CN112324509B - 一种膨胀机和空调器 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种膨胀机和空调器，膨胀机包括：气缸、第一滑片、第二滑片和滚子，气缸上开设有第一滑片槽，气缸、滚子和第一滑片之间围成膨胀腔，且膨胀腔被第一滑片分隔成两个；气缸上还开设有第二滑片槽，第二滑片槽的一端与膨胀腔连通，第二滑片设置于第二滑片槽中，第二滑片上设置有补气通道，补气通道中的压力与膨胀机的排气压力相等，且当膨胀腔中的气体压力小于排气压力时，第二滑片的至少部分伸入膨胀腔、并通过补气通道对膨胀腔进行补气；当膨胀腔中的气体压力大于排气压力时，第二滑片完全容纳在第二滑片槽内。根据本公开能够使得膨胀腔中的气体达到排气压力，有效解决或避免了过膨胀的情况，不用再克服单向阀弹簧力。

Description

一种膨胀机和空调器
技术领域
本公开涉及膨胀机技术领域，具体涉及一种膨胀机和空调器。
背景技术
在蒸气压缩式制冷系统中，节流元件是保持冷凝器与蒸发器之间压差和控制调节系统流量的重要元件，家用及商用制冷设备中常用的节流元件是节流阀和毛细管。无论是节流阀还是毛细管，其工作原理都是利用沿程局部阻力损失使制冷剂的压力迅速降低。节流损失是一种不可逆损失，降低了循环的热力学完善度。理论上，如果用可逆绝热膨胀过程代替不可逆等焓节流过程，可减少系统熵增，提高系统的热力学完善度。膨胀机可在理论上实现制冷剂的可逆绝热膨胀，实现能量回收并加以利用。
由于现有技术中的膨胀机存在在运行过程中容易出现过膨胀的情况，导致膨胀机达不到指定的膨胀压力、影响工作性能等技术问题，因此本公开研究设计出一种膨胀机和空调器。
公开内容
因此，本公开要解决的技术问题在于克服现有技术中膨胀机存在在运行过程中容易出现过膨胀的情况，导致膨胀机达不到指定的膨胀压力、影响工作性能的缺陷，从而提供一种膨胀机和空调器。
为了解决上述问题，本公开提供一种膨胀机，其包括：
气缸、第一滑片、第二滑片和滚子，所述气缸上开设有第一滑片槽，所述气缸、所述滚子和所述第一滑片之间围成膨胀腔，且所述膨胀腔被所述第一滑片分隔成两个；
所述气缸上还开设有第二滑片槽，所述第二滑片槽的一端与所述膨胀腔连通，所述第二滑片设置于所述第二滑片槽中，所述第二滑片上设置有补气通道，所述补气通道中的压力与所述膨胀机的排气压力相等，且当所述膨胀腔中的气体压力小于所述排气压力时，所述第二滑片的至少部分伸入所述膨胀腔、并通过所述补气通道对所述膨胀腔进行补气；当所述膨胀腔中的气体压力大于所述排气压力时，所述第二滑片完全容纳在所述第二滑片槽内。
在一些实施方式中，所述第二滑片包括朝向所述膨胀腔的第一头部、和与所述第一头部相背一端的第一尾部；当所述膨胀腔中的压力小于所述排气压力时，所述第二滑片的所述第一头部伸入所述膨胀腔中、以对所述膨胀腔内部进行补气。
在一些实施方式中，所述补气通道包括第一补气通道，所述第一补气通道的一端设置于所述第一尾部端面上、另一端朝着所述第一头部的方向延伸设置，所述补气通道还包括第二补气通道，所述第二补气通道相对于所述第一尾部而靠近所述第一头部而设置，所述第二补气通道与第一补气通道连通，所述第二补气通道能在所述第一头部进入所述膨胀腔时与所述膨胀腔连通。
在一些实施方式中，所述第一补气通道沿着所述第二滑片的长度方向延伸，所述第二补气通道沿着所述第二滑片的厚度方向延伸，所述第二滑片包括沿着其厚度方向相背设置的第一侧面和第二侧面，所述第二补气通道的一端连通至所述第一侧面，另一端延伸至所述第二侧面。
在一些实施方式中，所述第二滑片的所述第一尾部上的所述第一补气通道连通补气气体，且所述补气气体的压力＝所述排气压力。
在一些实施方式中，所述第二滑片槽上的、相对于所述气缸的径向内周面而靠近所述气缸的径向外周面的位置被设置成横截面为圆形的槽结构。
