专利名称：二氧化碳跨临界制冷循环摆动转子式膨胀节能器的制作方法
技术领域：
本发明属于制冷空调与供暖机械设备中的节能装置。
背景技术：
开发二氧化碳膨胀机的研究虽然已得到共识，但研究表明二氧化碳系统的COP(性能系数)对二氧化碳膨胀机的效率很敏感，而且只有CO2系统获得60％以上的理想膨胀功才可能超过传统工质系统的能效比。关键问题是如何提高膨胀机效率，获得较高的回收功。不同形式的膨胀机机械效率不同，由于CO2系统膨胀过程压力高，而且膨胀前后压差大。因此控制泄漏，减小摩擦是提高膨胀机机械效率的根本途径。在转子式膨胀机中，滚动活塞的滑板在高压下易变形，导致间隙增大使泄漏量增大，而且滑板在滑槽内的摩擦很大，会影响膨胀功的回收效率。因此有必要设计更高效率的转子式膨胀机，选择新型的活塞。
发明内容
本发明的目的是提供一种直接应用于CO2跨临界循环系统中且具有较高机械效率的节能装置，在实际的制冷、热泵设备中有效提高系统的COP，使CO2膨胀机更具有实际应用的价值。
本发明的结构原理如附图1、附图2所示。二氧化碳跨临界制冷循环摆动转子式膨胀节能器，具有机壳(1)，底座(2)，偏心轮轴(3)，两个气缸体(4、10)、两个摆动转子(5、9)，主、副轴承(6、8)，中间隔板(7)，膨胀气缸进气管(11)，压缩气缸吸气管(12)，电磁阀(13)，气液分离器(14)，绝热层(15)，两个导轨(16、17)，膨胀气缸排气口(18)，压缩气缸排气阀(19)，压缩气缸排气口(20)组成。机壳(1)与底座(2)之间密封，组成一个总内腔，由主、副轴承(6、8)和中间隔板(7)将总内腔隔开，形成两个高压腔和两个低压腔。机壳(1)与主轴承(6)之间为低压腔A，主轴承(6)与中间隔板(7)之间为高压腔B，中间隔板(7)与副轴承(8)之间为高压腔C，副轴承(8)与底座(2)之间为低压腔D，两个低压腔(A、D)由偏心轮轴(3)相连通。两个高压腔(B、C)同轴。摆动转子(5、9)由滚环和摆杆两部分组成，摆动转子(5)置于主轴承(6)与中间隔板(7)之间的高压腔B，摆动转子(9)置于中间隔板(7)与副轴承(8)之间的高压腔C，滚环套在主轴(3)的偏心轮上。摆杆在圆柱形导轨(16、17)中能自由上下滑动，并随导轨左右摆动。摆动转子(5)将主轴承(6)与中间隔板(7)之间的高压腔体分成两部分，一侧吸入来自膨胀气缸进气管(11)的高压高温流体，并在高压腔(B)中进行膨胀，推动滚环沿气缸内表面滚动，即推动摆动转子(5)运动。另一侧进行排气。由于摆杆与滚环为一体，因此摆动转子绕轴心平动。摆杆在圆柱形导轨(16、17)中能自由上下滑动，并随导轨左右摆动。由于摆动转子(5)带动偏心轮轴(3)旋转，从而驱动压缩气缸高压腔(C)中的摆动转子(9)运动。摆动转子(9)将中间隔板(7)与副轴承(8)之间的高压腔体(C)也分成两部分，一侧吸入低温低压的气体，另一侧对吸入的气体进行压缩。摆动转子(9)与摆动转子(5)作相同的运动。为避免两个气缸间进行传热，在中间隔板(7)之间有绝热层(15)，绝热材料为聚四氟乙烯。
本发明的有益效果在于由于活塞的摆杆与滚环为一体，二者不存在密封和润滑问题，减少了泄漏通道，消除了滚环和摆杆间的摩擦损失，而且摆杆变成两侧的支撑，可以承受较大的压力差，同时导轨又能转动，减小了摆杆的侧向力。因此在CO2膨胀过程中，在高压、大压差条件下，活塞的变形小，泄漏量减小，使机械效率提高。
图1为CO2跨临界制冷循环摆动转子式膨胀节能器的结构示意图。图2为图1中的E-E剖面结构图。图3为带膨胀节能器的CO2跨临界循环系统流程图。
附图序号明细表
具体实施方式
