專利名稱：一種制冷方法及制冷機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種制冷方法及制冷機。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這樣的本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)制冷方法，包括制冷劑的蒸發(fā)和冷凝過程，蒸發(fā)過程是一種周期性的抽空汽化過程，冷凝過程是一種將制冷劑蒸汽直接向處在冷卻過程中的液態(tài)制冷劑里壓縮液化的過程；這兩種過程是在制冷容器作公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)時形成的。
本發(fā)明提供了實施上述制冷方法的旋轉(zhuǎn)制冷機，設(shè)有動力、蒸發(fā)和冷凝部分，以及與蒸發(fā)、冷凝部分連通的連接管；設(shè)有空心內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體，內(nèi)回轉(zhuǎn)體固定套裝在外回轉(zhuǎn)體的腔內(nèi)；設(shè)有若干個制冷容器，它們關(guān)于回轉(zhuǎn)軸線動平衡分布，并與內(nèi)回轉(zhuǎn)體的殼體活動密封連接；每個制冷容器為圓環(huán)體，隨內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體公轉(zhuǎn)，同時，在導(dǎo)動機構(gòu)驅(qū)動下，它的各部分以垂直于自身圓環(huán)平面中心軸自轉(zhuǎn)的形式，在內(nèi)、外回轉(zhuǎn)腔之間繞行，繞行中處于內(nèi)回轉(zhuǎn)腔的部分與內(nèi)回轉(zhuǎn)體組成蒸發(fā)器，處于外回轉(zhuǎn)腔的部分與外回轉(zhuǎn)體組成冷凝器。蒸發(fā)器是蒸發(fā)部分，冷凝器是冷凝部分。
本發(fā)明具有以下的主要優(yōu)點其一.節(jié)能由于產(chǎn)冷后的制冷劑蒸汽重新轉(zhuǎn)化為液態(tài)制冷劑時，汽態(tài)制冷劑不是被壓縮成高溫高壓汽后再冷卻液化，而是將制冷劑蒸汽直接向處在冷卻過程中的液態(tài)制冷劑里壓縮液化。因此，它的制冷循環(huán)流程是十分節(jié)能的。一般來說，溴機的最大制冷系數(shù)約1.2，而本發(fā)明提供的旋轉(zhuǎn)制冷機的制冷系數(shù)可達(dá)4.5以上。旋轉(zhuǎn)制冷機的冷卻水循環(huán)量同比約是溴機的1/3。
其二.采用水作為制冷劑，因此，既利于降低成本，又利于環(huán)保，即便用氨或氨水作為制冷劑，由于制冷劑封裝在各個容器內(nèi)，其泄露量幾乎為零，仍然具有良好的環(huán)保性。
其三.不限于用水作制冷劑，若將一定濃度的氨水和純水混合作制冷劑，則其蒸發(fā)溫度將有所降低，飽和蒸汽壓有所提高，這樣，單位容積產(chǎn)冷量就能顯著提高。
其四.適合做大功率的中央空調(diào)制冷機，它的制冷起動速度比溴化鋰制冷機快，制冷量調(diào)節(jié)惰性小，易于自動化控制制冷?？刹捎米詣踊刂?，若用變頻技術(shù)控制制冷機的轉(zhuǎn)速，可使制冷量在0-100％的范圍連續(xù)可調(diào)。
其五.在構(gòu)造上，有三維旋轉(zhuǎn)體系和單維旋轉(zhuǎn)體系兩種，前者在熱交換流程上比較合理，制冷運行更經(jīng)濟；后者適合于制冷容器的密集排列安裝，機器可做得更小些。
其六.附加熱源后，本機可制暖運行。
其七.結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，故障低。又因主旋轉(zhuǎn)軸承及滑動接觸密封件都裝在機外，故易于維修。
圖2是

圖1的A-A剖視圖。
圖3是圖1中制冷容器13的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3的B-B剖視圖。
圖1中1.法蘭盤；2.冷卻水出水管；3.載冷劑流入管；4.絕熱層；5.法蘭盤；6.外定盤；7.外動盤；8.內(nèi)回轉(zhuǎn)體；9.連接板；10.內(nèi)回轉(zhuǎn)腔；11.密封件；12.外回轉(zhuǎn)體；13.制冷容器；14.導(dǎo)動輪；15.密封圈；16.螺栓；17.補板；18.外回轉(zhuǎn)腔；19.軸承支座；20.軸承；21.連接片；22.連接片；23.載冷劑流出管；24.密封環(huán)；25.密封環(huán)；26.傳動桿；27.冷卻水流入管；28.齒輪圈；29.法蘭盤；30.法蘭盤；31.蝸桿分動器；32.內(nèi)動盤；33.內(nèi)定盤。
