CN205655517U

CN205655517U - 一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机

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Publication number: CN205655517U
Application number: CN201620163631.XU
Authority: CN
Inventors: 易长乐; 崔海亭
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2026-03-04

Abstract

本实用新型涉及二氧化碳热泵制冷技术领域,尤其涉及一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机。包括支撑板；支撑板上端设有气缸；气缸一端通过A螺栓与A法兰连接；并且气缸与A法兰之间设有A垫圈；A螺栓沿着A法兰圆周方向上等距均匀设有八个；A法兰中部被转轴贯穿；转轴一端与电机相互连接；气缸另一端通过B螺栓与B法兰连接；并且气缸与B法兰之间设有B垫圈；B螺栓沿着B法兰圆周方向上等距均匀设有八个；B法兰中部被转轴贯穿；并且贯穿B法兰后的转轴与压缩机相互连接；B法兰端面上设有密封圈；B法兰与B垫圈上皆设有进气口、排气口；本实用新型装置结构简单，强度稳定，膨胀排气效果佳，效率高，无泄漏，值得推广应用。

Description

一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳热泵制冷技术领域,尤其涉及一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机。

背景技术

二氧化碳热泵制冷循环系统主要由压缩机、膨胀机、气体冷却器、蒸发器、回热器、储液罐等组成，其中二氧化碳膨胀机相当于制冷空调产品中的节流装置，是提高制冷量和降低压缩机输入功率的重要设备，理想膨胀机可以使系统性能提高45%-75%，因此，开发二氧化碳膨胀机已经成为推动二氧化碳跨临界循环走向实际应用的重要途径，目前国际上对于二氧化碳膨胀机的研究不多，缺乏公开的文献描述膨胀机原型机的研究和制造。近年来，空调制冷行业常用的制冷剂CFCs（氯氟烃）与HCFCs（氢氯氟烃）等物质对臭氧层的破坏以及温室效应等环境问题日益突出，二氧化碳作为制冷剂受到越来越多的关注，以其优良的环保特性、良好的传热和流动性，被重新引入到制冷热泵行业中来。由于二氧化碳的临界温度较低，在常温下是一种无色无味的气体，而且作为地球生物圈内的天然物质之一，它产量丰富，价格低廉，方便得到。其ODP=0，GWP=1，而目前作为推荐的替代工质HFCs及其混合物的GWP比二氧化碳高1000-2000倍，在这一点上二氧化碳具有明显的优势。二氧化碳系统的膨胀过程与通常的高压气体的膨胀做功不同，因此，二氧化碳制冷循环需要采用跨临界制冷循环。在工业技术中实现二氧化碳跨临界制冷循环，其中一个关键技术就是用膨胀机代替节流阀，但现有的膨胀机由于结构复杂，不稳定，精度难以控制，很难满足跨临界制冷循环技术的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机，采用A法兰和B法兰设计，可以增加膨胀机工作时整体的机械强度；另外通过采用A垫圈、B垫圈以及密封圈设计可以提高装置连接处的密封性，避免因气体泄漏而对膨胀机的性能和工作效率造成影响和干扰；采用贯穿膨胀机后的转轴与压缩机连接即通过将膨胀机的输出轴与压缩机的驱动轴连接，作为压缩机动力的一部分，可以充分利用输出动力回收膨胀功，节能高效；采用压力挡片的设计，可以通过预先调节压力挡片与B法兰的紧合度，即控制气缸内膨胀气体的压力，当气缸内的气体压力达到一定程度时便会冲开压力挡片实现膨胀气体释放；气缸、A法兰、B法兰外部连接件均采用不锈钢材料制造可以提高膨胀机的使用寿命，并且保证膨胀机工作时的稳定性，而且可以变因长期工作而造成的电化学腐蚀等；膨胀系统内采用旋转挡板设计，可以通过扣环配合在转轴上进行周期性的进气与排气过程，进一步提高膨胀机的工作效率；采用偏心凸轮和挡片以及弹簧设计，可以形成两个气体腔室，独立实现进气与排气过程，在由转轴带动的偏心凸轮旋转后，便可以对第一腔室内排进的二氧化碳制冷剂进行压缩，当制冷剂变换到第二腔室后由于容积的不断压缩，压力增大，便会冲破压力挡片实现膨胀排气过程，高效快捷；采用弹簧连接挡片设计，在满足目的的情况下装置结构简单，便于组装和更换。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括支撑板；支撑板上端设有气缸；气缸一端通过A螺栓与A法兰连接；并且气缸与A法兰之间设有A垫圈；A螺栓沿着A法兰圆周方向上等距均匀设有八个；A法兰中部被转轴贯穿；转轴一端与电机相互连接；气缸另一端通过B螺栓与B法兰连接；并且气缸与B法兰之间设有B垫圈；B螺栓沿着B法兰圆周方向上等距均匀设有八个；B法兰中部被转轴贯穿；并且贯穿B法兰后的转轴与压缩机相互连接；B法兰端面上设有密封圈；B法兰与B垫圈上皆设有进气口、排气口；并且靠近B法兰端面上的排气口上设有压力挡片；气缸内部设有膨胀系统。

