CN112554957A - 一种铰接式膨胀机吸气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种铰接式膨胀机吸气装置，包括曲轴、膨胀气缸、第一法兰以及第二法兰，所述膨胀气缸、第一法兰以及第二法兰均套设在所述曲轴上，所述第一法兰位于膨胀气缸的其中一侧，所述第二法兰位于膨胀气缸的另一侧；所述膨胀气缸设有内腔，所述曲轴的凸轮位于所述内腔中，所述凸轮上套设有一滚子，其中，所述第一法兰上第一凹槽，该第一法兰上还设有从所述第一法兰的外边沿延伸至所述第一凹槽的第一流体通道；所述滚子上设有从第二流体通道；所述凸轮上设有连通结构，该连通结构具有连通所述第一凹槽和第二流体通道的输送位置。该装置在吸气过程中，冷媒不经过曲轴的长短轴进入膨胀气缸，对冷媒的密封性好，从而有效防止冷媒的泄漏。

Description

一种铰接式膨胀机吸气装置
技术领域
本发明涉及膨胀机技术领域，具体涉及一种铰接式膨胀机吸气装置。
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，常用的节流元件是节流阀和毛细管，其工作原理都是利用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。膨胀机用可逆绝热膨胀过程代替不可逆等焓节流过程，减少系统熵增，提高系统的热力学完善度。
膨胀机将单位体积的冷媒在膨胀腔中进行膨胀，腔体压力推动曲轴旋转促使膨胀机运行并对外输出膨胀功，因此膨胀机在一个工作周期内并不是连续的吸入冷媒。膨胀机的工作过程为：吸入冷媒—停止吸气—膨胀—排气—再次吸入冷媒。因此膨胀机有一个很重要的特点，即具有可控制吸气的结构。
例如申请公布号为CN105179020A的发明专利申请公开了一种膨胀机械吸气控制装置，该装置包括曲轴、膨胀气缸、第一法兰和第二法兰，其中，膨胀气缸套设在曲轴上；第一法兰套设在曲轴上，并位于膨胀气缸的第一侧；第二法兰套设在曲轴上，并位于膨胀气缸的第二侧；第一法兰上设置有从第一法兰的外边沿延伸至曲轴的第一高压流体通道，第一法兰上还设置有与膨胀气缸的气缸入口可连通设置的第二高压流体通道；曲轴上设置有第一凹槽，第一凹槽具有连通第一高压流体通道和第二高压流体通道的输送位置。根据本发明的膨胀机械吸气控制装置，能够有效减小并避免曲轴在轴向方向上的窜动，增强了膨胀气缸以及曲轴在运行过程中的稳定性。但是，上述的膨胀机械吸气控制装置存在以下不足：
由于曲轴上设置有第一凹槽，高压流体(或者冷媒)进入膨胀气缸的过程中，流体从第一高压流体通道进入，从第一法兰的外边沿向靠近曲轴的方向流动，进而流至第一凹槽，然后通过第二高压流体通道进入到膨胀气缸进行膨胀，高压流体经过曲轴的短轴，随着曲轴与第一法兰在工作过程中不断磨损，在膨胀过程中很容易使得高压流体在曲轴与第一法兰之间发生泄漏，从而影响膨胀机的工作质量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种铰接式膨胀机吸气装置，该装置在吸气过程中，冷媒不经过曲轴的长短轴进入膨胀气缸，对冷媒的密封性好，从而有效防止冷媒的泄漏。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种铰接式膨胀机吸气装置，包括曲轴、膨胀气缸、第一法兰以及第二法兰，其中，所述膨胀气缸、第一法兰以及第二法兰均套设在所述曲轴上，所述第一法兰位于膨胀气缸的其中一侧，所述第二法兰位于膨胀气缸的另一侧；所述膨胀气缸设有内腔，所述曲轴的凸轮位于所述内腔中，所述凸轮上套设有一滚子，其中，
所述第一法兰上设有从第一法兰中部延伸至凸轮的第一凹槽，该第一法兰上还设有从所述第一法兰的外边沿延伸至所述第一凹槽的第一流体通道；
