[发明专利]涡轮冷冻机

说明书

本发明涉及涡轮冷冻机。

图12(A)和12(B)表示传统的涡轮冷冻机的一个实例。

当涡轮压缩机1工作时，从涡轮压缩机1排出的高压气态冷冻剂被送至冷凝器2，气态冷冻剂将热量散至流过传热管3冷却介质如冷却水，从而在冷凝器中冷凝并液化，如图12(A)所示。

然后，上述液态冷冻剂流入一中间冷却器4，在其中液态冷冻剂的压力在高压侧节流(或减压)机构24中被减至中间压力。因此，一部分液态冷冻剂蒸发。另外，液滴由液滴分离器26分离。其后，蒸发被吸入涡轮压缩机1的高级侧叶轮8。

由于蒸发的潜热，剩余的液态冷冻剂被冷却。其后，剩余的液态由低压侧减压机构25减压，因此使液态冷冻剂的流动速率得到调节，同时，出现绝热膨胀，从而得到气液两相流。

然后，冷冻剂进入一个蒸发器5，在其中介质吸收来自流过传热管6的冷却介质如盐水和冷却水的热量而蒸发和汽化，并变成低压气态冷冻剂。上述低压气态冷冻剂再次被吸入涡轮压缩机1。

涡轮压缩机1的离心叶轮7和8固定地装在转轴9的端部上，在轴向上间隔开来并封装在密封壳10中。

另外，小齿轮11固定地安装在上述转轴9的另一个端部上。在齿轮室19中，小齿轮11与固定地安装在感应电动机13的输出轴14上的一齿轮(或轮)12相啮合。

涡轮压缩机1的转轴9由齿轮室19中的轴承15和16支承，而感应电动机13的输出轴14由轴承17和18支承。

油槽20在齿轮室19的底部中形成。储存在油槽20中的润滑油被油泵21抽至一个油冷却器22，在油冷却器中使润滑油和已流过传热管23的冷却介质可进行热交换，从而使润滑油得到冷却。另外，借助过滤器27从润滑油清除异物后，冷却的润滑油被送向并润滑小齿轮11、齿轮12和轴承15，16，17和18。其后，润滑油返回油槽20。

现在参阅图12(B)，图中表示上述冷却循环的莫氏图。

然后，使处于状态A的吸入涡轮压缩机1的气态冷冻剂借助低级侧叶轮7的压缩进入状态B。然后，气态的冷冻剂当处于状态C时吸入高级侧叶轮8，然后压缩成状态D。

使用冷凝器2，通过冷却使上述气态冷冻剂进入状态E。然后通过冷凝使上述冷冻剂气体变成处于状态F的饱和液态冷冻剂。然后，借助中间冷却器4的高压侧减压机构24减压而使上述饱和液态冷冻剂进入状态G。另外，一部分这种饱和冷却介质蒸发并进入状态C，然后被吸入高级侧叶轮8。

借助低压侧减压机构25减压使其余液态冷冻剂进入状态H并进而进入状态I。这种冷却介质通过在蒸发器5中蒸发而变至状态A，然后被吸入涡轮压缩机1。

顺便讲一讲，在莫氏图中，标号J代表饱和液线；K代表饱和蒸汽线。

但是，在上述传统的涡轮冷冻机中，涡轮压缩机1的转轴9是由轴承15和16支承的，另外，尖电动机13的输出轴14是由轴承17和18支承的，另外，感应电动机13的动力通过齿轮12和小齿轮11传至涡轮压缩机1，因此，前述传统的涡轮冷冻机存在的问题是，涡轮压缩机1、增速机构和感应电动机13的结构变得复杂，不仅其尺寸、重量和成本增加，而且其机械损失高、性能系数(COP)低。

另外，轴承15，16，17和18，以及齿轮12和小齿轮11是由润滑油润滑的，因此，必须定期更换润滑油。另外，润滑油和冷却介质不能避免相互通过转轴9混合。

当温度和压力上升时，混有润滑油的冷却介质蒸发，因此，存在发生油泵21的空穴现象，轴承15，16，17和18的润滑故障和咬住等顾虑。

另外，当润滑油混有冷却介质时，冷凝器2和蒸发器5的传热性能变劣。因此，存在发生冷却能力下降、动力消耗增加、引起冷冻机非正常停机的顾虑。

本发明是为解决传统涡轮冷冻机的上述问题而完成的。本发明的要点在于，在本发明的涡轮冷冻机(下文中有时称为第一涡轮冷冻机)中，从一涡轮压缩机排出的冷冻剂通过向冷却介质散热而在冷凝器中冷凝，然后由一减压机构或节流机构减压，其后，冷冻剂通过在蒸发器中从冷却介质吸收热量而蒸发，并循环回前述涡轮压缩机，在这种冷冻机中，一个直接连接于前述涡轮压缩机叶轮的变换电动机(inverter motor)的输出轴由被液态冷冻剂润滑的轴承支承，本发明的要点还在于，所述涡轮冷冻机设有一控制装置，它适于控制一个设在上述涡轮压缩机中的抽吸叶片和变换电动机，这是通过使抽吸叶片和变换电动机相配合(联动)而实现的。

本发明的另一个特征方面(相应于第二涡轮冷冻机)在于从上述蒸发器的一个容器中抽出的饱和冷冻剂在由一个液态冷冻剂泵加压后送至前述轴承。