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。通過利用原本在渦流發(fā)生器中出現(xiàn)的、對所形成的凝結(jié)物起作用的離心力或者說慣性力，可在沒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度的一半，因為兩次流經(jīng)渦流發(fā)生器內(nèi)的相同的路段。這恰好對于渦輪機(jī)在機(jī)動車內(nèi)的應(yīng)用是重要的，因為在機(jī)動車的發(fā)動機(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。通過旋轉(zhuǎn)對稱的空心體，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)動直到它們到達(dá)空心體的端部。工作介質(zhì)在至少一個反射面上經(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)動中通過所述管流到渦輪機(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。所述管在空心體內(nèi)的布置形成用于分開具有臟粒的工作介質(zhì)和沒有臟粒的工作介質(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，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)對稱的空心體環(huán)繞渦輪機(jī)的殼體布置。此外，通過多重利用相同的構(gòu)件、例如將殼體作為管使用來節(jié)省成本。
[0008]通過到渦流發(fā)生器中的流入管道，對于螺旋形的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而言可預(yù)先給定主旋轉(zhuǎn)方向，所述流入管道這樣設(shè)計，使得工作介質(zhì)在進(jìn)入渦流發(fā)生器時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)動的旋轉(zhuǎn)方向，在該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動中，可在向順時針方向的旋轉(zhuǎn)方向或者向逆時針方向的旋轉(zhuǎn)方向之間區(qū)分。這是有利的，因為通過旋轉(zhuǎn)方向的選擇可影響流動角度，工作介質(zhì)以所述流動角度打到轉(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)，因為具有臟粒的工作介質(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，從而臟粒能更容易地從所述流中脫開。
[0010]至少一個鉆孔在空心體的與所述管相對置的流出壁上的布置是有利的。通過與鉆孔連接的導(dǎo)出管道能以簡單和高效的方式將臟粒從渦流發(fā)生器中除去。例如這可通過建立壓力梯度來實(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)一個回路，在該回路中相繼地布置有至少一個熱交換器、渦輪機(jī)、至少一個冷凝器和至少一個栗。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)過程導(dǎo)致工作介質(zhì)的由于臟粒如例如由于潤滑劑的持久污染。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。
【附圖說明】
[0012]在附圖中示出并且在以下的說明中詳細(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)動渦輪機(jī)10的工作介質(zhì)通過供給管道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)動狀態(tài)。轉(zhuǎn)子11的動能可轉(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)對稱性在空心體24的至少一個區(qū)域中被中斷。
[0020]流入管道28可這樣設(shè)計，使得工作介質(zhì)具有至少一個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)通過管26到達(dá)渦輪機(jī)10的供給管道12中。
[0022]在與管26相對置的流出壁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)動渦輪機(jī)10的工作介質(zhì)也是可行的。如例如來自渦輪機(jī)10的軸承的潤滑劑這樣的臟?？赡芊e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