CN113202763A

CN113202763A - 膨胀机

Info

Publication number: CN113202763A
Application number: CN202110605417.0A
Authority: CN
Inventors: 扶峥; 吴飞; 万鹏凯; 任丽萍; 罗发游
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2021-08-03
Anticipated expiration: 2041-05-31
Also published as: CN113202763B

Abstract

本发明提供了一种膨胀机，包括：气缸和滚子，气缸上设置有工作腔和与工作腔连通的滑片槽，滚子可转动地设置在工作腔内；滑片，可移动地设置在滑片槽内，滑片具有相对设置的吸气侧和排气侧，吸气侧用于与滚子围成吸气腔，排气侧用于与滚子围成排气腔；其中，膨胀机内设置有补气通路，补气通路与吸气腔连通或断开，以在吸气腔内的冷媒进行膨胀时通过补气通路对吸气腔进行补气操作。通过本发明提供的技术方案，能够解决现有技术中的膨胀机的膨胀效率较低的技术问题。

Description

膨胀机

技术领域

本发明涉及膨胀机技术领域，具体而言，涉及一种膨胀机。

背景技术

目前，膨胀机一般可以用来直接替换膨胀阀或毛细管组件，以将冷凝器出来的高压液体冷媒节流后膨胀为低温低压的气液两相状态后进入蒸发器。同时，膨胀机还能够回收一部分膨胀功，膨胀机的膨胀效率决定膨胀过程中膨胀功的回收量。

然而，一般冷媒循环过程中是亚临界循环，在冷凝器的出口通常为过冷的高压液体冷媒，即进入膨胀机的冷媒状态通常为过冷液，而总所周知，液体直接膨胀是很困难的，其相变延迟现象导致在膨胀机的运行过程中，液体冷媒无法及时转变为气液两相的状态，导致膨胀机的膨胀效率大大降低，甚至失效。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种膨胀机，以解决现有技术中的膨胀机的膨胀效率较低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种膨胀机，包括：气缸和滚子，气缸上设置有工作腔和与工作腔连通的滑片槽，滚子可转动地设置在工作腔内；滑片，可移动地设置在滑片槽内，滑片具有相对设置的吸气侧和排气侧，吸气侧用于与滚子围成吸气腔，排气侧用于与滚子围成排气腔；其中，膨胀机内设置有补气通路，补气通路与吸气腔连通或断开，以在吸气腔内的冷媒进行膨胀时通过补气通路对吸气腔进行补气操作。

进一步地，补气通路包括储气槽，储气槽设置在吸气侧上，以在滑片的运动过程中使储气槽与吸气腔连通或断开。

进一步地，补气通路还包括导气槽，导气槽设置在气缸上，导气槽的开口与吸气侧相对设置；气缸上设置有通气孔，导气槽的一端与通气孔连通，导气槽的另一端与储气槽对应设置，以在滑片的运动过程中使储气槽与导气槽连通或断开。

进一步地，导气槽沿气缸的径向延伸。

进一步地，储气槽的容积为V1，膨胀机的吸气容积为V，1％≤V1/V≤5％。

进一步地，储气槽的容积为V1，2mm³≤V1≤20mm³。

进一步地，储气槽的储气深度为c，滑片的厚度为h，c≤0.5h。

进一步地，当吸气腔在吸气阶段时，导气槽的另一端与储气槽连通，储气槽与吸气腔断开；当吸气腔在膨胀阶段时，导气槽的另一端与储气槽间隔设置，以使导气槽与储气槽断开，储气槽与吸气腔连通。

进一步地，滑片具有相对设置的顶端和底端，储气槽与顶端的间距小于储气槽与底端的间距。

进一步地，储气槽的高度为a，滑片的高度为H，a≤0.5H。

进一步地，导气槽的深度为d，d≥1mm；和/或，导气槽靠近工作腔的一端与滑片的工作端之间的距离为l，储气槽的宽度为b，l≥b+1.5mm；和/或，导气槽的横截面积为S，S≥1mm²。

