专利名称：一种气动式气波制冷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制冷机械，尤其涉及一种气动式气波制冷机。
背景技术：
现有的低温制冷技术，多采用多级压缩制冷剂的方式达到低温的目的。第一级压 缩一种制冷剂，在吸收应用第一级压缩所得的冷量的基础上第二级压缩第二种制冷剂，通 过制冷剂的汽化吸热达到降温的目的，通常第二级压缩所使用的制冷剂液化点温度要比第 一级制冷剂液化点温度低。采用这种制冷方式有许多缺点首先，由于采用多级压缩，制冷 效率低；其次，由于须采用制冷剂，不利于环境保护；再次，由于存在制冷剂泄漏的风险，采 用这种制冷技术存在安全隐患。现有技术中通常使用如下两种气波制冷结构，一种是使用电机的气波制冷机，其 通过电机带动气体分配器旋转制冷。另一种是自旋转式气波制冷机，其是气体分配器的气 体喷入振荡管中气流方向与振荡管互成角度的技术方案，振荡管中的气体在气体反冲力的 作用下，使气体分配器旋转。以上两种气波制冷结构均存在一定的设计缺陷，例如使用电机的气波制冷机，由 于气波制冷机的主轴的转动需要通过电机的带动运转。这样，气波制冷机的主轴就必须置 于气波制冷机的机壳的外部，由于气波制冷机的机壳内是高压气体，所以不可避免的会产 生气体的泄漏，对于低温设备来说，同时增加了冷量的泄漏。特别是在机壳内通过可燃性气 体进行制冷时，存在着一定的安全隐患。为了防止机壳内气体的泄漏，目前的方案是采用 干气密封。即便如此，气体泄漏仍不可避免，对于这部分泄漏的气体的监控和处理的成本很 高，况且对进入气波制冷机的气源纯净度也有一定的要求；对于采用自旋转式气波制冷机 的制冷方式，由于不能主动调节转速，导致气波制冷机制冷效率比较低。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种气动式气波制冷机，可以明显 的提升制冷效率，在不使用电机的情况下仍旧可以主动调节转速，结构紧凑，操作便捷，易 于控制。为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种气动式气波制冷机，包括机体 和封闭设置在所述机体中的轮转分配器，在所述机体的内腔中具有冷气收集部，所述内腔 连通设置振荡管，所述轮转分配器的中空主轴与所述振荡管设置连通，所述中空主轴的开 口端分别密封连接充气管，至少有两路高压气体可分别通过所述充气管置入所述振荡管形 成高压制冷回路；
所述轮转分配器的所述中空主轴上设置叶轮，所述机体的侧壁分别贯通设置气体驱动 入口和气体驱动出口，至少有一路高压气体从所述气体驱动入口置入所述冷气收集部中驱 动所述叶轮旋转形成高压调速回路。所述充气管设置为对称的两个，所述两个对称的充气管分别密封的连接在所述中空主轴的两相对设置的开口端。所述机体包括第一端盖、机壳以及第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖分别 封闭设置在所述机壳的两开口端，所述两个对称的充气管通过法兰盘分别固定设置在所述 第一端盖和所述第二端盖的外侧。所述振荡管一端与所述内腔相连通，相对的另一端设置封闭。所述叶轮可旋转的套接固定在所述中空主轴的端部；
所述轮转分配器还包括喷嘴，所述喷嘴设置在位于所述中空主轴中部的凸台上。所述振荡管是呈放射状排布的管体结构，所述喷嘴设置的位置与所述振荡管的开 口端的位置设置相对，当所述中空主轴旋转时，所述喷嘴可依次与所述振荡管的开口端相 对接。所述振荡管与所述机壳的表面设置垂直。所述气体驱动入口和所述气体驱动出口设置在所述机壳的端部，所述气体驱动入 口和所述气体驱动出口均为贯通孔结构，可将所述内腔的内外气体连通；
