DE102016012716A1 - Waste heat recovery device - Google Patents

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Christian Gürlich
Wilhelmus Kok
Steffen Krause
Steffen Maus
Axel Zuschlag
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abwärmenutzungsvorrichtung (1) mit einem Abwärmenutzungskreislauf (2), wobei der Abwärmenutzungskreislauf (2) eine Fördereinheit (2.1) zur Förderung eines flüssigen Arbeitsmediums (AM), zumindest einen Verdampfer (2.2) zur Verdampfung des Arbeitsmediums (AM) mittels Abwärme einer Abwärmequelle, zumindest eine Expansionsmaschine (2.3) zur Expansion des verdampften Arbeitsmediums (AM) und einen Kondensator (2.4) zum Kondensieren des expandierten Arbeitsmediums (AM) umfasst. Erfindungsgemäß ist ein zwischen der Fördereinheit (2.1) und dem zumindest einen Verdampfer (2.2) befindlicher Hochdruckbereich (HD) des Abwärmenutzungskreislaufs (2) oder ein Auslass der Fördereinheit (2.1) ungesteuert und/oder ungeregelt mit einem zwischen der Expansionsmaschine (2.3) und dem Kondensator (2.4) befindlichen Niederdruckbereich (ND) des Abwärmenutzungskreislaufs (2) mittels einer Arbeitsmediumleitung (2.5) permanent fluidisch gekoppelt.

Figure DE102016012716A1_0000
The invention relates to a waste heat utilization device (1) with a waste heat recovery circuit (2), the waste heat recovery circuit (2) a conveyor unit (2.1) for conveying a liquid working medium (AM), at least one evaporator (2.2) for evaporation of the working medium (AM) by means of waste heat a waste heat source, at least one expansion machine (2.3) for expansion of the vaporized working medium (AM) and a condenser (2.4) for condensing the expanded working medium (AM). According to the invention, a high-pressure area (HD) of the waste heat recovery circuit (2) located between the delivery unit (2.1) and the at least one evaporator (2.2) or an outlet of the delivery unit (2.1) is uncontrolled and / or unregulated with one between the expansion machine (2.3) and the Condenser (2.4) located low pressure area (ND) of the waste heat recovery circuit (2) by means of a working medium line (2.5) permanently fluidly coupled.
Figure DE102016012716A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Abwärmenutzungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a waste heat utilization device according to the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 10 2010 054 733 A1 , sind Abwärmenutzungsvorrichtungen für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen bekannt. Eine solche Abwärmenutzungsvorrichtung umfasst einen Abwärmenutzungskreis, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert. Im Abwärmenutzungskreis sind eine Fördereinrichtung zum Fördern des Arbeitsmediums gegen einen Hochdruck, ein stromab der Fördereinrichtung angeordneter Verdampfer zum Verdampfen des Arbeitsmediums unter Nutzung von Abwärme der Brennkraftmaschine, eine stromab des Verdampfers angeordnete Expansionsmaschine zum Expandieren des Arbeitsmediums auf einen Niederdruck und ein stromab der Expansionsmaschine angeordneter Kondensator zum Kondensieren des Arbeitsmediums vorgesehen.From the prior art, for example from the DE 10 2010 054 733 A1 , Waste heat utilization devices for internal combustion engines of motor vehicles are known. Such a waste heat utilization device includes a waste heat utilization cycle in which a working fluid is circulated. In the waste heat recovery circuit are a conveyor for conveying the working medium against a high pressure, an evaporator arranged downstream of the conveyor for evaporating the working medium using waste heat of the internal combustion engine, a downstream of the evaporator arranged expansion machine for expanding the working fluid to a low pressure and a condenser downstream of the expander arranged provided for condensing the working medium.

