专利名称：Yxy型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置。
背景技术：
众所周知，利用压缩机制冷的技术是一项及其成熟的技术，尤其是卡诺循环理论， 一直被视为不可动摇的经典理论。但比较遗憾的是现有技术只仅仅使用了卡诺循环理论中的蒸汽压缩式制冷方法来完成，而放弃了更为优秀的真空蒸发吸热制冷过程的技术应用。严格讲，现有制冷技术的方法是不完整的，是制冷科学研究被遗忘的角落。
发明内容
本发明的目的是要提供YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置。本发明解决其技术问题所采取的技术方案之一用蒸发罐、储存罐、旋叶式真空 /增压喷射泵、真空表、压力表、喷射器、单向阀和放液阀有序串接，组成一个YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置，并利用一个热媒循环换热装置输送制冷装置产生的热能及冷能。令蒸发罐内的液面和储存罐内的液面处于同一水平位置；并令旋叶式真空/增压喷射泵从其输入端口同时吸入汽态和液态的制冷剂。本发明解决其技术问题所采取的技术方案之二 用蒸发罐、储存罐、自吸式喷射泵、真空表、压力表、喷射器、单向阀和放液阀有序串接，组成一个YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置，并利用一个热媒循环换热装置输送制冷装置产生的热能及冷能。令蒸发罐内的液面和储存罐内的液面处于同一水平位置；并令自吸式喷射泵从其输入端口同时吸入汽态和液态的制冷剂。流经旋叶式真空/增压喷射泵输入端口的汽态制冷剂的容积远大于液态制冷剂的容积，汽态制冷剂和液态制冷剂容积比的取值范围可以是5 100。流经自吸式喷射泵输入端口的汽态制冷剂的容积也远大于液态制冷剂的容积，汽态制冷剂和液态制冷剂容积比的取值范围可以是5 100。流经旋叶式真空/增压喷射泵输入端口的汽态制冷剂和液态制冷剂容积比可以取 20士2。流经自吸式喷射泵输入端口的汽态制冷剂和液态制冷剂容积比也可以取20 士 2。YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置，还可以在蒸发罐和储存罐的制冷剂液面处各设置一个窥视镜。YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置，还可以采用一个微电子控制装置进行控制。本发明所使用的制冷剂，其沸点在20 30°C之间。不需要非常高的真空度，其排气背压只要达到1 1. 2个大气压，就可使蒸发气体还原成液体的放热过程。只需要很小的功率就可以完成卡诺循环过程。远比现有技术，沸点在零下数十摄氏度、靠压缩放热还原成制冷液的技术更好，因此可以大幅度减小功率、节约能源。
由于对制冷剂的技术要求，主要是指其沸点在20 30°C之间，因此容易想到和找到。普通作为燃料的碳氢化合物就可以成为制冷剂的主体，只需要再配上阻燃剂、抗静电剂等其它化学试剂，即可成为理想的制冷剂。不仅成本要比现有的制冷剂低，还可彻底抛弃使用氟利昂。这种低成本、低技术、可普遍使用的绿色制冷剂，不仅发展中国家完全有能力自制，而且为打开一条新的、更为普遍使用的真空蒸发吸热制冷剂铺平了道路。采用真空蒸发吸热制冷技术，方法有多种多样。到目前为止，最佳工作方式。即采用旋叶式真空、增压喷射泵，或采用高真空自吸式气液混合泵来实现真空制冷和低压放热的循环技术过程。其机械结构和工作过程大致如下A种方案旋叶式真空、增压喷射及真空蒸发制冷技术。旋叶式真空/增压喷射泵，其实就是普通真空泵。只不过旋叶式真空泵对排气的背压要求为零(事实上背压只是接近于零，因为单向阀对排气也会形成一定的阻力)。当然，排气背压一旦提高，真空泵的负载就会立刻变大，可能会引起电机的烧毁，为此只需要在同等排量的真空泵，将电机的功率提高一倍，即可满足本发明排气背压1 1. 2大气压的技术要求目标。即可成为名副其实的旋叶式真空/增压喷射泵。