[实用新型]一种间隙式制冷机高效预冷及液化系统

权利要求书

1.一种间隙式制冷机高效预冷及液化系统，其特征在于，包括回热式制冷模块和预冷及液化模块；

所述回热式制冷模块包括回热式制冷机单元和直流内部循环单元；

所述回热式制冷机单元包括依次连接的压缩机装置（1）、回热器、冷端换热器（12）、膨胀活塞和内部间隙结构；

所述直流内部循环单元为：直流（28）从特定位置引入内部间隙结构，直流（28）通过间隙与待预冷物料通过气缸壁进行间壁式换热，利用直流（28）携带的回热器内部的冷量预冷待预冷物料，之后再回到回热器，完成直流内部循环，通过直流控制阀（20）控制直流流量大小；

所述预冷及液化模块包括依次连通的待预冷物料的料源（21）、进料控制机构（22）、进料与气缸外壁换热组件（23）、冷端换热管路（24）以及冷料收集组件（25），所述料源（21）在进料与气缸外壁换热组件（23）处进行预冷，进入至冷料收集组件（25）中。

2.根据权利要求1所述的一种间隙式制冷机高效预冷及液化系统，其特征在于，所述内部间隙结构包括膨胀活塞与气缸形成的间隙、在回热器的承压管内由多层通道形成的间隙、在脉管承压管内由多层通道形成的间隙。

3.根据权利要求1所述的一种间隙式制冷机高效预冷及液化系统，其特征在于，所述直流（28）引入内部间隙结构的位置为回热器冷端，或回热器冷端到回热器热端之间的任意位置；

所述直流（28）自内部间隙结构引出的位置包括回热器热端、回热器热端到回热器冷端之间的任意位置。

4.根据权利要求3所述的一种间隙式制冷机高效预冷及液化系统，其特征在于，所述直流（28）自内部间隙结构引出后可引入回热器，或引入低压组件后再引入回热器，或由高压组件驱动，构成循环；

所述低压组件为低压管路或设置单向阀形成的低压腔；

所述高压组件为高压管路或设置单向阀形成的高压腔。

5.根据权利要求1所述的一种间隙式制冷机高效预冷及液化系统，其特征在于，所述回热式制冷机单元为采用回热器部件实现热量的交变式储存与释放的制冷机，所述回热式制冷机单元包括GM制冷机、索尔维制冷机、斯特林制冷机、VM制冷机、脉管制冷机中的一种，或多种多级耦合的混合结构形式；

所述脉管制冷机包括GM型脉管制冷机和斯特林型脉管制冷机。

6.根据权利要求5所述的间隙式制冷机高效预冷及液化系统，其特征在于，所述回热式制冷模块为回热器内置式结构或回热器外置式结构；

所述回热器内置式结构中，回热器内置于膨胀活塞中；

所述回热器外置式结构中，膨胀活塞和回热器分体式设置；

所述回热式制冷模块包括单级结构和多级耦合结构，所述多级耦合结构包括多级热耦合结构、多级气耦合结构、热耦合与气耦合混合结构。

7.根据权利要求1所述的一种间隙式制冷机高效预冷及液化系统，其特征在于，所述进料与气缸外壁换热组件（23）的结构形式包括与气缸壁通过导热进行换热的管路和与气缸壁进行对流换热的结构。

8.根据权利要求1所述的一种间隙式制冷机高效预冷及液化系统，其特征在于，所述回热式制冷模块中的平均工作压力为1至500倍的大气压。

9.根据权利要求1所述的一种间隙式制冷机高效预冷及液化系统，其特征在于，所述预冷及液化模块包括预冷功能、液化功能，或预冷功能和液化功能两种的组合。

10.根据权利要求1所述的一种间隙式制冷机高效预冷及液化系统，其特征在于，进料数量为零的工况下，间隙式制冷机高效预冷及液化系统包括保留回热式制冷模块而无预冷及液化模块，或同时保留回热式制冷模块和预冷及液化模块两种情况。