專利名稱：一種用于制冷系統(tǒng)的膨脹-壓縮一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到制冷系統(tǒng)，尤其是一種應(yīng)用于制冷系統(tǒng)的膨脹-壓縮一體化裝置。
背景技術(shù)：
制冷系統(tǒng)工作時(shí)，制冷劑高壓高溫條件下冷凝(或冷卻)，在低壓低溫下蒸 發(fā)，通常在冷凝器(或冷卻器)出口設(shè)置節(jié)流裝置，使高壓制冷劑減壓為低壓 制冷劑，然后進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)制冷。但節(jié)流的不可逆損失減低了制冷系統(tǒng)性能 系數(shù)C0P，且隨著高低壓壓力差的增大，不可逆損失增大，性能系數(shù)COP降低更 多。因而有人采用膨脹機(jī)代替節(jié)流裝置，能夠回收膨脹功，提高性能系數(shù)COP， 特別是以C02作為制冷劑的制冷系統(tǒng)，由于其高低壓壓力差較大，膨脹比較大，尤其適合應(yīng)用膨脹機(jī)代替節(jié)流裝置，這樣有助于提高制冷性能?，F(xiàn)有技術(shù)中已涉及的膨脹功利用技術(shù)一般要與壓縮機(jī)(該壓縮機(jī)本身另外 有電機(jī)帶動(dòng))配套使用，即高壓制冷劑進(jìn)膨脹機(jī)做功，輸出機(jī)械功(例如轉(zhuǎn)動(dòng)) 給壓縮機(jī)主軸，壓縮機(jī)主軸在電機(jī)和膨脹功共同作用下壓縮制冷劑做功。例如，最常用的技術(shù)方案是膨脹機(jī)與壓縮機(jī)分開(kāi)，兩者通過(guò)軸連接，傳遞機(jī)械功；另 外一種技術(shù)方案如專利號(hào)為02145524.4，專利名稱為"一種制冷系統(tǒng)用轉(zhuǎn)子壓 縮-膨脹機(jī)"的發(fā)明專利，該發(fā)明專利是將膨脹機(jī)與壓縮機(jī)合為一體，利用膨脹 功驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。上述兩種利用膨脹功的方案都要對(duì)壓縮機(jī)本身進(jìn)行改動(dòng)，實(shí)施起來(lái)有一定 困難，對(duì)于第一種技術(shù)，需要在現(xiàn)有壓縮機(jī)中伸出一根軸與膨脹機(jī)連接，存在 以下的一些問(wèn)題需要對(duì)現(xiàn)有的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)；在該軸位置容易出現(xiàn)制冷劑泄露；壓縮機(jī)與膨脹機(jī)要同軸安裝，需要較高的安裝精度。對(duì)于第二種技術(shù)，膨脹機(jī)與壓縮機(jī)一體機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，方便安裝， 但同樣存在以下問(wèn)題需要重新設(shè)計(jì)壓縮機(jī)，膨脹機(jī)與壓縮機(jī)的匹配較難掌握， 特別是在變工況的情況下；新的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部件多，可靠性降低，需要 更長(zhǎng)的驗(yàn)證時(shí)間；高壓氣體在壓縮機(jī)內(nèi)部的膨脹機(jī)膨脹成低壓低溫的氣液混合 物，氣液混合物在高溫壓縮機(jī)內(nèi)部流動(dòng)，會(huì)造成部分的冷量損失。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。提供一種可與壓縮機(jī)完全獨(dú)立， 徹底分離、無(wú)需對(duì)原有壓縮機(jī)進(jìn)行改動(dòng)，且能實(shí)現(xiàn)在一側(cè)高壓氣體膨脹做功， 同時(shí)把功傳遞到另外一側(cè)進(jìn)行低壓氣體壓縮的膨脹-壓縮一體化裝置。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案 一種用于制冷系統(tǒng)的膨 脹-壓縮一體化裝置，包括有相互連接的膨脹腔和壓縮腔，該膨脹腔具有膨脹腔 入口和出口，該壓縮腔具有壓縮腔入口和壓縮腔出口 ，膨脹腔內(nèi)設(shè)置有膨脹葉 片，壓縮腔內(nèi)設(shè)置有離心葉片；還包括有轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的一端與所述膨脹葉片 連接，其另一端與所述離心葉片連接。