CN1084468C - 旋转式溴化锂制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明旋转式溴化锂制冷机各工作容器绕同轴旋转完成制冷工作循环。容器中盘管与淋液器组成的换热装置，工作可靠，传热力强。分离器的针棒阻尼结构利于旋转状态下汽液分离。在中心轴体内，溶液热交换器壳体四区结构、组成各容器完整的介质传输系统。通过溶液泵、溶液控制阀、节流阀的工作，使冷机在调速变负荷时能自动协调各容器间介质流量和自动溶晶。其单效机、双效机结构适应加热介质能位不同的需要。且运行管理简易。

Description

旋转式溴化锂制冷机

本发明属吸收式制冷技术领域，具体说是一种旋转式溴化锂制冷机。

作为以热为动力的吸收式制冷装置，强化传热，确保真空一直是该项技术努力改进的目标，为强化传热提高传热效率，目前，吸收式制冷装置一般都通过机外多泵来加速工作介质循环，通过多效对高位热能进行分级利用，但其结构、自控装置相应复杂，运行管理也因之要求较高，对设备小型化，管理简便化增加难度，影响了该技术对各种应用环境的适应能力。

本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种强化传热，确保真空结构简单的旋转式溴化锂制冷机。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种以各种热介质为动力的旋转式溴化锂制冷机，它包括发生器(高、低压发生器)、冷凝器、吸收器、蒸发器及溶液热交换器，其特征是发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器均为绕同轴旋转的圆柱筒形体，溶液泵、强制换热机件、自控阀、汽液分离器置于圆柱机体内，溶液热交换器以及自动溶晶通道、冷剂水节流管通道组装在中心轴体内。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1.因无机外制冷系统的管线屏蔽泵、真空泵、换热器以及阀门等，其简洁全焊接结构外形体在制造、检查、试验时易发现并找出泄漏处，产品制成和检验后再漏气可能性极小，故运行可靠性高，防腐性能好。

2.整机与介质全部处于相对运动中，强烈搅动与喷淋状态，提高了介质的蒸发、吸收率，强化了传热过程，从而提高了整机制冷效率。

3.各工作容器介质流量与整机转速同步，冷机负荷便于调整，各容器工作负荷也可自动调节。

4.机器大部份机件为冲压件，塑料件，其中换热管采用盘管比现行机中的列管接口少，因此机件易于制造，便于组织批量生产。

5.使溴化锂制冷机小型化，开发小容量机型，扩大了该制冷技术的应用范围，对充分利用社会余热和供热设备利用率提供条件。

图面说明：

图1是本发明单效外热旋转式溴化锂制冷机结构图。

图2是本发明蒸发器筒体结构图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是本发明蒸发器冷水活节结构图。

图5是本发明蒸发器中螺旋盘管组结构示意图。

图6是图5侧视图。

图7是本发明蒸发器中淋水器示意图。

图8是本发明蒸发器中冷剂水节流控制阀。

图9是图8中滑阀芯放大图。

图10是本发明蒸发器中汽水分离器结构简图。

图11是图10中针棒阻尼室的阻尼棒图。

图12是本发明吸收器中溶液泵结构图。

图13是本发明吸收器中导液管与热交换器连接结构图。

图14是本发明冷凝器中冷剂水集水器结构图。

图15是图14A-A剖视图。

图16是本发明对不同加热介质的几种加热方式示意图。

图17是本发明发生器中溶液出口控制阀结构图。

图18是图17A-A剖视图。

图19是图17B-B剖视图。

图20是本发明发生器中溶液出口控制阀阀口开度与发生器中溶液液水位关系图示。

图21是本发明发生器中汽液分离器结构简图。

图22是本发明溶液热交换器横截面结构简图。

图23是本发明溶液热交换器换热管结构示意图。

图24是本发明双效外热旋转式溴化锂制冷机结构图(高、低压发生器及热交换器部份)

