專利名稱：克勞修斯-朗肯循環(huán)回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1的前序部分的特征的、特別是用于移動(dòng)應(yīng)用的、 優(yōu)選在機(jī)動(dòng)車輛中的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路。本發(fā)明還涉及一種具有這種克勞修斯-朗肯循環(huán)回路的機(jī)動(dòng)車輛。
背景技術(shù)：
從DE 102 59 488 Al已知一種克勞修斯-朗肯循環(huán)回路。它通常包含用于在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中驅(qū)動(dòng)液態(tài)工作流體和用于對(duì)工作流體加壓的泵。此外，還提供有用于使液態(tài)工作流體蒸發(fā)的加熱裝置。另外，提供有用于借助熱壓縮蒸氣的膨脹生成機(jī)械驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/功率的膨脹裝置。熱膨脹蒸氣可借助于冷凝裝置被冷凝并且可作為液態(tài)工作流體被導(dǎo)回到泵。該已知的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路還具有用于收集和存儲(chǔ)液態(tài)工作流體的收集容積。在已知的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中，收集容積被容納在一收集容器內(nèi)，該收集容器能以熱傳遞的方式與一熱交換器聯(lián)接，以便預(yù)熱所存儲(chǔ)的液態(tài)工作流體。例如從DE 10 2005 061 214 Al、DE 10 2006 043 518 Al、DE 10 2004018 860 Al和JP 2008-8224中已知更多的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及下述問(wèn)題為開(kāi)頭所述類型的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路提供一種改進(jìn)的實(shí)施形式，其突出之處特別在于，它需要比較小的安裝空間并因而簡(jiǎn)化了移動(dòng)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，此問(wèn)題通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題得以解決。有利的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明基于將收集容積集成在冷凝裝置中的總構(gòu)思。為此，該冷凝裝置設(shè)有對(duì)應(yīng)的殼體，該殼體容納用于存儲(chǔ)和收集冷凝的工作流體的收集容積。由于克勞修斯-朗肯循環(huán)回路在任何情況下都需要冷凝裝置，且該冷凝裝置必須以能將液態(tài)工作流體較簡(jiǎn)單地輸送到泵的方式來(lái)安裝，所以通過(guò)所提出的將收集容積集成在冷凝裝置的殼體中，簡(jiǎn)化了克勞修斯-朗肯循環(huán)回路的結(jié)構(gòu)。從而可放棄用于安置收集容積的單獨(dú)的收集容器?？藙谛匏?朗肯循環(huán)回路因此總的來(lái)說(shuō)需要較小的結(jié)構(gòu)空間。這種克勞修斯-朗肯循環(huán)回路在移動(dòng)應(yīng)用中例如在機(jī)動(dòng)車輛中的實(shí)現(xiàn)通過(guò)其緊湊的結(jié)構(gòu)方式得以簡(jiǎn)化。對(duì)于一種有利的實(shí)施例，該殼體除收集容積外還包括冷凝容積。該冷凝容積朝收集容積開(kāi)口并容納有一熱交換器，該熱交換器可被冷卻流體流過(guò)。收集容積在冷凝裝置的殼體中占用了殼體總體積的比較大的部分。收集容積和殼體例如相互協(xié)調(diào)成，使得收集容積填充殼體總?cè)莘e的至少30%或至少50%或至少60%。因此視實(shí)施形式而定，冷凝裝置的殼體中的冷凝容積可小于收集容積。為了實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的冷凝性能，冷凝裝置可與在其中循環(huán)有冷卻流體的冷卻回路相連接。
克勞修斯-朗肯循環(huán)回路宜具有控制裝置。該控制裝置可根據(jù)一種有利的實(shí)施例設(shè)計(jì)成，使得可使用該控制裝置調(diào)節(jié)在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中循環(huán)的工作流體的量， 即，根據(jù)克勞修斯-朗肯循環(huán)回路的當(dāng)前工作狀態(tài)。該實(shí)施例基于如下認(rèn)識(shí)視工作狀態(tài)或工作點(diǎn)而定，在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中需要不同的工作流體量，以便使該克勞修斯-朗肯循環(huán)回路能夠以最佳方式工作。