由所述气体驱动入口进入所述冷气收集部中的高压气体可驱动所述叶轮旋转，并由所 述气体驱动出口排出。所述叶轮包括离心式叶轮或轴流式叶轮中的任一种叶轮。实施本发明实施例，具有如下有益效果，本发明实施例的气动式气波制冷机，在不 使用电机的情况下仍旧可以主动调节转速，大大降低了冷气收集部与外界的热交换，简化 了保温工序，密封性能更好，不但可以明显的提升制冷效率，而且其结构紧凑，简化了生产 和装配程序，降低了生产成本，操作便捷，易于控制。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据 这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。图1是本发明气动式气波制冷机的爆破结构示意图； 图2是本发明气动式气波制冷机的剖面结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一 步地详细描述。结合参照图1、图2所示，本发明实施例的气动式气波制冷机，包括机体1和封闭设 置在所述机体1中的轮转分配器2，所述轮转分配器2的中空主轴21上设置叶轮22，在所 述机体1的内腔14中具有冷气收集部3，所述内腔14连通设置若干振荡管145，所述轮转 分配器2的所述中空主轴21与所述振荡管145设置连通，至少有两路高压气体可分别置入 所述振荡管145中形成高压制冷回路；
所述机体1的侧壁分别贯通设置气体驱动入口 142、气体驱动出口 143，至少有一路高 压气体从所述气体驱动入口 142置入所述冷气收集部3中驱动所述叶轮22旋转形成高压调速回路。机体1是由左右两侧端盖将机壳封闭的中空容置构件，其包括第一端盖12、机壳 14、第二端盖16。机壳14大致为两端开口的中空圆柱体，第一端盖12是截面形状与机壳 14的截面形状大致相同的挡板结构，其围挡覆盖在机壳14的一端(如图所示的左端)，第二 端盖16是形状与第一端盖12形状设置对称的挡板结构，其覆盖在机壳14的另一端(如图 所示的右端)。在第一端盖12与机壳14之间、机壳14与第二端盖16之间分别采用多个螺 栓进行固定，如图示固定的螺栓为191、192、193、194。在第一端盖12与机壳14之间、机壳 14与第二端盖16之间的连接处分别设置密封圈(图未示)进行密封，可以理解的是，第一端 盖12与机壳14之间、机壳14与第二端盖16间的固定密封形式并不限定在上述螺栓固定 的方式，也可以采用其他常见的固定方式。机壳14大致为两端开口的中空圆柱体，其中空区域为用于容置轮转分配器2的内 腔141。轮转分配器2的中空主轴21封闭在该内腔141中。机壳14的侧壁贯通设置气体 驱动入口 142、气体驱动出口 143以及冷气出口 144。本实施例中，气体驱动入口 142和气 体驱动出口 143设置在机壳14的端部，设置为上下排布的排列关系，气体驱动入口 142和 气体驱动出口 143均为贯通孔结构，可以将内腔141的内外气体连通，当气动式气波制冷机 工作时，高压气体可以由气体驱动入口 142进入机壳14的内腔141中，并通过气体驱动出 口 143排出，冷气出口 144位于与机壳14设置气体驱动入口 142和气体驱动出口 143 —端 相对的另一端位置上，其同样设置为可以将内腔141的内外气体连通的贯通孔结构，具体 实施时，内腔141中经制冷的气体可由该出口排至机壳的外部。