CN108474267A - 用于动力源的废热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种结合动力源系统使用的废热回收系统。泵可将工作流体加压至设定压力阈值，并将该工作流体进给至流体流动路径中。蒸发器和冷凝器可各自连接至流体流动路径。当工作流体高于设定压力阈值和预定热阈值时，连接至蒸发器和冷凝器中的每一个的可以为能够接收该工作流体的涡轮机。然后，具有电动机模式和发电机模式的电机可附接至涡轮机。附接至涡轮机的另一端部的可以为联轴器，该联轴器还附接至泵。可通过联轴器由在电动机模式下操作的电机给泵提供动力，以提供压力至废热回收系统。

Description

用于动力源的废热回收系统

技术领域

本发明总体涉及动力源系统，且更具体地，涉及连接至该动力源系统的废热回收系统。

背景技术

当发动机操作以产生推力或动力时，热量作为该产生的副产物而被释放。动力生产和运输领域中的改进已经发现用于使用该抛弃的热量(用于其它目的)的多种方式。在一个这种使用中，由发动机产生的热可被反馈至回收系统。

这些回收系统中的一些可包括涡轮发电机。涡轮发电机为涡轮机和用于产生电力的发电机的组合。在发动机之内产生的过量热然后可被用于加热介质，该介质然后可流动以给涡轮发电机提供动力。涡轮发电机常使用在发电行业中，且更通常被采用为用于车辆的辅助动力单元，例如飞行器、运输卡车、和其它类型的发动机操作的车辆。

采用用于发电的涡轮发电机的回收系统在热循环的原理之下操作。该热循环可以为兰金循环。在兰金循环中，来自发动机的热被向外供应至闭合回路，其通常使用工作流体。随着工作流体行驶通过闭合环路，工作流体穿过连接至闭合回路的回收系统的所有部件。这些回收系统中的大多数包括箱体、泵、蒸发器、涡轮机、和工作流体流经的冷凝器。

在理想的回收系统中，泵将连续地将工作流体反馈至涡轮机中，用于发电。然而，情况并不总是这样。针对包含以上所列的部件的回收系统用于正确地操作，工作流体必须以相当大的压力流动以使得涡轮发电机的涡轮机旋转。当回收系统处于连续操作时，很容易地实现获取该压力。然而，在这种回收系统的启动过程中，在回收系统之内的初始压力是低的，且并未满足该压力值。因此，可能需要外部的或附加的动力源来给泵提供动力，以建立起回收系统之内的工作流体压力。

对于这种回收系统的操作员，将有利的是，发展一种连接至涡轮发电机的回收系统，其中，并不需要外部的或附加的动力源来将回收系统加压进入连续的操作状态。

发明内容

在本发明的一个方面，公开了一种用于动力源系统的废热回收系统。该废热回收系统可具有包含在流体流动路径之内的工作流体。泵可连接至流体流动装置并将工作流体加压至设定压力阈值，同时将工作流体反馈至流体流动路径。泵可连接至蒸发器，该蒸发器能够加热工作流体，以便改变工作流体的物质状态。冷凝器可连接至蒸发器以冷却工作流体，以便改变工作流体的物质状态。连接至蒸发器和冷凝器中的每一个，可呈现涡轮机。该涡轮机通过第二流体流动路径连接至蒸发器和冷凝器中的每一个，以能够接收工作流体，当工作流体处于或高于预定热阈值和设定压力阈值时。另外地，电机连接至涡轮机。电机可具有由从控制器发送的操作信号确定的电动机模式和发电机模式。最后，联轴器可将涡轮机连接至泵以及进而经由涡轮机至电机。当电机在电动机模式下操作时，联轴器能够通过电机给泵提供动力。

在本发明的另一方面，公开了一种车辆。该车辆可具有框架、以及由该框架支撑的操作员站。另外地，工作机器可具有操作性地连接至制动系统和动力源系统的驱动系统。该动力源系统可具有废热回收系统、发动机和涡轮发电机。该废热回收系统可具有包含在流体流动路径之内的工作流体。泵可连接至流体流动路径并将工作流体加压至设定压力阈值，同时将工作流体反馈至流体流动路径。泵可连接至蒸发器，该蒸发器能够加热工作流体，以便改变工作流体的物质状态。冷凝器可连接至蒸发器以冷却工作流体，以便改变工作流体的物质状态。连接至蒸发器和冷凝器中的每一个，可呈现涡轮机。该涡轮机通过第二流体流动路径连接至蒸发器和冷凝器中的每一个，以能够接收工作流体，当工作流体处于或高于预定热阈值和设定压力阈值时。另外地，电机连接至涡轮机。电机可具有由从控制器发送的操作信号确定的电动机模式和发电机模式。最后，联轴器可将涡轮机连接至泵以及进而经由涡轮机至电机。当电机在电动机模式下操作时，联轴器能够经由电机给泵提供动力。