图25是与图24对应的溴化锂溶液串流流程制冷循环图。

如图1所示：本结构由发生器4、冷凝器3、吸收器2、蒸发器1、中心传输轴7、溶液热交换器8、冷却水进出口活节6、冷水进出口活节5组成，其制冷工作循环流程为：热源工质加热发生器外壳圆柱部份，经装在圆柱外壁的鳍片、壳壁将热量传入发生器内部溶液，溶液受热产生冷剂蒸汽，经汽液分离器(4-4)流入冷凝器3内，流入的冷剂蒸汽被其中冷却水盘管冷凝成冷剂水，存在容器下部水池内，当整机旋转时，装在容器内壁上的淋水器(3-1)将水池中部分水带至上部，淋流在盘管表面及集水器盘内，冷剂水便由集水器(3-3)经中心轴内的节流管(1-3)至蒸发器节流阀(1-6)流入蒸发器1内，冷剂水在蒸发器内低压环境下，吸收冷水盘管传出的低温热量蒸发成冷剂汽，经汽水分离器(1-1)流进吸收器(2)，在吸收器内冷剂蒸汽被其中的溴化锂溶液吸收，吸收水而变稀的溶液由溶液泵(2-2)输出，经溶液热交换器8流向发生器4，在发生器中被加热浓缩后由液位溶晶控制阀(4-3)进入热交换器8与稀溶液换热再流入吸收器2，如此循环工作，制取低温冷水。冷水经冷水进出口活节5输出，经空调工作换热升温后的回水至冷水进出口活节5，然后经蒸发器端板(1-5)进入盘管组总管和盘管，放热后又成低温冷水，如前过程再由端板通道，冷水进出口活节5输出。冷却水是由冷却水进出口活节6进入吸收器端板通道流入吸收器的冷却盘管的，吸收溶液溶解热后，由出口总管回到端板(1-5)另一通道，经冷却水活节过道进入冷凝器端板(3-4)的通道和冷凝器盘管(3-2)再吸收其凝结热从冷水活节出口流往冷却器散热。冷机如此循环工作，由发生器及蒸发器吸收热量，由吸收器冷凝器放出热量形成热量平衡。

以上为本机工作循环过程及流经的机件，其中各机件结构及工作原理在机件分述中进一步说明。

(一)蒸发器：位见(图1)，由机壳(1-5)、冷水盘管(1-4)，淋水器(1-2)、汽水分离器(1-1)组成。

1.机壳：位见(图1)(1-5)，其结构(图2)由筒体(1-5-1)水道端板(1-5-2)左端板(1-5-3)组成，筒体(1-5-1)为带法兰圆柱筒，水道端板(1-5-2)又由端板体(a)及冷水套(b)组成，端板体(a)通过冲压工艺形成外圆的定位止扣和经向冷水通道(c)，冷水套(b)为铸铜件，延周向分隔成四个通道，其中相对的一对为水道(c)，另外两个为隔热空道(d)，位于水道之间(图4)，左端板(1-5-3)由吸收器蒸发器共用是两冲压端板体相对焊成，其间有隔热层，另外在筒体及水道端面外设有隔热保温层，减少外界热传入。

2.冷水盘管：位见(图1)(1-4)其结构(图5、6)由(A、B)两盘阿基米从螺线管在内周端对接焊成一组，各组外端分别与进出口总管(f、g)分别焊接，总管(f、g)分别焊在右端板(图3)水道端面(e)上，构成冷水通路。

3.淋水器：位见(图1)(1-2)结构如图7，其装于蒸发器内周壁面上，延筒壁等分成八块，每个淋液块由外周进水进通道(i)内周贮水室(j)构成，进水口(h)在内周右侧，当机器旋转时，块由左向右沿园周运动，转至下部水池进水，出水面即淋流，此结构可使淋液器运转时水不致从进口再流出，而不断由淋流小孔淋在盘管组上。

4.节流控制阀：位见(图1)(1-6)，该阀由蒸发器内冷剂水池的水位进行控制，其结构(图8、9)由导流座套(1-6-1)阀体(1-6-2)、滑阀(1-6-3)浮子(1-6-4)挡位螺钉(1-6-5)组成，节流管(1-3)焊在导流套座(1-6-1)入口上，冷剂水经节流管(1-3)、导流套座(1-6-1)流入阀体(1-6-2)内腔，浮子(1-6-4)与滑阀(1-6-3)焊成一体随水面上下滑动，滑阀(1-6-3)上开有截面为三角形斜槽(k)、滑阀上升时截面缩小，下降时扩大，从而控制冷剂水在蒸发器内的存量。

