专利名称：一种冷干一体机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷干机，尤其涉及一种带有涡旋压缩机、热管式蒸发器和管壳式预冷器的冷干一体机。
背景技术：
随着经济的发展，在现代工业中，压缩空气作为常用的动力源使用越来越广泛。为了除去压缩空气中的水分等有害成分，冷干机得到了最广泛的使用。传统的冷干机采用活塞式压缩机实现空气的压缩，活塞式压缩机机器大而重，且结构复杂，使得冷干机和空气压缩机必须单独布置，占地面积大，且活塞式压缩机排气不连续，造成气流脉动，对冷干机造成一定的冲击。空气经过压缩后，直接进入冷干系统，没有预冷设备，使得冷干机制冷系统的能耗和运行费用增多。传统的冷干机采用的是层叠式换热器，换热效率低，冷干机处理后空气的露点温度高，达不到用户所需的标准。
发明内容
本发明提供了一种结构简单、换热效率高、可实现节能减排的冷干一体机。一种冷干一体机，包括涡旋压缩机、过滤器、散热器、集气瓶、管壳式预冷器、热管式蒸发器、气液分离器和空调系统，所述的涡旋压缩机、过滤器、散热器、集气瓶、管壳式预冷器的热流体进口、管壳式预冷器的热流体出口、热管式蒸发器和气液分离器依次连接，所述的气液分离器的气体出口与管壳式预冷器的冷流体进口连接，管壳式预冷器的冷流体出口连接压缩空气用户。所述的空调系统由所述的热管式蒸发器与膨胀阀、冷凝器、活塞压缩机依次连接组成。所述的涡旋压缩机包括静盘、动盘、支架、偏心小轴和偏心主轴。所述的静盘的顶面设有散热翅片，所述的散热翅片的中心设有出气口，所述的静盘的侧边设有螺栓底座和进气口。所述的支架的侧边上也设有螺栓底座，与所述的静盘侧边上的螺栓底座相对应。 所述的支架底面设有通孔和风罩，所述的通孔优选有四个，分设于支架底面靠近四个顶角的位置。所述的动盘的顶面和底面分别设有涡旋盘和散热片，所述的动盘的中心设有孔二，所述的动盘的四角各设有一个孔一。所述的支架内部靠近顶面的四角各设有一个孔四，支架底面的中心开有一个孔
__ ο所述的偏心小轴有四个，所述的偏心主轴与偏心小轴使用市购的偏心轴，所述的偏心小轴和偏心主轴的基本形状是一样的，都具有两个轴端，两个轴端的轴线之间具有一定的偏心距，中间设有的轴肩、凹槽等附属结构根据安装要求加工。所述的偏心小轴的两轴端分别为轴端三和轴端四，轴端三的轴线和轴端四的轴线具有一定的偏心距。所述的偏心主轴的两轴端分别为轴端一和轴端二，轴端一的轴线和轴端二的轴线具有一定的偏心距，偏心主轴的偏心距与偏心小轴的偏心距相同。偏心主轴上还设有冷却风扇和平衡重。所述的平衡重通过适当合理的布置实现主轴的动平衡，减少主轴受力。主轴是传递动力的关键部件，主轴受力状况直接影响到涡旋压缩机的性能，由于主轴为偏心结构，工作时，动盘的离心力作用在主轴上，引起主轴运动的不平衡，通过平衡重的合理布置，保证主轴动平衡。所述的偏心小轴的轴端三通过轴承与支架的孔四实现间隙配合，同时偏心小轴的轴端四通过轴承与动盘的孔一实现间隙配合，这样动盘和支架就通过偏心小轴连接起来， 与此同时，偏心主轴的轴端二通过轴承与动盘的孔二实现间隙配合，偏心主轴的另一轴端一也通过轴承与支架的孔三实现间隙配合、并连接电机，这样当偏心主轴通过电机做旋转运动时，便可以带动动盘，实现动盘的圆周运动。所述的支架和所述的静盘的侧边上分别设有对应的螺栓底座，通过在螺栓底座穿入螺栓，可以将静盘和支架连接起来，进而将动盘与静盘啮合。所述的动盘与偏心主轴相连，所述的偏心主轴在电机的带动下作旋转运动，进而带动动盘绕静盘中心作圆周运动，由此实现气体的吸入、压缩和排气的目的。所述的热管式蒸发器包括端盖、热管、筒体、挡板和隔板，所述的端盖安装于筒体的两端，所述的隔板安装于筒体腔内的中间位置，所述的挡板均布于隔板的两侧。所述的挡板上部设有便于流体作上下扰流运动的缺口。