在本发明的又一方面，公开了一种操作用于动力源系统的废热回收系统的方法。首先，从动力源系统的操作员接收启动输入至连接至动力源系统的控制器。然后，启动信号从控制器传输至该动力源系统的发动机、涡轮发电机和废热回收系统。接下来，第一压力信号从连接至废热回收系统的压力传感器报告至控制器。然后控制器确定指示废热回收系统之内的第一压力信号是否小于设定压力阈值，而且，倘若为真，则发射通知电机以在电动机模式下操作的电动机模式信号。然后该电机在电动机模式下操作，以通过旋转将泵附接至涡轮机的联轴器来给废热回收系统的泵提供动力。然后，第二压力信号从连接至废热回收系统的压力传感器报告至控制器。控制器确定指示废热回收系统之内的第一压力信号是否大于设定压力阈值，而且，倘若为真，则发射通知电机以在发电机模式下操作的发电机模式信号。最后，在发电机模式下操作的电机通过电机与涡轮机之间的连接产生电力。

当结合附图阅读以下详细说明时，将更容易地理解本发明的这些和其它方面和特征。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的具有动力源和废热回收系统的车辆的侧视图。

图2是根据本发明的实施例的示意性动力源系统的示意图。

图3是根据本发明的实施例的废热回收系统的示意图。

图4是根据本发明的实施例的涡轮发电机的剖面剖视图。

图5是示出了根据本发明的实施例的操作废热回收系统的方法的流程图。

应当理解的是，不一定按比例制图且公开的实施例以示例性方式说明并且在局部视图中。还应当理解的是，本发明并未被限制成在此示出的特定实施例。

具体实施方式

本发明提供一种结合动力源系统110使用的废热回收系统100。废热回收系统100和动力源系统110可以为车辆120的一部分或者连接至基于非运输的发动机的单独的系统。可采用废热回收系统100和动力源系统110的这种车辆120的实例包括，但不限于：用于运输的车辆，例如卡车和汽车；工作机器，例如建筑机器；船舶；休闲车辆；或者军用或警察运输车辆。本领域技术人员将理解的是，根据本发明的策略还可在其它类型的可用情形中实施。另外，当这里有多于一个的相同类型的元件时，在此描述的各种元件的附图标记被共同或单独地制作。然而，这些附图标记存在仅仅助于读者对本发明的理解以及被视作为示意性的。因此，可以注意到的是，对元件的单数形式的任何种种参考标记还可被视为有关复数形式，且反之亦然，且无需将本发明的范围限制成这种元件的精确数目或类型，除非在存在的权利要求中明确地阐述。

现在参考附图并具体参考图1，呈现车辆120。车辆120可以为移动机器，其执行与一行业相关联的一些类型的操作，例如，采矿、建筑、农业、运输或已知使用车辆120的任何其它行业。在不同的实施例中，车辆120可为高速公路车辆，例如卡车(在图1中所描绘)、汽车、建筑车辆或本领域中已知的任何其它车辆120。如在图1中所观察，车辆120包括框架130、操作员站140、动力源系统110、驱动系统150、制动系统160、控制器170和废热回收系统100。

框架130可包括可支撑车辆120的移动的任何结构性构件或构件的组件。另外地，框架130可被定位成用于支撑操作员站140。操作员站140可包含操作车辆120所必须的控制。输入装置可适合于从用户操作员接收输入，以指示期望的机器移动。这些输入装置可包括方向盘、开关、把手、或者靠近于操作员站140之内的操作员座椅定位的其它已知的装置。此外，这些输入装置可被配置成用于产生并发送控制信号至车辆120的控制器170。这些控制信号可指示车辆120的性能，例如加速度和减速度，以及指示连接至控制器170的其它车辆系统的操作的信号。

