CN103114905B - 一种内燃机和压缩机的热泵集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机和压缩机的热泵集成系统，包括第一气缸单元、第二气缸单元、第三气缸单元和第四气缸单元，第四气缸单元设置在第二气缸单元和第三气缸单元之间；轴承座组，第一轴承座，设置于第一气缸单元和第二气缸单元中，第二轴承座和第三轴承座，第二轴承座和第三轴承座分别设置于第二气缸单元和第四气缸单元之间、第四气缸单元与第三气缸单元之间；还包括曲轴，曲轴贯穿气缸组，曲轴与安装在轴承座组中轴承连接，在曲轴位于第四气缸单元的中的位置设置有衬套；密封组件安装在位于曲轴位于第四气缸单元中的部分上，密封组件的一端与衬套密封连接，另一端与朝向第二轴承座。能够实现一体式结构同时解决密封问题。

Description

一种内燃机和压缩机的热泵集成系统

技术领域

本发明涉及一种热泵系统，尤其是一种内燃机和压缩机的热泵集成系统。

背景技术

在热泵的驱动中，大多采用内燃机，其中现有的热泵系统中，内燃机和压缩机都是相互分离的、两个独立的元件通过复杂的连接方式加以连接，占用空间大，使用起来也十分不便。

在专利CN101006260A（公开日：2007年7月25日，发明名称：具有压缩机和压力衰减器的内燃机）中公开了一种内燃机，其包括气缸体曲轴箱、用来压缩增压空气的机械驱动的压缩机，用来把压缩机固定在气缸体曲轴箱上的压缩机支架。在该申请文件中公开了一种将压缩机和内燃机连接为一体的结构，通过该结构，减少了零件的设置和成本，但是，在该申请文件中的一体结构是在气缸体曲轴箱上设置了压缩机支架，通过该压缩机支架将压缩机和内燃机集成在一起，从实质上上盖压缩机和内燃机仍然是两个相互分离的独立部件，该种结构设置需要特别设置连接在气缸体曲轴箱上的压缩机支架，在一定程度上增加了配置成本以及需要特定的设置压缩机和内燃机的空间，在操作上带来了不便。

在专利CN1099841（公开日1995年3月8日，发明名称：摆动转子式内燃机）公开了一种内燃机，具有内腔、加强板和道口的转子安装在设有内定子、隔板的气缸体内，形成内、外其实，共同构成膨胀室，还设有回转式压缩机，还回转式压缩机与内燃机同轴，压缩气体进入设在隔板内的燃烧室燃烧。在该申请中提供了一种压缩机和内燃机同轴的结构，但是该压缩机是用于为内燃机提供压缩动力，无法实现如何将两个独立作用的内燃机和压缩机集成在热泵系统中，也无法解决现有技术中存在的压缩机和内燃机之间相互密封的问题。

发明内容

针对现有存在的上述问题，现提供一种内燃机和压缩机的热泵集成系统，能够实现热泵系统中压缩机和内燃机的集成一体化设置，还能够保证压缩机和内燃机之间的相互密封，避免制冷剂进入内燃机的曲轴箱中，被内燃机吸入，燃烧生成有毒气体的技术问题。

具体技术方案如下：

一种内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，包括气缸组，所述气缸组包括第一气缸单元和第二气缸单元，所述第一气缸单元和第二气缸单元构成内燃机的气缸体；

所述气缸组还包括第三气缸单元，所述第三气缸单元构成压缩机的气缸体；

所述气缸组还包括第四气缸单元，所述第四气缸单元设置在所述第二气缸单元和所述第三气缸单元之间，所述气缸组为一体式结构；

还包括轴承座组，所述轴承座组包括第一轴承座，所述第一轴承座设置于所述第一气缸单元和第二气缸单元之间，还包括第二轴承座和第三轴承座，所述第二轴承座和所述第三轴承座分别设置于所述第二气缸单元和所述第四气缸单元之间、所述第四气缸单元与所述第三气缸单元之间；

还包括曲轴箱，所述曲轴箱中安装有曲轴，所述曲轴贯穿所述气缸组，所述曲轴与安装在所述轴承座组中的轴承连接，在所述曲轴位于所述第四气缸单元的中的部分设置有衬套，所述衬套与所述曲轴一同转动；

还包括密封组件，所述密封组件安装在所述曲轴位于所述第四气缸单元中的部分上，所述密封组件的一端与所述衬套密封连接，所述密封组件的另一端朝向所述第二轴承座。

上述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，所述曲轴的前端从所述曲轴箱靠近所述第一气缸单元的一侧伸出，所述曲轴的前端设置有一第一飞轮，所述曲轴的后端密封安装在所述曲轴箱内。

上述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，还包括第二飞轮，所述第二飞轮安装在位于所述曲轴位于所述第四气缸单元中的部分上，所述衬套的一端位于所述第二飞轮上。

