專利名稱：一種用于跨臨界CO₂制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力機(jī)械，特別涉及一種用于跨臨界co2制冷循環(huán)系
統(tǒng)的一種滑片膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
跨臨界co2循環(huán)制冷系統(tǒng)是一種新型環(huán)保制冷系統(tǒng)，但由于系統(tǒng)壓力
比常規(guī)制冷系統(tǒng)壓力高，壓差大，因此節(jié)流壓力損失非常大。使用膨脹機(jī)代 替節(jié)流閥可以減少節(jié)流過程的不可逆損失，同時(shí)又能回收高壓工質(zhì)的膨脹
功，將能大大提高制冷系統(tǒng)的COP值。 一般滑片膨脹機(jī)在高壓力、高壓差
的情況下，泄漏和摩擦損失非常嚴(yán)重，特別是滑片底部在沒有特殊背壓的情 況下，容易出現(xiàn)滑片與氣缸脫離現(xiàn)象。增加背壓或者加彈簧可以防止滑片脫 離，但帶來很大的摩擦損失。根據(jù)發(fā)明人所進(jìn)行的資料檢索，沒有查到與本 發(fā)明相關(guān)的文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種用于跨臨界co2制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨
脹機(jī)的結(jié)構(gòu)，該滑片膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、能夠有效防止滑片
與氣缸的脫離、泄漏小、摩擦低，特別適用于co2制冷循環(huán)等高壓差制冷系統(tǒng)。
實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)解決方案是 一種用于跨臨界C02制冷循環(huán)
系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)氣缸體，在氣缸體的一端安裝有左端蓋，
氣缸體的另一端安裝有軸承座，軸承座安裝在底座上；氣缸體的內(nèi)腔中設(shè)置 有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子連接有轉(zhuǎn)子軸，軸承內(nèi)嵌在軸承座中；軸承的端部有軸承壓蓋， 軸承壓蓋內(nèi)有軸封，軸封通過右端蓋壓緊；其特征在于，所述的轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子
軸之間用鍵連接，軸向不固定，形成浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)子在軸向能夠自由移動(dòng); 轉(zhuǎn)子上還設(shè)有垂直布置的2對(duì)滑片，每對(duì)滑片之間通過連接桿相連，且連接 桿與滑片中間布置有蝶形彈簧或圓柱彈簧。
本發(fā)明的用于跨臨界C02制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 加工方便、體積小、重量輕，泄漏和摩擦均小于現(xiàn)有滑片膨脹機(jī)。用該滑片 式膨脹機(jī)代替節(jié)流閥，回收高壓工質(zhì)的膨脹功，達(dá)到很好的節(jié)能效果，可廣 泛應(yīng)用于C02等工質(zhì)的空調(diào)，熱泵，熱水器等循環(huán)系統(tǒng)中，改變使用節(jié)流 閥時(shí)節(jié)流損失較大的缺點(diǎn)，可大大提高系統(tǒng)的COP。


圖1是本發(fā)明滑片膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明滑片膨脹機(jī)中滑片式膨脹機(jī)的橫向剖面示意圖。
圖3是本發(fā)明滑片膨脹機(jī)中滑片組合的示意圖。
圖4是本發(fā)明滑片膨脹機(jī)中采用型線的示意圖。
上述圖1中的標(biāo)號(hào)分別為1為滑片式膨脹機(jī)左端蓋，2為氣缸體，3 為轉(zhuǎn)子，4為軸承座，5為鍵，6為軸承，7為0型密封圈，8為軸承壓蓋， 9右端蓋，IO為橡膠密封，ll為底座，12為滑片，13為轉(zhuǎn)子軸，14為連接 桿，15為蝶形彈簧。
