專利名稱：雙渦輪離心式冷凍機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙渦輪離心式冷凍機(jī)(dual turbo centrifugal chiller)，具體 地涉及配置為降低兩個(gè)單獨(dú)的冷凍機(jī)的部件中的壓縮機(jī)的溫度差(head)、減小冷凍機(jī)的尺 寸并且提高效率的一種雙渦輪離心式冷凍機(jī)。
背景技術(shù)：
普通的冷凍機(jī)包括壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和安全閥，并循環(huán)制冷劑以將熱量從蒸 發(fā)器通過熱交換傳遞到冷凝器。如1是示出普通冷凍機(jī)10的示意圖。如圖1所示，冷凍機(jī)10包括蒸發(fā)器30、冷凝器20和壓縮機(jī)40。冷水31流經(jīng)蒸發(fā) 器30，冷卻水21流經(jīng)冷凝器20。制冷劑51、52在壓縮機(jī)40中循環(huán)，壓縮機(jī)40使蒸發(fā)器30連接到冷凝器20。經(jīng)過 蒸發(fā)器30的制冷劑51通過壓縮機(jī)40的入口部47流入壓縮機(jī)40，并且被兩級(jí)葉輪41和 42壓縮的制冷劑52從壓縮機(jī)40的出口部48流出，然后流入冷凝器20。如圖1所示，在壓縮機(jī)40中，兩級(jí)葉輪41和42設(shè)置在軸43上，并且葉輪41和42 由于軸43被馬達(dá)45旋轉(zhuǎn)而隨之旋轉(zhuǎn)。這里，設(shè)置齒輪44和46以將馬達(dá)45連接到軸43， 以便傳遞扭矩。雖然圖中未示，但是齒輪44和軸43之間可連接推力軸承。在普通壓縮機(jī)40中，因?yàn)閭鬟f到齒輪46和44的推力集中在一個(gè)方向，所以施加 到上述軸承的載荷增加，并因此施加到馬達(dá)45的載荷也增加。因?yàn)槭┘拥今R達(dá)45的載荷 增加，所以冷水的出口溫度升高，這導(dǎo)致壓縮機(jī)的溫度差增加。因此，壓縮機(jī)的效率降低。為了降低壓縮機(jī)的溫度差并提高冷凍機(jī)的效率，已在使用包括互相連接的兩個(gè)冷 凍機(jī)的“雙渦輪離心式冷凍機(jī)”。雙渦輪離心式制冷劑通過提高冷凍機(jī)自身的制冷效率而增 大容量。在雙渦輪離心式冷凍機(jī)中設(shè)置有兩個(gè)壓縮機(jī)。然而在現(xiàn)有的雙渦輪離心式冷凍機(jī) 中，兩個(gè)壓縮機(jī)中一個(gè)壓縮機(jī)的溫度差比另一壓縮機(jī)的溫度差高。因此，不得不獨(dú)立地設(shè)計(jì) 和制造這兩個(gè)壓縮機(jī)。也就是額外需要用于驅(qū)動(dòng)每個(gè)壓縮機(jī)的葉輪的驅(qū)動(dòng)單元，并且冷凍 機(jī)的整體尺寸增加。因此，如上所述，存在壓縮機(jī)效率降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種雙渦輪離心式冷凍機(jī)，其中包括兩個(gè)壓縮機(jī)、兩個(gè)蒸發(fā)器和兩個(gè) 冷凝器以降低壓縮機(jī)的溫度差，壓縮機(jī)被配置為以相同的溫度差運(yùn)行，并且壓縮機(jī)的葉輪 由單個(gè)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，由此實(shí)現(xiàn)尺寸減小而效率提高。在一個(gè)方案中，提供一種雙渦輪離心式冷凍機(jī)，包括串聯(lián)或并聯(lián)的第一蒸發(fā)器和 第二蒸發(fā)器；串聯(lián)或并聯(lián)的第一冷凝器和第二冷凝器；以及包括葉輪的第一壓縮機(jī)和第二 壓縮機(jī)，其中冷水經(jīng)過第一蒸發(fā)器后經(jīng)過第二蒸發(fā)器，并且冷卻水經(jīng)過第一冷凝器后經(jīng)過 第二冷凝器，包含制冷劑的第一壓縮機(jī)將第一冷凝器連接到第二蒸發(fā)器，并且包含制冷劑 的第二壓縮機(jī)將第二冷凝器連接到第一蒸發(fā)器，并且第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)的葉輪是被用單個(gè)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)同步旋轉(zhuǎn)的。另外，第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)的葉輪可由單個(gè)旋轉(zhuǎn)軸連接，并且第一壓縮機(jī)和 第二壓縮機(jī)的葉輪可由于用驅(qū)動(dòng)單元來(lái)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸而被同步旋轉(zhuǎn)。