5.汽水分离器：位见(图1)(1-1)，其结构(图10)由折流挡板(1-1-1)内、外针棒阻尼室(1-1-2)、(1-1-4)、挡液室(1-1-5)组成，蒸发器中带有水珠的冷剂蒸汽，从折流档板(1-1-1)中心口进入分离器，经内针棒阻尼室(1-1-4)及折流通道两次180度折流后，进入外针棒阻尼室(1-1-2)，再由挡液室(1-1-5)流进吸收器。阻尼棒(图11)经向安放在阻尼室(1-1-2)内，两端有锥柱头，使针棒保持间隙，并可将棒上被阻挡的水渗流到针棒底槽，流入折流道经小孔(1)流回水池，偶然有溶液进入挡液室可由孔(m)流回。

(二)吸收器：(图1)(2)是通过溴化锂溶液吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，保持真空度的容器，其结构由壳体(2-1)、溶液泵(2-2)供液器(2-3)、淋液器(2-4)冷却盘管(2-5)，导液管(2-6)组成，淋液器与冷却盘管结构与蒸发器相同，只是盘管组内套装有填料，以增强淋液与蒸汽接触面，提高吸收力度，供液器比淋液器小，是给泵供液用，其结构上也与蒸发器淋水器相近，只是淋块中贮液室未分成六个小室，而由一个大通室构成，壳体结构与蒸发器壳体也大体相同，只是左端板为冷却水道端板与冷却水套体连接，冷却水套的进出口水道由上面的一个水道一分为二构成，另一水道为吸收器、冷凝器连接水道，使吸收器与冷凝器的冷却水装置串联，充分利用冷却水温差，下面对溶液泵及导液管作说明。

1.溶液泵：位见(图1)(2-2)，其结构(见图1 2)，主要由泵体(2-2-7)滑阀环(2-2-5)偏心轮(2-2-6)滑阀隔板(2-2-4)轨道轴(2-2-3)配重(2-2-1)构成，其工作原理为中心轴体与机器同步转动时，其泵体靠配套装在偏心轮上的滑阀环(2-2-5)与固装在滑阀环(2-2-5)上的滑阀隔板(2-2-4)将泵腔分为I腔和II腔，并因滑阀隔板与轨道轴(2-2-3)的配合关系使其保持运动下的隔腔作用，溶液由A孔经导液管(2-2-2)从泵体下口(B)进入泵腔，当滑阀环(2-2-5)转过B孔后，该腔I由吸入状态转为压缩状态的(II)腔状况，溶液由(c)孔经环道从D孔压进偏心轮内腔，再经固定套的内孔(E)进入中心轴体内的热交换器壳侧液道，流向发生器，由此可见该泵流量随机器转速快慢而增减，压力与配重的重量成正比，泵具有稳固可靠的性能，其较重的结构又被以重力维持泵工作的特性所利用，其偏重在低速运动中很平稳适应本机工作要求。

2.导液管：位见(图1)(2-6)其结构见(图1 3)由密封条(2-6-1)调节垫(2-6-2)导流管(2-6-4)构成，其作用是将热交换器8流出的浓溶液或溶晶道流出的高温溶液，导流至盘管组中心套的填料上，以利于吸收水蒸汽，另一作用是密封节流管的过道和调节热交换器轴向位置，此结构特点是在中心轴体壳端加工一梯形槽(见图13A-A截面图)，此槽用于引出节流管并能密封，还可通过此槽及导流管连接螺纹，调节热交换器轴向位置，以利机件装配调整。