所述的热管穿过挡板和隔板上的通孔安装于筒体腔内。所述筒体外部设有热流体出口、热流体进口、冷流体进口和冷流体出口。所述的热管一端为蒸发端，另一端为冷凝端。所述的管壳式预冷器包括封头、隔板、管板、外壳、换热管和挡板，所述的挡板优选设置四个，均布于外壳内腔；所述的管板优选设置两块，分别安装于外壳的两端。所述的换热管穿过挡板和管板均布于外壳腔内。所述的封头有两个，各安装于外壳两端，其中一个封头上设有流体进口和流体出口，所述的隔板横向安装于设有流体进口和流体出口的封头与管板组成的空腔内。所述的外壳上设有热流体进口和热流体出口。本发明的冷干一体机的工作过程如下涡旋压缩机的偏心主轴在电机的带动下作旋转运动，动盘与偏心主轴相连，进而带动动盘绕静盘中心作圆周运动，动盘和静盘所形成的空腔相应的扩大或缩小，由此实现低压空气从静盘的进气口进入腔，经压缩后由静盘的出气口排出。从涡旋压缩机出来的热而潮湿并含有杂质的气体先进入过滤器对其进行过滤，清除杂质，然后经过散热器进行初步冷却；初步冷却的空气储存于集气瓶，一方面减少压力的波动，另一方面便于对所需空气的随时调用。从集气瓶出来的热压缩空气进入管壳式预冷器中与已经从气液分离器出来被冷却到压力露点的干燥的低温压缩空气进行热交换，使热压缩空气进行预冷却。这一热交换的具体的过程是从集气瓶出来的热压缩空气从管壳式预冷器的热流体进口流入，从热流体出口流出，而从气液分离器出来被冷却到压力露点的干燥的低温压缩空气从管壳式预冷器的冷流体进口流入，从冷流体出口流出，双方在管壳式预冷器内进行热量的交换。从热流体出口流出的预冷却压缩空气进入到热管式蒸发器中，与制冷剂进行热交换，压缩空气的温度降到o°c左右。这一热交换的具体的过程是制冷剂从冷流体进口进入，从冷流体出口流出，而从管壳式预冷器的热流体出口流出的预冷却压缩空气，从热流体进口流入，从热流体的出口流出，双方在热管式蒸发器发生热量交换。从热管式蒸发器的热流体出口流出的低温压缩空气进入到气液分离器，分离出所含的水分、油等杂质，得到干燥的低温压缩空气，分离出的杂质排出机外。而干燥的低温压缩空气进入到管壳式预冷器，从管壳式预冷器的冷流体进口流入，从冷流体出口流出与从集气瓶出来的热压缩空气进行热交换，干燥的低温压缩空气温度升高后输出，能有效的防止管路结露现象的发生，且正好满足用户对干燥空气温度的要求。所述的空调系统的工作流程如下低压的气态制冷剂被吸入压缩机，被压缩成高温高压的气体；而后，气态制冷剂流入冷凝器，在冷凝器内散热过程中，逐渐冷凝成高压液体；接着，通过膨胀阀降压(同时也降温)又变成低温低压的气液混合物。最后，从热管式蒸发器冷流体进口进入，不断吸收换热器内压缩空气的热量而不断汽化，这样压缩空气的温度降低，而制冷剂也会变为低压气体，从热管式蒸发器冷流体出口流出，重新进入压缩机， 如此循环往复，空调系统不断运作。本发明的有益效果是1)采用涡旋压缩机进行空气的压缩，涡旋压缩机机器小，且输出气体连续，较少了对冷干机的冲击。2)采用热管换热器，换热效率高，冷干机处理后空气的露点温度低，达到大多数用户的需求。3)在集气瓶的后端设置预冷器，干燥的低温空气与热压缩空气在预冷器进行热交换，温度升高后输出，即能有效地防止管路结露现象的发生，同时对热压缩空气进行预冷却，实现了能量的回收利用，达到了节能减排的目的。4)所需的设备结构简单，振动噪声小，可制成冷干一体机，占地面积大大减少，可应用于任何场所，如电力行业的仪表及除尘设备的压缩空气净化、卷烟行业、自动流水线的气动设备，；电子、仪表行业的电磁阀、气动电机、气压缸、精密气动设备(气动设备、工具、阀门等压缩空气)，汽车、机械制造行业的冲压、喷漆、总装、装焊，纺织行业的精梳机、喷气织机；啤酒、饮料、药品，化妆品行业的冲氧、发酵、糖化(用于空气除菌、气动设备、工具等压缩空气)，等等。
