一种轮盖组件、膨胀机及空气循环机的制作方法

1.本发明涉及制冷领域，尤其涉及一种轮盖组件、膨胀机及空气循环机。


背景技术：

2.空气循环机在工作时，气体进入压缩机内膨胀对外做功，膨胀后的气体气温下降并排出，下降后的气体温度通常在0℃以下，在部分使用环境下，膨胀做功后的气体温度甚至达到了零下40℃；过低的温度使得膨胀机的叶轮与轮盖之间容易结冰，使得叶轮无法有效转动，此时充入的高压气体对叶轮做功容易引发叶轮的叶片损坏，甚至造成安全事故。
3.针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.为避免膨胀机的叶轮在气体膨胀做功后被低温气体冻住，现提出一种轮盖组件、膨胀机及空气循环机。
5.第一方面，本发明提供了一种轮盖组件，用于膨胀机，包括：
6.壳体，所述壳体设置有进气口和排气口；
7.轮盖，所述轮盖外壁面与所述壳体内壁面之间形成环绕所述轮盖的气体流道，所述气体流道与所述进气口、所述出气口均连通，所述进气口用于通入气体；当由所述进气口通入气体时，所述气体沿所述气体流道流动与所述轮盖进行热交换并由所述出气口排出。
8.优选的，所述轮盖组件还包括：
9.蜗壳，所蜗壳设置在所述壳体外部并与所述壳体连接，所述蜗壳设置有连通孔；
10.所述轮盖的进气端与所述蜗壳连通；
11.所述壳体的出气口与所述连通孔连通，由所述出气口排出的气体通过所述连通孔进入所述蜗壳内。
12.优选的，所述轮盖的外壁面设置有导热体，所述导热体位于所述气体流道内。
13.优选的，所述导热体包括沿着所述轮盖外壁面周向设置的突出于所述轮盖外壁面的环状导热片。
14.优选的，所述环状导热片设置有多个，多个所述环状导热片沿着所述轮盖的轴向间隔分布。
15.优选的，所述导热片的高度为h，厚度为w，相邻两个导热片的最小间距为d，所述轮盖的排气端的空腔直径为d则：0.01＜h/d＜0.2，
16.0.01＜w/d＜0.06，0.05＜d/d＜0.2。
17.优选的，所述h/d＝0.1，w/d＝0.03，d/d＝0.1。
18.优选的，所述轮盖的壁厚为t，0.01＜t/d＜0.2。
19.优选的，所述轮盖的壁厚t/d＝0.05。
20.优选的，所述壳体内包括第一密封部a和第一密封部b，所述第一安装部a和第一密封部b在所述轮盖轴向间隔分布；所述轮盖靠近排气端的外壁面设置有第二密封部a，靠近
环状间隔；501-进气孔；502-排气孔；601-第一凸起；602-第二凸起；701-第一o形圈；702-第二o形圈；8-壳体；801-蜗壳；802-连通孔；901-压缩进口；902-压缩出口。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
37.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序；“前端”和“后端”相对。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
38.本发明涉及制冷领域，尤其涉及一轮盖、膨胀机及空气循环机；空气循环机在工作时，气体进入压缩机内膨胀对外做功，膨胀后的气体气温下降并排出，下降后的气体温度通常在0℃以下，在部分使用环境下，膨胀做功后的气体温度甚至达到了零下40℃；过低的温度使得膨胀机的叶轮与轮盖之间容易结冰，使得叶轮无法有效转动，此时充入的高压气体对叶轮做功容易引发叶轮的叶片损坏，甚至造成安全事故。针对上述问题现提出一种轮盖、膨胀机及空气循环机。
