CN112483394B - 一种膨胀机和空调器 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种膨胀机和空调器，膨胀机包括：气缸、主轴和气缸套，主轴包括圆盘段；气缸套套设在气缸的外周，气缸套包括沿轴线方向相接的第一容纳腔和第二容纳腔，第一容纳腔的内径小于第二容纳腔的内径；气缸包括沿中心轴线方向相接的第一圆柱段和第二圆柱段，第一圆柱段的外径小于第二圆柱段的外径；第一圆柱段设置于第一容纳腔中，第二圆柱段设置于第二容纳腔中；气圆盘段的与气缸相对的轴向端面与第一轴向端面和第三轴向端面同时抵接，第一圆柱段的外周壁与第一容纳腔的内周壁、以及圆盘段共同围成膨胀腔。根据本公开能使得主轴上无偏心结构设置，减小或消除了不平衡力，无需外部加装平衡块抵消不平衡力，使得结构简单、运行过程更为平稳。

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。

专利号：CN104564678B公布了一种膨胀压缩机装置及其具有其的空调器，该专利通过铰接滑片的径向运动将气缸分隔出膨胀腔。专利号：CN1934335A公布了一种旋转式膨胀机，该专利通过摆动滚子在径向上将气缸分隔出膨胀腔。专利号：CN101769166B两级转子式膨胀机通过滑片头部顶住滚子，将气缸在径向上将气缸分隔出膨胀腔。但是以上专利存在如下问题：曲轴为偏心结构，需要外部加装平衡块抵消不平衡力；单缸单排气结构，易产生不平衡力，使曲轴发生变形；短轴轴径吸气，密封面小，容易产生泄漏。

由于现有技术中的膨胀机存在由于为偏心结构，需要外部加装平衡块抵消不平衡力等技术问题，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由于曲轴为偏心结构，需要外部加装平衡块抵消不平衡力的缺陷，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、主轴和气缸套，所述气缸、所述主轴和所述气缸套均同轴设置、且具有共同的中心轴线，所述主轴包括圆盘段；

所述气缸套套设在所述气缸的外周，所述气缸套包括沿轴线方向相接的第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔的内径小于所述第二容纳腔的内径；所述气缸包括沿所述中心轴线方向相接的第一圆柱段和第二圆柱段，所述第一圆柱段的外径小于所述第二圆柱段的外径；所述第一圆柱段设置于所述第一容纳腔中，所述第二圆柱段设置于所述第二容纳腔中；

所述气缸的朝向所述圆盘段的轴向端面为第一轴向端面，所述气缸套的朝向所述圆盘段的轴向端面为第三轴向端面，且所述圆盘段的与所述气缸相对的轴向端面与所述第一轴向端面和所述第三轴向端面同时抵接，所述第一圆柱段的外周壁与所述第一容纳腔的内周壁、以及所述圆盘段共同围成膨胀腔。

在一些实施方式中，所述第一圆柱段位于所述第二圆柱段的上端，所述第一容纳腔位于所述第二容纳腔的上端，所述圆盘段设置在所述气缸的上端；和/或，

所述第一圆柱段的外径小于所述第一容纳腔的内径，所述圆盘段的外径大于所述第一容纳腔的内径，所述圆盘段的外径小于等于所述气缸套的外径。

在一些实施方式中，所述第一圆柱段和所述第二圆柱段形成为阶梯轴；所述第一容纳腔和所述第二容纳腔形成为台阶孔；所述第二圆柱段的外周壁与所述第二容纳腔的内周壁贴合设置；所述第二圆柱段的与所述气缸套轴向相对的轴向端面、与所述第二容纳腔的与所述气缸轴向相对的轴向端面贴合设置。

在一些实施方式中，所述圆盘段上朝所述膨胀腔的方向还凸出地设置有第一凸台，所述第一凸台伸入所述膨胀腔中，

所述第二圆柱段上朝所述圆盘段的方向凸出地设置有第二凸台，所述第二凸台与所述膨胀腔在圆周方向相接；

随着所述圆盘段的转动，所述第一凸台转动而使得所述第一凸台和所述第二凸台周向之间的所述膨胀腔的体积逐渐增大或逐渐减小。

在一些实施方式中，所述第一凸台朝向所述气缸的凸出高度为沿着圆周方向为先逐渐增大、而后逐渐减小的结构；和/或，所述第二凸台朝向所述圆盘段的凸出高度为沿着圆周方向为先逐渐增大、而后逐渐减小的结构；和/或，

所述第一凸台的径向内周面为与所述第一圆柱段的外周面相贴合的弧形段；所述第一凸台的径向内周面为与所述第一容纳腔的内周面相贴合的弧形段。

在一些实施方式中，所述第一凸台朝向所述气缸的沿着圆周方向先逐渐增大的部分为弧形段的结构，所述第一凸台朝向所述气缸的沿着圆周方向后逐渐减小的部分为弧形段的结构；和/或，