最佳的循環(huán)工作流體量例如因要由膨脹裝置施加的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力和/或因可在加熱裝置上獲得的加熱功率和/或因壓力和/或溫度而異。該控制裝置此時(shí)可在考慮當(dāng)前工作狀態(tài)的情況下例如經(jīng)由特征域和/或計(jì)算模型來(lái)確定所需的、為了最佳運(yùn)行必須在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中循環(huán)的工作流體量。因此可提高克勞修斯-朗肯循環(huán)回路的效率。在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，該控制裝置能設(shè)置成，使得其通過(guò)改變冷凝裝置的冷凝性能來(lái)調(diào)節(jié)在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中循環(huán)的工作流體的量。該實(shí)施例利用了在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中循環(huán)的工作流體的量取決于冷凝裝置中氣相與液相的比例的這一認(rèn)識(shí)。冷凝裝置的冷凝性能越高，克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中的循環(huán)可獲得的液態(tài)工作流體就越多。根據(jù)一種特別有利的改進(jìn)方案，該控制裝置可設(shè)計(jì)成，使得在包含被冷卻流體流過(guò)的熱交換器的冷凝裝置中，該控制裝置通過(guò)改變流過(guò)熱交換器的冷卻流體的量來(lái)調(diào)節(jié)冷凝裝置的冷凝性能。該控制裝置此時(shí)考慮了冷卻流體流(量)與冷凝裝置中出現(xiàn)的冷凝物之間的關(guān)聯(lián)性。對(duì)于前述實(shí)施例一其中控制裝置調(diào)節(jié)在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中循環(huán)的工作流體的量一特別有利的是，用于液態(tài)工作流體的收集容積被集成在冷凝裝置的殼體內(nèi)， 這簡(jiǎn)化了循環(huán)的工作流體量的改變。本發(fā)明的更多重要特征和優(yōu)點(diǎn)從從屬權(quán)利要求、附圖和借助附圖對(duì)附圖進(jìn)行的相關(guān)描述來(lái)獲得。應(yīng)該清楚，上述特征和以下還要說(shuō)明的特征不僅能以分別提供的組合使用，而且還能以其它組合使用或單獨(dú)使用而不脫離本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在附圖中示出并且將在以下說(shuō)明中更詳細(xì)地闡述。唯一的圖1示出了克勞修斯-朗肯循環(huán)回路的高度簡(jiǎn)化的線路圖式的原理圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1，克勞修斯-朗肯循環(huán)回路1包括泵2、加熱裝置3、膨脹裝置4和冷凝裝置5作為構(gòu)件。此外，還設(shè)置有管線6以便將各單獨(dú)的構(gòu)件2、3、4、5彼此連接。因此，管線 6a將泵2的壓力側(cè)與加熱裝置3的輸入部連接。管線6b將加熱裝置3的輸出部與膨脹裝置4的輸入部連接。管線6c將膨脹裝置4的輸出部與冷凝裝置5的輸入部連接。管線6d 將冷凝裝置5的輸出部與泵2的吸入側(cè)連接。克勞修斯-朗肯循環(huán)回路1優(yōu)選適于移動(dòng)應(yīng)用。因此，其例如可被設(shè)置在機(jī)動(dòng)車輛中。這種機(jī)動(dòng)車輛包括例如排氣系統(tǒng)7，該排氣系統(tǒng) 7與加熱裝置3聯(lián)接以進(jìn)行熱傳遞。為此，例如排氣流可被引導(dǎo)穿過(guò)設(shè)計(jì)成熱交換器的加熱裝置3。該車輛還可具有冷卻回路8，該冷卻回路8例如能以熱傳遞的方式與冷凝裝置5相
5聯(lián)接。冷凝裝置5的熱交換器9例如可被內(nèi)連在車輛的冷卻回路8中。泵2用于驅(qū)動(dòng)克勞修斯-朗肯循環(huán)回路1中的液態(tài)工作流體。泵2同時(shí)用于對(duì)工作流體施加壓力。泵2因此使工作流體在管線6中傳送并通過(guò)各單獨(dú)的構(gòu)件3、4、5。加熱裝置3用于使被加壓的液態(tài)工作流體蒸發(fā)。為此將熱量qzu輸入工作流體。由此形成熱的、被加壓的、即壓縮的蒸氣或熱的壓縮的蒸氣狀的工作流體。膨脹裝置4——例如為渦輪的形式——用于通過(guò)熱壓縮蒸氣的膨脹而產(chǎn)生機(jī)械驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。膨脹裝置4例如經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸10驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)11以便產(chǎn)生電能。冷凝裝置5用于使熱的膨脹了的蒸氣冷凝。此時(shí)熱量qab從工作流體中排出。工作流體以這種方式被冷卻并因此被液化。