CN104564678B - 膨胀压缩机装置及具有其的空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种膨胀压缩机装置及具有其的空调器。膨胀压缩机装置包括：膨胀气缸、压缩气缸和连接膨胀气缸和压缩气缸的连接轴，膨胀气缸上设有与膨胀气缸的吸气腔连通的膨胀气缸吸气通道，膨胀气缸吸气通道沿膨胀气缸的径向布置；膨胀压缩机装置还包括：控制气缸，连接轴穿设在控制气缸内，控制气缸具有控制气缸吸气通道和控制气缸排气通道，控制气缸吸气通道和控制气缸排气通道均沿控制气缸的径向布置，控制气缸排气通道和膨胀气缸吸气通道之间设有连通通道。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中高压流体对扇形凸轮有轴向方向的冲击力的问题。

Description

膨胀压缩机装置及具有其的空调器
技术领域
本发明涉及空调器技术领域，具体而言，涉及一种膨胀压缩机装置及具有其的空调器。
背景技术
目前，空调器中的膨胀机与压缩机通过轴来连接，利用从膨胀机中的膨胀的气体回收的动力来驱动压缩机。
现有技术中，流体机械包括膨胀机和压缩机，其中，膨胀机具有膨胀机吸入孔和膨胀机排出孔，压缩机具有压缩机吸入孔和压缩机排出孔。制冷循环装置启动时，仅利用工作流体的压力就能够使不具有驱动装置的流体机械可靠地自启动。流体机械处于工作状态时，膨胀机吸入孔及压缩机吸入孔随着轴的旋转而关闭。具体地，压缩机吸入孔关闭的期间，膨胀机吸入孔处于打开的状态；在膨胀机吸入孔关闭的期间，压缩机吸入孔处于打开的状态且不与压缩机排出孔连通的状态。
由于膨胀机吸入孔在下轴承的底部，该底部引入高压流体后，对曲轴的扇形凸轮有一个向上的冲击力，使得曲轴轴向的窜动增加，进而膨胀压缩机运转不稳定。膨胀机吸气控制方式存在上述可靠性不足的隐患，随着运转时间的增加，吸气控制方式的凸轮磨损将加大，使凸轮上端面与膨胀气缸下端面间隙增大，进而导致密封失效，无法进行吸气控制。膨胀机的结构也比较复杂，加工很困难。
发明内容
本发明旨在提供一种膨胀压缩机装置及具有其的空调器，以解决现有技术中高压流体对扇形凸轮有轴向方向的冲击力的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种膨胀压缩机装置，包括：膨胀气缸、压缩气缸和连接膨胀气缸和压缩气缸的连接轴，膨胀气缸上设有与膨胀气缸的吸气腔连通的膨胀气缸吸气通道，膨胀气缸吸气通道沿膨胀气缸的径向布置；膨胀压缩机装置还包括：控制气缸，连接轴穿设在控制气缸内，控制气缸具有控制气缸吸气通道和控制气缸排气通道，控制气缸吸气通道和控制气缸排气通道均沿控制气缸的径向布置，控制气缸排气通道和膨胀气缸吸气通道之间设有连通通道；连接轴上对应控制气缸的位置设置有连通凹槽，连通凹槽随连接轴转动，以使控制气缸吸气通道和控制气缸排气通道相连通或者相分隔。
进一步地，膨胀气缸还包括膨胀滚子，膨胀滚子套设在连接轴的膨胀偏心部上，膨胀气缸具有第一内孔，膨胀滚子在第一内孔中偏心转动，膨胀气缸上设有与膨胀气缸的排气腔连通的膨胀气缸排气通道，膨胀气缸排气通道沿膨胀气缸的径向布置，膨胀气缸吸气通道与膨胀气缸排气通道之间设有沿膨胀气缸的径向方向延伸的滑槽，滑槽内设有膨胀滑片，膨胀滑片与膨胀滚子抵接，在第一内孔与膨胀滚子之间形成膨胀气缸的吸气腔和膨胀气缸的排气腔。