所述第二凸台朝向所述圆盘段的沿着圆周方向先逐渐增大的部分为弧形段的结构，所述第二凸台朝向所述圆盘段的沿着圆周方向后逐渐减小的部分为弧形段的结构。

在一些实施方式中，在所述第二凸台上沿轴向方向贯穿所述第二圆柱段的方式开设有排气孔，当所述第一凸台转动至所述排气孔的位置、所述第一凸台和所述第二凸台抵接使得所述气缸被所述圆盘段顶出预设距离，同时所述膨胀腔与所述排气孔连通、以进行排气。

在一些实施方式中，所述排气孔的横截面形状为沿圆周方向延伸的弧形槽。

在一些实施方式中，所述圆盘段上沿轴向贯通地设置有进气通道，在所述主轴的转动过程中，所述主轴能够转动使得所述进气通道的一端与所述膨胀腔连通。

在一些实施方式中，所述圆盘段的背离所述气缸的轴向一端面上还连接地设置有配气盘，所述配气盘上与所述圆盘段相对的轴向端面上设置有弧形的配气槽，在所述圆盘段转动至所述进气通道在轴向上与所述配气槽相对时、所述进气通道与所述配气槽连通，以进行进气。

在一些实施方式中，所述配气盘的外周壁上还开设有吸气孔，所述吸气孔沿径向方向延伸至与所述配气槽连通。

在一些实施方式中，所述配气盘具有位于所述中心轴线处的配气通孔，所述主轴包括与所述圆盘段在轴向方向相接的第三圆柱段，所述第三圆柱段穿设于所述配气通孔中，所述第三圆柱段的直径小于所述圆盘段的直径。

在一些实施方式中，所述气缸具有位于所述中心轴线处的气缸通孔，所述气缸通孔从所述第一圆柱段延伸至所述第二圆柱段、将所述气缸贯穿，所述主轴包括与所述圆盘段相接的第四圆柱段，所述第四圆柱段穿设于所述气缸通孔中，所述第四圆柱段的直径小于所述圆盘段的直径。

在一些实施方式中，当还包括第一凸台和第二凸台时，所述气缸还包括与所述第一轴向端面相背离的第二轴向端面，所述第四圆柱段的自由端处固定连接有挡块，所述挡块能随所述主轴的转动而转动，所述气缸的第二轴向端面上开设有凹槽，当所述第一凸台与所述第二凸台不相对时，所述挡块转动至不与所述凹槽相对的位置，且所述挡块抵接在所述气缸的所述第二轴向端面上；当所述第一凸台与所述第二凸台相对时，所述挡块转动至与所述凹槽相对的位置，且所述挡块被容纳于所述凹槽中。

在一些实施方式中，所述凹槽的沿圆周方向的弧度与所述第二凸台的沿圆周方向的弧度相等；和/或，

所述挡块包括与所述第三圆柱段卡接配合的卡接部，所述挡块还包括沿轴向方向与所述卡接部连接、且容纳于所述气缸通孔中的本体部，所述挡块还包括与所述本体部连接、且在所述挡块转动时能够抵接于所述第二轴向端面或能够容纳于所述凹槽中的限位部。

在一些实施方式中，所述气缸还包括与所述第一轴向端面相背离的第二轴向端面，所述气缸套还包括与所述第三轴向端面相背离的第四轴向端面，在所述气缸的所述第二轴向端面连接地设置有弹性结构；所述膨胀机还包括底盖，所述底盖与所述气缸套的所述第四轴向端面之间固定连接，且所述底盖与所述气缸的所述第二轴向端面之间存在预设距离，所述弹性结构的一端与所述第二轴向端面连接、另一端与所述底盖连接。

本公开提供一种空调器，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：

本公开通过将膨胀机的主轴的圆盘段设置为不具有偏心部的结构、替代原有的偏心部，并且将气缸套套设在气缸的外周，气缸套形成为具有第一和第二容纳腔的两个不等内径的容纳腔，气缸形成为具有第一和第二圆柱段的两个不等外径的圆柱段结构，并使得第一圆柱段与第一容纳腔配合、第二圆柱段和第二容纳腔配合，从而在第一圆柱段的外周壁和第一容纳腔的内周壁之间形成膨胀腔结构，并且通过轴向上端的主轴的圆盘段、对该部分容纳腔形成有效的密封，使得气体能够在圆盘段、气缸的第一圆柱段和气缸套的第一容纳腔之间的膨胀腔中形成膨胀作用，主轴上无偏心结构设置，减小或消除了不平衡力，无需外部加装平衡块抵消不平衡力，使得结构简单、运行过程更为平稳；并且本公开的进气结构和排气结构均沿轴向方向，流体对主轴产生的作用力沿轴向，不会使主轴产生弯曲变形；本公开由于进气通道沿圆盘段的轴向设置、从圆盘段的端面处吸入流体进入膨胀腔中膨胀，有效避免了从曲轴短轴的轴径处吸气、形成平面密封，密封面更大，易产生油膜、有效减小或防止了泄漏；且本公开的零部件少、可靠性高。

