一种双级复叠低温冷凝机组的制作方法

本实用新型涉及制冷技术领域，特别涉及一种双级复叠低温冷凝机组。

背景技术：

在低温制冷领域中，低于在-40℃～-70℃低温区间，应用需求广泛。使用如用于科研院所、金属处理、生物工程、血站、医院、卫生防疫系统、高校实验室、军工企业等领域中。速冻食品设备（海鲜、肉类、水饺等）、冷库、低温冷冻柜、低温实验设备及专用设备、低温真空干燥设备、车用冷冻（藏）设备、物流周转冷冻（藏）设备、疫苗运输、生鲜电商冷链配送、生鲜电商中转站及便利店自提站、最后1公里冷链配送。应用温度低于-18度时，普遍存在制冷量不足的情况，具体表现为降温时间长、或温度难以降低。尤其速冻设备要求快速降温，冷量需求更为严格。

双级复叠式制冷原理为：高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂。高温部分系统中制冷剂的蒸发是用来使低温部分系统中制冷剂冷凝，用一个冷凝蒸发器将两部分联系起来，它既是高温部分的蒸发器，又是低温部分的冷凝器。低温部分的制冷剂在蒸发器内向被冷却对象吸取热量（即制取冷量），并将此热量传给高温部分制冷剂，然后再由高温部分制冷剂将热量传给冷却介质（水或空气）。

现有技术应用中， -40℃以上的制冷冷凝机组的结构图，如图 1 所示，-40℃以上的制冷冷凝机组包括储液器15、制冷压缩机16、 冷凝器17和冷凝风机18、截止阀（液）19、截止阀（汽）20， -40℃以上的制冷冷凝机组在低于-40℃以下运行和使用中存在以下问题：1、制冷能力问题，单级压缩制冷使用循环工质特性决定，当蒸发温度低于-30℃以下时，压缩机表现出压力趋向0kg/cm²，吸气压力底吸气能力严重不足，所以导致冷量快速衰减，无法达到要求温度。如采用R13\R23,等高温制冷剂，冷凝压力过高且常温环境下无法对气态冷凝。2、可靠性问题，中温制冷剂吸气压力的降低导致压缩机的压比增加，压比超过10以上时会影响压缩机的正常寿命和效率。高温制冷剂在常温不能冷凝，且冷压力过高不安全。

综上原因，-40℃以上制冷方式可以采用单级压缩制冷，-40℃以下制冷方式则需采用双级压缩或复叠式压缩制冷才能正常运行和获取需要的工作温度。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：设计实现一种双级复叠低温冷凝机组，解决现有低温制冷设备不能在-40℃～-70℃温度区间内稳定使用的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型设计的一种双级复叠低温冷凝机组，包括第一级中温制冷压缩机、与中温制冷压缩机的输出口连接冷凝器、对冷凝器吸风或吹风的冷凝风机，冷凝器的冷媒输出口连接储液器，经节流元件后进入冷凝蒸发器的蒸发侧入口管，中温制冷压缩机的输入口连接冷凝蒸发器的蒸发侧出口管形成一路制冷循环。第二级低温制冷压缩机的输出口连接的油气分离器，经冷凝蒸发器的冷凝侧入口管，最终从冷凝侧出口管连接低温冷凝机组的液管阀，低温制冷压缩机的输入口连接低温冷凝机组的汽管阀，液管阀和汽管阀连通到蒸发装置。

作为一种优选：冷凝风机与蒸发装置的蒸发风机是水平对置安装。

作为一种优选：第一级中低温制冷压缩机和第二级低温制冷压缩机的结构形式采用卧式或立式，第一级中低温制冷压缩机和第二级低温制冷压缩机的活塞运动形式是滚动转子式或涡旋式。

