專利名稱：渦旋式制冷機(jī)制冷循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷循環(huán)裝置，特別是涉及一種采用渦旋式膨脹機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)的制冷循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
制冷機(jī)主要有壓縮式制冷機(jī)、吸收式制冷機(jī)、蒸汽噴射式制冷機(jī)和半導(dǎo)體制冷機(jī)；其中壓縮式制冷機(jī)應(yīng)用較為廣泛。壓縮式制冷機(jī)可分為有相變的壓縮蒸汽制冷機(jī)和無(wú)相變的壓縮氣體制冷機(jī)，無(wú)相變的壓縮氣體制冷機(jī)的制冷溫度不受限制，其制冷溫度范圍大；同時(shí)可利用膨脹機(jī)回收氣體膨脹功，其功耗小、制冷系數(shù)大；因而提出一種新型無(wú)相變的壓縮氣體制冷裝置具有重要意義
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種渦旋式制冷機(jī)制冷循環(huán)裝置，由渦旋式膨脹機(jī)、電機(jī)、風(fēng)機(jī)葉輪、渦旋式壓縮機(jī)、吸熱器、冷卻器和單向閥組成。其工作過(guò)程是氣體經(jīng)渦旋式壓縮機(jī)壓縮后，進(jìn)入冷卻器內(nèi)被冷卻，再進(jìn)入渦旋式膨脹機(jī)內(nèi)進(jìn)行膨脹對(duì)外作功，膨脹后的氣體溫度降低，進(jìn)入吸熱器從中吸收熱量，實(shí)現(xiàn)制冷，隨后氣體進(jìn)入渦旋式壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，完成制冷工作循環(huán)。所提出的渦旋式制冷機(jī)制冷循環(huán)裝置的特點(diǎn)是采用渦旋式膨脹機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)同軸聯(lián)接，在渦旋式膨脹機(jī)內(nèi)回收氣體膨脹功，減小電機(jī)功耗，增大制冷系數(shù)；渦旋式壓縮機(jī)采用帶有冷卻翅片結(jié)構(gòu)的動(dòng)渦旋盤(pán)，在渦旋式壓縮機(jī)的主軸上安裝風(fēng)機(jī)葉輪，利用風(fēng)機(jī)葉輪對(duì)渦旋式壓縮機(jī)的動(dòng)渦旋盤(pán)上的冷卻翅片進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷，以降低渦旋式壓縮機(jī)的排氣溫度和壓縮功耗，提高渦旋式壓縮機(jī)的氣體壓縮比，進(jìn)而降低制冷溫度。渦旋式制冷機(jī)的制冷循環(huán)工作過(guò)程包括氣體在渦旋式膨脹機(jī)內(nèi)的膨脹過(guò)程、在吸熱器內(nèi)的等壓吸熱過(guò)程、在渦旋式壓縮機(jī)內(nèi)的壓縮過(guò)程、在冷卻器內(nèi)的等壓放熱過(guò)程。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是①采用渦旋式膨脹機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)同軸聯(lián)接，以回收氣體的膨脹功，增大制冷系數(shù)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)軸系所受氣體軸向力和旋轉(zhuǎn)慣性力的完全平衡；②渦旋式壓縮機(jī)采用帶有冷卻翅片結(jié)構(gòu)的動(dòng)渦旋盤(pán)，在渦旋式壓縮機(jī)的主軸上安裝風(fēng)機(jī)葉輪，利用風(fēng)機(jī)葉輪對(duì)渦旋式壓縮機(jī)的動(dòng)渦旋盤(pán)上的冷卻翅片進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷，以降低渦旋式壓縮機(jī)的排氣溫度和壓縮功耗，提高渦旋式壓縮機(jī)的壓縮比，進(jìn)而降低制冷溫度。