[发明专利]废热回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种废热回收装置，涉及一种用于这种废热回收装置的轴向活塞膨胀机，以及涉及一种轴向活塞压缩机的应用。 

背景技术

例如由EP1533494A2已知常规的废热回收装置。该装置包含废热回收循环，工作介质在该废热回收循环中循环。在废热回收循环中设置有用来驱动液态工作介质的输送装置。在该输送装置的下游，在废热回收循环中设置有用来蒸发工作介质的蒸发器。此外，在废热回收循环中在蒸发器的下游设置膨胀机，用来降低工作介质的压力。用来冷凝工作介质的冷凝器位于该膨胀机的下游。在该已知的废热回收装置中，膨胀机驱动用来产生电能的发电机。蒸发器借助燃烧器加热，在机动车辆中除了内燃机还设置有该燃烧器。 

这种废热回收装置通常按克劳修斯-朗肯循环工艺（Clausius-Rankine-Kreisprozesses）的原理进行工作。 

从DE102007051127A1已知一种空调装置，它在冷却剂循环中包含用来驱动气态冷却剂的轴向活塞压缩机。该轴向活塞压缩机具有可变的冲程容积，因此能够独立于轴向活塞压缩机的驱动轴的转速而对输送功率（尤其是输送容积和/或输送压力）进行调节。 

例如从DE10124033B4、DE10124034A1、DE10124031B4、EP0964997B1、DE10343570A1已知具有可调冲程的轴向活塞压缩机。这种轴向活塞压缩机通常包含驱动轴，该驱动轴围绕着旋转轴线可旋转地进 行支承，并且可引入机械驱动功率以用来驱动轴向活塞压缩机。此外还设置有多个缸，该多个缸与驱动轴的旋转轴线平行地定向，并且绕该旋转轴线在周向上分散/分布地设置。在每个缸中分别设置有一平行于旋转轴线的具有可调行程的活塞。此外还设置有联接盘，该联接盘以被驱动的方式与所有活塞以及与驱动轴相连接，并且该联接盘相对于旋转轴线的斜度决定了活塞的冲程。低压入口与缸流体连接。高压出口同样与缸流体连接。此外，还可设置阀门装置，以用来控制缸与低压入口以及高压出口之间的流体连接。为了能独立于驱动轴的转速而对轴向活塞压缩机的输出功率进行调节，可设置冲程调节装置，借助该冲程调节装置可调节活塞的冲程。例如，为此可调节联接盘相对于旋转轴线的斜度，从而改变活塞的冲程。 

在尤其可设置在机动车辆中的内燃机中，可借助废热回收装置来利用热量，以改善内燃机或车辆的能效。为此，借助废热回收装置的膨胀机将热量转化为机械驱动功率，该驱动功率然后转化为另一种与热量不同的能量形式，例如转化为电能。这样获得的电能可以不同的方式利用，从而改善内燃机以及配备有该内燃机的车辆的整体效率。 

在车辆应用时，经常希望通过废热回收装置来协助/辅助内燃机的驱动功率。就此而言，借助废热回收装置首先可从废气中获取电能，然后该电能通过至少一个电动机转化成机械的驱动功率，以便协助内燃机，但在此只能实现相对较小的收益，因为借助膨胀机提供的机械能在其转化为电能时具有损耗，并且随后在再次转回为机械功时进一步产生损耗。但在车辆应用时由膨胀机提供的机械功率直接用来协助内燃机，是有问题的，因为在车辆中内燃机经常在负载和/或转速不同的状态下运行。因此，通过废热回收装置来协助内燃机的驱动功率，会使膨胀机的转速也相应地一起变化。膨胀机的转速变化会导致典型地构成为克劳修斯-朗肯循环的废热回收装置中的变化。例如膨胀机的输出可能会改变蒸发器中的吸热能力、高压和/或低压的压力值以及膨胀机上的压差以及更多。在此，还会导致废热回收装置的运行状态处于该废热回收装置设计所针对的适当的规定参数之外。 

发明内容

本发明的目的是，提出一种轴向活塞膨胀机和一种废热回收装置/余热利用装置，通过该废热回收装置可更好地从机械方面协助内燃机。其它目的是，由此改善内燃机的效率。 

该问题按本发明通过独立权利要求的内容得以实现。各有利的实施方式是从属权利要求的内容。 

本发明涉及一种用于机动车辆的废热回收装置的轴向活塞膨胀机，其具有：从动轴/输出轴，它围绕着旋转轴线可旋转地支承，并且其上可输出机械的驱动功率；多个缸，它们与旋转轴线平行地定向，并且绕旋转轴线在周向上分布地设置；多个活塞，它们分别可调冲程地、平行于旋转轴线设置在所述缸之一中；联接盘，它与所有活塞并与从动轴以驱动方式连接；高压入口，其与缸流体连接；低压出口，其与缸流体连接；阀门装置，用来控制缸与高压入口以及低压出口之间的流体连接。 

按本发明，用于机动车辆的废热回收装置的轴向活塞膨胀机具有冲程调节装置，其中可通过调节工作腔中的压力来调节活塞的冲程。