图1是本发明冷干一体机的工作原理图；图2是本发明冷干一体机中的涡旋压缩机的左视图；图3是本发明冷干一体机中的涡旋压缩机的右视图；图4是本发明冷干一体机中的涡旋压缩机的动盘三维结构示意图。图5是是本发明冷干一体机中的涡旋压缩机的支架三维结构示意图。图6是本发明冷干一体机中的涡旋压缩机的偏心小轴三维示意图。图7是本发明冷干一体机中的涡旋压缩机的装有风扇的偏心主轴三维结构示意图。图8是本发明冷干一体机中的管壳式换热器的结构示意图。图9是本发明冷干一体机中的热管式换热器的结构示意图。图中1、涡旋压缩机；2、过滤器；3、散热器；4、集气瓶；5、热管式蒸发器；6、活塞式压缩机；7、冷凝器；8、膨胀阀；9、气液分离器；10、管壳式预冷器；11、散热翅片；12、出气口 ；13、进气口 ；14、动盘；15、支架；16、螺栓底座；17、偏心小轴；18、静盘；19、通孔；20、偏心主轴；21、风罩；22、热流体的出口 ；23、端盖；24、热管蒸发端；25、挡板；26、热流体进口 ； 27、冷流体出口 ；28、筒体；29、热管冷凝端；30、冷流体进口 ；31、隔板一；32、封头；33、隔板二 ；34、管板；35、冷流体进口 ；36、外壳；37、热流体进口 ；38、换热管；39、挡板；40、热流体出口 ；41、冷流体出口 ；42、平衡重；43、孔一 ；44、孔二 ；45、孔三；46、孔四；47、轴端一 ；48、 轴端二 ；49、轴端三；50、轴端四；51、冷却风扇；52、涡旋盘；53、散热片。
具体实施例方式如图1所示，本发明的冷干一体机，包括依次连接的涡旋压缩机1、过滤器2、散热器3、集气瓶4、管壳式预冷器10、热管式蒸发器5、气液分离器9和空调系统，气液分离器9 的气体出口连接至管壳式预冷器10的冷流体进口，所述的空调系统由所述的热管式蒸发器5与活塞式压缩机6、冷凝器7、膨胀阀8依次连接组成。如图2、图3所示，涡旋压缩机1包括静盘18、动盘14、支架15、偏心小轴17和偏心主轴20。其中如图2a、图3a所示，静盘18的顶面设有散热翅片11，散热翅片11中心设有出气口 12，静盘18的侧边上设有一个进气口 13和若干个螺栓底座16。如图2b、图北所示，支架15的侧边上也设有螺栓底座，与静盘18四侧边上的螺栓底座16相对应。支架15 的底面设有通孔19和风罩21，通孔19有四个，分设于支架15底面靠近四个顶角的位置。如图4所示，动盘14的顶面和底面分别设有涡旋盘52和散热片53，动盘14中心设有孔二 44，四角各设有一个孔一 43。如图5所示，支架15内部靠近顶面的四角各设有一个孔四46，支架15底面中心开有一个孔三45。如图6所示，偏心小轴17的两轴端分别为轴端三49和轴端四50，轴端三49的轴线和轴端四50的轴线具有一定的偏心距。如图7所示，偏心主轴20的两轴端分别为轴端一 47和轴端二 48，轴端一 47的轴线和轴端二 48的轴线具有一定的偏心距，偏心主轴20的偏心距与偏心小轴17的偏心距相同。偏心主轴20上还设有冷却风扇51和平衡重42。偏心小轴17的轴端三49通过轴承与支架15的孔四46实现间隙配合，同时偏心小轴17的轴端四50通过轴承与动盘14的孔一 43实现间隙配合，这样动盘14和支架15就通过偏心小轴17连接起来，与此同时，偏心主轴20的轴端二 48通过轴承与动盘的孔二 44 实现间隙配合，偏心主轴20的另一轴端一 47也通过轴承与支架的孔三45实现间隙配合， 这样当偏心主轴20通过电机做旋转运动时，便可以带动动盘14，实现动盘的圆周运动。支架15和静盘18的侧边上分别设有对应的螺栓底座16，通过安装螺栓，将二者连接，动盘14和静盘18相互啮合，动盘14与偏心主轴20相连，偏心主轴20在电机的带动下作旋转运动，进而带动动盘14绕静盘18中心作圆周运动，由此实现气体的吸入、压缩和排气的目的。