本發(fā)明涉及空氣膨脹壓縮設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種空氣離心膨脹壓縮一體機。

背景技術(shù)：

隨著國際先進技術(shù)—離心機葉輪蝸殼等軟件設(shè)計制造與高速軸承及新材料（鋁合金）等應(yīng)用于離心式壓縮機和離心式膨脹機的開發(fā)，離心式壓縮機和離心式膨脹機的核心技術(shù)共享了航空發(fā)動制造領(lǐng)域的頂尖技術(shù)。通過專業(yè)分析軟件對葉輪、蝸殼、主軸及機組振動、臨界轉(zhuǎn)速等的設(shè)計校核與驗證。使得開發(fā)一種速度達10000～50000rpm的新型離心壓縮機和新型離心式膨脹機系列產(chǎn)品成為可能。

國內(nèi)的冷庫的大型化、冷凍食品多樣化和高端化是一種發(fā)展趨勢，隨著國內(nèi)對食品安全的高度關(guān)注，將有更多的資本投入到食品冷凍與冷藏冷庫的建設(shè)與營運中來。比如較高端的魚類如三文魚的冷凍保鮮，其冷凍溫度要求≤-50℃，才能滿足其冷凍的保鮮要求。一種能超低溫冷凍介質(zhì)且介質(zhì)與食品相溶性極佳的空氣離心膨脹壓縮一體機就是應(yīng)市場這一需求而發(fā)明的節(jié)能型新成品。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種空氣離心膨脹壓縮一體機，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種空氣離心膨脹壓縮一體機，包括機架，所述機架的上端設(shè)置有傳動支座，且傳動支座內(nèi)通過軸承組件安裝有主軸，所述主軸的左側(cè)安裝有壓縮機葉輪，且傳動支座的左側(cè)通過壓縮機蝸殼快速裝折喉箍安裝有壓縮機蝸殼，所述主軸的右側(cè)安裝有膨脹機葉輪，所述傳動支座的右側(cè)通過膨脹機蝸殼快速裝折喉箍安裝有膨脹機蝸殼，所述膨脹機葉輪和壓縮機葉輪均采用軸承密封件與軸承組件進行密封，且膨脹機蝸殼上設(shè)置有膨脹導(dǎo)流環(huán)。

優(yōu)選的，所述膨脹機葉輪和壓縮機葉輪內(nèi)均設(shè)置有成凸軸，且主軸的兩端設(shè)置有與成凸軸匹配的內(nèi)凹孔，所述成凸軸和內(nèi)凹孔之間采用合金屬片過盈填充并裝配。

優(yōu)選的，所述軸承組件包括軸承，且軸承的兩端設(shè)置有復(fù)合組合碟形彈簧和彈性擋圈。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的空氣離心膨脹壓縮一體機減少了不必要的中間能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，并且利用位于主軸兩端的壓縮機部件和膨脹機部件平和了主軸上的軸向載荷，不僅提高了裝置的使用壽命而且能夠更好的平穩(wěn)性和能量轉(zhuǎn)換效率，能夠提供一種主軸轉(zhuǎn)速達38000rpm的新型轉(zhuǎn)換設(shè)備，介質(zhì)氣體溫度達到介質(zhì)氣體溫度達-80℃，完全能夠滿足市面上海鮮的冷凍需求，具有很高的實用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供裝置的工作狀態(tài)圖。

圖中：1膨脹機葉輪、2膨脹機蝸殼、3膨脹導(dǎo)流環(huán)、4膨脹機蝸殼快速裝折喉箍、5主軸、6傳動支座、7壓縮機蝸殼快速裝折喉箍、8壓縮機葉輪、9壓縮機蝸殼、10軸承組件、11機架、12軸承密封件。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的技術(shù)方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1-2，本發(fā)明提供一種空氣離心膨脹壓縮一體機技術(shù)方案：一種空氣離心膨脹壓縮一體機，包括機架11，其特征在于：機架11的上端設(shè)置有傳動支座6，且傳動支座6內(nèi)通過軸承組件10安裝有主軸5，主軸5的左側(cè)安裝有壓縮機葉輪8，且傳動支座6的左側(cè)通過壓縮機蝸殼快速裝折喉箍7安裝有壓縮機蝸殼9，主軸5的右側(cè)安裝有膨脹機葉輪1，傳動支座6的右側(cè)通過膨脹機蝸殼快速裝折喉箍4安裝有膨脹機蝸殼2，膨脹機葉輪1和壓縮機葉輪8均采用軸承密封件12與軸承組件10進行密封，且膨脹機蝸殼2上設(shè)置有膨脹導(dǎo)流環(huán)3。

膨脹機葉輪1和壓縮機葉輪8內(nèi)均設(shè)置有成凸軸，且主軸5的兩端設(shè)置有與成凸軸匹配的內(nèi)凹孔，成凸軸和內(nèi)凹孔之間采用合金屬片過盈填充并裝配，其中金屬片可以采用鋁合金葉，將鋁合金葉在低溫下冷凍使其體積變小，隨后放入內(nèi)凹孔和成凸軸的夾縫中，升溫后即可卡緊。

軸承組件10包括軸承，且軸承的兩端設(shè)置有復(fù)合組合碟形彈簧和彈性擋圈，采用該結(jié)構(gòu)能夠獲得比圓柱壓縮彈簧更高的剛度和穩(wěn)定性，而且能夠提供更好的吸振性能，采用該軸承組件減少了對軸向空間的占用確保了該產(chǎn)品的緊湊性。

