CN201093793Y - 一种变频磁悬浮压缩膨胀机组 - Google Patents

Abstract

一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，包括组合连接的压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀机，磁悬浮轴承离心式压缩机和径流式膨胀机通过轴直联，所述轴悬浮于左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承上，左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承中间设有用于驱动离心式压缩机的变频电机；径流式膨胀机包括进气室及出气管，进气室与出气管之间设有与二者贯通的喷嘴、叶轮，叶轮固接于轴上。压缩机将蒸发器制冷剂气体，经多级压缩，排至冷凝器，冷凝后液体制冷剂进入膨胀机，膨胀所作功由轴输给压缩机，膨胀后制冷剂进入蒸发器中蒸发制冷；制冷剂在蒸发器中蒸发后，被压缩机吸入，循环流动；磁悬浮轴承保证机组运行时轴与轴承不接触，无需润滑油润滑。

Description

一种变频磁悬浮压缩膨胀机组

技术领域

本实用新型涉及一种中央空调制冷装置，特别涉及一种变频磁悬浮压缩膨胀机组。

背景技术

在制冷空调行业，节约能源是衡量产品先进性的首要问题。国家对节能有一系列的措施，在公共建筑中，空调所消耗的电能占总电能的30％以上，节省空调设备的电能具有十分重要的意义。

传统的空调制冷系统是由压缩机、冷凝器、节流机构和蒸发器四大件组成，制冷剂流过节流机构是等焓过程，此过程只改变制冷剂的压力、温度参数，无法获得膨胀功。

由于离心式压缩机旋转速度很高，常规的压缩机的驱动轴和轴承之间需要用润滑油进行润滑，以便减小磨擦和磨损，同时带走磨擦热量，需要有复杂的润滑系统，此结构使空调机组结构复杂，能耗大，维护保养麻烦，成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种可将空调制冷系统的膨胀功回收利用，并通过轴直接输送给压缩机消耗，节能效果好、结构合理、功能完善的变频磁悬浮压缩膨胀机组。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，包括组合连接的压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀机，所述磁悬浮轴承离心式压缩机和径流式膨胀机通过轴直联，所述轴悬浮于左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承上，所述左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承的中间设有用于驱动离心式压缩机的电机，所述电机为变频电机。

所述径流式膨胀机包括进气室及出气管，所述进气室与出气管之间设有与二者贯通的喷嘴、叶轮，所述叶轮固接于轴上。

所述径流式膨胀机为单级径流式膨胀机。

所述变频电机转速为10000～80000rpm。

所述磁悬浮轴承离心式压缩机为多级离心式压缩机。

本实用新型采用上述技术方案后，可以达到以下有益效果：

1、节能。本实用新型节能主要由以下三方面来实现：1)采用膨胀机回收能量；2)采用磁悬浮轴承无油润滑，降低磨擦功耗；3)热交换器表面不被润滑油污染，提高传热效率，减小传热温差，此结构可节能10％左右。

2、降耗。本实用新型采用径流式膨胀机替代常规空调系统的节流机构，制冷剂的膨胀是等熵过程，可获得膨胀功；通过与压缩机直联的轴，将膨胀功输送给压缩机，节省了整个机组从外界输入的电力，可降耗10％左右。

3、环保。本实用新型使用环保制冷剂R134a、R407C、R410A、CO₂，减少了大气污染，其环保性已得到国际公认。

4、节材。本实用新型采用的离心式压缩机和径流式膨胀机高速旋转，体积小、重量轻，重量只有常规机组的1/5，节省材料。

5、简化了结构。本实用新型使用磁悬浮轴承，机组运转时，轴和轴承不接触，省去了复杂的油润滑系统，降低了磨擦功率消耗，提高了整机效率；同时，被压缩和膨胀的制冷剂不含润滑油，使蒸发器和冷凝器表面不被油污染，提高了蒸发器和冷凝器的传热效率，也使整个空调制冷循环的能效比提高了20％左右。

6、工作可靠，寿命长。  本实用新型由于采用磁悬浮轴承，并设有纠错感应装置，工作时轴与轴承不接触，无磨擦和磨损，工作可靠，机组寿命长。

本实用新型的有益效果是通过以下工作原理实现的：

高速旋转的径流式膨胀机将冷凝器(冷却器)冷凝(冷却)的液(气)体进行膨胀，获得了膨胀功；通过轴输送到压缩机，压缩机和膨胀机采用磁悬浮轴承，工作时轴和轴承不相互接触，轴承中没有润滑油润滑，降低了轴承消耗的磨擦功率；同时，热交换器表面不被润滑油污染，提高了传热效果，因此，使整个机组的能量利用效率提高；而且，由于系统采用环保制冷剂，符合我国和国际上所有国家的环保政策与法规。