应用本发明的技术方案，当吸气腔内的气体膨胀时，能够通过补气通路对吸气腔进行补气操作，以使吸气腔中的冷媒中存在一定比例的气体，这样能够使得膨胀机顺利完成膨胀过程，提高膨胀效率。因此，通过本发明提供的技术方案，能够提高膨胀机的膨胀效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例提供的滑片的斜视图；

图2示出了根据本发明的实施例提供的气缸的斜视图；

图3示出了根据本发明的实施例提供的气缸滑片装配示意图；

图4示出了图3中的局部放大示意图；

图5示出了根据本发明的实施例提供的滑片的装配示意图；

图6示出了图5的放大示意图；

图7示出了根据本发明的实施例提供的滑片的正视图；

图8示出了图7中A-A的滑片的剖视图；

图9示出了根据本发明的实施例提供的气缸的俯视图；

图10示出了图9中B-B的气缸的部分剖视图(其中标记为41的位置为储气槽的投影)；

图11示出了根据本发明的实施例提供的膨胀机效率变化趋势效果图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、气缸；11、工作腔；12、滑片槽；13、吸气腔；14、排气腔；15、吸气口；16、排气口；17、通气孔；20、滚子；30、滑片；31、吸气侧；32、排气侧；33、顶端；34、底端；41、储气槽；42、导气槽；50、曲轴；60、液体冷媒；70、气液两相冷媒。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图11所示，本发明的实施例提供了一种膨胀机，该膨胀机包括气缸10、滚子20和滑片30，气缸10上设置有工作腔11和与工作腔11连通的滑片槽12，滚子20可转动地设置在工作腔11内。滑片30可移动地设置在滑片槽12内，滑片30具有相对设置的吸气侧31和排气侧32，吸气侧31用于与滚子20围成吸气腔13，排气侧32用于与滚子20围成排气腔14。其中，膨胀机内设置有补气通路，补气通路与吸气腔13连通或断开，以在吸气腔13内的冷媒进行膨胀时通过补气通路对吸气腔13进行补气操作(这里的补气操作是指向吸气腔13内添加气体冷媒)。

采用本实施例提供的膨胀机，当吸气腔13内的气体膨胀时，能够通过补气通路对吸气腔13进行补气操作，以使吸气腔13中的液体冷媒60中存在一定比例的气体冷媒并形成气液两相冷媒70，这样能够使得膨胀机顺利完成膨胀过程，提高膨胀效率。

具体的，气缸10上还设置有与吸气腔13连通的吸气口15以及与排气腔14连通的排气口16。膨胀机还包括曲轴50。

具体的，本实施例中的吸气腔13在吸气进行过程中，补气通路与吸气腔13断开，以避免气体冷媒占用吸气容积，进而避免了膨胀机冷媒吸入量不足的情况，以便于保证整体整个空调系统的流量平衡。

具体的，补气通路可以为补气管道结构，在补气管道结构上设置有开关阀，通过控制开关阀控制补气管道与吸气腔13的连通或断开，以在补气管道与吸气腔13连通时通过补气管道向吸气腔13进行补气操作，从而提高液体冷媒60中的气体冷媒的比例，从而便于有效提高膨胀效率。

在本实施例中，补气通路包括储气槽41，储气槽41设置在吸气侧31上，以在滑片30的运动过程中使储气槽41与吸气腔13连通或断开。采用这样的结构设置，结构简单，作用可靠，当吸气腔13完成吸气进行膨胀时，滑片30运动至储气槽41与吸气腔13连通的位置处，储气槽41的气体将补充至吸气腔13处，以增加吸气腔13内气体冷媒的量，从而便于有效提高膨胀效率；当吸气腔13在进行吸气时，滑片30运动至储气槽41与吸气腔13断开的位置处，储气槽41的气体不会进入至吸气腔13内，进而不会影响液体冷媒60的吸入量。具体的，储气槽41会随着滑片30的往复运动，保持与吸气腔13(膨胀腔)的连通和断开，储气槽41的作用是预先储存一部分气体，在膨胀机吸气结束后与膨胀腔连通，促进液体冷媒60的快速膨胀气化，降低相变延迟，保证膨胀机内液体冷媒60的正常膨胀，提高膨胀机的效率。