振荡管145位于机壳14中部的外侧并设置与所述内腔141相连通振荡管，本实施 例中，振荡管145是呈放射状排布的管体结构，其一端开口与机壳14的内腔141相连通，相 对的另一端设置封闭，也就是说，振荡管145的开口端是与机壳14的内腔141相连通的，且 两两振荡管145间的间距设置相等。具体实施中，振荡管145的数量及具体排布方式并不 限定，其以及根据气波制冷机的实际需求进行调整，只要满足其一端与机壳14的内腔141 相连通，相对的另一端设置封闭即可。轮转分配器2是气动式气波制冷机实施制冷的主要部件，其包括中空主轴21、叶 轮22以及喷嘴23，叶轮22可旋转的套接固定在中空主轴21的端部，喷嘴23设置在位于中 空主轴21中部的凸台M上，本实施例中，凸台的截面尺寸与机壳14的内腔141的尺寸设 置相当，喷嘴23设置的位置与机壳14振荡管145开口端的位置设置相对，当中空主轴21 旋转时，喷嘴23可依次与振荡管145的开口端相对接，凸台的具体形状并不限定，只要满足 其在旋转过程中端部可与内腔141的内壁相对接即可。这样，开口尺寸与振荡管145开口 端尺寸大致相同的喷嘴23就可以将中空主轴21中的高压气体依次喷入振荡管145中。中空主轴21是中空的轴承结构，其两端开口，并与喷嘴23相连通，由中空主轴21 两端进入的气体经由喷嘴23可进入内腔141中，进一步的，由于喷嘴23设置的位置与机壳 14外侧具有的振荡管145开口端设置的位置相对，由喷嘴23排出的气体可直接进入振荡管 145 中。叶轮22中部具有用于将其套接在中空主轴21上的通孔222，具体实施时，通过通 孔222将叶轮22套接固定在中空主轴21的端部并将其置入内腔141中即可。优选的，叶轮22包括离心式叶轮或轴流式叶轮中的任一种。
具体实施时，机体1第一端盖12和第二端盖16的两端分别设置充气管4，该充气 管4包括安装固定在第一端盖12通孔121处的第一充气管41、和安装固定在第二端盖16通 孔161处的第二充气管42，第一充气管41、第二充气管42的外部分别固定法兰盘43，其中 法兰盘43通过螺丝或螺栓可分别固定在第一端盖12和第二端盖16的外侧，也就是说，法 兰盘的表面和第一侧盖12、第二侧盖16的表面对应开设螺孔和盲孔，当第一充气管41、第 二充气管42的端部分别穿过第一侧盖12、第二侧盖16的中部通孔121、161并插接在轮转 分配器2中空主轴21的开口端上时，可以使用螺栓或螺丝(如图所示的195、196、197、198) 将法兰盘43分别固定在第一侧盖12、第二侧盖16的外侧。优选的，第一充气管41、第二充气管42的端部密封连接设置在中空主轴21的开口端。优选的，喷嘴23亦可置入内腔141中，并不影响方案的实施。实施时，两路高压气体可分别从第一充气管41、第二充气管42分别置入机壳中空 主轴21中，进入中空主轴21的气体经由喷嘴23以声速喷入振荡管145中。冷气收集部3位于所述中空主轴21的外部并由轮转分配器2的内腔141围挡所 形成的环状空间。冷气收集部3是气动式气波制冷机在工作过程中主要的气体制冷过程的 空间区域，亦是高压气体从所述气体驱动入口 142置入所述冷气收集部3后驱动所述叶轮 22旋转形成高压调速回路的空间区域，冷气收集部3的制冷过程是前述高压气体经由中空 主轴21上的喷嘴23进入振荡管145后的气体做功过程，而高压调速过程同样是在冷气收 集部3中进行的，亦即高压气体从所述气体驱动入口 142置入所述冷气收集部3后驱动所 述叶轮22旋转形成的。