圖3中34.舀液檐；35.門軸；36.彈簧；37.后翹；38.門板；39.門框。
圖4中40.密封環(huán)；41.密封環(huán)。
本發(fā)明是一種旋轉(zhuǎn)制冷方法，包括制冷劑的蒸發(fā)和冷凝過程，蒸發(fā)過程是一種周期性的抽空汽化過程，冷凝過程是一種將制冷劑蒸汽直接向處在冷卻過程中的液態(tài)制冷劑里壓縮液化的過程；這兩種過程是在制冷容器13作公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)時形成的。為實施上述制冷方法，本發(fā)明提供了三維旋轉(zhuǎn)體系和單維旋轉(zhuǎn)體系兩種旋轉(zhuǎn)制冷機，本實施例給出的是三維旋轉(zhuǎn)體系的旋轉(zhuǎn)制冷機。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如圖1所示包括動力、蒸發(fā)和冷凝部分，以及與蒸發(fā)、冷凝部分連通的連接管。蒸發(fā)和冷凝部分是制冷機主體，具有良好的動平衡回轉(zhuǎn)性能，它由內(nèi)回轉(zhuǎn)體8、外回轉(zhuǎn)體12和制冷容器13組成。內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體8、12固定套裝在一起，它們是空心回轉(zhuǎn)體，內(nèi)回轉(zhuǎn)體固定套裝在外回轉(zhuǎn)體的腔內(nèi)。在制冷循環(huán)中，內(nèi)回轉(zhuǎn)體8的內(nèi)腔為內(nèi)回轉(zhuǎn)腔10，它是載冷劑與制冷容器交換冷量的場所；外回轉(zhuǎn)體12的內(nèi)腔為外回轉(zhuǎn)腔18，它是冷卻水與制冷容器交換熱量的場所。制冷容器13，有若干個，它們關(guān)于回轉(zhuǎn)軸線動平衡分布，并與內(nèi)回轉(zhuǎn)體8的殼體活動連接，此連接處裝有密封件11。每個制冷容器13為圓環(huán)體，隨內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體公轉(zhuǎn)，同時，在導(dǎo)動機構(gòu)驅(qū)動下，它的各部分以垂直于自身圓環(huán)平面中心軸自轉(zhuǎn)的形式，在內(nèi)、外回轉(zhuǎn)腔10、18之間繞行，繞行中處于內(nèi)回轉(zhuǎn)腔10的部分與內(nèi)回轉(zhuǎn)體組成蒸發(fā)器，處于外回轉(zhuǎn)腔18的部分與外回轉(zhuǎn)體組成冷凝器，蒸發(fā)器是蒸發(fā)部分，冷凝器是冷凝部分。動力部分可設(shè)有變頻電動機、滑差電動機、傳動箱及冷卻泵、冷溫泵。
上述制冷容器13設(shè)有若干個，它們是本發(fā)明制冷機的核心制冷元件，由于它們的外殼面上有一圈蝸輪齒與蝸桿分動器31嚙合以獲得自轉(zhuǎn)的動力，因此，它們可以在制冷機中作行星輪運動。本實施例給出了4個制冷容器13(見圖2)和4個導(dǎo)動輪14。每個制冷容器，抽真空后封裝有其容積2/5～1/2的制冷劑，可采用水、氨水等作制冷劑。制冷容器的結(jié)構(gòu)如圖3所示在容器的內(nèi)腔中，設(shè)有若干道斜向設(shè)置的自動門，它們將容器內(nèi)腔均分為若干段隔倉；在相鄰的兩道自動門之間，設(shè)有若干個與制冷容器內(nèi)壁固連的舀液檐34。舀液檐34的作用是一是可加強制冷容器強度；二是在其轉(zhuǎn)出液面時將少量液態(tài)制冷劑帶出來蒸發(fā)，使冷量產(chǎn)在制冷容器壁上，以利向外交換。本實施例給出了4道自動門和4個舀液檐34。
自動門的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示設(shè)有門板38，以及連為一體的后翹37、門軸35。門板裝在門軸上，門軸裝在門軸支架上，并與門板軸孔連接。后翹在門軸處，它通過彈簧36與門框39相連，在彈簧作用下，可使門板自然關(guān)閉。門框鑲裝在制冷容器13內(nèi)壁上。自動門與制冷容器13的圓環(huán)半徑方向的夾角是30～50°，一般為45°，這樣，可減輕自動門出、入液態(tài)制冷劑的沖擊力，同時增大了開門面積，以減少過液阻力。為了防止制冷劑泄露，在制冷容器的內(nèi)、外環(huán)的內(nèi)壁上裝有密封環(huán)41、40。
