[發明專利]一種內置驅動液壓平衡的雙層噴嘴雙排管氣波制冷機

有效

• 申請號: 201711111918.3
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107843021B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 朱徹;胡大鵬;代玉強;劉培啟;鄒久朋;于洋;張大為;劉潤杰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 花向陽;楊翠翠

一種內置驅動液壓平衡的雙層噴嘴雙排管氣波制冷機,屬于壓力氣體膨脹制冷技術領域。本發明通過在氣波機主軸上安裝的雙層噴嘴以向對應的雙排振蕩接受管中射氣，以達到接受管數量增加一倍，處理量加大的目的。通過建立液壓平衡裝置以抵消、克服和平衡由軸向進氣而引發的軸向力大增的不利，可有效解決這一導致機器壽命縮短的難題；在本機中段嵌入式內置了傳動裝置并由電機驅動，很好解決了機器兩端被占用的矛盾；為防止制冷前后的氣體摻混及外泄，以提高制冷效率，本機除了使用了迷宮密封、螺旋密封之外，主要選用了多個單端面機械密封，機械密封能夠比較好的適應氣波制冷機的生產工況，可以保證設備長壽命且穩定安全地運轉。

技術領域

本發明涉及一種內置驅動液壓平衡的雙層噴嘴雙排管氣波制冷機,屬于壓力氣體膨脹制冷技術領域。

背景技術

自上世紀八十年代始,大連理工大學研制了的氣波制冷機(專利號89213744.4)、多級氣波制冷機(96115022.X)、阻尼對沖氣波制冷機（ZL200810011255.2）、引流平衡型頂裝內嵌式氣波制冷機（ZL201410061539.8）、一種接觸式密封倒置型氣波制冷機（ZL201410119687.0）等，這些氣波制冷機的共同之處是：均是依靠電機驅動或利用裝置進出口氣體的壓力差使主軸及氣體分配器自旋，并以一定的旋轉速度將壓力介質氣體依次對環周向的各末端封閉的振蕩接受管進行射流，對管內的潴留氣做不定常膨脹功。即帶有壓力的進口來料氣體通過噴嘴膨脹加速，由噴嘴出口高速噴出，依次間歇地射入前方輻射排布的多根末端封閉的振蕩接受管中，在周期性激振作用下管內氣體接受射入氣體的壓力能，并通過波系──激波、壓縮波和膨脹波的相互作用完成不定常膨脹做功和能量轉換，將壓力能轉化為熱能后再通過管壁散出，入射氣體因膨脹做功消耗自身能量，并消除反射激波的不利影響使溫度降低而實現氣體制冷。它們都分別屬于一次或多次的不定常膨脹制冷。

利用壓力氣體進行膨脹制冷，可以獲得比用工質循環制冷更低的低溫。上述各種氣波制冷機均能夠在比較低的轉速下較高效地工作。差異除了各自結構上有所不同外，所反映的機理也各有其某些創新之處。

氣波制冷技術在以氣體為介質的制冷場合已廣泛應用，尤其在石油天然氣開發處理和軍工科研領域中極具實用價值。目前已廣泛應用于石油氣中輕烴回收、天然氣脫水和液化、混合氣體的液化分離、低溫冷氣流源以及為國防和航空航天提供低溫冷氣源必備條件等技術領域。該類制冷機械一般都具有結構簡單、制造及運行成本低、節省能源、操作維護簡便、可靠性高等優點。前述的各種氣波制冷機的制冷效率雖均較高，但可以說遠未達到能夠達到的程度，即仍有非常大的效率提升空間。

該類制冷機在設計工況范圍內制冷效率一般均較高，由于氣波制冷機的制冷效率以及運行的可靠性如何是其性能最為關鍵的兩項內容，而影響制冷等熵效率的因素非常多，如：轉速、壓力、膨脹比、管長、管徑、噴嘴口徑形狀與尺寸、密封結構形式與尺寸、帶液運行性能、制冷機的設計結構等等。其設計結構及制造技術的優劣都關系和決定著該設備的可靠性。傳統式氣波制冷機結構和機理一般都較為復雜，內部轉動件較多，為防止制冷前后的氣體摻混及外泄，一般都設置有多種形式的動密封及靜密封，拆裝較為繁瑣。

目前氣波制冷機在實際應用中雖具有在低轉速下高效率的特點，但在實際運轉使用過程中普遍存在的問題有：（1）轉速雖然較低，但機器效率隨轉速和密封性能的影響均較大，其上下波動的范圍都在10%~30%左右；（2）由于機器內部有許多轉動件和密封件，故結構一般較為復雜且拆裝不太方便。