Турбохолодильник

Изобретение относится к области холодильно-обогревательной техники, а именно к устройствам, предназначенным либо для охлаждения, либо для подогрева атмосферного воздуха, подаваемого в бытовые или производственные помещения. Турбохолодильник содержит корпус, центробежный многоступенчатый компрессор, центростремительную многоступенчатую турбину, рабочие лопатки которых расположены между покрывными экранами с кольцевыми выступами на периферии и покрывными дисками. Центробежный компрессор на входе в него имеет приемный аппарат со спиральными лопатками с приемными отверстиями на периферии ротора. Центростремительная многоступенчатая турбина на входе в нее имеет аппарат выпуска со спиральными лопатками с выходными отверстиями на периферии ротора, расположенного на вращающемся валу. Рабочие лопатки закреплены на несущих покрывных экранах ротора. В начальном ряду неподвижных дисков до срединного расположены неподвижные спрямляющие аппараты со спиральными лопатками диффузора, расположенные на неподвижной оси внутри ротора. В последующем ряду неподвижных дисков, после срединного, расположены неподвижные сопловые аппараты со спиральными лопатками конфузора, закрепленные на неподвижной оси внутри ротора. Срединный разделительный диск выполнен невращающимся, закрепленным жестко на той же неподвижной оси внутри ротора. Вращающиеся лопатки, расположенные по разные стороны не вращающегося разделительного диска, также закреплены на покрывных экранах ротора. Неподвижная ось имеет отверстие для прохода дополнительного охладителя или нагревателя. Со стороны приводного устройства концевой шип ротора расположен между двумя подшипниками. Использование изобретения позволит обеспечить эффективную работу устройства и как холодильника-кондиционера, и как теплового насоса в любых климатических условиях. 4 ил.

 

Изобретение относится к области холодильно-обогревательной техники, а именно к устройствам, предназначенным либо для охлаждения, либо для подогрева атмосферного воздуха, подаваемого в бытовые или производственные помещения.

Известен турбохолодильник, содержащий корпус, центробежный многоступенчатый компрессор, центростремительную многоступенчатую турбину, рабочие лопатки которых расположены между покрывными экранами с кольцевыми выступами на периферии и покрывными дисками, а центробежный компрессор на входе в него имеет приемный аппарат со спиральным лопатками с приемными отверстиями на периферии ротора, и центростремительная многоступенчатая турбина на входе в нее имеет аппарат выпуска со спиральными лопатками с выходными отверстиями на периферии ротора, расположенного на вращающемся валу [Патент РФ №2144647, МПК 7 F 25 В 11/00. Турбохолодильник. 20.01.2000].

Недостатком устройства [Патент РФ №2144647, МПК 7 F 25 В 11/00. Турбохолодильник. 20.01.2000] является лишь однократное повышение давления и подогрев воздуха в приемном аппарате и в первой ступени компрессора с последующим расширением и охлаждением в межлопаточных каналах ротора турбины на второй стороне диска с последующим повторением процессов сжатия и расширения вплоть до однократного расширения и охлаждения в последней ступени турбины и в аппарате выпуска. Периодичность сжатия со следующим за ним расширением воздуха не позволяет получить достаточных температурных напоров между охлаждаемым цикловым воздухом и охлаждающим атмосферным. Этот недостаток не позволяет работать устройству эффективно в качестве холодильника-кондиционера в условиях повышенных летних температур и как отопителю-тепловому насосу в условиях низких зимних температур.

Задачей изобретения является обеспечение эффективной работы устройства и как холодильника-кондиционера, и как отопителя-теплового насоса в любых климатических условиях.