所述膨脹腔由膨脹腔蓋板和膨脹渦殼構(gòu)成，在所述膨脹腔蓋板上設(shè)置有噴嘴，該噴嘴在膨脹腔內(nèi)的一端開(kāi)口朝向所述膨脹葉片，其另一端與所述膨脹腔 入口連接。所述壓縮腔由壓縮腔蓋板和壓縮渦殼構(gòu)成。該壓縮渦殼可釆用渦旋狀，使 高速旋轉(zhuǎn)的制冷劑在渦殼中減速增壓，方便其從壓縮腔出口導(dǎo)出。所述膨脹腔和壓縮腔之間通過(guò)軸套連接，該軸套的一端連接于膨脹渦殼， 其另一端連接于壓縮渦殼，該轉(zhuǎn)軸穿過(guò)所述軸套。該軸套不僅起到連接膨脹腔 和壓縮腔的作用，而且能將使轉(zhuǎn)軸穿過(guò)兩個(gè)腔的接觸部分保持密封狀態(tài)，外界 雜質(zhì)不易從該部分進(jìn)入，同時(shí)也使得膨脹腔和壓縮腔內(nèi)的制冷劑不易泄露。在所述膨脹渦殼內(nèi)壁設(shè)置有基座，所述膨脹葉片上下兩端活動(dòng)固定于該基 座內(nèi)。由于膨脹葉片活動(dòng)固定于基座內(nèi)，因此當(dāng)從膨脹腔入口進(jìn)入高速高壓氣 體時(shí)，高速氣體沖向膨脹葉片，能更方便的推動(dòng)膨脹葉片輪旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)該膨脹-壓縮一體化裝置與壓縮機(jī) 完全獨(dú)立，徹底分離，且可完全采用原有的壓縮機(jī)，不必對(duì)壓縮機(jī)做任何的改 動(dòng)；膨脹和壓縮過(guò)程在同一機(jī)構(gòu)完成，無(wú)須額外膨脹功利用裝置；同時(shí)膨脹葉 片和離心葉片安裝在同一轉(zhuǎn)軸的兩端，使得兩者功率完全耦合；膨脹和壓縮均 采用速度型，膨脹腔和壓縮腔的進(jìn)出口都沒(méi)有閥片，沒(méi)有壓力設(shè)定，由制冷系 統(tǒng)調(diào)節(jié)，該膨脹-壓縮一體化裝置可以直接取代常用的節(jié)流裝置，原壓縮機(jī)保持 不變，可提高系統(tǒng)性能系數(shù)C0P的10~15%。


圖1為本發(fā)明膨脹-壓縮一體化裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明壓縮腔局部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2的側(cè)面剖視圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明1、噴嘴，2、膨脹腔蓋板，3、膨脹渦殼，4、壓縮渦殼，5、 壓縮腔蓋板，6、離心葉片，7、膨脹葉片，8、軸套，9、轉(zhuǎn)軸，10、基座，11、 膨脹腔入口， 12、膨脹腔出口， 13、壓縮腔入口， 14、壓縮腔出口， 15、膨脹 腔，16、壓縮腔。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例一請(qǐng)參閱圖1到圖3所示，圖1為膨脹壓縮一體化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 一種用 于制冷系統(tǒng)的膨脹壓縮一體化裝置，包括有膨脹腔15和壓縮腔16，該膨脹腔 15具有膨脹腔入口 11和出口 2,膨脹腔由膨脹腔蓋板2和膨脹渦殼3構(gòu)成，在 膨脹腔15內(nèi)設(shè)置有膨脹葉片7，該壓縮腔16具有壓縮腔入口 13和壓縮腔出口 14，在壓縮腔內(nèi)設(shè)置有離心葉片6。軸套8將膨脹腔15和壓縮腔16連接起來(lái)，其具體是膨脹渦殼3與壓縮渦 殼4之間通過(guò)軸套8焊接連接，具有轉(zhuǎn)軸9穿過(guò)軸套8，該轉(zhuǎn)軸9的一端與膨脹 葉片7的中軸處緊密連接，并可同步旋轉(zhuǎn)，其另一端與離心葉片6緊密連接， 并可同步旋轉(zhuǎn)。