CN105257504A - 双对式co2热泵压缩膨胀装置 - Google Patents

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本发明涉及CO2压缩机，具体是一种双对式CO2热泵压缩膨胀装置。本发明解决了现有CO2压缩机功率过小、能量浪费严重的问题。双对式CO2热泵压缩膨胀装置，包括缸体、隔板、连杆、第一活塞、第二活塞、第一膨胀压缩腔室、第二膨胀压缩腔室、第一液压腔室、第二液压腔室、第一气体冷却器、第二气体冷却器、第一蒸发器、第二蒸发器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、液压系统；其中，隔板固定于缸体的内腔，且隔板将缸体的内腔分隔为相互对称的第一腔室和第二腔室；连杆滑动贯穿于隔板的中央；第一活塞和第二活塞分别固定于连杆的两端。本发明适用于工业、商业领域。

Description

双对式CO2热泵压缩膨胀装置
技术领域
本发明涉及CO2压缩机，具体是一种双对式CO2热泵压缩膨胀装置。
背景技术
现有的CO2压缩机按照结构主要分为：活塞压缩机、滚动活塞压缩机、摆动活塞压缩机、涡旋压缩机等。上述各种CO2压缩机各有特点，但由于自身结构所限，均存在以下问题：其一，功率过小（远远小于兆瓦级别），由此导致其无法满足工业、商业应用的需求。其二，能量浪费严重，由此导致其能效过低。基于此，有必要发明一种全新的CO2压缩机，以解决现有CO2压缩机功率过小、能量浪费严重的问题。
发明内容
本发明为了解决现有CO2压缩机功率过小、能量浪费严重的问题，提供了一种双对式CO2热泵压缩膨胀装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：双对式CO2热泵压缩膨胀装置，包括缸体、隔板、连杆、第一活塞、第二活塞、第一膨胀压缩腔室、第二膨胀压缩腔室、第一液压腔室、第二液压腔室、第一气体冷却器、第二气体冷却器、第一蒸发器、第二蒸发器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、液压系统；
其中，隔板固定于缸体的内腔，且隔板将缸体的内腔分隔为相互对称的第一腔室和第二腔室；连杆滑动贯穿于隔板的中央；
第一活塞和第二活塞分别固定于连杆的两端；第一活塞将第一腔室分隔为第一膨胀压缩腔室和第一液压腔室，且第一膨胀压缩腔室位于第一液压腔室的外侧；第一膨胀压缩腔室的腔壁分别开设有两个气口；第一液压腔室的腔壁开设有一个油口；第二活塞将第二腔室分隔为第二膨胀压缩腔室和第二液压腔室，且第二膨胀压缩腔室位于第二液压腔室的外侧；第二膨胀压缩腔室的腔壁分别开设有两个气口；第二液压腔室的腔壁开设有一个油口；
第一气体冷却器的进气口和第二气体冷却器的排气口均与第一膨胀压缩腔室的第一个气口连通；第一气体冷却器的排气口和第二气体冷却器的进气口均与第二膨胀压缩腔室的第一个气口连通；第一蒸发器的排气口和第二蒸发器的进气口均与第一膨胀压缩腔室的第二个气口连通；第一蒸发器的进气口和第二蒸发器的排气口均与第二膨胀压缩腔室的第二个气口连通；
第一阀门安装于第一气体冷却器的进气口上；第二阀门安装于第二气体冷却器的排气口上；第三阀门安装于第一气体冷却器的排气口上；第四阀门安装于第二气体冷却器的进气口上；第五阀门安装于第一蒸发器的排气口上；第六阀门安装于第二蒸发器的进气口上；第七阀门安装于第一蒸发器的进气口上；第八阀门安装于第二蒸发器的排气口上；
液压系统的两个油口分别与第一液压腔室的油口和第二液压腔室的油口连通。
工作时，第一膨胀压缩腔室和第二膨胀压缩腔室内均充满不同压力、不同温度参数的CO2工质。第一液压腔室和第二液压腔室内均充满液压油。液压系统中的液压泵利用液压缸的工作原理驱动活塞（第一活塞和第二活塞）进行相对于缸体的左右往复运动。
具体工作过程如下：初始状态下，所有阀门均保持关闭；
步骤一（活塞的自左向右冲程）：活塞（第一活塞和第二活塞）从缸体的最左端开始向右运动，此时第二-第七阀门均打开，第一膨胀压缩腔室开始进气，第二膨胀压缩腔室开始排气。活塞（第一活塞和第二活塞）向右运动至行程的1/3-2/3时，第二-第七阀门均关闭，第一膨胀压缩腔室开始绝热膨胀，第二膨胀压缩腔室开始绝热压缩。活塞（第一活塞和第二活塞）向右运动至行程的2/3-3/3时，第四-第五阀门均打开，第一膨胀压缩腔室开始吸气蒸发，第二膨胀压缩腔室开始加压升温。待活塞（第一活塞和第二活塞）向右运动至缸体的最右端后，第四-第五阀门均关闭，由此完成活塞的自左向右冲程；