进一步地，膨胀气缸吸气通道沿其宽度方向的一侧与膨胀滑片的长度方向之间的夹角为膨胀气缸吸气前边缘角β，膨胀气缸吸气通道沿其宽度方向的另一侧与膨胀滑片的长度方向之间的夹角为膨胀气缸吸气后边缘角α；膨胀气缸排气通道沿其宽度方向的一侧与膨胀滑片的长度方向之间的夹角为膨胀气缸排气前边缘角Φ，膨胀气缸排气通道沿其宽度方向的另一侧与膨胀滑片的长度方向之间的夹角为膨胀气缸排气后边缘角γ；控制气缸吸气通道沿顺时针方向远离控制气缸排气通道的一侧与膨胀偏心部中心线之间的夹角为δ；其中，膨胀气缸吸气前边缘角β、膨胀气缸吸气后边缘角α、膨胀气缸排气前边缘角Φ、膨胀气缸排气后边缘角γ以及夹角δ满足以下至少一个关系式：β>α；γ>Φ；-90°≤δ≤90°。
进一步地，控制气缸还包括同心活塞，同心活塞与连接轴同轴设置，控制气缸具有第二内孔，同心活塞可转动地设置在第二内孔中，连通凹槽形成在同心活塞上。
进一步地，同心活塞的外径与控制气缸的第二内孔的内径之间的间隙在0～0.1mm的范围内。
进一步地，同心活塞与控制气缸的第二内孔之间的间隙通过油膜密封。
进一步地，控制气缸设置在膨胀气缸远离压缩气缸的一侧。
进一步地，连通凹槽为沿连接轴的周向延伸的弧形凹槽。
进一步地，弧形凹槽形成的弧度角度为θ，θ的范围为0°～360°-γ。
根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，具有膨胀压缩机装置，膨胀压缩机装置为上述的膨胀压缩机装置。
应用本发明的技术方案，高压气体进入控制气缸吸气通道中，由于连通凹槽随连接轴转动，当控制气缸吸气通道和控制气缸排气通道通过连通凹槽相连通时，膨胀气缸开始吸气。具体地，高压气体依次通过控制气缸吸气通道、连通凹槽和控制气缸排气通道然后进入到膨胀气缸吸气通道中，膨胀气缸开始吸气即膨胀气缸吸气过程。由于控制气缸吸气通道和控制气缸排气通道均沿控制气缸的径向布置的，因此在高压气体进入控制气缸时不会对膨胀偏心部产生轴向冲击，使得膨胀压缩机装置运转更稳定，提高了膨胀压缩机装置的吸气控制方式的可靠性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的膨胀压缩机装置的实施例的分解结构示意图；
图2示出了图1的膨胀压缩机装置的纵剖示意图；
图3示出了图2的膨胀压缩机装置的A-A向剖视示意图；
图4示出了图2的膨胀压缩机装置的B-B向剖视示意图；以及
图5示出了图2的膨胀压缩机装置的部分结构示意图。
上述附图包括以下附图标记：
10、膨胀气缸；11、膨胀气缸吸气通道；12、膨胀滚子；13、膨胀气缸排气通道；14、滑槽；15、膨胀滑片；20、压缩气缸；21、压缩滚子；22、压缩滑片；30、连接轴；31、弧形凹槽；32、膨胀偏心部；40、控制气缸；41、控制气缸吸气通道；42、控制气缸排气通道；43、同心活塞；50、隔板；60、上法兰；70、下法兰；80、端盖板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图4所示，本实施例的膨胀压缩机装置包括：膨胀气缸10、压缩气缸20、连接轴30和控制气缸40。连接轴30连接膨胀气缸10和压缩气缸20，膨胀气缸10上设有与膨胀气缸10的吸气腔连通的膨胀气缸吸气通道11，膨胀气缸吸气通道11沿膨胀气缸10的径向布置，连接轴30穿设在控制气缸40内，控制气缸40具有控制气缸吸气通道41和控制气缸排气通道42，控制气缸吸气通道41和控制气缸排气通道42均沿控制气缸40的径向布置，控制气缸排气通道42和膨胀气缸吸气通道11之间设有连通通道，连接轴30穿设在控制气缸40上，连接轴30对应控制气缸40的位置设置有连通凹槽，连通凹槽随连接轴30转动，以使控制气缸吸气通道41和控制气缸排气通道42相连通或者相分隔。