Weiterhin ist aus der US 2015/0267638 A1 eine Abwärmenutzungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei in einem Abwärmenutzungskreislauf ein Arbeitsmedium aus einem Flüssigkeitsvorrat mittels einer Fördereinrichtung gefördert und verdichtet wird, mittels Abwärme der Brennkraftmaschine mittels zumindest eines Verdampfers verdampft und überhitzt wird, anschließend mittels einer Expansionsmaschine expandiert wird und mittels eines Kondensators nach der Expansion kondensiert wird. Weiterhin ist ein Bypass-Kreislauf vorgesehen, mittels welchem zumindest ein Teil des verdampften und überhitzten Arbeitsmediums an der Expansionsmaschine vorbeigeführt werden kann. Der Bypass-Kreislauf ist weiterhin zur Kühlung des überhitzten Arbeitsmediums mittels eines Ventils mit einem Ausgang der Fördereinrichtung zur Zuführung von verdichtetem, nicht verdampftem Arbeitsmedium in einen zwischen der Expansionsmaschine und dem Kondensator befindlichen Bereich des Abwärmenutzungskreislaufs koppelbar.Furthermore, from the US 2015/0267638 A1 a waste heat utilization device for an internal combustion engine of a motor vehicle, wherein in a waste heat recovery circuit a working fluid from a liquid reservoir is conveyed and compressed by means of a conveyor, evaporated by means of waste heat of the internal combustion engine by means of at least one evaporator and superheated, then expanded by means of an expansion machine and by means of a capacitor after the expansion is condensed. Furthermore, a bypass circuit is provided, by means of which at least a part of the vaporized and superheated working medium can be guided past the expansion machine. The bypass circuit is further for cooling the superheated working medium by means of a valve with an output of the conveyor for supplying compressed, non-evaporated working medium in a located between the expansion machine and the condenser region of the waste heat recovery circuit coupled.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Abwärmenutzungsvorrichtung anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved waste heat recovery device.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Abwärmenutzungsvorrichtung gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved with a waste heat recovery device having the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Abwärmenutzungsvorrichtung umfasst einen Abwärmenutzungskreislauf, wobei der Abwärmenutzungskreislauf eine Fördereinheit zur Förderung eines flüssigen Arbeitsmediums, zumindest einen Verdampfer zur Verdampfung des Arbeitsmediums mittels Abwärme einer Abwärmequelle, zumindest eine Expansionsmaschine zur Expansion des verdampften Arbeitsmediums und einen Kondensator zum Kondensieren des expandierten Arbeitsmediums umfasst.The waste heat utilization device comprises a waste heat recovery circuit, wherein the waste heat recovery circuit comprises a conveyor unit for conveying a liquid working medium, at least one evaporator for evaporation of the working medium by means of waste heat of a waste heat source, at least one expansion machine for expansion of the vaporized working medium and a condenser for condensing the expanded working medium.

Erfindungsgemäß ist ein zwischen der Fördereinheit und dem zumindest einen Verdampfer befindlicher Hochdruckbereich des Abwärmenutzungskreislaufs oder ein Auslass der Fördereinheit ungesteuert und/oder ungeregelt mit einem zwischen der Expansionsmaschine und dem Kondensator befindlichen Niederdruckbereich des Abwärmenutzungskreislaufs mittels einer Arbeitsmediumleitung permanent fluidisch gekoppelt.According to the invention, a high-pressure region of the waste heat recovery circuit located between the delivery unit and the at least one evaporator or an outlet of the delivery unit is permanently fluidically coupled to a low pressure region of the waste heat recovery circuit located between the expansion machine and the condenser by means of a working medium line.