步骤二（活塞的自右向左冲程）：活塞（第一活塞和第二活塞）从缸体的最右端开始向左运动，此时第三-第六阀门均打开，第二膨胀压缩腔室开始进气，第一膨胀压缩腔室开始排气。活塞（第一活塞和第二活塞）向左运动至行程的1/3-2/3时，第三-第六阀门均关闭，第二膨胀压缩腔室开始绝热膨胀，第一膨胀压缩腔室开始绝热压缩。活塞（第一活塞和第二活塞）向左运动至行程的2/3-3/3时，第一-第八阀门均打开，第二膨胀压缩腔室开始吸气蒸发，第一膨胀压缩腔室开始加压升温。待活塞（第一活塞和第二活塞）向左运动至缸体的最左端后，第一-第八阀门均关闭，由此完成活塞的自右向左冲程。至此，活塞完成一个完整冲程；
步骤三：不停地交替进行步骤一和步骤二，即可实现CO2工质的带膨胀功能的膨胀压缩循环。
基于上述过程，与现有CO2压缩机相比，本发明所述的双对式CO2热泵压缩膨胀装置以巨型活塞缸和液压技术为基础，并以液压系统作为动力交换桥梁，同时通过八个阀门对CO2工质的压缩膨胀过程进行精确控制（主要控制参数是CO2工质的压缩比和膨胀比），即对活塞的行程比例进行精确控制，亦即对阀门的开闭时间进行精确控制，由此具备了如下优点：其一，有效增大了功率，使得功率达到了兆瓦级别，由此完全满足了工业、商业应用的需求。其二，回收了CO2工质的膨胀功，并直接用于压缩过程，有效减少了能量浪费，由此有效提高了能效。
本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了现有CO2压缩机功率过小、能量浪费严重的问题，适用于工业、商业领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1-缸体，2-隔板，3-连杆，4-第一活塞，5-第二活塞，6-第一膨胀压缩腔室，7-第二膨胀压缩腔室，8-第一液压腔室，9-第二液压腔室，10-第一气体冷却器，11-第二气体冷却器，12-第一蒸发器，13-第二蒸发器，14-第一阀门，15-第二阀门，16-第三阀门，17-第四阀门，18-第五阀门，19-第六阀门，20-第七阀门，21-第八阀门，22-液压系统。
具体实施方式
双对式CO2热泵压缩膨胀装置，包括缸体1、隔板2、连杆3、第一活塞4、第二活塞5、第一膨胀压缩腔室6、第二膨胀压缩腔室7、第一液压腔室8、第二液压腔室9、第一气体冷却器10、第二气体冷却器11、第一蒸发器12、第二蒸发器13、第一阀门14、第二阀门15、第三阀门16、第四阀门17、第五阀门18、第六阀门19、第七阀门20、第八阀门21、液压系统22；
其中，隔板2固定于缸体1的内腔，且隔板2将缸体1的内腔分隔为相互对称的第一腔室和第二腔室；连杆3滑动贯穿于隔板2的中央；
第一活塞4和第二活塞5分别固定于连杆3的两端；第一活塞4将第一腔室分隔为第一膨胀压缩腔室6和第一液压腔室8，且第一膨胀压缩腔室6位于第一液压腔室8的外侧；第一膨胀压缩腔室6的腔壁分别开设有两个气口；第一液压腔室8的腔壁开设有一个油口；第二活塞5将第二腔室分隔为第二膨胀压缩腔室7和第二液压腔室9，且第二膨胀压缩腔室7位于第二液压腔室9的外侧；第二膨胀压缩腔室7的腔壁分别开设有两个气口；第二液压腔室9的腔壁开设有一个油口；
第一气体冷却器10的进气口和第二气体冷却器11的排气口均与第一膨胀压缩腔室6的第一个气口连通；第一气体冷却器10的排气口和第二气体冷却器11的进气口均与第二膨胀压缩腔室7的第一个气口连通；第一蒸发器12的排气口和第二蒸发器13的进气口均与第一膨胀压缩腔室6的第二个气口连通；第一蒸发器12的进气口和第二蒸发器13的排气口均与第二膨胀压缩腔室7的第二个气口连通；
第一阀门14安装于第一气体冷却器10的进气口上；第二阀门15安装于第二气体冷却器11的排气口上；第三阀门16安装于第一气体冷却器10的排气口上；第四阀门17安装于第二气体冷却器11的进气口上；第五阀门18安装于第一蒸发器12的排气口上；第六阀门19安装于第二蒸发器13的进气口上；第七阀门20安装于第一蒸发器12的进气口上；第八阀门21安装于第二蒸发器13的排气口上；
液压系统22的两个油口分别与第一液压腔室8的油口和第二液压腔室9的油口连通。

