[实用新型]一种空气真空喷射深度制冷装置

说明书

本实用新型公开了一种空气真空喷射深度制冷装置，所述的深度制冷装置包括涡轮膨胀机，涡轮膨胀机由蜗壳，涡轮轴，设在涡轮轴上的涡轮叶轮，以及设在蜗壳上的多个缩放喷管，涡轮轴一端固定涡轮叶轮，另一端与发电机或其它做功机械相连，设在涡轮膨胀机蜗壳上的缩放喷管与大气相通，涡轮膨胀机低压端出口经连接管与低温室一端连接，低温室另一端设有风道，风管末端设有真空泵。本实用新型在真空泵的抽吸作用下，进入涡轮膨胀机的温常压空气可以膨胀到很低的压力，可以达到极低的温度，真空泵的真空度越高，低温室的温度越低，满足了需要深度制冷的生产或科研机构的需求。

技术领域

本实用新型涉及生产或科学研究的制冷领域，尤其涉及空气真空喷射深度制冷领域。

背景技术

随着经济的快速发展，一些生产或科学研究所需要的空间温度越来越低，有的甚至达到-180℃以下。目前，这种低温环境的获得多数是通过空气的逆布雷顿循环实现的。其工作原理是，空气经过压缩机压缩后变成高温高压的气体，高温高压的气体首先通过冷却降温过程降低至某一温度，再进入涡轮膨胀机进行膨胀作功，变为低温低压的空气；低温低压的空气进入低温空间吸热，吸热后的气体再重新进入压缩机压缩。如此循环，保证低温空间始终维持在某一较低的温度状态。

上述循环存在以下三个方面的缺点：(1)循环空气在低温空间吸热后被压缩，会有较大的温度升高，必须通过冷却过程放热后再进入涡轮膨胀机，才能产生较好的温降效果。所以该系统必须在压缩机出口设置空气冷却装置。(2)涡轮膨胀机出口背压不宜过低，一般在常压左右，过低会降低压缩机的压缩效率，进而降低制冷效率；(3)由于空气在常压下，-180℃左右会发生液化，所以，即使压缩机出口压力非常高，从理论上能够使涡轮膨胀机出口的空气温度达到-200℃左右的低温，在实际中也是不能实现的。为了克服深度制冷过程中的上述缺点，本实用新型提出一种结构简单，运行安全经济，且制冷温度更低的空气真空喷射深度制冷装置。

与本实用新型最相近的技术是中国专利申请号2017100062707、中国专利申请号021382735和中国专利申请号012737747公开的闭式空气循环制冷装置。在中国专利申请号2017100062707公开的技术中，制冷系统包括有通过管道相互连通的离心风机、膨胀功回收装置、回冷器、用冷单位，膨胀功回收装置包括有离心压缩机和膨胀机，离心风机出口与所述离心压缩机入口通过管道相连，离心压缩机出口与所述回冷器热端入口通过管道相连，回冷器热端出口与所述透平膨胀机入口通过管道相连，膨胀机出口与所述用冷单位入口通过管道相连，用冷单位出口与回冷器冷端入口通过管道相连，回冷器冷端出口与所述离心风机入口通过管道相连。该制冷机技术上的缺点是，制冷系统循环要求系统内工质的状态参数是相对稳定的，而该技术提出的制冷系统与外界的热量交换只有在用冷单位处吸收用冷单位的热量，而没有向环境释放热量的过程，这必然导致系统内的热量越来越高，最终制冷效率越来越低，使循环不能持续进行，因而也就不可能达到专利文件中提出的低温要求；中国专利申请号021382735公开的一种制取粉料的空气循环冷冻工艺及其装置，它是经压缩机压缩后的高温高压的空气通过冷却装置冷却后进入涡轮膨胀机膨胀降温，但在该冷却装置中高温高压空气的热量被从冷冻室出口的低温气流吸收热后，又通过空气压缩机带回了系统，所以该系统也是不可能实现持续制冷循环的；中国专利申请号012737747公开了一种开式空气制冷机，它包括一个水冷却器、一个左干燥箱、一个右干燥箱、一个热交换器和一个空气涡轮膨胀机，工作时，也是高温高压的压缩空气经过水冷却器，冷却后再进入涡轮膨胀机膨胀降温。但在该装置中，水冷却器不仅会浪费大量的水，而且涡轮膨胀机出口的空气会因含有水分导致低温室表面结冰或结霜，使得空气温降大幅度减小。

实用新型内容

为了满足一些生产或科学研究所得深度制冷要求，本实用新型提供一种以空气为制冷剂的空气真空喷射深度制冷系统。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：