进一步优化本技术方案，所述的气缸、A法兰、B法兰外部连接件均采用不锈钢材料制作。

进一步优化本技术方案，所述的膨胀系统包括旋转挡板、偏心凸轮、挡片、弹簧、第一腔室、第二腔室；旋转挡板侧面与气缸内壁无缝连接；并且旋转挡板一端与B垫圈连接；旋转挡板另一端与偏心凸轮紧密连接；其中偏心凸轮焊接在转轴上；偏心凸轮一侧通过挡片与弹簧相互连接；挡片设在旋转挡板上并紧密处于偏心凸轮与A法兰之间；偏心凸轮、挡片与气缸内壁构成第一腔室、第二腔室；其中第一腔室位于进气口一侧；第二腔室位于排气口一侧。

进一步优化本技术方案，所述的转轴通过加强筋杆与扣环相互焊接；扣环与偏心凸轮紧密连接。

进一步优化本技术方案，所述的旋转挡板中部设有圆形通槽；并且圆形通槽周围沿着圆形通槽圆周方向上等距设有四个矩形通槽；旋转挡板接近边缘处设有条形通气口；挡片一端与偏心凸轮紧密连接；挡片另一端通过弹簧与挡板连接；挡片贯穿气缸；并且挡板通过连接筋板与气缸外壁连接。

进一步优化本技术方案，所述的扣环与圆形通槽和矩形通槽配合后转动连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、采用A法兰和B法兰设计，可以增加膨胀机工作时整体的机械强度；2、另外通过采用A垫圈、B垫圈以及密封圈设计可以提高装置连接处的密封性，避免因气体泄漏而对膨胀机的性能和工作效率造成影响和干扰；3、采用贯穿膨胀机后的转轴与压缩机连接即通过将膨胀机的输出轴与压缩机的驱动轴连接，作为压缩机动力的一部分，可以充分利用输出动力回收膨胀功，节能高效；4、采用压力挡片的设计，可以通过预先调节压力挡片与B法兰的紧合度，即控制气缸内膨胀气体的压力，当气缸内的气体压力达到一定程度时便会冲开压力挡片实现膨胀气体释放；5、气缸、A法兰、B法兰外部连接件均采用不锈钢材料制造可以提高膨胀机的使用寿命，并且保证膨胀机工作时的稳定性，而且可以避免因长期工作而造成的电化学腐蚀等；6、膨胀系统内采用旋转挡板设计，可以通过扣环配合在转轴上进行周期性的进气与排气过程，进一步提高膨胀机的工作效率；7、采用偏心凸轮和挡片以及弹簧设计，可以形成两个气体腔室，独立实现进气与排气过程，在由转轴带动的偏心凸轮旋转后，便可以对第一腔室内排进的二氧化碳制冷剂进行压缩，当制冷剂变换到第二腔室后由于容积的不断压缩，压力增大，便会冲破压力挡片实现膨胀排气过程，高效快捷；8、采用弹簧连接挡片设计，在满足目的的情况下装置结构简单，便于组装和更换。

