外循环耗散式气波制冷机制造技术

本发明专利技术外循环耗散式气波制冷机属于气体膨胀制冷和深冷低温技术领域。主要由射流喷嘴、转鼓、主轴、外部耗散通道口、进、排气口、外部耗散出入口和外部耗散设备组成。其特征在于，将喷嘴和接受管的动、静关系彻底颠倒过来，以转动的双开口接受管段或同时或错开一定的圆周角度对位静止的射流喷嘴和外部耗散通道口，不再依靠接受管的长度耗散热量，而将压力波和潴留气引出机外进行能量耗散和利用。喷嘴和外部耗散通道口都可以从外部调节与转鼓的间隙以去除冰堵。接受管内不易积液，整机带液运行效率不减。机器体积很小，占地少，并消除了振动断管的隐患。本发明专利技术能更充分合理地回收利用过程的能量，使气波制冷的综合效益提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术外循环耗散式气波制冷机属于气体膨胀制冷和深冷低温

技术介绍
气波制冷机与其制冷技术是从上世纪八十年代兴起的，在气体膨胀制冷领 域有不少的应用。大连理工大学研制专利技术的"气波制冷机"、"多级气波制冷机"、 "多管式射流振荡制冷机"等，就是该技术的基本组成部分，都已获得国家专 利。但上述气波制冷机受其固有结构的限制，某些不足之处难以改善，如整机较为庞大，占地面积也大。接受管较长，安装固定要求高，振动相对较大，受长期运转疲劳载荷的影响易产生断裂，给设备带来一定的安全隐患。在处理石油气等场合，传统气波制冷机接受管内易积滞凝液，致使管长、散热面积减 小，制冷效率下降。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述不足，提供一种外循环耗散式气波制冷机。在结 构上，彻底改变了射流喷嘴转动，向多根固定不动的接受管中分配射流的固有 模式，代之以静止喷嘴，向转动的转鼓状结构的多根接受管中分配射流。各根 接受管随转鼓一同旋转，静止喷嘴则恰好固装于对位转鼓上接受管半径的位置， 射流与接受管轴线平行，依靠接受管的圆周运动使各接受管口与射流喷嘴口周 期地接近、重合及离开。本专利技术外循环耗散式气波制冷机的能量耗散机制与普 通的气波制冷机大为不同，其转动的转鼓长度，比传统气波机的接受管长度要短得多，甚至只有原来的1/5 1/30。这是由于将射流压縮波的能量引出，另行 使用或耗散，就不需要接受管来散热了，如此接受管管长只要长于瞬间射流的 入射长度即可。由于要将管内潴留气(循环气)引出耗散能量，因此接受管另 一端的管口也必须是开放的——也称为双开口压力振荡管，而不是像普通气波 制冷机那样完全封闭。在转动的过程中，接受管多出的一个开口将对位外部耗3散通道开口 。在转鼓另一端的机体端面，固装外部耗散通道开口，它与另一端的喷嘴能 够同时重合或叉开一定的圆周夹角对位一根接受管。由于接受管段很短，射流 的能量几乎没能耗散，从外引通道开口冲出的压縮波或激波、以及被它们驱动 向外行进的潴留气体，具有相当高的压力梯度和温度，进到通道后，被引导到 外部水冷器中进行冷却，或者是先引到一个压力回收利用装置中回收压力能， 然后再进到水冷器中冷却降温。随着转鼓的转动，不断有从新接受管出来的压 力波和高温高压气体，被引导到水冷器中进行冷却，然后再返回到机器中，从 压力振荡管段的出口再重新回到振荡管中作为潴留气介质。从静止喷嘴喷出的射流气，通过对双开口的接受管内的气体做不定常膨胀 功而消耗了自身的压力能和内能(焓)而变冷，但射流气并不能冲出接受管。 随着转鼓的转动，接受管的出口开口转过了通道口而被封堵，然后再敞开，暴 露在经过冷却后返回的潴留气空腔中，而此时，该压力振荡管段的射流入口已 暴露在机器的排气腔中，相对压力略低于另一端的返回气空腔，因此从外部返 回的已耗散了能量的潴留气体，将重新返回接受管段内，而将管段内已经制冷 了的射流气挤排出，随着转鼓的转动，各接受管依次排气，有连续不断的冷气 排出制冷机。因为没有分流，所以入口气和出口冷气的质量流量相等。本专利技术的技术解决方案是，外循环耗散式气波制冷机，主要由机体3、主轴4、转鼓ll、外部耗散通道口23、接受管12、外壳13、进、排气口 10、 1、进、 排气腔6、 2、外部耗散出入口21、 15、外部耗散出入腔22、 14、外部耗散设备 一热量回收装置16和外部耗散设备一压力节流或回收装置17组成，其特征在 于，射流喷嘴5静止不动，而转鼓11的圆周面嵌有一圈均匀分布的接受管12， 各接受管12随转鼓11转动且为两端开口，管中的循环气从非射流入口的那个 开口通过外部耗散通道口23导出机外，耗散能量后再返回制冷机中到接受管12, 制冷后的射流气从原入口流出，每根转动的双开口接受管12或同时、或错开一 定的圆周角度对位射流喷嘴5和外部耗散通道口 23。