一种波转子式多级制冷机制造技术

一种波转子式多级制冷机，属于气体膨胀制冷技术领域。这种制冷机主要由机壳、左端盖、右端盖、波转子、中心轴、高压进气喷嘴、中压排气喷嘴和驱动机构等组成。该制冷机在结构上可使压力气体在机内形成2‑8次非定常膨胀，有效提高了大压比下的制冷效率。通过对整机结构的扩展并改变端盖结构使制冷机实现气体在机内的多次膨胀，以此实现对气体的多级膨胀制冷；本机所采用的两端开口振荡管结构可使制冷机在工质含湿量较大的情况下正常运行；该制冷机是利用振荡管内非定常压力波的运动实现冷热分离的气体膨胀制冷装置；并通过对高压气体膨胀产生的膨胀功以压力能的形式进行回收来提高制冷效率。

A wave rotor multistage refrigerator

The utility model relates to a wave rotor type multistage refrigerator, belonging to the field of gas expansion refrigeration technology. The refrigerator consists of a shell, a left end cover, a right end cover, a wave rotor, a central shaft, a high pressure intake nozzle, a medium pressure exhaust nozzle and a drive mechanism. The refrigerator can make the gas pressure 2 8 unsteady expansion formed in the machine structure, effectively improve the refrigeration efficiency under high pressure ratio. Through the expansion of the structure of the end cover structure and change the cooling machine to realize the multiple expansion in the machine of the gas, so as to realize the gas multistage expansion refrigeration; both ends of the machine used an oscillating tube structure can make the refrigerator in the medium containing a large amount of the normal operation of wet; the refrigerator is expanding refrigeration device using gas unsteady moving pressure wave to achieve thermal separation in oscillating tube; and through the expansion of high pressure gas to the expansion work pressure can be produced in the form of a recovery to improve the refrigeration efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种波转子式多级制冷机
本专利技术涉及一种波转子式多级制冷机械，属于气体膨胀制冷