动力源系统110还可由车辆120的框架130支撑。动力源系统110可以为发动机，例如，柴油机、汽油机、气体燃料动力发动机、天然气发动机、或者在车辆120上使用的任何其它发动机。可选地，动力源系统110可由非燃烧动力源组成，例如燃料电池、动力储存装置或其它合适的动力源。动力源系统110可产生机械或电力输出，其可被传输以给车辆120的其它系统提供动力。例如，动力源系统110可给驱动系统150提供动力，该驱动系统自己可包括一对前轮180和一对后轮190，它们被定位成用于支撑车辆120。前轮180和多个后轮190可旋转以在前进和后退方向上均可转向和操纵车辆120。动力源系统110可被连接至涡轮发电机200，其可提供附加的动力至车辆120或动力源系统110。

另外地，废热回收系统100可被连接至动力源系统110并与其相连通。在本发明的实施例中，废热回收系统100位于车辆120的框架130之内，且紧邻动力源系统110。然而，在其它另外的实施例中，废热回收系统100可位于车辆120上的其它位置处，例如但不限于，框架130的后部210或者附接至框架130的下侧220。废热回收系统100将在以下段落中更详细地描述。

车辆120还包括制动系统160，其可操作性地连接至控制器170。制动系统160可以被配置成用于当车辆120处于移动时减速车辆120的移动。此外，控制器170可被操作性地连接至动力源系统110、驱动系统150、制动系统160和操作员站140。控制器170还可适合于从与操作员站140相关联的输入装置(未示出)接收信号。控制器170可监控并提供适当的输出信号至各个系统，以控制车辆120的移动并执行操作过程中的各种其它功能和任务。

另外地，像驱动系统150一样，制动系统160可以与前轮180以及多个后轮190相关联。制动系统160还可利用其它输入装置可操作，例如操作员站140之内的制动器踏板230。制动系统160，在本发明的一个实施例中，可被液压地驱动或者由加压空气驱动，且包括前制动器240和后制动器250。前制动器240和后制动器250可以与车辆120相应的前轮180和多个后轮180操作性地相关联。在本发明的一个实施例中，前制动器240和后制动器250中的每一个可包括致动的车轮制动器，例如盘式制动器或鼓式制动器。前制动器240和后制动器250可设置在前轮180和多个后轮190的中间。当致动时，前制动器240和后制动器250可增加车辆120的滚动摩擦，这减缓车辆120的移动。前制动器240和后制动器250可由输入操作，例如但不限于，在操作员站140之内定位的制动器踏板230。当操作员沿着制动范围按压制动器踏板230时，压力可被引导至控制前制动器240和后制动器250的致动器。制动器踏板230的按压程度成比例地控制供应至前制动器240和后制动器250的致动器中的每一个的压力。

现参考图2，动力源系统110被更详细地观察，示出了它与车辆120的其它系统互连。动力源系统110可包括发动机260，其可以为内燃机，例如，往复活塞发动机、气体涡轮发动机、火花点火发动机或本领域中已知的任何其它压缩点火发动机。在本发明的实施例中，发动机260可为压缩点火发动机，例如常用于给在图1中示出的车辆120提供动力的柴油发动机。

动力源系统110还可包括位于发动机下游的排气导管270，且该排气导管与该发动机相流体连通。排气导管270可以被配置成用于当发动机260处于操作时，将排出气流280传输离开发动机260。另外地，如在图2中所观察，动力源系统110可包括作为废热回收系统100的部分的涡轮发电机200。涡轮发电机200可被配置成用于具有彼此相互连通的涡轮机290和电机300。尽管涡轮机290作为膨胀装置被用在本发明的实施例中，但本领域技术人员应当理解的是，其它膨胀装置，例如但不限于，涡旋件、齿轮或活塞扩展器，可被耦接至电机300和泵。术语“涡轮发电机”被用作为这种连接至电机的膨胀装置的示意性实施例，且同样可包括其它扩展器装置架构。

