傳熱單元的制作方法
傳熱單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種傳熱單元(28)，具有用于待冷卻的第一介質(zhì)的第一入口(29)和第一出口(30)，它們通過傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第一路徑(31)相互流體性的連接，具有用于待加熱的第二介質(zhì)的第二入口(32)和第二出口(33)，它們通過傳導(dǎo)第二介質(zhì)的第二路徑(34)相互流體性的連接，具有用于待加熱的第三介質(zhì)的第三入口(35)和第三出口(36)，它們通過傳導(dǎo)第三介質(zhì)的第三路徑(37)相互流體性的連接，其中第一路徑(31)以介質(zhì)分開和熱傳遞的方式耦合至第二路徑(34)和第三路徑(37)，其中在第一路徑(31)和第二路徑(34)之間的熱傳遞耦合相對于第一介質(zhì)的流向發(fā)生在第一路徑(31)和第三路徑(37)之間的傳遞熱耦合的上游。
【專利說明】傳熱單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳熱單元以及一種裝配有該單元的裝置。本發(fā)明還另外涉及一種裝配有該裝置的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]這樣的傳熱單元是公知的，其中第一介質(zhì)以一種熱傳遞和介質(zhì)分開的方式耦合至第二介質(zhì)。具有緊湊和節(jié)約成本結(jié)構(gòu)的傳熱單元應(yīng)用在例如車輛中。例如，現(xiàn)代機動車輛可以裝備有廢熱回收系統(tǒng)，用于利用內(nèi)燃機的廢氣中帶有的熱量。這樣的廢熱回收系統(tǒng)可以，例如，通過朗肯循環(huán)工藝操作，特別是可以通過朗肯-克勞修斯循環(huán)工藝操作。這樣的循環(huán)工藝包括在其內(nèi)可以蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸發(fā)器。實際上，這樣的蒸發(fā)器可以結(jié)合在內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中，從而利用廢氣的熱量蒸發(fā)工作介質(zhì)?？梢栽O(shè)置發(fā)動機冷卻回路，用于冷卻內(nèi)燃機的發(fā)動機組，并且，在其內(nèi)設(shè)置車輛散熱器，通過車輛散熱器以常用的方式將冷卻氣流以熱傳遞的方式耦合至冷卻劑，從發(fā)動機組中帶走多余的熱量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了上述類型的傳熱單元或是裝配有該單元的裝置或是裝配有該單元的車輛的改進的實施方式，其特征在于特別地具有緊湊的結(jié)構(gòu)和高的效率。
[0004]本發(fā)明是基于這樣的總的構(gòu)思，即配置傳熱單元，其中在初級側(cè)的第一介質(zhì)在次級側(cè)被耦合到至少兩種另外的介質(zhì)，均以熱傳遞的方式耦合至第二介質(zhì)和第三介質(zhì)，然而是分別地、即相繼地，從而在第一介質(zhì)的流向上，第二介質(zhì)以熱傳遞的方式首先耦合第一介質(zhì)，并且只有在這之后，第三介質(zhì)以熱傳遞的方式耦合到第一介質(zhì)。第一介質(zhì)提供熱量，其以二級或者多級的方式首先傳送至第二介質(zhì)以及之后傳遞至第三介質(zhì)，并且如果合適之后再傳遞到至少一個另外的介質(zhì)。通過所建議的結(jié)構(gòu)，特別是在介質(zhì)的相應(yīng)流速下，能夠借助第一介質(zhì)的熱量將第二介質(zhì)加熱到比第三介質(zhì)要高的溫度。因此，這里將公開雙向傳熱單元，其同樣也可以稱為雙重傳熱單元，可以以多種不同的方式進行應(yīng)用，而同時具有緊密的結(jié)構(gòu)，特別地，與兩個單獨的傳熱單元相比需要更少的安裝空間。而且，將這個雙重傳熱單元安裝在傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第一路徑里能非常容易地實現(xiàn)，從而，在這之后，傳導(dǎo)第二介質(zhì)的第二路徑和傳導(dǎo)第三介質(zhì)的第三路徑都能以熱傳遞的方式耦合到第三路徑。因此，這里所公開的傳熱單元在復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)的安裝可以被簡化，例如，在內(nèi)燃機的外圍內(nèi)以及優(yōu)選的，在車輛內(nèi)的安裝被簡化。
[0005]第二路徑和第三路徑相互介質(zhì)分開并且與第一路徑介質(zhì)分開地通過傳熱單元，并且如果可能的，也與第四路徑介質(zhì)分開。因此，第二路徑和第三路徑也可以使用不同的介質(zhì)。特別的，第二路徑和第三路徑可以在不同的溫度水平進行操作。然后，同樣應(yīng)用于次級側(cè)的任何另外的路徑。
[0006]為了實現(xiàn)這樣的傳熱單元，本發(fā)明詳細地公開了所述傳熱單元裝配有用于待冷卻的第一介質(zhì)的第一入口和第一出口，第一入口和第二出口通過傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第一路徑相互流體地連接。此外，設(shè)置有用于待加熱的第二介質(zhì)的第二入口和第二出口，第二入口和第二出口通過傳導(dǎo)第二介質(zhì)的第二路徑相互流體地連接。最后，設(shè)置有用于待加熱的第三介質(zhì)的第三入口和第三出口，第三入口和第三出口通過傳導(dǎo)第三介質(zhì)的第三路徑相互流體地連接。而且，第一路徑以介質(zhì)分開和傳遞熱的方式耦合至第二路徑和第三路徑，其中在第一路徑和第二路徑之間的熱傳遞耦合相對于第一介質(zhì)的流向發(fā)生在第一路徑和第三路徑之間的熱傳遞的上游。這里，第一路徑，以及第二路徑和第三路徑都是密閉的或者與傳熱單元的環(huán)境分離的。因此，傳熱單元特別的由部件或者結(jié)構(gòu)單元限定，該設(shè)備部件或者結(jié)構(gòu)單元包括用于將傳熱單元結(jié)合至傳導(dǎo)介質(zhì)的外部線路的全部連接，內(nèi)部地包含介質(zhì)路徑，并且可能地或者包括第一路徑至第二路徑和第三路徑的熱傳遞耦合。然后相應(yīng)的入口和出口能在次級側(cè)以合適的方式也為任何另外的路徑存在。
[0007]根據(jù)一有利的實施方式，用于傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第四路徑或者旁路路徑可以設(shè)置在初級側(cè)，是第一路徑與第二路徑和第三路徑之間的熱傳遞耦合的旁路，將第一入口流體地連接至第一出口。除此之外，可以設(shè)置控制設(shè)備，用于控制第一介質(zhì)通過第一路徑和第四路徑的流量。舉個例子來說，控制設(shè)備可以配置成能夠開啟和關(guān)閉第四路徑，其中任選地至少一個中間位置上也能被調(diào)整。或者，控制設(shè)備可以配置成能夠關(guān)閉和開啟第一路徑，其中任選地至少一個中間位置上也能在此被調(diào)整。當?shù)谒穆窂疥P(guān)閉時，第一介質(zhì)流過第一路徑。當?shù)谒穆窂介_啟時，由于第一路徑內(nèi)增加的由熱傳遞耦合至第二路徑和第三路徑而產(chǎn)生的流動阻力，第一介質(zhì)主要流過第四路徑。原則上，借助于控制裝置，第一介質(zhì)流過第一路徑和第四路徑的任何流量分布可以進行調(diào)整。例如，控制裝置可以依據(jù)第一介質(zhì)的熱含量和/或第二介質(zhì)或者第三介質(zhì)的熱需要量來啟動。這種情況下，控制的目標，例如，可以是避免第二介質(zhì)和/或第三介質(zhì)過熱或者調(diào)整第一介質(zhì)或第二介質(zhì)或第三介質(zhì)的目標溫度。流過第一路徑的第一介質(zhì)越多，那么可以被傳遞至第二介質(zhì)和第三介質(zhì)的熱量越多。流過第四路徑的第一介質(zhì)比例越高，那么傳遞給第二介質(zhì)和第三介質(zhì)的熱量就越少。
[0008]現(xiàn)在，一個特別有利的實施方式，其中，設(shè)置有共同殼體，其包括上述入口和上述出口，并且容納上述路徑。共同殼體因此具有第一入口、第二入口、第三入口、第一出口、第二出口和第三出口的單獨的連接，并且包含多個結(jié)構(gòu)，特別是壁，管和線路，這些結(jié)構(gòu)限定第一路徑、第二路徑和第三路徑。如果也設(shè)置有上述的第四路徑，那么第四路徑也設(shè)置于共同殼體內(nèi)。通過使用共同殼體，這里所公開的傳熱單元可以以特別簡單和緊湊的方式集成在一個復(fù)雜的設(shè)備中，那個設(shè)備包括在其線路內(nèi)可以結(jié)合有多個獨立的路徑的線路系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)一特別有利的實施方式，傳熱單元的殼體可以包含優(yōu)選為線性和/或圓柱形的管以及選優(yōu)為線性和/或圓柱形的夾套，其包圍管從而形成環(huán)形通道。之后，第一路徑經(jīng)由環(huán)形通道。第二路徑經(jīng)由第一線圈，該第一線圈螺旋形地圍繞在環(huán)形通道內(nèi)延伸的管。第三路徑經(jīng)由第二線圈，該第二線圈螺旋形地圍繞在環(huán)形通道內(nèi)延伸的管。如果設(shè)置第四路徑，那么第四路徑通過管。之后，相關(guān)控制裝置包括，例如，設(shè)置在管內(nèi)的控制元件，用于改變管可能通流的橫斷面。因此，可以獲得一種結(jié)構(gòu)特別緊湊的傳熱單元，其中每個線圈提供一大的傳熱面，并且因此使在第一介質(zhì)和第二介質(zhì)或者第三介質(zhì)之間的有效的熱傳遞成為可能。在環(huán)形通道內(nèi)，與第一介質(zhì)的流向相關(guān)的第二線圈設(shè)置在第一線圈的下游。這里，兩個線圈在環(huán)形通道內(nèi)能彼此軸向鄰接。這里所公開的管狀結(jié)構(gòu)，其中，管和夾套具有圓的截面，例如，圓形或者橢圓形或者卵形截面并且圓柱形地延伸，使在初級側(cè)的壓力相對較高成為可能，由此，在廢氣流內(nèi)的初級側(cè)上使用傳熱單元非常便利。所述線圈同樣能在內(nèi)部和外部都接觸相對高的壓力，其簡化了傳熱單元在廢氣流內(nèi)的初級側(cè)上和例如，在廢熱回收線路內(nèi)的次級側(cè)上的使用。