B种方案高真空自吸式汽/液混流喷射泵蒸发吸热制冷技术。高真空自吸式汽/液混流喷射泵，其实就是普通自吸式喷射泵，如JET系列的自吸式喷射泵。只不过要满足每秒4升流量的喷射泵，需要配置3750瓦的电机功率，才能达到。 现在不需要作任何改动，只要将3750瓦的电动机替换1200瓦的电机，即可成为满足本发明需要的、理想的高真空自吸式汽、液混流喷射泵。顺便指出由于JET型自吸式喷射泵，吸程可达9. 8米，扬程可达20 30米，足够满足，甚至部分技术，还远远超过本发明的技术要求。只要能够充分利用好自吸式喷射泵的这两个重要工作特性。那么实现真空增压喷射和真空蒸发制冷技术，完全可以变为事实。 本发明在实验中发现，自吸式喷射泵原本就是一种最为常见的水泵，它的工作介质原本就是水，其所有设计参数都是基于水的物理特性来确定的。如果换为气体，那么它的吸程和扬程都接近于零。但是，只要在气体中加入少量的液体，那么它的吸程和扬程立刻就会有很大的提高。足够满足本发明实现真空、增压喷射的技术要求，其最为关键的核心部分，就是如何保证，汽、液能以混流形式，进入泵内，使喷射泵始终能保持有较高的吸程和扬程。本发明通过综合考量和仔细计算，以保证每秒有200克的液体和4升的气体混合输入，较为理想。为了达到上述目标，首先必须精确控制喷量，可采用单腔多点喷射技术来解决这个难题、即在同一喷射器腔内，可以朝不同角度勻称布置16个直径为1毫米的喷嘴。
如果喷射量还不够大，可将喷嘴的数量增加到17个、18个、19个......，直到满足为止。如
果喷射量已经太大，则可将喷嘴的数量减少到15个、14个、13个......，直到满足为止。当
然也可以通过改变喷嘴的直径来达到精确控制喷射量的目的。B种方案的工作过程可简述为首先，启动高真空自吸式汽、液混流喷射泵，蒸发罐内立刻产生真空。容积比为20的汽态制冷剂和液态制冷剂(汽态制冷剂4升/秒液态制冷剂200克/秒，4/0. 2 = 20)，从喷射泵的输入端口进入喷射泵内，经喷射泵的离心叶片压缩后，通过单向阀与储存罐的进口，进入储存罐内，立刻会产生1 1. 2大气压的压力。 后续进入的蒸发气体，在进入罐内之前已经被液化了一部分，制冷剂是以气液混合物形式进入储存罐内。并且从喷射泵流出到喷射器进入前为止，这段低压液管和储存罐，始终在不断液化、不断放热。由于制冷剂汽体和液体的比重相差很大，不需要作任何处理，肯定是汽在上、液体在下。因此从储存罐底部出口流出的肯定是液体。经三通、管道达到设置于蒸发罐上端的喷射器。由于储存罐内有1 1. 2大气压，而蒸发罐内为0. 6 0. 8大气压的真空度环境。在此1. 6 2大气压的压差作用下，制冷剂在蒸发罐内即刻就会自动实现喷射、 蒸发，达到制冷的目的。本发明的有益效果建立了一条全新的技术路线，打开了通往更为广泛使用卡诺循环理论的新天地，使卡诺循环理论能得到极致的发挥和充分的利用。采用高真空自吸式汽、液混合喷射泵，进行真空、增压喷射制冷和蒸发制冷技术手段。本发明的制冷剂只需要有1. 6 2个大气压即可，虽然气体流量高达每秒4升，但液体流量每秒只有0. 2千克，因此只需配置有1200瓦功率的电动机就够了。本发明在同一罐内，实现两次吸热制冷技术，尤其是B种方案，喷射制冷的优越性更为突出。因此采用1200瓦电机的制冷量，可与传统压缩制冷技术使用2000瓦电机功率的相媲美，省电、节能就显得更为突出。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是一个YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置结构示意图。图中1.蒸发罐；2.储存罐；3.旋叶式真空/增压喷射泵；4.真空表；5.压力表； 6.喷射器；7 8.单向阀；9.放液阀；10.端口；11.管道；12.进口 ； 13.窥视镜；14.加液孔；15.风机盘管换热器；16.盘管换热器。