導(dǎo)動機構(gòu)包括導(dǎo)動輪14、蝸桿分動器31。導(dǎo)動輪有若干個，與制冷容器13一一對應(yīng)地安裝在外回轉(zhuǎn)體12的內(nèi)表面上，可對制冷容器的自轉(zhuǎn)起定位導(dǎo)轉(zhuǎn)作用。蝸桿分動器處在內(nèi)回轉(zhuǎn)體8的回轉(zhuǎn)中心位置，它的下端面與傳動桿26一端固定連接；它的輪齒與四周的制冷容器相嚙合，以向各制冷容器分配自轉(zhuǎn)動力。傳動桿另一端與外部滑差電動機輸出軸連接。在傳動桿與載冷劑流出管23、冷卻水流入管27活動連接處，分別設(shè)有起旋轉(zhuǎn)密封作用的密封環(huán)24、25。
上述的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體8、12，它們通過若干塊連接板9相連。在內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體中，它們的上下兩端各有一個頸口，每個頸口通過滑動接觸密封件與連接管相聯(lián)通；內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體的頸口，分別與內(nèi)動盤32、外動盤7固定連接。兩回轉(zhuǎn)體可通過4塊連接板9相連，或根據(jù)實際需要確定連接板的數(shù)量。圖1中序號17是補板，可阻止內(nèi)、外回轉(zhuǎn)腔10、18相互串水；它裝在制冷容器13圓環(huán)中心孔處的內(nèi)回轉(zhuǎn)體8上，它的上下兩端通過密封件11與制冷容器圓環(huán)內(nèi)壁滑動接觸。密封件11，它裝在內(nèi)回轉(zhuǎn)體與制冷容器相連的安裝孔之間，它起滑動密封和對制冷容器自轉(zhuǎn)的輔助定位作用。
外回轉(zhuǎn)體12，可由圓錐形或其它形狀的上、下半體組成，此種分體結(jié)構(gòu)便于對制冷機開蓋維修和自造組裝；它的上、下半體各有一個連接法蘭盤30、29；兩法蘭盤之間設(shè)有密封圈15，它們扣合后，用螺栓16連成一體；在下半體的外表面上套有一個緊密配合的齒輪圈28，它與外部動力齒輪(未畫圖)相嚙合，以獲得動力帶動制冷機旋轉(zhuǎn)；在齒輪圈的下部是回轉(zhuǎn)軸承20內(nèi)圈的安裝位。軸承20的外圈安裝在有減振作用的軸承支座19上。軸承支座19，它的下部通過橡膠緩沖板與地基相連。
所述的滑動接觸密封件，由滑動連接的定盤和動盤組成，定盤和動盤之間具有良好的滑動接觸密封性能。定盤由內(nèi)定盤33、外定盤6組成，動盤由內(nèi)動盤32、外動盤7組成。在內(nèi)定盤33、內(nèi)動盤32的外圓面上分別焊有四個連接片22、21，外定盤6、外動盤7的內(nèi)圓面分別與所述的連接片22、21接觸。在內(nèi)回轉(zhuǎn)體8和載冷劑連接管的內(nèi)壁上，均敷設(shè)有絕熱層4，其作用是阻隔載冷劑向冷卻水散失熱量，即阻止內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體腔之間的熱量交換。
上述連接管，包括冷卻水連接管和載冷劑連接管。冷卻水連接管，包括冷卻水出水管2和冷卻水流入管27，它們的一端與外定盤6相連接，另一端通過與之管口焊接的法蘭盤1連接外部冷卻塔進(jìn)水管。載冷劑連接管，包括載冷劑流入管3和載冷劑流出管23，它們的一端分別穿進(jìn)冷卻水出水管2、冷卻水流入管27與內(nèi)定盤33相連接，另一端分別通過與之管口焊接的法蘭盤5連接外部載冷劑泵、各風(fēng)機盤管的分流總管。
下面敘述一下本發(fā)明的工作過程。
1.旋轉(zhuǎn)過程在齒輪圈28與外部動力齒輪嚙合下，內(nèi)回轉(zhuǎn)體8、外回轉(zhuǎn)體12和制冷容器13繞回轉(zhuǎn)軸以一定的速度旋轉(zhuǎn)，即容器作公轉(zhuǎn)。同時，外部動力(滑差電動機)通過傳動桿26傳給蝸桿分動器31，使各制冷容器在各自的安裝位置上自轉(zhuǎn)，其自轉(zhuǎn)方向如圖1箭頭所示在外回轉(zhuǎn)腔18中，由上往下轉(zhuǎn)；在內(nèi)回轉(zhuǎn)腔10中，由下往上轉(zhuǎn)。
