DE102017111349A1 - Apparatus for recovering condensate - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Gewinnung von Kondensat.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung (1) eine Abgasmassenstromleitung (2), ein Sorbens (3), einen Kondensator (4), einen thermischen Leiter (5) und eine erste Kühlmittelleitung (6) auf.
Das Sorbens (3) steht in thermischen Kontakt zu der Abgasmassenstromleitung (2) und mittels des thermischen Leiters (5) zu der ersten Kühlmittelleitung (6).
Die erste Kühlmittelleitung (6) kann ein Kühlmittel durchströmen.
Ein Abgasmassenstrom kann die Abgasmassenstromleitung (2) durchströmen und das in dem Abgasmassenstrom enthaltene Wasser kann von dem Sorbens (3) adsorbiert werden und das adsorbierte Wasser an den Kondensator (4) durch Wärmezufuhr vom Abgasmassenstrom desorbiert werden.
In dem Kondensator (4) desorbierte Wasser kann durch Kältezufuhr vom Kühlmittel der ersten Kühlmittelleitung (6) kondensiert werden.
Das gewonnene Kondensat kann aus dem Kondensator (4) abgeführt werden.

Figure DE102017111349A1_0000
The invention relates to a device (1) for the recovery of condensate.
According to the invention, the device (1) has an exhaust gas mass flow line (2), a sorbent (3), a condenser (4), a thermal conductor (5) and a first coolant line (6).
The sorbent (3) is in thermal contact with the exhaust gas mass flow line (2) and by means of the thermal conductor (5) to the first coolant line (6).
The first coolant line (6) can flow through a coolant.
An exhaust gas mass flow can flow through the exhaust gas mass flow line (2) and the water contained in the exhaust gas mass flow can be adsorbed by the sorbent (3) and the adsorbed water can be desorbed from the exhaust gas mass flow by supplying heat to the condenser (4).
In the condenser (4) desorbed water can be condensed by supplying refrigerant from the coolant of the first coolant line (6).
The recovered condensate can be removed from the condenser (4).
Figure DE102017111349A1_0000

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Kondensat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for obtaining condensate according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 20 2015 100 452 U1 ist eine Vorrichtung zum Vermindern der Klopfneigung eines fremdgezündeten, aufgeladenen Verbrennungsmotors mit einer Niederdruck-Abgasrückführungseinrichtung, wobei die Niederdruck-Abgasrückführungseinrichtung zumindest einen Kondensator zum Kondensieren zumindest eines Teils von im Abgas, welches die Niederdruck-Abgasrückführungseinrichtung durchströmt, enthaltenem gasförmigen Wasser aufweist und einen Zwischenspeicher zur Aufnahme des entstandenen Kondensates, welcher fluidisch mit dem Kondensator verbunden ist, bekannt.From the DE 20 2015 100 452 U1 is a device for reducing the tendency to knock of a spark-ignited, supercharged internal combustion engine with a low-pressure exhaust gas recirculation device, wherein the low-pressure exhaust gas recirculation device at least one condenser for condensing at least a portion of the exhaust gas, which flows through the low-pressure exhaust gas recirculation device containing gaseous water and a buffer for Recording the resulting condensate, which is fluidically connected to the capacitor, known.

Die Vorrichtung besitzt eine Kondensatzuführungseinrichtung zum Zuführen des Kondensats in einen Brennraum des Verbrennungsmotors.The device has a condensate feed device for feeding the condensate into a combustion chamber of the internal combustion engine.

Die DE 10 2010 029 984 A1 beschreibt einen Abgaswärmeübertrager für ein Kraftfahrzeug mit von Abgas durchströmbaren und von einem Fluid kühlbaren Kanälen, wobei der Wärmeübertrager einen ersten Teilwärmeübertrager und zumindest einen zweiten Teilwärmeübertrager aufweist.The DE 10 2010 029 984 A1 describes an exhaust gas heat exchanger for a motor vehicle with can be flowed through by exhaust gas and cooled by a fluid channels, wherein the heat exchanger has a first partial heat exchanger and at least one second partial heat exchanger.