本發(fā)明的有益效果是①采用渦旋式膨脹機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)進(jìn)行氣體膨脹和氣體壓縮，具有的優(yōu)點(diǎn)是容積效率高、流動(dòng)損失小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠性高和振動(dòng)噪聲小。②渦旋式膨脹機(jī)、電機(jī)、風(fēng)機(jī)葉輪和渦旋式壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)同軸聯(lián)接，因而結(jié)構(gòu)緊湊，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)軸系所受的氣體軸向力和旋轉(zhuǎn)慣性力的完全平衡。③渦旋式膨脹機(jī)能夠回收氣體膨脹功，減小電機(jī)功耗，增大制冷系數(shù)。④渦旋式壓縮機(jī)的動(dòng)渦盤(pán)上增加冷卻翅片結(jié)構(gòu)，利用風(fēng)機(jī)葉輪對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷，實(shí)現(xiàn)對(duì)渦旋式壓縮機(jī)氣體壓縮過(guò)程的冷卻，能夠降低排氣溫度和氣體壓縮功耗、提高氣體壓縮比、降低制冷溫度、增大制冷系數(shù)、適用的制冷溫度范圍大。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖I為渦旋式制冷機(jī)制冷循環(huán)裝置示意圖。圖2為渦旋式膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為動(dòng)渦旋盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為渦旋式制冷機(jī)的理論工作循環(huán)的壓力一比容圖。
圖6為渦旋式制冷機(jī)的理論工作循環(huán)的溫度一熵圖。圖中1一潤(rùn)旋式膨脹機(jī)；2—電機(jī)；3—風(fēng)機(jī)葉輪；4一潤(rùn)旋式壓縮機(jī)；5—吸熱器；6—冷卻器；7—單向閥；201—靜潤(rùn)旋盤(pán)；202—?jiǎng)拥溞P(pán);203—小曲拐；204—平衡鐵；205—軸承；206—主軸；207—聯(lián)軸器；301—聯(lián)軸器；302—軸承；303—主軸；304—平衡鐵；305—小曲拐；306—?jiǎng)訚?rùn)旋盤(pán)；307—靜潤(rùn)旋盤(pán)；401—冷卻翅片；402—潤(rùn)旋齒。
具體實(shí)施例方式如圖I所示的渦旋式制冷機(jī)制冷循環(huán)裝置示意圖，包括渦旋式膨脹機(jī)I、電機(jī)2、風(fēng)機(jī)葉輪3、渦旋式壓縮機(jī)4、吸熱器5、冷卻器6和單向閥7 ;渦旋式膨脹機(jī)I、電機(jī)2、風(fēng)機(jī)葉輪3和渦旋式壓縮機(jī)4同軸聯(lián)接，風(fēng)機(jī)葉輪3對(duì)渦旋式壓縮機(jī)的動(dòng)渦盤(pán)上的冷卻翅片進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷，以降低排氣溫度；其工作過(guò)程是氣體經(jīng)渦旋式壓縮機(jī)4壓縮后，進(jìn)入冷卻器6內(nèi)放熱，經(jīng)過(guò)單向閥7進(jìn)入渦旋式壓縮膨脹機(jī)I內(nèi)進(jìn)行膨脹作功，膨脹后的氣體溫度降低，再進(jìn)入吸熱器5內(nèi)吸熱實(shí)現(xiàn)制冷，氣體進(jìn)入渦旋式壓縮機(jī)4進(jìn)行壓縮，完成整個(gè)制冷循環(huán)。如圖2所示的渦旋式膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，包括靜渦旋盤(pán)201、動(dòng)渦旋盤(pán)202、小曲拐203、平衡鐵204、軸承205、主軸206和聯(lián)軸器207。如圖3所示的渦旋式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，包括聯(lián)軸器301、風(fēng)機(jī)葉輪3、軸承302、主軸303、平衡鐵304、小曲拐305、動(dòng)渦旋盤(pán)306、靜渦旋盤(pán)307 ;動(dòng)渦旋盤(pán)306上帶有冷卻翅片結(jié)構(gòu)，由風(fēng)機(jī)葉輪3強(qiáng)制冷卻動(dòng)渦旋盤(pán)306，以降低渦旋式壓縮機(jī)的排氣溫度。