公轉(zhuǎn)時，離心力產(chǎn)生的壓力將制冷容器13內(nèi)部的液態(tài)制冷劑(以下以水為例)控制在外回轉(zhuǎn)腔18區(qū)域內(nèi)。自轉(zhuǎn)時，隨著制冷容器內(nèi)各自動門出、入液態(tài)制冷劑時的關(guān)門和開門，制冷劑便進(jìn)入了制冷循環(huán)。
2.產(chǎn)冷、產(chǎn)熱過程在制冷容器13自轉(zhuǎn)時，自動門轉(zhuǎn)入水的區(qū)域時，受水的壓力作用自動開門過水；當(dāng)轉(zhuǎn)出水的區(qū)域時，門板38受彈簧36作用自動關(guān)閉，在離開水面的繼續(xù)轉(zhuǎn)動中，將形成真空區(qū)(貼切地講是抽空蒸發(fā)區(qū))并逐漸擴大，至下一個自動門轉(zhuǎn)出水面后，該真空區(qū)已擴大到兩門之間的整個隔倉容積并不再擴大，同時出現(xiàn)下一個與上述情況相同的真空區(qū)從出現(xiàn)到擴大的過程，上述過程是連續(xù)不斷的。在每一次的真空區(qū)從出現(xiàn)到擴大的過程中必將伴有水向真空區(qū)蒸發(fā)，從而產(chǎn)生冷量。
當(dāng)自動門進(jìn)入水面自動開門過水時，該門與相鄰的后一個自動門之間的真空區(qū)(實際是蒸汽區(qū))將由兩門之間的整個隔倉容積逐漸縮小至零，其區(qū)域內(nèi)的水蒸汽被壓縮液化成水，從而產(chǎn)生熱量。顯然，這種過程也是連續(xù)不斷的。
上述產(chǎn)冷、產(chǎn)熱過程是隨著容器的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)進(jìn)行的，且產(chǎn)冷過程都是在內(nèi)回轉(zhuǎn)腔10中進(jìn)行，產(chǎn)熱過程都是在外回轉(zhuǎn)腔18中進(jìn)行。載冷劑流經(jīng)內(nèi)回轉(zhuǎn)腔10時，將容器制出的冷量帶走，即載冷劑(水)從內(nèi)回轉(zhuǎn)腔10下頸口流出，通過管道送往風(fēng)機盤管送冷后，再從內(nèi)回轉(zhuǎn)腔10上頸口流入。冷卻水流經(jīng)外回轉(zhuǎn)腔時，將容器產(chǎn)生的熱量帶走，即冷卻水從外回轉(zhuǎn)腔18上頸口流出，冷卻后，再從外回轉(zhuǎn)腔18下頸口流入。
在制冷容器13自轉(zhuǎn)時，舀液檐34的工作過程是隨著容器的自轉(zhuǎn)，每道舀液檐將陸續(xù)不斷地出入外回轉(zhuǎn)體腔區(qū)域的液態(tài)制冷劑(水)，當(dāng)舀液檐出水面時，會帶出少量水，使之從舀液檐中蒸發(fā)，從而將冷量直接交給容器壁，以利冷量更多更快的交換出去，而舀液檐進(jìn)入水面時，則會將蒸氣凝結(jié)在水面表層的高溫水帶入水體深處，以利容器內(nèi)的熱量能更多更快的交換出去。
權(quán)利要求
1.一種制冷方法，包括制冷劑的蒸發(fā)和冷凝過程，其特征是所述的制冷方法是旋轉(zhuǎn)制冷方法蒸發(fā)過程是一種周期性的抽空汽化過程，冷凝過程是一種將制冷劑蒸汽直接向處在冷卻過程中的液態(tài)制冷劑里壓縮液化的過程；這兩種過程是在制冷容器(13)作公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)時形成的。
2.一種制備權(quán)利要求1所述制冷方法的制冷機，包括動力、蒸發(fā)和冷凝部分，以及與蒸發(fā)、冷凝部分連通的連接管，其特征是所述的制冷機是旋轉(zhuǎn)制冷機，該制冷機設(shè)有空心內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體(8)、(12)，內(nèi)回轉(zhuǎn)體固定套裝在外回轉(zhuǎn)體的腔內(nèi)；設(shè)有若干個制冷容器(13)，它們關(guān)于回轉(zhuǎn)軸線動平衡分布，并與內(nèi)回轉(zhuǎn)體(8)的殼體活動密封連接，每個制冷容器(13)為圓環(huán)體，隨內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體公轉(zhuǎn)，同時，在導(dǎo)動機構(gòu)驅(qū)動下，它的各部分以垂直于自身圓環(huán)平面中心軸自轉(zhuǎn)的形式，在內(nèi)、外回轉(zhuǎn)腔(10)、(18)之間繞行，繞行中處于內(nèi)回轉(zhuǎn)腔(10)的部分與內(nèi)回轉(zhuǎn)體組成蒸