該液態(tài)工作流體然后可被再次輸送給泵2。冷凝裝置5具有殼體12，在該殼體中布置有例如熱交換器9。此外，在該殼體12 中還集成有收集容積13，該收集容積用于收集和存儲(chǔ)液態(tài)工作流體。該殼體12除收集容積 13外還可包含冷凝容積14。冷凝容積14宜朝向收集容積13開(kāi)口。熱交換器9例如布置在冷凝容積14中。收集容積占?xì)んw12的總?cè)莘e的至少30%或至少50%或至少60%。用于接納熱交換器9的冷凝容積14例如占?xì)んw12的總?cè)莘e的至少35%。用于收集和提供液態(tài)工作流體的收集容積13不必一直完全被液態(tài)工作流體充滿，而是，在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路1中循環(huán)的工作流體的量可以變化?？藙谛匏?朗肯循環(huán)回路1特別是可具有控制裝置15，可借助于該控制裝置15調(diào)節(jié)在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路1中循環(huán)的工作流體的量。在此，循環(huán)的工作流體量的調(diào)節(jié)取決于克勞修斯-朗肯循環(huán)回路1的當(dāng)前工作參數(shù)、即取決于當(dāng)前工作狀態(tài)。控制裝置15在本例中經(jīng)由對(duì)應(yīng)的信號(hào)線16獲得對(duì)應(yīng)的工作參數(shù)。控制裝置15特別是可與車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置連接。控制裝置15也可與適當(dāng)?shù)膫鞲衅飨到y(tǒng)連接以感測(cè)所需的工作參數(shù)?？刂蒲b置15在本例中與控制閥17協(xié)同工作，可借助于該控制閥17調(diào)節(jié)在熱交換器9中流過(guò)的冷卻流體的量。控制閥 17為此在適當(dāng)位置處內(nèi)連在冷卻回路8中?？刂崎y17例如可如圖所示被內(nèi)連在冷卻回路 8的供給管線18中。也可將控制閥17內(nèi)連在冷卻回路8的回流管線19中。在本例中，控制閥17布置在冷凝裝置5的殼體12外。也可將控制閥17布置在冷凝裝置5的殼體12的內(nèi)部。控制裝置15因此可通過(guò)控制閥17的對(duì)應(yīng)致動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)流過(guò)熱交換器9的冷卻流體的量。由于流過(guò)熱交換器9的冷卻流體的量決定了冷凝裝置5的冷凝性能，因此控制裝置15可間接調(diào)節(jié)冷凝裝置5的冷凝性能。冷凝裝置5的冷凝性能本身對(duì)于冷凝裝置5中的氣相與液相的比例、并因此對(duì)于所出現(xiàn)的液態(tài)工作流體的量有決定性意義。因此冷凝裝置5的冷凝性能與在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中循環(huán)的工作流體的量相關(guān)聯(lián)?？刂蒲b置15 因此可間接地調(diào)節(jié)在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中循環(huán)的工作流體的量。在此，對(duì)在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路1中循環(huán)的工作流體的量的調(diào)節(jié)可在控制的意義上發(fā)生或在調(diào)節(jié)的意義上被執(zhí)行。在所述控制中，控制裝置15將一控制信號(hào)分配給當(dāng)前工作狀態(tài)，控制閥17必須通過(guò)該控制信號(hào)被致動(dòng)，以便能夠?qū)?yīng)于計(jì)算或特征域調(diào)節(jié)期望的工作流體量。在所述調(diào)節(jié)中，控制裝置15將當(dāng)前在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路1中循環(huán)的實(shí)際工作流體量與目標(biāo)工作流體量進(jìn)行比較，所述目標(biāo)工作流體量為基于當(dāng)前工作狀態(tài)而應(yīng)當(dāng)在克勞修斯-朗肯循環(huán)回路1中循環(huán)的工作流體的量。然后根據(jù)目標(biāo)-實(shí)際比較而致動(dòng)控制閥17。
權(quán)利要求
