[发明专利]一种由直驱电机连接的增压膨胀一体机低温制冷系统

说明书

本发明公开了一种由直驱电机连接的增压膨胀一体机低温制冷系统。该制冷系统包括增压膨胀一体机、储气罐、冷却器、低温换热器、冷冻室、冷藏室、智能控制阀、压力温度监测器、管道和控制系统。其中增压膨胀一体机由透平膨胀机、离心压缩机和高速直驱电机组成，采用箔片动压气体轴承支承；增压膨胀一体机的喷嘴开度和转速可连续调节，从而改变系统的循环压力和流量。该低温制冷系统具有纯冷冻、冷冻加冷藏等多个用冷模式以及快速降温模式、极低温模式等多个降温模式，可满足节能需求和不同的用冷需求；整个系统纯无油运行，换热效率高；运动部件摩擦损失小，基本无需维护；将压缩机集成在透平膨胀机上，结构十分紧凑，系统体积和重量大为减小。

技术领域

本发明属于低温制冷技术领域，具体涉及一种由直驱电机连接的增压膨胀一体机低温制冷系统。

背景技术

随着社会发展，现代工业、能源、交通运输、医疗和食品冷冻等诸多领域对低温环境的需求不断加大。目前在低温制冷领域应用较为广泛的制冷方式有复叠制冷、斯特林制冷和逆布雷顿制冷。复叠制冷的机组结构以及它的控制系统较为复杂，在维护和保养方面存在着较大的困难，同时机组动态响应较慢，稳定控制精度不高，制冷剂如果发生泄漏可能带来污染。斯特林制冷的结构要比复叠制冷简单，运行可靠性也较高，但是斯特林制冷机的成本较高，运行时的噪音较大，并且斯特林制冷在普冷领域不存在太大优势，稳定运行时的制冷效率较低。

本发明采用逆布雷顿制冷，逆布雷顿制冷机具有振动小、噪声低、效率高、降温速度快和制冷范围广等优点，近年来被广泛应用于低温超导、气体分离与液化、列车空调、低温环境模拟和食品加工等领域。传统的逆布雷顿制冷机通常需要一个单独的压缩机对透平膨胀机进行供气，这就使得整个系统较为复杂和庞大，限制了逆布雷顿制冷机的小型化和轻量化发展，同时也增加了系统成本。

基于现有的制冷系统存在的一些问题，我们发明了一种由直驱电机连接的增压膨胀一体机低温制冷系统。该制冷系统包括增压膨胀一体机、储气罐、冷却器、低温换热器、冷冻室、冷藏室、智能控制阀、压力温度监测器、管道和控制系统。其中增压膨胀一体机采用箔片动压气体轴承支承，具有无油、高效、微振动和低噪声等特点，运动部件摩擦损失小，寿命长，基本无需维护；可通过控制系统对增压膨胀一体机的喷嘴开度和转速进行连续调节，从而实现对制冷温度的精确控制，整个系统具有很快的动态响应。相比于传统的制冷系统，该低温制冷系统具有纯冷冻、冷冻加全部冷藏和冷冻加部分冷藏等多个用冷模式以及快速降温模式、极低温模式等多种降温模式，可满足节能需求以及根据不同的用冷需求通过控制系统在各个模式之间进行切换；整个系统纯无油运行，换热效率高；将压缩机集成在透平膨胀机上，结构十分紧凑，系统体积和重量大为减小。

发明内容

本申请的目的在于提供一种由直驱电机连接的增压膨胀一体机低温制冷系统，该低温制冷系统可通过控制系统对制冷温度和制冷量进行精准和智能调控，整个低温制冷系统纯无油运行，十分清洁，换热效率高，不用考虑回油问题，可以任意角度放置，并且将压缩机集成在透平膨胀机上，结构十分紧凑，系统体积和重量都大为减小。本发明的技术方案如下。

本发明公开了一种由直驱电机连接的增压膨胀一体机低温制冷系统；所述低温制冷系统包括增压膨胀一体机、储气罐、冷却器、低温换热器、冷冻室、冷藏室、智能控制阀、压力温度监测器、管道和控制系统；所述增压膨胀一体机由透平膨胀机、离心压缩机和高速直驱电机组成，三者同轴连接，透平膨胀机的输出功被离心压缩机回收，高速直驱电机驱动离心压缩机工作，对离心压缩机的运行起补偿作用；所述增压膨胀一体机采用箔片动压气体轴承支承，具有无油、高效、微振动和低噪声等特点，摩擦损失小，基本无需维护；所述增压膨胀一体机可通过控制系统对喷嘴开度和转速进行连续调节，从而改变系统的循环压力和流量；所述冷冻室、冷藏室和换热器之间设有智能控制阀，智能控制阀的开度可通过控制系统进行调节，从而在不同用冷模式和降温模式之间进行切换；可通过控制系统对增压膨胀一体机、冷却器和智能控制阀进行综合调节，从而做到对制冷温度和制冷量的精准和智能调控。

所述制冷系统纯无油运行，十分清洁，换热效率高；无油过滤器和回油装置，不用考虑回油问题，整个系统可以任意角度放置。