用于蘭金過程的蒸汽發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】用于蘭金過程的蒸汽發(fā)生器（1），尤其是用于內(nèi)燃機（36），優(yōu)選地用于機動車輛中的內(nèi)燃機的廢熱回收裝置（37），包括：熱交換器管（2），熱交換器（3）設(shè)置在其中，用于繞過熱交換器通道（2）的旁通管（4），其中所述熱交換器管（2）和所述旁通管（4）能夠在蒸汽發(fā)生器（1）的操作期間進行加熱流體的貫通，其中所述熱交換器（3）可在蒸汽發(fā)生器（1）的操作期間進行待蒸發(fā)介質(zhì)的貫通。如果所述熱交換器管（2）包封旁通管（4），將得到高效而緊湊的設(shè)計。
【專利說明】用于蘭金過程的蒸汽發(fā)生器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的蒸汽發(fā)生器。此外，本發(fā)明涉及蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)、廢熱回收裝置和內(nèi)燃機。

【背景技術(shù)】
[0002]為了能夠蒸發(fā)各循環(huán)過程的工作介質(zhì)，蒸汽發(fā)生器可用于，例如，蘭金循環(huán)過程或克勞修斯-蘭金循環(huán)過程。在這種情況下，這樣的蒸汽發(fā)生器原則上可配備熱交換器或根據(jù)熱交換器的方式來進行構(gòu)造。
[0003]廢熱回收裝置，其以蘭金循環(huán)過程或克勞修斯-蘭金循環(huán)過程為基礎(chǔ)進行工作，通常包括廢熱回收線路，其中合適的工作介質(zhì)進行循環(huán)。在廢熱回收線路中，用于蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸汽發(fā)生器、用于擴張該工作介質(zhì)的膨脹機、用于冷凝工作介質(zhì)的冷凝器以及用于在廢熱回收線路中驅(qū)動該工作介質(zhì)的輸送裝置通常是一個接一個地設(shè)置在工作介質(zhì)的流動方向上。借助于這樣的廢熱回收裝置，例如發(fā)生在內(nèi)燃機的廢熱可被利用以提高內(nèi)燃機的能量效率。例如，借助于膨脹機可產(chǎn)生機械功，膨脹機可用于支撐所述內(nèi)燃機。同樣可能的是，借助于膨脹機結(jié)合發(fā)生器來產(chǎn)生電能，其特別地結(jié)合合適的能量存儲單元，可用于提供內(nèi)燃機或配備有內(nèi)燃機的車輛的電氣元件。
[0004]為了使這樣的廢熱回收裝置具有特別高的能量效率，加熱流體，其熱量將用作廢熱，和余熱回收線路的工作介質(zhì)之間的熱傳遞意義重大。
[0005]從DE102005039794A1中可了解用于機動車內(nèi)的內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)的熱交換器裝置，其中該排氣熱交換器包括熱交換器通道，熱交換器設(shè)置在其中。該熱交換器裝置還包括用于繞過所述熱交換器通道的旁通通道。為了降低熱交換器裝置的制造成本，兩個通道以這樣的方式設(shè)置:一個通道包封另一通道。在已知的熱交換器裝置中，所述熱交換器流體地結(jié)合在所述內(nèi)燃機的冷卻回路中，使得例如在內(nèi)燃機的冷啟動過程中，后者能夠迅速地通過排氣升溫。同樣的，在排氣中有足夠的熱量可用，以通常的方式通過內(nèi)燃機的冷卻劑回路來加熱裝配有內(nèi)燃機的機動車輛的乘客車廂。
[0006]本發(fā)明的目的是提供用于蒸汽發(fā)生器或用于廢熱回收裝置的改進實施方式。
[0007]該目的通過獨立權(quán)利要求的主題解決。優(yōu)選的實施方式是從屬權(quán)利要求的主題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器形成有熱交換器通道，其中熱交換器設(shè)置在其中，所述蒸汽發(fā)生器還形成有旁通通道，用于繞過熱交換器通道，其中所述熱交換器通道包封所述旁通通道。在這種情況下，配置蒸汽發(fā)生器使得要蒸發(fā)的工作介質(zhì)可通過熱交換器引導，而提供蒸發(fā)工作介質(zhì)所需的熱量的加熱流體可通過熱交換通道引導，使得它在設(shè)置在其中的熱交換器的周圍供應(yīng)或循環(huán)。這里特別重要的是，旁通通道集中配置，使得它可經(jīng)受具有低流動阻力的通流。以這種方式，可降低在僅需要相對較少的使工作介質(zhì)蒸發(fā)的熱量的情況下的熱交換器過熱的風險。