Da ein Massenstrom des Arbeitsmediums in dem geschlossenen Abwärmenutzungskreislauf an verschiedenen Punkten korreliert, ist keine Steuerung oder Regelung der Zuführung von flüssigem Arbeitsmedium in den Niederdruckbereich zwischen der Expansionsmaschine und den Kondensator erforderlich. Das heißt, der Abwärmenutzungskreislauf regelt sich selbst. Liegt beispielsweise ein hoher Massenstrom des Arbeitsmediums am Auslass der Fördereinheit an, dann ist auch der Massenstrom nach der Expansionsmaschine entsprechend hoch. Somit ergibt sich auch in der Arbeitsmediumleitung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich ein hoher Massenstrom, so dass keine Regelung erforderlich ist. Hierdurch kann ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau des Abwärmenutzungskreislaufs im Bereich der Rückführung des flüssigen Arbeitsmediums zum Kondensator ohne bewegliche und/oder aktive Teile realisiert werden.Since a mass flow of the working medium in the closed waste heat recovery circuit correlates at various points, no control or regulation of the supply of liquid working medium in the low pressure region between the expansion machine and the condenser is required. That is, the waste heat recovery circuit regulates itself. For example, if a high mass flow of the working fluid at the outlet of the conveyor unit, then the mass flow after the expansion machine is correspondingly high. Thus, a high mass flow also results in the working medium line between the high pressure region and the low pressure region, so that no control is required. As a result, a particularly simple and cost-effective design of the waste heat recovery circuit in the region of the return of the liquid working medium to the condenser without moving and / or active parts can be realized.

Aus der Zuführung von flüssigem Arbeitsmedium in den Niederdruckbereich zwischen der Expansionsmaschine und den Kondensator, wird das aus der Expansionsmaschine austretende Arbeitsmedium vor einem Eintritt in den Kondensator gekühlt und bereits zumindest kondensiert. Aufgrund dessen, dass zur Kühlung einer Flüssigkeit eine geringere Kühlfläche als zur Kühlung von Dampf erforderlich ist, kann im Kondensator schneller ein Erreichen einer Flüssigphase des Arbeitsmediums realisiert werden. Somit ist es möglich, bei gleicher Kühlleistung eine Größe des Kondensators zu verringern. Weiterhin kann das Auftreten von Spitzentemperaturen am Kondensator vermieden werden.From the supply of liquid working medium in the low pressure region between the expansion machine and the condenser, the emerging from the expansion machine working fluid is cooled before entering the condenser and already at least condensed. Due to the fact that a smaller cooling surface is required for cooling a liquid than for cooling steam, the achievement of a liquid phase of the working medium can be achieved more quickly in the condenser. Thus, it is possible to reduce a size of the capacitor with the same cooling performance. Furthermore, the occurrence of peak temperatures on the capacitor can be avoided.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch ein Ersatzschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Abwärmenutzungsvorrichtung,
  • 2 schematisch ein Ersatzschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Abwärmenutzungsvorrichtung und
  • 3 schematisch eine Schnittdarstellung einer Fördereinheit zur Förderung eines Arbeitsmediums.
Showing:
  • 1 schematically an equivalent circuit diagram of a first embodiment of a waste heat recovery device,
  • 2 schematically an equivalent circuit diagram of a second embodiment of a waste heat recovery device and
  • 3 schematically a sectional view of a conveyor unit for conveying a working medium.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist ein Ersatzschaltbild eines möglichen ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Abwärmenutzungsvorrichtung 1 während ihres Betriebs dargestellt.In 1 is an equivalent circuit diagram of a possible first embodiment of a waste heat recovery device according to the invention 1 presented during their operation.

Die Abwärmenutzungsvorrichtung 1 umfasst einen Abwärmenutzungskreislauf 2 und basiert auf einem geschlossenen thermodynamischen Kreisprozess, beispielsweise auf einem so genannten Clausius-Rankine-Kreisprozess.The waste heat utilization device 1 includes a waste heat recovery cycle 2 and is based on a closed thermodynamic cycle, for example on a so-called Clausius-Rankine cycle.

Die Abwärmenutzungsvorrichtung 1 ist insbesondere zur Nutzung von Abwärme in einem nicht gezeigten Kraftfahrzeug, beispielsweise in einem Nutzfahrzeug, vorgesehen. The waste heat utilization device 1 is intended in particular for the use of waste heat in a motor vehicle, not shown, for example in a commercial vehicle.