上述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，所述衬套为台阶形结构，所述密封组件与所述衬套的表面密封接触，所述密封组件、所述衬套将所述第四气缸单元分隔成第一腔室和第二腔室。

上述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，所述密封组件包括滑动密封环和套筒，所述滑动密封环和所述套筒套设于所述曲轴上，所述滑动密封环与所述衬套的表面连接；所述套筒的一端与所述滑动密封环密封接触，所述套筒的另一端与第二轴承座连接。

上述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，在位于所述气缸组的曲轴箱与所述第一腔室之间形成一个通道，保证所述第一腔室的压力与所述第二气缸单元中的曲轴箱的压力相等。

上述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，所述套筒为阶梯型结构的套筒，所述套筒的内侧位于所述第一腔室中，所述套筒的外侧位于所述第二腔室中，所述套筒一端的内侧与所述滑动密封环密封接触。

上述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，在所述套筒与所述滑动密封环密封接触的外侧的横向方向上设置有压环。

上述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，还包括压簧，所述压簧的一端位于所述套筒与所述滑动密封环密封接触的外侧的径向方向上，所述压簧的另一端与所述第二轴承座上轴承的轴承衬套连接。

上述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，还包括油底壳，所述油底壳包括第一油底壳和第二油底壳，所述第一油底壳与所述曲轴箱位于所述内燃机中的部分连接，所述第二油底壳与所述曲轴箱的位于所述压缩机的部分连接。

上述技术方案的有益效果是：

本发明中一种内燃机和压缩机的热泵集成系统，将热泵系统中使用的内燃机和压缩机集成为一体化结构，方便使用；另外，在内燃机和压缩机中设置密封系统，通过在压缩机和内燃机的曲轴箱中设置密封结构，实现了压缩机和内燃机之间的密封隔离，从而避免了在热泵运行过程中，压缩机向内燃机中渗透制冷剂，从而在内燃机中燃烧生成有毒气体，保证热泵系统运行的安全有效效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种内燃机和压缩机的热泵集成系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

一种内燃机和压缩机的热泵集成系统，其中，包括气缸组0，气缸组0包括第一气缸单元00和第二气缸单元01，该第一气缸单元00和第二气缸单元01构成内燃机的气缸体，第三气缸单元02，第三气缸单元02构成压缩机的气缸体，以及第四气缸单元03，该第四气缸单元03设置在第二气缸单元01和第三气缸单元02之间。其中，第一气缸单元00、第二气缸单元01和第三气缸单元02以及第四气缸单元03并排设置，该气缸组为一体式结构，并且，在第一气缸单元00、第二气缸单元01和第三气缸单元02中均设置有活塞，在该第四气缸单元03并没有设置活塞。

本发明还包括轴承座组1，该轴承座组1包括第一轴承座11，该第一轴承座11设置在第一气缸单元00和第二气缸单元01之间，还包括第二轴承座12，该第二轴承座12设置于第二气缸单元01和第四气缸单元03之间，第三轴承座13，该第三轴承座13设置于第三气缸单元02和第四气缸单元03之间。

还包括曲轴箱2，曲轴箱2中安装有曲轴3，该曲轴3贯穿气缸组0，该曲轴3与安装在轴承座组1中轴承（图中未标示）连接，在曲轴3位于第四气缸单元03的中的部分设置有衬套4，该衬套4与曲轴3一同转动。

还包括密封组件5，密封组件5安装在位于曲轴3位于第四气缸单元03中的部分上，并且该密封组件5的一端与衬套4密封连接，密封组件5的另一端与第二轴承座12连接。

在本发明的一个实施例中，曲轴3的前端从曲轴箱2靠近第一气缸单元00的一侧伸出，该曲轴3的前端设置有一第一飞轮31，该曲轴3的后端密封安装在曲轴箱2内。

在本发明的一个实施例中，还包括第二飞轮32，该第二飞轮32安装在位于第四气缸单元03的曲轴上，该衬套4的一端位于第二飞轮32上，具体地，该衬套4为台阶形结构，密封组件5与衬套4的表面密封接触，通过密封组件5、衬套4将第四气缸单元03分隔成第一腔室61和第二腔室62，该第一腔室61和第二腔室62为两个相互密封的空腔。

进一步地，密封组件5还包括滑动密封环51和套筒52，滑动密封环51和套筒52套设于曲轴3上，该滑动密封环51与衬套4的表面相匹配，滑动密封环51抵触在衬套4的表面，形成密封结构，套筒52的一端与滑动密封环51密封接触，套筒52的另一端朝向第二轴承座12。进一步地，套筒52为阶梯型结构的套筒，其中，该套筒52的内侧位于第一腔室61中，该套筒52的外侧位于第二腔室62中，并且套筒52一端的内侧与滑动密封环51密封接触，由于该套筒52为一阶梯型结构，该套筒52在轴向方向上与滑动密封环51接触，在套筒52与滑动密封环51的接触面的外侧暴露于第二腔室62之中，通过第二腔室62的压力作用于该套筒52与滑动密封环52接触面的外侧，从而达到将滑动密封环51紧紧地压在衬套4上。其中，在位于第二气缸单元01的曲轴箱2与第一腔室61之间形成一个通道63，保证第一腔室61的压力与第二气缸单元01中的曲轴箱2的压力相等，从而保证了第一腔室61的压力小于第二腔室62的压力。