[0009]根據(jù)有利的實施方式，熱交換器可螺旋地設(shè)置在旁通通道周圍。一方面，獲得用于根據(jù)本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器的特別緊湊的設(shè)計，而另一方面根據(jù)本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器可以相對簡單的方式在技術(shù)上實現(xiàn)，其對于蒸汽發(fā)生器的生產(chǎn)成本有有利的效果。
[0010]為了形成蒸汽發(fā)生器的特別緊湊的設(shè)計，所述蒸汽發(fā)生器可以包括基本為管狀的殼體，其中，設(shè)置了基本上管狀形成的旁通通道，以便熱交換器通道由設(shè)置在所述旁通通道和所述殼體之間的環(huán)形中間空間形成。熱交換器則設(shè)置在該環(huán)形空間中。
[0011]在特別易于生產(chǎn)且因此成本有效的實施方式中，可以認為該熱交換器形成為管線圈，其螺旋形地沿旁通通道的外圓周表面延伸。特別地，所述管線圈可以這樣的方式形成:它可從蒸汽發(fā)生器移除，并毫不費力地再次重新安裝。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器的特別易于維護的實施是可能的。
[0012]在進一步設(shè)計的實施方式中，熱交換器接觸旁通通道的外圓周表面而不會固定在上面，其僅在端部區(qū)域處緊固到旁通通道上。以這種方式，避免或至少減少了通過溫度變化，特別是通過熱交換器和旁通通道之間的溫度差所引起的機械應(yīng)力，該溫度起因于旁通通道或熱交換器的熱致膨脹或收縮。
[0013]為了確保在所述殼體方向上的熱交換器熱致膨脹不會導致熱交換器與所述殼體接觸而產(chǎn)生的不期望的機械應(yīng)力，在實施方式或進一步發(fā)展中，熱交換器可至少在其端部區(qū)域之間與所述殼體間隔設(shè)置。另外，各線圈或繞組可以這樣的方式配置在管線圈中:相鄰的線圈至少在冷狀態(tài)下不會軸向地彼此接觸。
[0014]優(yōu)選地，熱絕緣層，特別是金屬泡沫構(gòu)成的熱絕緣層，設(shè)置在熱交換器通道和旁通通道之間。在這種方式中，顯著改善了熱交換器通道和旁通通道之間的熱絕緣。
[0015]為了改善流過熱交換器通道的加熱流體，特別是排氣，和流過該熱交換器的工作介質(zhì)之間的熱相互作用，在特別優(yōu)選的實施方式中可在管線圈的外圓周表面上形成有多個圓盤狀的散熱片，其中在各種情況下，每個散熱片可在徑向上從管線圈的外圓周表面突出。循環(huán)螺旋散熱片設(shè)置同樣是可想象到的。
[0016]優(yōu)選地，所述蒸汽發(fā)生器可包括入口區(qū)域和出口區(qū)域，其中優(yōu)選地在每一種情況下形成有穿孔。此穿孔可特別設(shè)置在基本上為管狀設(shè)計的旁通通道中，但是可選擇地，也可以單獨的管段形式來實現(xiàn)。以這種方式，可確保進入排氣熱交換器的排氣可任選地提供給熱交換器通道還有旁通通道，并且還可從熱交換器通道以及旁通通道排出。所述入口區(qū)域和出口區(qū)域可由此實現(xiàn)流體開關(guān)功能，用于排氣進出所述熱交換器裝置。
[0017]特別有利的是在實施方式中，該旁通通道與蒸汽發(fā)生器的共同入口和/或共同出口軸向?qū)实卦O(shè)置，以使加熱流體可準流過蒸汽發(fā)生器而沒有偏差，特別是它線性地流過旁通通道時，其結(jié)果是在這種情況下，可實現(xiàn)非常低的流動阻力。優(yōu)選地，旁通通道基本上具有與所述入口和/或所述出口相同的流動橫截面。
[0018]優(yōu)選地，該旁通通道包括用于打開和關(guān)閉所述旁通通道的控制元件。以這種方式，進入蒸汽發(fā)生器的加熱流體可任選地通過旁通通道或通過熱交換器通道引導。利用打開的控制元件，該加熱流體，優(yōu)選是所述內(nèi)燃機的排氣進入旁通通道，因為后者不含有任何熱交換器，因而具有比熱交換器通道顯著較低的流動阻力。
[0019]在特別優(yōu)選的實施方式中，所述控制元件可設(shè)計成可樞轉(zhuǎn)旁通擋板，尤其是蝶形擋板，其可在所述旁通通道打開的打開位置和所述旁通通道閉合的閉合位置之間樞轉(zhuǎn)。這使得可簡單的關(guān)閉和開啟旁通通道。
[0020]在進一步發(fā)展的實施方式中，控制元件可假定相對于所述打開位置或關(guān)閉位置的一個或多個所需的中間位置，其中，所述旁通通道僅部分地打開，特別是具有限定的開度。
