CN108894829A - 一种基于四通换向阀的有机朗肯循环膨胀机气动润滑油供应系统 - Google Patents

一种基于四通换向阀的有机朗肯循环膨胀机气动润滑油供应系统 Download PDF

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Abstract

一种基于四通换向阀的有机朗肯循环膨胀机气动润滑油供应系统，属于低品位能源利用领域。该系统主要特点有机工质先后经冷凝器、工质泵、蒸发器、膨胀机、油分离器，最后再回到进行循环。膨胀机的输出动力用来拖动发电机。从油气分离器中分离出来的润滑油可以经单向阀注入两个容器。四通换向阀的a口接膨胀机进口高压气，b、d口别接两个容器上部，c口接入油气分离器上部。膨胀机进口高压气经四通换向阀可交替通入两个容器，使其内润滑油加压输送至膨胀机，实现供油。连个容器上部的气体可通过四通换向阀引入到油气分离器上部。本发明省去了传统机械油泵，并且消除了油泵轴封处泄漏风险。

Description

一种基于四通换向阀的有机朗肯循环膨胀机气动润滑油供应 系统
技术领域
本发明涉及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
利用有机朗肯循环可以把工业余热、地热等中低品位能源高效转化为机械能。有机朗肯循环的关键部件是膨胀机。单螺杆式膨胀机、双螺杆膨胀机和涡旋膨胀机等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，在有机朗肯循环领域具有较好的应用前景。但上述膨胀机通常需要可靠的润滑油供应系统来进行润滑、冷却和密封。传统用于有机朗肯循环膨胀机的润滑油供应方案如附图1所示。其具体流程为：有机工质先后经冷凝器(1)、工质泵(2)、蒸发器(3)，出来的高压有机工质气体进入膨胀机(4)、在膨胀机中做功降压后再进入油分离器(6)，最后再回到(1)进行循环。而从(6)分离出来的润滑油由于处于低压状态，需经油泵加压后才能重新注入膨胀机。这种方案的缺点是普通油泵由电机拖动，会消耗掉一部分膨胀机输出功，并且轴封处存在泄漏风险。
四通换阀是制冷和热泵系统的常用部件。常规四通换向阀用来切换空调热泵装置的制冷和制热功能，其外形如附图2所示。四通换向阀有四个接口a、b、c、d和通电、断电两种工作状态，其中接口a与高压气体相通。当四通换向阀通电时，在高气体的作用下，接口a与b相通，c与d连通；当四通换向阀断电时，a与d连通，b和c连通。
发明内容
本发明的目的是利用四通换向阀以及一些附属部件，并引入一部分膨胀机进口高压气来对润滑油进行加压，把润滑油输送到膨胀机内部。
本发明的润滑油供应系统如附图3所示。该系统包括冷凝器(1)、工质泵(2)蒸发器(3)、膨胀机(4)、发电机(5)、油气分离器(6)、冷凝器(1)依次与工质泵(2)、蒸发器(3)连接，蒸发器(3)与膨胀机(4)高压气进口连接；膨胀机(4)低压气出口与油气分离器(6)连接，油气分离器(6)的上端与冷凝器(1)连接，膨胀机(4)同时还与发电机(5)连接带动发电机(5)发电，其特征在于，还包括四通换向阀(7)、第一储油容器(8)、第二储油容器(9)、单向阀，四通换向阀(7)的a口接膨胀机(4)高压气进口，b口连接第二储油容器(9)的上部，d口连接第一储油容器(8)上部，c口连接油气分离器(6)上部，同时第一储油容器(8)上部通过一个单向阀与油气分离器(6)下部连接，第二储油容器(9)上部通过一个单向阀与油气分离器(6)下部连接；同时第一储油容器(8)的下部通过一个单向阀与膨胀机(4)连接，第二储油容器(9)的下部通过一个单向阀与膨胀机(4)连接。
