用于從渦輪機(jī)的工作介質(zhì)中分離臟粒的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述的、用于從渦輪機(jī)的工作介質(zhì)中分離臟粒的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在文獻(xiàn)EP 2 137 397 B1中示出一種用于以燃燒用空氣流供應(yīng)內(nèi)燃機(jī)和用于導(dǎo)出廢氣流的組件，在該組件中，渦流發(fā)生器構(gòu)造為用于在廢氣導(dǎo)回流中所形成的凝結(jié)物的離心式分離器。通過(guò)利用原本在渦流發(fā)生器中出現(xiàn)的、對(duì)所形成的凝結(jié)物起作用的離心力或者說(shuō)慣性力，可在沒(méi)有附加措施的情況下實(shí)現(xiàn)高效的分離。
[0003]由DE 10 2007 030 277 A1已知一種用于內(nèi)燃機(jī)的渦輪增壓器。在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子和渦輪增壓器之間，在中間室中布置有離心式分離器，該離心式分離器與軸耦合。該離心式分離器要作為用于將液體/油從曲軸箱中分離的分離器使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]具有獨(dú)立權(quán)利要求特征部分特征的、用于從渦輪機(jī)的工作介質(zhì)中分離臟粒的設(shè)備和方法具有以下優(yōu)點(diǎn):以特別緊湊和節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)類型實(shí)現(xiàn)臟粒從渦輪機(jī)的工作介質(zhì)中分離。通過(guò)使工作介質(zhì)的平行于主軸線的速度分量反向可將渦流發(fā)生器的安裝空間近似減小通常所需長(zhǎng)度的一半，因?yàn)閮纱瘟鹘?jīng)渦流發(fā)生器內(nèi)的相同的路段。這恰好對(duì)于渦輪機(jī)在機(jī)動(dòng)車(chē)內(nèi)的應(yīng)用是重要的，因?yàn)樵跈C(jī)動(dòng)車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)僅僅存在小的安裝空間可供使用。
[0005]在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的有利的構(gòu)型和拓展方案。
[0006]這樣的設(shè)備是有利的，在該設(shè)備中，渦流發(fā)生器構(gòu)造為近似旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體，管伸進(jìn)該空心體中，所述管形成到渦輪機(jī)的連接裝置。通過(guò)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體，工作介質(zhì)和臟粒經(jīng)歷具有平行于主軸線的速度分量的螺旋形的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直到它們到達(dá)空心體的端部。工作介質(zhì)在至少一個(gè)反射面上經(jīng)歷該平行于主軸線的速度分量的反向，即，工作介質(zhì)發(fā)生螺旋形的運(yùn)動(dòng)的方向改變，在該方向改變中，平行于主軸線的速度分量的符號(hào)改變。因此，工作介質(zhì)在具有反向的方向的螺旋形的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中通過(guò)所述管流到渦輪機(jī)的殼體中。臟粒由于其慣性不經(jīng)歷平行于主軸線的速度分量的反向并且因此與工作介質(zhì)分開(kāi)。所述管在空心體內(nèi)的布置形成用于分開(kāi)具有臟粒的工作介質(zhì)和沒(méi)有臟粒的工作介質(zhì)的高效和節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)形態(tài)。
[0007]當(dāng)伸進(jìn)渦流發(fā)生器的空心體中的管由渦輪機(jī)的殼體形成時(shí)，確保渦流發(fā)生器的特別緊湊和節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)形態(tài)。在該情況下，渦流發(fā)生器不必在空間上布置在渦輪機(jī)前面，而可作為近似旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體環(huán)繞渦輪機(jī)的殼體布置。此外，通過(guò)多重利用相同的構(gòu)件、例如將殼體作為管使用來(lái)節(jié)省成本。
[0008]通過(guò)到渦流發(fā)生器中的流入管道，對(duì)于螺旋形的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而言可預(yù)先給定主旋轉(zhuǎn)方向，所述流入管道這樣設(shè)計(jì)，使得工作介質(zhì)在進(jìn)入渦流發(fā)生器時(shí)具有與空心體的壁相切的另一速度分量。在這里，主旋轉(zhuǎn)方向理解為螺旋形的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方向，在該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，可在向順時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)方向或者向逆時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)方向之間區(qū)分。這是有利的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)方向的選擇可影響流動(dòng)角度，工作介質(zhì)以所述流動(dòng)角度打到轉(zhuǎn)子或者在轉(zhuǎn)子直接上游的拉伐兒噴嘴(LavaldUse)上。