[0021]為了可能特別簡單的技術(shù)實現(xiàn)所述控制元件，其可設(shè)置在旁通通道的所述入口區(qū)域或出口區(qū)域中。
[0022]本發(fā)明還涉及在機動車輛中使用的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)，包括在上述類型的各情況下的第一和第二蒸汽發(fā)生器，其彼此相鄰地設(shè)置且基本上彼此平行。該蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)還包括優(yōu)選設(shè)計成Y形管且具有排氣入口的耦合元件，和第一耦合開口，其流體地與所述第一蒸汽發(fā)生器的進氣口連接，以及第二耦合開口，其流體地連接第二蒸汽發(fā)生器的進氣口。
[0023]該蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)還包括優(yōu)選設(shè)計為Y形管的耦合元件，其在出口側(cè)具有排氣出口，和第一耦合開口，其流體地與所述第一蒸汽發(fā)生器的出氣口連接，以及第二耦合開口，其流體地連接第二蒸汽發(fā)生器的出氣口。通過這樣的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)，同時實現(xiàn)了特別有效地運行和緊湊的蒸汽發(fā)生器裝置，另外其可特別有利地集成在安裝空間中，這在機動車輛的車身底部是可用的。
[0024]在技術(shù)上可特別容易實現(xiàn)的實施方式中，該蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)包括共同的流入連接和共同的返回流連接，其各自與所述第一和第二蒸汽發(fā)生器的熱交換器的端部區(qū)域流體地連接。
[0025]在特別優(yōu)選的實施方式中，所述蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)包括驅(qū)動單元，用于第一和第二蒸汽發(fā)生器的兩個控制元件的聯(lián)合驅(qū)動。這樣的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)可在技術(shù)上特別容易的生產(chǎn)，且因此也特別成本有效。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收裝置，尤其是用于內(nèi)燃機的，優(yōu)選在機動車輛中的內(nèi)燃機，包括:廢熱回收線路，工作介質(zhì)在其中循環(huán)；上述類型的蒸汽發(fā)生器，其設(shè)置在廢熱回收線路中，且上述類型的蒸汽發(fā)生器用于蒸發(fā)工作介質(zhì)；膨脹機，其設(shè)置在蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)上游的蒸汽發(fā)生器下游，用于擴展工作介質(zhì)；冷凝器，其設(shè)置在膨脹機下游的廢熱回收線路中，用于冷凝工作介質(zhì)；以及傳送裝置，其設(shè)置在所述冷凝器下游的廢熱回收線路中，用于驅(qū)動線路中的該工作介質(zhì)。此外，在每種情況下，蒸汽發(fā)生器的換熱器或蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的換熱器是或均是流體地并入在廢熱回收線路中，同時在廢熱回收裝置的操作期間，蒸汽發(fā)生器的熱交換通道或蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的熱交換器通道是或者各自進行內(nèi)燃機排氣的通流。這在內(nèi)燃機和廢熱回收裝置之間產(chǎn)生了特別緊湊結(jié)構(gòu)的熱傳遞耦合，其另外的特點是高能效。
[0027]因此，本發(fā)明還涉及蒸汽發(fā)生器或蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)，其特征在于在廢熱回收裝置中或者蘭金循環(huán)中的使用。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機，特別是在機動車輛中的內(nèi)燃機，現(xiàn)包括排氣系統(tǒng)，其包括至少一個用于排出所述內(nèi)燃機排氣的排氣系統(tǒng)，以及上述類型的廢熱回收裝置，其中所述蒸汽發(fā)生器的熱交換通道或蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的熱交換器通道是或均是流體地并入在內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中。這些措施同樣導致結(jié)構(gòu)緊湊以及高效率，有利于在移動應(yīng)用，優(yōu)選在汽車中的整合。因此，本發(fā)明還涉及機動車輛，其包括用于驅(qū)動車輛的上述類型的內(nèi)燃機。