[0010]如果在次級側(cè)存在超過兩種介質(zhì)或者路徑，那么也可以設(shè)置兩個以上的線圈，其沿軸向彼此跟隨。
[0011]管可以直接連接至第一入口和第一出口并且包括入口區(qū)域，優(yōu)選穿孔的，可滲透第一介質(zhì)的入口區(qū)域以及出口區(qū)域，優(yōu)選穿孔的，可滲透第一介質(zhì)的出口區(qū)域。
[0012]根據(jù)一有利的更進一步的實施方式，至少一個線圈能包括線圈管，其在內(nèi)側(cè)傳導(dǎo)相應(yīng)的介質(zhì)，并且在外側(cè)設(shè)置有暴露于第一介質(zhì)的冷卻片。實際上，兩個線圈都裝有這樣的線圈管和冷卻片。冷卻片可以被配置為環(huán)形圓盤，其互相軸向間隔地安裝于線圈管的外側(cè)。可選擇的，冷卻片也能由帶實現(xiàn)，其螺旋形地卷繞線圈管。在這種情況下，冷卻片被壓制在線圈管上或者在焊接在其上或者熔接在其上。
[0013]用于殼體，尤其是用于管和夾套，以及用于線圈，尤其是用于相應(yīng)的線圈管和冷卻片的材料，取決于使用的條件，最好使用鐵合金，優(yōu)選鋼，特別優(yōu)選為不銹鋼。而且，也可以使用輕金屬或者輕合金，例如，鋁或者鋁合金?；蛘?，也可以使用銅或者銅合金。為了保護以抵抗腐蝕性廢氣，與廢氣接觸的表面可以設(shè)置有特別是陶瓷的防護涂層。優(yōu)選地，由銅做成的線圈可以在其外側(cè)設(shè)置有這樣的防護涂層。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第一裝置包括內(nèi)燃機，其包括新風系統(tǒng)，用于向內(nèi)燃機的燃燒室提供新鮮的空氣以及排氣系統(tǒng)，用于從燃燒室排出廢氣。此外，該裝置裝配有廢熱回收系統(tǒng)，其包括廢熱回收回路，其中循環(huán)有工作介質(zhì)在，用于蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器的下游用于膨脹工作介質(zhì)的膨脹設(shè)備，在蒸發(fā)器下游用于冷凝工作介質(zhì)的冷凝器以及在蒸發(fā)器下游用于驅(qū)動在廢熱回收回路內(nèi)工作介質(zhì)的運輸裝置。此外，該裝置裝備有冷卻回路，其中循環(huán)有冷卻介質(zhì)。另外，該裝置裝備有如上所述類型的傳熱單元，其中第一路徑包括在排氣系統(tǒng)中，從而廢氣構(gòu)成第一介質(zhì)。此外，第二路徑包括在廢熱回收回路中，從而工作介質(zhì)構(gòu)成第二介質(zhì)，并且在第一路徑和第二路徑之間熱傳遞耦合形成蒸發(fā)器。最后，第三路徑包括在冷卻回路中，從而冷卻介質(zhì)構(gòu)成第三介質(zhì)。在這樣的裝置內(nèi)，這里所述傳熱單元因此在一方面限定蒸發(fā)器，以及在另一方面限定冷卻器。經(jīng)由蒸發(fā)器，可以從廢氣中提取相當多的熱，即在相當高的溫度水平。經(jīng)由冷卻器，廢氣可以被進一步冷卻，例如，到達所需的目標溫度。這里，與廢熱回收回路相比較，冷卻回路可以在明顯較低的溫度水平進行操作。借助于這里所述的傳熱單元，這里所述的設(shè)備可以以相對緊湊的方式構(gòu)造。
[0015]本發(fā)明的第二裝置與上述第一裝置的不同在于另外還設(shè)置有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，用于再循環(huán)從排氣系統(tǒng)到新風系統(tǒng)的廢氣，其中冷卻回路包括冷卻器，用于冷卻再循環(huán)的廢氣。在這種情況下，傳熱單元可以安裝在設(shè)備中，以使得第一路徑包括在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，以使得再循環(huán)的廢氣現(xiàn)在形成第一介質(zhì)。這里，第二路徑也包括在廢熱回收回路中，從而使得工作介質(zhì)形成第二介質(zhì)，并且在第一路徑和第二路徑之間的熱傳遞耦合形成蒸發(fā)器。和這個第二裝置一起，第三路徑也包括在冷卻回路中，從而冷卻介質(zhì)形成第三介質(zhì)。除此之外，在這個第二裝置內(nèi)的在第一路徑和第三路徑之間的熱傳遞耦合形成冷卻再循環(huán)廢氣的冷卻器。通過這里描述的裝置，廢熱回收系統(tǒng)可以以特別緊湊的方式集成在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，因此，一方面可以實現(xiàn)再循環(huán)廢氣的有效冷卻，而另一方面，可以利用在該過程中產(chǎn)生的熱。這樣的設(shè)計具有優(yōu)勢，特別是，當涉及相對大容量的內(nèi)燃機時，實現(xiàn)相對大的廢氣再循環(huán)比率。由于廢氣循環(huán)系統(tǒng)和廢熱回收回路之間的熱傳遞耦合借助于所述的傳熱單元，因此可以充分地減輕發(fā)動機冷卻回路上的負荷，其用于冷卻常規(guī)的廢氣循環(huán)冷卻器。作為蒸發(fā)器的傳熱單元部分的整個能量，可以從廢氣中提取并且不再需要由發(fā)動機的冷卻回路吸收。
[0016]而且，用至少兩個這樣的傳熱單元來裝配該裝置，這是可能的，其中一個之后能被安裝在排氣系統(tǒng)內(nèi)的初級側(cè)而另外一個在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的初級側(cè)。在次級側(cè)，兩個傳熱單元可以各自獨立的連接。在次級側(cè)串聯(lián)連接兩個傳熱單元同樣是可能的，例如，為了首先根據(jù)通流蒸發(fā)在傳熱單元內(nèi)的廢熱回收回路的工作介質(zhì)，并且隨后根據(jù)通流在傳熱單元里使工作介質(zhì)過熱。
[0017]根據(jù)有利的更進一步的實施方式，冷卻回路可以用于冷卻內(nèi)燃機。另外或可選擇的，冷卻回路可以用于加熱空調(diào)房間的氣流，尤其是車輛的車廂。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的車輛，例如可以是陸地上的車輛或者飛機或者輪船，包括用于驅(qū)動車輛的驅(qū)動機構(gòu)，和如上所述類型的設(shè)備，其中內(nèi)燃機驅(qū)動連接到驅(qū)動機構(gòu)。換句話說，在車輛里的內(nèi)燃機用于驅(qū)動車輛。
[0019]本發(fā)明的更多的重要特征和優(yōu)勢將從附圖和相應(yīng)的【專利附圖】
【附圖說明】中獲得。
[0020]可以理解的是，上述提到的和下面將要描述的特征不僅可以按所說明的組合形式使用，還可以在不背離本發(fā)明的范圍內(nèi)，按其他的組合形式使用或單獨使用。
[0021]附圖顯示了本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施方式，下面將對其進行更詳細的描述，其中相同的附圖標記表示相同或相似或功能相同的部件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]每個附圖示意性的示出了，
[0023]圖1和2以非常簡化的示意圖的方式示出了在多種實施方式中的具有上述裝置的車輛的線路圖，
[0024]圖3所示的是傳熱單元的等距視圖，
[0025]圖4和5所示的是傳熱單元在不同操作狀態(tài)下的縱剖面，
[0026]圖6所示的是在去耦合元件區(qū)域的傳熱單元的等距剖視圖，
[0027]圖7所示的是另一個實施方式中的傳熱單元的簡化的縱剖面。
[0028]根據(jù)圖1和2，車輛1，優(yōu)選是陸地車輛，尤其是公路車輛，但是可選擇的也能是輪船或者飛機，裝置2，其依次包括內(nèi)燃機3和廢熱回收系統(tǒng)4。內(nèi)燃機3包括發(fā)動機組5，其中設(shè)置有多個燃燒室6，例如其由多個圓柱體限定，其中活塞設(shè)置成沖程可調(diào)整的。車輛1內(nèi)的內(nèi)燃機3用于驅(qū)動車輛1并且因此驅(qū)動連接到車輛1的驅(qū)動機構(gòu)7。例如，這里未示出的發(fā)動機組5的機軸驅(qū)動驅(qū)動機構(gòu)7。
[0029]內(nèi)燃機3通常包括新風系統(tǒng)8，將新鮮空氣供給燃燒室6。由箭頭9標明相應(yīng)的新鮮空氣氣流。此外，還設(shè)置有排氣系統(tǒng)10，用于將廢氣從燃燒室6中排出，其中由箭頭11標明相應(yīng)的廢氣流。
[0030]廢熱回收系統(tǒng)4包括廢熱回收回路12，其內(nèi)循環(huán)有工作介質(zhì)，并且其中在工作介質(zhì)的流動方向上相繼有用于蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸發(fā)器13，用于膨脹工作介質(zhì)的膨脹設(shè)備14，用于冷凝工作介質(zhì)的冷凝器15和用于驅(qū)動工作介質(zhì)的傳送設(shè)備16安裝在廢熱回收回路12內(nèi)。例如，膨脹設(shè)備14驅(qū)動發(fā)電機17發(fā)電，發(fā)電機17例如可以連接到未示出的電能存儲單元，例如連接至電池。冷凝器15包括在冷卻回路18中，冷卻回路18內(nèi)循環(huán)有冷卻介質(zhì)。廢熱回收系統(tǒng)4根據(jù)郎肯循環(huán)過程或者根據(jù)郎肯克勞修斯循環(huán)過程操作。
[0031 ] 內(nèi)燃機3還裝備有用于冷卻發(fā)動機組5的冷卻回路19，其中，在這種情況下在發(fā)動機組5內(nèi)運行的冷卻劑通路由虛線標示。在這條冷卻回路19內(nèi)，合并有散熱器20，其可以經(jīng)受在運行操作期間在車輛1內(nèi)產(chǎn)生的冷卻氣流21，也就是所謂的逆風。另外，冷卻氣流21可以借助于鼓風機22產(chǎn)生或者被放大。