附图说明

图1为现有技术的工作原理图；

图2为本实用新型的工作原理图；

图3为本实用新型的主要部件组成图；

图4本实用新型中磁悬浮离心式压缩机结构剖视图；

图5为本实用新型中径流式膨胀机结构剖视图。

附图标记说明

1-压缩机2-冷凝(却)器3-节流机构4-蒸发器5-膨胀机6-轴7-左径向磁悬浮轴承8-变频电机9-右径向磁悬浮轴承10-轴向轴承11-离心式压缩机叶轮12-径流式膨胀机叶轮13-第一级扩压器14-进口导叶15-回流器16-中间级(或末级)叶轮17-蜗壳18-中间级(或末级)扩压器19-隔板20-回流器隔板21-右隔板22-机身23-进气(液)室24-喷嘴25-出气管。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明：

参见图1

图1为现有技术工作原理图。在图1中，空调制冷系统是由压缩机1、冷凝器2、节流机构3和蒸发器4组合连接，制冷剂流过节流机构3是等焓过程，此过程只改变制冷剂的压力、温度参数，无法获得膨胀功。

由于离心式压缩机1旋转速度很高，常规的压缩机1驱动轴和轴承之间需要用润滑油进行润滑，以便减小磨擦和磨损，同时带走磨擦热量，需要有复杂的润滑系统，此结构使空调机组结构复杂，能耗大，维护保养麻烦，成本较高。

参见图2

图2为本实用新型的工作原理图。在图2中，所述变频磁悬浮压缩膨胀机组包括组合连接的压缩机1和膨胀机5，以及冷凝(却)器2和蒸发器4，压缩机1与膨胀机5由轴6连接，系统中循环的是环保制冷剂，如R134a、R407C、R410A、天然制冷剂CO₂，或使用常规制冷剂，如R22、R123；制冷剂的流向为蒸发器4→压缩机1→冷凝(却)器2→膨胀机5→蒸发器4。

本实用新型以膨胀机5替代了现有技术的节流机构3，同时用轴6将径流式膨胀机5及磁悬浮轴承离心式压缩机1连接起来，使空调机组获得膨胀功，所述离心式压缩机1与径流式膨胀机5均采用磁悬浮轴承，离心式压缩机1吸入来自蒸发器4的制冷剂气体，经多级压缩后，排至空调制冷系统的冷凝器2(对CO₂制冷循环为冷却器)，冷凝后的液体制冷剂(对CO₂则为冷却后的气体制冷剂)进入径流式膨胀机5，膨胀所作功由轴6输送给压缩机1，膨胀后的制冷剂由径流式膨胀机5流出，进入蒸发器4中蒸发制冷；制冷剂在蒸发器4中蒸发后，被压缩机1吸入，循环流动；磁悬浮轴承保证了机组运行时轴与轴承不接触，无需润滑油润滑；变频电机8配合磁悬浮轴承工作，并调节机组的制冷(热)量。

本实用新型省却了繁杂的润滑系统，简化了空调机组的结构，降低了能耗。

参见图3

图3是本实用新型的主要部件组成图。在图3中，所述变频磁悬浮压缩膨胀机组，包括通过轴6组合连接的压缩机叶轮11、膨胀机叶轮12、变频电机8、左磁悬浮轴承7、右磁悬浮轴承9、轴向轴承10，此结构为空调系统提供冷(热)源。工作时，依靠电网的电能，使变频电机8旋转，带动压缩机1、膨胀机5的轴6旋转，轴6被悬浮在左径向磁悬浮轴承7、右径向磁悬浮轴承9、轴向轴承10上，从蒸发器4出来的制冷剂气体被压缩机1吸入，压缩后排出，至冷凝器2冷凝成液体(对于CO₂制冷剂则是冷却成气体)，然后，进入径流式膨胀机5膨胀成液体，由膨胀机5流出，进入蒸发器4蒸发制冷。径流式膨胀机叶轮12输出的膨胀功通过同轴联结的轴6输送给压缩机1的叶轮11消耗。蒸发后的制冷剂从蒸发器4流出，进入压缩机1压缩。

所述变频驱动的磁悬浮轴承离心式压缩机1吸入来自蒸发器4的制冷剂气体，经多级压缩的叶轮11(图2中为两级叶轮，一般可为二三、四、或五级叶轮)压缩后，排至空调制冷系统的冷凝器2(对CO₂制冷循环为冷却器)，冷凝后的液体制冷剂(对CO₂则为冷却后的气体制冷剂)进入径流式膨胀机5的叶轮12，膨胀所作的功由轴6输送给压缩机叶轮11，膨胀后的低压、低温制冷剂由径流式膨胀机5流出，进入蒸发器4中蒸发制冷，制冷剂在蒸发器4中蒸发后，从蒸发器4流出，被压缩机1吸入，如此不断循环流动。所述蒸发器4对外放出制冷量，冷凝器2对外放出冷凝热量，压缩机1消耗外界输入的电能。