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纵截面和A-A截面的结构示意图；

图3是本公开的膨胀机内部的气缸、圆盘段相配合的结构示意图(左图为第一凸台和第二凸台相对抵接，右图为第一凸台和第二凸台不相对)；

图4是本公开的膨胀机中的气缸的结构示意图；

图5是本公开的膨胀机中的配气盘的结构示意图；

图6是本公开的膨胀机中的主轴的结构示意图。

附图标记表示为：

1、气缸；10、气缸通孔；11、第一圆柱段；12、第二圆柱段；121、第二凸台；13、第一轴向端面；14、第二轴向端面；141、凹槽；2、主轴；21、圆盘段；211、第一凸台；211a、外弧面；211b、内弧面；22、第三圆柱段；23、第四圆柱段；3、气缸套；31、第一容纳腔；32、第二容纳腔；33、第三轴向端面；34、第四轴向端面；4、膨胀腔；5、排气孔；6、进气通道；7、配气盘；70、配气通孔；71、配气槽；72、吸气孔；8、挡块；81、卡接部；82、本体部；83、限位部；9、弹性结构；100、底盖。

具体实施方式

如图1-6所示，本公开提供一种膨胀机，其包括：

气缸1、主轴2和气缸套3，所述气缸1、所述主轴2和所述气缸套3均同轴设置、且具有共同的中心轴线，所述主轴2包括圆盘段21；

所述气缸套3套设在所述气缸1的外周，所述气缸套3包括沿轴线方向相接的第一容纳腔31和第二容纳腔32，所述第一容纳腔31的内径小于所述第二容纳腔32的内径；所述气缸1包括沿所述中心轴线方向相接的第一圆柱段11和第二圆柱段12，所述第一圆柱段11的外径小于所述第二圆柱段12的外径；所述第一圆柱段11的至少部分设置于所述第一容纳腔31中，所述第二圆柱段12的至少部分设置于所述第二容纳腔32中；

所述气缸1的朝向所述圆盘段21的轴向端面为第一轴向端面13，所述气缸套3的朝向所述圆盘段21的轴向端面为第三轴向端面33，所述第一轴向端面13和所述第三轴向端面33平齐，且所述圆盘段21的与所述气缸1相对的轴向端面与所述第一轴向端面13和所述第三轴向端面33同时抵接，所述第一圆柱段11的外周壁与所述第一容纳腔31的内周壁、以及所述圆盘段21共同围成膨胀腔4。

本公开通过将膨胀机的主轴的圆盘段设置为不具有偏心部的结构、替代原有的偏心部，并且将气缸套套设在气缸的外周，气缸套形成为具有第一和第二容纳腔的两个不等内径的容纳腔，气缸形成为具有第一和第二圆柱段的两个不等外径的圆柱段结构，并使得第一圆柱段与第一容纳腔配合、第二圆柱段和第二容纳腔配合，从而在第一圆柱段的外周壁和第一容纳腔的内周壁之间形成膨胀腔结构，并且通过轴向上端的主轴的圆盘段、对该部分容纳腔形成有效的密封，使得气体能够在圆盘段、气缸的第一圆柱段和气缸套的第一容纳腔之间的膨胀腔中形成膨胀作用，主轴上无偏心结构设置，减小或消除了不平衡力，无需外部加装平衡块抵消不平衡力，使得结构简单、运行过程更为平稳。

在一些实施方式中，所述第一圆柱段11位于所述第二圆柱段12的上端，所述第一容纳腔31位于所述第二容纳腔32的上端，所述圆盘段21设置在所述气缸1的上端；和/或，

所述第一圆柱段11的外径小于所述第一容纳腔31的内径，所述圆盘段21的外径大于所述第一容纳腔31的内径，所述圆盘段21的外径小于等于所述气缸套3的外径。

如图2所示，这是本公开的第一圆柱段、第二圆柱段之间的优选位置设置关系，以及第一容纳腔和第二容纳腔之间的优选位置设置关系，以及圆盘段与气缸和气缸套之间的优选位置关系，即本公开的主轴、气缸和气缸套之间上下相连设置，即气缸的外径较小的第一圆柱段位于上端、与内径较小的第一容纳腔之间匹配相接，而在第一圆柱段和第一容纳腔之间形成膨胀腔，气缸的外径较大的第二圆柱段位于下端、与内径较大的第二容纳腔之间匹配，气缸套的台阶孔与气缸的台阶之间形成配合相接，保证了密封；圆盘段位于气缸上端能够有效地在气缸和气缸套的上端形成抵接，进一步形成对膨胀腔的有效密封；第一圆柱段的外径小于第一容纳腔的内径有利于在二者的径向之间形成膨胀腔，圆盘段的外径大于第一容纳腔的内径有利于对膨胀腔的部分形成密封，圆盘段的外径小于等于气缸套的外径有助于使得整机径向尺寸紧凑。