[0032]根據(jù)圖2，該裝置2可以另外裝備有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23，其使得從排氣系統(tǒng)10到新風系統(tǒng)8的廢氣的再循環(huán)成為可能。因此，廢氣回輸管路24連接至動態(tài)閥瓣25的上游的排氣側(cè)的排氣系統(tǒng)10，并且連接至在節(jié)流閥26的下游的新鮮空氣側(cè)的新風系統(tǒng)8。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23另外還包括廢氣再循環(huán)閥27，其設(shè)置在廢氣回輸管路24內(nèi)，并且可以用于調(diào)整廢氣再循環(huán)率。
[0033]獨立的裝置2另外還裝有至少一個傳熱單元28，其將在下文特別是參照圖3至7進行更為詳細的說明。
[0034]根據(jù)圖1至7，傳熱單元28包括第一入口 29和第一出口 30，用于使第一介質(zhì)在初級側(cè)被冷卻。第一入口 29和第一出口 30通過傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第一路徑31相互流體地連接。傳熱單元28另外還包括第二入口 32和第二出口 33，用于使第二介質(zhì)在次級側(cè)上被加熱，其通過傳導(dǎo)第二介質(zhì)的第二路徑34相互流體地連接。此外，傳熱單元28裝有第三入口35和第三出口 36，用于使第三介質(zhì)在次級側(cè)上被加熱，其通過傳導(dǎo)第三介質(zhì)的第三路徑37相互流體地連接。在傳熱單元28內(nèi)，第二路徑34和第三路徑37現(xiàn)在每個都以介質(zhì)分開及熱傳遞的方式連接至第一路徑31。這里，在第一路徑31和第二路徑34之間的熱傳遞耦合根據(jù)第一介質(zhì)的流向，在第一路徑31和第三路徑37之間的熱傳遞耦合的上游實現(xiàn)。
[0035]在另一個實施方式中，至少一個另外的入口、出口和路徑可以被另外設(shè)置在次級側(cè)。
[0036]在這里所示的實施方式中，傳熱單元28在初級側(cè)另外還有第四路徑38，其同樣設(shè)置用于傳導(dǎo)第一介質(zhì)，其中第四路徑38是第一路徑31和第二路徑34以及第三路徑37的熱傳遞耦合的旁路，流體性地將第一入口 29連接至第一出口 30。在這種情況下，第四路徑38限定了第一路徑3相對于熱傳遞耦合至第二路徑34和第三路徑37的旁路。此外，還設(shè)置控制設(shè)備39，借助于控制設(shè)備39可以控制第一介質(zhì)通過第一路徑31和第四路徑38的流量。例如，控制設(shè)備39能包括控制元件40，其例如可以用閥瓣(flap)實現(xiàn)，例如蝶形瓣，為了改變可能通流的橫斷面，最好是在第一路徑31內(nèi)或者在第四路徑38內(nèi)。
[0037]優(yōu)選地，傳熱單元28包括共同殼體41，其包含上述入口 29、32、35和上述出口 30、33、36，并且其包含上述路徑31、34、37和38。
[0038]根據(jù)圖3至7所示的優(yōu)選實施方式，殼體41包括夾套42，其圓柱形和直線地配置。此外，殼體41包括管43，其同樣圓柱形和直線地配置，并且在這個實施例內(nèi)，在夾套42內(nèi)同軸設(shè)置。這里，夾套42的內(nèi)徑比管43的外徑大，從而，夾套42包圍管43以形成環(huán)形通道44。管43通過穿孔的入口區(qū)域45連接至第一入口 29以及對通過穿孔的出口區(qū)域46連接至第一出口 30。通過穿孔的入口區(qū)域45，可以獲得第一入口 29和環(huán)形通道44的入口區(qū)域47之間的流體性耦合。通過在管43的出口區(qū)域46的穿孔，獲得在環(huán)形通道44的出口區(qū)域48和第一出口 30之間的流體性耦合。
[0039]這里，在所有實施方式中，管43和夾套42能各自有圓的橫斷面，其可能是圓形或者卵形或者橢圓形。
[0040]第一路徑31通過環(huán)形通道44。作為對照的是第四路徑38通過管43。這里，控制設(shè)備39包括控制元件40，其也設(shè)置在管43內(nèi)，以便能改變管43的能通流的橫斷面。在圖4和7中，控制元件40被調(diào)整在關(guān)閉位置，其充分地阻斷管43的能通流的橫斷面。因此，第一介質(zhì)流過環(huán)形通道44，即沿著第一路徑31。在圖5中，與之相比，控制元件40被調(diào)整在開啟位置，其很大程度上開啟管32的能通流的橫斷面。由于同樣開啟的環(huán)形通道44的通流阻力要大的多，因此，第一介質(zhì)在這種情況下流過管33，即沿著第四路徑38，因此繞過至第二路徑34和第三路徑37的熱傳遞耦合。很明顯的是，原則上任何合乎需要的中間位置都是可調(diào)的。在圖4和7中，用虛線標示控制元件40的開啟位置和在圖5中控制元件40的關(guān)閉位置。
[0041]在環(huán)形通道44內(nèi)，設(shè)置第一線圈49，其成螺旋形地包圍管43，并且在其中第二路徑34延伸穿過。換句話說，第一線圈49流體地連接第二入口 32和第二出口 33。在環(huán)形通道44內(nèi)，另外設(shè)置有與第一線圈49軸向相鄰的第二線圈50，其同樣成螺旋形包圍管43。第二線圈50流體地連接第三入口 35和第三出口 36，從而第三路徑37通過第二線圈50。線圈49，50分別各自包括相應(yīng)的線圈管51和52，在內(nèi)側(cè)各自傳導(dǎo)相應(yīng)的介質(zhì)并在外側(cè)帶有冷卻片53，冷卻片53在環(huán)形通道44里暴露于第一介質(zhì)。對于次級側(cè)上的任何其他的路徑來說，可以設(shè)置另外的線圈。
[0042]在圖4和5的實施例中，殼體41包括入口漏斗56以及出口漏斗57，入口漏斗56在入口側(cè)構(gòu)成管43到夾套42的過渡，并且在其內(nèi)設(shè)置有穿孔入口區(qū)域45，出口漏斗57，其在出口側(cè)構(gòu)成從管43到夾套42的過渡，并且在其內(nèi)設(shè)置有穿孔出口區(qū)域46。與之相比，圖7示出一個實施方式，代替入口漏斗56，包括在入口側(cè)的端頭58或者多個入口端頭58以及代替出口漏斗57，出口側(cè)的端頭59或多個出口端頭59，其限定了殼體41的端面，并且固定在夾套42上，例如通過卷邊的方式。在這種情況下，夾套42和管43不是直接相互連接的。在這種情況下，夾套42同時覆蓋在傳熱單元28的軸向60上的氣體可滲透性入口區(qū)域45和氣體可滲透性出口區(qū)域46。
[0043]根據(jù)圖6，可以這樣設(shè)置，線圈49、50通過熱絕緣體在內(nèi)側(cè)徑向壓靠管43。另外或者可選擇的，至少第一線圈49通過熱絕緣體61在外側(cè)徑向壓靠夾套42。另外或者可選擇的，所述絕緣體61位于外側(cè)，可以提供軸承62，其一方面在夾套42上支撐其自身，而另一方面在各自的線圈49和/或50上，以便將線圈49，50軸向固定在夾套42里。特別有利的是，軸承62可以是熱絕緣軸承62，例如以軸承墊的形式。這樣的軸承62位于外側(cè)并且作為絕緣體61，這在圖6中是明顯的。根據(jù)優(yōu)選實施方式，只有第一線圈49朝向外側(cè)是熱絕緣的，而在第二線圈50的情況下所述熱絕緣體可以省略。
[0044]當參照圖3至5，恰好設(shè)置了兩個線圈49、50，它們互相軸向相鄰徑向設(shè)置成單個的列或單個的層，圖6和7示出一個實施方式，其中這些線圈49、50中的至少一個，優(yōu)選第一線圈49，徑向設(shè)置成三列或三層并且由三部分線圈4%、492和493組成，它們徑向相鄰設(shè)置，并且是彼此同軸設(shè)置。因此，第一路徑34的能通流的橫斷面可以被相應(yīng)地擴大，其具有短的軸長能減少第一路徑34內(nèi)的通流阻力和壓力損失。參照圖7相似結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于第二路徑37。
[0045]參照圖6，相應(yīng)線圈49、50的流體地連接，這里是第一線圈49至殼體側(cè)上的相關(guān)二級連接，即至第二入口 32或者至第二出口 33，根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，并不是直接連接的而是通過去耦合元件63，即間接的。在這種情況下的各自的去耦合元件63設(shè)置在殼體41的內(nèi)部，其是可移動或者可彎曲的，并且能抵消相應(yīng)線圈49和殼體41或者夾套42之間的相對運動。這樣的相對運動能發(fā)生，例如由于夾套42和相應(yīng)線圈49之間的不同的熱膨脹系數(shù)。去耦合元件63例如能被配置為金屬螺紋軟管或者雙聯(lián)鎖金屬軟管。其可以徑向地設(shè)置在單個或者多個層內(nèi)。在里面和/或在外面，去耦合元件63可以包括彈性保護層，其覆蓋螺紋軟管的波結(jié)構(gòu)。這樣的保護層例如可以配置為雙聯(lián)鎖金屬軟管。在圖6所示的實施例中，去耦合元件63在一端流體地連接到相應(yīng)的二級連接32或者33，在另一端連接至收集元件64，或者連接至收集元件64，其完全示例性地依次流體地連接至在圖6內(nèi)所述的三個部分線圈如果如同在圖3至5的實施例所示，只提供一個線圈49，之后去耦合元件63直接連接至線圈49。
[0046]在圖1所示的實施方式中，傳熱單元28集成在裝置2中，從而使得它的第一路徑31包括在排氣系統(tǒng)10中。為此，第一入口 29和第一出口 30連接到排氣系統(tǒng)10。從而，第一介質(zhì)由廢氣形成。第二路徑34包括在廢熱回收回路12中。為此，第二入口 32和第二出口 33連接到廢熱回收回路12。因此，工作介質(zhì)形成第二介質(zhì)。而且，蒸發(fā)器13通過在第一路徑31和第二路徑34之間的熱傳遞耦合形成，即在傳熱單元28內(nèi)實現(xiàn)。第三路徑37合并在冷卻回路54中，從而使得在冷卻回路54內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)，形成第三介質(zhì)。在這種情況下，冷卻回路54可以包括在冷卻回路19中，用于冷卻發(fā)動機組5和/或包括在冷卻回路18中用于冷卻冷凝器15。
