3所示。為本發(fā)明的無(wú)葉渦輪盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖。包括渦輪盤(pán)(20)、排水孔(28)、軸孔(29)等。
[0020]如圖1所示。具體實(shí)施時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)(I)工作時(shí)溫度升高并產(chǎn)生廢氣；廢氣經(jīng)排氣管
(12)進(jìn)入廢氣渦輪增壓器(2)，在其中膨脹作功后排出并進(jìn)入換熱器(5);再具體地詳細(xì)說(shuō)明為:廢氣經(jīng)排氣管(12)進(jìn)入增壓器渦輪(17)膨脹作功并驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)(16)工作，壓氣機(jī)
(16)把進(jìn)入其中的空氣增壓后經(jīng)進(jìn)氣管(11)送入發(fā)動(dòng)機(jī)(I)燃燒，渦輪(17)排出的廢氣
(18)進(jìn)入換熱器(5);冷卻液(4)在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套(3)中吸熱后溫度升高，然后由冷卻水套流出并與經(jīng)過(guò)流量調(diào)節(jié)閥(10)的冷卻液混合后進(jìn)入換熱器(5);在換熱器(5)中，冷卻液(4)與廢氣(18)進(jìn)行熱交換，冷卻液(4)吸收廢氣(18)的熱量后溫度升高；升溫后的冷卻液(4)經(jīng)冷卻液循環(huán)管路(13)進(jìn)入無(wú)葉渦輪￠)，無(wú)葉渦輪￠)的入口經(jīng)特殊設(shè)計(jì)以提高冷卻液⑷的入口速度；冷卻液⑷在無(wú)葉渦輪中帶動(dòng)渦輪盤(pán)(20)高速旋轉(zhuǎn)，由于壓緊螺母(24)把渦輪盤(pán)(20)和墊片(23)壓緊在渦輪軸(21)上，因此渦輪盤(pán)(20)帶動(dòng)渦輪軸
[21]高速旋轉(zhuǎn)；渦輪軸(21)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(7)工作并輸出電能，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱的回收利用。
[0021]針對(duì)無(wú)葉渦輪(6)，如圖2所示。具體實(shí)施時(shí)，渦輪盤(pán)(20)與墊片(23)被壓緊螺母(24)固定在渦輪軸(21)上，共同組成渦輪轉(zhuǎn)子并裝配于渦殼(22)內(nèi)部，由兩端的支撐軸承支撐于渦殼上；由換熱器流出的冷卻液(4)從渦殼入口(26)以切線方向高速流入無(wú)葉渦輪，并帶動(dòng)渦輪盤(pán)(20)和渦輪軸(21)高速旋轉(zhuǎn)，之后由渦輪盤(pán)上的排水孔(28)經(jīng)渦殼出口(27)流出并進(jìn)入冷凝器(8)。
[0022]如圖1所示。具體實(shí)施時(shí)，進(jìn)入冷凝器(8)的冷卻液(4)溫度進(jìn)一步降低為正常的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫，然后由水栗(9)栗入發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的冷卻水套(3)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的冷卻，完成一個(gè)工作循環(huán)。
[0023]為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，在余熱回收裝置中設(shè)計(jì)有控制器(14)、流量調(diào)節(jié)閥(10)和可控風(fēng)扇(15)，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)⑴的運(yùn)行工況對(duì)栗入冷卻水套(3)的冷卻液流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0024]如圖3所示。具體實(shí)施時(shí)，冷卻液(4)從排水孔(28)中排出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(I)、廢氣渦輪增壓器(2)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套(3)、冷卻液(4)、換熱器(5)、無(wú)葉渦輪(6)、發(fā)電機(jī)(7)、冷凝器(8)、水栗(9)、流量調(diào)節(jié)閥(10)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管(11)、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管(12)、冷卻液循環(huán)管路(13)、控制器(14)、可控風(fēng)扇(15)、壓氣機(jī)(16)、增壓器渦輪(17)、廢氣(18)、控制線路(19)、渦輪盤(pán)(20)、渦輪軸(21)、渦殼(22)、墊片(23)、壓緊螺母(24)、支承軸承(25)、渦殼入口(26)、渦殼出口(27)、排水孔(28)和軸孔(29)等。其特征在于:發(fā)動(dòng)機(jī)(I)為汽車(chē)的動(dòng)力裝置；廢氣渦輪增壓器(2)為現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣渦輪增壓器；冷卻水套(3)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，其中充滿(mǎn)冷卻液(4);冷卻液(4)用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫零件并吸收熱量，為現(xiàn)有技術(shù)條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液；換熱器(5)為板式或管片式換熱器，廢氣和冷卻液在換熱器內(nèi)部進(jìn)行熱交換；無(wú)葉渦輪(6)為能量轉(zhuǎn)換裝置，置于換熱器(5)之后，由冷卻液(4)帶動(dòng)渦輪盤(pán)(20)、渦輪軸(21)高速旋轉(zhuǎn)而作功；發(fā)電機(jī)(7)由無(wú)葉渦輪(6)的渦輪軸(21)驅(qū)動(dòng)，為本發(fā)明裝置中的能量轉(zhuǎn)換部件，也包括選用液壓栗、水栗等能量轉(zhuǎn)換部件；冷凝器(8)置于無(wú)葉渦輪之后，為現(xiàn)有技術(shù)條件下的冷凝器；水栗(9)把冷卻液加壓后栗入發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套(3)，為現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的水栗，包括機(jī)械水栗和電子水栗；流量調(diào)節