在一些实施方式中，所述气缸上还设置有吸气通道和排气通道，所述吸气通道位于所述第一滑片槽的沿所述气缸的周向方向的一侧、用以吸气，所述排气通道位于所述第一滑片槽的沿所述气缸的周向方向的另一侧、用以排气，所述第一滑片的一端设置于所述第一滑片槽中、另一端与所述滚子抵接或铰接，所述排气通道中的压力为所述排气压力。
在一些实施方式中，还包括第一法兰，所述第一法兰设置于所述气缸的轴向一侧端面处，所述第一法兰的相对于所述气缸的轴向端面处设置有法兰排出槽，所述法兰排出槽与所述排气通道连通、以进行排气。
在一些实施方式中，所述法兰排出槽沿所述第一法兰的轴向方向延伸，且所述膨胀机还包括法兰排出通道，所述法兰排出通道的一端与所述法兰排出槽连通、另一端延伸并连通至所述第一法兰的外部。
在一些实施方式中，所述法兰排出通道沿所述第一法兰的径向方向延伸，且所述法兰排出通道的所述另一端连通至所述第一法兰的径向外周面处。
本公开还提供一种空调器，其包括前任一项所述的膨胀机。
本公开提供的一种膨胀机和空调器具有如下有益效果：
本公开通过在膨胀机的气缸上开设第二滑片槽、并在其中设置第二滑片，第二滑片中设置补气通道，能够在膨胀腔中的气体压力小于所述排气压力时，所述第二滑片的至少部分伸入所述膨胀腔、并通过所述补气通道对所述膨胀腔进行补气，能够在膨胀腔内达到过膨胀状态时通过第二滑片上的补气通道将排气压力的气体补入膨胀腔中，以使得膨胀腔中的气体达到排气压力，有效解决或避免了过膨胀的情况，在膨胀机出现过膨胀后立即通入低压流体，不用再克服单向阀弹簧力。通过防过膨胀结构，消除膨胀机在运行过程中过膨胀带来的回收效率低的影响，本公开只是在现有零件上开槽，不需要额外的增加引气管路，响应快，仅需增加一个零件即可解决过膨胀问题，利于膨胀机的小型化的问题，防过膨胀结构简单，工艺性好。
附图说明
图1是本公开的膨胀机的爆炸结构图；
图2是本公开的膨胀机中的气缸的结构示意图；
图3是本公开的膨胀机的第二滑片的结构示意图；
图4是本公开的膨胀机的内部俯视结构图；
图5是本公开的膨胀机正常运行时的俯视结构图；
图6是本公开的膨胀机过膨胀运行时的俯视结构图；
图7是本公开的膨胀机中的下法兰的结构示意图。
附图标记表示为：
1、气缸；11、第一滑片槽；12、吸气通道；13、排气通道；14、第二滑片槽；2、第一滑片；3、第二滑片；30、补气通道；301、第一补气通道；302、第二补气通道；31、第一头部；32、第一尾部；33、第一侧面；34、第二侧面；4、滚子；5、膨胀腔；6、第一法兰(即下法兰)；61、法兰排出槽；62、法兰排出通道；7、第二法兰(即上法兰)；8、曲轴。
具体实施方式
如图1-7所示，本公开提供一种膨胀机，其包括：
气缸1、第一滑片2、第二滑片3和滚子4，所述气缸1上开设有第一滑片槽11，所述气缸1、所述滚子4和所述第一滑片2之间围成膨胀腔5，且所述膨胀腔5被所述第一滑片2分隔成两个；
所述气缸1上还开设有第二滑片槽14，所述第二滑片槽14的一端与所述膨胀腔5连通，所述第二滑片3设置于所述第二滑片槽14中，所述第二滑片3上设置有补气通道30，所述补气通道30中的压力与所述膨胀机的排气压力相等，且当所述膨胀腔5中的气体压力小于所述排气压力时，所述第二滑片3的至少部分伸入所述膨胀腔5、并通过所述补气通道30对所述膨胀腔5进行补气；当所述膨胀腔中的气体压力大于所述排气压力时，所述第二滑片3完全容纳在所述第二滑片槽14内。