所述滚子上设有从所述滚子内边沿延伸至内腔的第二流体通道；
所述凸轮上设有连通结构，所述连通结构具有连通所述第一凹槽和第二流体通道的输送位置。
上述铰接式膨胀机吸气装置的工作原理是：
膨胀机工作时，曲轴旋转，凸轮上的连通结构也跟着旋转，旋转的过程中，连通结构会间歇性地与第一凹槽和第二流体通道连通。在冷媒的输送过程中，首先冷媒从第一法兰的第一流体通道流入，然后进入第一凹槽，当连通结构位于连通第一凹槽和第二流体通道的输送位置时，冷媒从第一凹槽进入连通结构，从第二流体通道流出，进入膨胀气缸的内腔，此过程为膨胀机的吸气过程，当连通结构不位于连通第一凹槽和第二流体通道的输送位置时，膨胀机吸气结束。
本发明的一个优选方案，其中，所述连通结构包括设置在所述凸轮的第二凹槽以及第三流体通道，其中，所述第三流体通道的一端与所述第二凹槽连通，该第三流体通道的另一端具有与所述第一凹槽连通的输送位置，所述第二凹槽具有与所述第二流体通道连通的输送位置。
优选地，所述第一凹槽为局部环形槽，所述局部环形槽所在圆的轴线与所述曲轴的中心轴线平行。
优选地，所述第三流体通道的中心轴线与所述曲轴的中心轴线平行。
优选地，所述第一流体通道的中心轴线与所述曲轴的中心轴线相互垂直。
优选地，所述第二凹槽的横截面为扇形。
优选地，所述第二流体通道的中心轴线与所述曲轴的中心轴线相互垂直。
优选地，所述滚子与所述膨胀气缸之间设有滑块，所述滑块的一端与所述滚子的外边沿通过铰接结构连接，另一端伸入所述膨胀气缸的内壁与膨胀气缸滑动连接。
进一步地，所述铰接结构包括设置在所述滚子外边沿的铰接槽以及设置在所述滑块末端且与所述铰接槽转动连接的凸出部。
优选地，所述滚子、滑块、膨胀气缸、第一法兰以及第二法兰围成的空间构成膨胀腔。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明中的铰接式膨胀机吸气装置，膨胀机工作时，曲轴旋转，凸轮上的连通结构也跟着旋转，旋转的过程中，连通结构会间歇性地与第一凹槽和第二流体通道连通；在冷媒的输送过程中，首先冷媒从第一法兰的第一流体通道流入，然后进入第一凹槽，当连通结构位于连通第一凹槽和第二流体通道的输送位置时，冷媒从第一凹槽进入连通结构，从第二流体通道流出，进入膨胀气缸的内腔，此过程为膨胀机的吸气过程，在吸气过程中，冷媒不经过曲轴的长短轴进入膨胀气缸，对冷媒的密封性好，从而有效防止冷媒的泄漏。
附图说明
图1为本发明中的一种铰接式膨胀机吸气装置的一种具体实施方式的爆炸示意图。
图2为本发明中的铰接式膨胀机吸气装置的剖视结构示意图。
图3为本发明中的第一法兰的立体结构示意图。
图4为本发明中的滚子的俯视结构示意图。
图5为本发明中的曲轴凸轮的局部立体结构示意图。
图6为本发明中凸轮的剖视结构示意图。
图7为本发明中的铰接式膨胀机吸气装置的俯视结构示意图，其中，箭头表示膨胀机在吸气过程时冷媒的流动方向。
图8为滚子与滑块的俯视结构示意图。
图9-图11为本发明中的铰接式膨胀机吸气装置在吸气过程时的结构示意图，其中，图9为即将吸气状态图，图10为开始吸气状态图，图11为吸气结束状态图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
参见图1-图2，本实施例公开一种铰接式膨胀机吸气装置，包括曲轴1、膨胀气缸2、第一法兰3以及第二法兰4，其中，所述膨胀气缸2、第一法兰3以及第二法兰4均套设在所述曲轴1上，所述第一法兰3位于膨胀气缸2的其中一侧，所述第二法兰4位于膨胀气缸2的另一侧；所述膨胀气缸2设有内腔，所述曲轴1的凸轮1-1位于所述内腔中，所述凸轮1-1上套设有一滚子5。在上述机构中，第一法兰3位于所述曲轴1的短轴上，所述第二法兰4位于所述曲轴1的长轴上。