动力源系统110还可包括废热回收系统100。废热回收系统100可沿着排气导管270与排出气流280相热连通。车辆120或机器的控制器170可定位在动力源系统110的外部，也能够连接至动力源系统110的独立部件。控制器170可与发动机260、涡轮发电机200和废热回收系统100中的每一个相操作性地通信。控制器170可以为任何类型的电子处理器，例如但不限于，可操作用于发射和接收电子信息、命令和信号的专用处理器。倘若连接至发动机260，控制器170能够发射和接收与发动机260的操作健康和效率有关的电子信息。同样，控制器170可被连接至涡轮发电机200，以发射和接收与涡轮发电机200的操作性能和状态有关的电子信息。另外地，控制器170可被连接至废热回收系统100。倘若连接至废热回收系统100，控制器170能够从连接至废热回收系统100的工作流体传感器330接收工作流体压力信号320。同样，控制器170可发射形式为工作流体流率调节信号340的操作信息至废热回收系统100，以基于由控制器170接收到的信息来改变和修改废热回收系统100的操作。在所描绘的本发明的实施例中，控制器170可为连接至车辆120的多个系统的常用控制器。然而，在其它另外的实施例中，控制器170可以为具体与废热回收系统100相关联的单独的装置。

现转向图3，示意性废热回收系统100被连接至涡轮发电机200，且以示意性的形式被示出。在示意图的左侧，废热回收系统100被更详细地描绘。如将注意的是，废热回收系统100可包括用于包含工作流体的箱体350。取决于提进给废热回收系统100的操作状态和空间，箱体350是可选的。工作流体可以为任何类型的流体，其能够从液体状态变换成气体状态并流过废热回收系统100的流体流动路径360。例如，工作流体可以为水。此外，工作流体可以为有机流体，例如，正戊烷、乙醇、或者甲苯等。工作流体可储存在箱体350之内，用于在废热回收系统100中使用。当废热回收系统100处于操作中时，工作流体可行驶处箱体350并跟随流体流动路径360通过废热回收系统100。当工作流体已经完成它环绕流体流动路径360的循环时，工作流体然后可以返回至箱体350而被储存，直至它再次需要。在废热回收系统100的操作过程中，工作流体不断地移动通过流体流动路径360。由于流体流动路径360为闭合回路，工作流体在废热回收系统100的操作过程中连续地行驶，直至废热回收系统100终止操作。

再参考图3，在箱体350的下游可提供第一泵370。第一泵370可以为低压增压泵。工作流体可跟随沿着流体流动路径360并进入第一泵370。在第一泵370之内，工作流体进入第一级增压，在这里，工作流体的压力增加至第一压力级。当第一泵370之内的工作流体达到第一压力级时，工作流体通过流体流动路径360离开第一泵370并进入第二泵380。

第二泵380可以为高压进给泵。在离开第一泵370处于第一压力级时，工作流体然后将进入第二泵380，在这里，工作流体的压力通过废热回收系统100将被再次增加。在第二泵380之内，在第二级增压过程中，工作流体被加压至第二压力级。当工作流体已经达到第二级增压时，工作流体离开第二泵380并继续沿着流体流动路径360。

第二泵380进而将加压工作流体进给至蒸发器390。蒸发器390与从发动机260流动的排出气流280相热接触。蒸发器390采用来自排出气流280的热来加热蒸发器390之内的加压工作流体。在蒸发器390之内，当热引起工作流体蒸发时，工作流体可从液体变化成气体状态。随着工作流体改变物质状态，工作流体上升至预定热阈值。在已经加热工作流体之后，工作流体离开蒸发器390。

取决于工作流体的物质状态，工作流体可以或者继续沿着废热回收系统100的流体流动路径360，或者向下行驶蒸发的流体流动路径400并进入涡轮发电机200。倘若离开蒸发器390的工作流体仍处于液体状态，则工作流体可继续沿着流体流动路径360并通过第一控制阀410。该第一控制阀410可以仅仅在特定的工作流体热状态下可操作。例如，第一控制阀410可具有设定压力和温度阈值，以允许仅仅倘若工作流体处于设定压力和温度阈值处或位于设定压力和温度阈值之下，工作流体可以流动通过。第一控制阀410可由控制器170通过由它至控制器170的连接接收到的通信信号来致动。

在废热回收系统100的启动和停机操作过程中，第二泵380可能不能够将工作流体带到升至压力水平，在该压力水平处，蒸发器390可改变工作流体的物质状态。另外地，在这些启动和停机时段中，排出气流280并没有热到足以将流过蒸发器390的工作流体蒸发，以将工作流体带到升至预定热阈值。因此，设定压力阈值可被设置成第二泵380的第二压力级。换句话说，倘若离开蒸发器390的工作流体处在与特定阈值相比不足的热状态，则流体将行驶通过控制阀410并继续沿着流体流动路径360。然而，倘若离开蒸发器390处于预定热阈值处的工作流体处在足够的热状态，则工作流体可能并不会行驶通过第一控制阀410，且然后可行驶通过蒸发的流体流动路径400并进入涡轮发电机200。

