[发明专利]停止废热回收装置中的工作流体流动的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于朗肯循环的废热回收系统，该废热回收系统包括工作流体回路，其具有由内燃机的废热加热的蒸发器/锅炉、膨胀机、冷凝器和用于使工作流体循环通过所述回路的泵。更具体地，本发明涉及截流阀，该截流阀被放置在所述泵的入口侧，并在需要切断工作流体循环的情况下被控制。

背景技术

在与内燃机相关联的废热回收(WHR)系统中，方便的是将工作流体泵以机械方式连接到旋转部件(例如膨胀机或内燃机)，以便被该部件驱动。在某些情形中，需要快速地停止工作流体的流动，例如由于WHR部件的故障。快速地停止机械驱动泵可能是困难的或不可能的，因为难以停止驱动该泵的部件(如前所述，该部件可以是废热装置的膨胀机或是内燃机)。故障可能表现为阀致动器失效或传输流体的管线不含有流体。其他情形可包括锅炉(或蒸发器)破裂，这可能将可燃流体引入发动机中，从而造成发动机失控。外部故障(例如车辆的碰撞)可能对操作者和环境造成危险。

可能的解决方案包括使用单独控制的电动泵或位于所述泵下游的截流阀；然而，这些解决方案都不能减轻在不可控的泵运行、致动器失效、或在泵和致动器之间存在管线故障的情况下的风险。

发明内容

根据本发明，一种用于控制废热回收装置中的工作流体流动的装置的方法，其包括位于工作流体泵上游的截流阀，用于停止到所述泵的流体流动，从而在不希望有流体时使所述泵空抽(cavitate)。

根据本发明的另一方面，所述截流阀以可操作方式连接到控制器，该控制器可以是车辆中已知的电子控制单元，其自身连接成接收与废热回收系统的部件的状况有关的信号，并响应于该信号来控制到所述泵的流体流动。

附图说明

通过结合附图参考以下详细描述，将更好地理解本发明，其中：

唯一的图是根据本发明的废热回收装置的示意图。

具体实施方式

该图示出了根据本发明的、用于具有内燃机的车辆的废热回收装置10的示意图。所示出的废热回收装置的实施例是基于朗肯循环的废热回收装置，并包括工作流体回路12，该工作流体回路12用于将工作流体循环到该装置的各个部件，包括锅炉20、膨胀机22、冷凝器24、贮存器或收集箱26、以及泵28。

锅炉20被布置成与发动机废热源14接触以进行热传递(该热传递由箭头Q表示)。热源14可以是与具有内燃机的车辆相关联的任何发热系统或热处理系统，包括发动机排气、发动机冷却剂系统、排气再循环(EGR)冷却器、增压空气冷却器、发动机机油冷却器、或这些的组合。锅炉20对工作流体进行加热，该工作流体然后流动到膨胀机22，在膨胀机22中，从该加热的流体中提取工作能(work energy)。该工作能例如可用于驱动发电机，可增加到发动机驱动轴，或用于驱动泵28。

该示例性的废热回收装置10包括旁通管线30，以引导工作流体避开膨胀机22。旁通管线30由旁通阀32控制，以引导工作流体流向膨胀机22、流向旁通管线30、或者按照系统需求所要求的来划分该工作流体，以便按比例地流过所述膨胀机和旁通管线二者。也可包括其他的旁通管线，例如，将所述锅炉旁通的管线。

废热回收装置10还可包括其他的阀和阀致动器，以管理工作流体的流速、压力以及到各个系统部件的分配。

冷凝器24接收膨胀后的工作流体，该工作流体被冷却、冷凝并收集在贮存器或箱26中。泵28将工作流体从贮存器26泵送到锅炉20，在锅炉20中，重复进行加热和膨胀的循环。如前所述，通过将该泵的输入轴29连接到膨胀机的输出轴23，泵28可以由膨胀机22驱动。替代地，泵28的输入轴29可以连接到发动机(未示出)的驱动轴。

在所述流体流动回路中在贮存器26和泵28之间(即，在泵的入口侧)布置有截流阀40。截流阀40被操作成控制工作流体到泵28的流动。在某些情形下，需要迅速地切断流体回路10中的流体流动。通过关闭所述泵入口处的截流阀40，不再有工作流体流到泵28，这使得所述泵空抽，并有效地停止了所述泵的出口侧的流体流动。