[发明专利]螺旋压缩膨胀制冷机用变螺距螺旋压缩机头

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺旋压缩膨胀制冷机用变螺距螺旋压缩机头，通过逐级改变螺旋压缩叶片螺距及螺旋上升角、逐级扩压再压缩的连续压缩方法，实现高速螺旋叶轮对气体的多级离心冲压压缩过程。变螺距螺旋压缩机头主要应用于螺旋压缩膨胀制冷机，为螺旋压缩膨胀制冷机的压缩设备，其利用逐级调节螺旋压缩叶轮叶片螺距的方法，改变相邻螺旋叶片间距及通流截面面积，采用高速旋转的螺旋叶片逐级离心冲压的多级压缩方法及轴向设置多级扩压环沿轴向扩压的方法，实现制冷剂气体的逐级离心冲压增压过程。

背景技术

传统的多级离心压缩机采用离心压缩原理，应用多级离心叶轮沿轴向吸气并沿径向离心加速，在径向扩压腔扩压的方法逐级压缩气体，实现气体的连续增压过程。多级离心压缩过程适用于大流量、较大压比气体的增压过程，尤其适用于分子量较大气体的增压过程。由于压缩机转子为轴对称结构，离心压缩过程较往复式压缩过程具有噪音低、振动小、流量大、稳定性好等优点，在大型工业化装置中得到了广泛应用，一般的大型制冷系统均采用离心压缩机，但离心压缩过程拥有主要缺点：（1）扩压腔沿径向设置，导致离心压缩机气缸直径增大；（2）由于采用单一的离心压缩过程，效率较低，能耗较大；（3）由于受离心叶轮的直径大小限制，叶轮直径越大，越容易压缩，叶轮直径越小，离心压缩效果越差，越不易压缩，且不适用于流量较小的气体压缩过程；（4）不适用于分子量较小的气体压缩。为了缩小离心压缩机气缸直径，提高压缩效率，拓宽离心压缩机小流量压缩领域，及适用于压缩小分子量气体等条件需要，本发明提出了螺旋压缩膨胀制冷机用变螺距螺旋压缩机头，采用离心压缩与冲压压缩相结合、以冲压压缩为主的压缩过程，应用连续多级螺旋压缩叶片及多级轴向扩压环，沿轴向连续多级压缩及沿轴向扩压的方法，可有效弥补离心压缩过程存在的不足，拓宽回转式气体压缩机械的应用领域。

发明内容

根据螺旋压缩膨胀制冷机用变节距螺旋压缩机头基本要求及离心冲压原理，发明变螺距螺旋压缩机头，利用逐级调节螺旋压缩叶轮叶片螺旋螺距及螺旋上升角的方法，改变相邻螺旋叶片间距及通流截面面积，采用高速旋转的螺旋叶片逐级离心冲压的多级压缩方法及轴向设置多级扩压环沿轴向扩压的方法，实现气体的逐级离心冲压过程。

本发明的技术解决方案：

螺旋压缩膨胀制冷机用变螺距螺旋压缩机头，包括第一水平扩压环（1）、第三水平扩压环（2）、第二锥形扩压环（3）、压缩罩（4）、第一锥形扩压环（5）、第二水平扩压环（6）、螺旋转子（7），其特征在于：螺旋转子（7）包括一级第一叶片（8）、二级第一叶片（9）、三级第一叶片（10）、四级第一叶片（11）、五级第一叶片（12）、六级第一叶片（13）、绝热套筒（14）、中轴（15）、六级第二叶片（16）、五级第二叶片（17）、四级第二叶片（18）、三级第二叶片（19）、二级第二叶片（20）、一级第二叶片（21）；第一锥形扩压环（5）、第二锥形扩压环（3）由锥形扩压环外圈（22），锥形扩压环叶片（23），锥形扩压环内圈（24）组成，第一锥形扩压环（5）外形尺寸大于第二锥形扩压环（3）；第一水平扩压环（1）、第二水平扩压环（6）、第三水平扩压环（2）由水平扩压环外圈（25）、水平扩压环叶片（26）、水平扩压环内圈（27）组成；一级第一叶片（8）、一级第二叶片（21）与二级第一叶片（9）、二级第二叶片（20）之间安装第一水平扩压环（1）；二级第一叶片（9）、二级第二叶片（20）与三级第一叶片（10）、三级第二叶片（19）之间安装第二水平扩压环（6）；三级第一叶片（10）、三级第二叶片（19）与四级第一叶片（11）、四级第二叶片（18）之间安装第三水平扩压环（2）；四级第一叶片（11）、四级第二叶片（18）与五级第一叶片（12）、五级第二叶片（17）之间安装第一锥形扩压环（5）；五级第一叶片（12）、五级第二叶片（17）与六级第一叶片（13）、六级第二叶片（16）之间安装第二锥形扩压环（3）；各级叶片由高到低安装于中轴（15）上并组成螺旋转子（7），各扩压环安装于各级叶片之间，与螺旋转子（7）共同安装于压缩罩（4）内。