CN105275497A - 膨胀机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种膨胀机，包括下法兰、偏心曲轴、气缸、滚子和上法兰，气缸套接在滚子的外周，滚子与气缸之间形成气体工作腔，下法兰上设有进气孔和进气通道，曲轴上设有控制进气孔和进气通道连通和断开的进气控制通道，通过进气控制通道周期性的连通和断开进气孔和进气通道，实现膨胀机周期性的吸气和做功过程。与其他膨胀机结构相比，本发明能够实现单气缸膨胀，具有结构简单，控制精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳跨临界制冷热泵循环技术，尤其是一种用于二氧化碳跨临界制冷热泵循环系统的膨胀机。
背景技术
近年来，空调制冷行业常用的制冷剂CFCs(氯氟烃)与HCFCs(氢氯氟烃)等物质对臭氧层的破坏以及温室效应等环境问题日益突出，二氧化碳作为制冷剂受到越来越多的关注，以其优良的环保特性、良好的传热和流动性，被重新引入到制冷热泵行业中来。
由于二氧化碳的临界温度低，二氧化碳系统的膨胀过程与通常的高压气体的膨胀做功不同，因此，二氧化碳制冷循环需要采用跨临界制冷循环(trans-criticalcycle)。在工业技术中实现CO2跨临界制冷循环，其中一个关键技术就是用膨胀机代替节流阀，但现有的膨胀机由于结构复杂、精度难以控制，很难满足CO2跨临界制冷循环技术的要求。
发明内容
本发明提供一种膨胀机，在设定角度范围内，膨胀机进气，超过该范围，则停止进气，进行膨胀做功，而且结构简单，控制精度高，能实现单气缸膨胀。
为解决上述技术问题，本发明提供一种膨胀机，包括下法兰、偏心曲轴、气缸、滚子和上法兰，所述气缸套在所述滚子的外周，所述滚子与所述气缸之间形成气体工作腔，所述下法兰上设有进气孔和进气通道，所述曲轴上设有控制所述进气孔和进气通道连通和断开的进气控制通道。
作为优选，所述进气通道的入口和所述进气孔的出口均设在所述下法兰的第一端面上，所述第一端面与所述曲轴的止推面接触，所述进气孔和所述进气通道之间不连通。
作为进一步的优选，所述进气孔包括互相连通的水平吸气孔和垂直吸气孔，所述垂直吸气孔贯通所述下法兰的第一端面。
作为进一步的优选，所述进气孔的水平吸气孔包括沿所述气缸由外向内设置的外端和内端两部分，所述水平吸气孔外端孔径大于内端孔径。
作为进一步的优选，所述下法兰的进气通道为设在所述下法兰的第一端面上的槽。
作为进一步的优选，所述下法兰的进气通道为“г”形槽。
作为进一步的优选，所述进气控制通道为设在所述曲轴的止推面上的弧形槽或设在所述曲轴的止推面上向下的弧形台阶面与所述滚子的内圈之间的通道。
作为进一步的优选，所述弧形槽或向下的弧形台阶面的圆心角为180度，所述弧形槽或向下的弧形台阶面的宽度沿着所述曲轴的旋转方向逐渐缩小。
作为进一步的优选，所述气缸与所述滚子的外圈通过滑片活动连接。
作为进一步的优选，所述滑片的一端为圆弧形，所述滚子的外圈上设有与所述滑片的圆弧形端配合的弧形槽。
本发明的膨胀机，曲轴的止推面上的进气控制通道，可以随着曲轴的转动周期性的连通和断开下法兰的进气孔和进气通道，实现膨胀机周期性的吸气和做功过程。与其他膨胀机结构相比，本发明能够实现单气缸膨胀，具有结构简单，控制精度高的优点。
附图说明
图1是本发明实施例的膨胀机的分解结构示意图；
图2是本发明实施例的膨胀机装配后的剖面结构示意图；
图3是本发明实施例的膨胀机的下法兰结构示意图；
图4是本发明实施例的膨胀机的气缸结构示意图；
图5是本发明实施例的膨胀机的滚子和滑片结构示意图；
图6是本发明实施例的膨胀机的偏心曲轴结构示意图；
图7是本发明实施例的膨胀机吸气前的结构示意图；
图8是本发明实施例的膨胀机吸气中的结构示意图；
图9是本发明实施例的膨胀机吸气结束的结构示意图。
附图标记说明
1、下法兰；2、气缸；3、滚子；4、滑片；5、偏心曲轴；6、上法兰；7、气体工作腔；11、进气孔；12、进气通道；111、水平吸气孔；112、垂直吸气孔；21、气缸吸气口；22、气缸排气口；31、圆弧形槽；51、进气控制通道。
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详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1是本发明实施例的膨胀机的分解示意图。如图1所示，膨胀机包括下法兰1、气缸2、滚子3、滑片4、偏心曲轴5和上法兰6，滑片4连接滚子3和气缸2。
图2为本发明实施例的膨胀机安装后的剖面结构示意图，如图2所示，偏心曲轴5连接下法兰1和气缸2，滚子3套在偏心曲轴5上，气缸2套在滚子3的外周，滚子3与气缸2之间形成气体工作腔7。