应用本实施例的膨胀压缩机装置，高压气体进入控制气缸吸气通道41中，由于连通凹槽随连接轴30转动，当控制气缸吸气通道41和控制气缸排气通道42通过连通凹槽相连通时，膨胀气缸10开始吸气。具体地，高压气体依次通过控制气缸吸气通道41、连通凹槽和控制气缸排气通道42然后进入到膨胀气缸吸气通道11中，膨胀气缸10开始吸气即膨胀气缸10吸气过程。由于控制气缸吸气通道41和控制气缸排气通道42均沿控制气缸40的径向布置的，因此在高压气体进入控制气缸40时不会对膨胀偏心部32产生轴向冲击，使得膨胀压缩机装置运转更稳定，提高了膨胀压缩机装置的吸气控制方式的可靠性。
在本实施例中，膨胀气缸10还包括膨胀滚子12，膨胀滚子12套设在连接轴30的膨胀偏心部32上，膨胀气缸10具有第一内孔，膨胀滚子12在第一内孔中偏心转动，膨胀气缸10上设有与膨胀气缸10的排气腔连通的膨胀气缸排气通道13，膨胀气缸排气通道13沿膨胀气缸10的径向布置，膨胀气缸吸气通道11与膨胀气缸排气通道13之间设有沿膨胀气缸10的径向方向延伸的滑槽14，滑槽14内设有膨胀滑片15，膨胀滑片15与膨胀滚子12抵接，在第一内孔与膨胀滚子12之间形成膨胀气缸10的吸气腔和膨胀气缸10的排气腔。如图5所示，膨胀偏心部32偏离同心活塞43的膨胀偏心量为e。
膨胀气缸10工作过程如下：
高压气体进入控制气缸吸气通道41中，由于连通凹槽随连接轴30转动，当控制气缸吸气通道41和控制气缸排气通道42相连通时，膨胀滚子12转过膨胀气缸吸气前边缘角β后，高压气体依次通过控制气缸吸气通道41、连通凹槽和控制气缸排气通道42，然后高压气体进入到膨胀气缸吸气通道11中，膨胀气缸10开始吸气即膨胀气缸10吸气过程。连通凹槽随连接轴30转动首先到达控制气缸吸气通道41的为首端，当连通凹槽尾端离开控制气缸吸气通道41时，膨胀气缸10吸气过程结束，此时膨胀气缸10开始膨胀。当膨胀滚子12转过膨胀气缸排气后边缘角γ时，膨胀气缸10膨胀结束并开始通过膨胀气缸排气通道13排气。当膨胀滚子12转过720°-γ时，膨胀气缸10排气结束。
在本实施例中，膨胀气缸吸气通道11沿其宽度方向的一侧与膨胀滑片15的长度方向之间的夹角为膨胀气缸吸气前边缘角β，膨胀气缸吸气通道11沿其宽度方向的另一侧与膨胀滑片15的长度方向之间的夹角为膨胀气缸吸气后边缘角α，膨胀气缸排气通道13沿其宽度方向的一侧与膨胀滑片15的长度方向之间的夹角为膨胀气缸排气前边缘角Φ，膨胀气缸排气通道13沿其宽度方向的另一侧与膨胀滑片15的长度方向之间的夹角为膨胀气缸排气后边缘角γ，控制气缸吸气通道41沿顺时针方向远离控制气缸排气通道42的一侧与膨胀偏心部32中心线之间的夹角为δ，其中，膨胀气缸吸气前边缘角β、膨胀气缸吸气后边缘角α、膨胀气缸排气前边缘角Φ、膨胀气缸排气后边缘角γ以及夹角δ满足以下至少一个关系式：β>α；γ>Φ；-90°≤δ≤90°。为了防止膨胀不足，确保膨胀气缸10的吸气容积即确保膨胀气缸10的膨胀比，δ应大于等于-90°且小于等于90°。
