[发明专利]涡旋式制冷机制冷循环装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷循环装置，特别是涉及一种采用涡旋式膨胀机和涡旋式压缩机的制冷循环装置。

背景技术

制冷机主要有压缩式制冷机、吸收式制冷机、蒸汽喷射式制冷机和半导体制冷机；其中压缩式制冷机应用较为广泛。压缩式制冷机可分为有相变的压缩蒸汽制冷机和无相变的压缩气体制冷机，无相变的压缩气体制冷机的制冷温度不受限制，其制冷温度范围大；同时可利用膨胀机回收气体膨胀功，其功耗小、制冷系数大；因而提出一种新型无相变的压缩气体制冷装置具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种涡旋式制冷机制冷循环装置，由涡旋式膨胀机、电机、风机叶轮、涡旋式压缩机、吸热器、冷却器和单向阀组成。其工作过程是：气体经涡旋式压缩机压缩后，进入冷却器内被冷却，再进入涡旋式膨胀机内进行膨胀对外作功，膨胀后的气体温度降低，进入吸热器从中吸收热量，实现制冷，随后气体进入涡旋式压缩机进行压缩，完成制冷工作循环。

所提出的涡旋式制冷机制冷循环装置的特点是：采用涡旋式膨胀机和涡旋式压缩机同轴联接，在涡旋式膨胀机内回收气体膨胀功，减小电机功耗，增大制冷系数；涡旋式压缩机采用带有冷却翅片结构的动涡旋盘，在涡旋式压缩机的主轴上安装风机叶轮，利用风机叶轮对涡旋式压缩机的动涡旋盘上的冷却翅片进行强制风冷，以降低涡旋式压缩机的排气温度和压缩功耗，提高涡旋式压缩机的气体压缩比，进而降低制冷温度。涡旋式制冷机的制冷循环工作过程包括：气体在涡旋式膨胀机内的膨胀过程、在吸热器内的等压吸热过程、在涡旋式压缩机内的压缩过程、在冷却器内的等压放热过程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：①采用涡旋式膨胀机和涡旋式压缩机同轴联接，以回收气体的膨胀功，增大制冷系数，同时能够实现轴系所受气体轴向力和旋转惯性力的完全平衡；②涡旋式压缩机采用带有冷却翅片结构的动涡旋盘，在涡旋式压缩机的主轴上安装风机叶轮，利用风机叶轮对涡旋式压缩机的动涡旋盘上的冷却翅片进行强制风冷，以降低涡旋式压缩机的排气温度和压缩功耗，提高涡旋式压缩机的压缩比，进而降低制冷温度。

本发明的有益效果是：①采用涡旋式膨胀机和涡旋式压缩机进行气体膨胀和气体压缩，具有的优点是：容积效率高、流动损失小，运转平稳、可靠性高和振动噪声小。②涡旋式膨胀机、电机、风机叶轮和涡旋式压缩机实现同轴联接，因而结构紧凑，能够实现整个轴系所受的气体轴向力和旋转惯性力的完全平衡。③涡旋式膨胀机能够回收气体膨胀功，减小电机功耗，增大制冷系数。④涡旋式压缩机的动涡盘上增加冷却翅片结构，利用风机叶轮对其进行强制风冷，实现对涡旋式压缩机气体压缩过程的冷却，能够降低排气温度和气体压缩功耗、提高气体压缩比、降低制冷温度、增大制冷系数、适用的制冷温度范围大。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为涡旋式制冷机制冷循环装置示意图。

图2为涡旋式膨胀机结构示意图。

图3为涡旋式压缩机结构示意图。

图4为动涡旋盘结构示意图。

图5为涡旋式制冷机的理论工作循环的压力—比容图。

图6为涡旋式制冷机的理论工作循环的温度—熵图。

图中：1—涡旋式膨胀机；2—电机；3—风机叶轮；4—涡旋式压缩机；5—吸热器；6—冷却器；7—单向阀；201—静涡旋盘；202—动涡旋盘；203—小曲拐；204—平衡铁；205—轴承；206—主轴；207—联轴器；301—联轴器；302—轴承；303—主轴；304—平衡铁；305—小曲拐；306—动涡旋盘；307—静涡旋盘；401—冷却翅片；402—涡旋齿。 

具体实施方式

如图1所示的涡旋式制冷机制冷循环装置示意图，包括涡旋式膨胀机1、电机2、风机叶轮3、涡旋式压缩机4、吸热器5、冷却器6和单向阀7；涡旋式膨胀机1、电机2、风机叶轮3和涡旋式压缩机4同轴联接，风机叶轮3对涡旋式压缩机的动涡盘上的冷却翅片进行强制风冷，以降低排气温度；其工作过程是：气体经涡旋式压缩机4压缩后，进入冷却器6内放热，经过单向阀7进入涡旋式压缩膨胀机1内进行膨胀作功，膨胀后的气体温度降低，再进入吸热器5内吸热实现制冷，气体进入涡旋式压缩机4进行压缩，完成整个制冷循环。

如图2所示的涡旋式膨胀机结构示意图，包括静涡旋盘201、动涡旋盘202、小曲拐203、平衡铁204、轴承205、主轴206和联轴器207。