操作带有润滑的膨胀器的蒸汽循环工艺的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种蒸汽循环工艺的操作方法，该循环工艺是在一种根据本发明专利技术的装置中进行的，所述装置具有用于蒸发液态工作介质（A）的蒸发器（1）或蒸汽发生器和用于做机械功的借助于润滑剂润滑的膨胀器（5），其中所述方法具有下列方法步骤：a）将液态工作介质（A）输送到蒸发器（1），在其中蒸发和以蒸汽态输送给膨胀器（5）；b）另外向膨胀器（5）输送作为润滑剂的离子液体（B），该离子液体与液态工作介质（A）在室温形成两个液态相；和c）形成用于膨胀器（5）的润滑剂的离子液体在蒸发器（1）之前与工作介质（A）分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】操作带有润滑的膨胀器的蒸汽循环工艺的方法和装置本专利技术涉及根据权利要求I前述部分的按照柱塞原理(Verdrjingerprinzip)的带有润滑的膨胀器的蒸汽循环工艺的操作方法，以及根据权利要求17前述部分的蒸汽循环工艺的操作装置。带有膨胀器的蒸汽循环工艺例如从DE 10 2007 020 086 D3是已知的。膨胀器例如可以作为活塞式、叶片式、旋转活塞式、斜轴轮盘式(Taumelscheiben)、斜盘 (Schiefscheiben)、罗茨式或螺旋式膨胀器进行操作。在柱塞原理中，从蒸汽发生器导出的新鲜蒸汽导入到膨胀器的工作空间，其中导入到工作空间中的新鲜蒸汽在工作冲程 (Arbeitstakt)中由于部件扩大容积的运动而泄压，释放出功，并且泄压的蒸汽在到达各个结构中的最大体积时从排出口导入到蒸汽排放管中。作为蒸汽，不仅仅可以使用水蒸气，而且众所周知的是也可以使用其它的无机和有机挥发性物质，如例如氨、烷烃、氟代烃、硅氧烷和一般意义上的冷却剂。这种膨胀器的大部分必须用合适的润滑剂进行润滑，其中膨胀器与工作介质和润滑剂接触。在具有冷凝器和泵的其它循环中，冷凝器中的工作介质完全液化，在泵中达到更高的压力并在蒸汽发生器中至少部分地蒸发。在这种循环工艺中的一个大的问题是润滑剂的选择。由于大部分的润滑剂是热敏感性的，在蒸发器之前将润滑剂与工作介质尽可能完全分离是一种能够使用热敏感性润滑剂的可行方法。为了能够实现节省燃料，特别是在移动的内燃机，例如汽车内燃机情况下，目前特别优先采用两种技术解决方案。除了使用由于易于出现的刹车和加速过程而主要为城市和配送(Verteiler)交通提供的各种混合(Hybrid)概念外,此外还已知利用内燃机的废热的热回收系统，以便提供另外的驱动能。用于废热利用的这类系统在移动的内燃机中主要提供用于从事长途交通的汽车。在这类废热利用系统中，在内燃机领域和/或废气排放中生成的废热至少部分地转移到次级热循环中。在次级热循环中工作介质进行循环和在此过程中通常在蒸发器中至少部分地蒸发，蒸汽在膨胀单元中，例如在活塞式膨胀器中卸压并最后在冷凝器中再液化。 然后冷凝的工作介质再次通过泵单元施加到蒸发压力和因此结束循环。用膨胀单元生成的机械功作为附加的功输送到驱动系统，特别是汽车驱动系统中。在此方面，从DE 10 2006 043 139 Al已知一种用于内燃机的热回收系统。借助于所描述的系统，为汽车提供来自内燃机和/或废气装置的另外的驱动能。在蒸汽态工作介质在膨胀器中卸压之后，次级热循环的工作介质送到冷凝器中，在其中液化，释放出热， 从而相应的蒸汽循环工艺结束。利用内燃机的废热时使用膨胀器，要求复杂的构造。为了能满足关于重量、成本、 耐久性以及必要的服务方面的所有要求，用油将相互摩擦的部件，如例如活塞_缸体对、滑动轴承、滑阀等润滑。由此在工作介质和润滑剂或润滑的表面之间产生接触。由此出现的问题是，这两种工作介质发生混合并因此一起在循环中进一步向泵和蒸发器方向运输，伴随有许多的负面现象。为了能够长时间经济地运行循环工艺，整个的构造必须保证润滑油与工作介质的蒸汽在进入蒸发器之前有效地分离。油循环和蒸汽循环的有效分离可靠地阻止了润滑油来到热的蒸发器区域并在那里导致部件和工作介质被润滑剂的分解产物污染。现有技术已知的润滑剂大部分是对工作介质(例如水_水蒸气)具有乳化性的或与其(例如烃)可混合的。 在任何情况下，这种根据现有技术的润滑剂也具有蒸汽压。这种润滑剂蒸汽与工作介质的蒸汽几乎是不可分离的。因此，一部分润滑剂通过在循环中载热介质的输送而进入蒸发器中并在那里遭受高温，这导致润滑油的过早老化、化学变化(例如裂解)直到热分解。因此， 该润滑剂的性质发生改变和因此不再能充分地满足其润滑性能。从已知的现有技术和所描述的问题出发，本专利技术基于的任务是，提供一种蒸汽循环工艺的操作方法，其中润滑剂在膨胀器之后可以很好地与工作介质分离。该任务利用独立权利要求中的特征获得解决。