随着工作流体沿着蒸发的流体流动路径400行驶，大部分工作流体将在蒸发器390之内已经从液体变换成气体状态。沿着蒸发的流体流动路径400，工作流体可进入第二控制阀420。第二控制阀420可类似于第一控制阀410而操作，但产生相反的结果。倘若离开蒸发器390的工作流体处于大于第二压力级的热状态阈值的压力值处，则工作流体可行驶通过第二控制阀420并继续沿着蒸发器流体流动路径400至涡轮发电机200的涡轮机290中。第二控制阀420可由控制器170通过由它至控制器170的连接接收到的通信信号来致动。然而，倘若离开蒸发器390的工作流体处于小于第二压力级的设定阈值的热状态处，则工作流体可能不会行驶通过第二控制阀420，且然后可行驶通过废热回收系统100之内的第一控制阀410。

行驶通过第一控制阀410的工作流体继续沿着流体流动路径360且可进入冷凝器430。在冷凝器430之内，已经在蒸发器390之内加热并改变物质状态的工作流体可通过在冷凝器430之内发生的冷却返回至它的初始液体状态。就像蒸发器390与热源相热接触一样，冷凝器430与冷却源440相热接触。冷却源440可为任何类型的热冷却源，包括但不限于，流过冷却导管的冷却介质、环境空气或机械冷却的空气。在工作流体已经冷却且返回至液体状态之后，工作流体流出冷凝器430并返回至箱体350中，该箱体是工作流体起始的地方。

仍参考图3，倘若工作流体已经达到预定热阈值以跟随蒸发的流体流动路径400，则工作流体穿过第二控制阀420，以进入涡轮发电机200。更具体地，加热后的工作流体(其可处于气体状态)可进入涡轮发电机200的涡轮机290。涡轮机290可具有多个涡轮叶片440，该多个涡轮叶片绕着中心轴线450相等地偏移。随着工作流体进入涡轮机290，可为气态和高加压的工作流体接触多个涡轮叶片440，这引起多个涡轮叶片440绕着中心轴线450发生旋转。在旋转多个涡轮叶片440之后，工作流体然后可以离开涡轮机290并流回至废热回收系统100的冷凝器430中。

涡轮发电机200的涡轮机290可在一个端部452处连接至联轴器460。联轴器460将涡轮机290连接至废热回收系统100的第二泵380或高压进给泵。为了使得第二泵380能够提供压力，第二泵380必须提供有动力以使得离心泵旋转。通过将联轴器460连接至第二泵380和涡轮机290两者，涡轮机290，当操作时，可以提供这种动力至第二泵380。涡轮机290旋转联轴器460，这进而给第二泵380提供动力。因此，当动力源系统110是操作时，涡轮机290给第二泵380提供动力，以提供连续的压力值流体流动路径360，且进而给它自己提供动力，实现动力产生。

在涡轮机290的第二端454处，涡轮机290连接至电机300。电机可具有转子和定子。当涡轮机290处于操作时，该连接将机械能进给至电机300，这允许电机300发生旋转并产生电力。在发电机模式470中，电机300可产生AC(交流)或DC(直流)动力，这取决于电机300所连接的系统或部件。此外，电机300还可用作为电动机。为了成为电动机，电机300可从车辆120或机器的控制器170牵引动力以操作电机300。当处于操作的电动机模式480时，电机300的电动机可旋转至涡轮机290的连接，其进而连接至联轴器460，该联轴器连接至第二泵380。用作为电动机，电机300可通过一连接提供动力至第二泵380。这可以允许第二泵380将废热回收系统100加压至第二压力级，以使得涡轮机290可变得操作。在废热回收系统100的启动和停机时刻，电机300可用作为电动机。作为对现有技术工艺的显著改进，电机300，用作为电动机，除去了以下一种需求：当不足的涡轮机动力存在时，需要另外的泵来增强加压废热回收系统100的第二泵380。在这种状态下，电机300被允许用作为电动机，因为在这些启动和停机时刻，第二控制阀420将使得工作流体停止流至涡轮机290,由于废热回收系统100之内的工作流体的热状态将小于第二压力级的设定阈值，且工作流体将不会达到预定热阈值。