Insbesondere wird als nicht näher dargestellte Abwärmequelle eine Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs verwendet, wobei die Abwärme Verlustwärme der Verbrennungskraftmaschine ist.In particular, an internal combustion engine of the motor vehicle is used as a waste heat source not shown in detail, wherein the waste heat is heat loss of the internal combustion engine.

Der Abwärmenutzungskreislauf 2 ist während seines Betriebs in zwei Bereiche B1, B2 unterteilt, wobei ein Arbeitsmedium AM in einem ersten Bereich B1 flüssig und in einem zweiten Bereich B2 teilweise gasförmig, d. h. als Nassdampf, oder zumindest nahezu vollständig gasförmig, d. h. als Trockendampf, vorliegt. Des Weiteren ist der Abwärmenutzungskreislauf 2 während seines Betriebs in einen Hochdruckbereich HD und einen Niederdruckbereich ND unterteilt.The waste heat recovery cycle 2 is in two areas during its operation B1 . B2 divided, being a working medium AT THE in a first area B1 liquid and in a second area B2 partially gaseous, ie as wet steam, or at least almost completely gaseous, ie as dry steam. Furthermore, the waste heat recovery cycle 2 during its operation in a high pressure area HD and a low pressure area ND divided.

Der Abwärmenutzungskreislauf 2 umfasst eine Fördereinheit 2.1 zur Förderung des flüssigen Arbeitsmediums AM, beispielsweise Wasser oder Ethanol, einen Verdampfer 2.2 zur Verdampfung des Arbeitsmediums AM mittels Abwärme der Abwärmequelle, eine Expansionsmaschine 2.3, beispielsweise eine Turbine, zur Erzeugung mechanischer Energie durch Expandieren des verdampften Arbeitsmediums AM und einen Kondensator 2.4 zum Kondensieren des expandierten Arbeitsmediums AM.The waste heat recovery cycle 2 includes a conveyor unit 2.1 for the promotion of the liquid working medium AT THE For example, water or ethanol, an evaporator 2.2 for evaporation of the working medium AT THE by means of waste heat from the waste heat source, an expansion machine 2.3 For example, a turbine for generating mechanical energy by expanding the vaporized working medium AT THE and a capacitor 2.4 for condensing the expanded working medium AT THE ,

In bekannter Weise erfolgt mittels der Fördereinheit 2.1 eine insbesondere adiabate und isentrope Druckerhöhung des Arbeitsmediums AM, bevor diesem innerhalb des Verdampfers 2.2 isobar Wärme zugeführt wird. Diese Wärme ist Abwärme der beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Abwärmequelle, welche thermisch mit dem Verdampfer 2.2 gekoppelt ist. Die Abwärme wird mittels des Verdampfers 2.2 auf das Arbeitsmedium AM übertragen. Hierbei wird das Arbeitsmedium AM insbesondere zunächst bis zu einem Verdampfungspunkt erwärmt, anschließend isotherm verdampft und gegebenenfalls zusätzlich überhitzt. In nicht näher dargestellten Ausführungsbeispielen können mehrere Verdampfer 2.2 zur Realisierung einer oder mehrerer so genannter Zwischenüberhitzungen vorgesehen sein.In a known manner by means of the conveyor unit 2.1 a particular adiabatic and isentropic pressure increase of the working medium AT THE before this inside the evaporator 2.2 Isobar heat is supplied. This heat is waste heat of the example formed as an internal combustion engine waste heat source, which thermally with the evaporator 2.2 is coupled. The waste heat is removed by means of the evaporator 2.2 on the working medium AT THE transfer. This is the working medium AT THE especially initially heated to an evaporation point, then evaporated isothermal and optionally additionally superheated. In non-illustrated embodiments, a plurality of evaporators 2.2 be provided for the realization of one or more so-called reheating.

