专利名称：一种变频磁悬浮压缩膨胀机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中央空调制冷装置，特别涉及一种变频磁悬浮压 縮膨胀机组。
背景技术：
在制冷空调行业，节约能源是衡量产品先进性的首要问题。国家 对节能有一系列的措施，在公共建筑中，空调所消耗的电能占总电能
的30%以上，节省空调设备的电能具有十分重要的意义。
传统的空调制冷系统是由压縮机、冷凝器、节流机构和蒸发器四
大件组成，制冷剂流过节流机构是等焓过程，此过程只改变制冷剂的
压力、温度参数，无法获得膨胀功。
由于离心式压縮机旋转速度很高，常规的压縮机的驱动轴和轴承
之间需要用润滑油进行润滑，以便减小磨擦和磨损，同时带走磨擦热
量，需要有复杂的润滑系统，此结构使空调机组结构复杂，能耗大，
维护保养麻烦，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种可将空调制冷 系统的膨胀功回收利用，并通过轴直接输送给压縮机消耗，节能效果
好、结构合理、功能完善的变频磁悬浮压縮膨胀机组。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的
一种变频磁悬浮压縮膨胀机组，包括组合连接的压縮机、冷凝器、 蒸发器、膨胀机，所述磁悬浮轴承离心式压縮机和径流式膨胀机通过 轴直联，所述轴悬浮于左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承、轴向 磁悬浮轴承上，所述左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承的中间设 有用于驱动离心式压縮机的电机，所述电机为变频电机。
所述径流式膨胀机包括进气室及出气管，所述进气室与出气管之 间设有与二者贯通的喷嘴、叶轮，所述叶轮固接于轴上。
所述径流式膨胀机为单级径流式膨胀机。
所述变频电机转速为10000 80000rpm。 所述磁悬浮轴承离心式压縮机为多级离心式压縮机。
本发明采用上述技术方案后，可以达到以下有益效果
1、 节能。本发明节能主要由以下三方面来实现1)采用膨胀机 回收能量；2)采用磁悬浮轴承无油润滑，降低磨檫功耗；3)热交换器 表面不被润滑油污染，提高传热效率，减小传热温差，此结构可节能 10%左右。
2、 降耗。本发明采用径流式膨胀机替代常规空调系统的节流机构， 制冷剂的膨胀是等熵过程，可获得膨胀功；通过与压缩机直联的轴， 将膨胀功输送给压縮机，节省了整个机组从外界输入的电力，可降耗 10%左右。
3、 环保。本发明使用环保制冷剂R134a、 R407C、 R410A、 C02 ，
减少了大气污染，其环保性已得到国际公认。
4、 节材。本发明采用的离心式压縮机和径流式膨胀机高速旋转， 体积小、重量轻，重量只有常规机组的1/5，节省材料。
5、 简化了结构。本发明使用磁悬浮轴承，机组运转时，轴和轴承 不接触，省去了复杂的油润滑系统，降低了磨擦功率消耗，提高了整 机效率；同时，被压縮和膨胀的制冷剂不含润滑油，使蒸发器和冷凝 器表面不被油污染，提高了蒸发器和冷凝器的传热效率，也使整个空 调制冷循环的能效比提高了 20%左右。
6、 工作可靠，寿命长。本发明由于采用磁悬浮轴承，并设有纠 错感应装置，工作时轴与轴承不接触，无磨擦和磨损，工作可靠，机 组寿命长。
本发明的有益效果是通过以下工作原理实现的 高速旋转的径流式膨胀机将冷凝器(冷却器)冷凝(冷却)的液 (气)体进行膨胀，获得了膨胀功；通过轴输送到压縮机，压縮机和 膨胀机采用磁悬浮轴承，工作时轴和轴承不相互接触，轴承中没有润 滑油润滑，降低了轴承消耗的磨擦功率；同时，热交换器表面不被润 滑油污染，提高了传热效果，因此，使整个机组的能量利用效率提高; 而且，由于系统釆用环保制冷剂，符合我国和国际上所有国家的环保 政策与法规。
图1为现有技术的工作原理图2为本发明的工作原理图； 图3为本发明的主要部件组成图； 图4本发明中磁悬浮离心式压縮机结构剖视图； 图5为本发明中径流式膨胀机结构剖视图。 附图标记说明
l一压縮机 2—冷凝(却)器 3—节流机构 4一蒸发 器 5—膨胀机 6—轴 7—左径向磁悬浮轴承8—变频电机 9一右径向磁悬浮轴承 IO—轴向轴承ll一离心式压縮机叶轮 12—径流式膨胀机叶轮 13—第一级扩压器 14-进口导叶 15-回流器 16-中间级(或末级)叶轮 17—蜗壳 18—中间 级(或末级)—扩压器 19——左隔板 20—回流器隔板 21
一右隔板 22—机身 23—进气(液)室 24—喷嘴 25—出 气管。
具体实施例方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明 参见图1
图1为现有技术工作原理图。在图1中，空调制冷系统是由压縮
机l、冷凝器2、节流机构3和蒸发器4组合连接，制冷剂流过节流机 构3是等焓过程，此过程只改变制冷剂的压力、温度参数，无法获得 膨胀功。
由于离心式压缩机1旋转速度很高，常规的压縮机1驱动轴和轴 承之间需要用润滑油进行润滑，以便减小磨擦和磨损，同时带走磨擦 热量，需要有复杂的润滑系统，此结构使空调机组结构复杂，能耗大，
维护保养麻烦，成本较高。
参见图2
图2为本发明的工作原理图。在图2中，所述变频磁悬浮压縮膨 胀机组包括组合连接的压縮机1和膨胀机5，以及冷凝(却)器2和 蒸发器4，压縮机1与膨胀机5由轴6连接，系统中循环的是环保制冷 剂，如R134a、 R407C、 R410A、天然制冷剂C02，或使用常规制冷剂， 如R22、 R123 ;制冷剂的流向为蒸发器4—压縮机1—冷凝(却)器 2—膨胀机5—蒸发器4。
本发明以膨胀机5替代了现有技术的节流机构3，同时用轴6将径 流式膨胀机5及磁悬浮轴承离心式压縮机1连接起来，使空调机组获 得膨胀功，所述离心式压縮机1与径流式膨胀机5均采用磁悬浮轴承， 离心式压縮机1吸入来自蒸发器4的制冷剂气体，经多级压縮后，排 至空调制冷系统的冷凝器2 (对C02制冷循环为冷却器)，冷凝后的液 体制冷剂(对C02则为冷却后的气体制冷剂)进入径流式膨胀机5，膨 胀所作功由轴6输送给压縮机1，膨胀后的制冷剂由径流式膨胀机5 流出，进入蒸发器4中蒸发制冷；制冷剂在蒸发器4中蒸发后，被压 縮机1吸入，循环流动；磁悬浮轴承保证了机组运行时轴与轴承不接 触，无需润滑油润滑；变频电机8配合磁悬浮轴承工作，并调节机组 的制冷(热)量。
本发明省却了繁杂的润滑系统，简化了空调机组的结构，降低了 能耗。
参见图3 -
图3是本发明的主要部件组成图。在图3中，所述变频磁悬浮压 縮膨胀机组，包括通过轴6组合连接的压縮机叶轮11、膨胀机叶轮12、 变频电机8、左磁悬浮轴承7、右磁悬浮轴承9、轴向轴承10，此结 构为空调系统提供冷(热)源。工作时，依靠电网的电能，使变频电 机8旋转，带动压縮机1、膨胀机5的轴6旋转，轴6被悬浮在左径向 磁悬浮轴承7、右径向磁悬浮轴承9、轴向轴承10上，从蒸发器4出 来的制冷剂气体被压縮机1吸入，压縮后排出，至冷凝器2冷凝成液 体(对于C02制冷剂则是冷却成气体)，然后，进入径流式膨胀机5膨 胀成液体，由膨胀机5流出，进入蒸发器4蒸发制冷。径流式膨胀机 叶轮12输出的膨胀功通过同轴联结的轴6输送给压縮机1的叶轮11 消耗。蒸发后的制冷剂从蒸发器4流出，进入压縮机1压縮。
所述变频驱动的磁悬浮轴承离心式压縮机1吸入来自蒸发器4的 制冷剂气体，经多级压縮的叶轮ll(图2中为两级叶轮， 一般可为二三、 四、或五级叶轮)压縮后，排至空调制冷系统的冷凝器2 (对C02制冷 循环为冷却器)，冷凝后的液体制冷剂(对C02则为冷却后的气体制冷 剂)进入径流式膨胀机5的叶轮12，膨胀所作的功由轴6输送给压縮 机叶轮11，膨胀后的低压、低温制冷剂由径流式膨胀机5流出，进入 蒸发器4中蒸发制冷，制冷剂在蒸发器4中蒸发后，从蒸发器4流出， 被压縮机1吸入，如此不断循环流动。所述蒸发器4对外放出制冷量， 冷凝器2对外放出冷凝热量，压縮机1消耗外界输入的电能。
所述轴6与左磁悬浮轴承7、右磁悬浮轴承9及轴向轴承10内置 有控制位移的感应装置，其作用是当空调机组在运作过程中发生偏差 时，及时纠错，使磁悬浮压縮膨胀机组各部件保持正确的工作位置， 不会产生偏移。
所述感应装置可采用现有技术。
本发明对于使用在跨临界循环工作的C02制冷剂，其节能效果尤为显著。
参见图4
图4为本发明中磁悬浮离心式压缩机结构剖视图。在图4中，所 述离心式压縮机包括组合连接的进口导叶14、第一级叶轮11、 第一 级扩压器13、回流器15、 中间级(或末级)叶轮16、 蜗壳17、 中间级(或末级)扩压器18、轴6，所述轴6被磁悬浮轴承所支承， 离心式压縮机叶轮11和中间级(或末级)叶轮16固定在轴6上，进 口导叶14安装在左隔板19上，左隔板19、回流器隔板20和右隔板 21安装在机身22上，从而组成第一级扩压器13和回流器15，所述机 身22和蜗壳17、中间级(或末级)扩压器18组成整个离心压縮机。
压缩机1的功能是将来自蒸发器4的低压、低温制冷剂气体压縮 到高温、高压的制冷剂气体。在压縮过程中需要消耗从轴6传来的机 械能，它包括由变频电机8通过轴6传来的机械能和由径流式膨胀机5 的叶轮12通过轴6传来的机械能，所述制冷剂气体被高速旋转的离心 式压縮机l的叶轮ll推动前进，提高了速度能，之后，进入第一级扩 压器13，制冷剂的速度下降，速度能转变成压力能，接着，进入回流 器15，改变流向，进入后一级叶轮16。根据采用制冷剂的不同和压 缩机1转速的不同，压縮机1可以设计成单级、双级、三级和多级，
每一级由叶轮和扩压器组成，级与级之间由回流器15相连,制冷剂流 至最后一级(末级)的扩压器18后，流至蜗壳17集中排出。在压縮 机的叶轮11前设有的进口导叶14，起调节制冷量的作用，此外，通过 改变变频电动机8的转速，也能调节压缩机1的制冷量。 参见图5
图5为本发明中径流式膨胀机结构剖视图。在图5中，所述径流 式膨胀机5包括进气(液)室23及出气管25，所述进气室23下部设 有与其贯通的喷嘴24、叶轮12，所述叶轮12固接于轴6上，轴6被 磁悬浮轴承所支承，从而与进气(液)室23、喷嘴24、出气管25组 成径流式膨胀机。
所述膨胀机5的功能是将高压高温的液(气)体膨胀成低压低温 的液体，获得膨胀功。在冷凝器里冷凝后的液态制冷剂(对于C02制冷 剂，则是在冷却器里冷却后的气态制冷剂，因为C02在通常的环境温度 下不会液化)，然后进入膨胀机5的进气室23，经过喷嘴24后，进入 径流膨胀机的叶轮12，高压的制冷剂推动叶轮12旋转，对叶轮12作 功，叶轮12获得的这部分功通过轴6传给压縮机1。经叶轮12膨胀后 的低压低温制冷剂液体由膨胀机的出气管25流出。径流式膨胀机5为 单级膨胀机。
权利要求
1、一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，其特征在于所述变频磁悬浮压缩膨胀机组包括组合连接的压缩机(1)、冷凝器(2)、蒸发器(4)、膨胀机(5)，所述磁悬浮轴承离心式压缩机(1)和径流式膨胀机(5)通过轴(6)直联，所述轴(6)悬浮于左径向磁悬浮轴承(7)、右径向磁悬浮轴承(9)、轴向磁悬浮轴承(10)上，所述左径向磁悬浮轴承(7)、右径向磁悬浮轴承(9)的中间设有用于驱动离心式压缩机(1)的电机(8)，所述电机(8)为变频电机。
2、 根据权利要求1所述的一种变频磁悬浮压縮膨胀机组，其特征 在于所述径流式膨胀机(5)包括进气室(23)及出气管(25)，所 述进气室(23)与出气管(25)之间设有与二者贯通的喷嘴(24)、叶 轮(12)，所述叶轮(12)固接于轴(6)上。
3、 根据权利要求2所述的一种变频磁悬浮压縮膨胀机组，其特征 在于所述径流式膨胀机(5)为单级径流式膨胀机。
4、 根据权利要求1所述的一种变频磁悬浮压縮膨胀机组，其特征 在于所述变频电机(8)转速在10000 80000rpm。
5、 根据权利要求1所述的一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，其特征 在于所述磁悬浮轴承离心式压縮机(1)为一级、二级或三级离心式 压縮机。
6、 根据权利要求1所述的一种变频磁悬浮压縮膨胀机组，其特征 在于所述磁悬浮轴承离心式压缩机(1)为多级离心式压縮机。
全文摘要
一种变频磁悬浮压缩膨胀机组，包括组合连接的压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀机，磁悬浮轴承离心式压缩机和径流式膨胀机通过轴直联，所述轴悬浮于左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承上，左径向磁悬浮轴承、右径向磁悬浮轴承中间设有用于驱动离心式压缩机的变频电机；径流式膨胀机包括进气室及出气管，进气室与出气管之间设有与二者贯通的喷嘴、叶轮，叶轮固接于轴上。压缩机将蒸发器制冷剂气体，经多级压缩，排至冷凝器，冷凝后液体制冷剂进入膨胀机，膨胀所作功由轴输给压缩机，膨胀后制冷剂进入蒸发器中蒸发制冷；制冷剂在蒸发器中蒸发后，被压缩机吸入，循环流动；磁悬浮轴承保证机组运行时轴与轴承不接触，无需润滑油润滑。
文档编号F04D29/058GK101105346SQ200710147508
公开日2008年1月16日 申请日期2007年8月23日 优先权日2007年8月23日
发明者周子成, 蔡湛文 申请人:广东西屋康达空调有限公司