CN117588412A - 一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统 - Google Patents

一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117588412A
CN117588412A CN202311535454.4A CN202311535454A CN117588412A CN 117588412 A CN117588412 A CN 117588412A CN 202311535454 A CN202311535454 A CN 202311535454A CN 117588412 A CN117588412 A CN 117588412A
Authority
CN
China
Prior art keywords
scroll
slip ring
driving
load
expansion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311535454.4A
Other languages
English (en)
Inventor
樊声平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pureis Technology Hubei Co ltd
Original Assignee
Pureis Technology Hubei Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pureis Technology Hubei Co ltd filed Critical Pureis Technology Hubei Co ltd
Priority to CN202311535454.4A priority Critical patent/CN117588412A/zh
Publication of CN117588412A publication Critical patent/CN117588412A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/02—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/02—Compressor arrangements of motor-compressor units
    • F25B31/026—Compressor arrangements of motor-compressor units with compressor of rotary type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

本发明公开一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统，涉及压缩机技术领域，包括：涡旋压缩机构、驱动机构以及涡旋膨胀机构，驱动机构的电机轴一端与涡旋压缩机构传动连接，另一端与涡旋膨胀机构传动连接，驱动电机的电机轴与涡旋膨胀机构的带载涡旋盘传动连接，涡旋膨胀机构的空载涡旋盘远离带载涡旋盘的一端为进气中空轴，进气孔与膨胀端高压工质通道相连通，涡旋膨胀机构的膨胀腔体与膨胀端低压工质通道相连通；本发明中通过涡旋膨胀机构利用高压工质的压力能带动驱动机构的电机轴进行转动，将压力能配合驱动电机的电能驱动涡旋压缩机构运动，实现了对高压工质压力能的回收，同时减少驱动机构自身电力消耗，提高了能量利用率。

Description

一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统。
背景技术
涡旋压缩机具有结构简单、运转平稳、噪声低、机械效率高以及容积效率高等优点，被广泛应用于工业、生活等各领域，涡旋压缩机的动、静涡盘按相差180度对置并偏置确定的公转半径进行装配，动涡盘由偏心半径为其公转半径的曲轴驱动实现其公转平动，动涡盘运动过程中与静涡盘啮合形成若干对容积连续变化的月牙形封闭工作腔，由内向外分别为第一(中心腔)、第二、第三压缩腔(吸气腔)；压缩机工作时，压缩腔容积随主轴转角发生变化，当压缩终了时，第二压缩腔与中心腔相通，通过排气孔排出气体，工质在月牙工作腔中经历吸气、压缩、排气三个过程。