技术介绍
气波制冷技术是二十世纪八十年代兴起的制冷应用技术，气波机是利用振荡管内气体波的非定常流动实现冷热分离的气体膨胀制冷机械。目前的气波制冷技术主要使用在混合气体的液化分离、石油气中回收轻烃、天然气液化以及产生低温冷气流源等领域。与普通透平膨胀机相比，气波制冷机具有操作维护简便、可靠性高等优点。在天然气的处理工艺中常需要降压、冷却及脱水净化处理。当所需压降较大时，普通的单级气波制冷机较难满足工况需求，因此需要专利技术一种多级气波制冷机以满足大压比下工艺条件下的制冷需求。目前的气波制冷机多数属于一次非定常膨胀制冷(如中国专利87101903.5，89213744.4，90222999.0等)，其所适用的膨胀比一般介于2～4之间。如果需要更大的制冷温度，它们的等熵制冷效率会有较大幅度的下降。因此需要专利技术一种多级制冷机以满足大压比工况下的制冷需求。关于多级气波制冷机目前只有一种类型（中国专利96115022.X），其采用的是一端开口形式的振荡管，虽然可以实现大压比下的多级制冷，但是在工作过程中会出现积液现象，严重时还会引起振荡管断裂。整机体积较大且在工作过程中散热较慢。如果采用多台机器串联的形式进行制冷，虽然每一台的膨胀比可以大为减小，但是对气体的压力能并未进行有效的回收，投资较大且机器的占地增加。如果各级之间匹配不好的话，其总体的效率也会降低。因此开发一种制冷机可以在大压比下实现高效制冷、有效地回收压力能并且避免机器在运行过程中产生积液成为目前气波制冷技术所研究的关键问题。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种波转子式多级制冷机。在机器的结构上，在波转子的环周向设有30-280个与其轴线平行的振荡管，使气体在波转子内进行2-8次非定常膨胀，以此来实现大压比下的气体制冷。通过对高压气体膨胀产生的膨胀功以压力能的形式进行回收，提高了气波机的制冷效率。振荡管采用两端开口的形式，可有效控制液体走向，避免了单端口振荡管的积液问题。本专利技术采用的技术方案是：一种波转子式多级制冷机，它包括机壳、左端盖和右端盖，它还包括波转子、中心轴、高压进气喷嘴、中压排气喷嘴和驱动机构，所述波转子通过螺栓固定在中心轴的环形圆盘上，波转子置于左端设有左端盖、右端设有右端盖的机壳中，左端盖与中心轴的左端轴之间和右端盖与中心轴的右端轴之间各设有两个轴承作为支撑；所述波转子上环周向设置一圈多个等截面的振荡管，在左端盖上依次设置有2-8级一级高压进气腔、2-8级二级低温排气腔、2-8级二级高压进气腔和2-8级一级低温排气腔，在右端盖上依次设置有2-8级二级中压排气腔、2-8级一级低压进气腔、2-8级一级中压排气腔和2-8级二级低压进气腔；所述高压进气喷嘴的2-8个高压进气喷嘴通过螺钉分别固定于左端盖上，所述中压排气喷嘴的2-8个中压排气喷嘴通过螺钉分别固定于右端盖上，所述高压进气喷嘴与中压排气喷嘴的环向中心线与振荡管的端面环向中心线端保持一致；所述静止的高压进气喷嘴和中压排气喷嘴的表平面与转动的波转子的振荡管的端平面之间须控制配合间隙；所述驱动机构采用电机通过联轴器驱动中心轴上的波转子在机壳中转动。所述制冷机具有2-8个高压进气喷嘴，使得气体在制冷机中进行2-8次非定常膨胀。所述波转子上设置有30-280个振荡管。本专利技术有益效果是：简化了机器的结构，有利于安装调试。这种两端开口压力振荡管制冷机的零部件主要包括机壳、左端盖、右端盖、波转子、中心轴、高压进气喷嘴、中压排气喷嘴和驱动机构，波转子与中心轴二件始终合为一体，同步运转。本专利技术所述气波机通过对压力气体的2-8次膨胀作用，使得气体的温度降低压力下降，实现了气体的2-8级制冷。同时整机可实现4～20的膨胀比，使得整机适合于大压比下的气体制冷。本专利技术所述制冷机可将高压气体膨胀时产生的膨胀功通过激波传递给管内自身膨胀后的低压气体，使原有气体压力升高提高了气体的压力品位，使得压力升高后的气体可以在机内实现下一次膨胀。膨胀功以压力能的形式得到了回收，大幅度降低了系统整体的制冷压力能损失，从而提高了系统的制冷效率。本专利技术所述的气波机可以通过设在外部的冷却器对经过中压排气腔排出的高温气体进行冷却，有效的提高机器的散热效率。本专利技术所述的气波机采用两端开口形式的振荡管，当所需制冷的气体含湿量大时，气体在振荡管内膨胀制冷过程中会出现凝结现象，凝结出的液体可通过振动管的两端排出管外，即可实现整机的带液运行。附图说明图1是一种波转子式两级制冷机的工作流程图。图2是一种波转子式两级制冷机的结构图。图3是一种波转子式两级制冷机的左侧端盖结构图。图4是一种波转子式两级制冷机的右侧端盖结构图。图5是图2中的A-A剖视图。图6是图2中的B-B剖视图。图7是一种波转子式两级制冷机的左侧端盖结构示意图。图8是一种波转子式六级制冷机的左侧端盖结构示意图。图9是一种波转子式八级制冷机的左侧端盖结构示意图。图中：1、2级第一高压进气喷嘴，2、2级第一低温排气腔，3、2级第二高压进气喷嘴，4、2级第二低温排气腔，5、波转子，6、振荡管，7、2级第二低压进气腔，8、节流阀，9、一级冷却器，10、2级第一中压排气喷嘴，11、2级第一低压进气腔，12、2级第二中压排气喷嘴，13、二级冷却器，14、一级换热器，15、2级第二高压进气腔，16、左侧轴承端盖，17、轴承，18、2级第一高压进气腔，19、左端盖，20、机壳，21、2级第二中压排气腔，22、电机，23、联轴器，24、右侧轴承端盖，25、右端盖，26、2级第一中压排气腔，27、螺栓，28、中心轴，28a、环形圆盘，a10、6级第一高压进气腔，a11、6级第一低温排气腔，a20、6级第二高压进气腔，a21、6级第二低温排气腔，a30、6级第三高压进气腔，a31、6级第三低温排气腔，a40、6级第四高压进气腔，a41、6级第四低温排气腔，a50、6级第五高压进气腔，a51、6级第五低温排气腔，a60、6级第六高压进气腔，a61、6级第六低温排气腔，b10、8级第一高压进气腔，b11、8级第一低温排气腔，b20、8级第二高压进气腔，b21、8级第二低温排气腔，b30、8级第三高压进气腔，b31、8级第三低温排气腔，b40、8级第四高压进气腔，b41、8级第四低温排气腔，b50、8级第五高压进气腔，b51、8级第五低温排气腔，b60、8级第六高压进气腔，b61、8级第六低温排气腔，b70、8级第七高压进气腔，b71、8级第七低温排气腔，b80、8级第八高压进气腔，b81、8级第八低温排气腔。具体实施方式本专利技术结合附图和具体实施方式，对本专利技术中的两级制冷做进一步介绍：图2、3、4、5、6示出了一种波转子式两级制冷机的结构图。图中，这种波转子式两级制冷机包括机壳20、左端盖19、右端盖25、波转子5、中心轴28、高压进气喷嘴、中压排气喷嘴和驱动机构。波转子5通过螺栓27固定在中心轴28的环形圆盘28a上，波转子5置于左端设有左端盖19、右端设有右端盖25的机壳20中，左端盖19与中心轴28的左端轴之间以及右端盖25与中心轴28的右端轴之间各设有两个轴承17作为支撑。波转子5上环形设置有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波转子式多级制冷机，它包括机壳（20）、左端盖（19）和右端盖（25），其特征在于：它还包括波转子（5）、中心轴（28）、高压进气喷嘴、中压排气喷嘴和驱动机构，所述波转子（5）通过螺栓（27）固定在中心轴（28）的环形圆盘（28a）上，波转子（5）置于左端设有左端盖（19）、右端设有右端盖（25）的机壳（20）中，左端盖（19）与中心轴（28）的左端轴之间和右端盖（25）与中心轴（28）的右端轴之间各设有两个轴承（17）作为支撑；所述波转子（5）上环周向设置一圈多个等截面的振荡管（6），在左端盖（19）上依次设置有2‑8级一级高压进气腔、2‑8级二级低温排气腔、2‑8级二级高压进气腔和2‑8级一级低温排气腔，在右端盖（25）上依次设置有2‑8级二级中压排气腔、2‑8级一级低压进气腔、2‑8级一级中压排气腔和2‑8级二级低压进气腔；所述高压进气喷嘴的2‑8个高压进气喷嘴通过螺钉分别固定于左端盖（19）上，所述中压排气喷嘴的2‑8个中压排气喷嘴通过螺钉分别固定于右端盖（25）上，所述高压进气喷嘴与中压排气喷嘴的环向中心线与振荡管（6）的端面环向中心线端保持一致；所述静止的高压进气喷嘴和中压排气喷嘴的表平面与转动的波转子（5）的振荡管（6）的端平面之间须控制配合间隙；所述驱动机构采用电机（22）通过联轴器（23）驱动中心轴（28）上的波转子（5）在机壳（20）中转动。...