在一些实施方式中，所述第一圆柱段11和所述第二圆柱段12形成为阶梯轴；所述第一容纳腔31和所述第二容纳腔32形成为台阶孔；所述第二圆柱段12的外周壁与所述第二容纳腔32的内周壁贴合设置；所述第二圆柱段12的与所述气缸套3轴向相对的轴向端面、与所述第二容纳腔32的与所述气缸1轴向相对的轴向端面贴合设置。

本公开的第一圆柱段和第二圆柱段之间形成的阶梯轴结构、与第一容纳腔和第二容纳腔之间形成的台阶孔结构相匹配作用，所述第二圆柱段12的与所述气缸套3轴向相对的轴向端面、与所述第二容纳腔32的与所述气缸1轴向相对的轴向端面贴合设置，能够使得气缸套挂接在阶梯轴的第二圆柱段的上端面上，形成装配抵接的作用，保证膨胀腔的下端面被有效的密封；第二圆柱段的外周壁与第二容纳腔的内周壁贴合设置能够使得对膨胀腔起到进一步的密封作用。

在一些实施方式中，所述圆盘段21上朝所述膨胀腔4的方向还凸出地设置有第一凸台211，所述第一凸台211伸入所述膨胀腔4中，

所述第二圆柱段12上朝所述圆盘段21的方向凸出地设置有第二凸台121，所述第二凸台121与所述膨胀腔4在圆周方向相接；

随着所述圆盘段21的转动，所述第一凸台211转动而使得所述第一凸台211和所述第二凸台121周向之间的所述膨胀腔4的体积逐渐增大或逐渐减小。

这是本公开的进一步优选结构形式，本公开通过在圆盘段上设置的第一凸台，能够将其有效的插入膨胀腔中，使得第一凸台在转动过程中对膨胀腔形成挤压作用，或者被通入膨胀腔中的气体碰撞而推动第一凸台转动；第二凸台的作用是为了在圆周方向形成与第一凸台之间的有效的膨胀腔，并在第一凸台的转动过程中使得膨胀腔发生变化，即气体进入膨胀腔中推动第一凸台转动、增大膨胀腔而降低压力。

图1是本发明的爆炸图，膨胀机由配气盘、气缸套、主轴、气缸、弹簧、挡块、底盖组成。

图2是膨胀机截面图，第一凸台211(主轴上)、第二凸台121(气缸上)、气缸套共同围成膨胀腔4。

如图3所示，当膨胀机即将完成当次膨胀(右图所示)，第一凸台沿着第二凸台的型线运行并将气缸顶起(左图所示)，随着主轴的旋转，在弹簧力的作用下，气缸又恢复到原来的位置；膨胀机连续运动，气缸一直沿轴向作往复直线运动，接连不断的重新形成新的膨胀腔。

在一些实施方式中，所述第一凸台211朝向所述气缸1的凸出高度为沿着圆周方向为先逐渐增大、而后逐渐减小的结构；和/或，所述第二凸台121朝向所述圆盘段21的凸出高度为沿着圆周方向为先逐渐增大、而后逐渐减小的结构；和/或，

所述第一凸台211的径向内周面为与所述第一圆柱段11的外周面相贴合的弧形段，即内弧面211b；所述第一凸台211的径向内周面为与所述第一容纳腔31的内周面相贴合的弧形段，即外弧面211a。

主轴上设置有进气通道，用以和配气盘上的配气槽结合进行配气；主轴上的短凸台内弧面与气缸配合，外弧面与气缸套配合。

如图3所示，这是本公开的第一凸台和第二凸台的优选结构形式，通过将第一凸台的高度设置为沿着圆周方向为先逐渐增大、而后逐渐减小的结构，能够形成逐渐过渡的曲面，第二凸台的高度设置为沿着圆周方向为先逐渐增大、而后逐渐减小的结构，也能够形成逐渐过渡的曲面，使得第一凸台和第二凸台相对时通过过渡曲面将气缸逐渐顶开(相对于圆盘段逐渐远离)，使得排气孔与膨胀腔连通，形成排气；第一凸台继续转动，再进入下一个周期的膨胀腔中、继续进行吸气膨胀的作用；进一步地，第一凸台的径向内周面为与气缸的第一圆柱段的外周面贴合相接的圆弧段，能够保证紧密连接，使得膨胀腔不会产生泄漏；第一凸台的径向外周面为与气缸套的第一容纳腔的内周面贴合相接的圆弧段，能够保证紧密连接，使得膨胀腔不会产生泄漏。

在一些实施方式中，所述第一凸台211朝向所述气缸1的沿着圆周方向先逐渐增大的部分为弧形段的结构，所述第一凸台211朝向所述气缸1的沿着圆周方向后逐渐减小的部分为弧形段的结构；和/或，

所述第二凸台121朝向所述圆盘段21的沿着圆周方向先逐渐增大的部分为弧形段的结构，所述第二凸台121朝向所述圆盘段21的沿着圆周方向后逐渐减小的部分为弧形段的结构。