附图说明

图1是一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机前侧视图。

图2是一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机后侧视图。

图3是一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机剖视图。

图4是一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机剖视放大图。

图5是一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机气缸内部图。

图6是一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机转轴连接图。

图7是一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机旋转挡板图。

图8是一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机局部视图。

图9是一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机线架图。

图中，1、支撑板；2、气缸；3、A螺栓；4、A法兰；5、A垫圈；6、转轴；7、电机；8、B螺栓；9、B法兰；10、B垫圈；11、压缩机；12、密封圈；13、进气口；14、排气口；15、压力挡片；16、膨胀系统；17、旋转挡板；18、偏心凸轮；19、挡片；20、弹簧；21、第一腔室；22、第二腔室；23、加强筋杆；24、扣环；25、圆形通槽；26、矩形通槽；27、条形通气口；28、挡板；29、连接筋板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：结合图1-9所示，包括支撑板1；支撑板1上端设有气缸2；气缸2一端通过A螺栓3与A法兰4连接；并且气缸2与A法兰4之间设有A垫圈5；A螺栓3沿着A法兰4圆周方向上等距均匀设有八个；A法兰4中部被转轴6贯穿；转轴6一端与电机7相互连接；气缸2另一端通过B螺栓8与B法兰9连接；并且气缸2与B法兰9之间设有B垫圈10；B螺栓8沿着B法兰9圆周方向上等距均匀设有八个；B法兰9中部被转轴6贯穿；并且贯穿B法兰9后的转轴6与压缩机11相互连接；B法兰9端面上设有密封圈12；B法兰9与B垫圈10上皆设有进气口13、排气口14；并且靠近B法兰9端面上的排气口14上设有压力挡片15；气缸2内部设有膨胀系统16；气缸2、A法兰4、B法兰9外部连接件均采用不锈钢材料制作；膨胀系统16包括旋转挡板17、偏心凸轮18、挡片19、弹簧20、第一腔室21、第二腔室22；旋转挡板17侧面与气缸2内壁无缝连接；并且旋转挡板17一端与B垫圈10连接；旋转挡板17另一端与偏心凸轮18紧密连接；其中偏心凸轮18焊接在转轴6上；偏心凸轮18一侧通过挡片19与弹簧20相互连接；挡片19设在旋转挡板17上并紧密处于偏心凸轮18与A法兰4之间；偏心凸轮18、挡片19与气缸2内壁构成第一腔室21、第二腔室22；其中第一腔室21位于进气口13一侧；第二腔室22位于排气口14一侧；转轴6通过加强筋杆23与扣环24相互焊接；扣环24与偏心凸轮18紧密连接；旋转挡板17中部设有圆形通槽25；并且圆形通槽25周围沿着圆形通槽25圆周方向上等距设有四个矩形通槽26；旋转挡板17接近边缘处设有条形通气口27；挡片19一端与偏心凸轮18紧密连接；挡片19另一端通过弹簧20与挡板28连接；挡片19贯穿气缸2；并且挡板28通过连接筋板29与气缸2外壁连接；扣环24与圆形通槽25和矩形通槽26配合后转动连接。

本实用新型二氧化碳热泵制冷循环用膨胀机主要核心部件位于气缸2内部，见附图9，偏心凸轮18和挡片19将气缸2内腔分成第一腔室21和第二腔室22，偏心凸轮18与旋转凸轮17在转轴6的带动下一同旋转，当条形通气口27与进气口13重合时便可进行进气，继续由电机7的带动进行旋转，而位于第一腔室21内的制冷剂便会逐渐变换到第二腔室22，当偏心凸轮18不停旋转时，第二腔室22内的体积越来越小，气压越来越大，当达到一定程度时，条形通气口27与排气口14重合，便可以实现膨胀排气过程。另外转轴6与压缩机11连接即通过将膨胀机的输出轴与压缩机的驱动轴连接，作为压缩机11动力的一部分，可以充分利用输出动力回收膨胀功，节能高效。

