一种用于有机朗肯循环容积式膨胀机的供油系统的制作方法
【专利摘要】一种用于有机朗肯循环容积式膨胀机的供油系统，属低品位能源利用领域。把冷凝器（1）、主泵（2）、蒸发器（3）、油分离器（6）、膨胀机（4）顺次用工质管道首尾依次连接起来构成工质循环环路，油分离器（6）润滑油出口、和膨胀机（4）的注油孔之间用油管连接，管路内充注有机朗肯循环工质和润滑油混合物。本实用新型的创新之处在于把油分离器（6）置于蒸发器（3）和膨胀机（4）之间，这样可以省去润滑油泵以及减小油分离器压力损失对膨胀机出力的影响。
【专利说明】一种用于有机朗肯循环容积式膨胀机的供油系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种有机朗肯循环容积式膨胀机润滑油供应系统，属于低品位能源利用领域。
【背景技术】
[0002]缓解目前环境污染和能源短缺问题的办法之一就是充分利用各种余热资源，以及开发利用地热能、太阳能等可再生能源。有机朗肯循环技术由于其系统简单、传热效率高等优点有望得到广泛应用。膨胀机是有机朗肯循环的关键部件，其性能对有机朗肯循环效率有着重要影响。用于有机朗肯循环的膨胀机一般分为两类，一种是速度式膨胀机，比如径向透平或轴向透平机械，另一种是容积式膨胀机，比如涡旋式、螺杆式、往复式以及滑片式等。由于容积式膨胀机具有膨胀比大、效率较高、回转速度低以及能进行两相膨胀等优点，其发展前景十分看好。但是，容积式膨胀机往往需要可靠的润滑油供应系统来进行润滑、冷却和密封。对于用于有机朗肯循环容积式膨胀机的供油方案通常有有两种，第一种参见附图1。该方案在膨胀机出口设油分离器，利用润滑油泵供油。具体流程为从膨胀机出来的油气混合物进入油分离器后，气体工质进入冷凝器循环，分离出来的润滑油经油泵加压，并被冷却后重新进入膨胀机。这种方案的缺点是供油系统比较复杂，油分离器压力损失对膨胀机出力影响很大，而且由于普通油泵无法做到全密封，这会使有机朗肯循环系统泄漏加剧。第二方案见附图2。该方案在不设油分离器，工质与润滑油始终处于混合状态。其缺点是膨胀机内部轴承、机械密封以及其它啮合处无法得到充足的润滑油，相应位置缺乏有效的冷却和润滑，容易导致泄漏加剧、磨损严重以及局部超温等问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是设计一套简单、可靠的用于有机朗肯循环容积式膨胀机的润滑油供应系统。
[0004]一种用于有机朗肯循环容积式膨胀机的供油系统，把冷凝器1、主泵2、蒸发器3、油分离器6、膨胀机4顺次用工质管道首尾依次连接起来构成工质循环环路，油分离器6润滑油出口、和膨胀机4的注油孔之间用油管连接，管路内充注有机工质和润滑油混合物；有机朗肯循环工质和润滑油混合物的液态混合物经主泵2加压后进入蒸发器3，从蒸发器3出来的有机朗肯循环工质变成气态，而润滑油为液态；气态有机朗肯循环工质和液态润滑油进入油分离器6，从油分离器6分离出来的液态润滑油注入膨胀机4内；从膨胀机4排出的气态有机朗肯循环工质和润滑油进入冷凝器1，有机朗肯循环工质冷凝成液态后，和液态润滑油一起进入主泵2加压重新循环。
[0005]油分离器6润滑油出口和膨胀机4的注油孔之间还连接有油冷却器7、从油分离器6分离出来的液态润滑油经油冷却器7冷却后注入膨胀机4。
[0006]油冷却器7为管道内自然冷却、强制风冷或水冷形式。
[0007]油分离器6为旋风分离式或滤芯分离式。[0008]膨胀机4为容积式膨胀、包括往复式、涡旋式、滑片式或螺杆式。