有利的实施方案构成了引用独立权利要求的从属权利要求的主题。所述任务根据权利要求I利用一种蒸汽循环工艺的操作方法解决，该循环工艺是在一种装置中进行的，所述装置具有用于蒸发液态工作介质的蒸发器或蒸汽发生器和用于产生运动能或用于做(Verrichtung)机械功的借助于润滑剂润滑的膨胀器，其中所述方法具有下列方法步骤a)将液态工作介质(A)输送到蒸发器(I)，在其中发生蒸发和以蒸汽态输送给膨胀器(5)；b)向膨胀器(5)进一步输送作为润滑剂的离子液体(B)，该离子液体与液态工作介质 (A)在室温形成两个液态相；和c)形成用于膨胀器(5)的润滑剂的离子液体在蒸发器(I)之前与工作介质(A)分离。本专利技术基于的知识是，离子液体如果与呈液态的工作介质在室温(大约20°C或 293开尔文)形成两个液态相的话，可以非常好地适合于用作为润滑油。根据性质，离子液体具有很小的蒸汽压，这进一步对根据本专利技术的方法产生有利的作用。在膨胀器(例如通过具有至少一个工作活塞的活塞式膨胀器形成)之后在分离装置中分离的离子液体作为润滑剂在此过程中溶解了仅仅很少或几乎没有呈任何形式的工作介质，由此可以直接地再输送到润滑剂循环中。在其中，润滑剂又送到膨胀器的摩擦部件。离子液体-在被认可的文献(例如Wasserscheid, Peter; Welton, Tom (编辑); ,,Ionic Liquids in Synthesis, Verlag Wiley-VCH 2008; ISBN 978-3-527-31239-9; Rogers, Robin D. ; Seddon, Kenneth R. (Eds. ) ; ,,Ionic Liquids - Industrial Applications to Green Chemistry， ACS Symposium Series 818， 2002; ISBN 0841237891)中是由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的液态有机盐或盐混合物，熔点为低于100°C。此外，在实施根据本专利技术的方法时优选确保，离子液体作为润滑剂具有良好的润滑性能(粘度、热稳定性、储存稳定性等)并具有低的腐蚀性和低的环境负面影响(废弃处理、毒性等)。离子液体具有对于用作为润滑液体和液压液体有益的性能，如例如由于测不到的小的蒸汽压而气蚀倾向小、很高的热稳定性、很高的压缩刚性(=低压缩性)、良好的润滑性能、高粘度指数、难燃性至不燃性和高导热性等(参见例如A. Jimenez, M. Bermudez, P. Iglesiasj F. Carrion, G. Martinez-Nicolasj Wear 260，2006，766-778; Z. Muj F. Zhou, S. Zang. , Y. Liang, W. Liuj Tribology International 2005，38，725-731; C. Jinj C. Yej B. Phililipsj J. Zabrinskij X. Liuj W. Liuj J. Shreevej J. Mater. Chem. 2006，16，1529-1535 或 DE 102008024284)。离子润滑剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.01 DE 102010022408.11.操作蒸汽循环工艺的方法，该循环工艺是在这样的装置中进行的，所述装置具有用于蒸发液态工作介质(A)的蒸发器(I)或蒸汽发生器和用于做机械功的借助润滑剂润滑的膨胀器(5)，其中所述方法具有下列方法步骤a)将液态工作介质(A)输送到蒸发器(I)，在其中蒸发该工作介质和将其以蒸汽态输送给膨胀器(5);b)另外向膨胀器(5)输送作为润滑剂的离子液体(B)，该离子液体与液态工作介质 (A)在室温形成两个液态相；和c)形成用于膨胀器(5)的润滑剂的离子液体在蒸发器(I)之前与工作介质(A)分离。2.根据权利要求I的方法，其特征在于，将用于润滑膨胀器(5)的离子液体在膨胀器 (5)上游输送到蒸汽态工作介质(A)并因此与工作介质(A) —起输送到膨胀器(5)和/或将离子液体加入到膨胀器(5)中。3.根据权利要求I或2的方法，其特征在于，将蒸汽态工作介质在其重新输送到蒸发器(I)之前和在膨胀器(5)下游输送到至少一个冷凝器(3)，在其中所述蒸汽态工作介质(A) 被液化。4.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，将蒸汽态的工作介质(A)在膨胀器(5) 下游输送到至少一个分离装置(4)，在其中将离子液体(B) —步或多步地与工作介质(A)分离。