本公开通过在膨胀机的气缸上开设第二滑片槽、并在其中设置第二滑片，第二滑片中设置补气通道，能够在膨胀腔中的气体压力小于所述排气压力时，所述第二滑片的至少部分伸入所述膨胀腔、并通过所述补气通道对所述膨胀腔进行补气，能够在膨胀腔内达到过膨胀状态时通过第二滑片上的补气通道将排气压力的气体补入膨胀腔中，以使得膨胀腔中的气体达到排气压力，有效解决或避免了过膨胀的情况，在膨胀机出现过膨胀后立即通入低压流体，不用再克服单向阀弹簧力。通过防过膨胀结构，消除膨胀机在运行过程中过膨胀带来的回收效率低的影响，本公开只是在现有零件上开槽，不需要额外的增加引气管路，响应快，仅需增加一个零件即可解决过膨胀问题，利于膨胀机的小型化的问题，防过膨胀结构简单，工艺性好。
在一些实施方式中，所述第二滑片3包括朝向所述膨胀腔5的第一头部31、和与所述第一头部31相背一端的第一尾部32；当所述膨胀腔5中的压力小于所述排气压力时，所述第二滑片3的所述第一头部31伸入所述膨胀腔5中、以对所述膨胀腔5内部进行补气。
这是本公开的第二滑片的优选结构形式，通过第二滑片的第二头部伸入膨胀腔中，能够使得补气通道伸入进膨胀腔中、以有效地对膨胀腔进行补气，使得膨胀腔中的气体压力不至于低于排气压力，有效地防止了过膨胀。
在一些实施方式中，所述补气通道30包括第一补气通道301，所述第一补气通道301的一端设置于所述第一尾部32端面上、另一端朝着所述第一头部31的方向延伸设置，所述补气通道30还包括第二补气通道302，所述第二补气通道302相对于所述第一尾部32而靠近所述第一头部31而设置，所述第二补气通道与第一补气通道连通，所述第二补气通道302能在所述第一头部31进入所述膨胀腔5时与所述膨胀腔5连通。
这是本公开的第二滑片上的补气通道的进一步优选结构形式，通过第一补气通道能够从第一尾部的端面处进行吸气、并连通至靠近第一头部的第二补气通道中，最终通过第二补气通道在第一头部伸入膨胀腔中时对膨胀腔进行有效补气作用，防止过膨胀。
在一些实施方式中，所述第一补气通道301沿着所述第二滑片3的长度方向延伸，所述第二补气通道302沿着所述第二滑片3的厚度方向延伸，所述第二滑片3包括沿着其厚度方向相背设置的第一侧面33和第二侧面34，所述第二补气通道302的一端连通至所述第一侧面33，另一端延伸至所述第二侧面34。这是本公开的第一补气通道和第二补气通道的进一步优选结构形式，即第一补气通道沿着第二滑片的长度方向延伸、从第一尾部延伸至接近第一头部的位置，第二补气通道沿着第二滑片的厚度方向延伸，从第一侧面延伸至第二侧面，并且第二补气通道从第一补气通道中进气，并将气体补充至膨胀腔中，完成补气作用，防止过膨胀。
在一些实施方式中，所述第二滑片3的所述第一尾部32上的所述第一补气通道301连通补气气体，且所述补气气体的压力＝所述排气压力。通过在第一补气通道处连通补气气体，完成有效的补气作用。
在一些实施方式中，所述第二滑片槽14上的、相对于所述气缸1的径向内周面而靠近所述气缸1的径向外周面的位置被设置成横截面为圆形的槽结构。通过将第二滑片槽的径向外侧端设置为圆柱形槽的结构，能够方便从外部引入补气气体至该圆柱形槽中、便于将气体补入第二滑片的第一补气通道中。
在一些实施方式中，所述气缸1上还设置有吸气通道12和排气通道13，所述吸气通道12位于所述第一滑片槽11的沿所述气缸1的周向方向的一侧、用以吸气，所述排气通道13位于所述第一滑片槽11的沿所述气缸1的周向方向的另一侧、用以排气，所述第一滑片2的一端设置于所述第一滑片槽11中、另一端与所述滚子4抵接或铰接，所述排气通道13中的压力为所述排气压力。
这是本公开的气缸上的进一步优选结构形式，以及第一滑片的优选结构形式，第一滑片槽设置于吸气通道和排气通道之间，用于有效分隔吸气腔和排气腔，且两个腔均能形成为膨胀腔，第一滑片与滚子优选为铰接，能够不用在第一滑片的尾部设置弹簧等结构，保证第一滑片和滚子之间的持续有效的连接。