39.第一方面，如图1-4所示，本发明提出了一种轮盖组件，用于膨胀机，包括壳体，壳体设置有进气口和排气口；轮盖，轮盖外壁面与壳体内壁面之间形成环绕轮盖的气体流道2，气体流道2与进气口、出气口均连通，进气口用于通入气体；当由进气口通入气体时，气体沿气体流道2流动与轮盖进行热交换并由出气口排出。
40.在膨胀机内设置轮盖，并在轮盖和壳体之间设置气体流道，气体流道内充入高温气体对轮盖进行加热，轮盖升温有效避免了轮盖内的叶轮3与轮盖之间结冰；叶轮3转动带动压缩机运动，压缩机工作产生的高温气体部分进入气体流道；提高了能量的利用，降低了功耗。
41.优选的，如图3所示，轮盖组件还包括：蜗壳，所蜗壳设置在壳体外部并与壳体连接，蜗壳设置有连通孔；轮盖的进气端101与蜗壳连通；壳体的出气口与连通孔连通，由出气口排出的气体通过连通孔进入蜗壳内。
42.由气体流道2排出的高压气体进入蜗壳内后再有蜗壳内进入轮盖的进气端101，当轮盖内设置有叶轮3时，用于推动叶轮3转动，提高了高压气体的利用率，节约了能源。
43.优选的，如图1所示，轮盖的外壁面设置有导热体，导热体位于气体流道2内。通过导热体加快气体流道内的高温气流将热量传导至轮盖，加快对轮盖加热。
44.优选的，导热体包括沿着所轮盖外壁面周向延伸的环状导热片4。多个导热片4对轮盖进行导热，加热更加均匀。
45.优选的，导热体包括沿着轮盖外壁面周向设置的突出于轮盖外壁面的环状导热片4。相邻两个导热片4之间形成有沿轮盖周向延伸的环状间隔401，高温气流在气体流道2内
流动并进入间隔内，在轴向方向的多个间隔使气流在分布更加均匀，对轮盖加热更加均匀。进一步的可以使导热片4垂直连接在轮盖外壁面，使得每个环状间隔401的轴向间距大小基本一致，有利于高温气流在不同的环状间隔401内进行流动和加热。
46.优选的，如图1和图4所示，导热片4的高度为h，厚度为w，相邻两个导热片4的最小间距为d，轮盖的排气端102的空腔直径为d则：0.01＜h/d＜0.2，0.01＜w/d＜0.06，0.05＜d/d＜0.2。
47.优选的，h/d＝0.1，w/d＝0.03，d/d＝0.1。
48.导热片4的厚度、高度以及相邻两个导热片4之间的间距和轮盖排气端102的内径相关，在上述数字范围内，导热片4导热效果较好，同时还能保证导热片4自身的结构强度，又避免了耗材过多，避免了浪费，导热片4之间的间距即能够保证导热的均匀，也能起到比较好的导流作用，避免气流在轴向方向一端聚集，导致受热不均匀。导热片4的规格尺寸以及间距和排气端102口径相关，排气端102口径越大，相应的导热片4的规格尺寸也变大。
49.优选的，轮盖的壁厚为t，0.01＜t/d＜0.2。
50.优选的，轮盖的壁厚t/d＝0.05。
51.轮盖壁厚在上述范围内，既能保证作为轮盖的强度，同时也有利于传导热量。
52.优选的，壳体内包括第一密封部a和第一密封部b，第一安装部a和第一密封部b在轮盖轴向间隔分布；轮盖靠近排气端102的外壁面设置有第二密封部a，靠近进气端101的外壁面设置有第二密封部b；第一密封部a与第二密封部a密封配合，第一密封部b与第二密封部b密封配合；气体流道2位于第一密封部a、第二密封部a、第一密封部b、第二密封部b、壳体内壁面和轮盖外壁面之间。
53.气流流动被密封在环状空间内，有效使高温气体在气体流道2内流动，避免了高温气体的流动，提高了高温气体的利用率。
54.优选的，壳体内凸出形成有环板，环板的内侧面在轮盖的径向方向形成有朝向轮盖的第一密封面a，壳体内壁面还形成有第一密封面b，第一密封面b沿壳体内壁面周向延伸形成环状；第一密封部a为第一密封面a，第一密封部b为第二密封面b；
