專利名稱：旋轉熱管空調器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于制冷技術，確切地說是一種帶有膨脹機的蒸汽壓縮式空調器。
已有的旋轉熱管空調器(參見《旋轉熱管空調器》、專利號CN86100508)包括蒸發段、離心壓縮機、冷凝段和毛細管。它主要存在下述一些問題1、毛細管的節流損失。
2、冷凝段進氣口設計未考慮制冷劑蒸汽的流體動力學特性，損失了制冷劑蒸汽的動能。
3、由于2冷凝段內也未設擴壓器。
本實用新型的目的就是提供一種帶有膨脹機的旋轉熱管空調器，以提高制冷系數和經濟性。
本實用新型是由蒸發段、單級離心壓縮機、冷凝段和回流管四大部份組成的。
圖1為本實用新型的循環過程示意圖。其中1為蒸發段，它兼做膨脹機；2為離心壓縮機；3為冷凝段；冷凝段內設擴壓器；4為回流管，回流管無節流作用。
在蒸發段內，由回流管流出的高壓液態制冷劑流到圓柱(盤、錐)狀蒸發段側壁上，并吸熱蒸發為氣體，同時在膨脹功作用下克服離心力向轉動軸軸心方向移動并作功(關于蒸汽克服離心力作功過程的原理和分析參見《利用旋轉熱管的能量轉換方法及熱力機》，專利申請號88100336)。此時如蒸發段內為中空的，制冷劑蒸汽在靠近軸心處將獲得很大旋轉角速度，此后再進入離心壓縮機，這對于壓縮機來說相當于“有預旋”壓縮；如圓柱(盤)狀蒸發段內有離心壓縮機式葉片(徑向的或曲面狀的)那么制冷劑蒸汽在膨脹功作用下由半徑較大處(圓柱狀蒸發段側壁)向半徑較小處(圓柱狀蒸發段出氣口)運動過程中將通過葉片對轉軸直接輸出轉距。圖2為蒸發段橫剖面示意圖，其中1a為蒸發段側壁，5為液態制冷劑，6為葉片(圖2中為放射狀)；7為轉軸。這種有葉片的向心膨脹機相當于向心徑流式渦輪機。不管有葉片的還是無葉片的向心膨脹機其原理都是利用了中國發明專利申請《利用旋轉熱管的能量轉換方法及熱力機》(申請號88100336)中所提供的能量轉換方法。徑流式渦輪顯然也可用軸流式渦輪替代。
制冷劑蒸汽在經壓縮機壓縮后進入冷凝段，因圓錐(盤、柱)狀冷凝段半徑比離心壓縮機葉輪半徑小，所以從理論上說，當制冷劑蒸汽從離心壓縮機出氣口進入到冷凝段進氣口過程中，其蒸汽旋轉速度會變大，考慮到制冷劑蒸汽這一流體動力學特性，所以在設計冷凝進氣口時應以盡量不阻礙旋轉蒸汽流運動為準。為了充分利用進入冷凝段的制冷劑蒸汽動能，所以在冷凝段內設有擴壓器以進一步提高冷凝段內壓強。
離心壓縮機和擴壓器的設計參見《離心式制冷壓縮機》、(上海機械學院葉振邦、西安交通大學常鴻壽編)。旋轉氣流的流體動力學分析參見《流體力學》(清華大學熱能工程系鄭洽餘魯鐘琪主編)。
制冷劑蒸汽在冷凝段內擴壓并冷凝成液態后，由回流管流回蒸發段。回流管與通常所說的毛細管不同之處在于毛細管有節流降壓作用，而回流管無節流作用。回流管僅起使液態制冷劑由冷凝段流回蒸發段的作用?；亓鞴芸梢詮碾x心壓縮機內部穿過，也可以從離心壓縮機外面繞過，它比毛細管“粗”“短”一些。
