專利名稱：二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)兩級滾動活塞式膨脹機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于制冷機械設(shè)備，具體涉及一種以二氧化碳為工質(zhì)的制冷循環(huán)系統(tǒng)代 替節(jié)流閥回收功的裝置。
背景技術(shù)：
制冷循環(huán)系統(tǒng)節(jié)流過程造成很大的能量損失，采用膨脹機代替節(jié)流閥進行能量回 收，不僅可以減小不可逆損失，而且可以增大制冷量，能夠提高循環(huán)的效率。目前C02
制冷循環(huán)系統(tǒng)采用的滾動活塞式膨脹機為單級滾動活塞式膨脹機，吸氣控制可以采用機 械方式和電磁式兩種吸氣控制方案。電磁式吸氣控制方案的原理是采用高壓高頻電磁閥 控制，其特點是可以根據(jù)工況變化調(diào)節(jié)流體的吸入時間，從而調(diào)節(jié)膨脹比。根據(jù)工況計 算膨脹機的膨脹比，根據(jù)工作腔的工作容積計算出膨脹機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，進一步確定 膨脹機的膨脹起始角度，從而得出閥桿往復(fù)運動規(guī)律。由于膨脹機的轉(zhuǎn)動速度很快
(!^1500rpm,有的達到3000rpm),所以電磁控制器的工作相應(yīng)頻率很高。032制冷循環(huán) 系統(tǒng)中膨脹機吸入口為10MPa的高壓流體，為了減小吸入口流動損失，吸入口直徑不 能太小，約為8mm，所以設(shè)計耐高壓、高頻、較粗管徑的電磁控制器比較困難。目前 單級滾動活塞式膨脹機采用的一種機械控制方式為凸輪閥桿控制結(jié)構(gòu)，根據(jù)膨脹規(guī)律確 定凸輪的型線，凸輪轉(zhuǎn)動帶動閥桿往復(fù)運動，來控制吸氣關(guān)閉角度。凸輪的型線為平滑 曲線，吸氣關(guān)閉不是在一個角度下立刻關(guān)閉，而是通過一段過程來實現(xiàn)關(guān)閉，使吸氣量 出現(xiàn)偏差。凸輪與閥桿之間以及閥桿與氣缸壁之間存在摩擦損失等問題。單級膨脹機的 機械式控制結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能量損失增大。所以開發(fā)一種兩級的C02滾動活塞式膨脹 機勢在必行。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種適于二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)的兩級滾動活塞式膨脹機。
以下參照附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理進行說明。二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)兩級滾動
活塞式膨脹機具有氣缸、偏心輪、活塞、滑板等，由于是用隔板在兩個活塞式膨脹機 中間隔開再構(gòu)成一個整體，所以具有的部件均是兩套。具體結(jié)構(gòu)是，第一級膨脹機氣缸
1-1與第二級氣缸1-2之間設(shè)有中間隔板3，第一級氣缸1-1的吸氣口 4位于第一級氣缸1-1壁上，第二級氣缸l-2的排氣口 2設(shè)于第二級氣缸l-2壁上。具體地說，第一級膨脹 機排氣口 5與第一級氣缸吸氣口 4分別設(shè)在第一級滑板9-1的兩側(cè)，第二級膨脹機進氣 口 6與第二級氣缸排氣口 2分別設(shè)在第二級滑板9-2的兩側(cè)。根據(jù)需要第一級氣缸與第 二級氣缸進、排氣口的連接方式有兩種，第一種為第一級氣缸排氣口5設(shè)在中間隔板 3上，通過連通管路到達第二級氣缸進氣口 6;第二種為第一級氣缸排氣口5設(shè)在氣 缸壁上，通過連通管路到達第二級氣缸進氣口 6。第一級偏心輪7-1位于第一級滾動活 塞8-1內(nèi)；第二級偏心輪7-2位于第二級滾動活塞8-2內(nèi)。在第一級滾動活塞8-1與第 一級膨脹機氣缸1-1之間裝有第一級膨脹機滑板9-1;在第二級滾動活塞8-2與第二級膨 脹機氣缸1-2之間裝有第二級膨脹機滑板9-2。為實現(xiàn)膨脹機滑板與滾動活塞之間的密 封，在第一、第二級膨脹機滑板與第一、第二級滾動活塞之間均裝有密封元件10。兩級 膨脹機的的工作過程為，C02流體首先進入第一級膨脹機，第一級膨脹機吸氣口直接與 進氣管道相連，不需要額外的進氣控制裝置； 一級氣缸與二級膨脹機連通，流體在膨脹 機內(nèi)膨脹后，通過二級膨脹機的排氣口排出，排氣口直接與排氣管道相連。即兩級膨脹 機之間也不需要額外的吸氣控制結(jié)構(gòu)和排氣控制結(jié)構(gòu)，減少了機械控制的摩擦損失等不 利影響，可以提高系統(tǒng)的效率。


圖l為兩級滾動活塞式膨脹機的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為圖1的主視剖面圖。
具體實施方式