55.轮盖靠近排气端102的外壁面沿轮盖周向延伸形成环状第一凸起601，第一凸起601形成有第一沟槽，第一沟槽沿第一凸起601的长度方向延伸且朝向第一密封面a；第一凸起601内设置有第一密封件；轮盖靠近进气端101的外壁面凸出形成环状第二凸起602，第二凸起602形成有第二沟槽，第二沟槽沿第二凸起602的长度方向延伸且朝向第一密封面b；第二沟槽内设置有第二密封件；第二密封部a包括第一沟槽和第一密封件，第二密封部b包括第二沟槽和第二密封件；第一凸起601与第一密封面a之间经所第一密封件密封；第二凸起602与第二密封面b之间经第二密封件密封；第一密封件为第一o形圈701，第二密封件为第二o形圈702。
56.第二方面，如图1-4所示，本发明还提供了一种膨胀机，包括叶轮3，叶轮3的轮盖组件，叶轮3设置在轮盖内，叶轮3与轮盖之间形成有间隙。膨胀机工作稳定，有效避免了膨胀机的叶轮3与轮盖之间被冻住。
57.第三方面，如图5所示，本发明还提供了一种空气循环机，包括压缩机以及的膨胀机；压缩机包括压缩进口901和压缩出口902，压缩出口902与壳体的进气口连通。压缩机包括有压缩壳，压缩壳上形成有压缩进口901和压缩出口902，压缩壳内设置有压缩叶片8；压
缩壳上的压缩出口902与膨胀机上的进气孔501连通；叶轮3与压缩叶片8同轴设置，当气体进入膨胀机驱动叶轮3转动时，压缩叶片8与叶轮3同时转动并将外部其他由压缩进口901吸入压缩壳内，被吸入压缩壳内的气体被压缩叶片8压缩升温后由压缩出口902排出，由压缩出口902排出的升温后的气流至少部分经进气孔501进入气体流道。
58.膨胀机工作时带动压缩机工作，压缩机压缩后的高温气流的一部分进入气体流道2内对轮盖加热，提高了压缩机的工作效果，又避免了膨胀机叶轮3与轮盖之间结冰。
59.下面以空气循环机为例介绍本发明的工作过程和原理；从进气端101充入高压气体，高压气体膨胀做功并推动叶轮3转动后由排气端102排出；一方面高压气体膨胀做功时高压气体变为低压气体(常压)温度降低至零度以下，零度以下的气体对叶轮3产生冰冻，在叶轮3表面结冰影响叶轮3与气流之间的受力关系；另一方面，叶轮3转动的同时，与叶轮3同轴的压缩机叶片转动，压缩机叶片将空气由压缩进口901吸入压缩机内，空气被压缩机加压温度升高，温度升高后的部分高温气体由压缩出口902排出并有一部分经进气孔501进入气体流道2内，高温气体在气体流道2内流动，并且在导热片4之间的间隔内流动，高温气体对导热片4和轮盖进行加热，导热片4提高了高温气体与轮盖之间的导热效率，导热片4再讲热量传导至轮盖，轮盖受热后将热量以辐射的方式向轮盖内的叶轮3进行加热，提高了叶轮3的温度，避免了叶轮3表面结冰，避免了叶轮3与轮盖的内避免之间结冰。高温气体在气体流道2内流动后由排气孔502排出。气体流道2被第一凸起601、第一o形圈701、第二凸起602、第二o形圈702、第一密封面、第二密封面所包围，高温气体在密闭的气体流道2内流动，避免了高温气体泄露，提高了高温气体对轮盖的加热效率。
60.本发明通过在膨胀机内设置轮盖，并在轮盖和壳体之间设置气体流道，气体流道内充入高温气体对轮盖进行加热，轮盖升温有效避免了轮盖内的叶轮与轮盖之间结冰；叶轮转动带动压缩机运动，压缩机工作产生的高温气体部分进入气体流道；提高了能量的利用，降低了功耗；由气体流道排出的高压气体进入蜗壳内，并由蜗壳再次进入轮盖的进气端碰撞做功，提高了高压气流的利用率。
61.以上具体的示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方式；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。