[0047]在圖2所示的實施方式中，傳熱單元28集成在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23中，從而第一路徑31包括在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23或者它的廢氣回輸管路24中。為此，第一入口 29和第一出口 30連接至廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23，從而再循環(huán)的廢氣形成第一介質(zhì)。這里，第二路徑34也包括在廢熱回收回路12中，從而使廢熱回收系統(tǒng)4的工作介質(zhì)形成傳熱單元28的第二介質(zhì)。第三路徑37也包括在冷卻回路54中，從而使它的冷卻介質(zhì)形成傳熱單元28的第三介質(zhì)。在這里，也可以這樣設(shè)置，即冷卻回路54包括在冷卻回路19中，用于冷卻發(fā)動機組5和/或在冷卻回路18內(nèi)用于冷卻冷凝器50。或者，冷卻回路54也能被耦合至傳熱單元，借助于其，可以加熱供送至車輛1的客艙的用于空調(diào)系統(tǒng)的氣流。
[0048]在如圖2所示的實施方式中，廢熱回收系統(tǒng)4的蒸發(fā)器13再次經(jīng)由第一路徑31和第二路徑34的熱傳遞耦合形成，即在傳熱單元28內(nèi)實現(xiàn)。作為對照，在第一路徑31和第三路徑37之間的熱傳遞耦合限定廢氣循環(huán)冷卻器55，借助于其再循環(huán)的廢氣可以被冷卻至預(yù)定的目標溫度。優(yōu)選地，相關(guān)冷卻回路54包括在發(fā)動機冷卻回路19中或者在一條單獨的冷卻回路內(nèi)，其同樣能通過單獨的散熱器經(jīng)受冷卻的氣流。
[0049]為了在圖2中所示的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23中使用傳熱單元28，形成廢熱回收系統(tǒng)4的蒸發(fā)器13或者廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23的冷卻器55的傳熱單元28的這些區(qū)域以框架標示。
[0050]在這里所示的實施方式中，在第二路徑34內(nèi)的第二介質(zhì)的流向和在第三路徑37里的第三介質(zhì)的流向相對于在逆流中在第一路徑31內(nèi)的第一介質(zhì)的流向設(shè)置。在一個可選的實施方式中，可以提供，作為對照，在第三路徑37里的第三介質(zhì)的流向相對于在并行流里的在第一路徑31內(nèi)的第一介質(zhì)的流向設(shè)置，從而減少第三介質(zhì)的蒸發(fā)的第三趨勢，例如在EGR冷卻器55里。在這種情況下的第二介質(zhì)能保持逆流。
【權(quán)利要求】
1.一種傳熱單兀-具有用于待冷卻的第一介質(zhì)的第一入口(29)和第一出口(30)，它們通過傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第一路徑(31)相互流體地連接，-具有用于待加熱的第二介質(zhì)的第二入口(32)和第二出口(33)，它們通過傳導(dǎo)第二介質(zhì)的第二路徑(34)相互流體地連接，-具有用于待加熱的第三介質(zhì)的第三入口(35)和第三出口(36)，它們通過傳導(dǎo)第三介質(zhì)的第三路徑(37)相互流體性的連接，-其中第一路徑(31)以介質(zhì)分開和熱傳遞的方式耦合至第二路徑(34)和第三路徑(37)，-其中在第一路徑(31)和第二路徑(34)之間的熱傳遞耦合相對于第一介質(zhì)的流向發(fā)生在第一路徑(31)和第三路徑(37)之間的傳遞熱耦合的上游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱單元，其特征在于，用于傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第四路徑(38)，是第一路徑(31)和第二路徑(34)以及第三路徑(37)的熱傳遞耦合的旁路，流體地將第一入口(29)連接至第一出口(30)，其中，還設(shè)置用于控制第一介質(zhì)通過第一路徑(31)和第四路徑(38)的流量的控制設(shè)備(39)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的傳熱單元，其特征在于，共同殼體(41)，其包括所述入口(29、32、35)和所述出口 (30、33、36)，并且其包含所述路徑(31、34、37 ;31、34、37、38)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的傳熱單元，其特征在于-殼體(41)包括管(43)并且包括夾套(42)，夾套(42)包圍管(43)以形成環(huán)形通道(44)，-第一路徑(31)通過環(huán)形通道(44)，-第二路徑(34)通過螺旋形地包圍管(43)的第二線圈(49)，管(43)在環(huán)形通道(44)內(nèi)延伸，-第三路徑(37)通過螺旋形地包圍管(43)并且在環(huán)形通道(44)內(nèi)延伸的第二線圈(50)，-第四路徑(38)通過管(43)，-控制設(shè)備包括設(shè)置在管(43)內(nèi)的控制元件(40)，用于改變管(43)的能通流的橫斷面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳熱單元，其特征在于，線圈(49、50)中的至少一個包括線圈管(51、52)，其在內(nèi)側(cè)傳導(dǎo)相應(yīng)的介質(zhì)并且在外側(cè)帶有暴露于第一介質(zhì)的冷卻片(53)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的傳熱單元，其特征在于，至少一個線圈(49)通過去耦合元件(63)流體地連接至相關(guān)入口(32 ；35)或者至相關(guān)出口(33 ;36)。
7.一種裝置-具有內(nèi)燃機(3)，其包括新風系統(tǒng)(8)，用于向內(nèi)燃機(3)的燃燒室(6)供給新鮮空氣以及排氣系統(tǒng)(10)，用于將廢氣從燃燒室(6)中排出，-具有在其中循環(huán)有工作介質(zhì)的廢熱回收回路(12)內(nèi)的廢熱回收系統(tǒng)(4)，包括用于蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸發(fā)器(13)，在其下游用于膨脹工作介質(zhì)的膨脹設(shè)備(14)，在其下游用于凝結(jié)工作介質(zhì)的冷凝器(15)，以及在其下游用于驅(qū)動在廢熱回收回路(12)內(nèi)的工作介質(zhì)的傳送設(shè)備(16)，-具有冷卻回路(54)，在其中循環(huán)冷卻介質(zhì)，-具有至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的傳熱單元(28)，-其中第一路徑(31)包括在排氣系統(tǒng)(10)中，從而廢氣形成第一介質(zhì)，-其中第二路徑(34)包括在廢熱回收回路(12)中，從而工作介質(zhì)形成第二介質(zhì)，并且在第一路徑(31)和第二路徑(34)之間的熱傳遞耦合形成蒸發(fā)器(13)，-其中第三路徑(37)包括在冷卻回路(54)中，從而冷卻介質(zhì)形成第三介質(zhì)。
8.一種裝置-具有內(nèi)燃機(3)，其包括新風系統(tǒng)(8)，用于向內(nèi)燃機(3)的燃燒室(6)供給新鮮空氣，排氣系統(tǒng)(10)，用于將廢氣從燃燒室(6)中排出，以及廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(23)，用于再循環(huán)從排氣系統(tǒng)(10)到新風系統(tǒng)的廢氣，-具有在其中循環(huán)有工作介質(zhì)的廢熱回收回路(12)內(nèi)的廢熱回收系統(tǒng)(4)，包括用于蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸發(fā)器(13)，在其下游用于膨脹工作介質(zhì)的膨脹設(shè)備(14)，在其下游用于凝結(jié)工作介質(zhì)的冷凝器(15)，以及在其下游用于驅(qū)動在廢熱回收回路(12)內(nèi)的工作介質(zhì)的傳送設(shè)備(16)，-具有冷卻回路(54) ，在其中循環(huán)冷卻介質(zhì)，-具有至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的傳熱單元(28)，-其中第一路徑(31)包括在排氣系統(tǒng)(23)中，從而廢氣形成第一介質(zhì)，-其中第二路徑(34)包括在廢熱回收回路(12)中，從而工作介質(zhì)形成第二介質(zhì)，并且在第一路徑(31)和第二路徑(34)之間的熱傳遞耦合形成蒸發(fā)器(13)，-其中第三路徑(37)包括在冷卻回路(54)中，從而冷卻介質(zhì)形成第三介質(zhì)并且在在第一路徑(31)和第三路徑(37)之間的熱傳遞耦合形成冷卻器(55)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的設(shè)備，其特征在于-冷卻回路(54)用于冷卻內(nèi)燃機(3)和/或用于加熱用于空調(diào)房間的氣流，尤其是車輛⑴的客艙。
10.一種車輛，尤其是陸地上的車輛或者飛機或者船，其包括驅(qū)動機構(gòu)(7)，用于驅(qū)動根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的車輛⑴和裝置(2)，其中內(nèi)燃機(3)是驅(qū)動連接到驅(qū)動機構(gòu)⑵。
【文檔編號】F02G5/02GK103673675SQ201310418106
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月14日
