专利名称：组合式二氧化碳膨胀压缩机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压縮机，特别是涉及一种球形膨胀压縮机与滚动转子式组合而成的 膨胀压縮机。
背景技术：
在C02跨临界制冷循环中所使用的膨胀压縮机都面临工作压差大的工作条件，通常是传统工质制冷循环工作压差的5—10倍。专利号申请号为200610104569.8和专利号为 ZL200620079799.9的中国专利公开的球形膨胀压縮机，能较好的应用于0)2跨临界循环，具有较多有点。但在其排量增大到一定程度时具有主轴扭矩波动大的缺点，另外其结构不紧凑， 尤其是主轴周围有较大空间没有利用。
因此如何减小球形膨胀压缩机的主轴扭矩波动和使其结构更加紧凑是一个很有价值的研 究方向。
发明内容
本发明的目的就是在专利200610104569. 8、 ZL200620079799. 9和现有的滚动转子式压縮 机制造技术的基础上，开发一种由球形膨胀压縮机和滚动转子式压縮机组合而成的膨胀压縮机，该膨胀压縮机可用于C02工质的制冷循环。
合式二氧化碳膨胀压縮机，由球形膨胀压縮机和滚动转子式压縮机组合而成，其特征是球形膨胀压縮机的主轴上有一偏心结构，该偏心结构作为滚动转子式压缩机的转子，滚动转子式压縮机的转子缸体位于球形膨胀压縮机缸体与主轴支架之间，转子缸体上设有进气 孔和排气孔，并装有滑片和滑片弹簧，在排气孔上设有排气阀，在球形膨胀压縮机的主轴支架和缸体之间形成滚动转子式压縮机；主轴由主轴支架和球形膨胀压缩机缸体上的主轴孔支 撑，滚动转子式压縮机开始压縮工质的起点与球形膨胀压缩机开始压縮工质的起点在主轴旋 转方向上相差一定角度；
通常滚动转子式压縮机开始压縮工质的起点与球形膨胀压縮机开始压縮工质的起点在主轴旋转方向上相差180度；
所述球形膨胀压缩机为二级压縮一级膨胀，在组合结构中，滚动转子式压缩机的作为第一级压縮，球形膨胀压縮机作为第二级、第三级压缩和一级膨胀；
也可以将摆动转子式、滑片式和各种摆线式压縮机，以这种相同的方式与球形膨胀压缩机组合，形成组合式二氧化碳膨胀压縮机。
本发明的优点-
(1) 结构紧凑由于利用了球形膨胀压縮机主轴孔周围的空间，增加了一级压縮，可以增大排量使整机结构紧凑；
(2) 运转平顺性好由于第一级压縮开始的起点与第二级压縮的和第三级压縮开始的起点在主轴的旋转方向上错开了一定角度，所以主轴的扭矩波动小，整机振动小，噪音低；
(3) 效率高由于以非常小的结构改动增加了一级压缩，减小了压缩功耗，同时由于主轴扭矩波动小提高了电机效率，所以整机效率高。
图l:实施例组合结构剖面图2:图l中A-A剖面图3:实施例中组合结构中机壳剖面图4:图3中K-K剖面图5:转子缸体主视图6:图5中M向视图7:图5中N向视图8:图3中E-E剖面图9:图3中F-F剖面图10:图3中G"G剖面图11:实施例中球形膨胀压縮机的活塞主视图12:实施例中球形膨胀压縮机的活塞左视图13:实施例中球形膨胀压縮机的活塞铰链支撑主视图14:实施例中球形膨胀压縮机的活塞铰链支撑左视图15:滑块主视图16:滑块左视图17:实施例中活塞与活塞铰链支撑组合主视图18:活塞与活塞铰链支撑组合左视图19:实施例中转盘主视图20:实施例中转盘左视图21:实施例中转盘俯视图22:主轴主视图中l-缸体；2-缸盖；3-活塞；4-中心销；5-转盘；6-球面轴承；7-主轴支架；8-主 轴；9-连接螺钉；10-活塞铰链支撑；11-定位螺钉；12-滑块；13-转子缸体；14-滑片；15-滑片弹簧；16-排气阀；17-阀片限位块；18-气阀螺钉；19-机罩壳；
