[发明专利]一种内置驱动液压平衡的双层喷嘴双排管气波制冷机

说明书

一种内置驱动液压平衡的双层喷嘴双排管气波制冷机,属于压力气体膨胀制冷技术领域。本发明通过在气波机主轴上安装的双层喷嘴以向对应的双排振荡接受管中射气，以达到接受管数量增加一倍，处理量加大的目的。通过建立液压平衡装置以抵消、克服和平衡由轴向进气而引发的轴向力大增的不利，可有效解决这一导致机器寿命缩短的难题；在本机中段嵌入式内置了传动装置并由电机驱动，很好解决了机器两端被占用的矛盾；为防止制冷前后的气体掺混及外泄，以提高制冷效率，本机除了使用了迷宫密封、螺旋密封之外，主要选用了多个单端面机械密封，机械密封能够比较好的适应气波制冷机的生产工况，可以保证设备长寿命且稳定安全地运转。

技术领域

本发明涉及一种内置驱动液压平衡的双层喷嘴双排管气波制冷机,属于压力气体膨胀制冷技术领域。

背景技术

自上世纪八十年代始,大连理工大学研制了的气波制冷机(专利号89213744.4)、多级气波制冷机(96115022.X)、阻尼对冲气波制冷机（ZL200810011255.2）、引流平衡型顶装内嵌式气波制冷机（ZL201410061539.8）、一种接触式密封倒置型气波制冷机（ZL201410119687.0）等，这些气波制冷机的共同之处是：均是依靠电机驱动或利用装置进出口气体的压力差使主轴及气体分配器自旋，并以一定的旋转速度将压力介质气体依次对环周向的各末端封闭的振荡接受管进行射流，对管内的潴留气做不定常膨胀功。即带有压力的进口来料气体通过喷嘴膨胀加速，由喷嘴出口高速喷出，依次间歇地射入前方辐射排布的多根末端封闭的振荡接受管中，在周期性激振作用下管内气体接受射入气体的压力能，并通过波系──激波、压缩波和膨胀波的相互作用完成不定常膨胀做功和能量转换，将压力能转化为热能后再通过管壁散出，入射气体因膨胀做功消耗自身能量，并消除反射激波的不利影响使温度降低而实现气体制冷。它们都分别属于一次或多次的不定常膨胀制冷。

利用压力气体进行膨胀制冷，可以获得比用工质循环制冷更低的低温。上述各种气波制冷机均能够在比较低的转速下较高效地工作。差异除了各自结构上有所不同外，所反映的机理也各有其某些创新之处。

气波制冷技术在以气体为介质的制冷场合已广泛应用，尤其在石油天然气开发处理和军工科研领域中极具实用价值。目前已广泛应用于石油气中轻烃回收、天然气脱水和液化、混合气体的液化分离、低温冷气流源以及为国防和航空航天提供低温冷气源必备条件等技术领域。该类制冷机械一般都具有结构简单、制造及运行成本低、节省能源、操作维护简便、可靠性高等优点。前述的各种气波制冷机的制冷效率虽均较高，但可以说远未达到能够达到的程度，即仍有非常大的效率提升空间。

该类制冷机在设计工况范围内制冷效率一般均较高，由于气波制冷机的制冷效率以及运行的可靠性如何是其性能最为关键的两项内容，而影响制冷等熵效率的因素非常多，如：转速、压力、膨胀比、管长、管径、喷嘴口径形状与尺寸、密封结构形式与尺寸、带液运行性能、制冷机的设计结构等等。其设计结构及制造技术的优劣都关系和决定着该设备的可靠性。传统式气波制冷机结构和机理一般都较为复杂，内部转动件较多，为防止制冷前后的气体掺混及外泄，一般都设置有多种形式的动密封及静密封，拆装较为繁琐。

目前气波制冷机在实际应用中虽具有在低转速下高效率的特点，但在实际运转使用过程中普遍存在的问题有：（1）转速虽然较低，但机器效率随转速和密封性能的影响均较大，其上下波动的范围都在10%~30%左右；（2）由于机器内部有许多转动件和密封件，故结构一般较为复杂且拆装不太方便。