具体实施例方式图1中，用蒸发罐1、储存罐2、旋叶式真空/增压喷射泵3、真空表4、压力表5、喷射器6、单向阀7、8和放液阀9有序串接，组成一个YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置。蒸发罐1内的液面和储存罐2内的液面处于同一水平位置。旋叶式真空/增压喷射泵 3从其输入端口 10同时吸入汽态和液态的制冷剂。图1实施例制冷循环工作过程可简述为首先，启动真空增压喷射泵3，蒸发罐1 内立刻产生真空，容积比为20的汽态制冷剂和液态制冷剂(汽态制冷剂4升/秒液态制冷剂200克/秒)从喷射泵3的输入端口 10流入旋叶泵3内。经旋叶泵3压缩后，通过管道11、单向阀7和贮存罐2进口 12进入储存罐2内，立刻会产生1 1. 2大气压。后续进入的蒸发气体，在进入储存罐2之前已经部分液化，制冷剂是以汽、液混合物形式进入储存罐2内。制冷剂在从旋叶泵3流出到进入喷射器6前为止，途中经过管道11和储存罐2时， 在不断液化和放热。由于制冷剂汽态和液态的比重相差很大，不需要作任何处理，肯定是汽体在上、液体在下。因此从储存罐2底部出口流出的肯定是液体。由于储存罐2内有1 1. 2大气压，而蒸发罐内为0. 6 0. 8大气压的真空环境。在此1. 6 2大气压的压差作用下，蒸发罐2内即刻就会自动实现喷射、蒸发，达到制冷的目的。在这里，需要强调指出由于喷射压差很小，如何实现良好喷射及精确控制喷射量就成为此项技术的关键。
为了能更好说明这个问题，可采用定量方式来表示。现在先让我们来选择一下流量为每秒4升的普通旋叶真空泵。其功率为550瓦；改装成符合本发明需要的真空、增压喷射泵，须使用功率为1100瓦的电动机。制冷剂汽体的比重为每立方米2. 6千克，即每秒 4升流量的蒸发汽，仅为10. 4克重。因此，实际喷射量应适当大于10. 4克。以每秒20克为好。这样，即还有9. 6克的制冷剂没被汽化，它的体积约有8cm3，与4公升汽化的体积相比，只占很小的容积，不会影响真空增压喷射泵的工作。为了能精确地控制每秒20克的喷射量，可采用单腔多点喷射技术来完成，即在同一喷射器6的腔室内，可以朝不同角度勻称布置12个直径为0.5毫米的喷嘴。如果喷射量还不够大，可将喷嘴的数量增加到13个、14
个、15个......，直到满足为止。如果喷射量已经太大，则可将喷嘴的数量减少到11个、10
个、9个......，直到满足为止。当然也可以通过改变喷嘴的直径来达到精确控制喷射量的目的。由于喷射器6是采用不同角度多点勻称布置，而喷嘴的直径只有0. 5毫米，尽管压差很小，不能形成理想雾化，但也足已形成大范围勻称状态的小液珠。因此，在密闭的真空环境下，小液珠很容易被汽化。其实，本发明只需要汽化其中的一部分喷液，而且，只是其中的一小部分喷液，允许大部分的喷液，仍以细小液体颗粒形式降落的液面上。事实上，在汽化喷液的同时，蒸发罐1内液面上也一直在不停汽化，它们之间会自动适应和满足。旋叶式真空/增压喷射泵3的抽气、压缩和喷射间的平衡。如果蒸发罐1内液面过高，那么经输入端口 10流入的液体比例必定会升高，汽、液输入比例即刻自动改变，液面就会自动下降。如果液面过低，那么流入的液体比例必定会减少，即汽、液输入比例即刻自动改变，液面就会慢慢自动升高。总之，整个循环制冷过程始终会自动调节。即容积比为20的汽态制冷剂/ 液态制冷剂设定值。其奥妙就是旋叶泵3输入端口 10的高度、与蒸发罐1内液面的高度， 正好处于一个临界平衡点，不需要人为设置任何测量、操作、控制和执行机构。一旦临界平衡点发生偏离，即能自动恢复调整再次达到平衡状态，即容积比为20的汽态制冷剂/液态制冷剂比值设定值。关于真空、增压喷射，可以实现制冷的目的，关于真空液体蒸发汽化可以实现制冷的目的，这些概念性的自然规律，在这里不再多述。本发明只是强调指出，仅用1100瓦单个电动机驱动，就能在同一罐内，实现两次制冷过程，大大提高了制机的工作效率，可与现有 2000瓦功率的传统压缩制冷技术媲美，甚至可以更胜一筹。大大节省了制冷功率，节省了电能消耗。综上所述，本发明对蒸发罐1和储存罐2的安装有要求，即蒸发罐1和储存罐2的窥视镜13必须安装在同一水平线上。