Поставленная задача решается тем, что турбохолодильник, содержащий корпус, центробежный многоступенчатый компрессор, центростремительную многоступенчатую турбину, рабочие лопатки которых расположены между покрывными экранами с кольцевыми выступами на периферии и покрывными дисками, а центробежный компрессор на входе в него имеет приемный аппарат со спиральным лопатками с приемными отверстиями на периферии ротора, и центростремительная многоступенчатая турбина на входе в нее имеет аппарат выпуска со спиральными лопатками с выходными отверстиями на периферии ротора, расположенного на вращающемся валу, в отличие от прототипа в нем рабочие лопатки закреплены на несущих покрывных экранах ротора, а в начальном ряду неподвижных дисков, до срединного, расположены неподвижные спрямляющие аппараты со спиральными лопатками диффузора, расположенные на неподвижной оси внутри ротора, а в последующем ряду неподвижных дисков, после срединного, расположены неподвижные сопловые аппараты со спиральными лопатками конфузора, закрепленные на неподвижной оси внутри ротора, при этом срединный разделительный диск выполнен невращающимся, закрепленным жестко на той же неподвижной оси внутри ротора, а вращающиеся лопатки, расположенные по разные стороны не вращающегося разделительного диска, также закреплены на покрывных экранах ротора, причем неподвижная ось имеет отверстие для прохода дополнительного охладителя или нагревателя, а со стороны приводного устройства концевой шип ротора расположен между двумя подшипниками.

Использование отличительных признаков в заявляемом устройстве позволит поднять технический уровень турбохолодильника за счет увеличения общей степени повышения давления и температуры охлаждаемого циклового воздуха с последующим увеличением глубины его охлаждения и за счет повышения степени подогрева охлаждающего атмосферного воздуха, что позволит применять его либо в качестве холодильника-кондиционера в условиях повышенных летних температур, либо в качестве отопителя-теплового насоса в условиях низких зимних температур.

Сущность турбохолодильника пояснена чертежами. На фиг.1 изображен заявляемый турбохолодильник, поперечное сечение, с рабочими лопатками, закрепленными на несущих покрывных экранах ротора, с неподвижными спиральными лопатками диффузоров и конфузоров, расположенных на неподвижных дисках, закрепленных на неподвижной оси внутри ротора, с неподвижным разделительным диском, с неподвижной осью, имеющей отверстие, а со стороны приводного устройства концевой шип ротора расположен между двумя подшипниками, с трубами подвода охлаждающего воздуха между экранами у корневого радиуса и с трубками отвода у периферийного радиуса, с приемным аппаратом охлаждаемого циклового воздуха перед компрессором и аппаратом выпуска за турбиной со спиральными лопатками; на фиг.2 - симметричные сечения А-А и В-В, М-М и N-N фиг.1; на фиг.3 - симметричные сечения С-С и Д-Д фиг.1; на фиг.4 - совмещенные сечения Е-Е и F-F фиг.1

Турбохолодильник содержит кожух 1 с неподвижной осью 2, между которыми расположен ротор 3 в подшипниках оси 4, 5, и кожуха 6. Ротор включает в себя приемный аппарат 7 со спиральными лопатками, образующими диффузорные каналы, набор рабочих колес 8 центробежного компрессора, набор рабочих колес 9 центростремительной турбины, аппарата выпуска 10 со спиральными лопатками, образующими конфузорные каналы. На неподвижной оси расположены неподвижные спрямляющие центростремительные аппараты 11 компрессора со спиральными лопатками, образующими диффузорные каналы, неподвижные сопловые центробежные аппараты 12 со спиральными лопатками, образующими конфузоры. Неподвижная ось имеет канал 13. В кожухе расположены трубки 14 подвода охлаждающего воздуха и трубки 15 его отвода и отражательные экраны 16. На оси между компрессором и турбиной расположен неподвижный разделительный диск 17, а один концевой шип ротора между подшипниками оси и кожуха имеет приводное устройство 18.