Der zweite Teilwärmeübertrager weist Mittel auf, die ausgebildet sind, um das Abgas zu entfeuchten.The second partial heat exchanger has means which are designed to dehumidify the exhaust gas.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Gewinnung von Kondensat bereitzustellen, welche eine geringe Restfeuchte im Abgasmassenstrom aufweist.The invention has for its object to provide a device for recovering condensate, which has a low residual moisture in the exhaust gas mass flow.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Die Erfindung wird durch eine Vorrichtung zur Gewinnung von Kondensat gemäß Anspruch 1 gelöst.The invention is achieved by a device for obtaining condensate according to claim 1.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Gewinnung von Kondensat wird das im vorab heruntergekühlten Abgasmassenstrom enthaltene Wasser bei der Durchströmung der Abgasmassenstromleitung zu dem kühlen und trockenen Sorbens geleitet und von dem Sorbens adsorbiert.By means of the device according to the invention for the recovery of condensate contained in the pre-cooled down exhaust gas mass flow of water in the flow through the exhaust gas mass flow line to the cool and dry sorbent and adsorbed by the sorbent.

Die durch die Adsorption entstehende Wärme wird über den thermischen Leiter an das die erste Kühlmittelleitung durchströmende Kühlmittel abgeführt.The heat produced by the adsorption is dissipated via the thermal conductor to the coolant flowing through the first coolant line.

Anschließend durchströmt ungekühlter/heißer Abgasmassenstrom die Abgasmassenstromleitung.
Es erfolgt eine Wärmeübertragung von dem Abgasmassenstrom auf das Sorbens.
Das in dem Sorbens eingelagerte Wasser wird durch die Abgaswärme aus dem Sorbens herausgelöst und strömt aufgrund von Druckunterschieden zu dem Kondensator, welcher das das herausgelöste Wasser aufnimmt.Subsequently, uncooled / hot exhaust gas mass flow flows through the exhaust gas mass flow line.
There is a heat transfer from the exhaust gas mass flow to the sorbent.
The stored in the sorbent water is dissolved out by the exhaust heat from the sorbent and flows due to pressure differences to the condenser, which receives the water dissolved out.

In dem Kondensator kühlt das herausgelöste Wasser aufgrund des thermischen Kontaktes mit dem Kühlmittel, welches die erste Kühlmittelleitung durchströmt, ab und das dabei gewonnene Kondensat kann aus dem Kondensator herausströmen.In the condenser, the leached water cools due to the thermal contact with the coolant flowing through the first coolant line, and the condensate thereby obtained can flow out of the condenser.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die des Sorbens regelbar.In an advantageous embodiment of the invention, that of the sorbent is controllable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine zweite Kühlmittelleitung auf, die einen thermischen Kontakt zu der Abgasmassenstromleitung aufweist.
Hiermit ist eine Kühlung des Abgasmassenstromes unabhängig von der Ad- und Desorption möglich.In a further advantageous embodiment of the invention, the device has a second coolant line, which has a thermal contact with the exhaust gas mass flow line.
Hereby, a cooling of the exhaust gas mass flow is independent of the adsorption and desorption possible.

Figurenlistelist of figures

Es zeigen:

  • 1: einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Gewinnung von Kondensat;
  • 2: einen Querschnitt A-A durch die Vorrichtung gemäß 1.
Show it:
  • 1 a longitudinal section through a device according to the invention for the recovery of condensate;
  • 2 a cross-section AA through the device according to 1 ,

Die 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Gewinnung von Kondensat.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Abgasmassenstromleitung 2, sechs Sorbens 3, sechs Kondensatoren 4, sechs thermische Leiter 5, sechs erste Kühlmittelleitungen 6 und eine zweite Kühlmittelleitung 7.The 1 and 2 show a device according to the invention 1 for the recovery of condensate.
The device 1 includes an exhaust gas mass flow line 2 , six sorbs 3 , six capacitors 4 , six thermal conductors 5 , six first coolant lines 6 and a second coolant line 7 ,