涡旋压缩机被广泛应用于热泵空调领域，跨临界二氧化碳循环热泵因其对环境无污染、无破坏，系统运行稳定、设备紧凑并具有较高的系统能效比，作为一种高效、节能、环保的新型技术被广泛地开发和应用，但是由于跨临界而二氧化碳循环热泵运行压力较大，高压侧和低压侧的节流压差可达6-8MPa，因此跨临界二氧化碳循环热泵目前仍然存在节流损失较大的问题。
因此人们亟需一种可对节流能量进行回收，减少能源消耗，提高能量利用率的能量回收型涡旋压缩机。
发明内容
本发明的目的是提供一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统，利用高压工质带动涡旋膨胀机构进行运动，进而带动驱动机构的电机轴进行运动，实现对高压工质压力能的回收并利用，减少驱动机构自身的能量消耗，提高能量利用率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统，包括涡旋压缩机构、驱动机构以及涡旋膨胀机构，所述驱动机构的电机轴一端与所述涡旋压缩机构传动连接，另一端与所述涡旋膨胀机构传动连接，所述涡旋膨胀机构包括带载涡旋盘以及空载涡旋盘，所述驱动电机的电机轴与所述带载涡旋盘传动连接，所述空载涡旋盘远离所述带载涡旋盘的一端为中心开设进气孔的进气中空轴，所述进气孔与膨胀端高压工质通道相连通，所述涡旋膨胀机构的膨胀腔体与膨胀端低压工质通道相连通。
优选的，所述膨胀腔体与所述驱动机构的内腔体相连通，所述膨胀端低压工质通道通过所述驱动机构的内腔体与所述膨胀腔体相连通。
优选的，所述涡旋压缩机构、所述驱动机构以及所述涡旋膨胀机构从上到下依次设置，所述涡旋膨胀机构底部设置有固定支架。
优选的，所述涡旋压缩机构为自转型涡旋压缩机构，所述涡旋膨胀机构为自转型涡旋膨胀机构。
优选的，所述涡旋压缩机构包括压缩机稳压壳、主动涡旋盘、传动滑环以及从动涡旋盘，所述压缩机稳压壳设置在所述驱动机构的一端与所述驱动机构之间形成压缩腔体，所述主动涡旋盘、所述传动滑环以及所述从动涡旋盘沿远离所述驱动机构的方向依次设置在所述压缩腔体内，所述主动涡旋盘与所述驱动机构的电机轴传动连接，所述主动涡旋盘通过所述传动滑环与所述从动涡旋盘传动连接，所述从动涡旋盘远离所述主动涡旋盘的一端设置有排气中空轴，所述排气中空轴与高压排气通道相连通，所述压缩腔体与低压进气通道相连通，所述排气中空轴通过压缩机轴承座设置在所述压缩机稳压壳内，所述主动涡旋盘与所述从动涡旋盘的相位差为180°；
所述主动涡旋盘的涡旋齿两侧相对设置有第一主动摩擦面以及第二主动摩擦面，所述第一主动摩擦面上沿径向设置有呈条状的第一主动部，所述第二主动摩擦面上沿径向设置有呈条状的第二主动部，所述从动涡旋盘的涡旋齿两侧相对设置有第一从动摩擦面以及第二从动摩擦面，所述第一从动摩擦面上沿径向设置有呈条状的第一从动部，所述第二从动摩擦面上沿径向设置有呈条状的第二从动部；
所述传动滑环靠近所述主动涡旋盘的端面相对设置有两个第一传动滑环配合部，两个所述第一传动滑环配合部分别与所述第一主动部和所述第二主动部相配合，两个所述第一传动滑环配合部将所述传动滑环的端面分为第一传动滑环摩擦面和第二传动滑环摩擦面，所述第一传动滑环摩擦面与所述第一主动摩擦面接触，所述第二传动滑环摩擦面与所述第二主动摩擦面接触，所述传动滑环靠近所述从动涡旋盘的端面相对设置有两个第二传动滑环配合部，两个所述第二传动滑环配合部分别与所述第一从动部和所述第二从动部相配合，两个所述第二传动滑环配合部将所述传动滑环的端面分为第三传动滑环摩擦面和第四传动滑环摩擦面，所述第三传动滑环摩擦面与所述第一从动摩擦面接触，所述第四传动滑环摩擦面与所述第二从动摩擦面接触，所述传动滑环的径向开设有若干个用于连通内外的传动滑环通气孔。
优选的，所述主动涡旋盘、所述传动滑环以及所述从动涡旋盘上均喷涂有自润滑涂层。
优选的，所述压缩腔体被轴承座分割为工作腔和稳压腔，所述排气中空轴通过所述稳压腔与所述高压排气通道相连通，所述低压进气通道与所述工作腔相连通，轴承座位于所述稳压腔的端面上设置有防止气体逆流的止回阀。