(三)冷凝器：位见(图1)(3)其作用是冷凝由发生器流入的冷剂蒸汽，并将冷凝的冷剂水输出，其结构由淋水器(3-1)冷却盘管组(3-2)、壳体(3-4)冷剂水集水器(3-3)组成，淋水器、壳体与蒸发器，吸收器大体相同，冷却盘管为增加流通截面采取单盘并联连接在总管上，结构上不再说明。冷剂水集水器(3-3)其结构见图14、15)由套体(3-3-1)节流管(1-3)水容器(3-3-2)组成，套体转配合装在中心轴体上，内周加工有三个环形槽，中间槽(n)为导液槽将冷剂水从水容器(3-3-2)导入焊装在中心轴体7上的节流管(1-3)内，两侧为密封槽(O)，防止冷剂汽渗入节流管，水容器(3-3-2)为与套体(3-3-1)偏心焊装的园柱筒体，使机器在旋转时因偏重持不转状态，从而其上面的接水盘始终水平收集由淋水器流下的冷剂水。冷凝器中的凝结热由冷却盘冷却水带往冷却器散热。

(四)发生器：其位见(图1)(4)，其作用是将来自吸收器的溴化锂稀溶液加热浓缩，产生的蒸汽流往冷凝器，浓缩的溶液送回吸收器，其结构由加热方式分为内热式和外热式两种，内热式是在容器内部加热溶液，加热装置与蒸发器相同，由介质进出口活节，液道端板、淋液器、加热盘管所组成，结构与蒸发器一致，故不作介绍。外热式是热介质直接加热发生器筒体(4-1)，通过带鳍片筒体环形道传热，结构见图1(4)由壳体(4-1)淋液器(4-2)溶液出口控制阀(4-3)汽水分离器(4-4)组成，具体说明如下：

1.壳体：筒体柱面鳍片采用带中心扳边孔园薄板结构，通过传热计算确定尺寸及数量，端板为无液道结构与其它各容器相应件一致，图1示发生器与冷凝器端板间有隔槽是供液体加热介质时为保持加热介质在夹套内液面，安放套壳端板设置的(图16A)，若用气体介质，两工作容器可无此间隙，可共用端板。

2.淋液器：其位见(图1)(4-2)，作用是给筒体内壁及集液盘淋流，以增加筒壁换热面积和给溶液控制阀提供出口液流，结构上无进液通道和小贮液室，淋液小孔内外周均有布置。

3.液位溶晶控制阀：其位见(图1)(4-3)，其作用是以发生器内溶液池液位控制溶液出口流量，或当换热器内浓溶液管堵塞时，开启旁通阀直接往吸收器，其结构见(图17、18、19)由配重块(4-3-1)调节螺母(4-3-2)蓄液器(4-3-2)导液套(4-3-4)阀套(4-3-6)浮子(4-3-8)集液盘(4-3-9)组成，工作过程为当液面上升时，浮子(4-3-8)带动阀套(4-3-6)转动，导液套(4-3-4)因配重块(4-3-1)的重力作用保持不转状态，这样阀套(4-3-6)与导液套(4-3-5)产生相对转动的角位移，阀口g的流通面积减小，当热交换器浓液管堵塞时，液面上升至“V”，位阀套6转动使旁通阀口(r)开，液流经溶晶通道直流入吸收器，这未经换热的高温溶液流入吸收器，提高吸收器溶液温度，从而提高热交换器壳侧稀液温度，浓液管也因外侧溶液温度提高而使内部浓溶液结晶溶化，起到自动溶晶的作用。集液盘上的溶液是由淋液器(4-2)内周孔淋流液提供的，可以在冷机启动时即可向吸收器供液，以保证冷机工作循环的可靠性。

4.汽水分离器，其位见(图1)(4-4)其作用是将发生器的溶液在蒸发时从汽流中分离液滴，同时也防止淋流的溶液流入冷凝器中去，其结构也与蒸发器一样以针棒阻尼汽流，与蒸发器汽水离器结构上不同之处，蒸发器分离器汽流由分离器中心孔进入，而汽液分离器采取由其内端面外周环道进入分离器(图21)、汽流经外针棒室(4-4-2)和180度折流再进入内针棒室(4-4-5)，净化后的汽流入冷凝器，被分离的液体经针棒底槽(s、t、u、v)流入折流腔(x)从(w)孔流回发生器溶液池。

