CN101581510A - 大功率超高速气浮涡轮空调制冷设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率超高速气浮涡轮空调制冷设备，属于空调制冷技术领域，是一种通过超高速气浮轴承支承的涡轮膨胀制冷的技术。由制动轮、制动轮蜗壳、转子轴颈、涡轮、涡轮蜗壳、超高速静压气浮轴承、膨胀口、机身和独立的空气压缩机组成，制动轮和涡轮安装于转子轴颈两端，超高速静压气浮轴承支承转子轴颈，空气压缩机出来的高压空气小部分供给气浮轴承，绝大部分驱动涡轮，在涡轮出口处的膨胀口以极高的膨胀比制冷；转子轴颈设有推力盘，保证了高速旋转的稳定性，并阻止了制动轮温度向涡轮端传递。本发明不仅显著地提高了制冷效率、成本低、而且设备的工作稳定性好、可靠性高，完全做到绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及空调制冷技术领域，通过超高速气浮轴承支承的涡轮膨胀制冷的技术，实现一种大功率超高速气浮涡轮空调制冷设备。
背景技术
空调制冷设备在大型冷库、日用冰箱、空调，大型中央空调、居民小区综合供冷系统中具有广泛的应用。传统的大部分空调制冷设备都是利用制冷工质的相变原理来获得低温的，如通过使用氟利昂、氨、二氧化碳和弹性化合物等的制冷透平离心式压缩机就是利用相变原理制冷的。其次是采用吸收式制冷技术，目前可用的吸收式制冷技术有氨水吸收式和溴化锂水吸收式两种，其中溴化锂吸收式制冷技术应用最为广泛。
然而，每一种使用制冷工质的压缩式制冷设备都存在着不同程度的缺憾与不足。例如，氨的标准蒸发温度为-33.4℃，凝固温度为-77.7℃。氨的主要缺点是有毒性、可燃可爆、有强烈的刺激臭味等。再如，氟利昂R22是目前应用最为广发的中温制冷剂，增发温度为-40.8℃，凝固温度为-160℃。但是氟利昂R22对大气臭氧层有严重的破坏作用，使得辐射到地面的紫外线增加，并产生温室效应。至于用二氧化碳为制冷工质的制冷设备，由于二氧化碳必须在高压(大于或等于100kg/cm2)下才能获得理想的制冷效果，因此，其设备为满足耐高压要求而设计得非常笨重、庞大。此类设备目前应用的甚少。
选择绿色环保、高效节能的制冷、空调设备已经成为人们一种新的设计理念，这也是对制冷界发出的严峻挑战。因此寻找新的制冷工质和提高制冷效率是开发绿色环保的空调制冷设备是必然趋势。
通过压缩机做功，但由于压缩机的转速较低，对供气的压缩和排气功率有限，因此其制冷效率较低，并造成能源的巨大浪费。随着能源成本的上升，其制冷成本较高。因此，如何提高能源的利用率，提高空调制冷设备的效率是当今能源短缺、节能环保社会优先发展和解决的核心问题，如考虑天然的制冷剂枛空气和水。前述提及的空气膨胀和吸收式制冷技术，是对环境没有危害的绿色产品，但其制冷效率相对太低，使它们的应用大打折扣。而近几年开发出来的燃油溴化锂机组，与氟利昂制冷相比，它们的能耗都比较大，制造成本也较高，因此，目前国内外市场还没有理想的空调制冷设备能体改氟利昂压缩制冷设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出了一种大功率超高速气浮涡轮空调制冷设备，克服上述传统空调制冷设备存在的环境污染或制冷效率低的关键技术问题。该空调制冷设备制冷效率高、功率大、绿色环保。
本发明的技术解决方案是：
基于超高速气浮轴承支承、高压空气驱动涡轮膨胀制冷两项关键新技术的一种大功率超高速气浮涡轮空调制冷设备，其转速可以达到8万转/分以上，膨胀比高、功率大。大功率超高速气浮涡轮空调制冷设备，包括制动轮、制动轮蜗壳、转子轴颈、涡轮、涡轮蜗壳、超高速静压气浮轴承、膨胀口、机身基础和独立的空气压缩机。制动轮、涡轮分别安装于转子轴颈的两端，转子轴颈支承于两个超高速静压气浮轴承之上。制动轮蜗壳、涡轮蜗壳分别安装于机身基础两端，膨胀口与涡轮蜗壳相连。