优选的，所述涡旋膨胀机构包括膨胀机稳压壳、带载涡旋盘、限位滑环以及空载涡旋盘，所述膨胀机稳压壳设置在所述驱动机构的一端与所述驱动机构之间形成所述膨胀腔体，所述带载涡旋盘、所述限位滑环以及所述空载涡旋盘沿远离所述驱动机构的方向依次设置在所述膨胀腔体内，所述带载涡旋盘与所述驱动机构的电机轴传动连接，所述带载涡旋盘通过所述限位滑环与所述空载涡旋盘传动连接，所述带载涡旋盘与所述空载涡旋盘的相位差为180°；
所述带载涡旋盘的涡旋齿两侧相对设置有第一带载摩擦面以及第二带载摩擦面，所述第一带载摩擦面上沿径向设置有呈条状的第一带载部，所述第二带载摩擦面上沿径向设置有呈条状的第二带载部，所述空载涡旋盘的涡旋齿两侧相对设置有第一空载摩擦面以及第二空载摩擦面，所述第一空载摩擦面上沿径向设置有呈条状的第一空载部，所述第二空载摩擦面上沿径向设置有呈条状的第二空载部；
所述限位滑环靠近所述带载涡旋盘的端面相对设置有两个第一限位滑环配合部，两个所述第一限位滑环配合部分别与所述第一带载部和所述第二带载部相配合，两个所述第一限位滑环配合部将所述限位滑环的端面分为第一限位滑环摩擦面和第二限位滑环摩擦面，所述第一限位滑环摩擦面与所述第一带载摩擦面接触，所述第二限位滑环摩擦面与所述第二带载摩擦面接触，所述限位滑环靠近所述空载涡旋盘的端面相对设置有两个第二限位滑环配合部，两个所述第二限位滑环配合部分别与所述第一空载部和所述第二空载部相配合，两个所述第二限位滑环配合部将所述限位滑环的端面分为第三限位滑环摩擦面和第四限位滑环摩擦面，所述第三限位滑环摩擦面与所述第一空载摩擦面接触，所述第四限位滑环摩擦面与所述第二空载摩擦面接触，所述限位滑环的径向开设有若干个用于连通内外的限位滑环通气孔。
优选的，所述带载涡旋盘、所述限位滑环以及所述空载涡旋盘上均喷涂有自润滑涂层。
本发明还提供一种应用上述能量回收型涡旋压缩机的二氧化碳热泵系统，所述二氧化碳热泵系统的回热器高压侧工质出口与所述膨胀端高压工质通道相连通，所述二氧化碳热泵系统的蒸发器工质入口与所述膨胀端低压工质通道相连通，所述二氧化碳热泵系统的回热器低压侧工质出口与所述涡旋压缩机构的低压进气通道相连通，所述二氧化碳热泵系统的冷却器工质入口与所述涡旋压缩机构的高压排气通道相连通。
本发明相对于现有技术主要取得了以下技术效果：
通过将高压工质输送至涡旋膨胀机构，将高压工质的压力能转化为涡旋膨胀机构的转动，进而带动驱动机构的电机轴进行转动，可以减少驱动机构驱动涡旋压缩机构工作时的自身能量消耗，相当于将压力能配合驱动电机的电能驱动涡旋压缩机构运动，实现了对高压工质压力能的回收，同时减少驱动机构自身电力消耗，提高了能量利用率。
本发明其他方案相对于现有技术取得了以下技术效果：
本装置可代替节流阀工作，将节流膨胀后的高压工质流过电机并吸收电机产生的热量，解决电机冷却问题，将本装置用于二氧化碳热泵后，电机温度相比于蒸发器外部空气温度较高，经过电机的换热效率更高，总体换热效率得到提高，即回收了电机的余热提高换热效率，提高系统工作效率，使整体机组能耗降低。
采用立式结构，涡旋压缩机位于电机上部，涡旋膨胀机位于电机下部，当本装置用于二氧化碳热泵时，二氧化碳工质经过膨胀机膨胀后，处于气液两相状态，由于密度差异，液相二氧化碳在下部，气相二氧化碳在上部，能够将二氧化碳气液分离。
采用自润滑涂层，该涂层能够有效润滑涡旋压缩机构的主动涡旋盘、从动涡旋盘、传动滑环以及涡旋膨胀机构的带载涡旋盘、空载涡旋盘、限位滑环，并且该涂层能够减小涡旋压缩机主动涡旋盘和从动涡旋盘之间的啮合间隙，减小泄漏量，提高压缩效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明能量回收型涡旋压缩机的外观结构示意图；
图2为图1中箭头处的截面示意图；
图3为本发明主动涡旋盘的结构示意图；
图4为本发明从动涡旋盘的结构示意图；
图5为本发明传动滑环的结构示意图；
图6为本发明带载涡旋盘的结构示意图；
图7为本发明空载涡旋盘的结构示意图；
图8为本发明限位滑环的结构示意图；