优选的，本实施例中的补气通路还包括导气槽42，导气槽42设置在气缸10上，导气槽42的开口与吸气侧31相对设置。气缸10上设置有通气孔17，导气槽42的一端与通气孔17连通，导气槽42的另一端与储气槽41对应设置，以在滑片30的运动过程中使储气槽41与导气槽42连通或断开。采用这样的结构设置，能够便于将通气孔17处的气体通过导气槽42顺利导入至储气槽41内。具体的，当吸气腔13在膨胀过程中，储气槽41与吸气腔13连通，以使通气孔17内的气体经导向槽进入储气槽41内，并经储气槽41进入吸气腔13内，以便于提高膨胀效率。

具体的，本实施例中的导气槽42沿气缸10的径向延伸，这样结构简单，作用可靠，便于使得导气槽42能够顺利将通气孔17内的气体送入至储气槽41内。具体的，导气槽42后端通过通气孔17与滑片30尾部腔体连通，进而与整个壳体内部腔室连通；导气槽42前端与储气槽41保持一定的连通，能够随滑片30的往复运动而保持连通和断开，其作用为在储气槽41未连通气缸10膨胀腔时将壳体内部的气体导进至储气槽41内，然后在储气槽41连通气缸10的膨胀腔之前，与之断开连通。

在本实施例中，储气槽41的容积为V1，膨胀机的吸气容积为V，1％≤V1/V≤5％。具体的，由于储气槽41内储存的气体需要参与到膨胀机膨胀过程，所以储气槽41的体积容量V1大小与膨胀机的吸气容积V有关，当V1过大会导致膨胀后期余隙容积过大，降低膨胀效率；当V1过小又会导致储气量不足，难以起到快速催化的作用。通过将V1/V设置在上述范围内，能够有效保证气体催化效果和膨胀效率。

具体的，储气槽41为方形槽结构，储气槽41的高度为a，宽度为b，深度为c，储气槽41的容积V1＝abc。

具体的，本实施例中的储气槽41的容积为V1，2mm³≤V1≤20mm³。当当V1过大会导致膨胀后期余隙容积过大，降低膨胀效率；当V1过小又会导致储气量不足，难以起到快速催化的作用。通过将V1设置在上述范围内，能够更好地保证气体催化效果和膨胀效率。

优选的，储气槽41的储气深度为c，滑片30的厚度为h，c≤0.5h。采用这样的结构设置，能够在保证滑片30的结构强度，避免储气深度过深而导致滑片30结构强度不够的情况。

在本实施例中，当吸气腔13在吸气阶段时，导气槽42的另一端与储气槽41连通，储气槽41与吸气腔13断开，避免气态冷媒进入吸气腔13内影响冷媒吸入量。当吸气腔13在膨胀阶段时，导气槽42的另一端与储气槽41间隔设置以形成一定的密封距离，以使导气槽42与储气槽41断开，储气槽41与吸气腔13连通，避免将通气孔17处大量的气态冷媒排入至吸气腔13中而影响膨胀效率的情况。采用这样的结构设置，在吸气阶段时，能够有效通过导气槽42向储气槽41内补充气体；在膨胀阶段，能够使得导气槽42与储气槽41断开，并使储气槽41与吸气腔13连通，以将储气槽41内的气体补入至吸气腔13中，以提高膨胀效率。

具体的，滑片30具有相对设置的顶端33和底端34，储气槽41与顶端33的间距小于储气槽41与底端34的间距。因而膨胀腔(吸气腔13吸气完成后进行膨胀又可以称为膨胀腔)内为气液两相的冷媒，液相冷媒因为自身重力原因，储存于气缸10的腔内的下部，如果储气槽41开设在滑片30下部，液体冷媒60更容易进入，而液态冷媒因为密度大，相同容积下会加大余隙影响，降低膨胀效率。因此，为了提高膨胀效率，优选的将储气槽41开设在滑片30上半部分。

具体的，储气槽41的高度为a，滑片30的高度为H，a≤0.5H。采用这样的结构设置，能够使得储气槽41能够位于滑片30的上半部分，从而便于有效提高膨胀效率。

具体的，导气槽42的深度为d，d≥1mm；和/或，导气槽42靠近工作腔11的一端与滑片30的工作端之间的距离为l，储气槽41的宽度为b，l≥b+1.5mm；和/或，导气槽42的横截面积为S，S≥1mm²。

