专利名称：特别适用于气体压缩机的气体抽吸和压缩系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体抽吸和压缩系统，特别适用于气体压缩机。
背景技术：
众所周知，目前新的挑战是环境保护，特别是按照有关气候改变的京都协议要求强制性地显著减少温室效应气体的排放，工业化国家面临的是制冷产业需要找到当前具有高GWP(全球温升效应，Global Warming Potential)的HFC(氢氟烃，hydrofluorocarbons)类型制冷剂的替代物。
在本文中，二氧化碳本身作为一种化合物存在，被接受作为在制冷循环中通过蒸气压缩的制冷剂的机会很大。二氧化碳的重要特性在于它的高工作压力，高排放温度和高体积容量。这些特征意味着在通过周围空气冷却的低压抽吸系统中，带有中间冷却的两级压缩工作过程是非常必需的。
在两极压缩的情况下，对于小能量级的商用制冷也就是非家用制冷，所述二氧化碳的高体积容量导致在第二级具有非常低的立方容量，这样在构造替代压缩机时产生配置上的困难。
所述可替代活塞压缩机的机构通常是连接杆/曲柄的方式。这样的机构需要在活塞的中部区域设置连接销，连接杆通过所述连接销将所需能量传递到活塞以克服在活塞头的压力。所述连接不允许气缸构造的直径小于一定数值，这样在很小的立方容量下只产生可忽略的活塞冲程运动。小冲程/直径比进一步涉及在工作压力下的高可变容量输出。
基于连接杆/曲柄装置(双直径活塞)解决这样的问题的可行方法产生了短连接杆和主要的横向应力。因此就需要寻找允许小立方容量的结构具有适当冲程/直径比的替代物。
止转棒轭机构，由活塞，导引件，滑动件和曲轴构成，它取消了活塞上的连接，允许活塞被制造成所需要的直径，不管它可能是多么小。
然而，在实践中还发现在小直径的情况下，缺陷在于在活塞的头部没有足够的空间来安置所有的阀(入口和出口)。
发明内容
本发明所述的尤其是用于气体压缩机的气体抽吸和压缩系统的目的在于解决上述的现有技术中的已知的问题，并且其带来很多将在下面描述的优点。
本发明所述的尤其是用于气体压缩机的气体抽吸和压缩系统，具有这样的方式，包括直径相当小的结合到压缩室的气缸上的活塞，其特征在于它包括在活塞下死点附近的气缸横向区域上的气体吸入口，安装在活塞内的P-V最优化阀，以如下方式沿径向在活塞中形成的连接所述吸入口和P-V最优化阀的至少一个孔口，即所述至少一个孔口可以沿着吸入口移动，使得在活塞的吸气冲程中气体进入到压缩室中，并且在活塞的压缩冲程中阻止气体流通。
所述吸入口的设置使得在压缩机中的带有很小直径的气缸的吸入气体的设计变得很有效率，因为它不需要在活塞头中设置吸入阀了。
此外，所述P-V最优化阀(P-V即压力-容积)的设计显著地提高了系统能量的效率，它消除了在活塞的收缩冲程中所产生的真空。
有利的是，所述至少一个孔口设置在一个平面内，该平面不同于包含与活塞头和气缸后部上的反作用转矩相对应的应力的平面。因此它就可能避免活塞的引导件表面区域的减少。
优选的是，所述P-V最优化阀基本上沿轴向居中设置在活塞内。实际上是在那里设置了独特的压缩阀，也就是前述的P-V最优化阀，这样可以把它设置在与活塞横截面的几何中心相对应的位置上。
依照本发明的一个实施例，所述P-V最优化阀的前端部分包括凸起部分，它可以在活塞的上死点占据相应排气口的部分容积。因此，这个凸起部分可以减少所述压缩室的死区容积，这样尤其是在低吸入压力下就避免有可能产生的容积性能降低。
优选的是，所述活塞的直径小于11mm。如上所述，所述本发明的气体抽吸和压缩系统是特别应用在具有直径相当小的活塞上。
依照另一方面，本发明还涉及气体压缩机，其包括上述类型的气体抽吸和压缩系统。
优选的是，所采用的气体是二氧化碳，如上所述，二氧化碳提供高工作压力、高排气温度和高体积容量。同样地，它符合京都协议的要求，有助于减少温室效应。
为了更好地描述上述列出的内容，给出了一些附图，这些附图示意性并仅仅通过非限制性实例的方式表示了本发明的气体抽吸和压缩系统，尤其是用于气体压缩机实施方式的实际例子，其中图1是依照本发明的气体抽吸和压缩系统的示意图；图2是显示了气体吸入口位置的活塞的截面图；图3是本发明气体抽吸和压缩系统结合单级制冷压缩机的示意性截面图；具体实施方式
