一种低温制冷机用压缩机的主动式配气系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种低温制冷机用压缩机的主动式配气系统及其方法。它包括压缩机、压缩机排气阀门、压缩机进气阀门、制冷机部件回热器和制冷机部件脉管，压缩机出口与压缩机进气阀门、制冷机部件回热器和制冷机部件脉管依次相连接，压缩机进口与压缩机排气阀门和制冷机部件回热器依次相连接，所述的制冷机部件回热器入口处并联设有１个以上的主动式配气装置，主动式配气装置包括相连接的中间气库阀门和中间气库。本发明专利技术是在制冷循环中加入中间气库进排气过程，可降低压缩机配气量以及压缩机压缩配气量耗功，降低配气系统的不可逆损失，从而达到提高制冷机性能、改善配气系统运行工况和延长配气系统寿命的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低温制冷机，尤其涉及一种低温制冷机用压缩机的主动式配气系统及 其方法。
技术介绍
低温制冷机的传统配气方法是通过压缩机及进排气控制阀门实现的。一次循环包 括压缩机进气过程和压缩机排气过程。压缩机主要作用是为制冷机提供高压气体，并回收制冷机排出的低压气体。其工 作原理是低压氦气在压缩机泵组件中被压缩、进行初步油气分离后，变成含油的高压氦 气，经由换热器、油气分离器和吸附器，最后得到高纯高压的氦气。对于目前低温制冷机中 所采用的配气系统，在每一次循环过程中压缩机将所有从制冷机中排出的低压气体压缩至 高压气体，压缩该部分配气量耗功较大。目前采用的配气装置主要有旋转阀和电磁阀两种。以旋转阀为例，其原理是通过 阀芯旋转进行高压进气和低压排气。工作时其阀芯存在较大压差，造成较大的节流损失。同 时，阀芯旋转需要克服较大的摩擦阻力，产生噪声并造成严重的机械磨损。磨损产生的粉末 状碎屑会造成阀门堵塞或者污染回热器填料。最终导致制冷机性能的恶化。同时为克服旋 转阀切换时的摩擦力，要求电机提供较大的扭矩，造成电机负荷过大。对于电磁阀，其原理 是由高低电压控制阀门的开关，从而对进排气过程进行调节。阀门前后承受的压差亦导致 较大的节流损失。同时，较高压差使得电磁阀运行工况恶化，降低了电磁阀寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种低温制冷机用压缩机的主动式配 气系统及其方法。低温制冷机用压缩机的主动式配气系统包括压缩机、压缩机排气阀门、压缩机进 气阀门、制冷机部件回热器和制冷机部件脉管，压缩机出口与压缩机进气阀门、制冷机部件 回热器和制冷机部件脉管依次相连接，压缩机进口与压缩机排气阀门和制冷机部件回热器 依次相连接，所述的制冷机部件回热器入口处并联设有1个以上的主动式配气装置，主动 式配气装置包括相连接的中间气库阀门和中间气库。所述的压缩机排气阀门、压缩机进气阀门和中间气库阀门为电磁阀或包含高压通 道、中间压力通道和低压通道的旋转阀。低温制冷机用压缩机的主动式配气方法是在制冷机部件回热器入口处设有1个主动式配气装置时，制冷循环包括中间气库 进气过程、压缩机进气过程、中间气库排气过程和压缩机排气过程。在中间气库进气过程 中，中间气库阀门打开，中间气库向制冷机提供中间压力气体，在压缩机进气过程中，压缩 机进气阀门打开，压缩机向制冷机提供高压气体，在中间气库排气过程中，中间气库阀门打 开，中间气库回收制冷机排出的中间压力气体，在压缩机排气过程中，压缩机排气阀门打开，压缩机回收制冷机排出的低压气体。在制冷机部件回热器入口处设有N个主动式配气装置时，N > 1，制冷循环包括一 级中间气库进气过程、二级中间气库进气过程至N-1级中间气库进气过程、N级中间气库进 气过程、压缩机进气过程、N级中间气库排气过程，N-1级中间气库排气过程至二级中间气 库排气过程、一级中间气库排气过程和压缩机排气过程。在一级中间气库进气过程中，一级 中间气库阀门打开，一级中间气库向制冷机提供中间压力气体，一级中间气库进气过程结 束后，依次进行二级中间气库进气过程至N级中间气库排气过程，在N级中间气库进气过程 中，N级中间气库阀门打开，N级中间气库向制冷机提供中间压力气体，在压缩机进气过程 中，压缩机进气阀门打开，压缩机向制冷机提供高压气体，在N级中间气库排气过程中，N级 中间气库阀门打开，N级中间气库回收制冷机排出的中间压力气体，N级中间气库排气过程 结束后，依次进行N-1级中间气库排气过程至一级中间气库排气过程，在一级中间气库排 气过程中，一级中间气库阀门打开，一级中间气库回收制冷机排出的中间压力气体，在压缩 机排气过程中，压缩机排气阀门打开，压缩机回收制冷机排出的低压气体。