参见图1-图4，本实施例中的冷媒通道的设计方式与现有技术不同，在本实施例中，所述第一法兰3上设有从第一法兰3中部延伸至凸轮1-1的第一凹槽3-1，该第一法兰3上还设有从所述第一法兰3的外边沿延伸至所述第一凹槽3-1的第一流体通道3-2；所述滚子5上设有从所述滚子5内边沿延伸至内腔的第二流体通道5-1；所述凸轮1-1上设有连通结构，所述连通结构具有连通所述第一凹槽3-1和第二流体通道5-1的输送位置。上述结构中，膨胀机在吸气状态时，连通结构位于输送位置，该连通结构将第一凹槽3-1和第二流体通道5-1同时连通，冷媒可以进入内腔中。当膨胀机吸气结束时，连通结构位于非输送位置，连通结构不与第一凹槽3-1和第二流体通道5-1同时连通，冷媒不能进入内腔中，输送位置和非输送位置的切换主要根据曲轴1在转动过程中，连通结构的位置会间歇性地切换。
参见图5和图7，所述连通结构包括设置在所述凸轮1-1的第二凹槽1-2以及第三流体通道1-3，其中，所述第三流体通道1-3的一端与所述第二凹槽1-2连通，该第三流体通道1-3的另一端具有与所述第一凹槽3-1连通的输送位置，所述第二凹槽1-2具有与所述第二流体通道5-1连通的输送位置。采用上述结构，当膨胀机在吸气状态时，第二凹槽1-2和第三流体通道1-3位于输送位置，此时，冷媒从第一凹槽3-1中流入第三流体通道1-3，再从第三流体通道1-3流入第二凹槽1-2，然后从第二流体通道5-1流出，进入膨胀气缸2的内腔。
参见图3，所述第一凹槽3-1为局部环形槽，所述局部环形槽所在圆的轴线与所述曲轴1的中心轴线平行。当膨胀机在工作时，通过设置局部环形槽，随着曲轴1的旋转，当第三流体通道1-3位于输送位置时，能够保证第三流体通道1-3具有足够的时间与局部环形槽连通。
参见图5，所述第三流体通道1-3的中心轴线与所述曲轴1的中心轴线平行。这样设置使得结构更加简单，便于实现，能够保证冷媒在流动中具有最短的距离，运行更加可靠。
在其它实施例中，为了进一步保证第三流体通道1-3与局部环形槽在输送位置能够长时间连通，可以设置成：将局部环形槽的圆周延伸方向与第三流体通道1-3绕着曲轴1中心轴线旋转的路径重合。当第三流体通道1-3在旋转过程中，第三流体通道1-3首先与局部环形槽的首端连通，吸气开始，然后沿着局部环形槽的圆周延伸方向不断运动，此过程一直保持着第三流体通道1-3和局部环形槽的连通，直到第三流体通道1-3到达局部环形槽的末端后，第三流体通道1-3和局部环形槽的不连通，吸气结束。
参见图3，所述第一流体通道3-2的中心轴线与所述曲轴1的中心轴线相互垂直。这样设置使得结构更加简单，便于实现，同时经过第一流体通道3-2的缓冲作用可以减小冷媒对曲轴1产生轴向冲击力。
参见图6，所述第二凹槽1-2为的横截面为扇形。通过开设扇形凹槽，能够保证凸轮1-1的柱状结构能够保证具有足够的稳定性，避免了在凸轮1-1上开设一个足够深的凹槽使得凸轮1-1结构强度降低。
参见图1-图2和图7-图8，所述滚子5与所述膨胀气缸2之间设有滑块6，所述滑块6的一端与所述滚子5的外边沿通过铰接结构连接，另一端伸入所述膨胀气缸2的内壁与膨胀气缸2滑动连接；其中，所述铰接结构包括设置在所述滚子5外边沿的铰接槽5-2以及设置在所述滑块6末端且与所述铰接槽5-2转动连接的凸出部6-1，所述铰接槽5-2的横截面为优弧形状，该凸出部6-1为柱形结构，且与滑块6一体设置，优弧形状的铰接槽5-2与柱形凸出部6-1实现一定角度的铰接功能，该铰接槽5-2开口处均设有倒角，能够进一步增大滑块6与在铰接槽5-2上摆动的角度。所述膨胀气缸2在与所述滑块6对应的位置处设有滑槽2-1，该滑块6与所述滑槽2-1滑动配合连接。在膨胀气缸2工作时，滑块6会在滑槽2-1上做往复运动。