四通换向阀有四个接口a、b、c、d和通电、断电两种工作状态，其中接口a与高压气体相通。当四通换向阀通电时，在高气体的作用下，接口a与b相通，c与d连通；当四通换向阀断电时，a与d连通，b和c连通。
进一步优选在第一储油容器(8)和第二储油容器(9)与膨胀机(4)连接之间还设有油冷却器。
本发明基于四通换向阀的有机朗肯循环膨胀机气动润滑油供应系统的工作方法，其特征在于，该系统中，从油气分离器(6)分离出来的润滑油可分别流入第一储油容器(8)和第二储油容器(9)；如果第一储油容器(8)和第二储油容器(9)其中一个容器处于高压状态，其底部的润滑油可注入膨胀机；当四通换向阀通电时，从a引入的高压气通入第二储油容器(9)，使第二储油容器(9)处于高压状态，其底部的润滑油在高压气体的作用下注入膨胀机；此时，第二储油容器(9)上端的单向阀阻止了第二储油容器(9)内的高压气通往第一储油容器(8)，第一储油容器(8)仍处于低压状态，从油气分离器(6)分离出来的润滑油只能进入第一储油容器(8)，为了给润滑油的注入留下空间，需将第一储油容器(8)上部气体引走；此时四通换向阀(7)通电状态下其d、c口连通，第一储油容器(8)上部的低压气体经四通换向阀(7)的d、c口注入油气分离器(6)的上部，而由于油气分离器(6)分离润滑油存在一定压力损失，油气分离器(6)上部的压力要比第一储油容器(8)内的压力略低，因而第一储油容器(8)上部的气体可以注入油气分离器(6)的上部，并和油气分离器(6)分离出来的气体工质一起进入冷凝器(1)进行冷凝；当第二储油容器(9)内的润滑油全部注入膨胀机时，可切断四通换向阀(7)的电源。当四通换向阀(7)断电后，a口与d口连通，c口与d口连通；此时会使第二储油容器(9)迅速泄压，第二储油容器(9)内气体通往油气分离器(6)，其空间可用于接收油气分离器(6)分离出来的润滑油。而第一储油容器(8)由于经四通换向阀(7)的a、d口引入了膨胀机进口高压气，其内润滑油可注入膨胀机。当第一储油容器(8)内润滑油几乎全部用完时，再使四通换向阀通电，利用第二储油容器(9)内润滑油向膨胀机输送，利用第一储油容器(8)收集分离出来的润滑油，如此循环，可实现膨胀机的连续润滑油供应。
由以上可知，本发明省去了传统的机械油泵，避免了油泵功耗，同时消除了油泵轴封的泄漏风险。
附图说明
附图1，传统供油方式原理图；
附图2，四通换向阀的结构示意图；
附图3，本发明润滑油供应系统原理图；
附图4，本发明实施示例。
包括冷凝器1、工质泵2 蒸发器3、膨胀机4、发电机5、油气分离器6、四通换向阀7、第一储油容器8、第二储油容器9、隔板10、单向阀11、油冷却器12。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并限于以下实施例。
实施例1：如图4所示，可将6、8、9以及四个单向阀集成为一个整体。该整体上半部分安装分离滤网等油分离设备，下部分为8、9两个工作腔，并在工作容积8、9上部、下部共安装4个单向阀。7的a、b、c、d四个口分别接入膨胀机进口管路、工作容积9、6的上部和工作容积8。同时8和9上部安装一个隔板，以减小气体工质和润滑油互相溶解的风险。两个工作容积8、9分别交替用来向膨胀机注油和收集6分离出来的润滑油。当7通电时，9内从7的a口引入膨胀机进口高压气，其内润滑油用来注入膨胀机，8用于收集6分离出来的润滑油，其上部气体经7的d、c口引入6的上部低压区。当7断电后，8处于高压，其内部润滑油可注入膨胀机，而9用于收集6分离出来的润滑油。二者交替使用，可实现膨胀机的连续供油。

Claims (4)

