[发明专利]螺旋压缩膨胀制冷机

摘要

螺旋压缩膨胀制冷机采用完全轴对称且同轴线结构的螺旋压缩机头、电机、螺旋膨胀机头及壳体设计方法，应用近似布雷顿循环制冷原理，较布雷顿循环更接近等温压缩过程的循环方式，可回收膨胀功，COP较高；应用多级螺旋压缩叶片逐级缩小螺旋叶片螺距及螺旋上升角、逐级扩压再压缩的连续压缩方法，实现高速螺旋叶片对气体的多级离心冲压过程；通过增大螺旋膨胀叶片螺距及螺旋上升角、高压气流逐渐膨胀加速的连续膨胀方法，实现气体对螺旋叶片膨胀做功过程及降温过程；采用气流多级轴向扩压再膨胀的方法带动螺旋膨胀叶片高速旋转，实现气流对多级螺旋叶片逐级膨胀做功并降温过程；结构简洁精巧，可直接连接至管道中，实现被冷却气的开式制冷过程。

主权项

螺旋压缩膨胀制冷机，包括壳体与机芯两部分，壳体包括筒体（5）、左封头（3）、进气接管（2）、进气接管法兰（1）、右封头（8）、排气接管（9）、排气接管法兰（10）、压缩段散热片（4）、电机散热片（6）、膨胀段绝热层（7）；机芯包括压缩机头、电机、膨胀机头三部分；压缩机头包括离心压缩叶轮（34）、第一扩压环（11）、一级螺旋压缩叶片（33）、第二扩压环（12）、二级螺旋压缩叶片（13）、第三扩压环（32）、三级螺旋压缩叶片（14）、第四扩压环（31）、压缩罩（16）、压缩中轴（30）、壳内散热片（15）；电机包括风扇（29）、左支撑轮（17）、右支撑轮（18）、定子（28）、转子（27）；膨胀机头包括膨胀罩（19）、膨胀中轴（26）、第五扩压环（25）、一级螺旋膨胀叶片（20）、第六扩压环（24）、二级螺旋膨胀叶片（21）、第七扩压环（23）、三级螺旋膨胀叶片（22）；机芯安装于壳体内；其特征在于：电机与压缩机头及膨胀机头同轴连接，左侧安装压缩机头，右侧安装膨胀机头；压缩机头内压缩中轴（30）上从左至右依次安装离心压缩叶轮（34）、第一扩压环（11）、一级螺旋压缩叶片（33）、第二扩压环（12）、二级螺旋压缩叶片（13）、第三扩压环（32）、三级螺旋压缩叶片（14）、第四扩压环（31）、压缩罩（16）；压缩罩（16）锥形外表面安装壳内散热片（15）；压缩中轴（30）右侧为中空结构，并开有径向进气口；膨胀机头内膨胀中轴（26）上从右至左依次安装三级螺旋膨胀叶片（22）、第七扩压环（23）、二级螺旋膨胀叶片（21）、第六扩压环（24）、一级螺旋膨胀叶片（20）、第五扩压环（25）、膨胀罩（19）；膨胀中轴（26）左侧为中空结构，并开有径向排气口；压缩段螺旋压缩叶片为变螺距连续型螺旋压缩叶片，由左至右各级螺旋压缩叶片螺距逐渐减小；膨胀段螺旋膨胀叶片为变螺距连续型螺旋膨胀叶片，由右至左各级螺旋膨胀叶片螺距逐渐减小，各级螺距较大于压缩段对应螺旋叶片螺距；电机左侧安装左支撑轮（17），左支撑轮（17）左侧安装风扇（29），风扇（29）左侧为压缩罩（16）；电机右侧安装右支撑轮（18），右支撑轮（18）右侧为膨胀罩（19）；电机外部为定子（28），中间为转子（27），转子（27）中轴为中空结构，左侧连接压缩中轴（30），右侧连接膨胀中轴（26）；定子（28）外表面、左支撑轮（17）外表面、右支撑轮（18）柱形外表面与筒体（5）内表面接触；第一扩压环（11）、第二扩压环（12）、第三扩压环（32）、第四扩压环（31）、第五扩压环（25）、第六扩压环（24）、第七扩压环（23）静态安装于筒体（5）内，柱形外表面与筒体（5）内表面接触；筒体（5）左侧外柱面安装压缩段散热片（4），中间外柱面安装电机散热片（6），右侧外柱面安装膨胀段绝热层（7），压缩段散热片（4）与电机散热片（6）之间沿周向开多排排气孔，电机散热片（6）与膨胀段绝热层（7）之间开多排进气孔；压缩机头圆柱形外表面、膨胀机头圆柱形外表面直径略小于筒体（5）内径，并与电机一起安装于筒体（5）内部；各级扩压环由扩压环叶片、扩压环内圈、扩压环外圈组成，各级扩压环叶片前端圈曲为半圆形且沿径向向后端逐渐变为平面形，再沿圆周阵列后安装于各级扩压环外圈与各级扩压环内圈之间。