101-工作室Vl、工作室V2的进排气通道；102-工作室V3、工作室V4的进排气通道； 103-工作室V5、工作室V6的进棑气通道；104-进气孔；105-排气孔；
201-工作室V1; 202-工作室V2; 203-工作室V3; 204-工作室V4; 205-工作室V5; 206-工作室V6; 207-工作室V7; 208-工作室V8;
301-A气道；302-B气道；303-C气道。
具体实施方式
如图1、图2所示，该压缩机由球形膨胀压缩机和滚动转子压缩机组合而成；球形膨胀 压縮机的主轴8上有一偏心结构，该偏心结构作为滚动转子式压缩机的转子，滚动转子式压 縮机的转子缸体13位于球形膨胀压縮机缸体1与主轴支架7之间，转子缸体13上设有进气 孔104和排气阀16，并装有滑片14和滑片弹簧15，在球形膨胀压縮机的主轴支架7和缸体 1之间形成滚动转子式压缩机；主轴8由主轴支架7和球形膨胀压缩机缸体1上的主轴孔支 撑；主轴支架7、转子缸体13通过连接螺钉9连接在缸体1的法兰上，机壳罩19为圆筒状， 结构形状与转子缸体、缸体1的法兰、主轴支架的外形相适配；
如图3、图4、图5、图6、图7所示，转子缸体13为一圆环结构，圆环的中心线与主轴 8的轴线重合，转子缸体13上设有进气孔104和排气孔105，进气孔104在圆环壁上直接开 通，排气孔105沉入圆环的侧壁凹入的空腔底部并在圆环壁上开通，排气孔105上装有排气 阀16和阀片定位块17，排气阀16和阀片定位块17置于上述空腔内，通过气阀螺钉18固定 在空腔的底部；
如图l、图2、图22所示，主轴8的为一偏心结构，在与缸体1上的主轴孔配合处的圆 中心线与主轴中心线重合，在与转子缸体相切的为一相对于转子缸体13的偏心圆柱，圆柱的 中心线与主轴的中心线平行，滑片14通过滑片弹簧15始终贴合在主轴外圆上，这样主轴8 旋转时在转子缸体和主轴之间形成滚动转子压缩机的进气室207和排气室208。
如图1所示，所述球形膨胀压縮机包括缸盖2、缸体l、活塞3、转盘5、中心销4、主 轴8、主轴支架7等零件，缸体1和缸盖2通过螺钉相连形成球形内腔，活塞3具有球形顶 面，在球形顶面中央突出一活塞轴，活塞3的下部有一活塞销座，缸盖2上对应活塞轴有一 活塞轴孔，活塞3装入活塞轴孔中可自由转动，活塞3的球形顶面和上述球形内腔相贴合； 转盘5的上部与活塞销座相对应有一转盘销座，转盘5的下端面中央向下突出一转盘轴，转 盘5的球形面与所述球形内腔相贴合；活塞铰链支撑10与活塞销座通过定位螺钉11连为一 体，参见图17、图18，与转盘销座组合形成柱面铰链副，中心销4插入销孔形成两端具有球 形端面的圆柱铰链；主轴支架7为主轴8的旋转提供支撑，主轴8的一端为偏心曲柄，偏心 曲柄位于缸体l内与转盘轴通过球面轴承6相连，另一端与动力机构相连，为膨胀压缩机变 容提供动力；活塞3的下端和转盘5的上端形状相配、活塞销座与转盘销座相配，主轴8转 动时，活塞3相对转盘5摆动，柱面铰链两端面、转盘球面、活塞球形顶面分别与所述球形 内腔形成密封动配合，活塞3和转盘5通过柱面铰链连接形成密封动配合；