参见图4，所述第二流体通道5-1的中心轴线与所述曲轴1的中心轴线相互垂直，且第二流体通道5-1靠近所述铰接槽5-2的位置。这样在吸气状态时，便于实现第二流体通道5-1与第二凹槽1-2的连通。
参见图7，所述滚子5、滑块6、膨胀气缸2、第一法兰3以及第二法兰4围成的空间构成膨胀腔7，膨胀机在吸气时，冷媒会从第二流体通道5-1进入膨胀腔7中。
参见图7和图9-图11，上述铰接式膨胀机吸气装置的工作原理是：
膨胀机工作时，曲轴1旋转，凸轮1-1上的连通结构也跟着旋转，旋转的过程中，连通结构会间歇性地与第一凹槽3-1和第二流体通道5-1连通。在冷媒的输送过程中，首先冷媒从第一法兰3的第一流体通道3-2流入，然后进入第一凹槽3-1，当第二凹槽1-2和第三流体通道1-3位于连通第一凹槽3-1和第二流体通道5-1的输送位置时，冷媒从第一凹槽3-1进入第三流体通道1-3，然后进入第二凹槽1-2，最后从第二流体通道5-1流出，进入膨胀气腔，此过程为膨胀机的吸气过程，当连通结构不位于连通第一凹槽3-1和第二流体通道5-1的输送位置时，膨胀机吸气结束。由于膨胀腔7内冷媒处于高压状态，在压力作用下曲轴1开始旋转，膨胀腔7容积增大，冷媒压力下降，膨胀机对外做功，如此往复。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铰接式膨胀机吸气装置，包括曲轴、膨胀气缸、第一法兰以及第二法兰，其中，所述膨胀气缸、第一法兰以及第二法兰均套设在所述曲轴上，所述第一法兰位于膨胀气缸的其中一侧，所述第二法兰位于膨胀气缸的另一侧；所述膨胀气缸设有内腔，所述曲轴的凸轮位于所述内腔中，所述凸轮上套设有一滚子，其特征在于，
所述第一法兰上设有从第一法兰中部延伸至凸轮的第一凹槽，该第一法兰上还设有从所述第一法兰的外边沿延伸至所述第一凹槽的第一流体通道；
所述滚子上设有从所述滚子内边沿延伸至内腔的第二流体通道；
所述凸轮上设有连通结构，所述连通结构具有连通所述第一凹槽和第二流体通道的输送位置。
2.根据权利要求1所述的一种铰接式膨胀机吸气装置，其特征在于，所述连通结构包括设置在所述凸轮的第二凹槽以及第三流体通道，其中，所述第三流体通道的一端与所述第二凹槽连通，该第三流体通道的另一端具有与所述第一凹槽连通的输送位置，所述第二凹槽具有与所述第二流体通道连通的输送位置。
3.根据权利要求1所述的一种铰接式膨胀机吸气装置，其特征在于，所述第一凹槽为局部环形槽，所述局部环形槽所在圆的轴线与所述曲轴的中心轴线平行。
4.根据权利要求2所述的一种铰接式膨胀机吸气装置，其特征在于，所述第三流体通道的中心轴线与所述曲轴的中心轴线平行。
5.根据权利要求1所述的一种铰接式膨胀机吸气装置，其特征在于，所述第一流体通道的中心轴线与所述曲轴的中心轴线相互垂直。
6.根据权利要求2所述的一种铰接式膨胀机吸气装置，其特征在于，所述第二凹槽的横截面为扇形。
7.根据权利要求1所述的一种铰接式膨胀机吸气装置，其特征在于，所述第二流体通道的中心轴线与所述曲轴的中心轴线相互垂直。
8.根据权利要求1所述的一种铰接式膨胀机吸气装置，其特征在于，所述滚子与所述膨胀气缸之间设有滑块，所述滑块的一端与所述滚子的外边沿通过铰接结构连接，另一端伸入所述膨胀气缸的内壁与膨胀气缸滑动连接。
9.根据权利要求8所述的一种铰接式膨胀机吸气装置，其特征在于，所述铰接结构包括设置在所述滚子外边沿的铰接槽以及设置在所述滑块末端且与所述铰接槽转动连接的凸出部。
10.根据权利要求8所述的一种铰接式膨胀机吸气装置，其特征在于，所述滚子、滑块、膨胀气缸、第一法兰以及第二法兰围成的空间构成膨胀腔。
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