(jié)閥(10)置于冷卻液循環(huán)管路(13)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻液流量的調(diào)節(jié)；發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管(11)和排氣管(12)分別與廢氣渦輪增壓器的進(jìn)口和出口相連；冷卻液循環(huán)管路(13)為余熱回收裝置中各部件的連接管路；控制器(14)是余熱回收裝置的控制單元，對(duì)流量調(diào)節(jié)閥(10)和可控風(fēng)扇(15)進(jìn)行控制；可控風(fēng)扇(15)為電子風(fēng)扇，由控制器依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況對(duì)其進(jìn)行控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，其特征在于:廢氣渦輪增壓器(2)排出的廢氣(18)與發(fā)動(dòng)機(jī)⑴流出的冷卻液⑷在換熱器(5)內(nèi)部進(jìn)行熱交換，冷卻液⑷溫度升高后進(jìn)入無(wú)葉渦輪(6)作功，無(wú)葉渦輪(6)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(7)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水余熱和廢氣余熱的聯(lián)合回收和利用。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，其特征在于:發(fā)動(dòng)機(jī)(I)排出的廢氣(18)經(jīng)廢氣渦輪增壓器(2)膨脹作功后，進(jìn)入換熱器(5)與冷卻液(4)進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)廢氣能量的梯級(jí)利用。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，其特征在于:根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的運(yùn)行工況，控制器(14)、流量調(diào)節(jié)閥(10)和可控風(fēng)扇(15)，對(duì)栗入冷卻水套(3)的冷卻液流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，其特征在于:以無(wú)葉渦輪(6)回收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液(4)熱量，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(7)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱的回收利用。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，其特征在于:無(wú)葉渦輪(6)由渦輪盤(pán)(20)、渦輪軸(21)、渦殼(22)、墊片(23)、壓緊螺母(24)和支承軸承(25)等組成。渦輪盤(pán)(20)為薄型圓盤(pán)；渦輪軸為圓柱形(21);渦殼(22)為殼體類(lèi)零件；墊片(23)為空心圓盤(pán)狀，內(nèi)外直徑分別對(duì)應(yīng)渦輪軸(21)直徑和渦輪盤(pán)排水孔(28)相應(yīng)內(nèi)徑，厚度對(duì)應(yīng)渦輪盤(pán)(20)間隙；壓緊螺母(24)擰緊在渦輪軸(21)上；支撐軸承(25)為深溝球軸承。它們的連接關(guān)系是:墊片(23)和渦輪盤(pán)(20)相間地套裝于渦輪軸(21)上，以壓緊螺母(24)固定；固定后的渦輪盤(pán)(20)安裝于渦殼(22)內(nèi)，并通過(guò)深溝球軸承支撐在渦殼(22)上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，其特征在于:無(wú)葉渦輪(6)中渦輪盤(pán)(20)的數(shù)目，依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，其特征在于:以無(wú)葉渦輪(6)回收發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液熱量，由無(wú)葉渦輪軸(21)輸出作功，渦輪軸(21)驅(qū)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置包括液壓栗、水栗、發(fā)電機(jī)等裝置。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，其特征在于:無(wú)葉渦輪(21)對(duì)工質(zhì)狀態(tài)沒(méi)有嚴(yán)格限制，其內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)氣液兩相流動(dòng)，進(jìn)而充分地回收發(fā)動(dòng)機(jī)余熱。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、廢氣渦輪增壓器、冷卻液、換熱器、無(wú)葉渦輪、發(fā)電機(jī)、冷凝器、水泵、流量調(diào)節(jié)閥、冷卻液循環(huán)管路、控制器、可控風(fēng)扇、壓氣機(jī)、增壓器渦輪、控制線路等；無(wú)葉渦輪包括渦輪盤(pán)、渦輪軸、渦殼、墊片、壓緊螺母和支承軸承等。所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)低品質(zhì)余熱回收裝置，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻液余熱和廢氣余熱的聯(lián)合回收和利用，同時(shí)以無(wú)葉渦輪回收冷卻液余熱，可以解決現(xiàn)有余熱回收裝置中渦輪膨脹比小而使廢氣無(wú)法充分膨脹，提高發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收效率。同時(shí)，無(wú)葉渦輪可以實(shí)現(xiàn)小流量條件下的能量回收，且制造簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低、可靠性高。
【IPC分類(lèi)】F03B13/00, F02G5/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105201683
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510744648
【發(fā)明人】姬芬竹, 龐知非
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月5日