转鼓U固装于主轴4，再通过联轴器与驱动电机相连；射流喷嘴5和外部耗散通道口 23可以分别通过调 节手轮7和18从外部调节与转鼓11及接受管12开口的轴向间距离以去除冰堵。 本专利技术改变了传统气波制冷机靠接收管耗散能量的方式，将射流能量引出机外进行耗散。采用高效的水冷换热器，能够很大程度地减小体积，减少占地，并消除了振动断管的隐患，且短的接受管内不易积液，整机带液运行的效率不减。为此目的，本专利技术将喷嘴和接受管的动、静关系彻底颠倒过来，以转动的双开口接受管段或同时、或是错开一定的圆周角度形成时间差(等于管内波传递时间)对位静止的喷嘴和外部耗散通道口，将射流能量引出耗散，可以更充分合理地回收利用过程的能量。如可用透平或是活塞膨胀机转换压力能对外做功，采用热管等装置回收热能、或作为吸收热泵的热源，或得到热水等，使气波制冷的综合效益提高。传统气波制冷喷嘴出口因高速射流、静温降低而导致冰堵的事故屡有发生，会使喷嘴开口圆周与机体内壁冻结，转动被卡住而使制冷机完全失效。现喷嘴固定，且为轴向，因此很容易将喷嘴调离接受管口而使冻堵立即消除。静止且在一边的喷嘴也很容易更换，而且整个制冷机在抗震能力方面也优于传统气波制冷机。本专利技术外循环耗散式气波制冷机的制冷原理与传统气波制冷相差不多在一定压力比下，射流压縮接受管内的潴留介质，形成接触面并产生一系列压缩 波，压縮波在管内运动，汇聚成激波。接触面前的介质温度由于受到激波的压 縮温度很高，接触面后的射流介质由于提供了激波的能量而变得温度很低。但与传统机完全不同的是能量波的耗散途径和方式。外循环耗散式机不依 赖于接受管的长度和表面积散热，而是采用潴留气外循环的方法，将绝大部分 能量导出，进入专门的设备中进行耗散并可得到利用，耗散后的潴留气(循环 气)再导回到接受管段中循环使用。本专利技术外循环耗散式气波制冷机的有益效果是，具有体积小、压縮波和激 波能量可利用、喷嘴静止易于更换、抗冰堵、可带液运行、抗震等优点，是旋 转式气波制冷机的更新产品。本专利技术外循环耗散式气波制冷机适合于对各种气体介质进行制冷降温，效 率高、可靠性强，很适合应用于天然气深冷处理、低温热源等场合。本专利技术外循环耗散式气波制冷机的主体为卧式或立式结构。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。 附图说明附图1是本专利技术外循环耗散式气波制冷机的结构、流程示意图。图中，1.排气口， 2.排气腔，3.机体，4.主轴，5.射流喷嘴，6进气 腔，7.手轮，8.丝杆，9.滑动调节座，10.进气口， 11.转鼓，12.接受管， 13.外壳，14.外部耗散入口腔，15.外部耗散入口， 16.外部耗散设备一热 量回收装置，17.外部耗散设备一压力节流或回收装置，18.手轮，19.丝杆， 20.滑动调节座，21.外部耗散出口， 22.外部耗散出口腔，23.外部耗散通 道口。具体实施方式本专利技术外循环耗散制冷机的一种典型的实施方式如下外循环耗散式气波制冷机，主要由机体3、主轴4、转鼓ll、外部耗散通道 口23、接受管12、外壳13、进、排气口 10、 1、进、排气腔6、 2、外部耗散出 入口21、 15、外部耗散出入腔22、 14、外部耗散设备一热量回收装置16和外 部耗散设备一压力节流或回收装置17组成，将喷嘴和接受管的动、静关系彻底 颠倒过来，射流喷嘴5静止不动，而转鼓ll的圆周面嵌有一圈均匀分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
外循环耗散式气波制冷机，主要由机体（３）、主轴（４）、转鼓（１１）、外部耗散通道口（２３）、接受管（１２）、外壳（１３）、进、排气口（１０）（１）、进、排气腔（６）（２）、外部耗散出入口（２１）（１５）、外部耗散出入腔（２２）（１４）、外部耗散设备－热量回收装置（１６）和外部耗散设备－压力节流或回收装置（１７）组成，其特征在于，射流喷嘴（５）静止不动，而转鼓（１１）的圆周面嵌有一圈均匀分布的接受管（１２），各接受管（１２）随转鼓（１１）转动且为两端开口，管中的循环气从非射流入口的那个开口通过外部耗散通道口（２３）导出机外，耗散能量后再返回制冷机中到接受管，制冷后的射流气从原入口流出，每根转动的双开口接受管（１２）或同时、或错开一定的圆周角度对位射流喷嘴（５）和外部耗散通道口（２３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡大鹏，邹久朋，朱彻，代玉强，史启才，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]