專(zhuān)利名稱(chēng)：一種變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種中央空調(diào)制冷裝置，特別涉及一種變頻磁懸 浮壓縮膨脹機(jī)組。
背景技術(shù)：
在制冷空調(diào)行業(yè)，節(jié)約能源是衡量產(chǎn)品先進(jìn)性的首要問(wèn)題。國(guó)家 對(duì)節(jié)能有一系列的措施，在公共建筑中，空調(diào)所消耗的電能占總電能的30%以上，節(jié)省空調(diào)設(shè)備的電能具有十分重要的意義。傳統(tǒng)的空調(diào)制冷系統(tǒng)是由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流機(jī)構(gòu)和蒸發(fā)器四大件組成，制冷劑流過(guò)節(jié)流機(jī)構(gòu)是等焓過(guò)程，此過(guò)程只改變制冷劑的壓力、溫度參數(shù)，無(wú)法獲得膨脹功。由于離心式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)速度很高，常規(guī)的壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸和軸承之間需要用潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，以便減小磨擦和磨損，同時(shí)帶走磨擦熱量，需要有復(fù)雜的潤(rùn)滑系統(tǒng)，此結(jié)構(gòu)使空調(diào)機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能耗大，維護(hù)保養(yǎng)麻煩，成本較高。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可將空調(diào) 制冷系統(tǒng)的膨脹功回收利用，并通過(guò)軸直接輸送給壓縮機(jī)消耗，節(jié)能效果好、結(jié)構(gòu)合理、功能完善的變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組。 本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-一種變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組，包括組合連接的壓縮機(jī)、冷凝器、 蒸發(fā)器、膨脹機(jī)，所述磁懸浮軸承離心式壓縮機(jī)和徑流式膨脹機(jī)通過(guò) 軸直聯(lián)，所述軸懸浮于左徑向磁懸浮軸承、右徑向磁懸浮軸承、軸向 磁懸浮軸承上，所述左徑向磁懸浮軸承、右徑向磁懸浮軸承的中間設(shè) 有用于驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)的電機(jī)，所述電機(jī)為變頻電機(jī)。所述徑流式膨脹機(jī)包括進(jìn)氣室及出氣管，所述進(jìn)氣室與出氣管之 間設(shè)有與二者貫通的噴嘴、葉輪，所述葉輪固接于軸上。所述徑流式膨脹機(jī)為單級(jí)徑流式膨脹機(jī)。所述變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速為10000 80000rpm。 所述磁懸浮軸承離心式壓縮機(jī)為多級(jí)離心式壓縮機(jī)。 本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案后，可以達(dá)到以下有益效果-1、 節(jié)能。本實(shí)用新型節(jié)能主要由以下三方面來(lái)實(shí)現(xiàn)1)采用膨 脹機(jī)回收能量；2)采用磁懸浮軸承無(wú)油潤(rùn)滑，降低磨擦功耗；3)熱 交換器表面不被潤(rùn)滑油污染，提高傳熱效率，減小傳熱溫差，此結(jié)構(gòu) 可節(jié)能10%左右。2、 降耗。本實(shí)用新型采用徑流式膨脹機(jī)替代常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié) 流機(jī)構(gòu)，制冷劑的膨脹是等熵過(guò)程，可獲得膨脹功；通過(guò)與壓縮機(jī)直 聯(lián)的軸，將膨脹功輸送給壓縮機(jī)，節(jié)省了整個(gè)機(jī)組從外界輸入的電力， 可降耗10%左右。