[实用新型]二氧化碳球形膨胀压缩机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种压缩机，特别是涉及一种适用于CO₂工质的球形膨胀压缩机。

背景技术

在制冷冰箱空调领域，由于传统制冷剂氟里昂R11、R12、R22对大气臭氧层的破坏以及其它危害，从上世纪80到90年代开始，全球开始限制这些冷媒的使用，目前已大量使用的替代产品为R134a、R600a、R407c、R410A等，这些替代品也是作为过渡性的，因为它们对大气也有不同程度的危害，例如加重室温效应等。从上世纪90年代开始，科学家就开始了对纯天然制冷剂的研究，其中CO₂、NH₃、H₂O被认为是最终的替代品，其中以CO₂最为重要，因为CO₂有许多优良的特点和优良的物理特性：(1)不用专门生产，利用工业副产品即可，使用成本低。(2)单位容积制冷量大，是R12、R22的5-8倍，压缩机工作容积可以很小。(3)运动粘度低，流动损失小。(4)绝热指数高，压缩比低。(5)与润滑油和常用材料适应性好。(6)使用安全。10多年来世界各大工业国都投入了大量的人力物力对CO₂介质的制冷技术进行深入的应用研究，其中在汽车空调、家用热水器方面已有产品上市，对于家用空调、冰箱上的应用也取得了一定进展。

由于CO₂作为制冷剂必须采用跨临界循环运行才能达到高效率，所以工作压力高，是传统制冷剂的5-10倍；同时由于CO₂的最佳工作方案要求多级压缩，同时用一级膨胀回收部分膨胀功，才能使其效率高于传统工质。这些特点对CO₂压缩机膨胀机提出了新的要求。大量的研究表明，涡旋式压缩机、滚动活塞式压缩机、滑片式压缩机用于CO₂压缩机时效率不高，主要是泄漏带来的一系列问题，国外有的公司采用摆动转子式(滚动活塞式的变形)来用于CO₂循环，但也不能称其为非常好的方案，只能是在已有技术条件下的一种比较选择。目前真正可靠的用于CO₂循环的公认为是往复活塞式，它是以其可靠的密封被成功的应用于CO₂循环中。但往复活塞式压缩机的自身缺陷大大的限制了其使用范围，如气阀多、震动大、变频性差等。更为重要的是如果采用CO₂最佳经济循环，多级压缩膨胀(通常为二级压缩一级膨胀)，以上各种压缩机都面临一个问题，就是必须要多个工作缸来完成多级压缩和膨胀。因此在CO₂压缩制冷领域，高效一体化的膨胀压缩机的开发和研究成为世界范围的热点和前沿课题。

本人申请公开的发明专利，专利名称为一种用于压缩机的变容式机构，专利号03114505.1，这是一种全新的压缩机结构，这种压缩机运动件少、无气阀、振动小，其密封性能大大优于滑片式、滚动活塞式、涡旋式、摆动转子式等，其具有交替变化的两个工作室，可实现一级压缩，但其结构尚不能实现多级压缩膨胀，尚不能更好的完全适用于CO₂循环。

发明内容

本实用新型的目的就是在专利03114505.1的技术基础上，开发一种适用于CO₂工质的，在一个球形工作缸内设计出具有多个工作室的二氧化碳球形膨胀压缩机。

二氧化碳球形膨胀压缩机，缸体和缸盖相连形成一个球形内腔，活塞具有球形顶面、从球形顶面中央伸出一活塞轴、活塞下部有一活塞销座；缸盖上设有与活塞轴相配的轴孔，活塞可绕活塞轴在轴孔中自由转动，活塞球形顶面与球形内腔具有相同的球心并形成密封动配合；转盘的下端面中心伸出一转盘轴，转盘上部和下端面之间的外周面为转盘球面，转盘球面与球形内腔具有相同的球心并紧贴球形内腔形成密封动配合；在转盘上部与活塞销座相对应有一转盘销座；中心销插入活塞销座和转盘销座，主轴支架与缸体相连，为主轴的旋转提供支撑，主轴的一端为偏心曲柄，偏心曲柄位于缸体内与转盘轴相连，另一端与动力机构相连，为压缩机变容提供动力；上述活塞轴和转盘轴及主轴的轴线都通过球形内腔的球心，并且活塞轴和转盘轴的轴线与主轴的轴线形成相同的夹角α；其特征是：