Anschließend wird das verdampfte Arbeitsmedium AM der Expansionsmaschine 2.3 zugeführt, mittels welcher eine insbesondere adiabat ausgebildete Expansion des dampfförmigen Arbeitsmediums AM durchgeführt wird. Die hierbei aus der Expansion resultierende und mittels der Expansionsmaschine 2.3 erzeugte mechanische Energie wird beispielsweise direkt zur Unterstützung der Verbrennungskraftmaschine beim Antrieb des Kraftfahrzeugs oder zum Antrieb weiterer Aggregate des Kraftfahrzeugs verwendet. Alternativ oder zusätzlich wird zumindest ein Teil der mechanischen Energie mittels eines Generators in elektrische Energie umgewandelt, gespeichert und/oder unmittelbar zum Betrieb elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs verwendet.Subsequently, the evaporated working medium AT THE the expansion machine 2.3 supplied by means of which a particular adiabatic trained expansion of the vaporous working medium AT THE is carried out. The resulting from the expansion and by means of the expansion machine 2.3 generated mechanical energy is used for example directly to support the internal combustion engine when driving the motor vehicle or to drive other units of the motor vehicle. Alternatively or additionally, at least part of the mechanical energy is converted into electrical energy by means of a generator, stored and / or used directly for operating electrical consumers of the motor vehicle.

Nach der Expansion wird das expandierte oder entspannte Arbeitsmedium AM dem Kondensator 2.4 zugeführt, in welchem eine insbesondere isobar ausgebildete Kondensation des dampfförmigen Arbeitsmediums AM durch Kühlung erfolgt. Für diese Kühlung ist der Kondensator 2.4 beispielsweise mit einem Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine und/oder einem Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs gekoppelt.After expansion, the expanded or relaxed working medium AT THE the capacitor 2.4 fed, in which a particular isobaric condensation formed the vaporous working medium AT THE done by cooling. For this cooling is the capacitor 2.4 For example, coupled to a cooling circuit of the internal combustion engine and / or a refrigerant circuit of an air conditioning system of the motor vehicle.

Um ein Kühl- und Kondensationsleistung des Kondensators 2.4 zu erhöhen oder bei gleichbleibender Kühl- und Kondensationsleistung eine Größe des Kondensators 2.4 zu verringern, wird vor dem Kondensator 2.4 flüssiges Arbeitsmedium AM in den Abwärmenutzungskreislauf 2 eingeführt, insbesondere mittels einer nicht gezeigten Düse eingedüst. Hierdurch wird das dampfförmige Arbeitsmedium AM insbesondere nach dem Kühlturmprinzip gekühlt, so dass am Eingang des Kondensators 2.4 kühleres Arbeitsmedium AM mit einem erhöhten Flüssigkeitsanteil vorliegt.To a cooling and condensation capacity of the capacitor 2.4 increase or at constant cooling and condensation capacity, a size of the capacitor 2.4 decrease, before the condenser 2.4 liquid working medium AT THE in the waste heat recovery cycle 2 introduced, in particular injected by means of a nozzle, not shown. As a result, the vaporous working medium AT THE cooled in particular according to the cooling tower principle, so that at the entrance of the condenser 2.4 cooler working medium AT THE is present with an increased liquid content.

Zu dieser Einführung des flüssigen Arbeitsmediums AM in den Abwärmenutzungskreislauf 2 ist der Hochdruckbereich HD des Abwärmenutzungskreislaufs 2 im Bereich zwischen der Fördereinheit 2.1 und dem Verdampfer 2.2 mit dem Niederdruckbereich ND des Abwärmenutzungskreislaufs 2 im Bereich zwischen der Expansionsmaschine 2.3 und dem Kondensator 2.4 mittels einer Arbeitsmediumleitung 2.5 permanent fluidisch gekoppelt.To this introduction of the liquid working medium AT THE in the waste heat recovery cycle 2 is the high pressure area HD the waste heat recovery cycle 2 in the area between the conveyor unit 2.1 and the evaporator 2.2 with the low pressure area ND the waste heat recovery cycle 2 in the Area between the expansion machine 2.3 and the capacitor 2.4 by means of a working medium line 2.5 permanently fluidically coupled.