3、 環(huán)保。本實(shí)用新型使用環(huán)保制冷劑R134a、 R407C、 R410A、C02 ，減少了大氣污染，其環(huán)保性已得到國(guó)際公認(rèn)。4、 節(jié)材。本實(shí)用新型采用的離心式壓縮機(jī)和徑流式膨脹機(jī)高速 旋轉(zhuǎn)，體積小、重量輕，重量只有常規(guī)機(jī)組的1/5，節(jié)省材料。5、 簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型使用磁懸浮軸承，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸 和軸承不接觸，省去了復(fù)雜的油潤(rùn)滑系統(tǒng)，降低了磨擦功率消耗，提 高了整機(jī)效率；同時(shí)，被壓縮和膨脹的制冷劑不含潤(rùn)滑油，使蒸發(fā)器 和冷凝器表面不被油污染，提高了蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱效率，也使 整個(gè)空調(diào)制冷循環(huán)的能效比提高了 20%左右。6、 工作可靠，壽命長(zhǎng)。本實(shí)用新型由于采用磁懸浮軸承，并 設(shè)有糾錯(cuò)感應(yīng)裝置，工作時(shí)軸與軸承不接觸，無(wú)磨擦和磨損，工作可 靠，機(jī)組壽命長(zhǎng)。本實(shí)用新型的有益效果是通過(guò)以下工作原理實(shí)現(xiàn)的 高速旋轉(zhuǎn)的徑流式膨脹機(jī)將冷凝器(冷卻器)冷凝(冷卻)的液 (氣)體進(jìn)行膨脹，獲得了膨脹功；通過(guò)軸輸送到壓縮機(jī)，壓縮機(jī)和 膨脹機(jī)采用磁懸浮軸承，工作時(shí)軸和軸承不相互接觸，軸承中沒(méi)有潤(rùn) 滑油潤(rùn)滑，降低了軸承消耗的磨擦功率；同時(shí)，熱交換器表面不被潤(rùn) 滑油污染，提高了傳熱效果，因此，使整個(gè)機(jī)組的能量利用效率提高； 而且，由于系統(tǒng)采用環(huán)保制冷劑，符合我國(guó)和國(guó)際上所有國(guó)家的環(huán)保 政策與法規(guī)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的工作原理圖；圖2為本實(shí)用新型的工作原理圖； 圖3為本實(shí)用新型的主要部件組成圖； 圖4本實(shí)用新型中磁懸浮離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖5為本實(shí)用新型中徑流式膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)剖視圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明l一壓縮機(jī) 2—冷凝(卻)器 3—節(jié)流機(jī)構(gòu) 4—蒸 發(fā)器 5—膨脹機(jī) 6—軸 7—左徑向磁懸浮軸承8—變頻電 機(jī) 9一右徑向磁懸浮軸承 IO—軸向軸承 ll一離心式壓縮機(jī) 葉輪 12—徑流式膨脹機(jī)葉輪 13—第一級(jí)擴(kuò)壓器 14-進(jìn)口 導(dǎo)葉 15-回流器 16-中間級(jí)(或末級(jí))葉輪 17—蝸殼 18—中間級(jí)(或末級(jí))擴(kuò)壓器 19——左隔板 20—回流器 隔板 21—右隔板 22—機(jī)身 23—進(jìn)氣(液)室 24—噴嘴 25—出氣管。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明 參見(jiàn)圖1圖1為現(xiàn)有技術(shù)工作原理圖。在圖1中，空調(diào)制冷系統(tǒng)是由壓縮 機(jī)l、冷凝器2、節(jié)流機(jī)構(gòu)3和蒸發(fā)器4組合連接，制冷劑流過(guò)節(jié)流 機(jī)構(gòu)3是等焓過(guò)程，此過(guò)程只改變制冷劑的壓力、溫度參數(shù)，無(wú)法獲 得膨脹功。