其中，1、进气中空轴；2、膨胀机轴承座；3、空载涡旋盘；301、第一空载部；302、第一空载摩擦面；303、第二空载部；304、第二空载摩擦面；4、限位滑环；401、第一限位滑环配合部；402、第二限位滑环配合部；403、第一限位滑环摩擦面；404、第二限位滑环摩擦面；405、第三限位滑环摩擦面；406、第四限位滑环摩擦面；407、限位滑环通气孔；5、带载涡旋盘；501、第一带载部；502、第一带载摩擦面；503、第二带载部；504、第二带载摩擦面；6、底部轴承座；701、电机定子；702、电机转子；703、电机轴；8、电机壳体；9、主动涡旋盘；901、第一主动部；902、第一主动摩擦面；903、第二主动部；904、第二主动摩擦面；10、传动滑环；1001、第一传动滑环配合部；1002、第二传动滑环配合部；1003、第一传动滑环摩擦面；1004、第二传动滑环摩擦面；1005、第三传动滑环摩擦面；1006、第四传动滑环摩擦面；1007、传动滑环通气孔；11、从动涡旋盘；1101、第一从动部；1102、第一从动摩擦面；1103、第二从动部；1104、第二从动摩擦面；12、排气中空轴；13、止回阀；14、压缩机稳压壳；15、膨胀机稳压壳；16、固定支架；a、膨胀端高压工质通道；b、膨胀端低压工质通道；c、低压进气通道；d、高压排气通道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统，以解决现有技术存在的问题，利用高压工质带动涡旋膨胀机构进行运动，进而带动驱动机构的电机轴进行运动，实现对高压工质压力能的回收并利用，减少驱动机构自身的能量消耗，提高能量利用率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：
请参考如图1～8所示，提供一种能量回收型涡旋压缩机，包括涡旋压缩机构、驱动机构以及涡旋膨胀机构，优选的，涡旋压缩机构以及涡旋膨胀机构均为自转型涡旋结构，驱动机构的电机轴703一端与涡旋压缩机构键传动连接，另一端与涡旋膨胀机构键传动连接，涡旋膨胀机构包括带载涡旋盘5以及空载涡旋盘3，驱动电机的电机轴703与带载涡旋盘5传动连接，空载涡旋盘3远离带载涡旋盘5的一端为中心开设进气孔的进气中空轴1，进气孔与膨胀端高压工质通道a相连通，涡旋膨胀机构的膨胀腔体与膨胀端低压工质通道b相连通，高压工质通过进气孔进入涡旋膨胀机构内，气体力驱动带载涡旋盘5与空载涡旋盘3一同运动，带载涡旋盘5与电机轴703采用平键连接传动，驱动电机轴703转动，代替部分电机做功，即通过将高压工质输送至涡旋膨胀机构，将高压工质的压力能转化为涡旋膨胀机构的转动，进而带动驱动机构的电机轴703进行转动，可以减少驱动机构驱动涡旋压缩机构工作时的自身能量消耗，相当于将压力能配合驱动电机的电能驱动涡旋压缩机构运动，实现了对高压工质压力能的回收，同时减少驱动机构自身电力消耗，提高了能量利用率。
当工质自身不会影响驱动机构内结构正常运行，且工质膨胀后温度低于电机温度时，可以设置膨胀腔体与驱动机构的内腔体相连通，膨胀端低压工质通道b通过驱动机构的内腔体与膨胀腔体相连通，利用节流膨胀后的工质流经驱动机构的内部零件，带走内部零件工作时产生的热量，解决驱动机构内部电机的冷却问题，提高电机的使用寿命，同时无需外界冷却设备的引入，节省能源。
本实施例中将涡旋压缩机构、驱动机构以及涡旋膨胀机构从上到下依次设置，涡旋膨胀机构底部设置有固定支架16，减少横向空间占用。
本实施例中所采用的自转型涡旋压缩机构包括压缩机稳压壳14、主动涡旋盘9、传动滑环10以及从动涡旋盘11，压缩机稳压壳14设置在驱动机构的一端与驱动机构之间形成压缩腔体，主动涡旋盘9、传动滑环10以及从动涡旋盘11沿远离驱动机构的方向依次设置在压缩腔体内，主动涡旋盘9与驱动机构的电机轴703传动连接，主动涡旋盘9通过传动滑环10与从动涡旋盘11传动连接，从动涡旋盘11远离主动涡旋盘9的一端设置有排气中空轴12，排气中空轴12与高压排气通道d相连通，压缩腔体与低压进气通道c相连通，排气中空轴12通过压缩机轴承座设置在压缩机稳压壳14内，主动涡旋盘9与从动涡旋盘11的相位差为180°，保证主动涡旋盘9与从动涡旋盘11涡旋齿啮合形成的腔体结构始终封闭，主动涡旋盘9与从动涡旋盘11存在一定偏心距，偏心距为涡旋盘的设计回转半径；
主动涡旋盘9的涡旋齿两侧相对设置有第一主动摩擦面902以及第二主动摩擦面904，第一主动摩擦面902上沿径向设置有呈条状的第一主动部901，第二主动摩擦面904上沿径向设置有呈条状的第二主动部903，从动涡旋盘11的涡旋齿两侧相对设置有第一从动摩擦面1102以及第二从动摩擦面1104，第一从动摩擦面1102上沿径向设置有呈条状的第一从动部1101，第二从动摩擦面1104上沿径向设置有呈条状的第二从动部1103；