【發(fā)明者】馬蒂亞斯·費爾巴哈, 于爾根·施魏策爾, 馬庫斯·比爾勒, 格爾德·蓋澤, 克里斯多夫·克林格 申請人:埃貝斯佩歇廢氣技術(shù)合資公司
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種傳熱單元(28)，具有用于待冷卻的第一介質(zhì)的第一入口(29)和第一出口(30)，它們通過傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第一路徑(31)相互流體性的連接，具有用于待加熱的第二介質(zhì)的第二入口(32)和第二出口(33)，它們通過傳導(dǎo)第二介質(zhì)的第二路徑(34)相互流體性的連接，具有用于待加熱的第三介質(zhì)的第三入口(35)和第三出口(36)，它們通過傳導(dǎo)第三介質(zhì)的第三路徑(37)相互流體性的連接，其中第一路徑(31)以介質(zhì)分開和熱傳遞的方式耦合至第二路徑(34)和第三路徑(37)，其中在第一路徑(31)和第二路徑(34)之間的熱傳遞耦合相對于第一介質(zhì)的流向發(fā)生在第一路徑(31)和第三路徑(37)之間的傳遞熱耦合的上游。
【專利說明】傳熱單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳熱單元以及一種裝配有該單元的裝置。本發(fā)明還另外涉及一種裝配有該裝置的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]這樣的傳熱單元是公知的，其中第一介質(zhì)以一種熱傳遞和介質(zhì)分開的方式耦合至第二介質(zhì)。具有緊湊和節(jié)約成本結(jié)構(gòu)的傳熱單元應(yīng)用在例如車輛中。例如，現(xiàn)代機動車輛可以裝備有廢熱回收系統(tǒng)，用于利用內(nèi)燃機的廢氣中帶有的熱量。這樣的廢熱回收系統(tǒng)可以，例如，通過朗肯循環(huán)工藝操作，特別是可以通過朗肯-克勞修斯循環(huán)工藝操作。這樣的循環(huán)工藝包括在其內(nèi)可以蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸發(fā)器。實際上，這樣的蒸發(fā)器可以結(jié)合在內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中，從而利用廢氣的熱量蒸發(fā)工作介質(zhì)?？梢栽O(shè)置發(fā)動機冷卻回路，用于冷卻內(nèi)燃機的發(fā)動機組，并且，在其內(nèi)設(shè)置車輛散熱器，通過車輛散熱器以常用的方式將冷卻氣流以熱傳遞的方式耦合至冷卻劑，從發(fā)動機組中帶走多余的熱量。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了上述類型的傳熱單元或是裝配有該單元的裝置或是裝配有該單元的車輛的改進的實施方式，其特征在于特別地具有緊湊的結(jié)構(gòu)和高的效率。
[0004]本發(fā)明是基于這樣的總的構(gòu)思，即配置傳熱單元，其中在初級側(cè)的第一介質(zhì)在次級側(cè)被耦合到至少兩種另外的介質(zhì)，均以熱傳遞的方式耦合至第二介質(zhì)和第三介質(zhì)，然而是分別地、即相繼地，從而在第一介質(zhì)的流向上，第二介質(zhì)以熱傳遞的方式首先耦合第一介質(zhì)，并且只有在這之后，第三介質(zhì)以熱傳遞的方式耦合到第一介質(zhì)。第一介質(zhì)提供熱量，其以二級或者多級的方式首先傳送至第二介質(zhì)以及之后傳遞至第三介質(zhì)，并且如果合適之后再傳遞到至少一個另外的介質(zhì)。通過所建議的結(jié)構(gòu)，特別是在介質(zhì)的相應(yīng)流速下，能夠借助第一介質(zhì)的熱量將第二介質(zhì)加熱到比第三介質(zhì)要高的溫度。因此，這里將公開雙向傳熱單元，其同樣也可以稱為雙重傳熱單元，可以以多種不同的方式進行應(yīng)用，而同時具有緊密的結(jié)構(gòu)，特別地，與兩個單獨的傳熱單元相比需要更少的安裝空間。而且，將這個雙重傳熱單元安裝在傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第一路徑里能非常容易地實現(xiàn)，從而，在這之后，傳導(dǎo)第二介質(zhì)的第二路徑和傳導(dǎo)第三介質(zhì)的第三路徑都能以熱傳遞的方式耦合到第三路徑。因此，這里所公開的傳熱單元在復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)的安裝可以被簡化，例如，在內(nèi)燃機的外圍內(nèi)以及優(yōu)選的，在車輛內(nèi)的安裝被簡化。
[0005]第二路徑和第三路徑相互介質(zhì)分開并且與第一路徑介質(zhì)分開地通過傳熱單元，并且如果可能的，也與第四路徑介質(zhì)分開。因此，第二路徑和第三路徑也可以使用不同的介質(zhì)。特別的，第二路徑和第三路徑可以在不同的溫度水平進行操作。然后，同樣應(yīng)用于次級側(cè)的任何另外的路徑。
[0006]為了實現(xiàn)這樣的傳熱單元，本發(fā)明詳細地公開了所述傳熱單元裝配有用于待冷卻的第一介質(zhì)的第一入口和第一出口，第一入口和第二出口通過傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第一路徑相互流體地連接。此外，設(shè)置有用于待加熱的第二介質(zhì)的第二入口和第二出口，第二入口和第二出口通過傳導(dǎo)第二介質(zhì)的第二路徑相互流體地連接。最后，設(shè)置有用于待加熱的第三介質(zhì)的第三入口和第三出口，第三入口和第三出口通過傳導(dǎo)第三介質(zhì)的第三路徑相互流體地連接。而且，第一路徑以介質(zhì)分開和傳遞熱的方式耦合至第二路徑和第三路徑，其中在第一路徑和第二路徑之間的熱傳遞耦合相對于第一介質(zhì)的流向發(fā)生在第一路徑和第三路徑之間的熱傳遞的上游。這里，第一路徑，以及第二路徑和第三路徑都是密閉的或者與傳熱單元的環(huán)境分離的。因此，傳熱單元特別的由部件或者結(jié)構(gòu)單元限定，該設(shè)備部件或者結(jié)構(gòu)單元包括用于將傳熱單元結(jié)合至傳導(dǎo)介質(zhì)的外部線路的全部連接，內(nèi)部地包含介質(zhì)路徑，并且可能地或者包括第一路徑至第二路徑和第三路徑的熱傳遞耦合。然后相應(yīng)的入口和出口能在次級側(cè)以合適的方式也為任何另外的路徑存在。
[0007]根據(jù)一有利的實施方式，用于傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第四路徑或者旁路路徑可以設(shè)置在初級側(cè)，是第一路徑與第二路徑和第三路徑之間的熱傳遞耦合的旁路，將第一入口流體地連接至第一出口。除此之外，可以設(shè)置控制設(shè)備，用于控制第一介質(zhì)通過第一路徑和第四路徑的流量。舉個例子來說，控制設(shè)備可以配置成能夠開啟和關(guān)閉第四路徑，其中任選地至少一個中間位置上也能被調(diào)整。或者，控制設(shè)備可以配置成能夠關(guān)閉和開啟第一路徑，其中任選地至少一個中間位置上也能在此被調(diào)整。當?shù)谒穆窂疥P(guān)閉時，第一介質(zhì)流過第一路徑。當?shù)谒穆窂介_啟時，由于第一路徑內(nèi)增加的由熱傳遞耦合至第二路徑和第三路徑而產(chǎn)生的流動阻力，第一介質(zhì)主要流過第四路徑。原則上，借助于控制裝置，第一介質(zhì)流過第一路徑和第四路徑的任何流量分布可以進行調(diào)整。例如，控制裝置可以依據(jù)第一介質(zhì)的熱含量和/或第二介質(zhì)或者第三介質(zhì)的熱需要量來啟動。這種情況下，控制的目標，例如，可以是避免第二介質(zhì)和/或第三介質(zhì)過熱或者調(diào)整第一介質(zhì)或第二介質(zhì)或第三介質(zhì)的目標溫度。流過第一路徑的第一介質(zhì)越多，那么可以被傳遞至第二介質(zhì)和第三介質(zhì)的熱量越多。流過第四路徑的第一介質(zhì)比例越高，那么傳遞給第二介質(zhì)和第三介質(zhì)的熱量就越少。
[0008]現(xiàn)在，一個特別有利的實施方式，其中，設(shè)置有共同殼體，其包括上述入口和上述出口，并且容納上述路徑。共同殼體因此具有第一入口、第二入口、第三入口、第一出口、第二出口和第三出口的單獨的連接，并且包含多個結(jié)構(gòu)，特別是壁，管和線路，這些結(jié)構(gòu)限定第一路徑、第二路徑和第三路徑。如果也設(shè)置有上述的第四路徑，那么第四路徑也設(shè)置于共同殼體內(nèi)。通過使用共同殼體，這里所公開的傳熱單元可以以特別簡單和緊湊的方式集成在一個復(fù)雜的設(shè)備中，那個設(shè)備包括在其線路內(nèi)可以結(jié)合有多個獨立的路徑的線路系統(tǒng)。
[0009]根據(jù)一特別有利的實施方式，傳熱單元的殼體可以包含優(yōu)選為線性和/或圓柱形的管以及選優(yōu)為線性和/或圓柱形的夾套，其包圍管從而形成環(huán)形通道。之后，第一路徑經(jīng)由環(huán)形通道。第二路徑經(jīng)由第一線圈，該第一線圈螺旋形地圍繞在環(huán)形通道內(nèi)延伸的管。第三路徑經(jīng)由第二線圈，該第二線圈螺旋形地圍繞在環(huán)形通道內(nèi)延伸的管。如果設(shè)置第四路徑，那么第四路徑通過管。之后，相關(guān)控制裝置包括，例如，設(shè)置在管內(nèi)的控制元件，用于改變管可能通流的橫斷面。因此，可以獲得一種結(jié)構(gòu)特別緊湊的傳熱單元，其中每個線圈提供一大的傳熱面，并且因此使在第一介質(zhì)和第二介質(zhì)或者第三介質(zhì)之間的有效的熱傳遞成為可能。在環(huán)形通道內(nèi)，與第一介質(zhì)的流向相關(guān)的第二線圈設(shè)置在第一線圈的下游。這里，兩個線圈在環(huán)形通道內(nèi)能彼此軸向鄰接。這里所公開的管狀結(jié)構(gòu)，其中，管和夾套具有圓的截面，例如，圓形或者橢圓形或者卵形截面并且圓柱形地延伸，使在初級側(cè)的壓力相對較高成為可能，由此，在廢氣流內(nèi)的初級側(cè)上使用傳熱單元非常便利。所述線圈同樣能在內(nèi)部和外部都接觸相對高的壓力，其簡化了傳熱單元在廢氣流內(nèi)的初級側(cè)上和例如，在廢熱回收線路內(nèi)的次級側(cè)上的使用。
