[發明專利]一種用于有機朗肯循環容積式膨脹機的供油系統

無效

• 申請號: 201410016432.1
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN103726882A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 馬重芳;吳玉庭;王景甫;王偉;雷標;張業強;劉閃威
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F01C21/04
• 分類號: F01C21/04;F01C21/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 紀佳

技術領域

本發明涉及一種有機朗肯循環容積式膨脹機潤滑油供應系統，屬于低品位能源利用領域。

背景技術

緩解目前環境污染和能源短缺問題的辦法之一就是充分利用各種余熱資源，以及開發利用地熱能、太陽能等可再生能源。有機朗肯循環技術由于其系統簡單、傳熱效率高等優點有望得到廣泛應用。膨脹機是有機朗肯循環的關鍵部件，其性能對有機朗肯循環效率有著重要影響。用于有機朗肯循環的膨脹機一般分為兩類，一種是速度式膨脹機，比如徑向透平或軸向透平機械，另一種是容積式膨脹機，比如渦旋式、螺桿式、往復式以及滑片式等。由于容積式膨脹機具有膨脹比大、效率較高、回轉速度低以及能進行兩相膨脹等優點，其發展前景十分看好。但是，容積式膨脹機往往需要可靠的潤滑油供應系統來進行潤滑、冷卻和密封。對于用于有機朗肯循環容積式膨脹機的供油方案通常有有兩種，第一種參見附圖1。該方案在膨脹機出口設油分離器，利用潤滑油泵供油。具體流程為從膨脹機出來的油氣混合物進入油分離器后，氣體工質進入冷凝器循環，分離出來的潤滑油經油泵加壓，并被冷卻后重新進入膨脹機。這種方案的缺點是供油系統比較復雜，油分離器壓力損失對膨脹機出力影響很大，而且由于普通油泵無法做到全密封，這會使有機朗肯循環系統泄漏加劇。第二方案見附圖2。該方案在不設油分離器，工質與潤滑油始終處于混合狀態。其缺點是膨脹機內部軸承、機械密封以及其它嚙合處無法得到充足的潤滑油，相應位置缺乏有效的冷卻和潤滑，容易導致泄漏加劇、磨損嚴重以及局部超溫等問題。

發明內容

本發明的目的是設計一套簡單、可靠的用于有機朗肯循環容積式膨脹機的潤滑油供應系統。

一種用于有機朗肯循環容積式膨脹機的供油系統，把冷凝器1、主泵2、蒸發器3、油分離器6、膨脹機4順次用工質管道首尾依次連接起來構成工質循環環路，油分離器6潤滑油出口、和膨脹機4的注油孔之間用油管連接，管路內充注有機工質和潤滑油混合物；有機朗肯循環工質和潤滑油混合物的液態混合物經主泵2加壓后進入蒸發器3，從蒸發器3出來的有機朗肯循環工質變成氣態，而潤滑油為液態；氣態有機朗肯循環工質和液態潤滑油進入油分離器6，從油分離器6分離出來的液態潤滑油注入膨脹機4內；從膨脹機4排出的氣態有機朗肯循環工質和潤滑油進入冷凝器1，有機朗肯循環工質冷凝成液態后，和液態潤滑油一起進入主泵2加壓重新循環。

油分離器6潤滑油出口和膨脹機4的注油孔之間還連接有油冷卻器7、從油分離器6分離出來的液態潤滑油經油冷卻器7冷卻后注入膨脹機4。

油冷卻器7為管道內自然冷卻、強制風冷或水冷形式。

油分離器6為旋風分離式或濾芯分離式。

膨脹機4為容積式膨脹、包括往復式、渦旋式、滑片式或螺桿式。

該系統最主要的特點就是把潤滑油分離器置于膨脹機和蒸發器之間。即從蒸發器出來的是高壓有機工質飽和氣和液態潤滑油的混合物，進入油分離器后，氣態有機工質進入膨脹機做功，而油分離器分離出來的潤滑油由于處于高壓狀態，無需油泵可直接注入膨脹機內部機械密封、軸承以及其它需要潤滑油和冷卻的位置。該潤滑油回路上也可以增設一個油冷卻器，這樣可以更好的進行冷卻相應位置。從膨脹機排出有低壓液態潤滑油和有機工質（可能是氣態或氣液兩相）的混合物進入冷凝器，全部冷凝成液體后由主泵加壓再進入蒸發器重新循環。

本發明設計的供油系統中本發明的效益是：供油系統簡單，無需油泵；油分離器壓力損失對膨脹機出力的影響大為減小。

附圖說明

附圖1，傳統供油方式一原理圖；

附圖2，傳統供油方式二原理圖；

附圖3，本發明供油方式系統圖。

圖中：1、冷凝器、2、主泵、3、蒸發器、4、容積式膨脹機、5、用功部件、6、油分離器、7、油冷卻器。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對于本發明做進一步的說明。

如圖3所示，該系統包括冷凝器1、主泵2、蒸發器3、容積式膨脹機4、用功部件5、油分離器6以及油冷卻器7。把冷凝器1、主泵2、蒸發器3、油分離器6、膨脹機4順次用工質管道連接起來，再把油分離器6潤滑油出口、油冷卻器7、膨脹機機注油孔用油管連接，系統內充注有機工質和潤滑油混合物。經過部件冷凝器1、主泵2和蒸發器3的是潤滑油與有機工質的混合物，該混合物進入部件油分離器6后，有機工質與潤滑油分離，其中有機工質進入膨脹機4，而分離出來的潤滑油則經過油冷卻器7注入膨脹機內部需要潤滑油或冷卻的位置。膨脹機4為用功部件5提供做功動力。

系統中無潤滑油泵，利用主泵2同時提高潤滑油有液態有機工質的壓力。