[0009]空心體的內(nèi)半徑沿著主軸線在供給管道和與所述管相對(duì)置的流出壁之間減小，由該空心體的內(nèi)半徑產(chǎn)生另外的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榫哂信K粒的工作介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)速度因此增大，從而臟粒由于更高的離心力而更強(qiáng)烈地被甩到空心體的壁上并且因此被制動(dòng)，從而臟粒能更容易地從所述流中脫開(kāi)。
[0010]至少一個(gè)鉆孔在空心體的與所述管相對(duì)置的流出壁上的布置是有利的。通過(guò)與鉆孔連接的導(dǎo)出管道能以簡(jiǎn)單和高效的方式將臟粒從渦流發(fā)生器中除去。例如這可通過(guò)建立壓力梯度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0011]恰恰在布置在用于內(nèi)燃機(jī)的熱量回收的系統(tǒng)中的渦輪機(jī)中，渦流發(fā)生器直接布置在渦輪機(jī)前面用于將臟粒從工作介質(zhì)中分離是有利的。在用于內(nèi)燃機(jī)的熱量回收的系統(tǒng)中，工作介質(zhì)流經(jīng)一個(gè)回路，在該回路中相繼地布置有至少一個(gè)熱交換器、渦輪機(jī)、至少一個(gè)冷凝器和至少一個(gè)栗。即，工作介質(zhì)多次流經(jīng)渦輪機(jī)并且不像在其它的應(yīng)用中這樣，如例如在渦輪增壓器中或者在工業(yè)應(yīng)用的熱電廠中，對(duì)于渦輪機(jī)的每次通流被更新。由于在用于內(nèi)燃機(jī)的熱量回收的系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)過(guò)程導(dǎo)致工作介質(zhì)的由于臟粒如例如由于潤(rùn)滑劑的持久污染。所述臟粒可能由于侵蝕、沉積或者點(diǎn)蝕在渦輪機(jī)上或者在上述用于熱量回收的系統(tǒng)的其它構(gòu)件上而引起損害。通過(guò)所建議的設(shè)備和所建議的方法，在每次流經(jīng)渦輪機(jī)之前實(shí)現(xiàn)在工作介質(zhì)中的臟粒的減少，從而可持久地降低工作介質(zhì)中的臟粒的濃度。
【附圖說(shuō)明】
[0012]在附圖中示出并且在以下的說(shuō)明中詳細(xì)解釋本發(fā)明的實(shí)施例。
[0013]附圖示出:
[0014]圖1具有渦流發(fā)生器的渦輪機(jī)，
[0015]圖2渦流發(fā)生器，和
[0016]圖3用于內(nèi)燃機(jī)的熱量回收的系統(tǒng)的示意性示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]在圖1中示出具有轉(zhuǎn)子11的渦輪機(jī)10，轉(zhuǎn)子布置在殼體17中。用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)10的工作介質(zhì)通過(guò)供給管道12到達(dá)轉(zhuǎn)子11，所述轉(zhuǎn)子被工作介質(zhì)置于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。轉(zhuǎn)子11的動(dòng)能可轉(zhuǎn)換為另外的能量形式。
[0018]噴嘴組件13可布置在轉(zhuǎn)子11前面。它可以是拉伐兒噴嘴，在工作介質(zhì)打在轉(zhuǎn)子11上之前，所述拉伐兒噴嘴導(dǎo)致工作介質(zhì)的加速。
[0019]渦流發(fā)生器20直接布置在渦輪機(jī)10的輸入側(cè)。渦流發(fā)生器20由近似旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的空心體24構(gòu)成，該空心體固定在渦輪機(jī)10的殼體17的端側(cè)上。空心體24具有流入管道28。工作介質(zhì)可通過(guò)該流入管道28到達(dá)渦流發(fā)生器20的空心體24中。由于流入管道28，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性在空心體24的至少一個(gè)區(qū)域中被中斷。
[0020]流入管道28可這樣設(shè)計(jì)，使得工作介質(zhì)具有至少一個(gè)另外的平行于空心體24的內(nèi)壁25的速度分量。
[0021]在空心體24之內(nèi)布置有管26，該管形成到渦輪機(jī)10的連接裝置。該管26可由渦輪機(jī)10的殼體17形成。然而，該管26也可以是渦流發(fā)生器20的自身的構(gòu)件，該自身的構(gòu)件通過(guò)盡可能緊密的連接而法蘭安裝到渦輪機(jī)10的殼體17上。流到渦流發(fā)生器20中的工作介質(zhì)通過(guò)管26到達(dá)渦輪機(jī)10的供給管道12中。
[0022]在與管26相對(duì)置的流出壁27上布置有導(dǎo)出管道23。導(dǎo)出管道23可通過(guò)在流出壁27的中心的鉆孔與空心體24連接。在流出壁27內(nèi)的鉆孔的另外的位置也是可行的。所述位置可根據(jù)空心體24的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)選擇。
[0023]在圖1中所示出的設(shè)備用于將臟粒從渦輪機(jī)10的工作介質(zhì)中分離。渦輪機(jī)的工作介質(zhì)可以是處于高壓下的水蒸氣。但是，其它的可用于驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)10的工作介質(zhì)也是可行的。如例如來(lái)自渦輪機(jī)10的軸承的潤(rùn)滑劑這樣的臟粒可能積聚在工作介質(zhì)之內(nèi)。這些臟粒可能由于點(diǎn)蝕或者侵蝕導(dǎo)致在渦輪機(jī)10內(nèi)的損害。此外，可能導(dǎo)致臟粒在渦輪機(jī)10之內(nèi)或者在渦輪機(jī)10下游的構(gòu)件之內(nèi)的不期望的沉積。
[0024]為了從渦輪機(jī)10的工