如圖4所示的動(dòng)渦旋盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖，包括冷卻翅片401和渦旋齒402。如圖5和圖6所示的渦旋式制冷機(jī)的理論工作循環(huán)的壓力一比容圖和溫度一熵圖，AB為氣體在渦旋式膨脹機(jī)I內(nèi)的膨脹過(guò)程，為氣體在吸熱器5內(nèi)的等壓吸熱過(guò)程，CD為氣體在渦旋式壓縮機(jī)4內(nèi)的壓縮過(guò)程，伽為氣體在冷卻器6內(nèi)的等壓放熱過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種渦旋式制冷機(jī)制冷循環(huán)裝置，包括渦旋式膨脹機(jī)I、電機(jī)2、風(fēng)機(jī)葉輪3、渦旋式壓縮機(jī)4、吸熱器5、冷卻器6和單向閥7 ;制冷循環(huán)工作過(guò)程包括氣體在渦旋式膨脹機(jī)I內(nèi)的膨脹過(guò)程、在吸熱器5內(nèi)的等壓吸熱過(guò)程、在渦旋式壓縮機(jī)4內(nèi)的壓縮過(guò)程、在冷卻器6內(nèi)的等壓放熱過(guò)程；其特征是采用渦旋式膨脹機(jī)I、電機(jī)2和渦旋式壓縮機(jī)4同軸聯(lián)接，利用渦旋式膨脹機(jī)I回收氣體的膨脹功，降低電機(jī)2的功耗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種渦旋式制冷機(jī)制冷循環(huán)裝置，其特征是渦旋式壓縮機(jī)4采用帶有冷卻翅片結(jié)構(gòu)的動(dòng)渦旋盤(pán)，在渦旋式壓縮機(jī)4主軸上安裝風(fēng)機(jī)葉輪3，采用風(fēng)機(jī)葉輪3對(duì)渦旋式壓縮機(jī)4的動(dòng)渦旋盤(pán)上的冷卻翅片進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷，以減小氣體壓縮功耗，增大制冷系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種渦旋式制冷機(jī)制冷循環(huán)裝置，由渦旋式膨脹機(jī)、電機(jī)、風(fēng)機(jī)葉輪、渦旋式壓縮機(jī)、吸熱器、冷卻器和單向閥組成；制冷工作循環(huán)過(guò)程包括氣體在渦旋式膨脹機(jī)內(nèi)的膨脹過(guò)程、在吸熱器內(nèi)的等壓吸熱過(guò)程、在渦旋式壓縮機(jī)內(nèi)的壓縮過(guò)程、在冷卻器內(nèi)的等壓放熱過(guò)程；采用渦旋式膨脹機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)同軸聯(lián)接，利用渦旋式膨脹機(jī)回收氣體的膨脹功，減小電機(jī)功耗；并在渦旋式壓縮機(jī)主軸上安裝風(fēng)機(jī)葉輪，渦旋式壓縮機(jī)采用帶有冷卻翅片結(jié)構(gòu)的動(dòng)渦旋盤(pán)，由風(fēng)機(jī)葉輪對(duì)渦旋式壓縮機(jī)的動(dòng)渦旋盤(pán)上的冷卻翅片進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷，以降低排氣溫度、提高氣體壓縮比、降低壓縮功耗；因此渦旋式制冷機(jī)制冷循環(huán)裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、氣體壓縮比高、制冷系數(shù)大、轉(zhuǎn)子所受的氣體軸向力和旋轉(zhuǎn)慣性力完全平衡、適合的制冷溫度范圍大。
文檔編號(hào)F25B9/06GK102927714SQ20121046923
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者王君, 姜營(yíng), 查海濱, 張曉慧, 章大海 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)