图3是本发明实施例的膨胀机的下法兰结构示意图，如图中所示，下法兰1上设有进气孔11和进气通道12，进气通道12的入口和进气孔11的出口均设在下法兰1的与偏心曲轴5的止推面接触的第一端面上，进气孔11和进气通道12之间不连通；下法兰1的进气孔11包括互相连通的水平吸气孔111和垂直吸气孔112，垂直吸气孔112贯通下法兰1的第一端面，进气孔11的水平吸气孔111包括沿气缸2由外向内设置的外端和内端两部分，且外端孔径大于内端孔径，进气通道12为设在下法兰1的第一端面上的“г”形槽，且“г”形槽与进气孔11之间的最小距离应当保证在膨胀机停止吸气时，高压气体不会泄露。
图4是本发明实施例的膨胀机的气缸结构示意图，气缸2上设有气缸吸气口21和气缸排气口22。
图5是本发明实施例的膨胀机的滚子和滑片结构示意图，如图5所示，滑片4的一端为圆弧形，滚子3的外圈上设有与滑片4的圆弧形端配合的圆弧形槽31，滑片4的另一端与气缸2上的凹槽连接。在偏心曲轴5转动时，滚子3的内圈始终与偏心曲轴5的外圆周面贴合，由于滚子3的外圈与滑片4之间采用圆弧形端和圆弧形槽31的配合，滚子3可以绕滑片4的圆弧形端向气缸2的一侧偏移，从而能够加大气体工作腔7的容积，提高气体压缩率，提高膨胀剂的气体压缩性能。在偏心曲轴5转动的过程中，通过滑片4可以移动调节气缸2与滚子3的位置关系，使气体工作腔7的位置也随着偏心曲轴5的转动而发生变化，从而完成膨胀机的气体压缩动作。
图6是本发明实施例的膨胀机的偏心曲轴结构示意图，如图中所示，偏心曲轴5的止推面上设有控制进气孔11和进气通道12连通和断开的进气控制通道51，本实施例中，进气控制通道51为设在偏心曲轴5的止推面上向下的弧形台阶面与滚子3内圈之间的通道，向下的弧形台阶面的圆心角为180度，其宽度沿着偏心曲轴5的旋转方向逐渐变小。在偏心曲轴5转动的相应角度范围内，向下的弧形台阶面与滚子3内圈之间的通道连通进气孔11和进气通道12，实现进气。当然，上述向下的弧形台阶面也可以为设在偏心曲轴5的止推面上的弧形槽，通过弧形槽连通和断开下法兰1的进气孔11和进气通道12，完成吸气和停止吸气。
图7、图8和图9分别为膨胀机吸气前、吸气过程中和吸气结束的结构示意图。如图中所示，吸气前，偏心曲轴5的止推面的进气控制通道51，即向下的弧形台阶面与滚子3内圈之间的通道还未随着偏心曲轴5转动到使下法兰1的进气孔11和进气通道12连通的位置，进气孔11和进气通道12不连通，高压气体不能通过进气孔11进入到进气通道12；随着偏心曲轴5的转动，向下的弧形台阶面与滚子3内圈之间的通道连通进气孔11和进气通道12，高压气体通过进气孔11进入到进气通道12，并从进气通道12的出口进入到气体工作腔7中，膨胀机处于吸气状态中；当偏心曲轴5继续转动一定的角度，向下的弧形台阶面与滚子3之间的通道继续转动，使下法兰1的进气孔11和进气通道12又处于不连通的状态，此时，膨胀机停止吸气，高压气体开始膨胀做功。
本发明实施例的膨胀机，通过偏心曲轴5的转动，进气控制通道51周期性的连通和断开下法兰1的进气孔11和进气通道12，可以实现膨胀机周期性的吸气和做功过程，结构简单，而且控制精度高。
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种膨胀机，包括下法兰、偏心曲轴、气缸、滚子和上法兰，其特征在于，所述气缸套在所述滚子的外周，所述滚子与所述气缸之间形成气体工作腔，所述下法兰上设有进气孔和进气通道，所述曲轴上设有控制所述进气孔和所述进气通道连通和断开的进气控制通道。
2.如权利要求1所述的膨胀机，其特征在于，所述进气通道的入口和所述进气孔的出口均设在所述下法兰的第一端面上，所述第一端面与所述曲轴的止推面接触，所述进气孔和所述进气通道之间不连通。
3.如权利要求2所述的膨胀机，其特征在于，所述进气孔包括互相连通的水平吸气孔和垂直吸气孔，所述垂直吸气孔贯通所述下法兰的第一端面。
4.如权利要求3所述的膨胀机，其特征在于，所述进气孔的水平吸气孔包括沿所述气缸由外向内设置的外端和内端两部分，所述水平吸气孔外端孔径大于内端孔径。
5.如权利要求3或4所述的膨胀机，其特征在于，所述下法兰的进气通道为设在所述下法兰的第一端面上的槽。
6.如权利要求5所述的膨胀机，其特征在于，所述下法兰的进气通道为“г”形槽。
7.如权利要求5所述的膨胀机，其特征在于，所述进气控制通道为设在所述曲轴的止推面上的弧形槽或设在所述曲轴的止推面上向下的弧形台阶面与所述滚子的内圈之间的通道。
8.如权利要求7所述的膨胀机，其特征在于，所述弧形槽或向下的弧形台阶面的圆心角为180度，所述弧形槽或向下的弧形台阶面的宽度沿着所述曲轴的旋转方向逐渐缩小。
9.如权利要求1至4中任一项所述的膨胀机，其特征在于，所述气缸与所述滚子的外圈通过滑片活动连接。
10.如权利要求9所述的膨胀机，其特征在于，所述滑片的一端为圆弧形，所述滚子的外圈上设有与所述滑片的圆弧形端配合的弧形槽。
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