本发明实施例的气动式气波制冷机在具体装配时，可先将叶轮22套接设置在中 空主轴21的端部，在将中空主轴21置入机壳14的内腔141中，由于叶轮22，和中空主轴 21中部设置的凸台M的尺寸与机壳14的内壁141的尺寸设置大致相同，当套设叶轮22的 中空主轴21置入机壳14的内腔141中后，中空主轴21的凸台M刚好对接机壳14的内壁 141(本实施方式中，凸台M设置为非接触式的方式，其与内壁的间隙很小，在转轮分配器2 旋转时，喷嘴23周围采取密封手段阻止高压气体泄漏到内腔141中)，中空主轴21的中心轴 线刚好与机壳14的纵向轴线在同一直线上。紧接着，将第一充气管41、第二充气管42分别 固定法兰盘43上，再将其整体固定在第一侧盖12、第二侧盖16的外侧端。具体的，由于法 兰盘43的表面和第一侧盖12、第二侧盖16的表面对应开设螺孔和盲孔，当第一充气管41、 第二充气管42的端部分别穿过第一侧盖12、第二侧盖16的中部通孔121、161并插接在轮 转分配器2中空主轴21的开口端上时，可以使用螺栓或螺丝将法兰盘43分别固定在第一 侧盖12、第二侧盖16的外侧。值得说明的是，由于第一充气管41、第二充气管42固定在法 兰盘43的中部，使得装配时，第一充气管41和第二充气管42纵向轴线刚好与中空主轴21 的纵向轴线在同一直线上，并且由于充气管4的管径尺寸刚好与中空主轴21的管径尺寸相 适配，装配完成后，第一充气管41、第二充气管42的端部密封连接设置在中空主轴21的开 口端。至此，完成了对气动式气波制冷机的装配。可以理解的是，充气管4和端盖的安装顺序并不限定在上述实施方式中，也可以 先将固定了充气管的法兰盘43固定在端盖上，在整体对端盖进行固定，同样可以准确的将 充气管密封在中空主轴的开口端，并不影响具体的实施。
本发明实施例的气动式气波制冷机在具体实施时，有两路高压气体分别从第一充 气管41、第二充气管42置入中空主轴21中，由于贯通的中空主轴21的中部设置喷嘴23， 两路高压气体迅速的从中空主轴21中部设置的喷嘴23中挤压喷出，由于喷嘴23的通道 面积有限，气体流经喷嘴23的过程实为高压气体的加速过程，高压气体的流速被加速到声 速，由于喷嘴23在凸台M上设置的位置刚好与机壳14外壁凸设的振荡管145的轴向截面 在同一平面上，且中空主轴21的凸台M刚好对接机壳14的内壁141，气体流经喷嘴23后 被直接喷入在内腔141中设置开口端的振荡管145中，也就是说，在喷嘴23与振荡管145 开口端相对接时，经加速的高压气体对振荡管145中原有的气体做功，在此过程中，振荡管 6内原有的气体接受刚刚射入的声速高压气体的能量而使温度和压力升高，入射的声速高 压气体由于对外做功，自身温度和压力降低。同时，由于转轮分配器2是一直在转动的(驱 动其转动方式在后一段详细说明)，当转轮分配器2带动中空主轴21转动时，喷嘴23脱离 当前振荡管145，与下一个位置的振荡管145相对接。此后，原有振荡管6中的气体由于喷 嘴23的离开，其中的被降温的气体从振荡管6中返至机壳14的内腔141内，并由冷气出口 144排出。此外，还有一路高压气体从所述气体驱动入口 142置入所述冷气收集部3中，此路 高压气体可以驱动套接设置在中空主轴21上的叶轮22进行旋转，叶轮22旋转过程中，可 以驱动中空主轴21的旋转，由气体驱动入口 142置入冷气收集部3中的高压气体将从气体 驱动出口 143排出。也就是说，通过控制置入冷气收集部3中高压气体的压力和流量调节 中空主轴21转速，例如，当通过气体驱动入口 142置入冷气收集部3中高压气体的压力和 流量降低时，中空主轴21的转速也相应降低，通过上述主动调节中空主轴21的转速可以提 高气动式气波制冷机的制冷效率。本发明实施例的气动式气波制冷机，不使用电机的情况下仍旧可以主动调节转 速，大大降低了冷气收集部与外界的热交换，简化了保温工序，密封性能更好，不但可以明 显的提升制冷效率，而且其结构紧凑，简化了生产和装配程序，降低了生产成本，操作便捷， 易于控制。以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权 利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