如图3所示，这是本公开的第一凸台和第二凸台的进一步优选结构形式，第一凸台的高度逐渐增大部分为弧形段结构能够使得第一凸台与第二凸台相接时为高度逐渐递增的过渡曲面，便于将气缸推出，第一凸台的高度逐渐减小部分为弧形段结构能够使得第一凸台与第二凸台相接时为高度逐渐递减的过渡曲面，便于将气缸回落、而使得第一凸台再次抵接于气缸的第二圆柱段上；第二凸台的高度逐渐增大部分为弧形段结构能够使得第一凸台与第二凸台相接时为高度逐渐递增的过渡曲面，便于将气缸推出，第二凸台的高度逐渐减小部分为弧形段结构能够使得第一凸台与第二凸台相接时为高度逐渐递减的过渡曲面，便于将气缸回落、而使得第一凸台再次抵接于气缸的第二圆柱段上

在一些实施方式中，在所述第二凸台121上沿轴向方向贯穿所述第二圆柱段12的方式开设有排气孔5，当所述第一凸台211转动至所述排气孔5的位置，所述第一凸台211和所述第二凸台121抵接使得所述气缸1被所述圆盘段21顶出预设距离，所述膨胀腔4与所述排气孔5连通、以进行排气。这是本公开的进一步优选结构形式，通过在第二凸台上沿轴向贯穿地设置排气孔，能够在第一凸台转动至第二凸台上的排气孔时将膨胀腔与排气孔连通，实现排气。

在一些实施方式中，所述排气孔5的横截面形状为沿圆周方向延伸的弧形槽。本公开通过将排气孔的截面形状设置为弧形槽的结构，能够使得膨胀腔与弧线槽连通存在一段弧形距离，使得第一凸台转动一段弧形距离并在该段弧形距离中进行排气，能够有效将膨胀腔中的气体排净。

在一些实施方式中，所述圆盘段21上沿轴向贯通地设置有进气通道6，在所述主轴2的转动过程中，所述主轴2能够转动使得所述进气通道6的一端与所述膨胀腔4连通。本公开通过在圆盘段上轴向设置的进气通道，能够在圆盘段转动的过程中与膨胀腔进行有效连通，以进行进气；由于进气通道沿圆盘段的轴向设置、从圆盘段的端面处吸入流体进入膨胀腔中膨胀，有效避免了从曲轴短轴的轴径处吸气、形成平面密封，密封面更大，易产生油膜、有效减小或防止了泄漏；且本公开的零部件少、可靠性高。

在一些实施方式中，所述圆盘段21的背离所述气缸1的轴向一端面上还连接地设置有配气盘7，所述配气盘7上与所述圆盘段21相对的轴向端面上设置有弧形的配气槽71，所述配气槽的径向位置与所述进气通道的径向位置相等，在所述圆盘段21转动至所述进气通道6在轴向上与所述配气槽71相对时、所述进气通道6与所述配气槽71连通，以进行进气。本公开通过设置配气盘，能够有效地对进气通道进行进气作用，主轴上的圆盘段转动、配气盘不动，当圆盘段转动至进气通道与配气槽连通时能够有效进气作用。

在一些实施方式中，所述配气盘7的外周壁上还开设有吸气孔72，所述吸气孔72沿径向方向延伸至与所述配气槽71连通。本公开通过在配气盘上的外周壁上开设的吸气孔结构，能够通过吸气孔从外部进行进气、将吸气孔中的气体进一步通入配气槽中，最后在主轴转动的过程中进入圆盘段的进气通道中，完成进气。

在一些实施方式中，所述配气盘7具有位于所述中心轴线处的配气通孔70，所述主轴2包括与所述圆盘段21在轴向方向相接的第三圆柱段22，所述第三圆柱段22穿设于所述配气通孔70中，所述第三圆柱段22的直径小于所述圆盘段21的直径。本公开通过配气通孔的设置和主轴的第三圆柱段的设置，将第三圆柱段穿设于配气通孔中，形成主轴的第三圆柱段与配气盘之间的有效连接作用，有效地将膨胀机的整体结构连接为一体。

图5、图6为为配气盘及主轴示意图，通过配气槽和主轴上的进气孔相配合，完成膨胀机的吸气配气。

吸气孔接制冷系统冷凝器的出口，从冷凝器出来的高压液态流体经过吸气口进入配气槽，当主轴上的进气孔与配气盘上的配气槽重合时，流体开始流入膨胀腔，随着主轴的旋转，直至进气孔脱离配气槽，流体不再进入膨胀腔，此时膨胀腔内的流体开始膨胀并推动第一凸台做圆周运动，进而使主轴旋转。(如图2所示，如果进气进入第一凸台和第二凸台之间的下方的膨胀腔中时、该膨胀腔体积增加，推动第一凸台顺时针转动，若进气孔脱离配气槽，此时该膨胀腔内的气体是会自动膨胀，膨胀腔是高压，上面那个腔(与排气孔相通的那个腔)是低压，为了保持平衡肯定会顺时针旋转增大膨胀腔体积使膨胀腔内的压力降低。膨胀机的动力就是流体膨胀做功，推动凸台继续顺时针旋转。最终第一凸台被推动至与第二凸台相接并把第二凸台顶起，膨胀腔在膨胀的同时，上一个腔也在排气。)