另外，驅(qū)動(dòng)單元可被連接到旋轉(zhuǎn)軸的中央，并且第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)的葉輪 可關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸的位于它們之間的中央部相對(duì)。另外，第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)的入口部可分別設(shè)有入口導(dǎo)向葉片(IGV)。另外，第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)可具有彼此不同的容量。因?yàn)榘▋蓚€(gè)蒸發(fā)器、兩個(gè)壓縮機(jī)和兩個(gè)冷凝器的上述雙渦輪離心式冷凍機(jī)使得 每個(gè)壓縮機(jī)的溫度差降低，所以能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮機(jī)的最佳性能。另外，因?yàn)閮蓚€(gè)壓縮機(jī)的葉輪是被用單個(gè)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)同步驅(qū)動(dòng)的，所以能夠?qū)崿F(xiàn) 具有小尺寸和高效率的壓縮機(jī)。


披露的示例性實(shí)施例的以上的及其他的方案、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖進(jìn)行 的詳細(xì)描述變得更明顯，附圖中圖1是示出普通冷凍機(jī)的示意圖；圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的一種雙渦輪離心式冷凍機(jī)的示意圖；而圖3是示出根據(jù)另一實(shí)施例的一種雙渦輪離心式冷凍機(jī)的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考示出示例性實(shí)施例的附圖，在下文中更完整地描述示例性實(shí)施例。然 而，本發(fā)明可以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)解釋為局限于這里提出的示例性實(shí)施例。不如 說，提供這些示例性實(shí)施例為的是使本發(fā)明對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言徹底且完整，并充分 表達(dá)本發(fā)明的范圍。在本說明書中，公知的特征和技術(shù)的細(xì)節(jié)可被省略，以免不必要地混淆 所示實(shí)施例。除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括科技術(shù)語(yǔ))具有與本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員通常理解的相同的意思。將進(jìn)一步理解，術(shù)語(yǔ)，如在通常使用的詞典中定義的那些術(shù)語(yǔ)， 應(yīng)解釋為具有與它們?cè)谙嚓P(guān)技術(shù)和本發(fā)明的語(yǔ)境內(nèi)一致的意思，而且除非本說明書中明確 地進(jìn)行定義，不應(yīng)以理想化或過度正式的意思來(lái)解釋。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。附圖中的形狀、大小和區(qū)域等等可能 為了清楚起見而有所夸大。圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的一種雙渦輪離心式冷凍機(jī)101的示意圖。如圖2所示，根據(jù)實(shí)施例，第一蒸發(fā)器121與第二蒸發(fā)器122串聯(lián)連接。冷水123 流入串聯(lián)連接的第一蒸發(fā)器121的一端，經(jīng)過第一蒸發(fā)器121，再經(jīng)過第二蒸發(fā)器122，然后 流出。第一冷凝器111與第二冷凝器112串聯(lián)連接。冷卻水113經(jīng)過第一冷凝器111而 流入第二冷凝器112，再經(jīng)過第二冷凝器112，然后流出。第一壓縮機(jī)131連接到第一冷凝器111和第二蒸發(fā)器122，以使第一壓縮機(jī)131的 制冷劑循環(huán)從而與第一冷凝器111的冷卻水113和第二蒸發(fā)器122的冷水123交換熱量。第二壓縮機(jī)132連接到第二冷凝器112和第一蒸發(fā)器121，以使第二壓縮機(jī)132的制冷劑循 環(huán)從而與第二冷凝器112的冷卻水113和第一蒸發(fā)器121的冷水123交換熱量。