[實用新型]耦合變頻式空氣渦輪制冷系統

有效

• 申請號: 201320219481.6
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN203323445U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 黃鍇;邱敬樂;趙晨;陳策;楊金福
• 申請（專利權）人: 哈爾濱耦合動力工程技術中心有限公司
• 主分類號: F25B9/06
• 分類號: F25B9/06
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

本實用新型涉及一種耦合變頻式空氣渦輪制冷系統。

背景技術：

現有空調制冷系統基本上采用蒸發制冷原理，由壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥和循環風機等組成，并且要使用制冷劑進行循環，結構復雜，制造成本高；使用含氟制冷劑也不符合環保要求。而采用渦輪膨脹制冷技術的尤其是使用空氣作為制冷劑的高速空氣渦輪膨脹制冷系統，具有結構簡單、成本低廉、無毒環保、性能可靠、壽命長久等多方面優點，成為目前空調制冷技術發展的一個新方向。

因此，有必要開發適應目前技術發展的功能性智能性強、能滿足多種供冷需求、輕便耐用的空氣渦輪膨脹制冷系統。其技術關鍵在于制冷核心機的結構和驅動方式等。

壓氣機－渦輪轉子結構是渦輪膨脹制冷機械中的常用結構形式，為壓氣機－渦輪轉子結構提供高效可靠的潤滑支撐，是高速渦輪膨脹制冷設計的重要問題。長期以來，常規油脂潤滑軸承（滾動軸承或油脂滑動軸承）是高速渦輪膨脹制冷系統的主要軸承形式。這種支撐形式的優點是技術成熟，簡單易用。但是，隨著主軸轉速的不斷升高，潤滑油脂在高溫環境工作時經常會由于變質而引發軸承故障，而在低溫環境工作時潤滑油的粘滯度又會增加，極大影響了系統工作效率和壽命。同時，由于油質潤滑軸承需要相應的供油潤滑系統，使得結構和維護相對復雜，也增加了制造維護成本和系統重量。

氣體軸承在極高和極低的溫度環境下都能發揮良好性能。無論是靜壓氣體軸承，還是動壓氣體軸承，其原理都是依靠氣體的粘性，提高間隙中氣體的壓力，從而將軸懸浮起來的軸承。它沒有一般滾動軸承對超高轉速的限制，使得高速渦輪膨脹制冷系統可以獲得更高的轉速和性能。同時，由于取消了復雜沉重的供油潤滑系統，使得結構簡單，維護使用更加方便。

對于空氣渦輪膨脹機的驅動方式，國外的發展趨勢是綜合集成了無油支承技術、永磁電動機/發電機一體化技術、電力電子技術以及高速轉子動力學等核心技術所構成的高速永磁變頻電動機，以及適用于高速軸系傳動的永磁聯軸器。

綜合以上技術背景和使用需求，本專利有效集成了高速壓氣機－渦輪轉子結構、高速氣體潤滑軸承、高速變頻電動機、永磁聯軸器等多項關鍵技術，形成了耦合變頻式空氣渦輪制冷系統。

實用新型內容：

本實用新型的目的是提供一種耦合變頻式空氣渦輪制冷系統，具有體積小、重量輕、集成性好、可控性強等特點。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種耦合變頻式空氣渦輪制冷系統，其組成包括：壓氣機，所述的壓氣機通過回冷器與空氣渦輪膨脹機連接，所述的空氣渦輪膨脹機通過永磁磁力耦合聯軸器A與耦合變頻電機轉軸連接，所述的耦合變頻電機轉軸通過磁磁力耦合聯軸器B與所述的壓氣機轉軸連接，所述的空氣渦輪膨脹機與所述的回冷器連接。

所述的耦合變頻式空氣渦輪制冷系統，所述的永磁磁力耦合聯軸器包括導體轉子、永磁體轉子，所述的導體轉子與電機軸連接，所述的永磁體轉子與負載軸連接，所述的永磁磁力耦合聯軸器通過電機一端的導體和負載一端的永磁體之間的感應磁場相互作用產生轉矩，通過調節永磁體和導體之間的間隙就可以控制傳遞的轉矩，從而實現負載的智能調節。

所述的耦合變頻式空氣渦輪制冷系統，所述的導體轉子、所述的永磁體轉子的結構采用氣體潤滑軸承作為潤滑支撐形式，設在所述的壓氣機或所述的空氣渦輪膨脹機的葉輪兩端設置軸承支撐位置，設在所述的耦合變頻電機轉子的兩端設置軸承支撐位置；所述的氣體潤滑軸承采用靜壓、動壓和動靜壓混合結構。

有益效果：

1.?本實用新型的永磁磁力耦合聯軸器解決了系統的對中、軟啟動、減震、調速及過載保護等問題，并且使永磁磁力驅動的傳動效率大大提高，可達到98.5%，不僅可以減少維護費用，增加設備過程的實用性，還可改善系統的穩定性，降低使用成本。

本實用新型的電機和空氣渦輪膨脹制冷機采用氣體潤滑軸承，不需要潤滑油系統；膨脹機-電機系統設計成一體化結構形式，整臺機組的尺寸顯著減小，重量減輕。

本實用新型提供的耦合變頻式空氣渦輪制冷系統實現了冷電集成，突破了國內空氣渦輪制冷系統耦合集成化的技術瓶頸，具有適應性強、體積小、重量輕、可控性好等優點，可廣泛應用于交通車輛、小型船舶、野外作業及其他具有環境控制和供冷需求的場合，具有良好的經濟性和社會效益。