[發明專利]渦旋式制冷機制冷循環裝置

無效

• 申請號: 201210469232.2
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN102927714A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 王君;姜營;查海濱;張曉慧;章大海
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F25B9/06
• 分類號: F25B9/06;F04C18/02;F04C29/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種制冷循環裝置，特別是涉及一種采用渦旋式膨脹機和渦旋式壓縮機的制冷循環裝置。

背景技術

制冷機主要有壓縮式制冷機、吸收式制冷機、蒸汽噴射式制冷機和半導體制冷機；其中壓縮式制冷機應用較為廣泛。壓縮式制冷機可分為有相變的壓縮蒸汽制冷機和無相變的壓縮氣體制冷機，無相變的壓縮氣體制冷機的制冷溫度不受限制，其制冷溫度范圍大；同時可利用膨脹機回收氣體膨脹功，其功耗小、制冷系數大；因而提出一種新型無相變的壓縮氣體制冷裝置具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提出一種渦旋式制冷機制冷循環裝置，由渦旋式膨脹機、電機、風機葉輪、渦旋式壓縮機、吸熱器、冷卻器和單向閥組成。其工作過程是：氣體經渦旋式壓縮機壓縮后，進入冷卻器內被冷卻，再進入渦旋式膨脹機內進行膨脹對外作功，膨脹后的氣體溫度降低，進入吸熱器從中吸收熱量，實現制冷，隨后氣體進入渦旋式壓縮機進行壓縮，完成制冷工作循環。

所提出的渦旋式制冷機制冷循環裝置的特點是：采用渦旋式膨脹機和渦旋式壓縮機同軸聯接，在渦旋式膨脹機內回收氣體膨脹功，減小電機功耗，增大制冷系數；渦旋式壓縮機采用帶有冷卻翅片結構的動渦旋盤，在渦旋式壓縮機的主軸上安裝風機葉輪，利用風機葉輪對渦旋式壓縮機的動渦旋盤上的冷卻翅片進行強制風冷，以降低渦旋式壓縮機的排氣溫度和壓縮功耗，提高渦旋式壓縮機的氣體壓縮比，進而降低制冷溫度。渦旋式制冷機的制冷循環工作過程包括：氣體在渦旋式膨脹機內的膨脹過程、在吸熱器內的等壓吸熱過程、在渦旋式壓縮機內的壓縮過程、在冷卻器內的等壓放熱過程。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：①采用渦旋式膨脹機和渦旋式壓縮機同軸聯接，以回收氣體的膨脹功，增大制冷系數，同時能夠實現軸系所受氣體軸向力和旋轉慣性力的完全平衡；②渦旋式壓縮機采用帶有冷卻翅片結構的動渦旋盤，在渦旋式壓縮機的主軸上安裝風機葉輪，利用風機葉輪對渦旋式壓縮機的動渦旋盤上的冷卻翅片進行強制風冷，以降低渦旋式壓縮機的排氣溫度和壓縮功耗，提高渦旋式壓縮機的壓縮比，進而降低制冷溫度。

本發明的有益效果是：①采用渦旋式膨脹機和渦旋式壓縮機進行氣體膨脹和氣體壓縮，具有的優點是：容積效率高、流動損失小，運轉平穩、可靠性高和振動噪聲小。②渦旋式膨脹機、電機、風機葉輪和渦旋式壓縮機實現同軸聯接，因而結構緊湊，能夠實現整個軸系所受的氣體軸向力和旋轉慣性力的完全平衡。③渦旋式膨脹機能夠回收氣體膨脹功，減小電機功耗，增大制冷系數。④渦旋式壓縮機的動渦盤上增加冷卻翅片結構，利用風機葉輪對其進行強制風冷，實現對渦旋式壓縮機氣體壓縮過程的冷卻，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、適用的制冷溫度范圍大。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1為渦旋式制冷機制冷循環裝置示意圖。

圖2為渦旋式膨脹機結構示意圖。

圖3為渦旋式壓縮機結構示意圖。

圖4為動渦旋盤結構示意圖。

圖5為渦旋式制冷機的理論工作循環的壓力—比容圖。

圖6為渦旋式制冷機的理論工作循環的溫度—熵圖。

圖中：1—渦旋式膨脹機；2—電機；3—風機葉輪；4—渦旋式壓縮機；5—吸熱器；6—冷卻器；7—單向閥；201—靜渦旋盤；202—動渦旋盤；203—小曲拐；204—平衡鐵；205—軸承；206—主軸；207—聯軸器；301—聯軸器；302—軸承；303—主軸；304—平衡鐵；305—小曲拐；306—動渦旋盤；307—靜渦旋盤；401—冷卻翅片；402—渦旋齒。?

具體實施方式

如圖1所示的渦旋式制冷機制冷循環裝置示意圖，包括渦旋式膨脹機1、電機2、風機葉輪3、渦旋式壓縮機4、吸熱器5、冷卻器6和單向閥7；渦旋式膨脹機1、電機2、風機葉輪3和渦旋式壓縮機4同軸聯接，風機葉輪3對渦旋式壓縮機的動渦盤上的冷卻翅片進行強制風冷，以降低排氣溫度；其工作過程是：氣體經渦旋式壓縮機4壓縮后，進入冷卻器6內放熱，經過單向閥7進入渦旋式壓縮膨脹機1內進行膨脹作功，膨脹后的氣體溫度降低，再進入吸熱器5內吸熱實現制冷，氣體進入渦旋式壓縮機4進行壓縮，完成整個制冷循環。

如圖2所示的渦旋式膨脹機結構示意圖，包括靜渦旋盤201、動渦旋盤202、小曲拐203、平衡鐵204、軸承205、主軸206和聯軸器207。