流入第一蒸發(fā)器121的冷水的溫度為12°C，從第二蒸發(fā)器122流出的冷水的溫度 為7°C，流入第一冷凝器111的冷卻水的溫度是32°C，而從第二冷凝器112流出的冷卻水的 溫度為37°C。不考慮蒸發(fā)器和冷凝器的離開溫度差(LTD)，第一壓縮機(jī)131的溫度差是 27. 50C (34. 50C -7°C )，并且第二壓縮機(jī) 132 的溫度差也是 27. 5°C (37°C -9. 5°C )。在根據(jù)實(shí)施例的雙渦輪離心式冷凍機(jī)101中，如上所述，兩個(gè)壓縮機(jī)131和132的 溫度差彼此相等。因此，如下所述，可容易地實(shí)現(xiàn)使用單個(gè)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)同步驅(qū)動(dòng)兩個(gè)壓縮機(jī) 的葉輪的設(shè)計(jì)。在下文中，將參考圖2描述根據(jù)實(shí)施例的兩個(gè)壓縮機(jī)131和132的配置。根據(jù)實(shí)施例，第一壓縮機(jī)131是具有兩個(gè)葉輪145和146的兩級(jí)壓縮系統(tǒng)。制冷 劑151從第二蒸發(fā)器122流出，通過第一壓縮機(jī)131的入口部141進(jìn)入第一壓縮機(jī)131，并 且制冷劑在經(jīng)過葉輪145和146時(shí)被壓縮。被壓縮后的制冷劑152通過出口部142從第一 壓縮機(jī)131流出，并流入第一冷凝器111。第二壓縮機(jī)132是具有兩個(gè)葉輪143和144的兩級(jí)壓縮系統(tǒng)。從第一蒸發(fā)器121 流出的制冷劑153通過第二壓縮機(jī)132的入口部143流入第二壓縮機(jī)132，并且該制冷劑在 經(jīng)過葉輪143和144時(shí)被壓縮。被壓縮后的制冷劑巧4通過出口部144從第二壓縮機(jī)132 流出，并流入第二冷凝器112。根據(jù)實(shí)施例，設(shè)置單個(gè)驅(qū)動(dòng)單元163來(lái)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)壓縮機(jī)131、132的葉輪143、144、 145、146。在這個(gè)實(shí)施例中，使用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元163。兩個(gè)壓縮機(jī)131、132的葉輪143、144、145、146由旋轉(zhuǎn)軸161連接。齒輪162設(shè)置 在旋轉(zhuǎn)軸161的中央部，第一壓縮機(jī)131的葉輪145、146與第二壓縮機(jī)132的葉輪143、144 關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸161的位于它們之間的中央部相對(duì)。驅(qū)動(dòng)單元163的一端連接到一個(gè)齒輪，并且 連接到驅(qū)動(dòng)單元163的這個(gè)齒輪與旋轉(zhuǎn)軸161的齒輪162嚙合。在此配置中，單個(gè)驅(qū)動(dòng)單 元163旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)軸161，并且隨著旋轉(zhuǎn)軸161旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)壓縮機(jī)131和132的葉輪143、144、 145、146即同步旋轉(zhuǎn)。根據(jù)實(shí)施例，因?yàn)橛蓡蝹€(gè)驅(qū)動(dòng)單元163來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立的壓縮機(jī)131、132，所以減 小了壓縮機(jī)系統(tǒng)的總體積。因此，雙渦輪離心式冷凍機(jī)101的整體尺寸減小。另外，因?yàn)閮蓚€(gè)壓縮機(jī)的葉輪是對(duì)稱設(shè)置的，所以施加到齒輪162的兩個(gè)端面的 推力出現(xiàn)在相反方向并彼此抵消。因此，施加到用于齒輪162的軸承(未示出)的載荷減 少，這導(dǎo)致施加到驅(qū)動(dòng)單元163的載荷減少，并提高了驅(qū)動(dòng)單元163的效率。驅(qū)動(dòng)單元163 的效率提高引起冷卻水的出口溫度降低，而這引起壓縮機(jī)131和132的溫度差降低。因此， 具有整體壓縮系統(tǒng)的效率提高和整體冷凍機(jī)的效率提高的優(yōu)點(diǎn)。另外，在設(shè)計(jì)軸承時(shí)，可實(shí) 現(xiàn)軸承的設(shè)計(jì)而無(wú)需關(guān)注施加到特定方向的推力。