[0010]如果在次級側(cè)存在超過兩種介質(zhì)或者路徑，那么也可以設(shè)置兩個以上的線圈，其沿軸向彼此跟隨。
[0011]管可以直接連接至第一入口和第一出口并且包括入口區(qū)域，優(yōu)選穿孔的，可滲透第一介質(zhì)的入口區(qū)域以及出口區(qū)域，優(yōu)選穿孔的，可滲透第一介質(zhì)的出口區(qū)域。
[0012]根據(jù)一有利的更進一步的實施方式，至少一個線圈能包括線圈管，其在內(nèi)側(cè)傳導(dǎo)相應(yīng)的介質(zhì)，并且在外側(cè)設(shè)置有暴露于第一介質(zhì)的冷卻片。實際上，兩個線圈都裝有這樣的線圈管和冷卻片。冷卻片可以被配置為環(huán)形圓盤，其互相軸向間隔地安裝于線圈管的外側(cè)。可選擇的，冷卻片也能由帶實現(xiàn)，其螺旋形地卷繞線圈管。在這種情況下，冷卻片被壓制在線圈管上或者在焊接在其上或者熔接在其上。
[0013]用于殼體，尤其是用于管和夾套，以及用于線圈，尤其是用于相應(yīng)的線圈管和冷卻片的材料，取決于使用的條件，最好使用鐵合金，優(yōu)選鋼，特別優(yōu)選為不銹鋼。而且，也可以使用輕金屬或者輕合金，例如，鋁或者鋁合金?；蛘?，也可以使用銅或者銅合金。為了保護以抵抗腐蝕性廢氣，與廢氣接觸的表面可以設(shè)置有特別是陶瓷的防護涂層。優(yōu)選地，由銅做成的線圈可以在其外側(cè)設(shè)置有這樣的防護涂層。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第一裝置包括內(nèi)燃機，其包括新風系統(tǒng)，用于向內(nèi)燃機的燃燒室提供新鮮的空氣以及排氣系統(tǒng)，用于從燃燒室排出廢氣。此外，該裝置裝配有廢熱回收系統(tǒng)，其包括廢熱回收回路，其中循環(huán)有工作介質(zhì)在，用于蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器的下游用于膨脹工作介質(zhì)的膨脹設(shè)備，在蒸發(fā)器下游用于冷凝工作介質(zhì)的冷凝器以及在蒸發(fā)器下游用于驅(qū)動在廢熱回收回路內(nèi)工作介質(zhì)的運輸裝置。此外，該裝置裝備有冷卻回路，其中循環(huán)有冷卻介質(zhì)。另外，該裝置裝備有如上所述類型的傳熱單元，其中第一路徑包括在排氣系統(tǒng)中，從而廢氣構(gòu)成第一介質(zhì)。此外，第二路徑包括在廢熱回收回路中，從而工作介質(zhì)構(gòu)成第二介質(zhì)，并且在第一路徑和第二路徑之間熱傳遞耦合形成蒸發(fā)器。最后，第三路徑包括在冷卻回路中，從而冷卻介質(zhì)構(gòu)成第三介質(zhì)。在這樣的裝置內(nèi)，這里所述傳熱單元因此在一方面限定蒸發(fā)器，以及在另一方面限定冷卻器。經(jīng)由蒸發(fā)器，可以從廢氣中提取相當多的熱，即在相當高的溫度水平。經(jīng)由冷卻器，廢氣可以被進一步冷卻，例如，到達所需的目標溫度。這里，與廢熱回收回路相比較，冷卻回路可以在明顯較低的溫度水平進行操作。借助于這里所述的傳熱單元，這里所述的設(shè)備可以以相對緊湊的方式構(gòu)造。
[0015]本發(fā)明的第二裝置與上述第一裝置的不同在于另外還設(shè)置有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，用于再循環(huán)從排氣系統(tǒng)到新風系統(tǒng)的廢氣，其中冷卻回路包括冷卻器，用于冷卻再循環(huán)的廢氣。在這種情況下，傳熱單元可以安裝在設(shè)備中，以使得第一路徑包括在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，以使得再循環(huán)的廢氣現(xiàn)在形成第一介質(zhì)。這里，第二路徑也包括在廢熱回收回路中，從而使得工作介質(zhì)形成第二介質(zhì)，并且在第一路徑和第二路徑之間的熱傳遞耦合形成蒸發(fā)器。和這個第二裝置一起，第三路徑也包括在冷卻回路中，從而冷卻介質(zhì)形成第三介質(zhì)。除此之外，在這個第二裝置內(nèi)的在第一路徑和第三路徑之間的熱傳遞耦合形成冷卻再循環(huán)廢氣的冷卻器。通過這里描述的裝置，廢熱回收系統(tǒng)可以以特別緊湊的方式集成在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中，因此，一方面可以實現(xiàn)再循環(huán)廢氣的有效冷卻，而另一方面，可以利用在該過程中產(chǎn)生的熱。這樣的設(shè)計具有優(yōu)勢，特別是，當涉及相對大容量的內(nèi)燃機時，實現(xiàn)相對大的廢氣再循環(huán)比率。由于廢氣循環(huán)系統(tǒng)和廢熱回收回路之間的熱傳遞耦合借助于所述的傳熱單元，因此可以充分地減輕發(fā)動機冷卻回路上的負荷，其用于冷卻常規(guī)的廢氣循環(huán)冷卻器。作為蒸發(fā)器的傳熱單元部分的整個能量，可以從廢氣中提取并且不再需要由發(fā)動機的冷卻回路吸收。
[0016]而且，用至少兩個這樣的傳熱單元來裝配該裝置，這是可能的，其中一個之后能被安裝在排氣系統(tǒng)內(nèi)的初級側(cè)而另外一個在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的初級側(cè)。在次級側(cè)，兩個傳熱單元可以各自獨立的連接。在次級側(cè)串聯(lián)連接兩個傳熱單元同樣是可能的，例如，為了首先根據(jù)通流蒸發(fā)在傳熱單元內(nèi)的廢熱回收回路的工作介質(zhì)，并且隨后根據(jù)通流在傳熱單元里使工作介質(zhì)過熱。
[0017]根據(jù)有利的更進一步的實施方式，冷卻回路可以用于冷卻內(nèi)燃機。另外或可選擇的，冷卻回路可以用于加熱空調(diào)房間的氣流，尤其是車輛的車廂。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的車輛，例如可以是陸地上的車輛或者飛機或者輪船，包括用于驅(qū)動車輛的驅(qū)動機構(gòu)，和如上所述類型的設(shè)備，其中內(nèi)燃機驅(qū)動連接到驅(qū)動機構(gòu)。換句話說，在車輛里的內(nèi)燃機用于驅(qū)動車輛。
[0019]本發(fā)明的更多的重要特征和優(yōu)勢將從附圖和相應(yīng)的【專利附圖】
【附圖說明】中獲得。
[0020]可以理解的是，上述提到的和下面將要描述的特征不僅可以按所說明的組合形式使用，還可以在不背離本發(fā)明的范圍內(nèi)，按其他的組合形式使用或單獨使用。
[0021]附圖顯示了本發(fā)明的優(yōu)選示例性實施方式，下面將對其進行更詳細的描述，其中相同的附圖標記表示相同或相似或功能相同的部件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]每個附圖示意性的示出了，
[0023]圖1和2以非常簡化的示意圖的方式示出了在多種實施方式中的具有上述裝置的車輛的線路圖，
[0024]圖3所示的是傳熱單元的等距視圖，
[0025]圖4和5所示的是傳熱單元在不同操作狀態(tài)下的縱剖面，
[0026]圖6所示的是在去耦合元件區(qū)域的傳熱單元的等距剖視圖，
[0027]圖7所示的是另一個實施方式中的傳熱單元的簡化的縱剖面。
[0028]根據(jù)圖1和2，車輛1，優(yōu)選是陸地車輛，尤其是公路車輛，但是可選擇的也能是輪船或者飛機，裝置2，其依次包括內(nèi)燃機3和廢熱回收系統(tǒng)4。內(nèi)燃機3包括發(fā)動機組5，其中設(shè)置有多個燃燒室6，例如其由多個圓柱體限定，其中活塞設(shè)置成沖程可調(diào)整的。車輛1內(nèi)的內(nèi)燃機3用于驅(qū)動車輛1并且因此驅(qū)動連接到車輛1的驅(qū)動機構(gòu)7。例如，這里未示出的發(fā)動機組5的機軸驅(qū)動驅(qū)動機構(gòu)7。
[0029]內(nèi)燃機3通常包括新風系統(tǒng)8，將新鮮空氣供給燃燒室6。由箭頭9標明相應(yīng)的新鮮空氣氣流。此外，還設(shè)置有排氣系統(tǒng)10，用于將廢氣從燃燒室6中排出，其中由箭頭11標明相應(yīng)的廢氣流。
[0030]廢熱回收系統(tǒng)4包括廢熱回收回路12，其內(nèi)循環(huán)有工作介質(zhì)，并且其中在工作介質(zhì)的流動方向上相繼有用于蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸發(fā)器13，用于膨脹工作介質(zhì)的膨脹設(shè)備14，用于冷凝工作介質(zhì)的冷凝器15和用于驅(qū)動工作介質(zhì)的傳送設(shè)備16安裝在廢熱回收回路12內(nèi)。例如，膨脹設(shè)備14驅(qū)動發(fā)電機17發(fā)電，發(fā)電機17例如可以連接到未示出的電能存儲單元，例如連接至電池。冷凝器15包括在冷卻回路18中，冷卻回路18內(nèi)循環(huán)有冷卻介質(zhì)。廢熱回收系統(tǒng)4根據(jù)郎肯循環(huán)過程或者根據(jù)郎肯克勞修斯循環(huán)過程操作。
[0031 ] 內(nèi)燃機3還裝備有用于冷卻發(fā)動機組5的冷卻回路19，其中，在這種情況下在發(fā)動機組5內(nèi)運行的冷卻劑通路由虛線標示。在這條冷卻回路19內(nèi)，合并有散熱器20，其可以經(jīng)受在運行操作期間在車輛1內(nèi)產(chǎn)生的冷卻氣流21，也就是所謂的逆風。另外，冷卻氣流21可以借助于鼓風機22產(chǎn)生或者被放大。