[0029]本發(fā)明進一步的重要特征和優(yōu)點將由附圖和借助于附圖的相關(guān)附圖描述來獲得。
[0030]但是應(yīng)當理解的是，上述和仍在下面要解釋的特征不僅用于各自的聯(lián)合聲明，而且用于其它組合或獨立應(yīng)用，而不脫離本發(fā)明的范圍。
[0031]附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施方式，并在下面的描述中詳細說明，其中相同的附圖標記涉及相同或類似的或功能相同的部件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]在這里，在每種情況下示意性地顯示
[0033]圖1具有廢熱回收裝置的內(nèi)燃機的線路圖方式的極大簡化示意圖，
[0034]圖2縱向截面的蒸汽發(fā)生器的示例性實施方式，
[0035]圖3等軸視圖的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的示例性實施方式，
[0036]圖4根據(jù)圖3具有入口和出口聯(lián)接耦合元件的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)的示例性實施方式的等距視圖。

【具體實施方式】
[0037]根據(jù)圖1，未示出其它方面的機動車輛的內(nèi)燃機36可配備廢熱回收裝置37。內(nèi)燃機36包括發(fā)動機組38，其在這里是純粹示例性地示出具有三個氣缸39，其燃燒室40借助于新鮮空氣系統(tǒng)41供給有新鮮空氣42。排氣系統(tǒng)43確保了內(nèi)燃機36的排氣44的排放，其在內(nèi)燃機36的運行過程中在燃燒室40中產(chǎn)生。為此，排氣系統(tǒng)43包括至少一個排氣系統(tǒng)45。在此排放的排氣44包含熱量，其借助于廢熱回收裝置37回收。廢熱回收裝置37包括廢熱回收線路46，工作介質(zhì)47在其中循環(huán)。廢熱回收裝置37優(yōu)選地根據(jù)蘭金循環(huán)過程的原理或根據(jù)克勞修斯-蘭金循環(huán)過程的原理工作。因此，廢熱回收裝置37包括設(shè)置在該廢熱回收線路46中的蒸發(fā)器48，用于蒸發(fā)工作介質(zhì)47。另外，在工作介質(zhì)47的流動方向上的蒸發(fā)器48的下游，用于擴展工作介質(zhì)47的膨脹機49、用于冷凝工作介質(zhì)47的冷凝器50以及用于驅(qū)動工作介質(zhì)47的輸送裝置51設(shè)置在廢熱回收線路46中。在圖1的例子中，膨脹機49驅(qū)動發(fā)生器52，以從而產(chǎn)生電能。這可例如存儲在存儲單元53中，其例如可設(shè)計為電池。冷凝器50例如可連接到冷卻回路54，其可優(yōu)選地是內(nèi)燃機36的冷卻回路。輸送裝置51例如是容積泵，并可借助于驅(qū)動馬達55驅(qū)動。
[0038]蒸發(fā)器48使得有可能在排氣系統(tǒng)43和廢熱回收線路46之間有熱傳遞耦合。為此，蒸發(fā)器48 —方面結(jié)合在排氣系統(tǒng)45中，另一方面結(jié)合在廢熱回收回路46中。在此處引入內(nèi)燃機36或在此處引入廢熱回收裝置37的情況下，蒸發(fā)器48可實際上設(shè)計為蒸汽發(fā)生器I或蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21。所述蒸汽發(fā)生器I將參照附圖2在下面進行更詳細地解釋。所述蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21將借助于圖3和圖4在下面進行更詳細地解釋，其中所述蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21包括至少兩個蒸汽發(fā)生器I。