优选的，本实施例中的导气槽42的深度为d，d≥1mm；导气槽42靠近工作腔11的一端与滑片30的工作端之间的距离为l，储气槽41的宽度为b，l≥b+1.5mm；导气槽42的横截面积为S，S≥1mm²。采用这样的结构设置，能够优化导气槽42的形状结构和尺寸，提高导气槽42的导气效果，以便于顺利将导气槽42内的气体引入至储气槽41内。

本实施例中的技术方案解决了因膨胀机入口为通常为过冷液，属于高温高压的液体冷媒60，导致膨胀机的运转困难的技术问题；因液体变为气体的相变延迟现象，会导致膨胀机的膨胀效率低下的技术问题；因膨胀机入口直接给予气液两相冷媒，会导致膨胀机冷媒摄入量不足，从而使得整个系统流量不一致，进而影响整个空调系统的性能的技术问题。

本实施例中提供了一种膨胀机吸气容积喷气结构，解决了膨胀机的膨胀过程因相变延迟现象影响，导致的膨胀效率低下问题。具体的，本发明通过在滑片30侧面特定位置开储气槽41的方式，使得膨胀机在膨胀初始即存在一定量气体，可促进膨胀过程液体冷媒60快速转化为气态冷媒，改善了相变延迟现象，大大提高了膨胀机的膨胀效率。同时由于没有改变膨胀机吸气量，系统质量流量保持平衡，保证了整个空调系统的性能。

本发明主要针对膨胀机的滑片30和气缸10进行结构改进，通过在滑片30侧面(吸气侧31)开设有储气槽41，在膨胀机吸气过程中通过开设在气缸10滑片槽12侧面(吸气侧31)的导气槽42，将气缸10通气孔17(与壳体的腔体连通)中的气体冷媒导入储气槽41(如图3、图4所示)，然后在膨胀机吸气结束(吸气腔13断开吸气，吸气腔13变为膨胀腔)，膨胀机中的液体冷媒60开始膨胀时，储气槽41与膨胀机的膨胀腔连通，将储气腔中的气体导入膨胀腔，从而起到催化作用，随着膨胀腔的容积继续增大，使膨胀腔内的液态冷媒能够快速转变为气态冷媒，减小了因相变延迟现象导致的膨胀效率降低。

具体的，滑片30与气缸10的装配关系与运行状态如图3和图5所示，当气缸10开始吸气时，导气槽42前端与滑片30储气腔连通，而导气槽42后端一直连通气缸10通气孔17，进而与整个壳体内部腔室连通，将气体导入储气槽41，如图3和图4所示，此时气缸10吸气腔13内部为高压液体冷媒60，导气槽42及储气槽41内为中压气体冷媒。随着膨胀机运转，当膨胀机吸气断开时，吸气结束，膨胀开始，如图5和图6所示，此时膨胀机吸气腔13变为膨胀腔，此时储气槽41与气缸10膨胀腔连通，其中储存的气体冷媒进入膨胀腔参与膨胀机循环，能够快速的促进液体冷媒60的气化核心形成，进而降低相变延迟现象，保证膨胀机内液体冷媒60的正常膨胀，提高膨胀机效率。与此同时，导气槽42前端与储气槽41已处于断开状态，且需保持一定的密封距离。

如图1所示，为滑片30斜视图，储气槽41位于滑片30的侧面(靠近吸气侧31)，且因为膨胀机吸气腔13内冲入的是液态冷媒，膨胀结束后也是气液两相的状态，所以储气槽41最佳位置应设在滑片30轴向上半部分，即靠近滑片30上端面(如图7所示)，目的是避免液态冷媒进入储气腔进而成为更大余隙。因为液态冷媒密度大，相同体积下，余隙容积对膨胀机的性能影响更大。故其轴向位置有如要求，如图7和图8所示，储气槽41的长度为a，宽度为b，深度为c，储气槽41体积V1＝a*b*c，膨胀机的吸气容积用V表示，而储气槽41会作为膨胀腔的一部分，参与到膨胀过程进行膨胀，且还会作为余隙容积而降低膨胀效率，所以其容积有较为严格的要求，储气槽41的容积占比与膨胀效率的关系如图11所示，故为了保证气体催化效果和膨胀效率，需满足在1％≤V1/V≤5％，进一步的，本发明涉及的储气槽41V1满足2mm³≤V1≤20mm³。且储气槽41长度a≤0.5H，而深度会影响到滑片30的强度，故c≤0.5h。

