[发明专利]与特别是用于机动车辆的内燃机相关联的用于闭合回路、特别是朗肯循环型闭合回路的涡轮泵组件

说明书

本发明涉及一种用于闭合回路的动力涡轮泵组件，特别是朗肯循环型闭合回路，其与特别是用于机动车辆的具有驱动轴(26)的内燃机(12)相关联，其中，所述发动机的一个面(10)承载该发动机的附件(14、18、22)和用于旋转运动传动皮带(32)的至少一个卷绕辊(30、30'、30”)，该旋转运动传动皮带(32)至少将所述附件连接到驱动轴(26)。根据本发明，该组件包括在涡轮泵的轴(38)和所述卷绕辊之间的旋转运动传递路径(T)。

技术领域

本发明涉及一种用于闭合回路的动力涡轮泵组件，特别是用于朗肯循环型闭合回路，其与特别是用于机动车辆或用于重型货车的内燃机相关联。

动力涡轮泵应理解为由泵和涡轮机构成的组件。

背景技术

根据泵的具体特征，其转子承载形成叶轮的多个径向翅片，叶轮的作用是引起液体状态下的流体旋转和加速。通过泵叶轮的旋转的作用，流体被轴向抽吸，然后径向加速并通过涡轮泵通常设有的涡壳排出。在同一轴上连接到泵的涡轮机由定子部分构成，该定子部分具有被称为扩散器的固定叶片组件，用于将蒸汽状态下的流体的压力转换成动能。随后，该动能通过涡轮机的转子部分的可动叶片组件转换成机械能。涡轮机的叶片由径向翅片构成，这些径向翅片允许通过涡轮机的出口涡壳排出的流体的膨胀。

在涡轮机的主要构造中，叶片优选地是径向的，但它们也可具有轴向轮廓。

众所周知，朗肯循环是热力学循环，其中，来自外部热源的热量被传送到包含工作流体的闭合回路。在循环期间，工作流体经历相变(液体/蒸汽)。

这种类型的循环一般分解成以液态形式使用的工作流体以等熵的方式被压缩的阶段，接着是该经压缩的液态流体在与热源接触时被加热并汽化的阶段。

然后，该蒸汽在另一阶段中在膨胀机内膨胀，接着，在最后的阶段中，该膨胀的蒸汽在与冷源接触时被冷却并冷凝。

为了执行这些各个阶段，回路包括至少一个泵、交换器蒸发器、膨胀机和交换器冷凝器，该至少一个泵用于使呈液态的流体循环并对其进行压缩，交换器蒸发器由热的流体扫掠以用于使经压缩的流体至少部分的蒸发，膨胀机用于使蒸汽膨胀，诸如是将该蒸汽的能量转化为诸如电能或机械能的另一种能量的涡轮机，蒸汽中包含的热量借助交换器冷凝器传递至冷源，一般是扫掠该冷凝器的外部空气或冷却水回路，从而将该蒸汽转化为呈液态的流体。

在此类型的回路中，所用的流体一般是水，但也可以使用其它类型的流体，例如有机流体或有机流体混合物。该循环然后被称为有机朗肯循环(ORC)。

作为示例，工作流体可以是丁烷、乙醇、氢氟烃、氨、二氧化碳等。

众所周知，用于执行经压缩的流体的蒸发的热流体可来自各种热源，例如液体冷却剂(来自内燃机、工业过程，炉子等)、燃烧产生的热气体(来自工业过程、锅炉的烟气、来自内燃机或涡轮机的废气等)、来自太阳能集热器的热流等。

通常并且如在文献WO 2013/046885中更详细描述的那样，泵和涡轮机组合以形成单件，因此形成小尺寸涡轮泵。

泵和涡轮机共用的该涡轮泵的轴通常通过皮带与内燃机的曲轴联接，该皮带围绕设置在该曲轴上的皮带轮和布置在涡轮泵轴上的另一个皮带轮。

为了能够控制涡轮泵，在涡轮泵轴和其皮带轮之间设有电磁离合器，以便能够使该皮带轮从该轴上脱开。

这种布置虽然令人满意，但却涉及一些明显的缺点。

实际上，该涡轮泵的泵和涡轮机需要以相同的转速运行，该转速代表它们所连接的发动机轴的速度的倍数，该转速取决于选定的曲轴和涡轮泵的驱动皮带轮的直径比例。

这个比例受到发动机上这些皮带轮的尺寸的限制，它决定了可在这种涡轮泵设计中使用的压缩机和膨胀机的类型，并且使得特别难以使用机械联接到需要高运行速度的驱动轴的动力涡轮机。