[0039]在圖2的表示中，以縱剖視圖示出了這樣的蒸汽發(fā)生器，并用I標示。該蒸汽發(fā)生器I包括熱交換器通道2，熱交換器3設(shè)置在其中。此外，蒸汽產(chǎn)生器I包括基本上管狀設(shè)計的旁通通道4，用于繞過熱交換器通道2。熱交換器通道2包封旁通通道4，其中熱交換器3螺旋地設(shè)置在旁通通道4的周圍。在這種情況下，螺旋熱交換器3包括多個線圈或繞組5，其設(shè)置在熱交換器2中并卷繞旁通通道4。
[0040]在根據(jù)圖2的示例性實施方式中，蒸汽發(fā)生器I設(shè)計有殼體6，基本上管狀設(shè)計的旁通通道4設(shè)置在其中。在殼體6和旁通通道4的外周表面8之間形成有環(huán)狀中間空間7，其轉(zhuǎn)而形成熱交換器通道2。[0041 ] 在該示例性實施方式中，熱交換器3形成為管線圈，其沿旁通通道4的外圓周表面8螺旋地延伸。在本示例性實施方式中，示出了在殼體6的內(nèi)部的旁通通道4的同心排列，但在原則上對于旁通通道4的偏心設(shè)置也是可能的。
[0042]在該示例性實施方式中，旁通通道4的流動橫截面是圓形的設(shè)計，而熱交換器通道2具有流動橫截面，其是環(huán)形的。然而原則上，橫截面的幾何形狀是可自由選擇的，使得由所述殼體6限定的蒸汽發(fā)生器I的外輪廓可特別適于相應(yīng)的安裝條件，例如當安裝在機動車輛上時。
[0043]熱交換器3可僅在端部區(qū)域9，10處緊固到殼體6或旁通通路4上，而在端部區(qū)域9，10之間只能與旁通通道4的外圓周表面8接觸。在該示例性實施方式的變型中，在圖2的表示中示出了熱絕緣層20，用于熱交換器通道2相對于旁通通道4的改進熱絕緣，熱絕緣層20設(shè)置在設(shè)計為盤管的熱交換器3和旁通通道4的外周表面8之間。該熱絕緣層20可特別的由金屬泡沫構(gòu)成。在簡化的變型中，例如可省略熱絕緣層20。
[0044]在示例性實施方式的變型中，圓盤狀翅片56可形成在設(shè)計成管線圈的熱交換器3的外圓周表面11上，其中在每種情況下，各翅片56在徑向上從管線圈的外圓周表面11突伸。通過這樣的翅片56可增加有效可用交互式表面，用于流經(jīng)熱交換器通道2的排氣44與流經(jīng)熱交換器3的工作介質(zhì)47的熱交換，從而改善了蒸汽發(fā)生器I的效率。
[0045]蒸汽發(fā)生器I還包括入口區(qū)域12和出口區(qū)域13，通過它們該蒸汽發(fā)生器I可以簡單的方式結(jié)合到排氣系統(tǒng)43中，特別是用于機動車輛的排氣系統(tǒng)。在這種情況下，入口區(qū)域12和/或出口區(qū)域13可特別設(shè)計為漏斗形。在蒸汽發(fā)生器I中，入口區(qū)域12連接蒸汽發(fā)生器I的排氣入口 14至熱交換器入口 15和旁通入口 16。因此，在蒸汽發(fā)生器I內(nèi)部的出口區(qū)域13連接排氣出口 57至熱交換器出口 17和旁通出口 18。
[0046]在一個變型中，入口區(qū)域12和/或出口區(qū)域13可分別具有穿孔27，通過它可發(fā)生進入蒸汽發(fā)生器I的排氣44通過排氣入口 14進入熱交換器通道2或進入旁通通道4的分布。在變型中的穿孔27可直接形成在管狀旁通通道4的軸向端部中，或者可選擇地以單獨管件的形式來實現(xiàn)，其設(shè)置在旁通通道4的上游或下游的殼體6中。在細節(jié)上作必要的修改，同樣適用于輸出側(cè)上，用于從排氣出口 57的上游的蒸汽產(chǎn)生器I排出排氣44。
[0047]該示例性實施方式的蒸汽發(fā)生器I還可包括控制元件19，用于選擇性地開閉旁通通道4。在該示例性實施方式中，控制元件19設(shè)計成可樞轉(zhuǎn)的旁路擋板，尤其是設(shè)計成中心安裝的蝴蝶翼片，其可在打開旁通通道4的打開位置和在關(guān)閉旁通通道4的關(guān)閉位置之間樞轉(zhuǎn)。在圖2的表示中，旁路擋板19處于打開位置。
[0048]特別地，旁路擋板19也可假設(shè)相對于所述打開或關(guān)閉位置的任何中間位置，從而使旁通通道4僅部分地打開。這里，對于旁通通道4的任何有效開口橫截面能通過旁路擋板19的這樣中間位置來實現(xiàn)。為了驅(qū)動所述旁路擋板19或控制元件19，前者或后者可以轉(zhuǎn)動固定的方式連接驅(qū)動軸58。為此，這種驅(qū)動軸58可通過熱交換器通道2，特別是橫向于旁通通道4的長度方向，并在蒸汽發(fā)生裝置I的殼體6的外側(cè)以旋轉(zhuǎn)固定的方式連接到未示出的致動器上。借助于這樣的致動器，所述驅(qū)動軸58以及通過后者的控制元件19可樞轉(zhuǎn)地促動，以在打開和閉合位置之間移動控制元件19。