[0032]根據(jù)圖2，該裝置2可以另外裝備有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23，其使得從排氣系統(tǒng)10到新風系統(tǒng)8的廢氣的再循環(huán)成為可能。因此，廢氣回輸管路24連接至動態(tài)閥瓣25的上游的排氣側(cè)的排氣系統(tǒng)10，并且連接至在節(jié)流閥26的下游的新鮮空氣側(cè)的新風系統(tǒng)8。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23另外還包括廢氣再循環(huán)閥27，其設(shè)置在廢氣回輸管路24內(nèi)，并且可以用于調(diào)整廢氣再循環(huán)率。
[0033]獨立的裝置2另外還裝有至少一個傳熱單元28，其將在下文特別是參照圖3至7進行更為詳細的說明。
[0034]根據(jù)圖1至7，傳熱單元28包括第一入口 29和第一出口 30，用于使第一介質(zhì)在初級側(cè)被冷卻。第一入口 29和第一出口 30通過傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第一路徑31相互流體地連接。傳熱單元28另外還包括第二入口 32和第二出口 33，用于使第二介質(zhì)在次級側(cè)上被加熱，其通過傳導(dǎo)第二介質(zhì)的第二路徑34相互流體地連接。此外，傳熱單元28裝有第三入口35和第三出口 36，用于使第三介質(zhì)在次級側(cè)上被加熱，其通過傳導(dǎo)第三介質(zhì)的第三路徑37相互流體地連接。在傳熱單元28內(nèi)，第二路徑34和第三路徑37現(xiàn)在每個都以介質(zhì)分開及熱傳遞的方式連接至第一路徑31。這里，在第一路徑31和第二路徑34之間的熱傳遞耦合根據(jù)第一介質(zhì)的流向，在第一路徑31和第三路徑37之間的熱傳遞耦合的上游實現(xiàn)。
[0035]在另一個實施方式中，至少一個另外的入口、出口和路徑可以被另外設(shè)置在次級側(cè)。
[0036]在這里所示的實施方式中，傳熱單元28在初級側(cè)另外還有第四路徑38，其同樣設(shè)置用于傳導(dǎo)第一介質(zhì)，其中第四路徑38是第一路徑31和第二路徑34以及第三路徑37的熱傳遞耦合的旁路，流體性地將第一入口 29連接至第一出口 30。在這種情況下，第四路徑38限定了第一路徑3相對于熱傳遞耦合至第二路徑34和第三路徑37的旁路。此外，還設(shè)置控制設(shè)備39，借助于控制設(shè)備39可以控制第一介質(zhì)通過第一路徑31和第四路徑38的流量。例如，控制設(shè)備39能包括控制元件40，其例如可以用閥瓣(flap)實現(xiàn)，例如蝶形瓣，為了改變可能通流的橫斷面，最好是在第一路徑31內(nèi)或者在第四路徑38內(nèi)。
[0037]優(yōu)選地，傳熱單元28包括共同殼體41，其包含上述入口 29、32、35和上述出口 30、33、36，并且其包含上述路徑31、34、37和38。
[0038]根據(jù)圖3至7所示的優(yōu)選實施方式，殼體41包括夾套42，其圓柱形和直線地配置。此外，殼體41包括管43，其同樣圓柱形和直線地配置，并且在這個實施例內(nèi)，在夾套42內(nèi)同軸設(shè)置。這里，夾套42的內(nèi)徑比管43的外徑大，從而，夾套42包圍管43以形成環(huán)形通道44。管43通過穿孔的入口區(qū)域45連接至第一入口 29以及對通過穿孔的出口區(qū)域46連接至第一出口 30。通過穿孔的入口區(qū)域45，可以獲得第一入口 29和環(huán)形通道44的入口區(qū)域47之間的流體性耦合。通過在管43的出口區(qū)域46的穿孔，獲得在環(huán)形通道44的出口區(qū)域48和第一出口 30之間的流體性耦合。
[0039]這里，在所有實施方式中，管43和夾套42能各自有圓的橫斷面，其可能是圓形或者卵形或者橢圓形。
[0040]第一路徑31通過環(huán)形通道44。作為對照的是第四路徑38通過管43。這里，控制設(shè)備39包括控制元件40，其也設(shè)置在管43內(nèi)，以便能改變管43的能通流的橫斷面。在圖4和7中，控制元件40被調(diào)整在關(guān)閉位置，其充分地阻斷管43的能通流的橫斷面。因此，第一介質(zhì)流過環(huán)形通道44，即沿著第一路徑31。在圖5中，與之相比，控制元件40被調(diào)整在開啟位置，其很大程度上開啟管32的能通流的橫斷面。由于同樣開啟的環(huán)形通道44的通流阻力要大的多，因此，第一介質(zhì)在這種情況下流過管33，即沿著第四路徑38，因此繞過至第二路徑34和第三路徑37的熱傳遞耦合。很明顯的是，原則上任何合乎需要的中間位置都是可調(diào)的。在圖4和7中，用虛線標示控制元件40的開啟位置和在圖5中控制元件40的關(guān)閉位置。
[0041]在環(huán)形通道44內(nèi)，設(shè)置第一線圈49，其成螺旋形地包圍管43，并且在其中第二路徑34延伸穿過。換句話說，第一線圈49流體地連接第二入口 32和第二出口 33。在環(huán)形通道44內(nèi)，另外設(shè)置有與第一線圈49軸向相鄰的第二線圈50，其同樣成螺旋形包圍管43。第二線圈50流體地連接第三入口 35和第三出口 36，從而第三路徑37通過第二線圈50。線圈49，50分別各自包括相應(yīng)的線圈管51和52，在內(nèi)側(cè)各自傳導(dǎo)相應(yīng)的介質(zhì)并在外側(cè)帶有冷卻片53，冷卻片53在環(huán)形通道44里暴露于第一介質(zhì)。對于次級側(cè)上的任何其他的路徑來說，可以設(shè)置另外的線圈。
[0042]在圖4和5的實施例中，殼體41包括入口漏斗56以及出口漏斗57，入口漏斗56在入口側(cè)構(gòu)成管43到夾套42的過渡，并且在其內(nèi)設(shè)置有穿孔入口區(qū)域45，出口漏斗57，其在出口側(cè)構(gòu)成從管43到夾套42的過渡，并且在其內(nèi)設(shè)置有穿孔出口區(qū)域46。與之相比，圖7示出一個實施方式，代替入口漏斗56，包括在入口側(cè)的端頭58或者多個入口端頭58以及代替出口漏斗57，出口側(cè)的端頭59或多個出口端頭59，其限定了殼體41的端面，并且固定在夾套42上，例如通過卷邊的方式。在這種情況下，夾套42和管43不是直接相互連接的。在這種情況下，夾套42同時覆蓋在傳熱單元28的軸向60上的氣體可滲透性入口區(qū)域45和氣體可滲透性出口區(qū)域46。
[0043]根據(jù)圖6，可以這樣設(shè)置，線圈49、50通過熱絕緣體在內(nèi)側(cè)徑向壓靠管43。另外或者可選擇的，至少第一線圈49通過熱絕緣體61在外側(cè)徑向壓靠夾套42。另外或者可選擇的，所述絕緣體61位于外側(cè)，可以提供軸承62，其一方面在夾套42上支撐其自身，而另一方面在各自的線圈49和/或50上，以便將線圈49，50軸向固定在夾套42里。特別有利的是，軸承62可以是熱絕緣軸承62，例如以軸承墊的形式。這樣的軸承62位于外側(cè)并且作為絕緣體61，這在圖6中是明顯的。根據(jù)優(yōu)選實施方式，只有第一線圈49朝向外側(cè)是熱絕緣的，而在第二線圈50的情況下所述熱絕緣體可以省略。
[0044]當參照圖3至5，恰好設(shè)置了兩個線圈49、50，它們互相軸向相鄰徑向設(shè)置成單個的列或單個的層，圖6和7示出一個實施方式，其中這些線圈49、50中的至少一個，優(yōu)選第一線圈49，徑向設(shè)置成三列或三層并且由三部分線圈4%、492和493組成，它們徑向相鄰設(shè)置，并且是彼此同軸設(shè)置。因此，第一路徑34的能通流的橫斷面可以被相應(yīng)地擴大，其具有短的軸長能減少第一路徑34內(nèi)的通流阻力和壓力損失。參照圖7相似結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于第二路徑37。
[0045]參照圖6，相應(yīng)線圈49、50的流體地連接，這里是第一線圈49至殼體側(cè)上的相關(guān)二級連接，即至第二入口 32或者至第二出口 33，根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，并不是直接連接的而是通過去耦合元件63，即間接的。在這種情況下的各自的去耦合元件63設(shè)置在殼體41的內(nèi)部，其是可移動或者可彎曲的，并且能抵消相應(yīng)線圈49和殼體41或者夾套42之間的相對運動。這樣的相對運動能發(fā)生，例如由于夾套42和相應(yīng)線圈49之間的不同的熱膨脹系數(shù)。去耦合元件63例如能被配置為金屬螺紋軟管或者雙聯(lián)鎖金屬軟管。其可以徑向地設(shè)置在單個或者多個層內(nèi)。在里面和/或在外面，去耦合元件63可以包括彈性保護層，其覆蓋螺紋軟管的波結(jié)構(gòu)。這樣的保護層例如可以配置為雙聯(lián)鎖金屬軟管。在圖6所示的實施例中，去耦合元件63在一端流體地連接到相應(yīng)的二級連接32或者33，在另一端連接至收集元件64，或者連接至收集元件64，其完全示例性地依次流體地連接至在圖6內(nèi)所述的三個部分線圈如果如同在圖3至5的實施例所示，只提供一個線圈49，之后去耦合元件63直接連接至線圈49。
[0046]在圖1所示的實施方式中，傳熱單元28集成在裝置2中，從而使得它的第一路徑31包括在排氣系統(tǒng)10中。為此，第一入口 29和第一出口 30連接到排氣系統(tǒng)10。從而，第一介質(zhì)由廢氣形成。第二路徑34包括在廢熱回收回路12中。為此，第二入口 32和第二出口 33連接到廢熱回收回路12。因此，工作介質(zhì)形成第二介質(zhì)。而且，蒸發(fā)器13通過在第一路徑31和第二路徑34之間的熱傳遞耦合形成，即在傳熱單元28內(nèi)實現(xiàn)。第三路徑37合并在冷卻回路54中，從而使得在冷卻回路54內(nèi)循環(huán)的冷卻介質(zhì)，形成第三介質(zhì)。在這種情況下，冷卻回路54可以包括在冷卻回路19中，用于冷卻發(fā)動機組5和/或包括在冷卻回路18中用于冷卻冷凝器15。