从空气压缩机出来的高压空气的小部分供给用于支承转子轴颈的超高速静压气浮轴承，其余的大部分用于驱动涡轮，使转子轴颈高速旋转；驱动涡轮的全部高速高压空气在膨胀口的作用下膨胀制冷，将压缩空气转换成-10℃以下的冷空气，供给用户。
所述的超高速静压气浮轴承，其轴承体上开有贯通的双排供气孔，其中一排供气孔与轴承内圆垂直相交，供气孔的喷嘴在轴承体内圆表面均匀分布；两个轴承相近的两个端面，称为推力面，推力面上开设整圈均匀中心对称布置垂直供气孔。
所述的转子轴颈，表面光滑，在转子轴颈上与两个轴承的推力面配合处，设有两个推力盘。
本发明的大功率超高速气浮涡轮空调制冷设备优点在于采用超高速静压气浮轴承支承转子轴颈，采用高压空气驱动涡轮，在膨胀口以极高的膨胀比制冷；转子轴颈上的两个推力盘不仅保证了涡轮的工作稳定、可靠性高，而且阻止了部分制动轮的高温向涡轮和膨胀口的传递。因此，本实用新型不仅大大提高了制冷效率、成本低、深冷程度深、深冷温度稳定性好，而且设备的工作稳定性好、可靠性高，绿色环保。
附图说明
图1是本发明的超高速新型大功率空调制冷设备结构示意图。
图2是超高速静压气浮轴承结构示意图。
图3是超高速静压气浮轴承推力面示意图。
图4是超高速静压气浮轴承横剖面结构示意图。
图中：1制动轮；2制动轮蜗壳；3转子轴颈；4涡轮；5涡轮蜗壳；
6超高速静压气浮轴承；7膨胀口；8推力盘；9机身基础；
10独立的空气压缩机；11轴承推力面供气孔；12轴承内表面供气孔。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型的超高速新型大功率空调制冷设备由制动轮1、制动轮蜗壳2、转子轴颈3、涡轮4、涡轮蜗壳5、超高速静压气浮轴承6、膨胀口7、推力盘8、机身基础9和独立的空气压缩机10组成。其中制动轮1和涡轮4分别安装于转子轴颈3的两端，制动轮蜗壳2和涡轮蜗壳5分别安装于机身基础9的两端，膨胀口7与涡轮蜗壳5连接，超高速静压气浮轴承6内表面用于支承转子轴颈，其外表面固定在机身基础9之内。压缩机10给超高速静压气浮轴承6和涡轮供应高压空气。在超高速静压气浮轴承6的推力面和内表面上分别开设供气孔11和12。
Claims (3)
1.一种大功率超高速气浮涡轮空调制冷设备，包括由制动轮(1)、制动轮蜗壳(2)、转子轴颈(3)、涡轮(4)、涡轮蜗壳(5)、超高速静压气浮轴承(6)、膨胀口(7)、转子轴颈上的推力盘(8)、机身基础(9)和独立的空气压缩机(10)组成，其特征在于：制动轮(1)、涡轮(4)分别安装于转子轴颈(3)的两端，转子轴颈(3)支承于两个超高速静压气浮轴承(6)之上；制动轮蜗壳(2)、涡轮蜗壳(5)分别安装于机身基础(9)两端，膨胀口(7)与涡轮蜗壳(5)相连；独立的空气压缩机(10)出来的高压空气小部分供给气浮轴承(6)，其余大部分驱动涡轮，使转子轴颈(3)高速旋转；驱动涡轮的全部高速高压空气在膨胀口的作用下以极高的膨胀比膨胀制冷，输出冷空气。
2.如权利要求1所述的大功率超高速气浮涡轮空调制冷设备，其特征还在于：所述的超高速静压气浮轴承(6)上开有贯通的双排供气孔(11、12)，内表面供气孔(12)与轴承内圆垂直相交，供气孔的喷嘴在轴承体内圆表面均匀分布；推力面供气孔(11)垂直于推力面，在推力面上整圈均匀、中心对称布置。
3.如权利要求1所述的大功率超高速气浮涡轮空调制冷设备，其特征还在于：表面光滑，与轴承推力面配合处，设有两个推力盘(8)。
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