本实用新型通过采用A法兰4和B法兰9设计，可以增加膨胀机工作时整体的机械强度；另外通过采用A垫圈5、B垫圈10以及密封圈12设计可以提高装置连接处的密封性，避免因气体泄漏而对膨胀机的性能和工作效率造成影响和干扰；采用贯穿膨胀机后的转轴6与压缩机11连接即通过将膨胀机的输出轴与压缩机11的驱动轴连接，作为压缩机动力的一部分，可以充分利用输出动力回收膨胀功，节能高效；采用压力挡片15的设计，可以通过预先调节压力挡片15与B法兰9的紧合度，即控制气缸2内膨胀气体的压力，当气缸2内的气体压力达到一定程度时便会冲开压力挡片15实现膨胀气体释放；气缸2、A法兰4、B法兰9外部连接件均采用不锈钢材料制造可以提高膨胀机的使用寿命，并且保证膨胀机工作时的稳定性，而且可以避免因长期工作而造成的电化学腐蚀等；膨胀系统16内采用旋转挡板17设计，可以通过扣环24配合在转轴6上进行周期性的进气与排气过程，进一步提高膨胀机的工作效率；采用偏心凸轮18和挡片19以及弹簧20设计，可以形成两个气体腔室，独立实现进气与排气过程，在由转轴6带动的偏心凸轮18旋转后，便可以对第一腔室21内排进的二氧化碳制冷剂进行压缩，当制冷剂变换到第二腔室22后由于容积的不断压缩，压力增大，便会冲破压力挡片15实现膨胀排气过程，高效快捷；采用弹簧20连接挡片19设计，在满足目的的情况下装置结构简单，便于组装和更换；综合所述，本实用新型装置结构简单，强度稳定，操作方便，膨胀排气效果佳，效率高，无泄漏，值得推广应用。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims

1.一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机，其特征在于：包括支撑板(1)；支撑板(1)上端设有气缸(2)；气缸(2)一端通过A螺栓(3)与A法兰(4)连接；并且气缸(2)与A法兰(4)之间设有A垫圈(5)；A螺栓(3)沿着A法兰(4)圆周方向上等距均匀设有八个；A法兰(4)中部被转轴(6)贯穿；转轴(6)一端与电机(7)相互连接；气缸(2)另一端通过B螺栓(8)与B法兰(9)连接；并且气缸(2)与B法兰(9)之间设有B垫圈(10)；B螺栓(8)沿着B法兰(9)圆周方向上等距均匀设有八个；B法兰(9)中部被转轴(6)贯穿；并且贯穿B法兰(9)后的转轴(6)与压缩机(11)相互连接；B法兰(9)端面上设有密封圈(12)；B法兰(9)与B垫圈(10)上皆设有进气口(13)、排气口(14)；并且靠近B法兰(9)端面上的排气口(14)上设有压力挡片(15)；气缸(2)内部设有膨胀系统(16)。

2.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机，其特征在于：气缸(2)、A法兰(4)、B法兰(9)外部连接件均采用不锈钢材料制作。

3.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机，其特征在于：膨胀系统(16)包括旋转挡板(17)、偏心凸轮(18)、挡片(19)、弹簧(20)、第一腔室(21)、第二腔室(22)；旋转挡板(17)侧面与气缸(2)内壁无缝连接；并且旋转挡板(17)一端与B垫圈(10)连接；旋转挡板(17)另一端与偏心凸轮(18)紧密连接；其中偏心凸轮(18)焊接在转轴(6)上；偏心凸轮(18)一侧通过挡片(19)与弹簧(20)相互连接；挡片(19)设在旋转挡板(17)上并紧密处于偏心凸轮(18)与A法兰(4)之间；偏心凸轮(18)、挡片(19)与气缸(2)内壁构成第一腔室(21)、第二腔室(22)；其中第一腔室(21)位于进气口(13)一侧；第二腔室(22)位于排气口(14)一侧。

4.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机，其特征在于：转轴(6)通过加强筋杆(23)与扣环(24)相互焊接；扣环(24)与偏心凸轮(18)紧密连接。

5.根据权利要求3所述的一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机，其特征在于：旋转挡板(17)中部设有圆形通槽(25)；并且圆形通槽(25)周围沿着圆形通槽(25)圆周方向上等距设有四个矩形通槽(26)；旋转挡板(17)接近边缘处设有条形通气口(27)；挡片(19)一端与偏心凸轮(18)紧密连接；挡片(19)另一端通过弹簧(20)与挡板(28)连接；挡片(19)贯穿气缸(2)；并且挡板(28)通过连接筋板(29)与气缸(2)外壁连接。

6.根据权利要求4或5所述的一种用于二氧化碳热泵制冷技术的新型高效节能膨胀机，其特征在于：扣环(24)与圆形通槽(25)和矩形通槽(26)配合后转动连接。