传动滑环10靠近主动涡旋盘9的端面相对设置有两个第一传动滑环配合部1001，两个第一传动滑环配合部1001分别与第一主动部901和第二主动部903相配合，两个第一传动滑环配合部1001将传动滑环10的端面分为第一传动滑环摩擦面1003和第二传动滑环摩擦面1004，第一传动滑环摩擦面1003与第一主动摩擦面902接触，第二传动滑环摩擦面1004与第二主动摩擦面904接触，传动滑环10靠近从动涡旋盘11的端面相对设置有两个第二传动滑环配合部1002，两个第二传动滑环配合部1002分别与第一从动部1101和第二从动部1103相配合，两个第二传动滑环配合部1002将传动滑环10的端面分为第三传动滑环摩擦面1005和第四传动滑环摩擦面1006，第三传动滑环摩擦面1005与第一从动摩擦面1102接触，第四传动滑环摩擦面1006与第二从动摩擦面1104接触，传动滑环10的轴向开设有若干个用于连通内外的传动滑环通气孔1007，压缩腔体内的气体通过传动滑环通气孔1007进入到主动涡旋盘9与从动涡旋盘11的工作腔内。
压缩腔体被轴承座分割为工作腔和稳压腔，排气中空轴12通过稳压腔与高压排气通道d相连通，低压进气通道c与工作腔相连通，轴承座位于稳压腔的端面上设置有防止气体逆流的止回阀13，本实施例中止回阀13为板状结构，板状结构盖设在排气中空轴12上，且一端与轴承座铰接设置。
本实施例的自转式涡旋压缩机工作时，主动涡旋盘9与从动涡旋盘11以相同的转速分别围绕各自的中心转轴转动，主动涡旋盘9的中心转轴与从动涡旋盘11的中心转轴存在固定的偏心距，传动滑环10与主动涡旋盘9、从动涡旋盘11之间的相对运动为第一主动部901或第二主动部903-第一传动滑环配合部1001方向上的直线平动，传动滑环10的牵连运动为主动涡旋盘9的固定转动，所以传动滑环10的绝对运动为相对运动与牵连运动的合成运动，主动涡旋盘9与从动涡旋盘11以相同转速、固定偏心距转动时，以一个涡旋盘(主动涡旋盘9)为参考涡旋盘，另一个涡旋盘(从动涡旋盘11)的相对角速度始终为零，而偏心距的方向不断发生变化，即参考涡旋盘(主动涡旋盘9)固定而另一个涡旋盘(从动涡旋盘11)绕固定偏心距平动，与公转式涡旋压缩机运动方式相同。
本实施例中涡旋膨胀机构的具体结构包括膨胀机稳压壳15、带载涡旋盘5、限位滑环4以及空载涡旋盘3，膨胀机稳压壳15设置在驱动机构的一端与驱动机构之间形成膨胀腔体，带载涡旋盘5、限位滑环4以及空载涡旋盘3沿远离驱动机构的方向依次设置在膨胀腔体内，带载涡旋盘5与驱动机构的电机轴703传动连接，带载涡旋盘5通过限位滑环4与空载涡旋盘3传动连接，带载涡旋盘5与空载涡旋盘3的相位差为180°，保证带载涡旋盘5与空载涡旋盘3涡旋齿啮合形成的腔体结构始终封闭，带载涡旋盘5与空载涡旋盘3存在一定偏心距，偏心距为涡旋盘的设计回转半径；
带载涡旋盘5的涡旋齿两侧相对设置有第一带载摩擦面502以及第二带载摩擦面504，第一带载摩擦面502上沿径向设置有呈条状的第一带载部501，第二带载摩擦面504上沿径向设置有呈条状的第二带载部503，空载涡旋盘3的涡旋齿两侧相对设置有第一空载摩擦面302以及第二空载摩擦面304，第一空载摩擦面302上沿径向设置有呈条状的第一空载部301，第二空载摩擦面304上沿径向设置有呈条状的第二空载部303；
限位滑环4靠近带载涡旋盘5的端面相对设置有两个第一限位滑环配合部401，两个第一限位滑环配合部401分别与第一带载部501和第二带载部503相配合，两个第一限位滑环配合部401将限位滑环4的端面分为第一限位滑环摩擦面403和第二限位滑环摩擦面404，第一限位滑环摩擦面403与第一带载摩擦面502接触，第二限位滑环摩擦面404与第二带载摩擦面504接触，限位滑环4靠近空载涡旋盘3的端面相对设置有两个第二限位滑环配合部402，两个第二限位滑环配合部402分别与第一空载部301和第二空载部303相配合，两个第二限位滑环配合部402将限位滑环4的端面分为第三限位滑环摩擦面405和第四限位滑环摩擦面406，第三限位滑环摩擦面405与第一空载摩擦面302接触，第四限位滑环摩擦面406与第二空载摩擦面304接触，限位滑环4的轴向开设有若干个用于连通内外的限位滑环通气孔407，膨胀端高压工质通道a内的气体依次通过进气中空轴1、涡旋齿间的腔体、限位滑环通气孔407进入到膨胀腔体内。
进气中空轴1通过膨胀轴承座2设置在膨胀腔体内，膨胀腔体被膨胀轴承座2分割为工作腔和进气腔，进气中空轴1通过进气腔与膨胀端高压工质通道a相连通，膨胀端低压工质通道b通过驱动机构的腔体与工作腔相连通。
