阅读说明：本技术 用于分离和排放冷凝物的流动通道 (Flow channel for separating and discharging condensate ) 是由 A·库斯克 V·斯米利亚诺夫斯基 G·H·格劳希 F·A·萨默候夫 H·M·金德尔 H·弗 于 2019-12-30 设计创作，主要内容包括：本申请题为“用于分离和排放冷凝物的流动通道”。本申请描述了一种具有内表面(5)、入口(2)和出口(3)的流动通道(1),其中入口(2)被配置成与排气回流通道流体连通,并且出口(3)被配置成与压缩机(20)的入口流体连通。入口(2)包括中心轴线(4),并且至少一个湍流发生器(6)被布置在入口(2)的下游和出口(3)的上游并且可以在径向方向(16)上移动。在流动通道(1)的内表面(5)中布置有位于出口(3)的上游和至少一个湍流发生器(6)的下游的环形凹槽(8),该环形凹槽沿出口(3)的外围延伸并且在出口(3)的方向上与可在径向方向(19)上移动的液滴分离器(9)邻接,其中环形凹槽(8)与排放口(12)流体连通。(The application is entitled "flow channel for separating and discharging condensate". The present application describes a flow channel (1) having an inner surface (5), an inlet (2) and an outlet (3), wherein the inlet (2) is configured to be in fluid communication with an exhaust gas return channel and the outlet (3) is configured to be in fluid communication with an inlet of a compressor (20). The inlet (2) comprises a central axis (4) and at least one turbulence generator (6) is arranged downstream of the inlet (2) and upstream of the outlet (3) and is movable in a radial direction (16). An annular groove (8) is arranged in the inner surface (5) of the flow channel (1) upstream of the outlet (3) and downstream of the at least one turbulence generator (6), which annular groove extends along the periphery of the outlet (3) and adjoins a droplet separator (9) which is movable in the radial direction (19) in the direction of the outlet (3), wherein the annular groove (8) is in fluid communication with the discharge opening (12).)

用于分离和排放冷凝物的流动通道

技术领域

本发明涉及流动通道，特别是用于与排气回流通道和压缩机连接。本发明还涉及压缩机、涡轮增压器、排气回流装置、用于操作排气回流装置方法和机动车辆。

背景技术

为了达到排气的期望排放极限值，通常进行排气回流，特别是与各种排气后处理方法一起使用，例如使用贫NOx捕集器和催化转化器进行选择性催化还原。在这种情况下，排气中的高比湿度导致在排气冷却期间形成大量的冷凝物。特别是在具有低压排气回流的应用中，存在冷凝物到达压缩机或压实机(compactor)的风险。在这种情况下，冷凝物液滴在压缩机叶片上的作用会由于剪切力而导致压缩机叶轮的损坏。

因此，防止冷凝物形成或从回流的排气中排出冷凝物非常重要，同时也带来了挑战。在文献US 6,748,741中，描述了一种与排气回流一起收集增压空气冷凝物的可能性。为此，在流动通道中布置带有环形贮存器的环形唇缘和排出口。在文献JP 6370147B2中描述了用于收集当回流的排气被冷却时产生的冷凝水的另一变型，其中使用了冷凝水吸收器。

发明内容

在所描述的背景下，本发明的目的是提供一种有利的流动通道，以便与排气回流一起使用并且布置在压缩机的上游，特别是该流动通道可以从意欲供应给压缩机的气体(也就是说，例如，回流的排气、增压空气或排气/空气混合物)中去除并排出冷凝物。其它目的涉及提供一种有利的压缩机、有利的涡轮增压器、排气回流装置、用于操作排气回流装置的方法以及机动车辆。

上述目的通过根据本发明所述的流动通道、压缩机、涡轮增压器、排气回流装置、用于操作排气回流装置的方法以及机动车辆来实现。优选实施方式包含本发明的其它有利实施例。

根据本发明的流动通道包括内表面、入口和出口。在该实例中，入口被配置为与排气回流通道流体连通。出口被配置为与压缩机的入口流体连通。流动通道包括中心轴线。在入口的下游和出口的上游布置至少一个湍流发生器。至少一个湍流发生器可以在径向方向上移动，也就是说，其被配置成控制或改变入口区域中的流动通道的横截面或流动横截面。在流动通道的内表面中，在出口的上游和至少一个湍流发生器的下游布置有环形凹槽，该环形凹槽在流动通道的外围方向上延伸并且在出口的方向上与液滴分离器邻接，该液滴分离器可以在径向方向上移动。环形凹槽流体连通到排放口或出口。换句话说，排放口被配置为排放流体，特别是冷凝水。

例如，液滴分离器可以被配置成收集边缘的形式或在外围方向上延伸的边缘的形式或在外围方向上延伸的屏障的形式。例如，液滴分离器可以被布置成与出口具有小于流动通道的内径的一半的间距。

连接到环形凹槽的排放口优选地布置在其大地测量学意义上(geodetically)的最低点处。环形凹槽沿着流动通道的外围以通道状(channel-like)的方式配置并且将冷凝水引导至排放口。