Da nach der Fördereinheit 2.1 ein Druck und somit eine Temperatur des Arbeitsmediums AM größer sind als im Bereich des Abwärmenutzungskreislaufs 2 vor dem Kondensator 2.4 ist keine zusätzliche Fördereinheit zur Einführung des flüssigen Arbeitsmediums AM vor dem Kondensator 2.4 erforderlich. Da weiterhin ein Massenstrom des Arbeitsmediums AM über die Fördereinheit 2.1 bei geschlossenem Abwärmenutzungskreislauf 2 direkt mit einem Massenstrom des Arbeitsmediums AM am Ausgang der Expansionsmaschine 2.3 korreliert, ist die Einführung des flüssigen Arbeitsmediums AM vor dem Kondensator 2.4 selbstregelnd und kann somit ohne externe Steuerung und/oder externe Regelung erfolgen.Because after the conveyor unit 2.1 a pressure and thus a temperature of the working medium AT THE are larger than in the area of waste heat recovery cycle 2 in front of the condenser 2.4 is no additional delivery unit for introducing the liquid working medium AT THE in front of the condenser 2.4 required. There continues to be a mass flow of the working medium AT THE over the conveyor unit 2.1 with closed waste heat recovery cycle 2 directly with a mass flow of the working medium AT THE at the exit of the expansion machine 2.3 correlated, is the introduction of the liquid working medium AT THE in front of the condenser 2.4 self-regulating and can thus be done without external control and / or external control.

2 zeigt ein Ersatzschaltbild eines möglichen zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Abwärmenutzungsvorrichtung 1 während ihres Betriebs. 2 shows an equivalent circuit diagram of a possible second embodiment of the waste heat recovery device according to the invention 1 during their operation.

Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist die Arbeitsmediumleitung 2.5 unmittelbar mit einem separat dafür vorgesehenen Auslass 2.1.1 der Fördereinheit 2.1 fluidisch gekoppelt. Der Auslass 2.1.1 der Fördereinheit 2.1 ist dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass der Druck und die Temperatur des flüssigen Arbeitsmediums AM am Auslass 2.1.1 größer sind als an einer Koppelstelle der Arbeitsmediumleitung 2.5 mit dem Abwärmenutzungskreislauf 2 vor dem Kondensator 2.4.Unlike the in 1 the first embodiment shown is the working medium line 2.5 directly with a separate outlet 2.1.1 the conveyor unit 2.1 fluidly coupled. The outlet 2.1.1 the conveyor unit 2.1 is designed and arranged such that the pressure and the temperature of the liquid working medium AT THE at the outlet 2.1.1 are larger than at a coupling point of the working medium line 2.5 with the waste heat recovery cycle 2 in front of the condenser 2.4 ,

In 3 ist eine Schnittdarstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels der Fördereinheit 2.1 zur Förderung des Arbeitsmediums AM dargestellt, wobei die Fördereinheit 2.1 als Flügelzellenpumpe, auch als Drehschieberpumpe bezeichnet, ausgebildet ist.In 3 is a sectional view of a possible embodiment of the conveyor unit 2.1 to promote the working medium AT THE shown, wherein the conveyor unit 2.1 as a vane pump, also referred to as a rotary vane pump is formed.