本實用新型是這樣實現的高壓液態制冷劑經回流管流入到蒸發段側壁上后迅速吸熱汽化并克服離心力作功，如前所述此膨脹功被回收后又進入單級離心壓縮機壓縮，壓縮后高溫高壓制冷劑蒸汽進入冷凝段在擴壓器作用下進一步擴壓并冷凝。冷凝后的液態制冷劑又經回流管流回蒸發段側壁處，完成一制冷循環。
本實用新型是對已有旋轉熱管空調器的改進，其突出優點在于1、蒸發段兼做膨脹機，有效利用了高壓液態制冷劑的膨脹功。
2、冷凝段進氣口設計充分考慮了旋轉氣流的流體力學特性。使制冷劑蒸汽由壓縮機進入冷凝段時，阻力降到最小。
3、冷凝段內設擴壓器，充分利用了制冷劑蒸汽的動能。
本實用新型的一個具體實施例，由以下附圖給出，并結合說明詳細描述。
圖3是具體結構的縱向剖面圖。
圖4是具體結構A－A處剖面圖。
參照圖3，本實用新型的蒸發段1、離心壓縮機2、冷凝段3構成一整體剛性轉子架在支架9上，在電動機8的驅動下運轉。
蒸發段1為圓柱(盤)狀，其右側外面與轉軸7相連。其內有膨脹機的葉片6，旋轉凹曲面形導流錐11是中空的，內有柱狀空腔16。葉片6一端與導流錐11相接并固定在一起，另一端與蒸發段側壁1a相距一定距離(參照圖4)，即葉片6外徑比蒸發段1內徑要小一些，留有這一環形空間的目的是使由回流管4流來的液態制冷劑5能充分布在蒸發段側壁1a上，并使制冷劑汽化后有一自由加速的余地。葉片6為圖4所示的曲面形狀，它比徑向葉片更有利于回收膨脹功。蒸發段1的左側與離心壓縮機2相連并且蒸發段1的出氣口與壓縮機2的進氣口相對。離心壓縮機2的左側有一圓盤(柱)形回流室12，其中心有一凹曲面錐狀的導流錐13，其作用是使回流室12中高速旋轉的制冷劑蒸汽順利進入冷凝段3，并給其提供一指向冷凝段3的較大軸向分速度。回流室12的左側為圓錐狀的冷凝段3，冷凝段3的左側外部通過轉軸與電動機8相連。冷凝段3的大端(右側)內有一環形臺階14用以收集液態制冷劑5，環形臺階14的中心孔即是冷凝段3的進氣口。冷凝段3內還設有擴壓器15，在環形臺階14的底部沿圓周均布有回流管4，回流管4垂直穿過回流室12，導流錐13、柱狀空腔16，直通到蒸發段右側底部1b的內壁上，并拐彎穿過導流錐11緊貼蒸發段底部1b的內壁沿徑向通到蒸發段側壁1a內壁處，回流管4的出口方向與轉軸旋轉方向一致，以便從管口流出的液態制冷劑能獲得更大的角速度，從而能更有效的回收膨脹功。
為了加強蒸發段1和冷凝段3的空氣側換熱，在它們的空氣側都裝有散熱片17，其中設在蒸發段底部1b處的散熱片17可以是一組同心圓形，也可以設計成離心泵形的?；蛘呤嵌叩慕Y合，在支架9上還設有隔熱板10，回流管4的外面如包覆一絕熱層，則更有利于回收膨脹功。
工作時，電動機驅動整個旋轉體旋轉，制冷劑蒸汽經壓縮機2壓縮后，高溫高壓制冷劑蒸汽進入回流室12，并沿著導流錐13經環形臺階14的中心孔高速旋轉著進入冷凝段3內，在此制冷劑蒸汽在擴壓器15的作用下進一步擴壓并冷凝成液態，液態制冷劑在離心分力作用下匯集在冷凝段3的大端，然后又經回流管4流到蒸發段側壁1a處，在此液態制冷劑迅速吸熱汽化為蒸汽，其蒸汽在膨脹功作用下又向軸心方向移動，同時對葉片6作功，然后制冷劑蒸汽又沿著導流錐11的曲面進入離心機2內重新被壓縮。至此完成了一個完整的制冷循環。