本发明具有以下优点：由于至少一个湍流发生器的组合具有布置在其下游的用于冷凝水的收集装置，被引导通过流动通道的气体(例如回流的排气或排气/空气混合物)中存在的冷凝水可以被有效地分离和排放。借助于至少一个湍流发生器，由于在流动通道的内表面上形成湍流而产生的离心力，气体中包含的液体可以被引导。在流动通道的内表面上形成的冷凝膜(尤其是通过流动通道壁的低于水的露点的温度来促进其形成)随后被收集在环形凹槽中，并经由排放口排出。

在一种有利的变型中，至少一个湍流发生器和/或液滴分离器可以在径向方向上移动到它们终止于流动通道的内表面的位置。该变型具有以下优点：一方面可以根据运行条件使用湍流发生器和/或液滴分离器，以便产生湍流并分离冷凝物，但是另一方面，如果不要求使用它们时，通过流动通道的流动也不会被阻碍。也就是说，例如在回流的排气的情况下，湍流发生器和/或液滴分离器可以被径向推入流动通道中，其中通过具有用于该目的的导向叶片的湍流发生器(涡流发生器)产生湍流。产生的离心力朝向外壁输送冷凝液滴并使其进一步进入环形通道中。如果没有排气回流，也就是说，例如只有增压空气被引导通过流动通道，则至少一个湍流发生器和/或液滴分离器可以在径向方向上被推出流动通道，从而不减小流动通道的流动横截面。在这种情况下，对于湍流发生器和/或液滴分离器在这种“停放位置”处终止于流动通道的内表面是特别有利的，因为在这种情况下防止了流动通道的内表面中的潜在凹部对流动特性的不期望的影响。因此，本发明在减少燃料消耗和污染物排放方面也是有利的。

在另一变型中，环形凹槽可以包括冷凝物收集器或冷凝物收集容器，例如，呈现为用于收集冷凝物的环形凹槽中的另一凹槽的形式，其与排放口相连接。这具有以下优点，即大量的冷凝物也可以有效地通过排放口排出。

有利的是，流动通道包括至少一个壁，这些壁被构造成是可冷却的。例如，流动通道的至少一个壁可以连接到冷却装置，例如热交换器。在这种情况下，整个壁以及因此流动通道的内表面可以优选地被构造成是可冷却的，并且可以由于该冷却而促进在流动通道的内表面上形成冷凝物。

至少一个湍流发生器可以被构造成环的形式。这样的实施例促进了在整个流动横截面上的有效湍流形成。液滴分离器也优选地以环形方式构造。

流动通道可以具有内径和长度，其中该长度是内径的至少两倍。优选地，至少一个湍流发生器布置成与液滴分离器在轴向方向上具有至少两倍于流动通道的内径的间距。例如，在压缩机入口的净内径为50mm的情况下，湍流发生器的内径为30mm是有利的。由于导向叶片位于该环中，其在流动方向上的长度可以例如为5mm至15mm。

在另一变型中，流动通道的入口可以包括三通排气回流阀和/或低压排气回流组合阀。可替代地，入口可以与三通排气回流阀和/或低压排气回流组合阀流体连通。在这种情况下，三通排气回流阀或低压排气回流组合阀的控制可以在控制方面连接到湍流发生器和/或液滴分离器的径向位置的控制。因此，例如有可能根据阀位置来控制至少一个湍流发生器和液滴分离器的径向位置。

作为本发明的结果，至少减少了损坏布置在流动通道下游的压缩机的风险。特别地，与低压排气回流相关的所形成的冷凝物可以一方面通过所供给和添加的增压空气的较低温度对回流的排气进行冷却，或者另一方面通过与所使用的流动通道的较冷部件接触而被分离并且随后由湍流发生器借助于主动的离心力排出。为了排出最大量的冷凝物，可以分别设置流动通道的尺寸，特别是也涉及至少一个湍流发生器、环形凹槽和液滴分离器以及排放口的位置和尺寸。作为本发明的结果，低压排气回流的用途可以具有更广泛的应用范围。此外，可以延长布置在流动通道下游的涡轮增压器的所谓“节流限制”(chokelimit)。

根据本发明的压缩机包括入口，在该入口处布置有上述根据本发明的流动通道。根据本发明的涡轮增压器包括上述根据本发明的压缩机。根据本发明的压缩机和根据本发明的涡轮增压器具有上文提到的优点。特别地，它们也可以与具有高湿度水平或低回流排气温度的低压排气回流相连接。

根据本发明的排气回流装置包括出口，在该出口处布置有上述根据本发明的流动通道。优选地，排气回流装置被配置为低压排气回流装置。根据本发明的排气回流装置具有上文提到的优点。此外，根据本发明的排气回流装置可以包括上述压缩机和/或上述涡轮增压器。