在一些实施方式中，还包括第一法兰6，所述第一法兰6设置于所述气缸1的轴向一侧端面处，所述第一法兰6的相对于所述气缸1的轴向端面处设置有法兰排出槽61，所述法兰排出槽61与所述排气通道13连通、以进行排气。
本公开还通过在第一法兰上开设的法兰排出槽，能够有效地将排气通道中的气体导通至法兰排出槽中，并排出膨胀机外部。
在一些实施方式中，所述法兰排出槽61沿所述第一法兰6的轴向方向延伸，且所述膨胀机还包括法兰排出通道62，所述法兰排出通道62的一端与所述法兰排出槽61连通、另一端延伸并连通至所述第一法兰6的外部。通过法兰排出槽和法兰排出通道的连通设置，阀片排出槽从轴向上从排气通道连通排气气体、法兰排出通道将排出槽中的气体连通，并向外排出。
在一些实施方式中，所述法兰排出通道62沿所述第一法兰6的径向方向延伸，且所述法兰排出通道62的所述另一端连通至所述第一法兰6的径向外周面处。这是本公开的法兰排出槽的优选结构形式，即径向延伸的通道形式。
本公开还提供一种空调器，其包括前任一项所述的膨胀机。
图1是本发明的爆炸图，包括：上法兰，曲轴，滚子，气缸，铰接滑片，下法兰，控制滑片。
图2是气缸示意图，在气缸的一侧开设有吸入通道和排出通道，用以吸入和排出流体。
图3是控制滑片示意图，控制滑片上开设有补气通道，用来将低压流体引入膨胀腔防止过膨胀，膨胀机在正常运行时第二滑片(或称控制滑片)不动作，当膨胀机出现过膨胀时控制滑片会被吸入膨胀腔内，消除当前循环的过膨胀。
图7是下法兰(或称第一法兰)示意图，膨胀后的流体从排出通道进入下法兰排出槽，通过下法兰排出通道排出。
控制滑片(即第二滑片3)和铰接滑片(即第一滑片2)尾部均为膨胀机排出的低压流体压力(蒸发器压力)，当膨胀机正常运行时，由于控制滑片头部处于膨胀腔内，控制滑片头部压力≥尾部压力，因此控制滑片会缩回，如图4所示；当膨胀机在运行过程中出现过膨胀时，膨胀腔的压力会低于理论排出流体的压力，即控制滑片头部压力低于控制滑片尾部压力，这时控制滑片就会在压差作用下被吸入膨胀腔，与此同时低压流体从滑片尾部经过补气通道被引入膨胀腔，防止继续过膨胀；过膨胀是指膨胀腔内的压力已经小于正常排气压力了，此时膨胀腔内的气体已经不使膨胀机做功，膨胀机要完成当前循环必须依靠惯性继续转动，但是膨胀腔是封闭的，如果膨胀机强行依靠惯性转动，会使膨胀腔容积继续增大，膨胀腔内的压力小于正常排气压力，膨胀腔内的气体(流体)会阻碍膨胀机运转，因此需将排气的低压气体通入膨胀腔。防止过膨胀是通过控制滑片将正常排气压力的气体(流体)，通入膨胀腔，目的是为了使膨胀腔内的压力与排气压力相同。控制滑片的位置没有要求，只要低压气体被从控制滑片的补气通道进入膨胀腔，此次循环，膨胀腔就会通过补气通道和控制滑片尾部的低压联通。
当膨胀机进行第二轮循环时(即膨胀机运行一圈，转过360°)，随着膨胀机的运行，滚子将控制滑片推入第二滑片槽中，新的膨胀循环开始。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。以上所述仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。

Claims (11)

1.一种膨胀机，其特征在于：包括：
气缸(1)、第一滑片(2)、第二滑片(3)和滚子(4)，所述气缸(1)上开设有第一滑片槽(11)，所述气缸(1)、所述滚子(4)和所述第一滑片(2)之间围成膨胀腔(5)，且所述膨胀腔(5)被所述第一滑片(2)分隔成两个；
所述气缸(1)上还开设有第二滑片槽(14)，所述第二滑片槽(14)的一端与所述膨胀腔(5)连通，所述第二滑片(3)设置于所述第二滑片槽(14)中，所述第二滑片(3)上设置有补气通道(30)，所述补气通道(30)中的压力与所述膨胀机的排气压力相等，且当所述膨胀腔(5)中的气体压力小于所述排气压力时，所述第二滑片(3)的至少部分伸入所述膨胀腔(5)、并通过所述补气通道(30)对所述膨胀腔(5)进行补气；当所述膨胀腔中的气体压力大于所述排气压力时，所述第二滑片(3)完全容纳在所述第二滑片槽(14)内。