蒸发罐1输出端的高度与蒸发罐1内液面的高度，必须保持一致，在一个临界平衡点位置上。本发明还要指出，在实施例1的制冷剂闭式循环回路中，使用了两只单向阀7和8， 其中与旋叶泵3输出端口 10连接安装的单向阀7，必须垂直安装。这样，可保证在不工作时，也能处于关闭状态。而另一只与蒸发罐1底部接口连接的单向阀8，又必须为水平安装。 在不工作时，能自动保证，蒸发罐1和储存罐2两者内部液面始终处于同一高度。实施例1 之所以要设置加液孔14、真空表4、压力表5、两只单向阀7、8和放液阀9。是为了测试、检修、保养、加液和观察的方便。同时也能防止工作或者关机时，汽、液倒灌。这些配置构件的安装，一点也不会影响闭式循环制冷工作。
实施例1中，制冷装置制取的冷能通过热媒循环换热装置移出。热媒循环换热装置带有一个置于室内的风机盘管换热器15和置于蒸发罐1内的盘管换热器16，并通过风机盘管换热器15向室内供冷。本发明的各种蒸馏装置可以用于制造家用空调，也可以用于制造冰箱。
权利要求
1.YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置，由蒸发罐、储存罐、旋叶式真空/增压喷射泵、真空表、压力表、喷射器、单向阀和放液阀有序串接组成，利用一个热媒循环换热装置输送制冷装置产生的热能及冷能，其特征在于蒸发罐内的液面和储存罐内的液面处于同一水平位置；旋叶式真空/增压喷射泵从其输入端口同时吸入汽态和液态的制冷剂。
2.YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置，由蒸发罐、储存罐、自吸式喷射泵、真空表、压力表、喷射器、单向阀和放液阀有序串接组成，利用一个热媒循环换热装置输送制冷装置产生的热能及冷能，其特征在于蒸发罐内的液面和储存罐内的液面处于同一水平位置；自吸式喷射泵从其输入端口同时吸入汽态和液态的制冷剂。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于流经旋叶式真空/增压喷射泵输入端口的汽态制冷剂和液态制冷剂容积比的取值范围为5 100。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于流经自吸式喷射泵输入端口的汽态制冷剂和液态制冷剂容积比的取值范围为5 100。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于流经旋叶式真空/增压喷射泵输入端口的汽态制冷剂和液态制冷剂容积比为20士2。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于流经自吸式喷射泵输入端口的汽态制冷剂和液态制冷剂容积比为20士2。
7.如权利要求1或者2所述的装置，其特征在于蒸发罐和储存罐的制冷剂液面处各含有窥视镜。
8.如权利要求1或者2所述的装置，其特征在于热媒循环换热装置含有一个置于室内的风机盘管换热器。
9.如权利要求1或者2所述的装置，其特征在于含有微电子控制装置。
全文摘要
YXY型真空增压喷射及真空蒸发制冷装置，由蒸发罐、储存罐、旋叶式真空/增压喷射泵或者自吸式喷射泵、真空表、压力表、喷射器、单向阀和放液阀有序串接组成，其特征在于蒸发罐内的液面和储存罐内的液面处于同一水平位置；旋叶式真空/增压喷射泵从其输入端口同时吸入汽态和液态的制冷剂。本发明的有益效果包括打开了通往更为广泛使用卡诺循环理论的新天地。采用高真空自吸式汽、液混合喷射泵，进行真空、增压喷射制冷和蒸发制冷技术手段。制冷剂只需要有1.6～2个大气压即可，虽然气体流量高达每秒4升，但液体流量每秒只有0.2千克，因此只需配置有1200瓦功率的电动机就够了。结合附图给出一个实施例。
文档编号F25B23/00GK102313396SQ20101022077
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者杨锡尧 申请人:江苏凯天机电制造有限公司