由于離心式壓縮機(jī)1旋轉(zhuǎn)速度很高，常規(guī)的壓縮機(jī)1驅(qū)動(dòng)軸和軸 承之間需要用潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，以便減小磨擦和磨損，同時(shí)帶走磨擦 熱量，需要有復(fù)雜的潤(rùn)滑系統(tǒng)，此結(jié)構(gòu)使空調(diào)機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能耗大，維護(hù)保養(yǎng)麻煩，成本較高。參見(jiàn)圖2圖2為本實(shí)用新型的工作原理圖。在圖2中，所述變頻磁懸浮壓 縮膨脹機(jī)組包括組合連接的壓縮機(jī)l和膨脹機(jī)5，以及冷凝(卻)器 2和蒸發(fā)器4,壓縮機(jī)1與膨脹機(jī)5由軸6連接，系統(tǒng)中循環(huán)的是環(huán)保 制冷劑，如R134a、 R407C、 R410A、天然制冷劑C02，或使用常規(guī)制 冷劑，如R22、 R123;制冷劑的流向?yàn)檎舭l(fā)器4—壓縮機(jī)1—冷凝(卻) 器2—膨脹機(jī)5—蒸發(fā)器4。本實(shí)用新型以膨脹機(jī)5替代了現(xiàn)有技術(shù)的節(jié)流機(jī)構(gòu)3，同時(shí)用軸 6將徑流式膨脹機(jī)5及磁懸浮軸承離心式壓縮機(jī)1連接起來(lái)，使空調(diào) 機(jī)組獲得膨脹功，所述離心式壓縮機(jī)1與徑流式膨脹機(jī)5均采用磁懸 浮軸承，離心式壓縮機(jī)1吸入來(lái)自蒸發(fā)器4的制冷劑氣體，經(jīng)多級(jí)壓 縮后，排至空調(diào)制冷系統(tǒng)的冷凝器2 (對(duì)C02制冷循環(huán)為冷卻器)，冷 凝后的液體制冷劑(對(duì)C02則為冷卻后的氣體制冷劑)進(jìn)入徑流式膨 脹機(jī)5，膨脹所作功由軸6輸送給壓縮機(jī)1，膨脹后的制冷劑由徑流 式膨脹機(jī)5流出，進(jìn)入蒸發(fā)器4中蒸發(fā)制冷；制冷劑在蒸發(fā)器4中蒸 發(fā)后，被壓縮機(jī)l吸入，循環(huán)流動(dòng)；磁懸浮軸承保證了機(jī)組運(yùn)行時(shí)軸 與軸承不接觸，無(wú)需潤(rùn)滑油潤(rùn)滑；變頻電機(jī)8配合磁懸浮軸承工作， 并調(diào)節(jié)機(jī)組的制冷(熱)量。本實(shí)用新型省卻了繁雜的潤(rùn)滑系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)，降 低了能耗。參見(jiàn)圖3圖3是本實(shí)用新型的主要部件組成圖。在圖3中，所述變頻磁懸 浮壓縮膨脹機(jī)組，包括通過(guò)軸6組合連接的壓縮機(jī)葉輪11、膨脹機(jī) 葉輪12、變頻電機(jī)8、左磁懸浮軸承7、右磁懸浮軸承9、軸向軸承 10，此結(jié)構(gòu)為空調(diào)系統(tǒng)提供冷(熱)源。工作時(shí)，依靠電網(wǎng)的電能， 使變頻電機(jī)8旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)壓縮^L1、膨脹機(jī)5的軸6旋轉(zhuǎn)，軸6被懸 浮在左徑向磁懸浮軸承7、右徑向磁懸浮軸承9、軸向軸承10上，從 蒸發(fā)器4出來(lái)的制冷劑氣體被壓縮機(jī)1吸入，壓縮后排出，至冷凝器 2冷凝成液體(對(duì)于C02制冷劑則是冷卻成氣體)，然后，進(jìn)入徑流式 膨脹機(jī)5膨脹成液體，由膨脹機(jī)5流出，進(jìn)入蒸發(fā)器4蒸發(fā)制冷。 徑流式膨脹機(jī)葉輪12輸出的膨脹功通過(guò)同軸聯(lián)結(jié)的軸6輸送給壓縮 機(jī)1的葉輪11消耗。蒸發(fā)后的制冷劑從蒸發(fā)器4流出，進(jìn)入壓縮機(jī) l壓縮。所述變頻驅(qū)動(dòng)的磁懸浮軸承離心式壓縮機(jī)1吸入來(lái)自蒸發(fā)器4的 制冷劑氣體，經(jīng)多級(jí)壓縮的葉輪ll (圖2中為兩級(jí)葉輪，一般可為二 三、四、或五級(jí)葉輪)壓縮后，排至空調(diào)制冷系統(tǒng)的冷凝器2 (對(duì)C02 制冷循環(huán)為冷卻器)，冷凝后的液體制冷劑(對(duì)C02則為冷卻后的氣體 制冷劑)進(jìn)入徑流式膨脹機(jī)5的葉輪12，膨脹所作的功由軸6輸送 給壓縮機(jī)葉輪11，膨脹后的低壓、低溫制冷劑由徑流式膨脹機(jī)5流 出，進(jìn)入蒸發(fā)器4中蒸發(fā)制冷，制冷劑在蒸發(fā)器4中蒸發(fā)后，從蒸發(fā) 器4流出，被壓縮機(jī)1吸入，如此不斷循環(huán)流動(dòng)。