[0049]在該示例性實施方式中，控制元件19設(shè)置在旁通入口 16的區(qū)域中。然而原則上，控制元件19可設(shè)置在旁通通道4的任意位置中，特別還可以在旁通出口 18的區(qū)域中。
[0050]在該蒸汽發(fā)生器I結(jié)合在具有熱需求的廢熱回收線路46中的情況下，進入蒸汽發(fā)生器I的排氣44借助于控制元件19引導到熱交換器通道2中。為此，控制單元19移動到關(guān)閉位置，以使旁通通道4關(guān)閉，用于排氣44的通流。在這種方式中，熱交換器3供給熱排氣44，因此實現(xiàn)了在廢熱回收線路46的工作介質(zhì)47中的所需熱輸入。以這種方式冷卻的排氣44可再次通過蒸汽發(fā)生器I的出口區(qū)域13流出。
[0051]在該廢熱回收線路46沒有任何熱量需求的情況下，控制元件19移動到打開位置，以使旁通通道4打開用于排氣44流過。由于打開的旁通通道4通常具有比所述熱交換器通道2低的多的流動阻力，進入蒸汽發(fā)生器I的排氣44優(yōu)選且主要流經(jīng)旁通通道4。其結(jié)果是，通過流經(jīng)熱交換器通道2的排氣44在熱交換器3上的熱輸出是微不足道的。
[0052]在圖3的表示中，現(xiàn)在示出了蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21，其包括上述類型的第一和第二蒸汽發(fā)生器1，在下面分別用22和23標示。通過這樣的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21，可以緊湊的設(shè)計來實現(xiàn)特別高的蒸發(fā)輸出。為了盡可能確保蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21的緊湊結(jié)構(gòu)，該蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21的所述第一和第二蒸汽發(fā)生器22，23彼此相鄰且基本上彼此平行地設(shè)置。此外，它們都以這樣的方式結(jié)合在排氣系統(tǒng)43中:排氣44平行地流經(jīng)它們。
[0053]向蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21提供的排氣44或來自蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21的排氣44的排放可通過入口和出口耦合元件28，29來實現(xiàn)，其每一個優(yōu)選地設(shè)計成Y形管，其在它們各自的入口和出口區(qū)域12，13中流體地連接第一蒸汽發(fā)生器22和第二蒸汽發(fā)生器23。這樣的入口和出口耦合元件28，29在圖4的表示中是顯而易見的，其示出了具有透明或省略的殼體6的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21。在這種情況下，入口和出口耦合元件28，29可以流體開關(guān)的方式作用。
[0054]入口耦合元件28包括具有第一耦合開口 31的排氣入口 30，其流體地連接所述第一蒸汽發(fā)生器22的入口開口，以及第二耦合開口 32，其流體地連接第二蒸汽發(fā)生器23的入口開口。出口耦合元件29包括具有第一耦合開口 34的排氣出口 33，其流體地連接所述第一蒸汽發(fā)生器22的出口開口，以及第二耦合開口 35，其流體地連接第二蒸汽發(fā)生器23的出口開口。
[0055]根據(jù)圖3和4的示例性實施方式，設(shè)計為第一和第二蒸汽發(fā)生器22，23的盤管的熱交換器24、25以相對于彼此相反的循環(huán)方向沿著第一和第二蒸汽發(fā)生器22、23的所述旁通通道4的外圓周表面螺旋地設(shè)置。但在變型中，兩個熱交換器24、25的循環(huán)方向相同也是可能的。
[0056]在根據(jù)圖3和4的示例性實施方式中，蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21包括共同的流入連接59和共同的返回流連接60，其各自分別流體地連接第一和第二蒸汽發(fā)生器22、23的熱交換器24,25的兩個端部區(qū)域9、10。以這種方式，工作介質(zhì)可分別并行地提供給第一和第二蒸汽發(fā)生器22、23的第一和第二熱交換器24、25，以技術(shù)簡單方式來實現(xiàn)的方式。