1.一种基于四通换向阀的有机朗肯循环膨胀机气动润滑油供应系统，该系统包括冷凝器(1)、工质泵(2)蒸发器(3)、膨胀机(4)、发电机(5)、油气分离器(6)、冷凝器(1)依次与工质泵(2)、蒸发器(3)连接，蒸发器(3)与膨胀机(4)高压气进口连接；膨胀机(4)低压气出口与油气分离器(6)连接，油气分离器(6)的上端与冷凝器(1)连接，膨胀机(4)同时还与发电机(5)连接带动发电机(5)发电，其特征在于，还包括四通换向阀(7)、第一储油容器(8)、第二储油容器(9)、单向阀，四通换向阀(7)的a口接膨胀机(4)高压气进口，b口连接第二储油容器(9)的上部，d口连接第一储油容器(8)上部，c口连接油气分离器(6)上部，同时第一储油容器(8)上部通过一个单向阀与油气分离器(6)下部连接，第二储油容器(9)上部通过一个单向阀与油气分离器(6)下部连接；同时第一储油容器(8)的下部通过一个单向阀与膨胀机(4)连接，第二储油容器(9)的下部通过一个单向阀与膨胀机(4)连接。
2.按照权利要求1所述的一种基于四通换向阀的有机朗肯循环膨胀机气动润滑油供应系统，其特征在于，四通换向阀有四个接口a、b、c、d和通电、断电两种工作状态，其中接口a与高压气体相通。当四通换向阀通电时，在高气体的作用下，接口a与b相通，c与d连通；当四通换向阀断电时，a与d连通，b和c连通。
3.按照权利要求1所述的一种基于四通换向阀的有机朗肯循环膨胀机气动润滑油供应系统，其特征在于，在第一储油容器(8)和第二储油容器(9)与膨胀机(4)连接之间还设有油冷却器。
4.权利要求1-3任一项所述的基于四通换向阀的有机朗肯循环膨胀机气动润滑油供应系统工作的方法，其特征在于，该系统中，从油气分离器(6)分离出来的润滑油可分别流入第一储油容器(8)和第二储油容器(9)；如果第一储油容器(8)和第二储油容器(9)其中一个容器处于高压状态，其底部的润滑油可注入膨胀机；当四通换向阀通电时，从a引入的高压气通入第二储油容器(9)，使第二储油容器(9)处于高压状态，其底部的润滑油在高压气体的作用下注入膨胀机；此时，第二储油容器(9)上端的单向阀阻止了第二储油容器(9)内的高压气通往第一储油容器(8)，第一储油容器(8)仍处于低压状态，从油气分离器(6)分离出来的润滑油只能进入第一储油容器(8)，为了给润滑油的注入留下空间，需将第一储油容器(8)上部气体引走；此时四通换向阀(7)通电状态下其d、c口连通，第一储油容器(8)上部的低压气体经四通换向阀(7)的d、c口注入油气分离器(6)的上部，而由于油气分离器(6)分离润滑油存在一定压力损失，油气分离器(6)上部的压力要比第一储油容器(8)内的压力略低，因而第一储油容器(8)上部的气体可以注入油气分离器(6)的上部，并和油气分离器(6)分离出来的气体工质一起进入冷凝器(1)进行冷凝；当第二储油容器(9)内的润滑油全部注入膨胀机时，可切断四通换向阀(7)的电源；当四通换向阀(7)断电后，a口与d口连通，c口与d口连通；此时会使第二储油容器(9)迅速泄压，第二储油容器(9)内气体通往油气分离器(6)，其空间可用于接收油气分离器(6)分离出来的润滑油；而第一储油容器(8)由于经四通换向阀(7)的a、d口引入了膨胀机进口高压气，其内润滑油可注入膨胀机。当第一储油容器(8)内润滑油全部用完时，再使四通换向阀通电，利用第二储油容器(9)内润滑油向膨胀机输送，利用第一储油容器(8)收集分离出来的润滑油，如此循环，可实现膨胀机的连续润滑油供应。
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