Die Abgasmassenstromleitung 2 umfasst eine erste Öffnung 8, über die ein Abgasmassenstrom, beispielsweise ein rückgeführter Abgasmassenstrom (AGR), welcher stromaufwärts eines nicht dargestellten AGR-Kühlers abgezweigt wird, in die Abgasmassenstromleitung 2 in Richtung des Pfeils P1 hineinströmen kann, und eine zweite Öffnung 9, über die der Abgasmassenstrom aus der Abgasmassenstromleitung 2 herausströmen kann.
Die Abgasmassenstromleitung 2 ist als Hohlzylinder ausgebildet.The exhaust gas mass flow line 2 includes a first opening 8th via which an exhaust gas mass flow, for example, a recirculated exhaust gas mass flow (EGR), which is branched off upstream of an EGR cooler, not shown, in the exhaust gas mass flow line 2 in the direction of the arrow P1 can flow in, and a second opening 9 , via which the exhaust gas mass flow from the exhaust gas mass flow line 2 can flow out.
The exhaust gas mass flow line 2 is designed as a hollow cylinder.

Die erste Kühlmittelleitung 6 umfasst eine dritte Öffnung 10, über die ein Kühlmittel in die erste Kühlmittelleitung 6 in Richtung des Pfeils P2 hineinströmen kann, und eine vierte Öffnung 11, über die das Kühlmittel aus der ersten Kühlmittelleitung 6 in die zweite Kühlmittelleitung 7 strömen kann.
Die erste Kühlmittelleitung 6 ist zylindrisch ausgebildet und innerhalb der Abgasmassenstromleitung 2 im Bereich der ersten Öffnung 8 angeordnet.The first coolant line 6 includes a third opening 10 via which a coolant enters the first coolant line 6 in the direction of the arrow P2 can flow in, and a fourth opening 11 , about which the coolant from the first coolant line 6 in the second coolant line 7 can flow.
The first coolant line 6 is cylindrical and within the exhaust gas mass flow line 2 in the area of the first opening 8th arranged.

Die zweite Kühlmittelleitung 7 umfasst eine fünfte Öffnung 12, über die ein Kühlmittel in die zweite Kühlmittelleitung 7 in Richtung des Pfeils P3 hineinströmen kann, und eine sechste Öffnung 13, über die das Kühlmittel aus der zweiten Kühlmittelleitung 7 herausströmen kann. Die zweite Kühlmittelleitung 7 ist zylindrisch ausgebildet.
Die Abgasmassenstromleitung 2 ist konzentrisch um die zweite Kühlmittelleitung 7 angeordnet.The second coolant line 7 includes a fifth opening 12 via which a coolant enters the second coolant line 7 in the direction of the arrow P3 can flow in, and a sixth opening 13 via which the coolant from the second coolant line 7 can flow out. The second coolant line 7 is cylindrical.
The exhaust gas mass flow line 2 is concentric around the second coolant line 7 arranged.

Der Kondensator 4 umfasst eine siebte Öffnung 14, über die Kondensat in Richtung des Pfeils P6 aus dem Kondensator 4 herausströmen kann.
Der Kondensator 4 ist als Hohlzylinder ausgebildet und konzentrisch um die erste Kühlmittelleitung 6 angeordnet.The capacitor 4 includes a seventh opening 14 , over the condensate in the direction of the arrow P6 from the condenser 4 can flow out.
The capacitor 4 is designed as a hollow cylinder and concentrically around the first coolant line 6 arranged.

Das Sorbens 3, beispielsweise Zeolith, ist als Hohlzylinder ausgebildet und konzentrisch um den Kondensator 4 angeordnet.The sorbent 3 , For example, zeolite, is designed as a hollow cylinder and concentric around the capacitor 4 arranged.

Der thermische Leiter 5 ist innerhalb des Kondensators 4 angeordnet und kann einen thermischen Kontakt zwischen dem Sorbens 3 und dem die zweite Kühlmittelleitung 6 durchströmenden Kühlmittel herstellen.The thermal conductor 5 is inside the capacitor 4 arranged and can be a thermal contact between the sorbent 3 and the second coolant line 6 produce flowing coolant.

