[发明专利]一种用于二氧化碳热泵制冷技术的节能膨胀机

说明书

技术领域

本发明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。

发明内容

本发明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使装置结构简单，便于组装和更换。

为解决上述技术问题，本发明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；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；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，所述的扣环与圆形通槽和矩形通槽配合后转动连接。