膨胀机的润滑 |
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| 申请号 | CN201380066562.X | 申请日 | 2013-12-03 | 公开(公告)号 | CN105102770A | 公开(公告)日 | 2015-11-25 |
| 申请人 | 奥尔灿能源有限公司; | 发明人 | 安德里亚斯·格里尔; 延斯-帕特里克·施普林格; 伽柏·阿斯特; 安德烈亚斯·西歇特; 理查德·奥曼; 安德烈亚斯·舒斯特; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种热 力 学循环装置，包括：具有润滑添加剂的工作介质；用于将工作介质中的 焓 转换成机械能的膨胀机(5)；用于逐步 增压 工作介质的多级增压装置(1)；用于将部分工作介质在多级增压装置(1)的两个级之间分流的部件(4)；以及用于将工作介质被分流部分提供至膨胀机的一个或多个 轴承 点的部件(4)。本发明还涉及用于润滑 热力学 循环装置中的膨胀机的相应方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热力学循环装置，包括： |
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| 说明书全文 | 膨胀机的润滑技术领域[0002] 在现有技术中已知膨胀机的运行，例如汽轮机，例如在有机朗肯循环(ORC)方法的帮助下进行，该方法用于通过利用有机介质产生电能，例如具有低蒸发温度的有机介质，其相比于作为工作介质的水在相同温度下通常具有更高的蒸发压力。ORC设备实现克劳修斯朗肯循环，其中，例如原理上通过工作介质的绝热和等压的状态变化而获得电能。通过工作介质的蒸发、膨胀和随后的冷凝，获取机械能且被转换成电能。原理上，工作介质通过供给泵被置于运行压力，且通过燃烧或通过废热流或任何其他热源提供的热形式的能量在蒸发器中被提供至工作介质。工作介质从蒸发器流动通过压力管至膨胀机，其中，其膨胀至更低压力。然后，膨胀的工作介质蒸汽流通通过冷凝器，其中，在蒸汽工作介质与冷却介质之间发生热交换，然后被冷凝的工作介质再次通过供给泵被加压，且在循环中返回蒸发器。 [0003] 一种特殊类的膨胀机是容积运行膨胀机，也被称为位移膨胀机，且包括一个或多个工作室，且在工作室容积增加期间在工作介质膨胀期间进行工作。例如以活塞膨胀机、螺杆膨胀机或涡旋膨胀机的形式实现这种膨胀机。这样的容积运行膨胀机特别用在小功率级的ORC系统中(例如具有1至500kW的电功率)。然而，对比于涡轮机，容积运行膨胀机要求通过润滑剂润滑，特别要求润滑活塞或相互滚动的膨胀室的轮廓(侧面)，且润滑滚动轴承以及工作室的滑壁。因此要求润滑轴承点和接触的侧面。 [0004] 在文献GB 2427002公开的现有技术中已知一种用于润滑膨胀机的轴承的方法，其中，具有润滑添加剂的工作介质在增压之后被供给泵分流，且被提供至轴承。 [0005] 在根据内部现有技术使用的膨胀机中，通过分别提供润滑剂实现对高压侧和低压侧轴承的润滑。润滑剂被导至轴承点，通过轴承，且通过至低压侧的连接离开轴承，且进入废汽路径。在此，液态油与废汽混合，且被运输至冷凝器。两个轴承点大致在相同的压力水平，因为这两个轴承点通过孔/管道相互连接。轴承点处的压力水平在膨胀机的排出口处的压力的数量级中。 [0006] 然而在此，在通过供给泵压力增大到工作压力之后分流包含润滑剂的工作介质时有下述缺点。为了提供润滑剂/工作介质溶液，压力必须在轴承点的压力水平之上。过大的压力可导致轴承中的改变的且不期望的流动状态。此外，过打大量的流体可流向轴承方向。因此，采用节流阀限制压力水平。压力增加超过所要求的程度，并随后节流在能量方面是不利的。此外，必须安装另一组件(即，节流阀)。 [0007] 因此，需要提供一种用于润滑膨胀机的方法，其中，可消除或至少减弱上述问题。这是本发明的目的。 发明内容[0008] 上述目的通过热力学循环装置实现，其具有：带有润滑添加剂的工作介质；用于将工作介质中的焓转换成机械能的膨胀机；用于逐步增压工作介质的多级增压装置(例如供给泵)；用于将部分工作介质在多级增压装置的两个级之间分流的部件；以及用于将工作介质被分流部分提供至膨胀机的一个或多个轴承点的部件。