在本发明的一个实施例中，在套筒52的与滑动密封环51密封接触的外侧的横向方向上设置有压环7，进一步地，还包括压簧8，压簧8的一端位于套筒52的与滑动密封环51密封接触的外侧的径向方向上，压簧8的另一端与朝向第二气缸单元01的第二轴承座12上的轴承110的轴承衬套111连接，其中在第二轴承座12和轴承110之间还采用0型密封圈112进行密封。

在本发明的一个实施例中，还包括油底壳9，油底壳9包括第一油底壳91和第二油底壳92，该第一油底壳91与曲轴箱2位于内燃机中的部分连接，第二油底壳92与曲轴箱2的位于压缩机的部分连接，该油底壳91可以使曲轴箱2位于内燃机中的部分相通，油底壳92允许位于压缩机中的曲轴箱2的部分相通。进一步地，在第一气缸单元00和第二气缸单元01之间的第一轴承座11上设置第一通孔93，在位于第四气缸单元03和第三气缸单元02之间的第三轴承座13上设置第二通孔94，从而保证第一气缸单元00和第二气缸单元01中的压力相等，第三气缸单元02与第四气缸单元03的压力相等。

以上对发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (8)

1.一种内燃机和压缩机的热泵集成系统，其特征在于，包括气缸组，所述气缸组包括第一气缸单元和第二气缸单元，所述第一气缸单元和第二气缸单元构成内燃机的气缸体；

还包括第三气缸单元，所述第三气缸单元构成压缩机的气缸体；

还包括第四气缸单元，所述第四气缸单元设置在所述第二气缸单元和所述第三气缸单元之间，所述气缸组为一体式结构；

还包括轴承座组，所述轴承座组包括第一轴承座，所述第一轴承座设置于所述第一气缸单元和第二气缸单元之间，还包括第二轴承座和第三轴承座，所述第二轴承座和所述第三轴承座分别设置于所述第二气缸单元和所述第四气缸单元之间、所述第四气缸单元与所述第三气缸单元之间；

还包括曲轴箱，所述曲轴箱中安装有曲轴，所述曲轴贯穿所述气缸组，所述曲轴与安装在所述轴承座组中的轴承连接，在所述曲轴位于所述第四气缸单元的中的部分设置有衬套，所述衬套与所述曲轴一同转动；

还包括密封组件，所述密封组件安装在所述曲轴位于所述第四气缸单元中的部分上，所述密封组件的一端与所述衬套密封连接，所述密封组件的另一端朝向所述第二轴承座；

还包括第二飞轮，所述第二飞轮安装在位于所述曲轴位于所述第四气缸单元中的部分上，所述衬套的一端位于所述第二飞轮上；

所述衬套为台阶形结构，所述密封组件与所述衬套的表面密封接触，所述密封组件、所述衬套将所述第四气缸单元分隔成第一腔室和第二腔室。

2.根据权利要求1所述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其特征在于，所述曲轴的前端从所述曲轴箱靠近所述第一气缸单元的一侧伸出，所述曲轴的前端设置有一第一飞轮，所述曲轴的后端密封安装在所述曲轴箱内。

3.根据权利要求1所述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其特征在于，所述密封组件包括滑动密封环和套筒，所述滑动密封环和所述套筒套设于所述曲轴上，所述滑动密封环与所述衬套的表面连接；所述套筒的一端与所述滑动密封环密封接触，所述套筒的另一端与第二轴承座连接。

4.根据权利要求3所述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其特征在于，在位于所述气缸组的曲轴箱与所述第一腔室之间形成一个通道，保证所述第一腔室的压力与所述第二气缸单元中的曲轴箱的压力相等。

5.根据权利要求4所述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其特征在于，所述套筒为阶梯型结构的套筒，所述套筒的内侧位于所述第一腔室中，所述套筒的外侧位于所述第二腔室中，所述套筒一端的内侧与所述滑动密封环密封接触。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其特征在于，在所述套筒与所述滑动密封环密封接触的外侧的横向方向上设置有压环。

7.根据权利要求6所述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其特征在于，还包括压簧，所述压簧的一端位于所述套筒与所述滑动密封环密封接触的外侧的径向方向上，所述压簧的另一端与所述第二轴承座上轴承的轴承衬套连接。

8.根据权利要求7所述的内燃机和压缩机的热泵集成系统，其特征在于，还包括油底壳，所述油底壳包括第一油底壳和第二油底壳，所述第一油底壳与所述曲轴箱位于所述内燃机中的部分连接，所述第二油底壳与所述曲轴箱的位于所述压缩机的部分连接。