如图1所示，本发明的气体抽吸和压缩系统1包括具有非常小的直径的活塞2，优选的是小于11mm，其与压缩室4的气缸3配合，所述的活塞2在这样的方式下连接到止转棒轭机构5上。所述本发明的系统1还包括设置在活塞2下死点附近的气缸3的侧面区域上的气体吸入口6，配置在活塞2内部居中位置的P-V最优化阀7(P-V即压力-容积)，沿径向在活塞2中形成并且连接吸入口6和P-V最优化阀7的两个孔口8。因此所述活塞2的孔口8可以沿着吸入口6移动，使得在活塞2的吸气冲程中气体进入到压缩室4中，并且在活塞2的压缩冲程中阻止气体流通。依靠这样的设计，也就不需要使用吸入阀了。
图2显示的是气体吸入孔口8设置在一个平面内，该平面不是垂直和水平的平面，这是为了避免它们承受与活塞头2和气缸3后部上的反作用转矩有关的应力。
图3显示的是单级制冷压缩机9的内部设计图，其中结合了本发明的气体抽吸和压缩系统1。气体通过抽吸口10进入，直到进入到吸入口6。当活塞2开始它的吸气或收缩冲程时，气体在低压下通过孔口8进入P-V最优化阀7的阀室中。活塞2的收缩所产生的真空与吸入口6中的气体真空之间的压力差打开了阀7并且打破了气缸3的真空状态。当活塞头2到达吸入口末端11时，气体突然进入到缸体3中完成填充过程，使气缸3在活塞2的剩余冲程中达到吸入口6现有的压力。
所述P-V最优化阀7的前端部分包括凸起部分12，它可以在活塞2的上死点占据排气口的部分容积。
在压缩冲程中，当达到了点11时，气缸3中的压力快速升高并且关闭P-V最优化阀7。所获得的压力可以打开排气阀13，被压缩的气体到达排气口14。
权利要求
1.一种特别适用于气体压缩机(9)的气体抽吸和压缩系统(1)，包括直径相当小的结合到压缩室(4)的气缸(3)上的活塞(2)，其特征在于它包括设置在活塞(2)下死点附近的气缸(3)横向区域上的气体吸入口(6)，安装在活塞(2)内的P-V最优化阀(7)，以如下方式沿径向在活塞(2)中形成的连接所述吸入口(6)和P-V最优化阀(7)的至少一个孔口(8)，即所述至少一个孔口(8)可以沿吸入口(6)移动，使得在活塞(2)的吸气冲程中气体进入到压缩室(4)中，并且在活塞(2)的压缩冲程中阻止气体流通。
2.根据权利要求1所述的系统(1)，其特征在于，所述至少一个孔口(8)所在的平面不是包含与活塞头(2)和气缸(3)后部上的反作用转矩相应的应力的平面。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的系统(1)，其特征在于，所述P-V最优化阀(7)基本上沿轴向居中安装在活塞(2)内。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的系统(1)，其特征在于，所述P-V最优化阀(7)的前面部分包括凸起部分(12)，所述凸起部分可以在活塞(2)的上死点处占据相应排气口的部分容积。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的系统(1)，其特征在于，所述活塞(2)的直径小于11mm。
6.一种气体压缩机(9)，其特征在于，它包括权利要求1至5中任意一项所述类型的气体抽吸和压缩系统(1)。
7.一种气体压缩机(9)，依照前述权利要求中的任意一项，其特征在于，所述气体是二氧化碳。
全文摘要
一种特别适用于气体压缩机的气体抽吸和压缩系统，包括直径相当小的结合到压缩室(4)的气缸(3)上的活塞(2)。其特征在于它包括设置在活塞(2)下死点附近的气缸(3)横向区域上的气体吸入口(6)，安装在活塞(2)内的P－V最优化阀(7)，以如下方式沿径向在活塞(2)中形成的连接所述吸入口(6)和P－V最优化阀(7)的至少一个孔口(8)，即所述至少一个孔口(8)可以沿吸入口(6)移动，使得在活塞(2)的吸气冲程中气体进入到压缩室(4)中，并且在活塞(2)的压缩冲程中阻止气体流通。提高了压缩机的能量利用效率并且不需要在活塞头中设置吸入阀。
文档编号F04B39/10GK1966980SQ20061016272
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月8日 优先权日2005年11月8日
发明者何塞·萨罗·阿隆索 申请人:器具零件西班牙股份有限公司