[发明专利]体积式工作膨胀机的润滑

说明书

技术领域

本发明涉及一种体积式工作膨胀机，并且具体而言，涉及一种用于润滑该体积式工作膨胀机的方法。

背景技术

在现有技术中借助例如有机朗肯循环（ORC）方法已知膨胀机如汽轮机的操作，其中该ORC方法用于通过使用这样一种有机介质（例如具有低的蒸发温度的有机介质）生成电能，其中该有机介质与作为工作介质的水相比总体上在相同温度处具有更高的蒸发压力。朗肯循环装置实现克劳修斯-朗肯循环，其中在该克劳修斯-朗肯循环中原则上通过例如工作介质的状态的绝热并且等压的变化来获得电能。在这里通过工作介质的蒸发、膨胀及后续的冷凝，获得机械能并将该机械能转化成电能。原则上，通过进给泵向工作介质施加工作压力，并且在蒸发器中将形式为由燃烧或者由废热的流动所提供的热量的能量提供给工作介质。工作介质从蒸发器经由高压管流动到膨胀机，其中，在膨胀机中将工作介质膨胀至较低的压力。随后，膨胀的工作介质蒸汽流经冷凝器，其中，在冷凝器中在蒸汽状的工作介质和冷却介质之间发生热交换，在此之后，由循环过程中的进给泵将凝聚出来的工作介质返回至蒸发器。

一种具体类型的膨胀机由体积式工作膨胀机构造，其中，该体积式工作膨胀机又被称为位移膨胀机并且包括工作室并且在该工作室的体积增加期间执行工作，其中该工作室的体积在该工作介质的膨胀期间增加。将这些膨胀机实现成例如活塞式膨胀机、螺杆式膨胀机或旋涡式膨胀机的形式。该体积式工作膨胀机具体应用于功率级别小（例如，具有1至500kW的电功率）的ORC装置。然而，与涡轮机相比，体积式工作膨胀机需要由润滑剂来润滑具体而言活塞或彼此滚动的膨胀室的侧面以及工作室的滚动轴承和滑动壁。使用润滑剂也会有利地导致将膨胀机的工作区域密封，因而由于在膨胀机内的充溢而损失较少的蒸汽，因此提高了效率。

图1表示现有技术的润滑系统的示意图。从蒸发器1向膨胀机2提供工作介质。在膨胀机2中，膨胀蒸汽状态的工作介质，并且经由发电机3将释放的能量转化成电能。经由旋转油泵4向膨胀机2提供润滑剂例如润滑油。润滑剂与膨胀的工作介质一起离开膨胀机2。润滑剂以精细分布的油雾形式出现在膨胀的工作介质中，并且在油分离器5中将润滑剂与工作介质分离，因而从油分离器5向冷凝器6提供本质上不含油的工作介质。由进给泵7再次向蒸发器1提供冷凝的工作介质。由旋转油泵4再次向膨胀机2提供回收的油。

然而，现有技术中的润滑系统包括以下缺点。由于润滑剂（润滑油）在经过膨胀机2之后，在低压侧被分离，所有有必要提供旋转油泵4，其中，因为必须将润滑剂提供给在高压侧上的膨胀机2，所以旋转油泵4必须克服与用于传输工作介质的进给泵7相同的压力差，因而需要大量设备且导致对应的高成本。此外，由于离开膨胀机2的废蒸汽比向膨胀机2提供的新鲜蒸汽具有更低的密度例如低多个数量级的密度，所以需要比较大的油分离器5。此外，借助旋风分离器或偏导器实现润滑剂从工作介质的废蒸汽中的分离总是涉及含有润滑剂的废蒸汽的流动方向的显著变化，因而压力损失与相对大体积的废蒸汽的流动组合地发生，导致作用在膨胀机2上的反压并因此导致膨胀机2的效率降低。

此外，由于废蒸汽的相对大的质量或相对大的体积，所以较大的油分离器5具有当启动电机时或者在载荷变化期间具有不利的影响的特定惯性。此外，由喷嘴尤其以近似废蒸汽的温度的液态形式将润滑剂注入到新鲜蒸汽中将不期望地降低了新鲜蒸汽的温度和焓。

因此，对于此存在一种需要，并且因此本发明的目的在于提供一种用于润滑体积式工作膨胀机的方法，其中，该方法消除或至少减轻上述问题。

发明内容

由一种用于润滑膨胀机的方法来实现上述目的，该方法包括以下步骤。由热交换器（蒸发器）提供包括润滑剂的工作介质。工作介质部分地或完全地以蒸汽状态出现。从包括润滑剂并且由该蒸发器提供的该操作介质中分离该润滑剂的至少一部分。向该膨胀机提供由该润滑剂的该至少一部分从该润滑剂的该分离所消耗的该工作介质。

与现有技术相比，根据本发明，从由蒸发器提供的工作介质中分离该润滑剂的至少一部分。然而在现有技术中，从离开膨胀机的工作介质实现这种分离。在根据本发明的方法中可以免除旋转油泵的提供。此外，因为改为从新鲜蒸汽代替从废蒸汽中分离润滑剂，所以可将用于分离由蒸发器提供的工作介质的润滑剂的至少一部分的润滑剂分离装置制造得比现有技术更小。此外，根据本发明，通过增加相对冷的润滑剂不会不期望地减少新鲜蒸汽的温度/焓。