涡旋膨胀机构的工作原理与涡旋压缩机构的工作原理相似，进气方向发生改变，具体为：带载涡旋盘5与空载涡旋盘3以相同的转速分别围绕各自的中心转轴转动，带载涡旋盘5的中心转轴与空载涡旋盘3的中心转轴存在固定的偏心距，限位滑环4与带载涡旋盘5、空载涡旋盘3之间的相对运动为第一带载部501或第二带载部503-第一限位滑环配合部401方向上的直线平动，限位滑环4的牵连运动为带载涡旋盘5的固定转动，所以限位滑环4的绝对运动为相对运动与牵连运动的合成运动。
第一主动部901和第二主动部903为凸台，第一传动滑环配合部1001为滑槽；或者第一主动部901和第二主动部903为滑槽，第一传动滑环配合部1001为凸台；第一从动部1101和第二从动部1103为凸台，第二传动滑环配合部1002为滑槽；或者第一从动部1101和第二从动部1103为滑槽，第二传动滑环配合部1002为凸台；第一带载部501和第二带载部503为凸台，第一限位滑环配合部401为滑槽；或者第一带载部501和第二带载部503为滑槽，第一限位滑环配合部401为凸台；第一空载部301和第二空载部303为凸台，第二限位滑环配合部402为滑槽；或者第一空载部301和第二空载部303为滑槽，第二限位滑环配合部402为凸台。
主动涡旋盘9、传动滑环10、从动涡旋盘11、带载涡旋盘5、限位滑环4以及空载涡旋盘3上均喷涂有自润滑涂层，该涂层能够有效润滑涡旋压缩机构的主动涡旋盘9、从动涡旋盘11、传动滑环10以及涡旋膨胀机构的带载涡旋盘5、空载涡旋盘3、限位滑环4，并且该涂层能够减小涡旋压缩机主动涡旋盘9和从动涡旋盘11之间的啮合间隙，减小泄漏量，提高压缩效率。
驱动结构具体包括从外向内设置的电机壳体8、电机定子701、电机转子702以及电机轴703，电机壳体8的顶部与底部分别设置有顶部轴承座与底部轴承座6，电机轴703的两端转动在两个轴承座内。
实施例二：
本实施例公开一种应用实施例一种能量回收型涡旋压缩机的二氧化碳热泵系统，二氧化碳热泵系统的回热器高压侧工质出口与膨胀端高压工质通道a相连通，二氧化碳热泵系统的蒸发器工质入口与膨胀端低压工质通道b相连通，二氧化碳热泵系统的回热器低压侧工质出口与涡旋压缩机构的低压进气通道c相连通，二氧化碳热泵系统的冷却器工质入口与涡旋压缩机构的高压排气通道d相连通。
具体的，经过冷却器和回热器后的高压二氧化碳工质由膨胀端高压工质通道a进入涡旋膨胀机构，通过涡旋膨胀机构中空进气轴进入膨胀腔膨胀做功，膨胀后的低压二氧化碳工质流经电机吸热之后由膨胀端低压工质通道b排出，进入蒸发器，经过蒸发器和回热器的二氧化碳工质，由低压进气通道c进入涡旋压缩机构内进行压缩，压缩后的二氧化碳工质通过高压排气通道d排出进入冷却器。
能量回收型涡旋压缩机设置在二氧化碳热泵系统中后，代替节流阀工作，电机温度相比于蒸发器外部空气温度较高，经过电机的换热效率更高，总体换热效率得到提高，即回收了电机的余热提高换热效率，提高系统工作效率，使整体机组能耗降低；由于能量回收型涡旋压缩机采用的是立式结构，二氧化碳工质经过膨胀机膨胀后，处于气液两相状态，由于密度差异，液相二氧化碳在下部，气相二氧化碳在上部，能够将二氧化碳气液分离。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种能量回收型涡旋压缩机，其特征在于，包括涡旋压缩机构、驱动机构以及涡旋膨胀机构，所述驱动机构的电机轴一端与所述涡旋压缩机构传动连接，另一端与所述涡旋膨胀机构传动连接，所述涡旋膨胀机构包括带载涡旋盘以及空载涡旋盘，所述驱动电机的电机轴与所述带载涡旋盘传动连接，所述空载涡旋盘远离所述带载涡旋盘的一端为中心开设进气孔的进气中空轴，所述进气孔与膨胀端高压工质通道相连通，所述涡旋膨胀机构的膨胀腔体与膨胀端低压工质通道相连通。
2.根据权利要求1所述的能量回收型涡旋压缩机，其特征在于，所述膨胀腔体与所述驱动机构的内腔体相连通，所述膨胀端低压工质通道通过所述驱动机构的内腔体与所述膨胀腔体相连通。
3.根据权利要求1所述的能量回收型涡旋压缩机，其特征在于，所述涡旋压缩机构、所述驱动机构以及所述涡旋膨胀机构从上到下依次设置，所述涡旋膨胀机构底部设置有固定支架。
4.根据权利要求1所述的能量回收型涡旋压缩机，其特征在于，所述涡旋压缩机构为自转型涡旋压缩机构，所述涡旋膨胀机构为自转型涡旋膨胀机构。