[0057]在圖3和4的表示中，另外示出了驅(qū)動軸26，通過它第一蒸汽發(fā)生器22以及第二蒸汽發(fā)生器23的控制元件19 (未在圖3中示出)都可同時驅(qū)動。為此，驅(qū)動軸26可以旋轉(zhuǎn)固定的方式連接到共同的驅(qū)動單元(同樣在圖3中未示出)。特別地，共同的驅(qū)動軸26可以旋轉(zhuǎn)固定的方式連接到相應(yīng)的控制元件19的各驅(qū)動軸58或取代兩個單獨的傳動軸58。
[0058]在圖2的蒸汽發(fā)生裝置I以及該蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)21中，用于排氣44與工作介質(zhì)47的路徑實際上是按照逆流原理相連接。
【權(quán)利要求】
1.用于蘭金過程的蒸汽發(fā)生器，尤其是用于內(nèi)燃機，優(yōu)選地用于機動車輛中的內(nèi)燃機的廢熱回收裝置，包括: -熱交換器通道(2 )，熱交換器(3 )設(shè)置在其中， -用于繞過熱交換器通道(2)的旁通通道(4)， -其中所述熱交換器通道(2)和所述旁通通道(4)能夠在蒸汽發(fā)生器(I)的操作期間進行加熱流體的通流， -其中所述熱交換器(3)可在蒸汽發(fā)生器(I)的操作期間進行待蒸發(fā)介質(zhì)的通流， -其中所述熱交換器通道(2 )包封旁通通道(4 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)生器， 其特征在于，所述熱交換器(3)螺旋地設(shè)置在旁通通道(4)的周圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蒸汽發(fā)生器， 其特征在于， 蒸汽發(fā)生器(I)包括基本上管狀的殼體(6)，其圍繞熱交換器通道(2)，并且基本上管狀設(shè)計的旁通通道(4)設(shè)置在其中，以使熱交換器通道(2)由設(shè)置在旁通通道(4)和所述殼體(6 )之間的環(huán)形中間空間形成，所述熱交換器(3 )設(shè)置在環(huán)形中間空間中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的蒸汽發(fā)生器， 其特征在于， 熱交換器(3)設(shè)計成盤管，其沿旁通通道(4)的外圓周表面(8)螺旋地延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的蒸汽發(fā)生器， 其特征在于， 熱交換器(3)僅在其端部區(qū)域(9、10)處緊固到旁通通道(4)，而在解開狀態(tài)下在其端部區(qū)域(9、10)之間接觸旁通通道(4)的外圓周表面(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的蒸汽發(fā)生器， 其特征在于， 熱交換器(3)至少在其端部區(qū)域(9、10)之間與包圍熱交換器通道(2)的殼體(6)間隔開的設(shè)置。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的蒸汽發(fā)生器， 其特征在于， 在熱交換器通道(2)和所述旁通通道(4)之間設(shè)置熱絕緣層(20)，特別是由金屬泡沫構(gòu)成。
8.根據(jù)至少權(quán)利要求4所述的蒸汽發(fā)生器 其特征在于， 在管線圈的外圓周表面(11)上形成多個圓盤狀的單獨翅片，其中在每一種情況下的各翅片在徑向上從管線圈的外圓周表面(11)突伸。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的蒸汽發(fā)生器， 其特征在于， 蒸汽發(fā)生器(I)具有入口區(qū)域(12)和出口區(qū)域(13)，在其每一個中優(yōu)選形成穿孔(27)，通過它該熱交換器通道(2)流體地與旁通通道(4)連接。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的蒸汽發(fā)生器，其特征在于，所述旁通通路(4)包括控制元件(19)，用于打開和關(guān)閉所述旁通通道(4)。