所述轴6与左磁悬浮轴承7、右磁悬浮轴承9及轴向轴承10内置有控制位移的感应装置，其作用是当空调机组在运作过程中发生偏差时，及时纠错，使磁悬浮压缩膨胀机组各部件保持正确的工作位置，不会产生偏移。

所述感应装置可采用现有技术。

本实用新型对于使用在跨临界循环工作的CO₂制冷剂，其节能效果尤为显著。

参见图4

图4为本实用新型中磁悬浮离心式压缩机结构剖视图。在图4中，所述离心式压缩机包括组合连接的进口导叶14、第一级叶轮11、第一级扩压器13、回流器15、中间级(或末级)叶轮16、蜗壳17、中间级(或末级)扩压器18、轴6，所述轴6被磁悬浮轴承所支承，离心式压缩机叶轮11和中间级(或末级)叶轮16固定在轴6上，进口导叶14安装在左隔板19上，左隔板19、回流器隔板20和右隔板21安装在机身22上，从而组成第一级扩压器13和回流器15，所述机身22和蜗壳17、中间级(或末级)扩压器18组成整个离心压缩机。

压缩机1的功能是将来自蒸发器4的低压、低温制冷剂气体压缩到高温、高压的制冷剂气体。在压缩过程中需要消耗从轴6传来的机械能，它包括由变频电机8通过轴6传来的机械能和由径流式膨胀机5的叶轮12通过轴6传来的机械能，所述制冷剂气体被高速旋转的离心式压缩机1的叶轮11推动前进，提高了速度能，之后，进入第一级扩压器13，制冷剂的速度下降，速度能转变成压力能，接着，进入回流器15，改变流向，进入后一级叶轮16。根据采用制冷剂的不同和压缩机1转速的不同，压缩机1可以设计成单级、双级、三级和多级，每一级由叶轮和扩压器组成，级与级之间由回流器15相连，制冷剂流至最后一级(末级)的扩压器18后，流至蜗壳17集中排出。在压缩机的叶轮11前设有的进口导叶14，起调节制冷量的作用，此外，通过改变变频电动机8的转速，也能调节压缩机1的制冷量。

参见图5

图5为本实用新型中径流式膨胀机结构剖视图。在图5中，所述径流式膨胀机5包括进气(液)室23及出气管25，所述进气室23下部设有与其贯通的喷嘴24、叶轮12，所述叶轮12固接于轴6上，轴6被磁悬浮轴承所支承，从而与进气(液)室23、喷嘴24、出气管25组成径流式膨胀机。

所述膨胀机5的功能是将高压高温的液(气)体膨胀成低压低温的液体，获得膨胀功。在冷凝器里冷凝后的液态制冷剂(对于CO₂制冷剂，则是在冷却器里冷却后的气态制冷剂，因为CO₂在通常的环境温度下不会液化)，然后进入膨胀机5的进气室23，经过喷嘴24后，进入径流膨胀机的叶轮12，高压的制冷剂推动叶轮12旋转，对叶轮12作功，叶轮12获得的这部分功通过轴6传给压缩机1。经叶轮12膨胀后的低压低温制冷剂液体由膨胀机的出气管25流出。径流式膨胀机5为单级膨胀机。

Claims (6)

1.一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，其特征在于：所述变频磁悬浮压缩膨胀机组包括组合连接的压缩机(1)、冷凝器(2)、蒸发器(4)、膨胀机(5)，所述磁悬浮轴承离心式压缩机(1)和径流式膨胀机(5)通过轴(6)直联，所述轴(6)悬浮于左径向磁悬浮轴承(7)、右径向磁悬浮轴承(9)、轴向磁悬浮轴承(10)上，所述左径向磁悬浮轴承(7)、右径向磁悬浮轴承(9)的中间设有用于驱动离心式压缩机(1)的电机(8)，所述电机(8)为变频电机。

2.根据权利要求1所述的一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，其特征在于：所述径流式膨胀机(5)包括进气室(23)及出气管(25)，所述进气室(23)与出气管(25)之间设有与二者贯通的喷嘴(24)、叶轮(12)，所述叶轮(12)固接于轴(6)上。

3.根据权利要求2所述的一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，其特征在于：所述径流式膨胀机(5)为单级径流式膨胀机。

4.根据权利要求1所述的一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，其特征在于：所述变频电机(8)转速在10000～80000rpm。

5.根据权利要求1所述的一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，其特征在于：所述磁悬浮轴承离心式压缩机(1)为一级、两级或三级离心式压缩机。

6.根据权利要求1所述的一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，其特征在于：所述磁悬浮轴承离心式压缩机(1)为多级离心式压缩机。

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