对用于分流部分工作介质的多级增压装置开口有如下优点，即，具有润滑剂的工作介质直接从多级增压装置以合适的压力水平被分流。通过该方式，可以取消在提供至轴承之前用于限制压力而另外要求的部件。工作介质的焓的热力学量通常包括内热能和待完成的体积变化功(“压力能”)。 [0009] 根据热力学循环装置的一扩展方案，多级增压装置可包括多级泵，特别是多级离心泵；或多个直接连续的泵。在此，在多个泵的情况下，特别在两个泵的情况下，其可基于不同的工作原理，其例如可以被设计成往复泵，离心泵，螺杆泵等。另一方面，增压级也可具有相同的工作原理，且优选被容纳在壳体中(“泵”)。 [0010] 热力学循环装置的一个扩展方案在于，用于分流部分工作介质的部件可包括在多级泵的两个级之间的分流部，特别是孔；或在两个泵之间的分流部。这简单实际地实现了分流部件。 [0011] 根据热力学循环装置的又一扩展方案，用于将工作介质被分流部分提供至膨胀机的一个或多个轴承点的部件包括一个或多个管道。 [0012] 根据热力学循环装置的另一扩展方案，在具有两个或多个叶轮的多级泵的情况下，用于分流部分工作介质的部件可被布置在泵的传送方向上在两个直接相邻的叶轮之间。在该扩展方案中，工作介质的逐步增压可借助于叶轮而被利用，且部分工作介质(工作剂(Arbeitsmittel)和润滑剂的混合物)可在合适的点被分流。 [0013] 根据热力学循环装置的又一扩展方案，其还可包括用于将具有润滑添加剂的工作介质从轴承点排出的部件，在此，用于排出工作介质的部件可特别与膨胀机的排出口流体连接。这样的优点在于，包括润滑剂在内的工作介质可被排出且返回循环。 [0015] 根据热力学循环装置的又一扩展方案，以有机工作介质的形式提供工作介质，在此，工作介质可以特别包括氟化工作介质或由其构成，例如氟化烃，氟化碳，氟代醚或氟化酮，和/或润滑剂可特别包括冷冻油或由其构成，和/或其中，工作介质的润滑剂比例可以在0.1至10质量％之间。 [0016] 根据本发明的热力学循环装置或其扩展方案可以是蒸汽热力站的部分。 [0017] 此外，上述目的通过用于润滑热力学循环装置中的膨胀机的方法实现，其中，循环装置包括膨胀机，多级增压装置以及具有润滑添加剂的工作介质，且其中，该方法包括下述步骤：利用多级增压装置逐步增压工作介质；在多级增压装置的两个级之间分流部分工作介质；以及将工作介质的被分流部分提供至膨胀机的至少一个或多个轴承点，用于润滑轴承点。优点对应于结合根据本发明的装置所提到的优点。 [0018] 此外，根据本发明的方法的扩展方案和其优点对应于结合根据本发明的装置所提到的优点。 [0020] 附图描述 [0021] 图1以示例的方式示出用于根据本发明的膨胀机的润滑系统。 具体实施方式[0022] 根据本发明，工作介质将从多级供给泵以合适的压力水平直接被分流。根据本发明的解决方案有利地将冷凝泵和供给泵的功能组合到一个壳体中，且允许在合适点收回液体，该点(已经通过的级的数量)确定收回液体的压力水平。若采用多级供给泵，可利用这些泵的特别性质。多级泵情况下的增压通过连贯多个叶轮而实现，使得每级出现例如1bar的增压。叶轮被安装到壳体中的轴上，且分别具有相同的直径。在轴的方向上，可观察到逐步增压。通过在合适的点开口，液体即当前情况下的润滑剂/工作介质溶液现在可以以已经具有合适的压力水平地被收回。因此，不必进行对该流体的进一步增压。 [0023] 图1示出根据本发明的热力学循环装置的示意图。 [0024] 如图1中所示的，根据本发明的一个示例，热力学循环装置包括具有多个叶轮的多级供给泵1。多级供给泵1被供给液态工作介质/润滑剂溶液，该溶液在入口2处进入该泵。用于润滑膨胀机5的轴承点9所需要的流体直接在合适的点3处在两个相邻的叶轮之间以在此主导的压力水平被分流，且被提供至轴承点9。轴承点9通过润滑剂供给部4被供给，其中润滑剂通过轴承点且通过排出管道/装置6被排出。排出管道/装置6与膨胀机5的排出口连接，其再次与冷凝器7连接。 |
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