Über ein Öffnen und Schließen einer nicht dargestellten Sperrvorrichtung für den Abgasmassenstrom erfolgt eine De- und Adsorption des sorptiven Speichersystems.
Die Sperrvorrichtung ist beispielsweise in einer Umgehungsleitung für einen AGR-Kühler angeordnet.
Die Regelung hierzu erfolgt abhängig vom Sättigungszustand des Sorbens 3.About opening and closing a blocking device, not shown, for the exhaust gas mass flow is a de-and adsorption of the sorptive storage system.
The locking device is arranged, for example, in a bypass line for an EGR cooler.
The regulation for this depends on the saturation state of the sorbent 3 ,

Das Sorbens 3 ist durch den thermischen Kontakt mit dem die erste Kühlmittelleitung 6 durchströmenden Kühlmittel abgekühlt und trocken, wobei der thermische Kontakt über den thermischen Leiter 5 hergestellt wird.
Ist die Sperrvorrichtung geschlossen, strömt der rückgeführte Abgasmassenstrom zuerst durch den stromaufwärts der Vorrichtung 1 angeordneten AGR-Kühler und anschließend mit einer Temperatur von beispielsweise 100-150°C durch die erste Öffnung 8 in die Abgasmassenstromleitung 2 hinein.
Das im Abgasmassenstrom enthaltene Wasser dringt in Richtung des Pfeils P4 in das Sorbens 3.
Das Sorbens 3 nimmt das Wasser auf und gibt die dabei entstehende Wärme über den thermischen Leite 5 an das die erste Kühlmittelleitung 6 durchströmende Kühlmittel ab. Beim Durchströmen der Abgasmassenstromleitung 2 wird der Abgasmassenstrom durch den thermischen Kontakt mit der zweiten Kühlmittelleitung 7 weiter abgekühlt.The sorbent 3 is by the thermal contact with the first coolant line 6 cooled coolant and dry, with the thermal contact over the thermal conductor 5 will be produced.
When the locking device is closed, the recirculated exhaust gas mass flow first flows through the upstream of the device 1 arranged EGR cooler and then at a temperature of for example 100-150 ° C through the first opening 8th in the exhaust gas mass flow line 2 into it.
The water contained in the exhaust gas mass flow penetrates in the direction of the arrow P4 in the sorbent 3 ,
The sorbent 3 absorbs the water and gives the resulting heat over the thermal Leite 5 to that the first coolant line 6 flowing coolant from. When flowing through the exhaust gas mass flow line 2 the exhaust gas mass flow is due to the thermal contact with the second coolant line 7 further cooled.

Die Sperrvorrichtung wird geöffnet, d.h. wenn das Sorbens 3 seinen maximalen Sättigungszustand durch maximale Wasseraufnahme erreicht hat und der Desorptionsprozess eingeleitet wird.The locking device is opened, ie when the sorbent 3 has reached its maximum saturation state through maximum water absorption and the desorption process is initiated.

Ist die Sperrvorrichtung offen, strömt der rückgeführte Abgasmassenstrom zuerst durch die Umgehungsleitung des AGR-Kühlers und anschließend mit einer Temperatur von beispielsweise 300-400°C durch die erste Öffnung 8 in die Abgasmassenstromleitung 2 hinein.
Über den thermischen Kontakt zwischen dem Abgasmassenstrom und dem Sorbens 3 erfolgt eine Wärmeübertragung von dem Abgasmassenstrom auf das Sorbens 3.If the locking device is open, the recirculated exhaust gas mass flow first flows through the bypass line of the EGR cooler and then at a temperature of for example 300-400 ° C through the first opening 8th in the exhaust gas mass flow line 2 into it.
About the thermal contact between the exhaust gas mass flow and the sorbent 3 There is a heat transfer from the exhaust gas mass flow to the sorbent 3 ,

Das in dem Sorbens 3 eingelagerte Wasser wird durch die Abgaswärme aus dem Sorbens 3 herausgelöst und strömt aufgrund von Druckunterschieden in Richtung des Pfeils P5 zu dem Kondensator 4.That in the sorbent 3 Stored water is absorbed by the exhaust heat from the sorbent 3 dissolved out and flows due to pressure differences in the direction of the arrow P5 to the capacitor 4 ,

In dem Kondensator 4 kühlt das herausgelöste Wasser aufgrund des thermischen Kontaktes mit dem Kühlmittel, welches die erste Kühlmittelleitung 6 durchströmt, ab und das dabei gewonnene Kondensat kann über die siebte Öffnung 14 in Richtung des Pfeil P6 aus dem Kondensator 4 herausströmen.In the condenser 4 Cools the dissolved water due to the thermal contact with the coolant, which is the first coolant line 6 flows through, and the resulting condensate can through the seventh opening 14 in the direction of the arrow P6 from the condenser 4 flow out.