在本实施例中，控制气缸40还包括同心活塞43，同心活塞43与连接轴30同轴设置，控制气缸40具有第二内孔，同心活塞43可转动地设置在所述第二内孔中，同心活塞43的外径与控制气缸40的第二内孔的内径之间的间隙在0～0.1mm的范围内。在本实施例中，同心活塞43的外径与控制气缸40的第二内孔之间的间隙通过油膜密封。油膜密封能够阻止同心活塞43外侧的高压气体与控制气缸吸气通道41、控制气缸排气通道42之间的串气现象即阻止热移动现象。同心活塞43的外径与控制气缸40的第二内孔之间的间隙为0.015mm，膨胀压缩机装置运转时，间隙中充满了冷冻油，起到了很好的密封作用。
在本实施例中，控制气缸40设置在膨胀气缸10远离压缩气缸20的一侧。结构简单，安装方便。
在本实施例中，压缩气缸20包括压缩滚子21和压缩滑片22，压缩滚子21穿设在连接轴30上，压缩气缸20具有用于与压缩滚子21配合的第三内孔，压缩气缸20具有容纳压缩滑片22的沿压缩气缸20的径向方向贯通的第二径向孔，压缩滑片22与压缩滚子21抵接，在压缩气缸20的第三内孔与压缩滚子21之间形成压缩气缸吸气腔和压缩气缸吸入腔。
在本实施例中，膨胀压缩机装置还包括隔板50、上法兰60、下法兰70和端盖板80，隔板50设置在压缩气缸20和膨胀气缸10之间，上法兰60设置在远离膨胀气缸10的压缩气缸20的一侧，下法兰70设置在远离压缩气缸20的控制气缸40的一侧，端盖板80设置在远离膨胀气缸10的下法兰70的一侧。在本实施例中，连接轴30具有沿连接轴30的轴向方向贯通的通孔。
在本实施例中，连通凹槽为沿连接轴30的周向延伸的弧形凹槽31。当然，连通凹槽也可以为其他的形状的凹槽。在本实施例中，弧形凹槽31形成的弧度角度为θ，θ的范围为0°～360°-γ。通过调节θ，可以调节膨胀气缸10的吸气开始时间和结束时间，进而可以调节膨胀气缸10的吸气容积即可以调节膨胀气缸10的膨胀比。优选地，θ为120°，δ为43°。
本申请还提供了一种空调器，本实施例的空调器的实施例（图中未示出）具有膨胀压缩机装置，膨胀压缩机装置为上述的膨胀压缩机装置。高压气体进入控制气缸吸气通道41中，由于连通凹槽随连接轴30转动，当控制气缸吸气通道41和控制气缸排气通道42通过连通凹槽相连通时，膨胀气缸10开始吸气。具体地，高压气体依次通过控制气缸吸气通道41、连通凹槽和控制气缸排气通道42然后进入到膨胀气缸吸气通道11中，膨胀气缸10开始吸气即膨胀气缸10吸气过程。由于控制气缸吸气通道41和控制气缸排气通道42均沿控制气缸40的径向布置的，因此在高压气体进入控制气缸40时不会对膨胀偏心部32产生轴向冲击，使得膨胀压缩机装置运转更稳定，提高了膨胀压缩机装置的吸气控制方式的可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种膨胀压缩机装置，包括：膨胀气缸(10)、压缩气缸(20)和连接所述膨胀气缸(10)和所述压缩气缸(20)的连接轴(30)，
其特征在于，
所述膨胀气缸(10)上设有与所述膨胀气缸(10)的吸气腔连通的膨胀气缸吸气通道(11)，所述膨胀气缸吸气通道(11)沿所述膨胀气缸(10)的径向布置；
所述膨胀压缩机装置还包括：
控制气缸(40)，所述连接轴(30)穿设在所述控制气缸(40)内，所述控制气缸(40)具有控制气缸吸气通道(41)和控制气缸排气通道(42)，所述控制气缸吸气通道(41)和所述控制气缸排气通道(42)均沿所述控制气缸(40)的径向布置，所述控制气缸排气通道(42)和所述膨胀气缸吸气通道(11)之间设有连通通道；