二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)兩級滾動活塞式膨脹機主要由兩個膨脹機和中間隔板等組 成，膨脹機均由氣缸、滾動活塞和偏心輪等組成。首先進行第二級膨脹機的安裝。將滾 動活塞裝于偏心輪軸上，將滑板嵌入氣缸中，再將嵌有滑板的氣缸與滾動活塞相切安裝。 然后擱置中間隔板3，再進行第一級膨脹機的安裝。氣缸的吸氣口和排氣口設(shè)在滑板的 兩側(cè)，調(diào)整第一、第二級膨脹機滑板的位置，使兩滑板的夾角成O。 ~ 60° 。第一級氣 缸排氣通過在氣缸壁上的連通管路15到達第二級氣缸進氣口 6。上端蓋11穿過主軸14 緊靠高壓密封墊13，使密封墊10緊固在氣缸1-1和上端蓋11之間。
本實施例的具體工作流程為:超臨界的二氧化碳流體自吸氣口 4進入第一級膨脹機， 推動活塞轉(zhuǎn)動至排氣孔5， 二氧化碳由連通管道15通過第二級氣缸進氣口 6進入第二級 氣缸1-2。高壓的二氧化碳在兩級膨脹機中推動滾動活塞轉(zhuǎn)動，輸出功，膨脹做功后的 氣液兩相流體(壓力為3 4MPa)通過第二級氣缸上的排氣口 2排出。本實施例吸氣口 直接與進氣管道相連，排氣口直接與排氣管道相連。省卻了單級膨脹機的吸氣控制裝置。
4減小了摩擦等損失，提高了膨脹機的效率。
二氧化碳超臨界制冷循環(huán)的過程為低壓的二氧化碳在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱蒸發(fā)，進入壓 縮機壓縮，工質(zhì)壓力由(3 4MPa)壓縮至高壓(約10MPa)，壓縮機排出的超臨界二 氧化碳進入一個氣體冷卻器，放熱冷卻，然后進入本發(fā)明即兩級滾動活塞式膨脹機。二 氧化碳工質(zhì)在膨脹機中膨脹做功，高壓流體(約10MPa)降壓為低壓的氣液兩相流體(3 4MPa)，進入蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)，如此循環(huán)往復(fù)。
本實用新型的特點和有益效果是具有較高的機械效率，免除了吸氣控制裝置(如 凸輪閥桿結(jié)構(gòu))造成的摩擦損失等問題。而且具有結(jié)構(gòu)簡單清晰、耐高壓、工作狀態(tài)穩(wěn) 定的特點。經(jīng)計算分析以及實驗運行測定，本實用新型可以用于C02制冷循環(huán)系統(tǒng)代替 節(jié)流閥回收膨脹功。
權(quán)利要求1. 二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)兩級滾動活塞式膨脹機，具有氣缸、偏心輪、活塞、滑板，其特征是用隔板在兩個活塞式膨脹機中間隔開再構(gòu)成一個整體，第一級膨脹機氣缸(1-1)與第二級氣缸(1-2)之間設(shè)有中間隔板(3)，第一級氣缸(1-1)的吸氣口(4)位于第一級氣缸(1-1)壁上，第二級氣缸(1-2)的排氣口(2)設(shè)于第二級氣缸(1-2)壁上；第一級氣缸與第二級氣缸進、排氣口的連接方式有兩種，第一種為第一級氣缸排氣口(5)設(shè)在中間隔板(3)上，通過連通管路到達第二級氣缸進氣口(6)；第二種為第一級氣缸排氣口(5)設(shè)在氣缸壁上，通過連通管路到達第二級氣缸進氣口(6)，第一級偏心輪(7-1)位于第一級滾動活塞(8-1)內(nèi)；第二級偏心輪(7-2)位于第二級滾動活塞(8-2)內(nèi)，在第一級滾動活塞(8-1)與第一級膨脹機氣缸(1-1)之間裝有第一級膨脹機滑板(9-1)，在第二級滾動活塞(8-2)與第二級膨脹機氣缸(1-2)之間裝有第二級膨脹機滑板(9-2)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)兩級滾動活塞式膨脹機，其特征是 所述第一、第二級膨脹機滑板與第一、第二級滾動活塞之間均裝有密封元件(10)。
3. 按照權(quán)利要求1所述的二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)兩級滾動活塞式膨脹機，其特征是 所述第一級膨脹機排氣口 (5)與第一級氣缸吸氣口 (4)分別設(shè)在第一級滑板(9-1) 的兩側(cè)，第二級膨脹機進氣口 (6)與第二級氣缸排氣口 (2)分別設(shè)在第二級滑板(9-2) 的兩側(cè)。
專利摘要二氧化碳制冷循環(huán)系統(tǒng)兩級滾動活塞式膨脹機，具有氣缸、偏心輪、活塞、滑板等。用中間隔板將兩個活塞式膨脹機在中間隔開再構(gòu)成一個整體。第一級和第二級氣缸排、進氣口的連接方式可以有兩種，一種為第一級氣缸排氣口設(shè)在中間隔板上，通過連通管路到達二級氣缸進氣口；另一種為第一級氣缸排氣口在氣缸壁上，通過連通管路到達二級氣缸進氣口。偏心輪位于滾動活塞內(nèi)；滾動活塞與氣缸之間裝有膨脹機滑板。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，一級膨脹機的吸氣口直接與吸氣管道相連，二級膨脹機的排氣口始終與排氣管道相連，不需要額外的吸氣控制裝置。結(jié)構(gòu)簡化，同時免除了吸氣控制裝置(如凸輪閥桿結(jié)構(gòu))造成的摩擦損失等問題。提高了膨脹機的效率。
文檔編號F25B9/06GK201285183SQ20082007439
公開日2009年8月5日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日
發(fā)明者姜云濤, 張云憲, 李敏霞, 涂銘海, 馬一太 申請人:天津市新洋科技有限公司