权利要求
1.一种气动式气波制冷机，包括机体和封闭设置在所述机体中的轮转分配器，在所 述机体的内腔中具有冷气收集部，所述内腔连通设置振荡管，所述轮转分配器的中空主轴 与所述振荡管设置连通，其特征在于，所述中空主轴的开口端分别密封连接充气管，至少有 两路高压气体可分别通过所述充气管置入所述振荡管形成高压制冷回路；所述轮转分配器的所述中空主轴上设置叶轮，所述机体的侧壁分别贯通设置气体驱动 入口和气体驱动出口，至少有一路高压气体从所述气体驱动入口置入所述冷气收集部中驱 动所述叶轮旋转形成高压调速回路。
2.如权利要求1所述的气动式气波制冷机，其特征在于，所述充气管设置为对称的两 个，所述两个对称的充气管分别密封连接在所述中空主轴的两相对设置的开口端。
3.如权利要求2所述的气动式气波制冷机，其特征在于，所述机体包括第一端盖、机壳 以及第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖分别封闭设置在所述机壳的两开口端，所述 两个对称的充气管通过法兰盘分别固定设置在所述第一端盖和所述第二端盖的外侧。
4.如权利要求3所述的气动式气波制冷机，其特征在于，所述振荡管一端与所述内腔 相连通，相对的另一端设置封闭。
5.如权利要求4所述的气动式气波制冷机，其特征在于，所述叶轮可旋转的套接固定 在所述中空主轴的端部；所述轮转分配器还包括喷嘴，所述喷嘴设置在位于所述中空主轴中部的凸台上。
6.如权利要求5所述的气动式气波制冷机，其特征在于，所述振荡管是呈放射状排布 的管体结构，所述喷嘴设置的位置与所述振荡管的开口端的位置设置相对，当所述中空主 轴旋转时，所述喷嘴可依次与所述振荡管的开口端相对接。
7.如权利要求6所述的气动式气波制冷机，其特征在于，所述振荡管与所述机壳的表 面设置垂直。
8.如权利要求3所述的气动式气波制冷机，其特征在于，所述气体驱动入口和所述气 体驱动出口设置在所述机壳的端部，所述气体驱动入口和所述气体驱动出口均为贯通孔结 构，可将所述内腔的内外气体连通；由所述气体驱动入口进入所述冷气收集部中的高压气体可驱动所述叶轮旋转，并由所 述气体驱动出口排出。
9.如权利要求1-8任一项所述的气动式气波制冷机，其特征在于，所述叶轮包括离心 式叶轮或轴流式叶轮中的任一种叶轮。
全文摘要
一种气动式气波制冷机，包括机体和封闭设置在所述机体中的轮转分配器，在所述机体的内腔中具有冷气收集部，所述内腔连通设置振荡管，所述轮转分配器的中空主轴与所述振荡管设置连通，所述中空主轴的开口端分别密封连接充气管，至少有两路高压气体可分别通过所述充气管置入所述振荡管形成高压制冷回路；所述轮转分配器的所述中空主轴上设置叶轮，所述机体的侧壁分别贯通设置气体驱动入口和气体驱动出口，至少有一路高压气体从所述气体驱动入口置入所述冷气收集部中驱动所述叶轮旋转形成高压调速回路。采用本发明实施例的气动式气波制冷机，可以明显的提升制冷效率，在不使用电机的情况下仍旧可以主动调节转速，结构紧凑，操作便捷，易于控制。
文档编号F25B9/00GK102121759SQ20111004837
公开日2011年7月13日 申请日期2011年3月1日 优先权日2011年3月1日
发明者单希壮, 戴帅, 邢小月 申请人:深圳市力科气动科技有限公司