Die Sperrvorrichtung wird geschlossen, d.h. wenn das Sorbens 3 seinen maximalen Trocknungszustand erreicht hat und der Adsorptionsprozess eingeleitet wird.The locking device is closed, ie when the sorbent 3 has reached its maximum drying state and the adsorption process is initiated.

Die Vorrichtung 1 und seine einzelnen Komponenten weisen jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Weiterhin sind auch weitere Querschnittsformen möglich.The device 1 and its individual components each have a circular cross-section.
Furthermore, other cross-sectional shapes are possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
22
AbgasmassenstromleitungExhaust gas mass flow line
33
Sorbenssorbent
44
Kondensatorcapacitor
55
thermischer Leiterthermal conductor
6 6
erste Kühlmittelleitungfirst coolant line
77
zweite Kühlmittelleitungsecond coolant line
88th
erste Öffnungfirst opening
99
zweite Öffnungsecond opening
1010
dritte Öffnungthird opening
1111
vierte Öffnungfourth opening
1212
fünfte Öffnungfifth opening
1313
sechste Öffnungsixth opening
1414
siebte Öffnungseventh opening
P1P1
Pfeilarrow
P2P2
Pfeilarrow
P3P3
Pfeilarrow
P4P4
Pfeilarrow
P5P5
Pfeilarrow
P6P6
Pfeilarrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 202015100452 U1 [0002]DE 202015100452 U1 [0002]
  • DE 102010029984 A1 [0004]DE 102010029984 A1 [0004]

Claims (3)

Vorrichtung (1) zur Gewinnung von Kondensat, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Abgasmassenstromleitung (2), ein Sorbens (3), einen Kondensator (4), einen thermischen Leiter (5), und eine erste Kühlmittelleitung (6) aufweist, wobei das Sorbens (3) in thermischen Kontakt zu der Abgasmassenstromleitung (2) und mittels des thermischen Leiters (5) zu der ersten Kühlmittelleitung (6) steht, und wobei die erste Kühlmittelleitung (6) von einem Kühlmittel durchströmbar ist, und wobei ein Abgasmassenstrom die Abgasmassenstromleitung (2) durchströmen und das in dem Abgasmassenstrom enthaltene Wasser von dem Sorbens (3) adsorbiert werden kann, und wobei das adsorbierte Wasser durch Wärmezufuhr vom Abgasmassenstrom an den Kondensator (4) desorbiert werden kann, und wobei in dem Kondensator (4) das desorbierte Wasser durch Kältezufuhr vom Kühlmittel der ersten Kühlmittelleitung (6) kondensiert werden kann, und wobei das gewonnene Kondensat aus dem Kondensator (4) abgeführt werden kann.Device (1) for obtaining condensate, characterized in that the device (1) comprises an exhaust gas mass flow line (2), a sorbent (3), a condenser (4), a thermal conductor (5), and a first coolant line (6). wherein the sorbent (3) is in thermal contact with the exhaust gas mass flow line (2) and by means of the thermal conductor (5) to the first coolant line (6), and wherein the first coolant line (6) can be flowed through by a coolant, and wherein an exhaust gas mass flow can flow through the exhaust gas mass flow line (2) and the water contained in the exhaust gas mass flow can be adsorbed by the sorbent (3), and the adsorbed water can be desorbed from the exhaust gas mass flow to the condenser (4) by supplying heat, and wherein in the condenser ( 4) the desorbed water can be condensed by supplying refrigerant from the coolant of the first coolant line (6), and wherein the recovered condensate from the condenser (4) abgegef can be. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmung der Abgasmassenstromleitung (16) regelbar ist.Device (1) according to Claim 1 , characterized in that the flow through the exhaust gas mass flow line (16) is controllable. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine zweite Kühlmittelleitung (7) aufweist.Device (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the device (1) has a second coolant line (7).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010029984A1 (en) 2010-06-11 2011-12-15 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger, in particular exhaust gas heat exchanger
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