在一些实施方式中，所述气缸1具有位于所述中心轴线处的气缸通孔10，所述气缸通孔10从所述第一圆柱段11延伸至所述第二圆柱段12、将所述气缸1贯穿，所述主轴2包括与所述圆盘段21相接的第四圆柱段23，所述第四圆柱段23穿设于所述气缸通孔10中，所述第四圆柱段23的直径小于所述圆盘段21的直径。本公开还通过气缸上设置的气缸通孔和主轴的第四圆柱段结构，将第四圆柱段穿设于气缸通孔中，形成主轴的第四圆柱段与气缸之间的有效连接作用，有效地将膨胀机的整体结构连接为一体。

在一些实施方式中，当还包括第一凸台211和第二凸台121时，所述气缸1还包括与所述第一轴向端面13相背离的第二轴向端面14，所述第四圆柱段23的自由端处固定连接有挡块8，所述挡块8能随所述主轴2的转动而转动，所述气缸1的第二轴向端面14上开设有凹槽141，当所述第一凸台211与所述第二凸台121不相对时，所述挡块8转动至不与所述凹槽141相对的位置，且所述挡块8抵接在所述气缸1的所述第二轴向端面14上；当所述第一凸台211与所述第二凸台121相对时，所述挡块8转动至与所述凹槽141相对的位置，且所述挡块8被容纳于所述凹槽141中。本公开还通过设置挡块以及在气缸的第二轴向端面上设置的凹槽结构，能够使得挡块在随主轴一体转动的过程中对气缸的第二轴向端面形成轴向限位作用、防止气体进入膨胀腔中膨胀时将气缸向下推出，保证气体的膨胀过程沿周向进行膨胀；而在第一凸台与第二凸台相对时、此时排气孔与膨胀腔连通进行排气，此时气缸被顶起，挡块进入凹槽中、以对气缸的轴向运动过程进行有效的避让，实现对气缸的有效限位的作用。

在一些实施方式中，所述凹槽141的沿圆周方向的弧度与所述第二凸台121的沿圆周方向的弧度相等；和/或，

所述挡块8包括与所述第三圆柱段22卡接配合的卡接部81，所述挡块8还包括沿轴向方向与所述卡接部81连接、且容纳于所述气缸通孔10中的本体部82，所述挡块8还包括与所述本体部82连接、且在所述挡块8转动时能够抵接于所述第二轴向端面14或能够容纳于所述凹槽141中的限位部83。

这是本公开的进一步优选结构形式，将凹槽设置为在圆周方向的弧度与第二凸台的圆周方向的弧度相等，能够使得第一凸台与第二凸台相对、进行排气时，挡块转动至凹槽中，以保证有效的排气(避免与气缸的运动发生干涉)；而另一方面使得第一凸台与第二凸台不相对时、进行膨胀过程时，挡块转动至气缸的第二轴向端面处，以对气缸的第二轴向端面进行限位，防止气缸向下窜动，避免发生气体泄漏等情况发生。

在一些实施方式中，所述气缸1还包括与所述第一轴向端面13相背离的第二轴向端面14，所述气缸套3还包括与所述第三轴向端面33相背离的第四轴向端面34，在所述气缸1的所述第二轴向端面14连接地设置有弹性结构9(优选弹簧)；所述膨胀机还包括底盖100，所述底盖100与所述气缸套3的所述第四轴向端面34之间固定连接，且所述底盖100与所述气缸1的所述第二轴向端面14之间存在预设距离，所述弹性结构9的一端与所述第二轴向端面14连接、另一端与所述底盖100连接。

本公开还通过在气缸套底端设置底盖、以及在底盖和气缸的下端面之间连接设置弹性结构，能够通过弹性结构对气缸的下端面产生弹性回复力作用，以在气缸被第一凸台向下顶起时、直至第一凸台转动至下一个周期第一凸台不与第二凸台相对时将气缸顶回，保证膨胀腔的进一步形成，且保证膨胀腔的密封效果，形成下一个周期的膨胀作用。

本公开提供一种轴向分隔膨胀腔膨胀机，由主轴、气缸套、气缸围成膨胀机所需的封闭腔体(膨胀腔)，膨胀腔内高压流体推动短凸台做旋转运动，进而带动主轴旋转，气缸轴向运动形成膨胀腔(不被顶起的时候形成膨胀腔，顶起的时候是为形成下一个膨胀腔做准备，被顶起的时候已经不吸气(冷媒)了，所以高压气体(冷媒)不存在泄漏)。

气缸上设置有长凸台(第二凸台121)，用以和主轴上的短凸台(第一凸台211)共同围成膨胀的封闭腔(不顶起来形成膨胀腔)，排气孔位于长凸台上；气缸另一侧有凹槽，和挡块共同用来限制气缸的轴向移动(凹槽是个沉槽，设置挡块、利用与沉槽的配合对气缸进行轴向限位，挡块装在主轴小圆柱的尾部)。