作为一种优选：冷凝蒸发器是板式换热器或套管式换热器或管片式换热器或微通道换热器。

作为一种优选：冷凝器采用管片式或平行流式或管带式或微通道式。

作为一种优选：冷凝风机是罩机电机或内转子电机或外转子电机。

作为一种优选：第一级节流元件采用毛细管或电子膨胀阀或热力膨胀阀。

作为一种优选：油气分离器安装在压缩机出口，结构为离心式。

作为一种优选：第一级中温压缩机使用制冷剂为：R134a、R404A、R22、R407C、R410A其中的一种。

作为一种优选：第二级低温压缩机使用制冷剂为：R23或R13。

本实用新型有益效果：

1、通过第一级中温制冷压缩机和第二级低温制冷压缩机的联合控制解决了单台压缩机负荷过重无法实现-40以下制冷的要求。

2、第一级中温制冷压缩机和第二级低温制冷压缩机之间共同连接到冷凝蒸发器，两路互不干扰，即是一路损坏，另一路也能维持工作一定的制冷效果，实现了整个冷凝机组更加稳定的运行，。

3、第一级中温制冷压缩机和第二级低温制冷压缩机的散热器件不同，分别是冷凝风机和蒸发风机，彼此工作时，对置安装，从而可以通过空气路通，彼此相互提高散热效果。

附图说明

附图1：常规低温制冷冷凝机组的结构图。

附图2：本实用新型一种双级复叠低温冷凝机组的系统原理图。

附图3：本实用新型一种双级复叠低温冷凝机组的结构图。

附图标记说明：1-冷凝风机，2-冷凝器，3-节流元件，4-储液器，5-第一级中温制冷压缩机，6-油气分离器，7-第二级低温制冷压缩机，8-冷凝蒸发器，9-液管阀，10-气管阀，11-冷凝蒸发器蒸发侧入口管，12-冷凝蒸发器蒸发侧出口管，13-冷凝蒸发器冷凝侧入口管，14-冷凝蒸发器冷凝侧出口管，15-储液器，16-中低温制冷压缩机，17-冷凝器，18-冷凝风机，19-液体截止阀，20-汽体截止阀。

虚线框为蒸发装置，内部为21-蒸发器，22-蒸发风机，23-节流元件。

具体实施方式

如图2所示的一种双级复叠低温冷凝机组，包括第一级中温制冷压缩机5、与中温制冷压缩机5的输出口连接冷凝器2、对冷凝器2吸风或吹风的冷凝风机1，冷凝器2的冷媒输出口连接储液器4，经节流元件3后进入冷凝蒸发器8的蒸发侧入口管11，中温制冷压缩机5的输入口连接冷凝蒸发器8的蒸发侧出口管12形成一路制冷循环。第二级低温制冷压缩机7的输出口连接的油气分离器6，经冷凝蒸发器8的冷凝侧入口管13，最终从冷凝侧出口管14连接低温冷凝机组的液管阀9，低温制冷压缩机7的输入口连接低温冷凝机组的汽管阀10，所述的液管阀9和汽管阀10连通到蒸发装置。第一级中温制冷压缩机和第二级低温制冷压缩机的散热器件不同，分别是冷凝风机和蒸发风机，彼此工作时，冷凝风机1与蒸发装置的蒸发风机22是对置安装，从而可以通过空气路通，彼此相互提高散热效果。

第一级中低温制冷压缩机5和第二级低温制冷压缩机7的结构形式采用卧式或立式，第一级中低温制冷压缩机5和第二级低温制冷压缩机7的活塞运动形式是滚动转子式或涡旋式。

冷凝蒸发器8是板式换热器或套管式换热器或管片式换热器或微通道换热器。冷凝器2采用管片式或平行流式或管带式或微通道式。冷凝风机1是罩机电机或内转子电机或外转子电机。第一级节流元件3采用毛细管或电子膨胀阀或热力膨胀阀。节流元件3与储液器4之间安装电磁阀。油气分离器6安装在压缩机7出口，结构为离心式。

为了保证制冷的阶梯效果，并防止能源浪费，第一级中温压缩机使用制冷剂为：R134a、R404A、R22、R407C、R410A其中的一种。第二级低温压缩机使用制冷剂为：R23或R13。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。