[發明專利]一種由直驅電機連接的增壓膨脹一體機低溫制冷系統

在審

• 申請號: 202111104842.8
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113758044A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 楊山舉;郝杰;王琪;李智國;鄧海濤;冶文蓮
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: F25B9/06
• 分類號: F25B9/06;F25B9/00;F25B49/02;F25B43/00;F25B43/02;F25B39/00;F25D11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種由直驅電機連接的增壓膨脹一體機低溫制冷系統。該制冷系統包括增壓膨脹一體機、儲氣罐、冷卻器、低溫換熱器、冷凍室、冷藏室、智能控制閥、壓力溫度監測器、管道和控制系統。其中增壓膨脹一體機由透平膨脹機、離心壓縮機和高速直驅電機組成，采用箔片動壓氣體軸承支承；增壓膨脹一體機的噴嘴開度和轉速可連續調節，從而改變系統的循環壓力和流量。該低溫制冷系統具有純冷凍、冷凍加冷藏等多個用冷模式以及快速降溫模式、極低溫模式等多個降溫模式，可滿足節能需求和不同的用冷需求；整個系統純無油運行，換熱效率高；運動部件摩擦損失小，基本無需維護；將壓縮機集成在透平膨脹機上，結構十分緊湊，系統體積和重量大為減小。

技術領域

本發明屬于低溫制冷技術領域，具體涉及一種由直驅電機連接的增壓膨脹一體機低溫制冷系統。

背景技術

隨著社會發展，現代工業、能源、交通運輸、醫療和食品冷凍等諸多領域對低溫環境的需求不斷加大。目前在低溫制冷領域應用較為廣泛的制冷方式有復疊制冷、斯特林制冷和逆布雷頓制冷。復疊制冷的機組結構以及它的控制系統較為復雜，在維護和保養方面存在著較大的困難，同時機組動態響應較慢，穩定控制精度不高，制冷劑如果發生泄漏可能帶來污染。斯特林制冷的結構要比復疊制冷簡單，運行可靠性也較高，但是斯特林制冷機的成本較高，運行時的噪音較大，并且斯特林制冷在普冷領域不存在太大優勢，穩定運行時的制冷效率較低。

本發明采用逆布雷頓制冷，逆布雷頓制冷機具有振動小、噪聲低、效率高、降溫速度快和制冷范圍廣等優點，近年來被廣泛應用于低溫超導、氣體分離與液化、列車空調、低溫環境模擬和食品加工等領域。傳統的逆布雷頓制冷機通常需要一個單獨的壓縮機對透平膨脹機進行供氣，這就使得整個系統較為復雜和龐大，限制了逆布雷頓制冷機的小型化和輕量化發展，同時也增加了系統成本。

基于現有的制冷系統存在的一些問題，我們發明了一種由直驅電機連接的增壓膨脹一體機低溫制冷系統。該制冷系統包括增壓膨脹一體機、儲氣罐、冷卻器、低溫換熱器、冷凍室、冷藏室、智能控制閥、壓力溫度監測器、管道和控制系統。其中增壓膨脹一體機采用箔片動壓氣體軸承支承，具有無油、高效、微振動和低噪聲等特點，運動部件摩擦損失小，壽命長，基本無需維護；可通過控制系統對增壓膨脹一體機的噴嘴開度和轉速進行連續調節，從而實現對制冷溫度的精確控制，整個系統具有很快的動態響應。相比于傳統的制冷系統，該低溫制冷系統具有純冷凍、冷凍加全部冷藏和冷凍加部分冷藏等多個用冷模式以及快速降溫模式、極低溫模式等多種降溫模式，可滿足節能需求以及根據不同的用冷需求通過控制系統在各個模式之間進行切換；整個系統純無油運行，換熱效率高；將壓縮機集成在透平膨脹機上，結構十分緊湊，系統體積和重量大為減小。

發明內容

本申請的目的在于提供一種由直驅電機連接的增壓膨脹一體機低溫制冷系統，該低溫制冷系統可通過控制系統對制冷溫度和制冷量進行精準和智能調控，整個低溫制冷系統純無油運行，十分清潔，換熱效率高，不用考慮回油問題，可以任意角度放置，并且將壓縮機集成在透平膨脹機上，結構十分緊湊，系統體積和重量都大為減小。本發明的技術方案如下。

本發明公開了一種由直驅電機連接的增壓膨脹一體機低溫制冷系統；所述低溫制冷系統包括增壓膨脹一體機、儲氣罐、冷卻器、低溫換熱器、冷凍室、冷藏室、智能控制閥、壓力溫度監測器、管道和控制系統；所述增壓膨脹一體機由透平膨脹機、離心壓縮機和高速直驅電機組成，三者同軸連接，透平膨脹機的輸出功被離心壓縮機回收，高速直驅電機驅動離心壓縮機工作，對離心壓縮機的運行起補償作用；所述增壓膨脹一體機采用箔片動壓氣體軸承支承，具有無油、高效、微振動和低噪聲等特點，摩擦損失小，基本無需維護；所述增壓膨脹一體機可通過控制系統對噴嘴開度和轉速進行連續調節，從而改變系統的循環壓力和流量；所述冷凍室、冷藏室和換熱器之間設有智能控制閥，智能控制閥的開度可通過控制系統進行調節，從而在不同用冷模式和降溫模式之間進行切換；可通過控制系統對增壓膨脹一體機、冷卻器和智能控制閥進行綜合調節，從而做到對制冷溫度和制冷量的精準和智能調控。

所述制冷系統純無油運行，十分清潔，換熱效率高；無油過濾器和回油裝置，不用考慮回油問題，整個系統可以任意角度放置。