2.根据权利要求1所述的膨胀机，其特征在于：
所述第二滑片(3)包括朝向所述膨胀腔(5)的第一头部(31)、和与所述第一头部(31)相背一端的第一尾部(32)；当所述膨胀腔(5)中的压力小于所述排气压力时，所述第二滑片(3)的所述第一头部(31)伸入所述膨胀腔(5)中、以对所述膨胀腔(5)内部进行补气。
3.根据权利要求2所述的膨胀机，其特征在于：
所述补气通道(30)包括第一补气通道(301)，所述第一补气通道(301)的一端设置于所述第一尾部(32)端面上、另一端朝着所述第一头部(31)的方向延伸设置，所述补气通道(30)还包括第二补气通道(302)，所述第二补气通道(302)相对于所述第一尾部(32)而靠近所述第一头部(31)而设置，所述第二补气通道与第一补气通道连通，所述第二补气通道(302)能在所述第一头部(31)进入所述膨胀腔(5)时与所述膨胀腔(5)连通。
4.根据权利要求3所述的膨胀机，其特征在于：
所述第一补气通道(301)沿着所述第二滑片(3)的长度方向延伸，所述第二补气通道(302)沿着所述第二滑片(3)的厚度方向延伸，所述第二滑片(3)包括沿着其厚度方向相背设置的第一侧面(33)和第二侧面(34)，所述第二补气通道(302)的一端连通至所述第一侧面(33)，另一端延伸至所述第二侧面(34)。
5.根据权利要求3所述的膨胀机，其特征在于：
所述第二滑片(3)的所述第一尾部(32)上的所述第一补气通道(301)连通补气气体，且所述补气气体的压力＝所述排气压力。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的膨胀机，其特征在于：
所述第二滑片槽(14)上的、相对于所述气缸(1)的径向内周面而靠近所述气缸(1)的径向外周面的位置被设置成横截面为圆形的槽结构。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的膨胀机，其特征在于：
所述气缸(1)上还设置有吸气通道(12)和排气通道(13)，所述吸气通道(12)位于所述第一滑片槽(11)的沿所述气缸(1)的周向方向的一侧、用以吸气，所述排气通道(13)位于所述第一滑片槽(11)的沿所述气缸(1)的周向方向的另一侧、用以排气，所述第一滑片(2)的一端设置于所述第一滑片槽(11)中、另一端与所述滚子(4)抵接或铰接，所述排气通道(13)中的压力为所述排气压力。
8.根据权利要求7所述的膨胀机，其特征在于：
还包括第一法兰(6)，所述第一法兰(6)设置于所述气缸(1)的轴向一侧端面处，所述第一法兰(6)的相对于所述气缸(1)的轴向端面处设置有法兰排出槽(61)，所述法兰排出槽(61)与所述排气通道(13)连通、以进行排气。
9.根据权利要求8所述的膨胀机，其特征在于：
所述法兰排出槽(61)沿所述第一法兰(6)的轴向方向延伸，且所述膨胀机还包括法兰排出通道(62)，所述法兰排出通道(62)的一端与所述法兰排出槽(61)连通、另一端延伸并连通至所述第一法兰(6)的外部。
10.根据权利要求9所述的膨胀机，其特征在于：
所述法兰排出通道(62)沿所述第一法兰(6)的径向方向延伸，且所述法兰排出通道(62)的所述另一端连通至所述第一法兰(6)的径向外周面处。
11.一种空调器，其特征在于：包括权利要求1-10中任一项所述的膨胀机。
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