11.蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)， 包括: -根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的第一蒸汽發(fā)生器(22)和第二蒸汽發(fā)生器(23)，每一個彼此相鄰且基本上彼此平行的設(shè)置， -在入口側(cè)上的耦合元件(28)，優(yōu)選設(shè)計成Y形管，具有排氣入口(30)和第一耦合開口(31)，其流體地與所述第一蒸汽發(fā)生器(22)的入口開口連接，以及具有第二耦合開口(32),其流體地與所述第二蒸汽發(fā)生器(23)的入口開口連接， -在出口側(cè)的耦合元件(29)，優(yōu)選設(shè)計成Y形管，具有排氣出口(33)和第一耦合開口(34)，其流體地與所述第一蒸汽發(fā)生器(22)的出口開口連接，以及具有第二耦合開口(35),其流體地與所述第二蒸汽發(fā)生器(23)的出口開口連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(21)， 其特征在于，用于兩個蒸汽發(fā)生器(22、23)的兩個熱交換器(24、25)的所述蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(21)具有共同的流入連接(24)和共同的返回流連接(25)，其各自流體地與所述第一和所述第二蒸汽發(fā)生器(22、23)的各自熱交換器(24、25)的端部區(qū)域相連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(21)， 其特征在于，所述蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(21)包括驅(qū)動單元，用于聯(lián)合驅(qū)動第一和第二蒸汽發(fā)生器(22、23)的兩個控制元件(19)。
14.廢熱回收裝置，特別是用于內(nèi)燃機(36)，優(yōu)選地在機動車輛中的內(nèi)燃機， -具有廢熱回收線路(46)，工作介質(zhì)(47)在其中的循環(huán)， -具有根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的蒸汽發(fā)生器(1)，其設(shè)置在廢熱回收線路(46)中，或具有根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(21)，其設(shè)置在廢熱回收線路(46)中，用于蒸發(fā)工作介質(zhì)(47)， -具有膨脹機(49)，其設(shè)置在蒸汽發(fā)生器(I)的下游或蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(21)的下游的所述廢熱回收線路(46)中，用于膨脹工作介質(zhì)(47)， -具有冷凝器(50)，其設(shè)置在膨脹機(49)下游的廢熱回收線路(46)中，用于冷凝工作介質(zhì)(47), -具有傳送裝置(51)，其設(shè)置在冷凝器(50)下游的所述廢熱回收線路(46)中，用于驅(qū)動所述線路(46)中的工作介質(zhì)(47)， -其中蒸汽發(fā)生器(I)的所述熱交換器(3)或蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(21)的熱交換器(24、25)各自流體地并入在廢熱回收線路(46)中， -其中在所述廢熱回收裝置(37)的操作期間，在每種情況下，蒸汽發(fā)生器(I)的熱交換器通道(2 )或蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(21)的熱交換器通道(2 )經(jīng)受所述內(nèi)燃機(36 )的排氣(44 )的通流。
15.內(nèi)燃機，尤其是用于機動車輛中的內(nèi)燃機，具有排氣系統(tǒng)(43)，包括至少一個排氣系統(tǒng)(45)，用于排出內(nèi)燃機(36)的排氣(44)，并具有根據(jù)權(quán)利要求14所述的廢熱回收裝置(37)，其中蒸汽發(fā)生器(I)的所述熱交換器通道(2)或蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)(21)的所述熱交換器通道(2)在每種情況下流體地并入在排氣系統(tǒng)(45)中。
【文檔編號】F28D7/02GK104254672SQ201380009443
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年2月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月16日
【發(fā)明者】馬克·哈特曼, 斯特凡·格澤 申請人:埃貝斯佩歇廢氣技術(shù)合資公司