Die Flügelzellenpumpe ist in bekannter Weise eine Verdrängerpumpe mit einem als Stator bezeichneten Hohlzylinder 2.1.2, in welchem ein als Rotor bezeichneter weiterer Zylinder 2.1.3 rotiert. Eine Drehachse des Rotors ist dabei exzentrisch zum Stator angeordnet, wobei der Rotor eine Innenwand des Stators zwischen einem Einlass 2.1.4 und einem Auslass 2.1.5 berührt. Diese Position bildet eine Trennstelle zwischen einem Saugraum und einem Druckraum.The vane pump is in a known manner a positive displacement pump with a designated as a hollow cylinder 2.1.2 in which a further cylinder designated as rotor 2.1.3 rotates. An axis of rotation of the rotor is arranged eccentrically to the stator, wherein the rotor has an inner wall of the stator between an inlet 2.1.4 and an outlet 2.1.5 touched. This position forms a separation point between a suction chamber and a pressure chamber.

In den Rotor sind ein oder mehrere radial angeordnete Führungen 2.1.6 eingearbeitet, in welchen Drehschieber 2.1.7, 2.1.8, die mittels einer Feder 2.1.9 belastet sind, angeordnet sind. Diese Drehschieber 2.1.7, 2.1.8 unterteilen den Raum zwischen Stator und Rotor in mehrere Kammern. Um eine Abstandsänderung zwischen Rotor und Stator während eines Umlaufes auszugleichen, sind die Drehschieber 2.1.7, 2.1.8 beweglich in den Führungen 2.1.6 gelagert und werden mittels der Feder 2.1.9 gegen die Innenwand des Stators gedrückt.In the rotor are one or more radially arranged guides 2.1.6 incorporated, in which rotary valve 2.1.7 . 2.1.8 by means of a spring 2.1.9 are loaded, are arranged. These rotary valves 2.1.7 . 2.1.8 divide the space between stator and rotor into several chambers. To compensate for a change in distance between the rotor and stator during one revolution, the rotary valves 2.1.7 . 2.1.8 movable in the guides 2.1.6 stored and are by means of the spring 2.1.9 pressed against the inner wall of the stator.

Die Fördereinheit 2.1 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich den weiteren Auslass 2.1.1 zum Anschluss der Arbeitsmediumleitung 2.5. Der Auslass 2.1.1 der Fördereinheit 2.1 ist dabei derart ausgebildet und angeordnet, dass der Druck und die Temperatur des flüssigen Arbeitsmediums AM am Auslass 2.1.1 größer sind als an einer Koppelstelle der Arbeitsmediumleitung 2.5 mit dem Abwärmenutzungskreislauf 2 vor dem Kondensator 2.4, jedoch kleiner als der Druck und die Temperatur im Hochdruckbereich HD. Hierdurch ist ein Energieaufwand zur Zuführung des flüssigen Arbeitsmediums AM in den Bereich zwischen Expansionsmaschine 2.3 und Kondensator 2.4 minimiert.The conveyor unit 2.1 includes in the illustrated embodiment additionally the other outlet 2.1.1 for connection of the working medium line 2.5 , The outlet 2.1.1 the conveyor unit 2.1 is designed and arranged such that the pressure and the temperature of the liquid working medium AT THE at the outlet 2.1.1 are larger than at a coupling point of the working medium line 2.5 with the waste heat recovery cycle 2 in front of the condenser 2.4 , but less than the pressure and the temperature in the high pressure area HD , As a result, an energy input for supplying the liquid working medium AT THE in the area between expansion machine 2.3 and capacitor 2.4 minimized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
AbwärmenutzungsvorrichtungWaste heat recovery device
22
AbwärmenutzungskreislaufWaste heat recovery cycle
2.12.1
Fördereinheitdelivery unit
2.1.12.1.1
Auslassoutlet
2.1.22.1.2
Hohlzylinderhollow cylinder
2.1.32.1.3
Zylindercylinder
2.1.42.1.4
Einlassinlet
2.1.52.1.5
Auslassoutlet
2.1.62.1.6
Führungguide
2.1.72.1.7
Drehschieberrotary vane
2.1.82.1.8
Drehschieberrotary vane
2.1.92.1.9
Federfeather
2.22.2
VerdampferEvaporator
2.32.3
Expansionsmaschineexpander
2.42.4
Kondensatorcapacitor
2.52.5
Arbeitsmediumleitung Working medium line
AMAT THE
Arbeitsmediumworking medium
B1B1
BereichArea
B2B2
BereichArea
HDHD
HochdruckbereichHigh pressure area
NDND
NiederdruckbereichLow pressure area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010054733 A1 [0002]DE 102010054733 A1 [0002]
  • US 2015/0267638 A1 [0003]US 2015/0267638 A1 [0003]