图4为气缸示意图，第二凸台121和排气孔5设置在气缸一侧，气缸另一侧有一凹槽，凹槽可容纳挡块。当膨胀机机膨胀时，为防止膨胀腔内气体压力使气缸沿轴向运动，此时挡块挡住气缸大平面(膨胀腔流体膨胀时，一方面会推动短凸台做旋转运动，另外一方面会把气缸顶起来(膨胀过程中不允许)，一旦气缸顶起来膨胀腔内未膨胀的流体就会与已经膨胀过后的流体混合造成串气，为了防止这种情况，在膨胀时挡块刚好勾住气缸平面防止气缸被顶起，当膨胀结束长凸台(气缸)被顶起时，挡块又嵌入气缸的凹槽，允许气缸被顶起)；当膨胀机完成排气，需要重新形成膨胀腔时，第一凸台沿着第二凸台的型线运行并将气缸顶起，此时挡块嵌入凹槽内，如图3左侧所示。

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 (16)

1.一种膨胀机，其特征在于：包括：

气缸（1）、主轴（2）和气缸套（3），所述气缸（1）、所述主轴（2）和所述气缸套（3）均同轴设置、且具有共同的中心轴线，所述主轴（2）包括圆盘段（21）；

所述气缸套（3）套设在所述气缸（1）的外周，所述气缸套（3）包括沿轴线方向相接的第一容纳腔（31）和第二容纳腔（32），所述第一容纳腔（31）的内径小于所述第二容纳腔（32）的内径；所述气缸（1）包括沿所述中心轴线方向相接的第一圆柱段（11）和第二圆柱段（12），所述第一圆柱段（11）的外径小于所述第二圆柱段（12）的外径；所述第一圆柱段（11）的至少部分设置于所述第一容纳腔（31）中，所述第二圆柱段（12）的至少部分设置于所述第二容纳腔（32）中；

所述气缸（1）的朝向所述圆盘段（21）的轴向端面为第一轴向端面（13），所述气缸套（3）的朝向所述圆盘段（21）的轴向端面为第三轴向端面（33），且所述圆盘段（21）的与所述气缸（1）相对的轴向端面与所述第一轴向端面（13）和所述第三轴向端面（33）同时抵接，所述第一圆柱段（11）的外周壁与所述第一容纳腔（31）的内周壁、以及所述圆盘段（21）共同围成膨胀腔（4）；

所述圆盘段（21）上朝所述膨胀腔（4）的方向还凸出地设置有第一凸台（211），所述第一凸台（211）伸入所述膨胀腔（4）中，

所述第二圆柱段（12）上朝所述圆盘段（21）的方向凸出地设置有第二凸台（121），所述第二凸台（121）与所述膨胀腔（4）在圆周方向相接；

随着所述圆盘段（21）的转动，所述第一凸台（211）转动而使得所述第一凸台（211）和所述第二凸台（121）周向之间的所述膨胀腔（4）的体积逐渐增大或逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的膨胀机，其特征在于：

所述第一圆柱段（11）位于所述第二圆柱段（12）的上端，所述第一容纳腔（31）位于所述第二容纳腔（32）的上端，所述圆盘段（21）设置在所述气缸（1）的上端；和/或，

所述第一圆柱段（11）的外径小于所述第一容纳腔（31）的内径，所述圆盘段（21）的外径大于所述第一容纳腔（31）的内径，所述圆盘段（21）的外径小于等于所述气缸套（3）的外径。

3.根据权利要求1所述的膨胀机，其特征在于：

所述第一圆柱段（11）和所述第二圆柱段（12）形成为阶梯轴；所述第一容纳腔（31）和所述第二容纳腔（32）形成为台阶孔；所述第二圆柱段（12）的外周壁与所述第二容纳腔（32）的内周壁贴合设置；所述第二圆柱段（12）的与所述气缸套（3）轴向相对的轴向端面、与所述第二容纳腔（32）的与所述气缸（1）轴向相对的轴向端面贴合设置。

4.根据权利要求1所述的膨胀机，其特征在于：

所述第一凸台（211）朝向所述气缸（1）的凸出高度为沿着圆周方向为先逐渐增大、而后逐渐减小的结构；和/或，所述第二凸台（121）朝向所述圆盘段（21）的凸出高度为沿着圆周方向为先逐渐增大、而后逐渐减小的结构；和/或，

所述第一凸台（211）的径向内周面为与所述第一圆柱段（11）的外周面相贴合的弧形段，即内弧面（211b）；所述第一凸台（211）的径向内周面为与所述第一容纳腔（31）的内周面相贴合的弧形段，即外弧面（211a）。

5.根据权利要求4所述的膨胀机，其特征在于：

所述第一凸台（211）朝向所述气缸（1）的沿着圆周方向先逐渐增大的部分为弧形段的结构，所述第一凸台（211）朝向所述气缸（1）的沿着圆周方向后逐渐减小的部分为弧形段的结构；和/或，

