涡旋组件、涡旋式压缩及膨胀一体机器和循环系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及涡旋组件，更具体地，涉及集成有压缩机构和膨胀机构的压缩及膨胀一体化涡旋组件，本实用新型还涉及相关联的涡旋式压缩及膨胀一体机器和循环系统。
【背景技术】
[0002]例如涡旋压缩机的压缩机可以应用于例如制冷系统、空调系统和热泵系统(以下也统称为循环系统)中。涡旋压缩机包括用于压缩工作流体(例如制冷剂)的压缩机构，压缩机构进而包括动涡旋部件和定涡旋部件。
[0003]另一方面，在循环系统中，也需要设置主要用于对工作流体的流量进行调节以便使工作流体减压膨胀的膨胀装置(例如膨胀阀)。
[0004]尤其是对于涉及二氧化碳跨临界循环的应用，为了回收工作流体减压膨胀时的膨胀能以便将其转换为机械能而用于压缩工作流体，提出了压缩及膨胀一体化概念。如图1所示(图1是示出根据相关技术的压缩及膨胀一体机器的纵剖图)，根据相关技术的压缩及膨胀一体机器200包括:外壳201 ;包括动涡旋部件207的涡旋式压缩机构202 ；电动马达203 ;以及转子式膨胀机构204。在压缩及膨胀一体机器200中，涡旋式压缩机构202与转子式膨胀机构204经由电动马达203的旋转轴209联接以便实现联动。因此，在这种压缩及膨胀一体机器中，存在结构复杂、制造及装配工艺要求极高、膨胀能回收效率差、尺寸过大和成本较高等问题。
[0005]因此，在本领域中，存在对压缩及膨胀一体机器在简化结构、减小制造及装配难度、改进膨胀能回收效率、缩小尺寸和降低成本等方面进行改进的空间和需求。
[0006]这里，应当指出的是，本部分中所提供的技术内容旨在有助于本领域技术人员对本实用新型的理解，而不一定构成现有技术。
【实用新型内容】
[0007]在本部分中提供本实用新型的总概要，而不是本实用新型完全范围或本实用新型所有特征的全面公开。
[0008]本实用新型的一个目的是提供一种将压缩机构和膨胀机构结合在单个涡旋机构中而实现了真正的压缩及膨胀一体化的涡旋组件。
[0009]本实用新型的另一目的是提供一种能够简化压缩膨胀一体机的相关结构的涡旋组件。
[0010]本实用新型的另一目的是提供一种能够减小制造及装配工艺难度、缩小机器尺寸和降低成本的涡旋组件。
[0011]本实用新型的另一目的是提供一种能够使膨胀能回收的效率更优的涡旋组件。
[0012]本实用新型的另一目的是提供一种能够进一步有效地实现膨胀比调节并且也能够有效地实现对膨胀能回收量的调节的涡旋组件。
[0013]另外，本实用新型的目的还在于提供相关联的涡旋式压缩及膨胀一体机器和循环系统。
[0014]为了实现上述目的中的一个或多个，根据本实用新型的一个方面，提供一种涡旋组件。所述涡旋组件包括:定涡旋部件，所述定涡旋部件具有:定涡旋基板、以及形成在所述定涡旋基板的一侧的第一定涡卷和第二定涡卷；动涡旋部件，所述动涡旋部件具有:动涡旋基板、以及形成在所述动涡旋基板的一侧的第一动涡卷和第二动涡卷。所述第一定涡卷与所述第一动涡卷彼此接合以限定适于压缩工作流体的压缩腔从而构成涡旋压缩机构，并且所述第二定涡卷与所述第二动涡卷彼此接合以限定适于使工作流体膨胀的膨胀腔从而构成涡旋膨胀机构。
[0015]在根据本实用新型的涡旋组件中，所述第一定涡卷的涡卷长度长于所述第二定涡卷的涡卷长度，并且所述第一动涡卷的涡卷长度长于所述第二动涡卷的涡卷长度。
[0016]在根据本实用新型的涡旋组件中，所述第二定涡卷的径向内端与所述第一定涡卷的径向内端相比设置在更径向靠外的位置处，并且所述第二动涡卷的径向内端与所述第一动涡卷的径向内端相比设置在更径向靠外的位置处。
[0017]在根据本实用新型的涡旋组件中，所述第一定涡卷的径向外端至涡旋组件中心的径向距离大致等于所述第二定涡卷的径向外端至涡旋组件中心的径向距离，并且所述第一动涡卷的径向外端至涡旋组件中心的径向距离大致等于所述第二动涡卷的径向外端至涡旋组件中心的径向距离。
[0018]在根据本实用新型的涡旋组件中，所述第二定涡卷的涡卷长度所对应的型线展开角和所述第二动涡卷的涡卷长度所对应的型线展开角分别在340度至380度之间。
