[其他]热交换器、借助于兰金-克劳修斯循环使用内燃机余热的系统及其内燃机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种根据热交换器，一种借助于兰金-克劳修斯循环来使用内燃机余热的系统，以及一种包括借助于兰金-克劳修斯循环使用内燃机余热的系统的内燃机。 

背景技术

在各种技术应用中，内燃机被用来将热能转换成机械能。在机动车中，特别是在卡车中，内燃机可被用来驱动机动车。通过借助于兰金-克劳修斯循环使用内燃机余热的系统，内燃机的效率可以得到提高。该系统将内燃机的余热转换成机械能。该系统包括用于引导工作介质的循环导管，用于使液态的工作介质气化的蒸发热交换器，膨胀机，用于使气态的工作介质液化的冷凝器以及用于液态的工作介质的缓冲和膨胀箱，该工作介质例如水或有机冷却剂（如R245fa）。在具有作为内燃机组成部分的这样的系统的内燃机中，通过在内燃机中使用这样的系统能够提升内燃机的整体效率。 

在蒸发热交换器中，通过内燃机的余热来使工作介质气化且接着将气化的工作介质引导到膨胀机，在该膨胀机中，气态的工作介质发生膨胀且借助于膨胀机执行机械工作。在蒸发热交换器中，例如通过第一流道引导工作介质且通过第二废气流道引导内燃机废气。因此，具有400℃～600℃之间温度的废气的热量在蒸发热交换器中被传递给工作介质，由此，工作介质从液态的总体状态被转换成气态的整体状态。 

WO2009/089885A1示出了一种在第一和第二介质之间交换热量的装置，具有在堆叠方向上彼此堆叠的垫片对，其中，在至少一个垫片对的两个垫片之间形成由第一介质流经的第一流体空间，且在两个彼此相邻的垫片对之间形成由第二介质流经的第二流体空间，其中第一流体空间包括第一流体路径， 该第一流体路径具有相对彼此沿着相反方向流经的用于第一介质的流体路径段，这些流体路径段通过设置在至少一个垫片对的至少两个垫片之间的隔板而彼此分离。 

在板夹层结构的蒸发热交换器的设计方案中，在垫片对之间设置有间隔垫片。在使用内燃机余热的系统工作时，蒸发热交换器会产生较高的温度变化。在卡车中使用内燃机时，对蒸发热交换器的寿命提出了较高的要求。蒸发热交换器必需保持多于10年的寿命或卡车的行驶里程多于1百万公里。由于具有600℃～800℃之间高温的废气被导入到蒸发热交换器中，因此蒸发热交换器上将产生高达500℃至800℃的高温。因此蒸发热交换器需要承受较高的热应力。在垫片对之间设置间隔垫片。间隔垫片和垫片对分别彼此焊接，从而在间隔垫片和垫片对之间（在垫片对/间隔垫片上）产生较高应力，其中，每两个间隔垫片被设置在垫片对的一侧上。该较大的剪切应力会导致泄露且因此导致蒸发热交换器的寿命受限。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提出一种热交换器，一种借助于兰金-克劳修斯循环使用内燃机余热的系统以及一种借助于兰金-克劳修斯循环使用内燃机余热的系统的内燃机，其中，热交换器保持较高的热应力以及机械应力且在卡车中保持较长时期，例如10年或者1百万公里里程。 

通过一种热交换器来实现该目的，其包括相互堆叠的垫片对，其中，一个垫片对的两个垫片之间形成有用于流过第一流体的第一流体空间；包括用于流过第二流体的第二流体空间，其中，该第二流体空间形成在两个相邻的垫片对之间；包括用于导入第一流体的进入开口，用于导出第一流体的流出开口，其中，垫片包括至少一个扩展开口，特别是至少一个扩展缝隙，用于减小垫片中的应力。 

垫片，例如垫片对的一个或两个垫片设置有至少一个扩展开口。该至少一个扩展开口包括任意的截面，例如圆形、矩形、方形或椭圆形的。特别地，扩展开口缝隙形地构成为扩展缝隙。通过垫片中的该扩展开口能够以有利的方式大大降低由热交换器的高温应力导致的应力，从而在热交换器的垫片和 间隔垫片之间仅产生非常小的剪切应力。由于在扩展开口上具有用于容纳由热导致的垫片的尺寸改变的空间，因此能够在此扩展开口上消除垫片之间的应力。 

在一个补充的设计方案中，垫片具有进入通过开口，在垫片对之间具有间隔垫片，每个间隔垫片的对应于进入通过开口处形成有通过开口，因此，进入通过开口和间隔垫片的通过开口形成用于将第一流体导入第一流体空间的进入通道。 

在另外的变型方案中，垫片具有流出通过开口，在垫片对之间具有间隔垫片，每个间隔垫片的对应于流出通过开口处形成有通过开口，因此，流出通过开口和间隔垫片的通过开口形成用于将第一流体导出第一流体空间的流出通道。