所述蒸發(fā)器4對(duì) 外放出制冷量，冷凝器2對(duì)外放出冷凝熱量，壓縮機(jī)1消耗外界輸入 的電能。所述軸6與左磁懸浮軸承7、右磁懸浮軸承9及軸向軸承10內(nèi) 置有控制位移的感應(yīng)裝置，其作用是當(dāng)空調(diào)機(jī)組在運(yùn)作過(guò)程中發(fā)生偏 差時(shí)，及時(shí)糾錯(cuò)，使磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組各部件保持正確的工作位置， 不會(huì)產(chǎn)生偏移。所述感應(yīng)裝置可采用現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)用新型對(duì)于使用在跨臨界循環(huán)工作的C02制冷劑，其節(jié)能效 果尤為顯著。 參見(jiàn)圖4圖4為本實(shí)用新型中磁懸浮離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)剖視圖。在圖4中， 所述離心式壓縮機(jī)包括組合連接的進(jìn)口導(dǎo)葉14、第一級(jí)葉輪11、第 一級(jí)擴(kuò)壓器13、回流器15、中間級(jí)(或末級(jí))葉輪16、蝸殼17、 中間級(jí)(或末級(jí))擴(kuò)壓器18、軸6，所述軸6被磁懸浮軸承所支 承，離心式壓縮機(jī)葉輪11和中間級(jí)(或末級(jí))葉輪16固定在軸6上， 進(jìn)口導(dǎo)葉14安裝在左隔板19上，左隔板19、回流器隔板20和右隔 板21安裝在機(jī)身22上，從而組成第一級(jí)擴(kuò)壓器13和回流器15，所 述機(jī)身22和蝸殼17、中間級(jí)(或末級(jí))擴(kuò)壓器18組成整個(gè)離心 壓縮機(jī)。壓縮機(jī)1的功能是將來(lái)自蒸發(fā)器4的低壓、低溫制冷劑氣體壓縮 到高溫、高壓的制冷劑氣體。在壓縮過(guò)程中需要消耗從軸6傳來(lái)的機(jī) 械能，它包括由變頻電機(jī)8通過(guò)軸6傳來(lái)的機(jī)械能和由徑流式膨脹機(jī) 5的葉輪12通過(guò)軸6傳來(lái)的機(jī)械能，所述制冷劑氣體被高速旋轉(zhuǎn)的 離心式壓縮機(jī)1的葉輪11推動(dòng)前進(jìn)，提高了速度能，之后，進(jìn)入第一級(jí)擴(kuò)壓器13，制冷劑的速度下降，速度能轉(zhuǎn)變成壓力能，接著， 進(jìn)入回流器15，改變流向，進(jìn)入后一級(jí)葉輪16。根據(jù)采用制冷劑的 不同和壓縮機(jī)l轉(zhuǎn)速的不同，壓縮機(jī)l可以設(shè)計(jì)成單級(jí)、雙級(jí)、三級(jí) 和多級(jí)，每一級(jí)由葉輪和擴(kuò)壓器組成，級(jí)與級(jí)之間由回流器15相連， 制冷劑流至最后一級(jí)(末級(jí))的擴(kuò)壓器18后，流至蝸殼17集中排出。 在壓縮機(jī)的葉輪11前設(shè)有的進(jìn)口導(dǎo)葉14，起調(diào)節(jié)制冷量的作用，此 外，通過(guò)改變變頻電動(dòng)機(jī)8的轉(zhuǎn)速，也能調(diào)節(jié)壓縮機(jī)1的制冷量。 參見(jiàn)圖5圖5為本實(shí)用新型中徑流式膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)剖視圖。在圖5中，所述 徑流式膨脹機(jī)5包括進(jìn)氣(液)室23及出氣管25，所述進(jìn)氣室23 下部設(shè)有與其貫通的噴嘴24、葉輪12，所述葉輪12固接于軸6上， 軸6被磁懸浮軸承所支承，從而與進(jìn)氣(液)室23、噴嘴24、出氣 管25組成徑流式膨脹機(jī)。所述膨脹機(jī)5的功能是將高壓高溫的液(氣)體膨脹成低壓低溫 的液體，獲得膨脹功。在冷凝器里冷凝后的液態(tài)制冷劑(對(duì)于C02制 冷劑，則是在冷卻器里冷卻后的氣態(tài)制冷劑，因?yàn)镃02在通常的環(huán)境 溫度下不會(huì)液化)，然后進(jìn)入膨脹機(jī)5的進(jìn)氣室23，經(jīng)過(guò)噴嘴24后， 進(jìn)入徑流膨脹機(jī)的葉輪12，高壓的制冷劑推動(dòng)葉輪12旋轉(zhuǎn)，對(duì)葉輪 12作功，葉輪12獲得的這部分功通過(guò)軸6傳給壓縮機(jī)1。經(jīng)葉輪12 膨脹后的低壓低溫制冷劑液體由膨脹機(jī)的出氣管25流出。徑流式膨 脹機(jī)5為單級(jí)膨脹機(jī)。