电机300通过电连接490可连接至控制器170。该电连接490可以能够发送并接收来自控制器170的动力，这取决于或者电机300在发电机模式470或电动机模式480下操作。双向动力控制器500可存在于控制器170之内，以实现该控制和操作。另外地，控制器170可发送通信操作信号至电机300，以通知电机300指示期望的操作模式。例如，当车辆120的操作员开启车辆时，动力源系统110与发动机260、涡轮发电机200和废热回收系统100一起被激活。由于废热回收系统100在启动时不会被加压，双向控制器500可命令电机300在电动机模式480下工作。在该电动机模式480的过程中，电机300可通过联轴器460给第二泵380提供动力，以将废热回收系统100带到高达第二压力级的设定压力阈值。一旦废热回收系统100达到第二压力级的设定压力阈值，第二控制阀420将开启，以允许工作流体流进涡轮机290。这时，双向动力控制器500然后可发射另外的信号至电机300，以停止在电动机模式480下的操作并切换至发电机模式470。当处于发电机模式470下时，电机300将从涡轮机290接收机械能，以产生电力，其然后能够进而被发送回控制器170，为了实现在机器或车辆120整个之内分布。另外地，来自涡轮机290的机械能将被用于经由联轴器460来提供动力至泵380。

现参考图4，描绘了可在机器或车辆120之内采用的机械装置510之内的涡轮发电机200和废热回收系统100的剖面剖视图。机械装置510可具有壳体520，以保持涡轮发电机200和废热回收系统100两者的部件。在壳体520的一个端部处，涡轮机290可旋转地安装在涡轮机机壳530之内。如所描绘，涡轮机290包括多个涡轮叶片440，该多个涡轮叶片从轴535径向地延伸并安装成用于绕着中心轴线450旋转。电机300然后连接至壳体520外部的涡轮机290。在壳体520的另一端部处，第二泵380安装在泵室540之内。联轴器460将涡轮机290连接至第二泵380，并行驶通过中心轴线450。当涡轮机290绕着中心轴线450旋转时，涡轮机290使得联轴器460转动并给第二泵380提供动力。另外地，当电机300在电动机模式480下操作时，电机300，通过它至涡轮机290的连接，可以通过沿着该中心轴线450旋转联轴器460来给第二泵380提供动力。

工业实用性

从前面所述，可以理解的是，在此公开的用于动力源的废热回收系统具有在多个行业的应用，例如但不限于，在采用动力源的任何类型的机器或车辆中使用，其产生热并具有可从所述热回收的其它动力的需求。此外，用于动力源的废热回收系统可在任何工业系统中使用，在这里，发动机可产生待回收的废热，因而提高了机器或车辆的效率。这样一种废热回收系统可能是有益的一个这样的行业是运输行业。例如，卡车等之内废热回收系统的使用能够导致产生更大的燃料效率。由于通过这样一种系统更多的发动机热被回收成可操作的动力，需要更少的燃料来给车辆的发动机提供动力。此外，这样一种废热回收系统是有益的，因为当仅仅使用涡轮机不存在足够的流体动力或工作流体质量来给泵提供动力时，不需要附加的外部动力源、泵或其它部件力辅助废热回收系统的高压泵。这导致需要更紧凑和有效地设计，允许废热回收系统在拥挤的区域(例如运输车辆的发动机室)使用更少的空间。不需使用外部部件，这导致更小的空间需求，以及更小的燃料消耗导致产生采用用于动力源的废热回收系统的车辆的操作员和所有者的经济节约。

另外，用于动力源的废热回收系统可在促进产生热的机器的使用的任何类型的行业中采用。这些行业可包括运输(如以上所述)、采矿、建筑、船舶、农业、警察和军用作业机器、休闲的非道路用机器、轨道、农耕、船舶配套企业、排水和下水维修机器、水下维修机器、大规模发电设备、小规模辅助发电设备、或者任何类似的环境(在这里，具有发动机的机器产生作为副产物的热)。

在图5之内的流程图中示出了操作根据本发明的废热回收系统100的示意性方法。如在方框550处所示，方法可以控制器170从操作员接收启动输入开始。如在图1中所看见，控制器170可以为机器的一部分或者车辆120的一部分。启动输入可以为连接至控制器170的把手或开关，且可操作以发送启动信号至动力源系统110。然后在方框560处，控制器170将启动信号传输至发动机260、涡轮发电机200和动力源系统110的废热回收系统100中的每一个。