[0019]在根据本实用新型的涡旋组件中，所述第二定涡卷的涡卷长度所对应的型线展开角和所述第二动涡卷的涡卷长度所对应的型线展开角分别为大约360度。
[0020]在根据本实用新型的涡旋组件中，构成所述涡旋膨胀机构的所述第二定涡卷和所述第二动涡卷的型线形状和尺寸设计成使得能够实现下述情况中的至少之一:避免所述涡旋膨胀机构的膨胀入口与膨胀出口直接导通；所述膨胀腔的停止进气正时接近所述膨胀腔的开始排气正时；以及在所述膨胀腔的容积达到最大之后或者在所述膨胀腔的容积达到最大之后再度略微变小，才允许所述膨胀腔与所述涡旋膨胀机构的膨胀出口连通。
[0021]在根据本实用新型的涡旋组件中，在所述定涡旋部件处设置有:位于所述定涡旋基板的径向外部的压缩入口 ；位于所述定涡旋基板的大致径向中心处的压缩出口 ；位于所述定涡旋基板的径向外部的膨胀入口 ；以及位于所述定涡旋基板的与所述压缩出口所处位置相比更径向靠外的位置处的膨胀出口。
[0022]在根据本实用新型的涡旋组件中，所述膨胀入口与所述压缩入口定位成大致径向对置，并且/或者，所述膨胀出口在径向方向上定位在所述压缩出口与所述膨胀入口之间。
[0023]在根据本实用新型的涡旋组件中，所述第一定涡卷的径向内端和所述第一动涡卷的径向内端具有修正部，所述修正部的形状和尺寸构造成使得在工作过程中至少所述第一定涡卷的径向内端与所述第一动涡卷的径向内端能够匹配地接合，以便允许所述压缩腔中的径向最内侧压缩腔在排气时的余隙容积最小化。
[0024]在根据本实用新型的涡旋组件中，还包括适于将工作流体间歇地引导至所述涡旋膨胀机构的膨胀流体吸入区的膨胀进气间歇导通装置。
[0025]在根据本实用新型的涡旋组件中，所述膨胀进气间歇导通装置包括:设置在所述动涡旋部件的动涡旋基板的径向外部的面向所述定涡旋部件的表面处的凹槽、设置在所述定涡旋部件的定涡旋基板上的所述涡旋膨胀机构的膨胀入口、和所述涡旋膨胀机构的膨胀流体吸入区，以及所述凹槽定位成与所述第二动涡卷的径向外端在周向方向上相邻并且适于使所述膨胀入口与所述膨胀流体吸入区间歇地导通。
[0026]在根据本实用新型的涡旋组件中，所述膨胀进气间歇导通装置构造成在360度动涡旋绕动角度范围内单次导通，或者所述膨胀进气间歇导通装置构造成在360度动涡旋绕动角度范围内两次导通，并且第一导通对应于所述膨胀腔中的外侧膨胀腔的膨胀行程的开始进气阶段，而第二导通对应于所述膨胀腔中的内侧膨胀腔的膨胀行程的开始进气阶段。
[0027]在根据本实用新型的涡旋组件中，所述涡旋组件构造成使得:所述涡旋膨胀机构在膨胀行程中所产生的膨胀能被回收用于所述涡旋压缩机构在压缩行程中压缩工作流体。
[0028]为了实现上述目的中的一个或多个，根据本实用新型的另一方面，提供一种涡旋式压缩及膨胀一体机器。所述涡旋式压缩及膨胀一体机器包括如上所述的涡旋组件。
[0029]为了实现上述目的中的一个或多个，根据本实用新型的另一方面，提供一种循环系统。所述循环系统包括:第一换热器；以及第二换热器。所述循环系统还包括如上所述的涡旋式压缩及膨胀一体机器。所述第一换热器的入口与所述涡旋压缩机构的压缩出口)连通，所述第一换热器的出口与所述涡旋膨胀机构的膨胀入口连通，所述第二换热器的入口与所述涡旋膨胀机构的膨胀出口连通，并且所述第二换热器的出口与所述涡旋压缩机构的压缩入口连通。
[0030]在根据本实用新型的循环系统中，设置有与所述涡旋膨胀机构并联的、位于所述涡旋式压缩及膨胀一体机器外部的附加膨胀装置，并且/或者设置有在上游和/或下游与所述涡旋膨胀机构串联的、位于所述涡旋式压缩及膨胀一体机器外部的附加膨胀装置。
[0031]在根据本实用新型的循环系统中，所述循环系统是利用二氧化碳作为工作流体的热泵系统或空调系统。
[0032]根据本实用新型的涡旋组件(压缩及膨胀一体组件)和压缩及膨胀一体机器，将压缩机构和膨胀机构结合在单个涡旋机构中而实现了真正的压缩及膨胀一体化。这样，与经由附加的旋转轴将压缩机构与膨胀机构驱动地联接在一起的所谓相关技术方案相比，可以极大地简化压缩膨胀一体机的结构，而且也可以减小制造及装配工艺难度、缩小机器尺寸和降