本发明在系统的布置上如附图3中的虚线框部分。
安装时，将本实用新型膨胀气缸的进气管口(11)与气体冷却器(23)的出口相连，将排气口(18)与蒸发器(22)的入口相连，而压缩缸的入口为气液分离器，分离来自蒸发器的气体，压缩气缸出口气体与主压缩机的排气混和，进入气体冷却器。
工作时，超临界高压二氧化碳流体(通常压力为10Mpa左右)由进气管道(11)进入缸体(B)内，此时电磁阀(13)处于开启状态，高压流体进入缸体后推动摆动转子(5)转动，并驱动偏心轮轴(3)按附图2所示方向旋转。当旋转到结束的角度时，电路控制发出信号使得电磁阀(13)关闭，停止进气，流体开始自发膨胀。此膨胀过程中，由于压差的作用，高压二氧化碳继续推动偏心轮轴和摆动转子转动，当摆动转子转到缸体排气口位置时，压力降低到排气压力(30～40MPa)，高压二氧化碳变为气液两相流体，由排气口(18)排出，上述的所有旋转部件均旋转一周。下一循环中，电磁阀打开使得高压二氧化碳再次由进气管进入缸体，此时气缸被分为两个腔，一侧进气膨胀，一侧排气。与此同时，低压的蒸气进入压缩气缸，当旋转一周时，整个压缩气缸全部吸满蒸气，在旋转下一周时，气缸也被分成两个腔，随着偏心轮轴(3)和摆动转子(9)继续转动，一侧气缸容积变小，对气体进行压缩，当达到设计压力，推开排气阀，排气，完成压缩过程，另一侧则进行吸气。两个偏心轮轴和摆动转子在两个气缸内如此反复运动，达到输出轴功的目的。
本发明结构简单，体积小，重量轻，运行安全可靠，可有效提高功回收装置的的效率，从而提高整个系统的COP，达到节能的目的。
权利要求
1.二氧化碳跨临界制冷循环摆动转子式膨胀节能器，具有机壳(1)，底座(2)，偏心轮轴(3)，两个气缸体(4、10)、两个摆动转子(5、9)，主、副轴承(6、8)，中间隔板(7)，膨胀气缸进气管(11)，压缩气缸进气管(12)，电磁阀(13)，气液分离器(14)，绝热层(15)，两个导轨(16、17)，膨胀气缸排气口(18)，压缩气缸排气阀(19)，压缩气缸排气口(20)等组成，摆动转子(5、9)由滚环和摆杆组成，其特征是摆动转子(5)置于主轴承(6)与中间隔板(7)之间，摆动转子(9)置于中间隔板(7)与副轴承(8)之间，滚环套在主轴(3)的偏心轮上。
2.按照权利要求1所述的二氧化碳跨临界制冷循环摆动转子式膨胀节能器，其特征是摆动转子(5)将主轴承(6)与中间隔板(7)之间的腔体分成两部分，一侧吸入高压高温流体并进行膨胀，推动摆动转子(5)运动，同时带动偏心轮轴(3)旋转，另一侧进行排气，同时偏心轮轴(3)带动摆动转子(9)运动，摆动转子(9)将中间隔板(7)与副轴承(8)之间的腔体也分成两部分，一侧吸入低温低压气体，另一侧对吸入的气体进行压缩。
全文摘要
二氧化碳跨临界制冷循环摆动转子式膨胀节能器，由缸体，摆动转子，偏心轮轴，底座及电磁阀等组成。主要是将气缸中的活塞设计为摆动转子，一个摆动转子置于主轴承与中间隔板之间，另一个摆动转子置于中间隔板与副轴承之间。滚环套在主轴的偏心轮上，摆杆在圆柱形导轨中能自由上下滑动，并随导轨左右摆动。由于活塞的摆杆与滚环为一体，二者不存在密封和润滑问题，减少了泄漏通道，消除了滚环和摆杆间的摩擦损失，而且摆杆变成两侧的支撑，可以承受较大的压力差，可减少设备的内泄漏，提高节能器的效率。其回收的功占压缩机耗功的20％左右，具有环保、节能的双重效果。
文档编号F25B9/00GK1419088SQ0215391
公开日2003年5月21日 申请日期2002年12月5日 优先权日2002年12月5日
发明者马一太, 杨昭, 李敏霞, 张云宪, 涂铭海, 李丽新 申请人:天津大学