Claims (4)

Abwärmenutzungsvorrichtung (1) mit einem Abwärmenutzungskreislauf (2), wobei der Abwärmenutzungskreislauf (2) - eine Fördereinheit (2.1) zur Förderung eines flüssigen Arbeitsmediums (AM), - zumindest einen Verdampfer (2.2) zur Verdampfung des Arbeitsmediums (AM) mittels Abwärme einer Abwärmequelle, - zumindest eine Expansionsmaschine (2.3) zur Expansion des verdampften Arbeitsmediums (AM) und - einen Kondensator (2.4) zum Kondensieren des expandierten Arbeitsmediums (AM) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass - ein zwischen der Fördereinheit (2.1) und dem zumindest einen Verdampfer (2.2) befindlicher Hochdruckbereich (HD) des Abwärmenutzungskreislaufs (2) oder ein Auslass der Fördereinheit (2.1) ungesteuert und/oder ungeregelt mit einem zwischen der Expansionsmaschine (2.3) und dem Kondensator (2.4) befindlichen Niederdruckbereich (ND) des Abwärmenutzungskreislaufs (2) mittels einer Arbeitsmediumleitung (2.5) permanent fluidisch gekoppelt ist.Waste heat recovery device (1) with a waste heat recovery circuit (2), the waste heat recovery circuit (2) - a conveyor unit (2.1) for conveying a liquid working medium (AM), - at least one evaporator (2.2) for evaporation of the working medium (AM) by means of waste heat from a waste heat source , - at least one expansion machine (2.3) for expansion of the vaporized working medium (AM) and - a condenser (2.4) for condensing the expanded working medium (AM), characterized in that - a between the conveyor unit (2.1) and the at least one evaporator (2.2) located high pressure area (HD) of the waste heat recovery circuit (2) or an outlet of the delivery unit (2.1) uncontrolled and / or unregulated with a between the expansion machine (2.3) and the condenser (2.4) located low pressure area (ND) of the waste heat recovery circuit (2) is permanently fluidly coupled by means of a working medium line (2.5). Abwärmenutzungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Koppelstelle der Arbeitsmediumleitung (2.5) mit dem Niederdruckbereich (ND) zumindest eine Düse zum Zerteilen des Arbeitsmediums (AM) angeordnet ist.Waste heat recovery device (1) after Claim 1 , characterized in that at a coupling point of the working medium line (2.5) with the low-pressure region (ND) at least one nozzle for dividing the working medium (AM) is arranged. Abwärmenutzungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinheit (2.1) zumindest einen separaten Auslass (2.1.1) zur fluidischen Kopplung mit der Arbeitsmediumleitung (2.5) umfasst.Waste heat recovery device (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the delivery unit (2.1) comprises at least one separate outlet (2.1.1) for fluidic coupling with the working medium line (2.5). Abwärmenutzungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinheit (2.1) eine Flügelzellenpumpe ist.Waste heat utilization device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the delivery unit (2.1) is a vane cell pump.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010054733A1 (en) 2010-12-16 2012-06-21 Daimler Ag Waste heat recovery device, operating method
US20150267638A1 (en) 2012-10-17 2015-09-24 Norgren Limited Vehicle waste heat recovery system

Patent Citations (2)

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