接下来，在方框570处，工作流体压力传感器330报告压力信号320至控制器170，因而，将废热回收系统100之内的压力告知控制器170。在方框580处，废热回收系统100的压力与废热回收系统100的设定压力阈值进行比较。在方框590处，倘若压力信号320指示出废热回收系统100的压力小于设定压力阈值，则控制器170发送电动机模式信号至涡轮发电机200的电机300。然而，如在方框600处可看出，倘若压力信号320指示出废热回收系统100的压力大于设定压力阈值，则控制器170发送发电机模式信号至涡轮发电机200的电机300。或者电动机模式信号或发电机模式信号可由包含在机器或车辆120的控制器170之内的双向动力控制器500来发送。方框590的电动机模式信号通知电机300以电动机模式480作为电动机操作。如在方框610处看出，以电动机模式480操作电机300，允许电机300来旋转连接至涡轮发电机200的每个涡轮机290的联轴器460，以及给废热回收系统100的第二泵380提供动力。通过给废热回收系统100的第二泵380提供动力，在电动机模式480下操作的电机300增加了废热回收系统100之内的压力。

然后在方框620处，工作流体压力传感器330可发送第二压力信号至控制器170。在方框630处，废热回收系统100的第二报告压力与废热回收系统100的设定压力阈值进行比较。如在方框600处可看出，倘若第二压力信号报告出废热回收系统100之内的压力大于设定压力阈值，则控制器170设置发电机模式信号至涡轮发电机200的电机300。然而，倘若第二压力信号报告出废热回收系统100之内的压力小于设定压力阈值，则电机300继续在方框610的电动机模式480之下操作。在方框600处发送的发电机模式信号通知电机300停止在电动机模式480之下操作，如果适用的话，并切换至发电机模式470。最后，在方框640处，在发电机模式470下操作的电机300可通过它至涡轮机290的连接而旋转，以给电机300提供动力以产生电力。

尽管前述详细说明仅仅提出了具体实施例，应理解的是，本发明的范围因而并未意于被限制。相反，本发明的范围和精神意于比具体公开的实施例中的任何都要宽。

Claims (15)

1.一种用于动力源系统的废热回收系统，所述废热回收系统包括：

包含在流体流动路径之内的工作流体；

连接至所述流体流动路径的泵，所述泵适合于将所述工作流体加压至设定压力阈值，并将所述工作流体进给至所述流体流动路径中；

通过所述流体流动路径连接至所述泵的蒸发器，所述蒸发器适合于加热所述工作流体，以便改变所述工作流体的物质状态；

通过所述流体流动路径连接至所述蒸发器的冷凝器，所述冷凝器适合于冷却所述工作流体，以便改变所述工作流体的物质状态；

通过第二流体流动路径连接至所述蒸发器和所述冷凝器中的每一个的涡轮机，当所述工作流体处于或高于所述设定压力阈值和预定热阈值时，所述第二流体流动路径能够接收所述工作流体；

与所述泵、蒸发器、冷凝器和涡轮机相操作性关联的控制器；

连接至所述涡轮机的电机，所述电机具有电动机模式和发电机模式，所述电动机模式和所述发电机模式由从所述控制器发送的操作信号来确定；以及

联轴器，所述联轴器将所述涡轮机连接至所述泵，所述联轴器进而通过所述涡轮机连接至所述电机，当所述电机在所述电动机模式下操作时，所述联轴器适合于通过所述电机给所述泵提供动力。

2.根据权利要求1所述的废热回收系统，其中，所述泵包括多个泵，所述多个泵中的第一泵为低压增压泵，并且所述多个泵中的第二泵为连接至所述联轴器的高压进给泵。

3.根据权利要求1所述的废热回收系统，其中，当所述废热回收系统中的所述工作流体的热状态足以给所述涡轮机提供动力时，第一控制阀允许所述工作流体从所述蒸发器直接流至所述冷凝器，并且第二控制阀允许所述工作流体至所述涡轮机。

4.根据权利要求1所述的废热回收系统，其中，所述控制器包括在连接至所述动力源系统的所述控制器之内包含的双向动力控制器。

5.根据权利要求4所述的废热回收系统，其中，当工作流体热状态足以给涡轮机提供动力时，所述操作信号为从所述双向动力控制器发送的电动机模式信号，所述电动机模式信号通知所述电机在所述电动机模式下操作并旋转所述联轴器，以给所述泵提供动力。