[0047]在圖2所示的實施方式中，傳熱單元28集成在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23中，從而第一路徑31包括在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23或者它的廢氣回輸管路24中。為此，第一入口 29和第一出口 30連接至廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23，從而再循環(huán)的廢氣形成第一介質(zhì)。這里，第二路徑34也包括在廢熱回收回路12中，從而使廢熱回收系統(tǒng)4的工作介質(zhì)形成傳熱單元28的第二介質(zhì)。第三路徑37也包括在冷卻回路54中，從而使它的冷卻介質(zhì)形成傳熱單元28的第三介質(zhì)。在這里，也可以這樣設(shè)置，即冷卻回路54包括在冷卻回路19中，用于冷卻發(fā)動機組5和/或在冷卻回路18內(nèi)用于冷卻冷凝器50。或者，冷卻回路54也能被耦合至傳熱單元，借助于其，可以加熱供送至車輛1的客艙的用于空調(diào)系統(tǒng)的氣流。
[0048]在如圖2所示的實施方式中，廢熱回收系統(tǒng)4的蒸發(fā)器13再次經(jīng)由第一路徑31和第二路徑34的熱傳遞耦合形成，即在傳熱單元28內(nèi)實現(xiàn)。作為對照，在第一路徑31和第三路徑37之間的熱傳遞耦合限定廢氣循環(huán)冷卻器55，借助于其再循環(huán)的廢氣可以被冷卻至預(yù)定的目標溫度。優(yōu)選地，相關(guān)冷卻回路54包括在發(fā)動機冷卻回路19中或者在一條單獨的冷卻回路內(nèi)，其同樣能通過單獨的散熱器經(jīng)受冷卻的氣流。
[0049]為了在圖2中所示的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23中使用傳熱單元28，形成廢熱回收系統(tǒng)4的蒸發(fā)器13或者廢氣再循環(huán)系統(tǒng)23的冷卻器55的傳熱單元28的這些區(qū)域以框架標示。
[0050]在這里所示的實施方式中，在第二路徑34內(nèi)的第二介質(zhì)的流向和在第三路徑37里的第三介質(zhì)的流向相對于在逆流中在第一路徑31內(nèi)的第一介質(zhì)的流向設(shè)置。在一個可選的實施方式中，可以提供，作為對照，在第三路徑37里的第三介質(zhì)的流向相對于在并行流里的在第一路徑31內(nèi)的第一介質(zhì)的流向設(shè)置，從而減少第三介質(zhì)的蒸發(fā)的第三趨勢，例如在EGR冷卻器55里。在這種情況下的第二介質(zhì)能保持逆流。
【權(quán)利要求】
1.一種傳熱單兀-具有用于待冷卻的第一介質(zhì)的第一入口(29)和第一出口(30)，它們通過傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第一路徑(31)相互流體地連接，-具有用于待加熱的第二介質(zhì)的第二入口(32)和第二出口(33)，它們通過傳導(dǎo)第二介質(zhì)的第二路徑(34)相互流體地連接，-具有用于待加熱的第三介質(zhì)的第三入口(35)和第三出口(36)，它們通過傳導(dǎo)第三介質(zhì)的第三路徑(37)相互流體性的連接，-其中第一路徑(31)以介質(zhì)分開和熱傳遞的方式耦合至第二路徑(34)和第三路徑(37)，-其中在第一路徑(31)和第二路徑(34)之間的熱傳遞耦合相對于第一介質(zhì)的流向發(fā)生在第一路徑(31)和第三路徑(37)之間的傳遞熱耦合的上游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱單元，其特征在于，用于傳導(dǎo)第一介質(zhì)的第四路徑(38)，是第一路徑(31)和第二路徑(34)以及第三路徑(37)的熱傳遞耦合的旁路，流體地將第一入口(29)連接至第一出口(30)，其中，還設(shè)置用于控制第一介質(zhì)通過第一路徑(31)和第四路徑(38)的流量的控制設(shè)備(39)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的傳熱單元，其特征在于，共同殼體(41)，其包括所述入口(29、32、35)和所述出口 (30、33、36)，并且其包含所述路徑(31、34、37 ;31、34、37、38)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的傳熱單元，其特征在于-殼體(41)包括管(43)并且包括夾套(42)，夾套(42)包圍管(43)以形成環(huán)形通道(44)，-第一路徑(31)通過環(huán)形通道(44)，-第二路徑(34)通過螺旋形地包圍管(43)的第二線圈(49)，管(43)在環(huán)形通道(44)內(nèi)延伸，-第三路徑(37)通過螺旋形地包圍管(43)并且在環(huán)形通道(44)內(nèi)延伸的第二線圈(50)，-第四路徑(38)通過管(43)，-控制設(shè)備包括設(shè)置在管(43)內(nèi)的控制元件(40)，用于改變管(43)的能通流的橫斷面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳熱單元，其特征在于，線圈(49、50)中的至少一個包括線圈管(51、52)，其在內(nèi)側(cè)傳導(dǎo)相應(yīng)的介質(zhì)并且在外側(cè)帶有暴露于第一介質(zhì)的冷卻片(53)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的傳熱單元，其特征在于，至少一個線圈(49)通過去耦合元件(63)流體地連接至相關(guān)入口(32 ；35)或者至相關(guān)出口(33 ;36)。
7.一種裝置-具有內(nèi)燃機(3)，其包括新風系統(tǒng)(8)，用于向內(nèi)燃機(3)的燃燒室(6)供給新鮮空氣以及排氣系統(tǒng)(10)，用于將廢氣從燃燒室(6)中排出，-具有在其中循環(huán)有工作介質(zhì)的廢熱回收回路(12)內(nèi)的廢熱回收系統(tǒng)(4)，包括用于蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸發(fā)器(13)，在其下游用于膨脹工作介質(zhì)的膨脹設(shè)備(14)，在其下游用于凝結(jié)工作介質(zhì)的冷凝器(15)，以及在其下游用于驅(qū)動在廢熱回收回路(12)內(nèi)的工作介質(zhì)的傳送設(shè)備(16)，-具有冷卻回路(54)，在其中循環(huán)冷卻介質(zhì)，-具有至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的傳熱單元(28)，-其中第一路徑(31)包括在排氣系統(tǒng)(10)中，從而廢氣形成第一介質(zhì)，-其中第二路徑(34)包括在廢熱回收回路(12)中，從而工作介質(zhì)形成第二介質(zhì)，并且在第一路徑(31)和第二路徑(34)之間的熱傳遞耦合形成蒸發(fā)器(13)，-其中第三路徑(37)包括在冷卻回路(54)中，從而冷卻介質(zhì)形成第三介質(zhì)。
8.一種裝置-具有內(nèi)燃機(3)，其包括新風系統(tǒng)(8)，用于向內(nèi)燃機(3)的燃燒室(6)供給新鮮空氣，排氣系統(tǒng)(10)，用于將廢氣從燃燒室(6)中排出，以及廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(23)，用于再循環(huán)從排氣系統(tǒng)(10)到新風系統(tǒng)的廢氣，-具有在其中循環(huán)有工作介質(zhì)的廢熱回收回路(12)內(nèi)的廢熱回收系統(tǒng)(4)，包括用于蒸發(fā)工作介質(zhì)的蒸發(fā)器(13)，在其下游用于膨脹工作介質(zhì)的膨脹設(shè)備(14)，在其下游用于凝結(jié)工作介質(zhì)的冷凝器(15)，以及在其下游用于驅(qū)動在廢熱回收回路(12)內(nèi)的工作介質(zhì)的傳送設(shè)備(16)，-具有冷卻回路(54) ，在其中循環(huán)冷卻介質(zhì)，-具有至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的傳熱單元(28)，-其中第一路徑(31)包括在排氣系統(tǒng)(23)中，從而廢氣形成第一介質(zhì)，-其中第二路徑(34)包括在廢熱回收回路(12)中，從而工作介質(zhì)形成第二介質(zhì)，并且在第一路徑(31)和第二路徑(34)之間的熱傳遞耦合形成蒸發(fā)器(13)，-其中第三路徑(37)包括在冷卻回路(54)中，從而冷卻介質(zhì)形成第三介質(zhì)并且在在第一路徑(31)和第三路徑(37)之間的熱傳遞耦合形成冷卻器(55)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的設(shè)備，其特征在于-冷卻回路(54)用于冷卻內(nèi)燃機(3)和/或用于加熱用于空調(diào)房間的氣流，尤其是車輛⑴的客艙。
10.一種車輛，尤其是陸地上的車輛或者飛機或者船，其包括驅(qū)動機構(gòu)(7)，用于驅(qū)動根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的車輛⑴和裝置(2)，其中內(nèi)燃機(3)是驅(qū)動連接到驅(qū)動機構(gòu)⑵。
【文檔編號】F02G5/02GK103673675SQ201310418106
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月14日
【發(fā)明者】馬蒂亞斯·費爾巴哈, 于爾根·施魏策爾, 馬庫斯·比爾勒, 格爾德·蓋澤, 克里斯多夫·克林格 申請人:埃貝斯佩歇廢氣技術(shù)合資公司
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