1.一種特別是用于移動(dòng)應(yīng)用的、優(yōu)選在機(jī)動(dòng)車輛中的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路，該克勞修斯-朗肯循環(huán)回路包括-泵O)，所述泵用于驅(qū)動(dòng)所述克勞修斯-朗肯循環(huán)回路(1)中的液態(tài)工作流體和用于對(duì)所述工作流體加壓；-加熱裝置(3)，所述加熱裝置用于使被加壓的液態(tài)工作流體蒸發(fā)， -膨脹裝置G)，所述膨脹裝置用于借助熱壓縮蒸氣的膨脹而產(chǎn)生機(jī)械驅(qū)動(dòng)動(dòng)力， -冷凝裝置(5)，所述冷凝裝置用于使熱的膨脹了的蒸氣冷凝，其能作為液態(tài)工作流體被輸送給所述泵(2)，-收集容積(13)，所述收集容積用于收集和存儲(chǔ)液態(tài)工作流體， 其特征在于，所述收集容積(1 被集成在所述冷凝裝置(5)的殼體(1 中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路， 其特征在于，所述殼體(1 包括朝所述收集容積(1 開(kāi)口的冷凝容積(14)，在所述冷凝容積(14) 中布置有一能夠被冷卻流體流過(guò)的熱交換器(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路， 其特征在于，所述收集容積(13)填充所述殼體(12)的總?cè)莘e的至少30%或至少50%或至少60%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路， 其特征在于， 所述冷凝裝置( 與一冷卻回路(8)相連接，在該冷卻回路中循環(huán)有冷卻流體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路， 其特征在于，設(shè)置有控制裝置(15)，該控制裝置用于根據(jù)所述克勞修斯-朗肯循環(huán)回路(1)的當(dāng)前工作狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)在所述克勞修斯-朗肯循環(huán)回路中循環(huán)的工作流體的量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路， 其特征在于，所述控制裝置(1 設(shè)計(jì)成，使得通過(guò)改變所述冷凝裝置( 的冷凝性能來(lái)調(diào)節(jié)在所述克勞修斯-朗肯循環(huán)回路(1)中循環(huán)的工作流體的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求4和6的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路， 其特征在于，所述控制裝置(1 設(shè)計(jì)成，使得通過(guò)改變流過(guò)所述熱交換器(9)的冷卻流體的量來(lái)調(diào)節(jié)所述冷凝裝置(5)的冷凝性能。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路， 其特征在于，所述控制裝置(1 與一控制閥(17)協(xié)同工作以調(diào)節(jié)流過(guò)所述冷凝裝置( 的所述熱交換器(9)的冷卻流體的量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路， 其特征在于，所述控制閥(17)被裝入所述冷卻回路(8)中和/或所述冷凝裝置( 中，其中所述控制閥(17)特別是能夠被布置在所述冷凝裝置(5)的所述殼體(12)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中任一項(xiàng)的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路， 其特征在于，所述控制裝置(1 在調(diào)節(jié)的意義上或在控制的意義上調(diào)節(jié)在所述克勞修斯-朗肯循環(huán)回路(1)中循環(huán)的工作流體的量。
11.具有根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路的機(jī)動(dòng)車輛。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特別是用于移動(dòng)應(yīng)用的、優(yōu)選在機(jī)動(dòng)車輛中的克勞修斯-朗肯循環(huán)回路，該克勞修斯-朗肯循環(huán)回路包括用于驅(qū)動(dòng)該克勞修斯-朗肯循環(huán)回路(1)中的液態(tài)工作流體和用于對(duì)工作流體加壓的泵(2)、用于使被加壓的液態(tài)工作流體蒸發(fā)的加熱裝置(3)、用于借助熱壓縮蒸氣的膨脹來(lái)生成機(jī)械驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的膨脹裝置(4)、用于冷凝能夠作為液態(tài)工作流體被輸送給泵(2)的、熱的膨脹了的蒸氣的冷凝裝置(5)、以及用于收集和存儲(chǔ)液態(tài)工作流體的收集容積(13)。當(dāng)收集容積(13)被集成在冷凝裝置(5)的殼體(12)內(nèi)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)克勞修斯-朗肯循環(huán)回路(1)的緊湊的布置結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)F01K25/08GK102265002SQ200980145250
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2009年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者J·蓋特納, T·科克 申請(qǐng)人:戴姆勒股份公司