由地選擇。在葉片型泵I的此處示出的示例性實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子5具有八個(gè)槽9，本文示出了所述八個(gè)槽9中的三個(gè)槽9。一個(gè)槽9沿著假想豎向徑線13的方向延伸并且另一個(gè)槽9在假想水平徑線15上延伸。另一個(gè)槽9還在所述兩個(gè)槽之間布置在假想角平分線上。在本文示出的葉片型泵中，在每個(gè)情況中，設(shè)置有與此處說明的槽相對(duì)的另一個(gè)槽，并且同樣地，與角平分線上的槽對(duì)稱地，在右上角設(shè)置有另一個(gè)槽以及與該槽相對(duì)的第八槽。
[0013]槽9中布置有葉片17，葉片17能夠在槽內(nèi)移位并且優(yōu)選地完全地填充槽并且以密封的方式壓靠槽9的側(cè)向內(nèi)表面。在葉片型泵I的此處示出的示例性實(shí)施方式的八個(gè)葉片中，還是僅示出了三個(gè)葉片。
[0014]傳輸室19和傳輸室21位于兩個(gè)連續(xù)葉片之間，在葉片型泵I的操作期間，傳輸室19和傳輸室21的容積改變。葉片型泵I的殼體3具有包括側(cè)壁的泵空間23。側(cè)壁25中的一個(gè)側(cè)壁在根據(jù)附圖的截面圖示中以俯視圖再現(xiàn)。泵空間23通過下述兩個(gè)側(cè)壁側(cè)向地定界，即，所述兩個(gè)側(cè)壁平行于彼此布置并且所述兩個(gè)側(cè)壁放置成彼此相距下述距離:即，所述距離選擇成使得側(cè)壁以密封的方式壓靠轉(zhuǎn)子5的側(cè)表面以及葉片17的側(cè)表面。
[0015]泵空間23由內(nèi)表面圍繞，該內(nèi)表面圍繞轉(zhuǎn)子5并且被稱為行程輪廓27。就最廣義而言，這以橢圓的方式形成以實(shí)現(xiàn)具有兩個(gè)傳輸空間的葉片型泵1，所述兩個(gè)傳輸空間相對(duì)于豎向徑線13對(duì)稱地布置并且本身相對(duì)于水平徑線15對(duì)稱地形成。傳輸空間是鐮刀形的。
[0016]端口 29和端口 31被引入側(cè)壁25中。優(yōu)選地，在未在本文中未示出的、與側(cè)壁25相對(duì)放置的側(cè)壁中設(shè)置有同樣的端口。此外，設(shè)置有相對(duì)于水平徑線15對(duì)稱的其他端口。
[0017]當(dāng)葉片型泵I處于操作中時(shí)，由葉片型泵I傳輸?shù)慕橘|(zhì)通過附圖中示出的端口中的一個(gè)端口被吸入，同時(shí)傳輸?shù)慕橘|(zhì)通過另一個(gè)端口被壓出。
[0018]轉(zhuǎn)子5通常通過下述軸以能夠旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的方式安裝在殼體3中，該軸相對(duì)于中軸線11同心地布置并且根據(jù)轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)以固定的方式聯(lián)接。
[0019]以下通過示例呈現(xiàn)的是，轉(zhuǎn)子以根據(jù)箭頭33的逆時(shí)針方向被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片17的外端部以密封的方式壓靠行程輪廓27。在轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間，形成在豎向葉片與位于該豎向葉片左側(cè)的葉片之間的傳輸室19沿著箭頭33的方向擴(kuò)大其容積。在中間葉片的左側(cè)可以看到傳輸室21，傳輸室21的容積大于傳輸室19的容積，這是因?yàn)椋谵D(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間，葉片沿著行程輪廓27向外行進(jìn)，因此導(dǎo)致傳輸室21與傳輸室19相比容積更大。
[0020]由于行程輪廓27相對(duì)于水平徑線15對(duì)稱地形成，葉片在達(dá)到如附圖中再現(xiàn)的水平位置之后，通過行程輪廓27而移動(dòng)至槽9的內(nèi)部中，使得位于兩個(gè)連續(xù)葉片之間的傳輸室容積減小。相對(duì)于端口 29對(duì)稱地設(shè)置有端口，在本文未示出。
[0021]由于傳輸室19的容積在轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間擴(kuò)大，只要端口29以流體的方式連接至傳輸室即可，介質(zhì)通過端口 29從葉片型泵I吸入。在沿著箭頭33的方向的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間，位于角平分線上的葉片