根據(jù)實(shí)施例，為便于調(diào)整載荷，第一壓縮機(jī)131和第二壓縮機(jī)132的入口部設(shè)有用 于調(diào)整所施加的載荷的入口導(dǎo)向葉片(IGV)。根據(jù)實(shí)施例，因?yàn)榈谝粔嚎s機(jī)131和第二壓縮機(jī)131彼此分開，用壓縮機(jī)和熱交換 器(冷凝器和蒸發(fā)器)可獲得容量的各種組合。例如，壓縮機(jī)131和132的容量可分別設(shè)定為1，000RT和500RT。熱交換器的尺寸根據(jù)壓縮機(jī)的容量確定。即使在此情況下，壓縮機(jī) 的葉輪也是對(duì)稱地設(shè)置在單個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，并且因?yàn)槿~輪是對(duì)稱設(shè)置的，所以即使在兩個(gè)壓 縮機(jī)的容量彼此不同的情況下，也顯示出軸承的推力抵消的效果。在這個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)蒸發(fā)器121和122串聯(lián)連接，并且兩個(gè)冷凝器111和112串 聯(lián)連接，然而，實(shí)施例不限于那樣配置。在下文中，將參考圖3描述另一實(shí)施例。圖3是示出根據(jù)另一實(shí)施例的一種雙渦輪離心式冷凍機(jī)201的示意圖。如圖3所示，在根據(jù)本實(shí)施例的雙渦輪離心式冷凍機(jī)201中，第一蒸發(fā)器221與第 二蒸發(fā)器222并聯(lián)連接。冷水223從并聯(lián)連接的第一蒸發(fā)器221的一端流入，從第一蒸發(fā) 器221的另一端流出，再?gòu)牡诙舭l(fā)器222的一端流入，經(jīng)過第二蒸發(fā)器222，而從第二蒸發(fā) 器222的另一端流出。第一冷凝器211與第二冷凝器212并聯(lián)連接。冷卻水213從并聯(lián)連接的第一冷凝 器211的一端流入，從第一冷凝器211的另一端流出，再?gòu)牡诙淠?12的一端流入，經(jīng) 過第二冷凝器212，而從第二冷凝器212的另一端流出。第一壓縮機(jī)231連接到第一冷凝器211和第二蒸發(fā)器222，并且第一壓縮機(jī)231的 制冷劑循環(huán)從而與第一冷凝器211的冷卻水和第二蒸發(fā)器222的冷水交換熱量。第二壓縮 機(jī)232連接到第二冷凝器212和第一蒸發(fā)器221，并且第二壓縮機(jī)232的制冷劑循環(huán)從而與 第二冷凝器212的冷卻水和第一蒸發(fā)器221的冷水交換熱量。這里，流入第一蒸發(fā)器221的冷水的溫度為12°C，從第二蒸發(fā)器222流出的冷水的 溫度為7。C，流入第一冷凝器211的冷卻水的溫度為32°C，而從第二冷凝器212流出的冷卻 水的溫度為37°C。不考慮蒸發(fā)器和冷凝器的LTD，第一壓縮機(jī)231的溫度差是 27. 50C (34. 50C -7°C )，并且第二壓縮機(jī)232的溫度差也是27. 5°C (37°C -9. 5°C )。也就 是，兩個(gè)壓縮機(jī)的溫度差彼此相等。因?yàn)楦鶕?jù)這個(gè)實(shí)施例，壓縮機(jī)231、232的葉輪M5J46J47J48，旋轉(zhuǎn)軸161，齒 輪262和設(shè)置在雙渦輪離心式冷凍機(jī)201中的驅(qū)動(dòng)單元263之間的連接關(guān)系，以及制冷劑 251,252,253,254在壓縮機(jī)的入口部243和出口部M4的流動(dòng)與圖2示出的實(shí)施例中的那 些相同，所以將省略對(duì)它們的詳細(xì)描述。雖然以上已描述了雙渦輪離心式冷凍機(jī)的兩個(gè)實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于此。就 是說，兩個(gè)蒸發(fā)器可以串聯(lián)或并聯(lián)連接，并且兩個(gè)冷凝器可串聯(lián)或并聯(lián)連接。在此情況下， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，冷水經(jīng)過第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器，冷卻水經(jīng)過第一冷凝器后經(jīng) 過第二冷凝器，包含制冷劑的第一壓縮機(jī)連接到第一冷凝器和第二蒸發(fā)器，并且包含制冷 劑的第二壓縮機(jī)連接到第二冷凝器和第一蒸發(fā)器，由此實(shí)現(xiàn)兩個(gè)壓縮機(jī)的溫度差彼此相等 的雙渦輪離心式冷凍機(jī)。雖然以上已示出并描述了示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可進(jìn)行各 種形式和細(xì)節(jié)的改變，而不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。