所述连接轴(30)上对应所述控制气缸(40)的位置设置有连通凹槽，所述连通凹槽随所述连接轴(30)转动，以使所述控制气缸吸气通道(41)和控制气缸排气通道(42)相连通或者相分隔。
2.根据权利要求1所述的膨胀压缩机装置，其特征在于，
所述膨胀气缸(10)还包括膨胀滚子(12)，所述膨胀滚子(12)套设在所述连接轴(30)的膨胀偏心部(32)上，所述膨胀气缸(10)具有第一内孔，所述膨胀滚子(12)在所述第一内孔中偏心转动，所述膨胀气缸(10)上设有与所述膨胀气缸(10)的排气腔连通的膨胀气缸排气通道(13)，所述膨胀气缸排气通道(13)沿所述膨胀气缸(10)的径向布置，所述膨胀气缸吸气通道(11)与所述膨胀气缸排气通道(13)之间设有沿所述膨胀气缸(10)的径向方向延伸的滑槽(14)，所述滑槽(14)内设有膨胀滑片(15)，所述膨胀滑片(15)与所述膨胀滚子(12)抵接，在所述第一内孔与所述膨胀滚子(12)之间形成所述膨胀气缸(10)的吸气腔和所述膨胀气缸(10)的排气腔。
3.根据权利要求2所述的膨胀压缩机装置，其特征在于，
所述膨胀气缸吸气通道(11)沿其宽度方向的一侧与所述膨胀滑片(15)的沿其长度方向的中心线之间的夹角为膨胀气缸吸气前边缘角β，所述膨胀气缸吸气通道(11)沿其宽度方向的另一侧与所述膨胀滑片(15)的沿其长度方向的中心线之间的夹角为膨胀气缸吸气后边缘角α；
所述膨胀气缸排气通道(13)沿其宽度方向的一侧与所述膨胀滑片(15)的沿其长度方向的中心线之间的夹角为膨胀气缸排气前边缘角Φ，所述膨胀气缸排气通道(13)沿其宽度方向的另一侧与所述膨胀滑片(15)的沿其长度方向的中心线之间的夹角为膨胀气缸排气后边缘角γ；
所述控制气缸吸气通道(41)沿顺时针方向远离所述控制气缸排气通道(42)的一侧与所述膨胀偏心部(32)中心线之间的夹角为δ；
其中，所述膨胀气缸吸气前边缘角β、所述膨胀气缸吸气后边缘角α、所述膨胀气缸排气前边缘角Φ、所述膨胀气缸排气后边缘角γ以及所述夹角δ满足以下至少一个关系式：
β>α；
γ>Φ；
-90°≤δ≤90°。
4.根据权利要求1所述的膨胀压缩机装置，其特征在于，所述控制气缸(40)还包括同心活塞(43)，所述同心活塞(43)与所述连接轴(30)同轴设置，所述控制气缸(40)具有第二内孔，所述同心活塞(43)可转动地设置在所述第二内孔中，所述连通凹槽形成在所述同心活塞(43)上。
5.根据权利要求4所述的膨胀压缩机装置，其特征在于，所述同心活塞(43)的外径与所述控制气缸(40)的第二内孔的内径之间的间隙在0～0.1mm的范围内。
6.根据权利要求5所述的膨胀压缩机装置，其特征在于，所述同心活塞(43)与所述控制气缸(40)的第二内孔之间的间隙通过油膜密封。
7.根据权利要求1所述的膨胀压缩机装置，其特征在于，所述控制气缸(40)设置在所述膨胀气缸(10)远离所述压缩气缸(20)的一侧。
8.根据权利要求3所述的膨胀压缩机装置，其特征在于，所述连通凹槽为沿所述连接轴(30)的周向延伸的弧形凹槽(31)。
9.根据权利要求8所述的膨胀压缩机装置，其特征在于，所述弧形凹槽(31)形成的弧度角度为θ，θ的范围为0°～360°-γ。
10.一种空调器，具有膨胀压缩机装置，其特征在于，所述膨胀压缩机装置为权利要求1至9中任一项所述的膨胀压缩机装置。
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