活塞3的下端面和转盘5的上端面均为平面，活塞3和转盘5绕中心销4相对摆动时， 转盘5的上端面、活塞3的下端面、活塞铰链支撑10的平端面与球形内腔之间形成容积交替 变化的工作室VI 201和工作室V2 202;滑块12的侧面、扇形滑道的侧面及活塞铰链支撑10 的平端面之间形成容积交替变化的工作室V3 203和工作室V4 204;转盘销座圆环体的扇形 凸块在活塞销座半圆柱孔的扇形空腔中摆动，在扇形凸块的侧面、扇形空腔的侧面与活塞铰 链支撑10的平端面间形成容积交替变化的工作室V5 205和V6 206。
如图3所示，在缸体1和缸盖2形成的球形内腔上分别设有各个工作室的进排气通道， 进排气通道设在缸体1和缸盖2的球形内腔内表面上，布置在垂直于活塞轴线的环形空间内 并连通缸外，图8—图10分别是图3中E-E、 F-F、 G-G剖面图，F-F剖面为工作室V1 201、 工作室V2 202的进排气通道101的结构示意图，E-E剖面为工作室V5 205、工作室V6 206 的进排气通道103的结构示意图，G~G剖面为工作室V3 203、工作室V4 204的进排气通道 102的结构示意图。
活塞3具有球形顶面，在球形顶面的中央突出一活塞轴，活塞3的下部有一活塞销座， 活塞销座为一在活塞下端面形成的开口向下的半圆柱孔，在半圆柱孔的内圆周的顶部沿半圆 柱孔的轴线方向有一凹入的扇形空腔，该扇形空腔沿半圆柱孔的轴向贯通，在与半圆柱孔的 轴线垂直的截面上呈扇形；半圆环体的轴线垂直于活塞轴并通过球形内腔的中心；半圆环体 的两端面为相互平行的平面，平面上有螺纹孔；活塞的下端面为平面；如图ll、图12所示， 图ll为活塞主视图；图12活塞左视图。
活塞铰链支撑10的一端为平面，另一端为球面，球面与所述球形内腔球面相配，活塞铰 链支撑10的平端面及侧面形状与活塞销座两端和转盘销座两端结构相配，球面中央有一圆柱 销孔，圆柱销孔的尺寸与中心销4相配；如图13、图14所示，图13为活塞铰链支撑主视图；图14为活塞铰链支撑左视图。
活塞3与活塞铰链支撑10通过定位螺钉11固定相连，在活塞销座和转盘销座的两外端 形成与球形内腔相配的球面，图17为活塞与活塞铰链支撑组合主视图；图18为活塞与活塞 铰链支撑组合左视图19为转盘主视图，图20为转盘左视图，图21为转盘俯视图，转盘5的下端面中央向 下突出一转盘轴，上端与活塞销座相适应向上突出一转盘销座，转盘销座为一圆环体，圆环 体的轴线与上述活塞半圆柱孔的轴线为同一轴线，在转盘销座圆环体的的外圆周上沿圆环轴 线向外形成扇形凸块，该扇形凸块在转盘销座轴向贯通，在圆周面上呈扇形，与活塞销座扇 形空腔相配且扇形圆心相同；转盘销座圆环体的外圆与活塞销座半圆柱孔的内圆相配，形成 密封动配合；转盘销座圆环体的内圆与中心销4相配达到密封动配合，转盘球面与球形空腔 相贴合并具有相同的球心；转盘5的上端面为平面，活塞3的下部形状与转盘5的上部形状 相适配；在转盘销座圆环体的下部有一扇形滑道，扇形滑道在圆环体的轴向开通，扇形滑道 的轴线与圆环体的轴线平行，滑块12的形状与扇形滑道的形状相适配，滑块12的上下圆弧 面与滑道的上下圆弧面相贴合并形成密^"动配合，滑块12的两端面与活塞铰链支撑10的平 端面相贴合并通过定位螺钉固定连接，活塞3与转盘5相对摆动时，滑块的侧面、滑道的侧 面及活塞铰链支撑10的平端面之间形成容积交替变化的工作室V3和工作室V4;如图15-图 16所示为滑块结构示意图，图15为滑块主视图，图16为滑块左视图，滑块12的截面为扇 形，两端平面上具有螺纹孔。