圖5是本實用新型的另一種具體結構的縱向剖面圖。
參照圖5，這種結構就是在離心壓縮機2與蒸發段1之間增加了一個“過熱”段18，其作用是改善蒸發段1的吸熱狀況和充分使低溫制冷劑蒸汽吸熱。
離心壓縮機2和蒸發段1內有一柱狀空腔16，為充分利用這一空間，可以將電動機8設置在內，從而縮小了空調器的外形尺寸。這種結構形式尤其適用于“熱泵”。
權利要求1.一種旋轉熱管空調器，包括蒸發段、離心壓縮機、冷凝段和回流管，由驅動裝置驅動旋轉，所說的蒸發段為空心圓柱(盤、錐)狀，其上有一出氣口，出氣口與離心壓縮機進氣口相接，離心壓縮機出氣口與空心圓錐(盤、柱)狀冷凝段進氣口相接，所說的蒸發段、離心壓縮機、冷凝段在同一軸線上按上述順序和方式相接構成一整體轉子，本發明的特征是所說的回流管為兩頭開通的管子，它設置并固定在所說的轉子上，其一端與冷凝段相接，另一端直通到蒸發段內部，所說的空心圓柱(盤、錐)狀蒸發段內軸心處還設有一渦輪(徑流式或軸流式)，其外徑比蒸發段內徑要小，渦輪出氣口通過蒸發段出氣口與離心壓縮機進氣口相通，渦輪與所說的轉子固定在一起，轉子是全封閉的，其內裝有制冷劑。
2.一種如權利要求1所述的空調器，其特征是液態制冷劑是通過回流管由圓錐狀冷凝段大端流回圓柱(盤)狀蒸發段內側壁處的。
3.一種如權利要求1、2所述的空調器，其特征是離心壓縮機有一附屬的圓盤狀回流室，回流室中心處設有導流錐，所說的導流錐與冷凝段進氣口相對應構成一環形通道。
4.一種如權利要求3所述的空調器，其特征是圓錐(盤、柱)狀冷凝段內設有擴壓器。
5.一種如權利要求3所述的空調器，其特征是在圓柱(盤、錐)狀蒸發段與離心壓縮機之間有一過熱段。
6.一種如權利要求4所述的空調器，其特征是在圓柱(盤、錐)狀蒸發段與離心壓縮機間有一過熱段。
7.一種如權利要求3所述的空調器，其特征是驅動電動機設置在圓柱(盤)狀蒸發段、離心壓縮機串聯組成的柱狀空腔內。
8.一種如權利要求4所述的空調器，其特征是驅動電動機設置在圓柱(盤、錐)狀蒸發段、離心壓縮機串聯組成的柱狀空腔內。
9.一種如權利要求5所述的空調器，其特征是驅動電動機設置在圓柱(盤)狀蒸發段、過熱段、離心壓縮機串聯組成的柱狀空腔內。
10.一種如權利要求6所述的空調器，其特征是驅動電動機設置在圓柱(盤、錐)狀蒸發段、過熱段、離心壓縮機串聯組成的柱狀空腔內。
專利摘要本實用新型提供了一種帶有向心膨脹機的旋轉熱管空調器。是對現有旋轉熱管空調器的改進。它是由旋轉熱管的蒸發段(兼做向心膨脹機)、冷凝段(內有擴壓器)、單級離心壓縮機和回流管組成。它的用途與現有旋轉熱管空調器相同。
文檔編號F04D25/06GK2042524SQ88208850
公開日1989年8月9日 申請日期1988年7月21日 優先權日1988年7月21日
發明者王曉東 申請人:王曉東