5.根据权利要求3和4的方法，其特征在于，将冷凝器(3)安置在膨胀器(5)下游和分离装置(4)上游，从而将离开膨胀器(5)的工作介质(A)和离子液体(B)的混合物输送到冷凝器(3)。6.根据权利要求3和4的方法，其特征在于，冷凝器(3)，特别是在以蒸汽态离开膨胀器(5)的工作介质(A)情形下，安置在工作介质循环中的分离装置(4)下游，从而将来自分离装置(4)的至少部分蒸汽态的工作介质(A)输送到冷凝器(3)。7.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，用作为膨胀器(5)的润滑剂的离子液体(B)这样进行润滑剂循环，使得将离子液体(B)从至少一个润滑剂储料罐(4 ；10)取出和被输送到膨胀器(5)，从这里再次送回到所述至少一个润滑剂储料罐(4 ；10)中。8.根据权利要求7的方法，其特征在于，润滑剂储料罐(4;10)通过至少一个分离装置形成，其中离子液体(B) —步或多步地与工作介质(A)分离。9.根据权利要求4和8的方法，其特征在于，润滑剂储料罐通过在膨胀器(5)下游安置的至少一个分离装置(4)形成，向该分离装置输送来自膨胀器(5)的工作介质(A)和离子液体(B)的混合物。10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于，所述工作介质和离子液体进行相互分开的循环，其中润滑剂储料罐通过分配给膨胀器(5)的容器(10)，特别是通过膨胀器油缸形成，在其中一方面离子液体(B)作为液相以及另一方面基本上蒸汽态的工作介质(窜气蒸汽)作为蒸汽相被收集，并从该容器(10)出发将离子液体(B)与蒸汽态的工作介质(A)分开地和独立地输送到膨胀器(5 )，优选借助于泵(9 )或通过重力回流输送，与窜气的工作介质蒸汽一起向容器(10)中输送来自膨胀器(5)，特别是来自膨胀器(5)的曲轴箱的离子液体(8);和在容器(10)中收集的蒸汽态工作介质(A)从容器(10)中导出。11.根据权利要求9和10的方法，其特征在于，将从容器(10)导出的蒸汽态的和任选地被离子液体污染的工作介质(A)输送到安置在膨胀器(5)下游的至少一个分离装置(4)， 在分开的工作介质循环和润滑剂循环情况下向该分离装置进一步输送来自膨胀器(5)和被离子液体(B)污染的工作介质(A)，其中优选设计为从容器(10)导出的蒸汽态工作介质 (A)在输送到至少一个分离装置(4)之前输送到冷凝器(3)，在其中蒸汽态的工作介质(A) 被液化，和/或容器(10)与分离装置(4)这样相连，使得离子液体(B)能够从分离装置(4) 流向容器(10)以及任选地反过来进行。12.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，用于实施蒸汽循环工艺的装置是汽车特别是内燃机驱动的汽车的至少一个热回收设备的部件，使得将汽车，特别是内燃机和/ 或废气管线和/或增压空气冷却器的废热作为热输送到蒸发器(1)，和由膨胀器(5)所做的机械功被汽车方面所利用，特别是输送到汽车的传动系统和/或输送到能作为发生器驱动的电机和/或汽车的消耗器，特别是制冷和/或空调设备作为消耗器。13.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，使用水蒸气或挥发性物质，特别是氨、 烷烃、氟代烃、硅氧烷或冷却剂作为工作介质。14.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，用作离子液体的是I-乙基-3-甲基咪唑鎗-双(三氟甲基磺酰基)亚氨盐或I-乙基-3-甲基咪唑鎗-三(五氟乙基)三氟磷酸盐，I-乙基_3_甲基味卩坐鐵_ 二(全氣烧基)二氣憐酸盐，I-乙基_3_甲基味卩坐鐵_乙基硫酸盐，I-乙基-3-甲基咪唑鎗-甲基硫酸盐，I-乙基-3-甲基咪唑鎗-甲烷磺酸盐， I-乙基_3_甲基味卩坐鐵_ _.乙基憐酸盐，1_乙基_3_甲基味卩坐鐵_ _■丁基憐酸盐，I-乙基-3-甲基咪唑鎗-二氰胺，I-乙基-3-甲基咪唑鎗-全氟烷基磺酸盐，I-乙基-3-甲基咪唑鎗-全氟烷基羧酸盐，I-乙基-3-甲基咪唑鎗-硫氰酸盐，I-乙基-3-甲基咪唑鎗-三氰基甲基化物，I-丙基-3-甲基咪唑鎗-双(三氟甲基磺酰基)亚氨盐，或I-丙基-3-甲基咪唑鎗-三(五氟乙基)三氟磷酸盐，I-丙基-3-甲基咪唑鎗-三(全氟烷基)三氟磷酸盐，I-丙基-3-甲基咪唑鎗-乙基硫酸盐，I-丙基-3-甲基咪唑鎗-甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：R阿尔姆鲍尔，R卡尔布，R基尔希伯格，J克拉默，
申请(专利权)人：曼卡车和巴士股份公司，
类型：
国别省市：