權(quán)利要求1. 一種變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組，其特征在于所述變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組包括組合連接的壓縮機(jī)(1)、冷凝器(2)、蒸發(fā)器(4)、膨脹機(jī)(5)，所述磁懸浮軸承離心式壓縮機(jī)(1)和徑流式膨脹機(jī)(5)通過(guò)軸(6)直聯(lián)，所述軸(6)懸浮于左徑向磁懸浮軸承(7)、右徑向磁懸浮軸承(9)、軸向磁懸浮軸承(10)上，所述左徑向磁懸浮軸承(7)、右徑向磁懸浮軸承(9)的中間設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)(1)的電機(jī)(8)，所述電機(jī)(8)為變頻電機(jī)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組，其特 征在于所述徑流式膨脹機(jī)(5)包括進(jìn)氣室(23)及出氣管(25)， 所述進(jìn)氣室(23)與出氣管(25)之間設(shè)有與二者貫通的噴嘴(24)、 葉輪(12)，所述葉輪(12)固接于軸(6)上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組，其特 征在于所述徑流式膨脹機(jī)(5)為單級(jí)徑流式膨脹機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組，其特 征在于所述變頻電機(jī)(8)轉(zhuǎn)速在10000 80000rpm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組，其特 征在于所述磁懸浮軸承離心式壓縮機(jī)(1)為一級(jí)、兩級(jí)或三級(jí)離 心式壓縮機(jī)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組，其特征在于所述磁懸浮軸承離心式壓縮機(jī)(1)為多級(jí)離心式壓縮機(jī)。
專(zhuān)利摘要一種變頻磁懸浮壓縮膨脹機(jī)組，包括組合連接的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹機(jī)，磁懸浮軸承離心式壓縮機(jī)和徑流式膨脹機(jī)通過(guò)軸直聯(lián)，所述軸懸浮于左徑向磁懸浮軸承、右徑向磁懸浮軸承、軸向磁懸浮軸承上，左徑向磁懸浮軸承、右徑向磁懸浮軸承中間設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)的變頻電機(jī)；徑流式膨脹機(jī)包括進(jìn)氣室及出氣管，進(jìn)氣室與出氣管之間設(shè)有與二者貫通的噴嘴、葉輪，葉輪固接于軸上。壓縮機(jī)將蒸發(fā)器制冷劑氣體，經(jīng)多級(jí)壓縮，排至冷凝器，冷凝后液體制冷劑進(jìn)入膨脹機(jī)，膨脹所作功由軸輸給壓縮機(jī)，膨脹后制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器中蒸發(fā)制冷；制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)后，被壓縮機(jī)吸入，循環(huán)流動(dòng)；磁懸浮軸承保證機(jī)組運(yùn)行時(shí)軸與軸承不接觸，無(wú)需潤(rùn)滑油潤(rùn)滑。
文檔編號(hào)F04D29/058GK201093793SQ20072012927
公開(kāi)日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月23日
發(fā)明者周子成, 蔡湛文 申請(qǐng)人:廣東西屋康達(dá)空調(diào)有限公司