工作原理：該裝置工作時，首先將-20℃食品級的壓縮空氣下簡稱壓縮空氣經(jīng)膨脹機蝸殼2的吸入口徑向進入膨脹導(dǎo)流環(huán)3內(nèi)，壓縮空氣經(jīng)膨脹導(dǎo)流環(huán)3均勻沿膨脹導(dǎo)流環(huán)3的導(dǎo)流環(huán)槽曲線吹向膨脹機葉輪1，由于膨脹機蝸殼2的蝸舌與膨脹導(dǎo)流環(huán)3組成了單一通道，壓縮空氣只能按設(shè)定流道進入膨脹機葉輪1。從而驅(qū)動膨脹機葉輪1旋轉(zhuǎn)，主軸5、軸承組件10和軸承密封件12起到支撐膨脹機葉輪1的作用，設(shè)壓縮空氣驅(qū)動膨脹機葉輪1的轉(zhuǎn)速為n1，實現(xiàn)做功為p1，裝置于主軸5另一側(cè)的壓縮機葉輪8根據(jù)膨脹機葉輪1的轉(zhuǎn)速為n1和功p1作為輸入壓縮機葉輪8的設(shè)計參數(shù)確定壓縮機葉輪8的直徑、壓縮比等參數(shù)，從而確定整臺離心壓縮機部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過壓縮機部件和膨脹機部件做功產(chǎn)生的動能同軸直接輸入的形式將機械能轉(zhuǎn)化為壓縮氣體的動能與勢能，由于無中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，該裝置將擁有極高的能量轉(zhuǎn)換效率。同時膨脹機葉輪1旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向力與壓縮機葉輪8產(chǎn)生的軸向力能相互抵消，這樣使得軸承組件10以承受徑向載荷為主，從而提高了軸承組件10的整體使用壽命。

當(dāng)壓縮空氣的初始壓力為2.5bar時，壓縮空氣在經(jīng)膨脹機蝸殼2徑向流道進入膨脹機部件時，由于其流道截面積逐漸變少壓縮氣體速度逐漸增加。經(jīng)過膨脹導(dǎo)流環(huán)3時壓縮氣體均勻的沿著切向徑向進入膨脹機葉輪1與膨脹導(dǎo)環(huán)內(nèi)，法向推動葉輪逆時針旋轉(zhuǎn)。隨即經(jīng)膨脹導(dǎo)管軸向輸出，實現(xiàn)壓縮氣體對外做功。由熱力學(xué)的原理可知：分子間內(nèi)動能大小反映溫度高低t，分子間內(nèi)位能大小反映比容v，內(nèi)能=內(nèi)動能+內(nèi)位能，u=?(t,v)。膨脹對外做功消耗內(nèi)能，內(nèi)位能增加消耗氣體本身內(nèi)動能做為補償氣體溫度下降。經(jīng)樣機測定-20℃的壓縮空氣，壓力2.5bar經(jīng)膨脹對外做功推動，從膨脹擴壓導(dǎo)管出口處測得壓縮空氣壓力為1.5bar介質(zhì)氣體溫度達-80℃。主軸的轉(zhuǎn)速高達38000rpm。并且采用的膨脹機葉輪1為半開式葉輪有利于提高葉輪的臨界轉(zhuǎn)速，膨脹機葉輪1則由高強鋁合金整體銑制葉輪強度高、傳動效率高。

本發(fā)明提供的空氣離心膨脹壓縮一體機減少了不必要的中間能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，并且利用位于主軸兩端的壓縮機部件和膨脹機部件平衡了主軸5上的軸向載荷，不僅提高了裝置的使用壽命而且能夠更好的平穩(wěn)性和能量轉(zhuǎn)換效率，能夠提供一種主軸轉(zhuǎn)速達38000rpm的新型轉(zhuǎn)換設(shè)備，介質(zhì)氣體溫度達到介質(zhì)氣體溫度達-80℃，完全能夠滿足市面上海鮮的冷凍冷藏需求，具有很高的實用價值。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種空氣離心膨脹壓縮一體機，包括機架，所述機架的上端設(shè)置有傳動支座，且傳動支座內(nèi)通過軸承組件安裝有主軸，所述主軸的左側(cè)安裝有壓縮機葉輪，且傳動支座的左側(cè)通過壓縮機蝸殼快速裝折喉箍安裝有壓縮機蝸殼，本發(fā)明提供的空氣離心膨脹壓縮一體機減少了不必要的中間能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，并且利用位于主軸兩端的壓縮機部件和膨脹機部件平衡了主軸上的軸向載荷，不僅提高了裝置的使用壽命而且能夠更好的平穩(wěn)性和能量轉(zhuǎn)換效率，能夠提供一種主軸轉(zhuǎn)速達38000rpm的新型轉(zhuǎn)換設(shè)備，介質(zhì)氣體溫度達到介質(zhì)氣體溫度達?80℃，完全能夠滿足市面上海鮮的冷凍冷藏需求，具有很高的實用價值。

技術(shù)研發(fā)人員：林汝捷;林世響;范良喜
受保護的技術(shù)使用者：福建雪人股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.23
技術(shù)公布日：2017.10.24