所述第二凸台（121）朝向所述圆盘段（21）的沿着圆周方向先逐渐增大的部分为弧形段的结构，所述第二凸台（121）朝向所述圆盘段（21）的沿着圆周方向后逐渐减小的部分为弧形段的结构。

6.根据权利要求1所述的膨胀机，其特征在于：

在所述第二凸台（121）上沿轴向方向贯穿所述第二圆柱段（12）的方式开设有排气孔（5），当所述第一凸台（211）转动至所述排气孔（5）的位置，所述第一凸台（211）和所述第二凸台（121）抵接使得所述气缸（1）被所述圆盘段（21）顶出预设距离，所述膨胀腔（4）与所述排气孔（5）连通、以进行排气。

7.根据权利要求6所述的膨胀机，其特征在于：

所述排气孔（5）的横截面形状为沿圆周方向延伸的弧形槽。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的膨胀机，其特征在于：

所述圆盘段（21）上沿轴向贯通地设置有进气通道（6），在所述主轴（2）的转动过程中，所述主轴（2）能够转动使得所述进气通道（6）的一端与所述膨胀腔（4）连通。

9.根据权利要求8所述的膨胀机，其特征在于：

所述圆盘段（21）的背离所述气缸（1）的轴向一端面上还连接地设置有配气盘（7），所述配气盘（7）上与所述圆盘段（21）相对的轴向端面上设置有弧形的配气槽（71），在所述圆盘段（21）转动至所述进气通道（6）在轴向上与所述配气槽（71）相对时、所述进气通道（6）与所述配气槽（71）连通，以进行进气。

10.根据权利要求9所述的膨胀机，其特征在于：

所述配气盘（7）的外周壁上还开设有吸气孔（72），所述吸气孔（72）沿径向方向延伸至与所述配气槽（71）连通。

11.根据权利要求9所述的膨胀机，其特征在于：

所述配气盘（7）具有位于所述中心轴线处的配气通孔（70），所述主轴（2）包括与所述圆盘段（21）在轴向方向相接的第三圆柱段（22），所述第三圆柱段（22）穿设于所述配气通孔（70）中，所述第三圆柱段（22）的直径小于所述圆盘段（21）的直径。

12.根据权利要求11所述的膨胀机，其特征在于：

所述气缸（1）具有位于所述中心轴线处的气缸通孔（10），所述气缸通孔（10）从所述第一圆柱段（11）延伸至所述第二圆柱段（12）、将所述气缸（1）贯穿，所述主轴（2）包括与所述圆盘段（21）相接的第四圆柱段（23），所述第四圆柱段（23）穿设于所述气缸通孔（10）中，所述第四圆柱段（23）的直径小于所述圆盘段（21）的直径。

13.根据权利要求12所述的膨胀机，其特征在于：

当还包括第一凸台（211）和第二凸台（121）时，所述气缸（1）还包括与所述第一轴向端面（13）相背离的第二轴向端面（14），所述第四圆柱段（23）的自由端处固定连接有挡块（8），所述挡块（8）能随所述主轴（2）的转动而转动，所述气缸（1）的第二轴向端面（14）上开设有凹槽（141），当所述第一凸台（211）与所述第二凸台（121）不相对时，所述挡块（8）转动至不与所述凹槽（141）相对的位置，且所述挡块（8）抵接在所述气缸（1）的所述第二轴向端面（14）上；当所述第一凸台（211）与所述第二凸台（121）相对时，所述挡块（8）转动至与所述凹槽（141）相对的位置，且所述挡块（8）被容纳于所述凹槽（141）中。

14.根据权利要求13所述的膨胀机，其特征在于：

所述凹槽（141）的沿圆周方向的弧度与所述第二凸台（121）的沿圆周方向的弧度相等；和/或，

所述挡块（8）包括与所述第三圆柱段（22）卡接配合的卡接部（81），所述挡块（8）还包括沿轴向方向与所述卡接部（81）连接、且容纳于所述气缸通孔（10）中的本体部（82），所述挡块（8）还包括与所述本体部（82）连接、且在所述挡块（8）转动时能够抵接于所述第二轴向端面（14）或能够容纳于所述凹槽（141）中的限位部（83）。

15.根据权利要求1-7中任一项所述的膨胀机，其特征在于：

所述气缸（1）还包括与所述第一轴向端面（13）相背离的第二轴向端面（14），所述气缸套（3）还包括与所述第三轴向端面（33）相背离的第四轴向端面（34），在所述气缸（1）的所述第二轴向端面（14）连接地设置有弹性结构（9）；所述膨胀机还包括底盖（100），所述底盖（100）与所述气缸套（3）的所述第四轴向端面（34）之间固定连接，且所述底盖（100）与所述气缸（1）的所述第二轴向端面（14）之间存在预设距离，所述弹性结构（9）的一端与所述第二轴向端面（14）连接、另一端与所述底盖（100）连接。

16.一种空调器，其特征在于：包括权利要求1-15中任一项所述的膨胀机。

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