6.根据权利要求4所述的废热回收系统，其中，所述操作信号为从所述双向动力控制器发送的发电机模式信号，所述发电机模式信号通知所述电机以所述发电机模式操作，并旋转以响应于所述电机与所述涡轮机连接，以产生电力。

7.一种车辆，包括：

框架；

由所述框架支撑的操作员站；以及

动力源系统，所述动力源系统由所述框架支撑并适合于给所述车辆提供动力，所述动力源系统具有连接至包含涡轮发电机的废热回收系统的发动机，所述废热回收系统具有包含在流体流动路径之内的工作流体，连接至所述流体流动路径的泵，所述泵适合于将所述工作流体加压至设定压力阈值，并将所述工作流体进给至所述流体流动路径中，通过所述流体流动路径连接至所述泵的蒸发器，所述蒸发器适合于加热所述工作流体，以便改变所述工作流体的物质状态；通过所述流体流动路径连接至所述蒸发器的冷凝器，所述冷凝器适合于冷却所述工作流体，以便改变所述工作流体的物质状态，通过第二流体流动路径连接至所述蒸发器和所述冷凝器中的每一个的涡轮机，当所述工作流体处于或高于所述设定压力阈值和预定热阈值时，所述第二流体流动路径能够接收所述工作流体，连接至所述涡轮机的电机，所述电机具有电动机模式和发电机模式，所述电动机模式或发电机模式由从控制器发射的操作信号来确定，以及联轴器，所述联轴器将所述涡轮机连接至所述泵，所述联轴器进而通过所述涡轮机连接至所述电机，当所述电机在所述电动机模式下操作时，所述联轴器能够通过所述电机给所述泵提供动力。

8.根据权利要求7所述的车辆，其中，所述泵包括多个泵，所述多个泵中的第一泵为低压增压泵，并且所述多个泵中的第二泵为连接至所述联轴器的高压进给泵。

9.根据权利要求7所述的车辆，其中，当所述废热回收系统内的工作流体热状态未达到时，第一控制阀允许工作流体从所述蒸发器直接流至所述冷凝器，并且当所述废热回收系统中的所述工作流体热状态足以给所述涡轮机提供动力时，第二控制阀允许所述工作流体流至所述涡轮机。

10.根据权利要求7所述的车辆，其中，所述控制器包括连接至所述动力源系统的所述控制器内包含的双向动力控制器。

11.根据权利要求10所述的车辆，其中，当工作流体热状态足以给所述涡轮机提供动力时，所述操作信号为从所述双向动力控制器发送的电动机模式信号，所述电动机模式信号通知所述电机在所述电动机模式下操作并旋转所述联轴器，以给所述泵提供动力。

12.根据权利要求10所述的车辆，其中，所述操作信号为从所述双向动力控制器发送的发电机模式信号，所述发电机模式信号通知所述电机以所述发电机模式操作，并旋转以响应于所述电机与所述涡轮机连接，以产生电力。

13.一种操作用于动力源系统的废热回收系统的方法，所述方法包括：

从所述动力源系统的操作员接收启动输入至连接至所述动力源系统的控制器；

将启动信号从所述控制器传输至所述动力源系统的发动机、涡轮发电机和所述废热回收系统；

将第一压力信号从连接至所述废热回收系统的压力传感器报告至所述控制器；

在所述控制器内，确定指示所述废热回收系统内的所述第一压力信号是否小于设定压力阈值，而且，倘若为真，所述控制器发射通知电机以在电动机模式下操作的电动机模式信号；

在所述电动机模式下操作所述电机，以通过旋转将所述泵附接至涡轮机的联轴器来给所述废热回收系统的泵提供动力；

将第二压力信号从连接至所述废热回收系统的所述压力传感器报告至所述控制器；

在所述控制器内，确定指示所述废热回收系统内的所述第二压力信号是否大于设定压力阈值，而且，倘若为真，所述控制器发射通知所述电机以在发电机模式下操作的发电机模式信号；以及

在所述发电机模式下操作所述电机，以通过所述电机与所述涡轮机之间的连接产生电力。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述控制器包括双向动力控制器，以将所述电动机模式信号和所述发电机模式信号发送至所述电机。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述废热回收系统具有第一流体流动路径和第二流体流动路径，当所述电机在所述电动机模式下起作用时，所述第一流体流动路径操作，并且当所述电机在所述发电机模式下起作用时，所述第二流体流动路径操作。