發(fā)器，處于外回轉(zhuǎn)腔(18)的部分與外回轉(zhuǎn)體組成冷凝器，蒸發(fā)器是蒸發(fā)部分，冷凝器是冷凝部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷機，其特征是所述的制冷容器(13)，其內(nèi)腔中設(shè)有若干道斜向設(shè)置的自動門，它們將容器內(nèi)腔均分為若干段隔倉；在相鄰的兩道自動門之間，設(shè)有若干個與制冷容器內(nèi)壁固連的舀液檐(34)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制冷機，其特征是所述的自動門，設(shè)有門板(38)和連為一體的后翹(37)、門軸(35)，后翹通過彈簧(36)與門框(39)相連，門框與制冷容器(13)內(nèi)壁固連；自動門與制冷容器(13)圓環(huán)的半徑方向的夾角是30～50°。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制冷機，其特征是所述的制冷容器(13)，抽真空后封裝有其容積2/5～1/2的制冷劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷機，其特征是所述的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體(8)、(12)，它們通過若干塊連接板(9)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制冷機，其特征是所述的外回轉(zhuǎn)體(12)由上、下半體組成，其中，下半體座落在軸承(20)內(nèi)圈上，且外表面套有一個緊密配合的齒輪圈(28)，齒輪圈與動力齒輪嚙合。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的制冷機，其特征是所述的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體(8)、(12)，它們的上下兩端各有一個頸口，每個頸口通過滑動接觸密封件與連接管相聯(lián)通；滑動接觸密封件，由滑動接觸的定盤和動盤組成；定盤由內(nèi)定盤(33)、外定盤(6)組成，它們以連接片(22)相連；動盤由內(nèi)動盤(32)、外動盤(7)組成，它們以連接片(21)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷機，其特征是所述的內(nèi)回轉(zhuǎn)體(8)和載冷劑連接管，它們的內(nèi)壁上敷設(shè)有絕熱層(4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷機，其特征是所述的導(dǎo)動機構(gòu)，包括導(dǎo)動輪(14)、蝸桿分動器(31)；導(dǎo)動輪有若干個，與制冷容器(13)一一對應(yīng)地安裝在外回轉(zhuǎn)體(12)的內(nèi)表面上；蝸桿分動器處在內(nèi)回轉(zhuǎn)體(8)的回轉(zhuǎn)中心位置，它的下端面與傳動桿(26)固定連接，它的輪齒與四周的制冷容器相嚙合。
全文摘要
本發(fā)明是一種制冷方法及制冷機。制冷方法是旋轉(zhuǎn)制冷方法:蒸發(fā)過程是一種周期性的抽空汽化過程,冷凝過程是一種將制冷劑蒸汽直接向處在冷卻過程中的液態(tài)制冷劑里壓縮液化的過程;這兩種過程是在制冷容器(13)作公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)時形成的。制冷機是旋轉(zhuǎn)制冷機,其結(jié)構(gòu)是:設(shè)有動力、蒸發(fā)和冷凝部分,以及與蒸發(fā)、冷凝部分連通的連接管;還設(shè)有空心內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體(8)、(12)和若干個繞行在內(nèi)、外回轉(zhuǎn)腔(10)、(18)之間的制冷容器(13)。本發(fā)明具有節(jié)能、制冷快、制冷量大和適合做大功率的中央空調(diào)制冷機等優(yōu)點。
文檔編號F25B15/06GK1389687SQ0213872
公開日2003年1月8日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者常道揚 申請人:常道揚