5.根据权利要求4所述的能量回收型涡旋压缩机，其特征在于，所述涡旋压缩机构包括压缩机稳压壳、主动涡旋盘、传动滑环以及从动涡旋盘，所述压缩机稳压壳设置在所述驱动机构的一端与所述驱动机构之间形成压缩腔体，所述主动涡旋盘、所述传动滑环以及所述从动涡旋盘沿远离所述驱动机构的方向依次设置在所述压缩腔体内，所述主动涡旋盘与所述驱动机构的电机轴传动连接，所述主动涡旋盘通过所述传动滑环与所述从动涡旋盘传动连接，所述从动涡旋盘远离所述主动涡旋盘的一端设置有排气中空轴，所述排气中空轴与高压排气通道相连通，所述压缩腔体与低压进气通道相连通，所述排气中空轴通过压缩机轴承座设置在所述压缩机稳压壳内，所述主动涡旋盘与所述从动涡旋盘的相位差为180°；
所述主动涡旋盘的涡旋齿两侧相对设置有第一主动摩擦面以及第二主动摩擦面，所述第一主动摩擦面上沿径向设置有呈条状的第一主动部，所述第二主动摩擦面上沿径向设置有呈条状的第二主动部，所述从动涡旋盘的涡旋齿两侧相对设置有第一从动摩擦面以及第二从动摩擦面，所述第一从动摩擦面上沿径向设置有呈条状的第一从动部，所述第二从动摩擦面上沿径向设置有呈条状的第二从动部；
所述传动滑环靠近所述主动涡旋盘的端面相对设置有两个第一传动滑环配合部，两个所述第一传动滑环配合部分别与所述第一主动部和所述第二主动部相配合，两个所述第一传动滑环配合部将所述传动滑环的端面分为第一传动滑环摩擦面和第二传动滑环摩擦面，所述第一传动滑环摩擦面与所述第一主动摩擦面接触，所述第二传动滑环摩擦面与所述第二主动摩擦面接触，所述传动滑环靠近所述从动涡旋盘的端面相对设置有两个第二传动滑环配合部，两个所述第二传动滑环配合部分别与所述第一从动部和所述第二从动部相配合，两个所述第二传动滑环配合部将所述传动滑环的端面分为第三传动滑环摩擦面和第四传动滑环摩擦面，所述第三传动滑环摩擦面与所述第一从动摩擦面接触，所述第四传动滑环摩擦面与所述第二从动摩擦面接触，所述传动滑环的径向开设有若干个用于连通内外的传动滑环通气孔。
6.根据权利要求5所述的能量回收型涡旋压缩机，其特征在于，所述主动涡旋盘、所述传动滑环以及所述从动涡旋盘上均喷涂有自润滑涂层。
7.根据权利要求5所述的能量回收型涡旋压缩机，其特征在于，所述压缩腔体被轴承座分割为工作腔和稳压腔，所述排气中空轴通过所述稳压腔与所述高压排气通道相连通，所述低压进气通道与所述工作腔相连通，轴承座位于所述稳压腔的端面上设置有防止气体逆流的止回阀。
8.根据权利要求4所述的能量回收型涡旋压缩机，其特征在于，所述涡旋膨胀机构包括膨胀机稳压壳、带载涡旋盘、限位滑环以及空载涡旋盘，所述膨胀机稳压壳设置在所述驱动机构的一端与所述驱动机构之间形成所述膨胀腔体，所述带载涡旋盘、所述限位滑环以及所述空载涡旋盘沿远离所述驱动机构的方向依次设置在所述膨胀腔体内，所述带载涡旋盘与所述驱动机构的电机轴传动连接，所述带载涡旋盘通过所述限位滑环与所述空载涡旋盘传动连接，所述带载涡旋盘与所述空载涡旋盘的相位差为180°；
所述带载涡旋盘的涡旋齿两侧相对设置有第一带载摩擦面以及第二带载摩擦面，所述第一带载摩擦面上沿径向设置有呈条状的第一带载部，所述第二带载摩擦面上沿径向设置有呈条状的第二带载部，所述空载涡旋盘的涡旋齿两侧相对设置有第一空载摩擦面以及第二空载摩擦面，所述第一空载摩擦面上沿径向设置有呈条状的第一空载部，所述第二空载摩擦面上沿径向设置有呈条状的第二空载部；
所述限位滑环靠近所述带载涡旋盘的端面相对设置有两个第一限位滑环配合部，两个所述第一限位滑环配合部分别与所述第一带载部和所述第二带载部相配合，两个所述第一限位滑环配合部将所述限位滑环的端面分为第一限位滑环摩擦面和第二限位滑环摩擦面，所述第一限位滑环摩擦面与所述第一带载摩擦面接触，所述第二限位滑环摩擦面与所述第二带载摩擦面接触，所述限位滑环靠近所述空载涡旋盘的端面相对设置有两个第二限位滑环配合部，两个所述第二限位滑环配合部分别与所述第一空载部和所述第二空载部相配合，两个所述第二限位滑环配合部将所述限位滑环的端面分为第三限位滑环摩擦面和第四限位滑环摩擦面，所述第三限位滑环摩擦面与所述第一空载摩擦面接触，所述第四限位滑环摩擦面与所述第二空载摩擦面接触，所述限位滑环的径向开设有若干个用于连通内外的限位滑环通气孔。