根据本发明的用于操作上述排气回流装置的方法包括以下步骤：如果排气回流，则至少一个湍流发生器和液滴分离器在径向方向上向内移入流动通道，使得湍流发生器和液滴分离器伸入流动通道中。如果没有排气回流，则至少一个湍流发生器和液滴分离器在径向方向上向外至少移动到流动通道的内表面，也就是说，使得湍流发生器和液滴分离分离器至少不伸入到流动通道中。有利地，如果没有排气回流，则至少一个湍流发生器和液滴分离器在径向方向上向外移动，使得它们终止于流动通道的内表面。根据本发明的方法具有上文提到的优点。特别地，这能够使湍流发生器的使用适合于相应的工况并且使与液滴分离器与所形成的冷凝物的排放相关联。

根据本发明的机动车辆包括上述排气回流装置和/或根据本发明的上述压缩机和/或根据本发明的涡轮增压器。机动车辆具有已经在上文提到的优点。机动车辆可以是乘用车、卡车、公共汽车、小巴或摩托车。根据本发明的排气回流装置和/或根据本发明的压缩机和/或根据本发明的涡轮增压器也可以与固定马达结合使用。

附图说明

图1是根据本发明的流动通道的纵向截面示意图。

图2是根据本发明的机动车辆的示意图。

具体实施方式

图1所示的根据本发明的流动通道1包括入口2、出口3和中心轴线4。在所示的变型中，中心轴线4同时是入口2和出口3的中心轴线。替代所示出的变型，入口2和出口3的中心轴线也可以彼此不同，因此流动通道1也可以具有一个或多个弯曲部。根据本发明的流动通道1还包括内表面5和外壁15。

至少一个湍流发生器6布置在入口2的下游并且在出口3的上游。例如，至少一个湍流发生器6可以直接布置在入口2处，或者以小于流动通道1的长度的三分之一的间距26布置。至少一个湍流发生器6可以在径向方向上移动。这由箭头16表示。因此，至少一个湍流发生器6可以被径向向内推入流动通道1中，使得其在径向方向上向内经过内表面5伸入到流动通道1中。此外，至少一个湍流发生器6可以在径向方向16上向外移动，至少移至流动通道1的内表面5，特别是直到其终止于内表面5处，也就是说不伸入流动通道1中。

借助于至少一个湍流发生器6，在流过流动通道1的气体中形成了湍流，其中包含在气体(例如回流排气)中的液滴由于湍流形成对其施加的离心力的作用而被径向向外挤压并因此被引导到内表面5上。这由箭头7表示。流过入口2进入流动通道1的气体的流动方向由14表示。由离心力引导到内表面5上的冷凝物形成冷凝膜17，并且随后由于在流动通道1中的流动而向出口3的方向流动。

优选地，流动通道1的外壁15可以被冷却，其例如被配置有冷却装置。由此促进了冷凝物的形成，并且实现了冷凝物或液体的更有效的分离和排出。

在出口3的上游和至少一个湍流发生器6的下游，将沿着流动通道1的外围延伸的环形凹槽8布置在流动通道1的内表面5中。环形凹槽8在出口3的方向上邻接液滴分离器9，该液滴分离器可以在径向方向上移动。

例如，液滴分离器9可以直接布置在出口3处，或者以小于流动通道1的长度的三分之一的间距10布置。液滴分离器9可以在径向方向上移动。这由箭头19表示。因此，液滴分离器9可以径向向内移动到流动通道1中，从而其在径向方向上经过内表面5向内伸入流动通道1中。此外，液滴分离器9可以在径向方向19上向外至少移动到流动通道1的内表面5，特别是直到其至少终止于内表面5，也就是说，它不伸入流动通道1中。

此外，环形凹槽8流体连通到排放口12。另外，在排放口12的上游可以布置冷凝物收集器，该冷凝物收集器在图1中未示出并且可以改进冷凝物的收集和排放。流经收集通道8和排放口12的冷凝物的流动方向用箭头13表示。

在图1所示的变型中，根据本发明的流动通道1在其出口3处流体连通至压缩机20，例如涡轮增压器22的压缩机20。压缩机20包括压缩机叶轮21。由于借助于根据本发明的流动通道1排出了尤其是包含在排气中的冷凝物，保护了压缩机20的压缩机叶轮21免受冷凝水的损害。

在图1所示的变型中，至少一个湍流发生器6被布置成与液滴分离器9具有一定间距23或与环形凹槽8具有相应的间距。优选地，间距23大于流动通道1的内径24的两倍。

图2示意性地示出了根据本发明的机动车辆25。机动车辆25包括具有压缩机20和排气回流装置27的涡轮增压器22。排气回流装置27和压缩机20通过根据本发明的流动通道1彼此流体连通。

附图标记列表

1 流动通道

2 入口

3 出口

4 中心轴线

5 内表面

6 湍流发生器

7 液滴的运动

8 环形凹槽

9 液滴分离器

10 间距

12 排放口

13 流动方向

14 流动方向

15 外壁

16 径向位移

17 冷凝膜

19 径向位移

20 压缩机

21 压缩机叶轮

22 涡轮增压器

23 间距

24 内径

25 机动车辆

26 间距

27 排气回流装置