图2和图9为气缸10的视图，气缸10的吸、排气口处于滑片槽12的两侧，而导气槽42开设在气缸10滑片槽12的吸气侧31，尺寸要求如图9所示，其直径为d，其d≥1mm，长度方向上距离滑片槽12前端为l，因为有一定的密封要求，l≥b+1.5mm，而其通气横截面积需满足S≥1mm²。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：提高了膨胀效率，保证了空调系统的整体性能。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种膨胀机，其特征在于，包括：

气缸(10)和滚子(20)，所述气缸(10)上设置有工作腔(11)和与所述工作腔(11)连通的滑片槽(12)，所述滚子(20)可转动地设置在所述工作腔(11)内；

滑片(30)，可移动地设置在所述滑片槽(12)内，所述滑片(30)具有相对设置的吸气侧和排气侧，所述吸气侧用于与所述滚子(20)围成吸气腔(13)，所述排气侧用于与所述滚子(20)围成排气腔(14)；

其中，所述膨胀机内设置有补气通路，所述补气通路与所述吸气腔(13)连通或断开，以在所述吸气腔(13)内的冷媒进行膨胀时通过所述补气通路对吸气腔(13)进行补气操作。

2.根据权利要求1所述的膨胀机，其特征在于，所述补气通路包括储气槽(41)，所述储气槽(41)设置在所述吸气侧上，以在所述滑片(30)的运动过程中使所述储气槽(41)与所述吸气腔(13)连通或断开。

3.根据权利要求2所述的膨胀机，其特征在于，所述补气通路还包括导气槽(42)，所述导气槽(42)设置在所述气缸(10)上，所述导气槽(42)的开口与所述吸气侧相对设置；所述气缸(10)上设置有通气孔，所述导气槽(42)的一端与所述通气孔连通，所述导气槽(42)的另一端与所述储气槽(41)对应设置，以在所述滑片(30)的运动过程中使所述储气槽(41)与所述导气槽(42)连通或断开。

4.根据权利要求3所述的膨胀机，其特征在于，所述导气槽(42)沿所述气缸(10)的径向延伸。

5.根据权利要求2所述的膨胀机，其特征在于，所述储气槽(41)的容积为V1，所述膨胀机的吸气容积为V，1％≤V1/V≤5％。

6.根据权利要求2所述的膨胀机，其特征在于，所述储气槽(41)的容积为V1，2mm³≤V1≤20mm³。

7.根据权利要求2所述的膨胀机，其特征在于，所述储气槽(41)的储气深度为c，所述滑片(30)的厚度为h，c≤0.5h。

8.根据权利要求3所述的膨胀机，其特征在于，当所述吸气腔(13)在吸气阶段时，所述导气槽(42)的另一端与所述储气槽(41)连通，所述储气槽(41)与所述吸气腔(13)断开；当所述吸气腔(13)在膨胀阶段时，所述导气槽(42)的另一端与所述储气槽(41)间隔设置，以使所述导气槽(42)与所述储气槽(41)断开，所述储气槽(41)与所述吸气腔(13)连通。

9.根据权利要求2所述的膨胀机，其特征在于，所述滑片(30)具有相对设置的顶端和底端，所述储气槽(41)与所述顶端的间距小于所述储气槽(41)与所述底端的间距。

10.根据权利要求2所述的膨胀机，其特征在于，所述储气槽(41)的高度为a，所述滑片(30)的高度为H，a≤0.5H。

11.根据权利要求3所述的膨胀机，其特征在于，

所述导气槽(42)的深度为d，d≥1mm；和/或，

所述导气槽(42)靠近所述工作腔(11)的一端与所述滑片(30)的工作端之间的距离为l，所述储气槽(41)的宽度为b，l≥b+1.5mm；和/或，

所述导气槽(42)的横截面积为S，S≥1mm²。