如图8所示，热管式蒸发器5包括端盖23、热管、挡板25、筒体观和隔板31，其中， 两个端盖23安装于筒体观的两端，隔板31安装于筒体观腔内的中间位置，挡板25均布于隔板31的两侧。挡板25的上部设有便于流体作上下扰流运动的缺口。数根热管穿过挡板25和隔板31上的通孔安装于筒体观腔内。所述的筒体观外部设有热流体出口 22、热流体进口 26、冷流体进口 30、冷流体出口 27，热管一端为冷凝端四，另一端为蒸发端M。如图9所示，管壳式预冷器10包括封头32、隔板33、管板34、外壳36、换热管38 和挡板39。其中，挡板39有四块，均布于外壳36的内腔，管板34有两块，分别安装于外壳 36的两端。管子38若干根，穿过挡板39和管板34上的通孔均布于外壳36腔内。封头32 上设有冷流体进口 35、冷流体出口 41、热流体进口 37、热流体出口 40。所述的隔板33横向安装于封头32和管板34组成的空腔内。本发明的工作过程如下涡旋压缩机1的偏心主轴20在电机的带动下作旋转运动，动盘14与偏心主轴20 相连，进而带动动盘14绕静盘18中心作圆周运动，动盘14和静盘18所形成的空腔相应的扩大或缩小，由此实现低压空气从静盘18的的进气口 13进入腔，经压缩后由静盘18的出气口 12排出。从涡旋压缩机1出来的的热而潮湿并含有杂质的气体先进入过滤器2对其进行过滤，清除杂质，然后经过散热器3进行初步冷却。然后将初步冷却的空气储存于集气瓶4，一方面减少压力的波动，另一方面便于对所需空气的随时调用。从集气瓶4出来的热压缩空气在管壳式预冷器10中与已经从气液分离器9出来被冷却到压力露点的干燥的低温压缩空气进行热交换，使热压缩空气进行预冷却。具体的过程是从集气瓶4出来的热压缩空气从管壳式预冷器的热流体进口 37流入，从热流体出口 40流出，而气液分离器9出来被冷却到压力露点的干燥的低温压缩空气从管壳式预冷器的冷流体进口 35流入，从冷流体出口 41流出，双方在管壳式预冷器10进行热量的交换。从热流体出口 40流出的预冷却压缩空气进入到热管式蒸发器5中，与制冷剂进行热交换，压缩空气的温度降到0°c左右，具体的过程是制冷剂从热管式蒸发器5的冷流体进口 30进入，从冷流体出口 27出来，而从管壳式预冷器10的热流体出口 40流出的预冷却压缩空气，从热管式蒸发器5的热流体进口沈流入，从热流体的出口 22流出，双方在热管式蒸发器5发生热量交换。热流体的出口 22流出的低温压缩空气然后进入到气液分离器9， 压缩空气中的水分、油等杂质被分离，通过自动排水器将其排出机外。而干燥的低温压缩空气进入到管壳式预冷器10，在从冷流体进口 35流入，从冷流体出口 41流出，与从集气瓶4 出来的热压缩空气进行热交换，温度升高后输出，能有效的防止管路结露现象的发生，且正好满足用户对干燥空气温度的要求。所述的空调系统的工作流程如下低压的气态制冷剂被吸入活塞式压缩机6，被压缩成高温高压的气体；而后，气态制冷剂流入冷凝器7，在冷凝器7内散热过程中，逐渐冷凝成高压液体；接着，通过膨胀阀8降压(同时也降温)又变成低温低压的气液混合物。最后，从热管式蒸发器5的冷流体进口进入，不断吸收热管式蒸发器5内压缩空气的热量而不断汽化，这样压缩空气的温度降低，而制冷剂也会变为低压气体，从热管式蒸发器5的冷流体出口流出，重新进入活塞式压缩机6，如此循环往复，空调系统不断运作。
权利要求
1.一种冷干一体机，其特征在于，包括涡旋压缩机(1)、过滤器O)、散热器(3)、集气瓶G)、管壳式预冷器(10)、热管式蒸发器(5)、气液分离器(9)和空调系统，所述的涡旋压缩机(1)、过滤器( 、散热器( 、集气瓶(4)、管壳式预冷器(10)的热流体进口(37)、管壳式预冷器(10)的热流体出口(40)、热管式蒸发器( 和气液分离器(9)依次连接，所述的气液分离器(9)的气体出口与管壳式预冷器(10)的冷流体进口(3 连接，管壳式预冷器 (10)的冷流体出口 Gl)连接压缩空气用户；所述的空调系统由所述的热管式蒸发器(5) 与膨胀阀(8)、冷凝器(7)、活塞式压缩机(6)依次连接组成。