【技术特征摘要】
1.一种波转子式多级制冷机，它包括机壳（20）、左端盖（19）和右端盖（25），其特征在于：它还包括波转子（5）、中心轴（28）、高压进气喷嘴、中压排气喷嘴和驱动机构，所述波转子（5）通过螺栓（27）固定在中心轴（28）的环形圆盘（28a）上，波转子（5）置于左端设有左端盖（19）、右端设有右端盖（25）的机壳（20）中，左端盖（19）与中心轴（28）的左端轴之间和右端盖（25）与中心轴（28）的右端轴之间各设有两个轴承（17）作为支撑；所述波转子（5）上环周向设置一圈多个等截面的振荡管（6），在左端盖（19）上依次设置有2-8级一级高压进气腔、2-8级二级低温排气腔、2-8级二级高压进气腔和2-8级一级低温排气腔，在右端盖（25）上依次设置有2-8级二级中压排气腔、2-8级一级低压进气腔、2-8级一级中压排气腔和2-8级二级低压进气腔；所述高压进气喷嘴的2-8个高压进气喷嘴通过螺钉分别固定于左端盖（19）上，所述中压排气喷嘴的2-8个中压排气喷嘴通过螺钉分别固定于右端盖（25）上，所述高压进气喷嘴与中压排气喷嘴的环向中心线与振荡管（6）的端面环向中心线端保持一致；所述静止的高压进气喷嘴...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘培启，胡大鹏，高础涵，朱彻，于洋，阎琨，范海贵，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21