(五)溶液热交换器(图1)(8)、(图22、23)是提高热利用率的换热装置，以提高由吸收器流入发生器稀溶液温度和降低由发生器流入吸收器的浓溶液温度，其位在发生器至吸收器一段中心轴体(7)内，换热器壳(8-1)截面为去尖等边三角形形成的六边形，换热管(8-3)为三流程蛇形管，与管板(8-2)采取胀接，为便于装配折流板(8-2)管子的一头折流用弯管，一头采取折流槽(y)封板(8-4)形式，换热器壳(8-1)的三个长边与中心轴体(7)内周形成的三个弓形区，两个用于溶晶浓液通道(x)，一个作为节流管(1-3)过道，壳尖与中心轴内壁接触定位，以及轴外与机件的间隙，均为减少壳体与外界换热。

(六)发生器、溶液热交换器双效结构，如图24所示：当热源为高温介质，对热能能位进行分级利用，可大大提高冷机效率，本旋转冷机，可在单效机(图1)的基础上将发生器和溶液热交换器分为多级容器成串流多效结构，现以双效串流结构为代表进行说明，(图24)由于蒸发器、吸收器、冷凝器在结构上单双效相同，故图中省略。发生器分高压发生器5和低压发生器4′，溶液热交换器分高温溶液热交换器9和低温热交换器8′，介质流程为高压发生器溶液被热源加热产生的冷剂蒸汽经过汽液分离器(5-3)端板(5-4)的液道，流入低压发生器螺旋盘管，盘管在淋液器(4′-4)的淋流下以及它在液池中的运动加热了低压发生器溶液，放热后的管内冷剂汽由总管穿过端板(4′-5)流入冷凝器。低压发生器溶液被加热产生的冷剂蒸汽经汽液分离器(4′-3)也流入冷凝器，冷凝器对来自高低压发生器的冷剂汽冷凝成冷剂水经节流导入蒸发器制冷。高压发生器中被浓缩的高温浓溶液，由淋液器(5-2)出口控制阀(5-1)流入高温热交换器壳侧腔，经与管内稀溶液换热后，经低压发生器中高、低温热交换器的连接段的导液槽流入低压发生器液池内，在低压发生器中被盘管加热再浓缩后从低压发生器中溶液出口控制阀(4-1)经低温热交换器(8′)的换热管中流向吸收器，来自吸收器的稀溶液由低温热交换器壳侧腔被浓液管加热后，经旁通道、高、低温热交换器连接段流入高温热交换器管中，在高温热交换器中进一步加热后流入高压发生器溶液池中。此溶液循环过程可参见图25溶液循环图，图中溶液状态字符及其在结构图中的位置为帮助对上述结构的说明。

Claims (10)

1、一种以多种热源为动力的旋转式溴化锂制冷机，包括互相连接在一起的发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器所构成的一个旋转组件，其特征是发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器四个工作器为绕同轴旋转的圆柱筒形体，并按发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器焊装成整体的圆柱筒形体，各工作器间以端板隔开，空心中心轴焊装在端板旋转轴线上，空心中心轴内装有溶液热交换器和各工作器间传输工质的管理，汽液分离器分别装在发生器与冷凝器和吸收器与蒸发器之间的端板上，发生器内液位溶晶控制阀和蒸发器内节流控制阀，以及吸收器内溶液泵，分别套装在空心中心轴上，与空心中心轴内相应管道相通，从而形成制冷工质工作循环通道，各工作器内周壁上装有淋液器，淋液器与空心中心轴间的环形空间装有换热盘管，换热盘管与相应工作器端板水道连接，经端板与空心中心轴的连接通道与机外换热设备连通，形成本机换热系统的循环通道，机内淋液器、换热盘管、端板水道为本机强化换热机件，液位溶晶控制阀、节流控制阀为机内工质循环自动控制机件，溶液泵为工质循环提供动力，溶液热交换器、汽液分离器是提高制冷机功效的机件。

2、根据权利要求1所述的旋转式溴化锂制冷机，其强化换热机件特征之一是淋水(液)器，其结构为固装在容器内四周壁上的环柱体，其体中外周内侧有进水通道，内周侧为多仓淋水(液)室，淋水(液)器延环周分成数块件，每块件进液口在运转方向前内周端。