9.根据权利要求8所述的能量回收型涡旋压缩机，其特征在于，所述带载涡旋盘、所述限位滑环以及所述空载涡旋盘上均喷涂有自润滑涂层。
10.一种应用如权利要求1-9任一项所述能量回收型涡旋压缩机的二氧化碳热泵系统，其特征在于，所述二氧化碳热泵系统的回热器高压侧工质出口与所述膨胀端高压工质通道相连通，所述二氧化碳热泵系统的蒸发器工质入口与所述膨胀端低压工质通道相连通，所述二氧化碳热泵系统的回热器低压侧工质出口与所述涡旋压缩机构的低压进气通道相连通，所述二氧化碳热泵系统的冷却器工质入口与所述涡旋压缩机构的高压排气通道相连通。
CN202311535454.4A 2023-11-15 2023-11-15 一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统 Pending CN117588412A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311535454.4A CN117588412A (zh) 2023-11-15 2023-11-15 一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311535454.4A CN117588412A (zh) 2023-11-15 2023-11-15 一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117588412A true CN117588412A (zh) 2024-02-23

Family

ID=89917486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311535454.4A Pending CN117588412A (zh) 2023-11-15 2023-11-15 一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117588412A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201568303U (zh) 对称平衡式同步旋转压缩机械
JPH06307360A (ja) 流体回転装置
JPH1089004A (ja) 容積形流体機械
CN117588412A (zh) 一种能量回收型涡旋压缩机及应用其的二氧化碳热泵系统
KR100192066B1 (ko) 용적형 유체기계
CN115143109A (zh) 柱面密封转子压缩机和泵及马达
WO1997019269A1 (fr) Compresseur volumetrique a spirale et palier de poussee de plateau coulissant
RU2343317C2 (ru) Спиральная машина
JPH10259701A (ja) 容積型流体機械
CN220815971U (zh) 一种自转式涡旋压缩机
CN219754799U (zh) 涡旋压缩机以及制冷设备
CN219344967U (zh) 柱面密封转子压缩机
US7311077B2 (en) Rotary positive displacement machine with orbiting piston
CN220929673U (zh) 迷宫转子压缩机的迷宫转子
JPH1137065A (ja) 容積形流体機械
CN117846962B (zh) 一种用于多级压缩的紧凑型压缩机
CN117145759A (zh) 一种自转式涡旋压缩机
JPH11264390A (ja) 容積形流体機械
CN210422767U (zh) 基于流体容积变化的能量转换装置
CN217440290U (zh) 一种制氧机用涡旋压缩机
CN210422765U (zh) 基于流体容积变化的能量转换装置
CN220319817U (zh) 一种对动盘旋转无限制的涡转压缩机
CN210422766U (zh) 流体能量转换装置及转子发动机
KR101587165B1 (ko) 스크롤 압축기 및 이를 적용한 냉동기기
JPH01170780A (ja) スクロール気体圧縮機

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication