一种空气离心膨胀压缩一体机的制作方法

本实用新型涉及空气膨胀压缩设备技术领域，具体为一种空气离心膨胀压缩一体机。

背景技术：

随着国际先进技术—离心机叶轮蜗壳等软件设计制造与高速轴承及新材料（铝合金）等应用于离心式压缩机和离心式膨胀机的开发，离心式压缩机和离心式膨胀机的核心技术共享了航空发动制造领域的顶尖技术。通过专业分析软件对叶轮、蜗壳、主轴及机组振动、临界转速等的设计校核与验证。使得开发一种速度达10000～50000rpm的新型离心压缩机和新型离心式膨胀机系列产品成为可能。

国内的冷库的大型化、冷冻食品多样化和高端化是一种发展趋势，随着国内对食品安全的高度关注，将有更多的资本投入到食品冷冻与冷藏冷库的建设与营运中来。比如较高端的鱼类如三文鱼的冷冻保鲜，其冷冻温度要求≤-50℃，才能满足其冷冻的保鲜要求。一种能超低温冷冻介质且介质与食品相溶性极佳的空气离心膨胀压缩一体机就是应市场这一需求而实用新型的节能型新成品。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种空气离心膨胀压缩一体机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种空气离心膨胀压缩一体机，包括机架，所述机架的上端设置有传动支座，且传动支座内通过轴承组件安装有主轴，所述主轴的左侧安装有压缩机叶轮，且传动支座的左侧通过压缩机蜗壳快速装折喉箍安装有压缩机蜗壳，所述主轴的右侧安装有膨胀机叶轮，所述传动支座的右侧通过膨胀机蜗壳快速装折喉箍安装有膨胀机蜗壳，所述膨胀机叶轮和压缩机叶轮均采用轴承密封件与轴承组件进行密封，且膨胀机蜗壳上设置有膨胀导流环。

优选的，所述膨胀机叶轮和压缩机叶轮内均设置有成凸轴，且主轴的两端设置有与成凸轴匹配的内凹孔，所述成凸轴和内凹孔之间采用合金属片过盈填充并装配。

优选的，所述轴承组件包括轴承，且轴承的两端设置有复合组合碟形弹簧和弹性挡圈。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的空气离心膨胀压缩一体机减少了不必要的中间能量转换环节，并且利用位于主轴两端的压缩机部件和膨胀机部件平和了主轴上的轴向载荷，不仅提高了装置的使用寿命而且能够更好的平稳性和能量转换效率，能够提供一种主轴转速达38000rpm的新型转换设备，介质气体温度达到介质气体温度达-80℃，完全能够满足市面上海鲜的冷冻需求，具有很高的实用价值。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型提供装置的工作状态图。

图中：1膨胀机叶轮、2膨胀机蜗壳、3膨胀导流环、4膨胀机蜗壳快速装折喉箍、5主轴、6传动支座、7压缩机蜗壳快速装折喉箍、8压缩机叶轮、9压缩机蜗壳、10轴承组件、11机架、12轴承密封件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的技术方案，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种空气离心膨胀压缩一体机技术方案：一种空气离心膨胀压缩一体机，包括机架11，其特征在于：机架11的上端设置有传动支座6，且传动支座6内通过轴承组件10安装有主轴5，主轴5的左侧安装有压缩机叶轮8，且传动支座6的左侧通过压缩机蜗壳快速装折喉箍7安装有压缩机蜗壳9，主轴5的右侧安装有膨胀机叶轮1，传动支座6的右侧通过膨胀机蜗壳快速装折喉箍4安装有膨胀机蜗壳2，膨胀机叶轮1和压缩机叶轮8均采用轴承密封件12与轴承组件10进行密封，且膨胀机蜗壳2上设置有膨胀导流环3。

膨胀机叶轮1和压缩机叶轮8内均设置有成凸轴，且主轴5的两端设置有与成凸轴匹配的内凹孔，成凸轴和内凹孔之间采用合金属片过盈填充并装配，其中金属片可以采用铝合金叶，将铝合金叶在低温下冷冻使其体积变小，随后放入内凹孔和成凸轴的夹缝中，升温后即可卡紧。

轴承组件10包括轴承，且轴承的两端设置有复合组合碟形弹簧和弹性挡圈，采用该结构能够获得比圆柱压缩弹簧更高的刚度和稳定性，而且能够提供更好的吸振性能，采用该轴承组件减少了对轴向空间的占用确保了该产品的紧凑性。

工作原理：该装置工作时，首先将-20℃食品级的压缩空气下简称压缩空气经膨胀机蜗壳2的吸入口径向进入膨胀导流环3内，压缩空气经膨胀导流环3均匀沿膨胀导流环3的导流环槽曲线吹向膨胀机叶轮1，由于膨胀机蜗壳2的蜗舌与膨胀导流环3组成了单一通道，压缩空气只能按设定流道进入膨胀机叶轮1。从而驱动膨胀机叶轮1旋转，主轴5、轴承组件10和轴承密封件12起到支撑膨胀机叶轮1的作用，设压缩空气驱动膨胀机叶轮1的转速为n1，实现做功为P1，装置于主轴5另一侧的压缩机叶轮8根据膨胀机叶轮1的转速为n1和功P1作为输入压缩机叶轮8的设计参数确定压缩机叶轮8的直径、压缩比等参数，从而确定整台离心压缩机部件的结构参数。通过压缩机部件和膨胀机部件做功产生的动能同轴直接输入的形式将机械能转化为压缩气体的动能与势能，由于无中间转换环节，该装置将拥有极高的能量转换效率。同时膨胀机叶轮1旋转产生的轴向力与压缩机叶轮8产生的轴向力能相互抵消，这样使得轴承组件10以承受径向载荷为主，从而提高了轴承组件10的整体使用寿命。

当压缩空气的初始压力为2.5 bar时，压缩空气在经膨胀机蜗壳2径向流道进入膨胀机部件时，由于其流道截面积逐渐变少压缩气体速度逐渐增加。经过膨胀导流环3时压缩气体均匀的沿着切向径向进入膨胀机叶轮1与膨胀导环内，法向推动叶轮逆时针旋转。随即经膨胀导管轴向输出，实现压缩气体对外做功。由热力学的原理可知：分子间内动能大小反映温度高低T，分子间内位能大小反映比容V，内能=内动能+内位能，u=ƒ(T,V)。膨胀对外做功消耗内能，内位能增加消耗气体本身内动能做为补偿气体温度下降。经样机测定-20℃的压缩空气，压力 2.5 bar经膨胀对外做功推动，从膨胀扩压导管出口处测得压缩空气压力为1.5bar 介质气体温度达-80℃。主轴的转速高达 38000rpm 。并且采用的膨胀机叶轮1为半开式叶轮有利于提高叶轮的临界转速，膨胀机叶轮1则由高强铝合金整体铣制叶轮强度高、传动效率高。

本实用新型提供的空气离心膨胀压缩一体机减少了不必要的中间能量转换环节，并且利用位于主轴两端的压缩机部件和膨胀机部件平衡了主轴5上的轴向载荷，不仅提高了装置的使用寿命而且能够更好的平稳性和能量转换效率，能够提供一种主轴转速达38000rpm的新型转换设备，介质气体温度达到介质气体温度达-80℃，完全能够满足市面上海鲜的冷冻冷藏需求，具有很高的实用价值。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。