[0009]该系统最主要的特点就是把润滑油分离器置于膨胀机和蒸发器之间。即从蒸发器出来的是高压有机工质饱和气和液态润滑油的混合物，进入油分离器后，气态有机工质进入膨胀机做功，而油分离器分离出来的润滑油由于处于高压状态，无需油泵可直接注入膨胀机内部机械密封、轴承以及其它需要润滑油和冷却的位置。该润滑油回路上也可以增设一个油冷却器，这样可以更好的进行冷却相应位置。从膨胀机排出有低压液态润滑油和有机工质(可能是气态或气液两相)的混合物进入冷凝器，全部冷凝成液体后由主泵加压再进入蒸发器重新循环。
[0010]本实用新型设计的供油系统中本实用新型的效益是:供油系统简单，无需油泵；油分离器压力损失对膨胀机出力的影响大为减小。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1，传统供油方式一原理图；
[0012]附图2，传统供油方式二原理图；
[0013]附图3，本实用新型供油方式系统图。
[0014]图中:1、冷凝器、2、主泵、3、蒸发器、4、容积式膨胀机、5、用功部件、6、油分离器、7、油冷却器。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对于本实用新型做进一步的说明。
[0016]如图3所示，该系统包括冷凝器1、主泵2、蒸发器3、容积式膨胀机4、用功部件5、油分离器6以及油冷却器7。把冷凝器1、主泵2、蒸发器3、油分离器6、膨胀机4顺次用工质管道连接起来，再把油分离器6润滑油出口、油冷却器7、膨胀机机注油孔用油管连接，系统内充注有机工质和润滑油混合物。经过部件冷凝器1、主泵2和蒸发器3的是润滑油与有机工质的混合物，该混合物进入部件油分离器6后，有机工质与润滑油分离，其中有机工质进入膨胀机4，而分离出来的润滑油则经过油冷却器7注入膨胀机内部需要润滑油或冷却的位置。膨胀机4为用功部件5提供做功动力。
[0017]系统中无润滑油泵，利用主泵2同时提高润滑油有液态有机工质的压力。
[0018]用功部件5 —般为发电机。
[0019]油冷却器7可以为利用管路自然冷却、风扇冷却或水冷等形式。当膨胀机4内部机械密封、轴承等处可以允许较高温度时，也可不设油冷却器。
【权利要求】
1.一种用于有机朗肯循环容积式膨胀机的供油系统，其特点在于:把冷凝器(I)、主泵(2)、蒸发器(3)、油分离器(6)、膨胀机(4)顺次用工质管道首尾依次连接起来构成工质循环环路，油分离器(6)润滑油出口、和膨胀机(4)的注油孔之间用油管连接，管路内充注有机朗肯循环工质和润滑油混合物；有机朗肯循环工质和润滑油混合物的液态混合物经主泵(2)加压后进入蒸发器(3)，从蒸发器(3)出来的有机朗肯循环工质变成气态，而润滑油为液态；气态有机朗肯循环工质和液态润滑油进入油分离器(6)，从油分离器(6)分离出来的液态润滑油注入膨胀机(4)内；从膨胀机(4)排出的气态有机朗肯循环工质和润滑油进入冷凝器(I )，有机朗肯循环工质冷凝成液态后，和液态润滑油一起进入主泵(2)加压重新循环。
2.根据权利要求1所述的一种用于有机朗肯循环容积式膨胀机的供油系统，其特点在于:油分离器(6)润滑油出口和膨胀机(4)的注油孔之间还连接有油冷却器(7)、从油分离器(6)分离出来的液态润滑油经油冷却器(7)冷却后注入膨胀机(4)。
3.根据权利要求2所述的一种用于有机朗肯循环容积式膨胀机的供油系统，其特征在于:油冷却器(7)为管道内自然冷却、强制风冷或水冷形式。
4.根据权利要求1所述的一种用于有机朗肯循环容积式膨胀机的供油系统，其特点在于:油分离器(6)为旋风分离式或滤芯分离式。
5.根据权利要求1所述的一种用于有机朗肯循环容积式膨胀机的供油系统，其特点在于:膨胀机(4)为容积式膨胀、包括往复式、涡旋式、滑片式或螺杆式。
【文档编号】F01C21/06GK203730077SQ201420022979
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】马重芳, 吴玉庭, 王景甫, 王伟, 雷标, 张业强, 刘闪威 申请人:北京工业大学