3、根据权利要求1所述的旋转式溴化锂制冷机，其强化换热机件特征之二是蒸发器的冷水换热装置及吸收器、冷凝器的冷却水换热装置均由水道轴套、水道端板、换热盘管组构成，水道轴套(为本机中心轴一部分)、水道端板(也为容器端板)由进出口水道和相隔在其间的空道构成，并与盘管组总管组焊成一体形成无活接头，易装配的冷水或冷却水换热装置的结构。

4、根据权利要求1所述的旋转式溴化锂制冷机，其特征是吸收器内的溶液泵，其结构特点是泵体与中心轴为转动配合，泵体的偏重使在机器旋转时保持不转的状态，构成悬挂的偏心滑阀泵，溶液从泵体下口进入泵腔，出口由偏心轮内腔进入中心轴换热器壳侧腔。

5、根据权利要求1所述的旋转式溴化锂制冷机，其特征是蒸发器的汽水分离器和发生器的汽液分离器为针棒阻尼式分离器，阻尼室中的阻尼件为多排、辐射安放的针形棒，近针棒两端有圆锥柱头，在分离器迎汽流面有折流挡板和折流室，分离的水(液)由折流室上开有的小孔回流。

6、根据权利要求1所述的旋转式溴化锂制冷机，其液位溶晶控制阀特征是发生器内的溶液出口控制阀为一种液位溶晶控制阀，其转配合装在发生器中心轴体上，主件由两个圆柱套构成，内套装有偏重块，外套装有浮球，内套孔上开有的两环槽和槽上的长孔分别与外套对应的进液长孔配合形成两个调节阀口，一个为控制浓液出口流量阀，一个为溶晶浓液出口阀，控制阀外套上部装有集液盘，用以收集淋液器的溶液，阀体两端在内套上装有阀口调节螺母。

7、根据权利要求1所述的旋转式溴化锂制冷机，其节流控制阀特征是蒸发器内的节流阀，是由容器水池水位控制的浮子滑阀，节流阀可在固装于中心轴上的阀座套上转动，阀腔轴线与中心轴轴线垂直，阀腔内端面有小孔与阀座套水道连通，水道进口与节流管对接焊，阀腔内浮子阀轴有限位螺钉使浮子滑阀轴在阀腔内作有限轴位移，滑阀轴柱面上开有锥槽，与腔体上的孔配合形成可渐变的阀口面积，随水位高低调节冷剂水出口流量。

8、根据权利要求1所述的旋转式溴化锂制冷机，其特征是溶液热交换器壳体截面为等边三角形去尖后形成的六边形，其与中心轴孔结合构成四区的结构，中心区为换热器壳侧腔，是以换热管错列布置外围所形成的，其周边三区弓形截面再以薄板焊制成三角形通道，两个区作溶晶通道，另一区分成两段，发生器段作为稀液过道，冷凝器段作节流管过道，中心区换热器腔内，换热管为三回程管，采取一头为弯管折流，一头为封板折流，管两头与管板采取胀接连接。

9、根据权利要求1所述的旋转式溴化锂制冷机，其强化换热机件特征之三是发生器壳体的传热结构为筒外柱壁装冲压鳍片环，筒内设有淋液器，此淋液器为由数块组成的环状容器，外周与发生器内壁有间隙，内外周均有淋流小孔，外周小孔排在块两端，内周孔延周均布数排，小孔对准溶液控制阀集液盘，淋液器每块是一个大贮液腔。

10、根据权利要求1所述的旋转式溴化锂制冷机，其特征是单、双效机具有相同的蒸发器、吸收器、冷凝器，冷却水活节、冷水活节结构，双效机发生器分高压发生器和低压发生器，溶液热交换器分高温热交换器、低温热交换器，两者工作结构为串流结构，低压发生器内部结构是在单效发生器内增加换热盘管装置，容器体及盘管结构与冷凝器相同，高压发生器中溶液出口控制阀只有浓液出口流量阀口，其汽液分离器的汽流出口与端板汽道相通，流向低压发生器盘管，再流往冷凝器，其他结构单、双效发生器相同，高温热交换器壳侧腔与高压发生器溶液控制阀和低压发生器腔相通，其管内腔经高低温热交换器连接段与低温热交换器壳侧腔相通，高低温热交换器的壳体、管子结构单、双效机相同。

Images