活塞铰链支撑10与活塞销座和转盘销座两端的形状相适配，中心销4的两端面形状与球 形内腔内表面相适配；柱面铰链与球形内腔相接触的两端面与球形内腔为密封动配合，活塞 铰链支撑10与转盘销座之间形成密封动配合；
每个工作室都开有一气道，气道设置在活塞3和活塞铰链支撑10上，如图11、图17 和图18所示，工作室V1 201和工作室V2 202的气道为A气道301， A气道301设置在活塞 球形外表面上，工作室V3 203和工作室V4 204的气道为B气道302， B气道302设在活塞铰 链支撑10上，工作室V5 205和工作室V6 206的气道为C气道303， C气道303设在活塞3上。
在组合结构中，滚动转子式压縮机的作为第一级压縮，球形膨胀压縮机作为第二级、第三级压縮和一级膨胀；即滚动转子式压縮机的进气室207、排气室208作为第一级压缩，球 形膨胀压縮机的工作室V1 201、工作室V2 202作为第二级压縮，工作室V3 203、工作室V4 204作为第三级压縮，工作室V5 205、工作室V6 206作为一级膨胀用，即可用作适用于Ca 循环的三级压縮一级膨胀的组合式膨胀压縮机。
滚动转子式压缩机开始压縮工质的起点与球形膨胀压缩机开始压缩工质的起点在主轴旋 转方向上相差一定角度；
通常滚动转子式压縮机开始压缩工质的起点与球形膨胀压縮机开始压縮工质的起点在主 轴旋转方向上相差180度；
权利要求1.组合式二氧化碳膨胀压缩机，由球形膨胀压缩机和滚动转子式压缩机组合而成，其特征是球形膨胀压缩机的主轴(8)上有一偏心结构，该偏心结构作为滚动转子式压缩机的转子，滚动转子式压缩机的转子缸体(13)位于球形膨胀压缩机缸体(1)与主轴支架(7)之间，转子缸体(13)上设有进气孔(104)和排气孔(105)，并装有滑片(14)和滑片弹簧(15)，在排气孔(105)上设有排气阀(16)，在球形膨胀压缩机的主轴支架(7)和缸体(1)之间形成滚动转子式压缩机；主轴(8)由主轴支架(7)和球形膨胀压缩机缸体(1)上的主轴孔支撑。
2. 根据权利要求1所述的组合式二氧化碳膨胀压縮机，其特征是滚动转子式压縮机开始压 缩工质的起点与球形膨胀压縮机开始压縮工质的起点在主轴旋转方向上相差180度。
专利摘要本专利公开了一种组合式二氧化碳膨胀压缩机，由球形膨胀压缩机和滚动转子式压缩机组合而成，球形膨胀压缩机的主轴(8)上有一偏心结构，该偏心结构作为滚动转子式压缩机的转子，滚动转子式压缩机的转子缸体(13)位于球形膨胀压缩机缸体(1)与主轴支架(7)之间，转子缸体(13)上设有进气孔(104)和排气孔(105)，并装有滑片(14)和滑片弹簧(15)，在排气孔(105)上设有排气阀(16)，在球形膨胀压缩机的主轴支架(7)和缸体(1)之间形成滚动转子式压缩机；主轴(8)由主轴支架(7)和球形膨胀压缩机缸体(1)上的主轴孔支撑。该组合结构压缩机的优点是结构紧凑、运转平顺性好、效率高。
文档编号F04C23/00GK201180651SQ20082002859
公开日2009年1月14日 申请日期2008年3月18日 优先权日2008年3月18日
发明者王陆一 申请人:王陆一