2.根据权利要求1所述的冷干一体机，其特征在于所述的涡旋压缩机(1)包括静盘 (18)、动盘(14)、支架(15)、偏心小轴(17)和偏心主轴(20)，所述的静盘(18)的顶面设有散热翅片(11)，所述的散热翅片(11)中心设有出气口(12)，所述的静盘(18)的侧边设有螺栓底座(16)和进气口 (13)；所述的支架(1 的侧边上设有螺栓底座，与所述的静盘(18)的侧边上的螺栓底座 (16)相对应；所述的支架(15)的底面设有通孔(19)和风罩(21)；所述的动盘(14)的顶面和底面分别设有涡旋盘(141)和散热片(142)，所述的动盘(14)的中心设有孔二(44)，所述的动盘(14)的四角各设有一个孔一；所述的支架(15)的内部靠近顶面的四角各设有一个孔四(46)，所述的支架(1 的底面的中心开有孔三(45)；所述的偏心小轴(17)有四个，所述的偏心小轴(17)的两轴端分别与动盘(14)和支架 (15)连接，使动盘和支架通过偏心小轴(17)连接起来；所述的偏心主轴00)的一轴端通过轴承与动盘(14)的孔二 04)间隙配合，所述的偏心主轴00)的另一轴端通过轴承与支架(1 中心的孔三0 间隙配合、并连接电机；通过在所述的支架(1 和静盘(18)侧边上的螺栓底座(16)内穿入螺栓，将所述的支架(1 和静盘(18)连接起来，进而将所述的动盘(14)和静盘(18)啮合。
3.根据权利要求1所述的冷干一体机，其特征在于所述的热管式蒸发器( 包括端盖(23)、热管、筒体( )、挡板(25)和隔板(31)，所述的端盖(23)两个安装于筒体(28) 的两端，所述的隔板(31)安装于筒体08)腔内的中间位置，所述的挡板05)均布于隔板 (31)的两侧，所述的热管穿过挡板05)和隔板(31)的通孔安装于筒体08)腔内；所述的筒体08)的外部设有热流体出口(22)、热流体进口( )、冷流体进口(30)、冷流体出口 (27)，所述的热管的一端为蒸发端(M)，另一端为冷凝端09)。
4.根据权利要求1所述的冷干一体机，其特征在于所述的管壳式预冷器(10)包括封头(32)、隔板(33)、管板(34)、外壳(36)、换热管(38)和挡板(39)，所述的挡板(39)均布于外壳(36的内腔，所述的隔板(33)横向安装于封头(32)和管板(34)组成的空腔内，所述的封头(3 上设有冷流体进口(3 和冷流体出口(41)，所述的外壳(36)上设有热流体进口 (37)和热流体出口 (40)。
5.根据权利要求4所述的冷干一体机，其特征在于所述的管板(34)为二块。
6.根据权利要求4所述的冷干一体机，其特征在于所述的挡板(39)为四块。
全文摘要
本发明公开了一种冷干一体机。包括涡旋压缩机、过滤器、散热器、集气瓶、管壳式预冷器、热管式蒸发器、气液分离器和空调系统，所述的涡旋压缩机、过滤器、散热器、集气瓶、管壳式预冷器的热流体进口、管壳式预冷器的热流体出口、热管式蒸发器和气液分离器依次连接，所述的气液分离器的气体出口与管壳式预冷器的冷流体进口连接，管壳式预冷器的冷流体出口连接压缩空气用户，所述的空调系统由所述的热管式蒸发器与膨胀阀、冷凝器、活塞压缩机依次连接组成。本发明装置结构简单、换热效率高、可实现节能减排，可应用于多种场合。
文档编号B01D53/26GK102430321SQ201110218519
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者任晓帅, 侯明阳, 吴锡江, 姚红, 曲振爱, 李伟, 熊树生 申请人:浙江大学