Claims (1)

1.一种双对式CO2热泵压缩膨胀装置，其特征在于：包括缸体（1）、隔板（2）、连杆（3）、第一活塞（4）、第二活塞（5）、第一膨胀压缩腔室（6）、第二膨胀压缩腔室（7）、第一液压腔室（8）、第二液压腔室（9）、第一气体冷却器（10）、第二气体冷却器（11）、第一蒸发器（12）、第二蒸发器（13）、第一阀门（14）、第二阀门（15）、第三阀门（16）、第四阀门（17）、第五阀门（18）、第六阀门（19）、第七阀门（20）、第八阀门（21）、液压系统（22）；
其中，隔板（2）固定于缸体（1）的内腔，且隔板（2）将缸体（1）的内腔分隔为相互对称的第一腔室和第二腔室；连杆（3）滑动贯穿于隔板（2）的中央；
第一活塞（4）和第二活塞（5）分别固定于连杆（3）的两端；第一活塞（4）将第一腔室分隔为第一膨胀压缩腔室（6）和第一液压腔室（8），且第一膨胀压缩腔室（6）位于第一液压腔室（8）的外侧；第一膨胀压缩腔室（6）的腔壁分别开设有两个气口；第一液压腔室（8）的腔壁开设有一个油口；第二活塞（5）将第二腔室分隔为第二膨胀压缩腔室（7）和第二液压腔室（9），且第二膨胀压缩腔室（7）位于第二液压腔室（9）的外侧；第二膨胀压缩腔室（7）的腔壁分别开设有两个气口；第二液压腔室（9）的腔壁开设有一个油口；
第一气体冷却器（10）的进气口和第二气体冷却器（11）的排气口均与第一膨胀压缩腔室（6）的第一个气口连通；第一气体冷却器（10）的排气口和第二气体冷却器（11）的进气口均与第二膨胀压缩腔室（7）的第一个气口连通；第一蒸发器（12）的排气口和第二蒸发器（13）的进气口均与第一膨胀压缩腔室（6）的第二个气口连通；第一蒸发器（12）的进气口和第二蒸发器（13）的排气口均与第二膨胀压缩腔室（7）的第二个气口连通；
第一阀门（14）安装于第一气体冷却器（10）的进气口上；第二阀门（15）安装于第二气体冷却器（11）的排气口上；第三阀门（16）安装于第一气体冷却器（10）的排气口上；第四阀门（17）安装于第二气体冷却器（11）的进气口上；第五阀门（18）安装于第一蒸发器（12）的排气口上；第六阀门（19）安装于第二蒸发器（13）的进气口上；第七阀门（20）安装于第一蒸发器（12）的进气口上；第八阀门（21）安装于第二蒸发器（13）的排气口上；
液压系统（22）的两个油口分别与第一液压腔室（8）的油口和第二液压腔室（9）的油口连通。
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