在膨脹腔蓋板2上設(shè)置有噴嘴1，該噴嘴l在膨脹腔15內(nèi)的一端開(kāi)口朝向 膨脹葉片7，并將膨脹腔15的入口 ll設(shè)置于噴嘴l的另一端，高壓氣體從入口 11流進(jìn)噴嘴1部分膨脹加速，高速氣體沖向膨脹葉片7，推動(dòng)膨脹葉片7旋轉(zhuǎn)， 氣體在膨脹葉片7之間膨脹到蒸發(fā)壓力，進(jìn)一步加快膨脹葉片7的旋轉(zhuǎn)，低壓 的制冷劑從膨脹腔出口 12流出進(jìn)入到制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器中(本圖沒(méi)有標(biāo)示)； 經(jīng)蒸發(fā)的氣體制冷劑進(jìn)入壓縮腔入口 13，轉(zhuǎn)軸9帶動(dòng)離心葉片6使氣體制冷劑 旋轉(zhuǎn)獲得高速度，然后進(jìn)入壓縮渦殼4減速增壓，再?gòu)膲嚎s腔出口 14流出進(jìn)入 制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)(本圖沒(méi)有標(biāo)示)的吸氣口中。設(shè)置在膨脹腔15中膨脹葉片7 上下兩端通過(guò)基座10抵觸固定于膨脹渦殼3的內(nèi)壁，該基座并不是將膨脹葉片 7焊死于基座內(nèi)，膨脹葉片7是活動(dòng)固定于該基座10內(nèi)。本實(shí)施例制冷劑采用C02。上列詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說(shuō)明，該實(shí)施例并非用以限 制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本 案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1. 一種用于制冷系統(tǒng)的膨脹-壓縮一體化裝置，包括有相互連接的膨脹腔和壓縮腔，該膨脹腔具有膨脹腔入口和出口，該壓縮腔具有壓縮腔入口和壓縮腔出口，其特征在于膨脹腔內(nèi)設(shè)置有膨脹葉片，壓縮腔內(nèi)設(shè)置有離心葉片；還包括有轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的一端與所述膨脹葉片連接，其另一端與所述離心葉片連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制冷系統(tǒng)的膨脹-壓縮一體化裝置，其特征在 于所述膨脹腔由膨脹腔蓋板和膨脹渦殼構(gòu)成，在所述膨脹腔蓋板上設(shè)置 有噴嘴，該噴嘴在膨脹腔內(nèi)的一端開(kāi)口朝向所述膨脹葉片，其另一端與所 述膨脹腔入口連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于制冷系統(tǒng)的膨脹-壓縮一體化裝置，其特征在 于所述壓縮腔由壓縮腔蓋板和壓縮渦殼構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制冷系統(tǒng)的膨脹-壓縮一體化裝置，其特征在 于所述膨脹腔和壓縮腔之間通過(guò)軸套連接，該軸套的一端連接于膨脹渦 殼，其另一端連接于壓縮渦殼，該轉(zhuǎn)軸穿過(guò)所述軸套。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l到4中任一所述的用于制冷系統(tǒng)的膨脹-壓縮一體化裝置， 其特征在于在所述膨脹渦殼內(nèi)壁設(shè)置有基座，所述膨脹葉片上下兩端活 動(dòng)固定于該基座內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于制冷系統(tǒng)的膨脹壓縮一體化裝置，包括有膨脹腔和壓縮腔，該膨脹腔具有膨脹腔入口和出口，該壓縮腔具有壓縮腔入口和壓縮腔出口，所述膨脹腔和壓縮腔相互連接，膨脹腔內(nèi)設(shè)置有膨脹葉片，壓縮腔內(nèi)設(shè)置有離心葉片；還包括有轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的一端與所述膨脹葉片連接，其另一端與所述離心葉片連接。膨脹和壓縮過(guò)程在同一機(jī)構(gòu)完成，無(wú)須額外膨脹功利用裝置；將膨脹葉片和離心葉片安裝在同一軸上，兩者功率完全耦合；膨脹和壓縮均采用速度型，膨脹腔和壓縮腔的進(jìn)出口都沒(méi)有閥片，沒(méi)有壓力設(shè)定，由制冷系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)F25B1/00GK101270929SQ200810027159
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者何世輝, 馮自平, 睿 肖, 董凱軍, 沖 黃 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所