Турбохолодильник работает следующим образом. При вращении ротора 3 между кожухом 1 и осью 2 в подшипниках 4 и 5 оси 13 и в подшипнике 6 кожуха 1 приемный аппарат 7 принимает не вращающийся охлаждаемый цикловой воздух, несколько его сжимает в диффузорных каналах с направлением к центру и затем он засасывается на вход рабочего колеса 8 первой ступени центробежного компрессора, где он дополнительно сжимается между радиальными лопатками при увеличении окружной скорости с переходом от корневого радиуса к периферийному. Затем вращающийся воздух переходит на вход неподвижного спрямляющего центробежного аппарата 11 со спиральными межлопаточными диффузорными каналами, где он сжимается и греется из-за гашения окружной скорости с направлением к центру, а в дальнейшем все повторяется аналогично в последующих ступенях компрессора вплоть до разделительного диска 17 с непрерывным повышением давления и температуры циклового воздуха. При этом теплота от циклового воздуха передается через вращающиеся стенки ротора 3 охлаждающему воздуху, поступающему в полости к малому радиусу ротора через трубки 14 и эвакуируемому затем от ротора на периферийном радиусе через трубки 15. Вращение ротора автономно обеспечивает циркуляцию охлаждающего воздуха, подсасываемого на малый радиус и эвакуируемого на большом радиусе, из-за приобретения окружной скорости в результате трения о наружные стенки ротора с высокими значениями коэффициентов теплоотдачи, при этом не требуется какого-либо вентилятора для его прокачки. После разделительного диска 17 цикловой воздух попадает в рабочее колесо 9 центростремительной турбины, проходит к центру расширяясь и совершая работу с охлаждением. Затем воздух переходит на вход неподвижного соплового центробежного аппарата 12 со спиральными межлопаточными конфузорами, где разгоняется, приобретая окружную скорость и охлаждаясь от расширения, а в дальнейшем все повторяется периодически аналогично в последующих ступенях турбины вплоть до аппарата выпуска 10 с отдачей теплоты через стенки ротора. В местах достижения температуры циклового воздуха по тракту равенства с температурой охлаждающего воздуха прекращается его подача к трубкам 14 во избежание обратного перетекания теплоты от охлаждающего воздуха к цикловому, продолжающему расширение с совершением работы и глубоким охлаждением. По достижении аппарата выпуска 10 воздух расширяется в его вращающихся конфузорных каналах с разгоном до скорости, равной окружной скорости выпускных отверстий и охлажденным покидает турбохолодильник, причем часть его может подаваться к трубкам 14 в местах тракта, где температура циклового воздуха достигает температуры охлаждающего, как показано пунктиром на фиг 1. Тогда оставшаяся часть циклового воздуха будет иметь более низкую температуру. Если турбохолодильник использовать в отопительных целях, как тепловой насос, то возможно часть охлаждающего воздуха пускать на вход в приемный аппарат 7 из трубки 15, как показано пунктиром на фиг.1. Тогда оставшаяся часть охлаждающего воздуха на выходе из трубок 15 будет иметь более высокую температуру.

Предлагаемый турбохолодильник позволит эффективно применять его как в качестве холодильника-кондиционера в условиях повышенных летних температур, так и в качестве отопителя-теплового насоса в условиях низких зимних температур.

ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ №2144647 МПК 7, F 25 В 11/00. Турбохолодильник. 20.01.2000.

Турбохолодильник, содержащий корпус, центробежный многоступенчатый компрессор, центростремительную многоступенчатую турбину, рабочие лопатки которых расположены между покрывными экранами с кольцевыми выступами на периферии и покрывными дисками, а центробежный компрессор на входе в него имеет приемный аппарат со спиральными лопатками с приемными отверстиями на периферии ротора, и центростремительная многоступенчатая турбина на входе в нее имеет аппарат выпуска со спиральными лопатками с выходными отверстиями на периферии ротора, расположенного на вращающемся валу, отличающийся тем, что в нем рабочие лопатки закреплены на несущих покрывных экранах ротора, а в начальном ряду неподвижных дисков до срединного расположены неподвижные спрямляющие аппараты со спиральными лопатками диффузора, расположенные на неподвижной оси внутри ротора, а в последующем ряду неподвижных дисков после срединного расположены неподвижные сопловые аппараты со спиральными лопатками конфузора, закрепленные на неподвижной оси внутри ротора, при этом срединный разделительный диск выполнен невращающимся, закрепленным жестко на той же неподвижной оси внутри ротора, а вращающиеся лопатки, расположенные по разные стороны невращающегося разделительного диска, также закреплены на покрывных экранах ротора, причем неподвижная ось имеет отверстие для прохода дополнительного охладителя или нагревателя, а со стороны приводного устройства концевой шип ротора расположен между двумя подшипниками.