另外，可針對(duì)本說明書傳授的內(nèi)容進(jìn)行許多更改以適應(yīng)具體情況或材料，而不背 離本發(fā)明的基本范圍。因此，希望本發(fā)明不局限于作為預(yù)期執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式而披露 的具體的示例性實(shí)施例，反之，本發(fā)明將包括落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種雙渦輪離心式冷凍機(jī)，包括 串聯(lián)或并聯(lián)的第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器； 串聯(lián)或并聯(lián)的第一冷凝器和第二冷凝器；以及 包括葉輪的第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)；其中冷水經(jīng)過所述第一蒸發(fā)器后經(jīng)過所述第二蒸發(fā)器，并且冷卻水經(jīng)過所述第一冷凝 器后經(jīng)過所述第二冷凝器；包含制冷劑的所述第一壓縮機(jī)將所述第一冷凝器連接到所述第二蒸發(fā)器，并且包含制 冷劑的所述第二壓縮機(jī)將所述第二冷凝器連接到所述第一蒸發(fā)器；并且所述第一壓縮機(jī)和所述第二壓縮機(jī)的所述葉輪是被用單個(gè)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)同步旋轉(zhuǎn)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙渦輪離心式冷凍機(jī)，其中所述第一壓縮機(jī)和所述第二壓縮機(jī)的所述葉輪是由單個(gè)旋轉(zhuǎn)軸連接的；并且 所述第一壓縮機(jī)和所述第二壓縮機(jī)的所述葉輪是由于用所述驅(qū)動(dòng)單元來(lái)旋轉(zhuǎn)所述旋 轉(zhuǎn)軸而被同步旋轉(zhuǎn)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙渦輪離心式冷凍機(jī)，其中 所述驅(qū)動(dòng)單元被連接到所述旋轉(zhuǎn)軸的中央部；并且所述第一壓縮機(jī)和所述第二壓縮機(jī)的所述葉輪關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸的位于它們之間的中 央部相對(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙渦輪離心式冷凍機(jī)，其中所述第一壓縮機(jī)和所述第二壓 縮機(jī)的入口部分別設(shè)有入口導(dǎo)向葉片(IGV)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙渦輪離心式冷凍機(jī)，其中所述第一壓縮機(jī)和所述第二壓縮 機(jī)具有彼此不同的容量。
全文摘要
一種雙渦輪離心式冷凍機(jī)，包括串聯(lián)或并聯(lián)的第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器；串聯(lián)或并聯(lián)的第一冷凝器和第二冷凝器；以及包括葉輪的第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)，其中冷水經(jīng)過第一蒸發(fā)器后經(jīng)過第二蒸發(fā)器，并且冷卻水經(jīng)過第一冷凝器后經(jīng)過第二冷凝器，包含制冷劑的第一壓縮機(jī)將第一冷凝器連接到第二蒸發(fā)器，并且包含制冷劑的第二壓縮機(jī)將第二冷凝器連接到第一蒸發(fā)器，且第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)的葉輪是被用單個(gè)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)同步旋轉(zhuǎn)的。本發(fā)明能夠提高整體壓縮系統(tǒng)的效率和整體冷凍機(jī)的效率，并且應(yīng)用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)軸承的設(shè)計(jì)而無(wú)需關(guān)注施加到特定方向的推力。
文檔編號(hào)F25B1/10GK102052796SQ20101017966
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者姜太振, 金吉永, 金珍成 申請(qǐng)人:Ls美創(chuàng)有限公司