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果1)采用低温制冷机用压缩机的主动式配气方法，在进气过程中中间气库可以为制 冷机提供定压气体，在排气过程中回收制冷机排出的部分气体。和传统压缩机配气方式相 比，可以降低压缩机配气量，从而达到降低压缩该部分配气量耗功的效果；2)采用低温制冷机用压缩机的主动式配气系统，在进、放气过程中压缩机进气阀 门、压缩机排气阀门和中间气库阀门工作压差较小，可以有效降低阀门机械磨损和节流产 生的不可逆损失，并且可降低工作噪声；3)本专利技术可以使得配气系统的工况得到改善，使得包括压缩机和配气阀门在内的 整体配气系统的使用寿命延长，为制冷机的商业化和实用化提供了技术支持。附图说明图1为含1个主动式配气装置的低温制冷机用压缩机的主动式配气系统结构示意 图；图2为含2个以上主动式配气装置的低温制冷机用压缩机的主动式配气系统结构 示意图；图3为含1个主动式配气装置的低温制冷机用压缩机的主动式配气系统控制时序 图；图4为含2个以上主动式配气装置的低温制冷机用压缩机的主动式配气系统的控 制时序图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细说明如图1、2所示，低温制冷机用压缩机的主动式配气系统包括压缩机1、压缩机排气 阀门2、压缩机进气阀门3、制冷机部件回热器4和制冷机部件脉管5，压缩机1出口与压缩 机进气阀门3、制冷机部件回热器4和制冷机部件脉管5依次相连接，压缩机1进口与压缩 机排气阀门2和制冷机部件回热器4依次相连接，所述的制冷机部件回热器4入口处并联设有1个以上的主动式配气装置，主动式配气装置包括相连接的中间气库阀门6和中间气 库7。所述的压缩机排气阀门2、压缩机进气阀门3和中间气库阀门6为电磁阀或包含高 压通道、中间压力通道和低压通道的旋转阀。低温制冷机用压缩机的主动式配气方法是如图1、3所示，在制冷机部件回热器4入口处设有1个主动式配气装置时，制冷循 环包括中间气库进气过程、压缩机进气过程、中间气库排气过程和压缩机排气过程。在中间 进气过程中，中间气库阀门6打开，中间气库7对制冷机进行进气。制冷机内部压力到达设 定值后，中间气库阀门6关闭，中间气库进气过程结束。在压缩机进气过程中，压缩机进气 阀门2打开，压缩机1对制冷机进行高压进气。制冷机内部压力达到高压后，压缩机进气阀 门3关闭，压缩机进气过程结束。高压气体在制冷机做功过程结束后，开始中间气库排气过 程。中间气库阀门6打开，中间气库7回收制冷机排出气体。制冷机内部压力降低到某一 设定值后，中间气库阀门6关闭，中间气库排气过程结束，压缩机排气过程开始。在压缩机 排气过程中，压缩机排气阀门3打开，压缩机1回收制冷机排出气体，以便减小压缩机配气 量和压缩配气量耗功，降低配气系统的不可逆损失，提高制冷机性能，改善配气系统运行工 况以及延长配气系统寿命。如图2，4所示，当制冷机部件回热器4入口处设有N个主动式配气装置时，N> 1，制冷循环包括一级中间气库进气过程、二级中间气库进气过程至N-1级中间气库进气过 程、N级中间气库进气过程、压缩机进气过程、N级中间气库排气过程，N-1级中间气库排气 过程至二级中间气库排气过程、一级中间气库排气过程和压缩机排气过程。在一级中间气 库进气过程中，一级中间气库阀门8打开，一级中间气库9对制冷机进行进气。制冷机内部 压力到达设定值后，一级中间气库进气过程结束，依次进行二级中间气库进气过程至N级 中间气库进气过程。在N级中间气库进气过程中，N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温制冷机用压缩机的主动式配气系统，包括压缩机（１）、压缩机进气阀门（２）、压缩机排气阀门（３）、制冷机部件回热器（４）和制冷机部件脉管（５），压缩机（１）出口与压缩机进气阀门（２）、制冷机部件回热器（４）和制冷机部件脉管（５）依次相连接，压缩机（２）进口与压缩机排气阀门（３）和制冷机部件回热器（４）依次相连接，其特征在于所述的制冷机部件回热器（４）入口处并联设有１个以上的主动式配气装置，主动式配气装置包括相连接的中间气库阀门（６）和中间气库（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱利民，王超，甘智华，董文庆，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]