[实用新型]回压辅助作功节能型往复活塞式压缩机

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及往复活塞式压缩机，特别涉及回压辅助作功节能型往复活塞式压缩机，它可以是旋转电机驱动型往复活塞式压缩机或直线电机驱动型往复活塞式压缩机。

背景技术

压缩机作为冰箱、冰柜、空调、制冷、制热系统中的最重要的部件，每年需求量超过1亿台，其中7000多万台为往复活塞式压缩机，并且往复活塞式压缩机的需求量还在增加，这主要是得益于往复活塞式压缩机能适应范围很宽的蒸发压力和很宽的压缩比，而与其争夺压缩机市场的涡旋式压缩机、旋转活塞式压缩机的压缩比是固定的，因此蒸发温度和蒸发压力适应范围较小，这就是为什么涡旋式压缩机空调天气太冷不能制热，天气太热时不能制冷的真实原因，这也是在为什么在中东非常炎热的地区必须使用往复活塞式压缩机的原因。

下面首先分析现有往复活塞式压缩机工作原理：从图1～图4分别展示了常规往复活塞式压缩机的吸气、压缩、排气、膨胀4个过程。图1为是吸气过程：吸气阀开启，气缸开始吸气，随着活塞往下运动，愈来愈多气体吸入气缸，一直进行到活塞下移到活塞下止点为止，气缸吸满气体；图2为压缩过程：当活塞转而向上，这时吸气阀、排气阀都关闭，气缸容积逐渐缩小，气体被压缩，一直压缩与排气压力相等为止；图3为排气过程：当压力达到一定值(大于排气管内压力)时，排气阀开启，活塞继续上行，气体排出，一直到活塞上行到最高位置(这位置称活塞的上止点)时，排气结束；图4为膨胀过程：为了防止活塞与吸排气阀碰撞，活塞上行到上止点时，活塞与气缸顶部之间留有一定间隙，称余隙。当活塞转而向下运动时，排气结束时留在余隙内的高压气体阻止吸气阀开启，吸气不能开始，这时余隙内的气体随着活塞下移而进行膨胀，一直膨胀到当气缸压力等于进气压力时才结束。

为了分析方便，假设蒸发压力为0.8MPa(即吸气压力，或回压)，冷凝压力为2.4MPa(即排气压力)，压缩比为3.0，活塞截面积为20cm²，忽略活塞摩擦力。

从图1到图4可以看出，活塞的正面(A面)的压力是不断变化的。例如：当回气压力等于0.8MPa，而排气压力等于2.4MPa(压缩比为3)时，则活塞正面(A面)压力变化范围为0.8～2.4MPa，而活塞的背面(B面)的压力为0.1MPa。假如活塞面积为20cm²，则活塞A面的受力为160～480kg，而活塞的背面(B面)的受力为20kg，因此活塞净受力为140～460kg。

值得注意的是：在压缩过程(图2)和排气过程(图3)，电机将产生的140～460kg推力使气体压缩；而在膨胀过程(图4)和吸气过程(图1)，电机不但不需要推力，反而气体将推动活塞及连杆主动下行，此时电机将产生一个反方向的力，此时电机受力变化范围为-460～-140kg。因此常规往复活塞式压缩机的电机受力为-460～460kg，详见图10中的a-b-c-d-e-f实线。

往复活塞式压缩机的历史已有100多年，上个世纪40年代末到80年代往复活塞式压缩机的工艺技术获得了较大的发展，但其结构没有发生实质性变化，如何提高往复活塞式压缩机的效率的问题使人们长期处于迷茫之中。随着世界能源的日益紧张，节能呼声愈来愈高，如何使往复活塞式压缩机实现节电节能再次摆在我们的面前。

发明内容

现有的往复活塞式压缩机无法利用回压作功，所以电机受力大，耗电高，效率低。为此提出了一种可以利用回压辅助作功的节能型往复活塞式压缩机。