圖2中的標(biāo)號(hào)分別為2為氣缸體，5為鍵，12為滑片，13為轉(zhuǎn)子軸， 14為連接桿，15為蝶形彈簧。
圖3中的標(biāo)號(hào)分別為12為滑片，14為連接桿，15為蝶形彈簧，16 為圓柱彈簧。
以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述， 以便更清楚的理解本發(fā)明的目的、具體組件特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明的用于跨臨界C02制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹
機(jī)，包括 一個(gè)氣缸體2，氣缸體2的一端安裝有左端蓋1，氣缸體2的另 一端安裝有軸承座4，軸承座4安裝在底座11上；氣缸體2內(nèi)腔中設(shè)置有
轉(zhuǎn)子3，轉(zhuǎn)子3連接有轉(zhuǎn)子軸13，轉(zhuǎn)子3均勻布置有2對(duì)滑片12，每對(duì)滑 片12之間通過連接桿14相連，軸承6內(nèi)嵌在軸承座4中；軸承6的端部有 軸承壓蓋8，軸承壓蓋8內(nèi)有軸封10，軸封10通過右端蓋9壓緊；轉(zhuǎn)子3 通過鍵5與軸承6的轉(zhuǎn)軸13相連，軸向不固定，形成浮動(dòng)結(jié)構(gòu)；滑片12 的底部與連接桿14之間安裝有蝶形彈簧15。
軸承座4與右端蓋9之間、以及軸承壓蓋8與右端蓋9之間安裝有O 型密封圈7。
轉(zhuǎn)子3通過轉(zhuǎn)軸13安裝在氣缸體2內(nèi)腔中，滑片12布置在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的 滑片槽內(nèi)。
轉(zhuǎn)子軸13采用的材料為20CrMnSi，表面淬火到HRC50 — 55，以減小 磨損。氣缸及其零部件的材料使用45鋼，滑片12為鍍有MoS2或Ti減摩 涂層的鋁合金或不銹鋼，或有自潤滑作用的樹脂材料；
所述的氣缸體2的氣缸型線在任意角度均使氣缸的直徑相等，且各段曲 線光滑過渡。氣缸型線在任意角度氣缸的直徑相等，且各段曲線光滑過渡。
轉(zhuǎn)子3采用懸臂結(jié)構(gòu)，軸承6裝在轉(zhuǎn)子一側(cè)的軸承座4中，用于合理承 受整個(gè)設(shè)備的負(fù)載；
軸承6為自潤滑球軸承。軸封10是自潤滑橡膠軸封。
轉(zhuǎn)子3為浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)子3與轉(zhuǎn)子軸13之間只用鍵5連接，軸向并 不固定，所以轉(zhuǎn)子3在軸向可以自由移動(dòng)。在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子3兩側(cè)的油膜會(huì) 自動(dòng)平衡轉(zhuǎn)子3兩側(cè)的軸向力，避免轉(zhuǎn)子卡死。
蝶形彈簧15變形量小但變形力大，可以在很小的變形下承受高壓差所 產(chǎn)生的氣體力，保證滑片12與氣缸的貼合，防止滑片12的頂部泄漏，同時(shí) 蝶形彈簧15可以自動(dòng)調(diào)整變形量對(duì)滑片12或氣缸的磨損進(jìn)行補(bǔ)償。在不同
的工況下可以選擇用圓柱彈簧16代替蝶形彈簧15，特別是在壓差較小的情 況時(shí)。
從圖l中可以看出轉(zhuǎn)子3為浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸13之間只用鍵
連接，軸向并不固定，所以轉(zhuǎn)子在軸向可以自由移動(dòng)。在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子兩側(cè)
的油膜會(huì)自動(dòng)平衡轉(zhuǎn)子3兩側(cè)的軸向力，避免轉(zhuǎn)子3被卡死。
從圖3 (a)中可以看出滑片12和連接桿14之間安裝蝶形彈簧15，保
證滑片12頂部與氣缸內(nèi)壁的貼合，防止滑片12頂部泄漏。同時(shí)保證氣缸內(nèi)
壁或滑片12磨損后的自我補(bǔ)償。圖3 (b)給出另一種滑片組合，其中圓柱
彈簧16用來代替蝶形彈簧15，適應(yīng)壓差較小的工況。
從圖4中可以看出汽缸體3中用的型線由三段曲線連接而成。進(jìn)氣孔口
和排氣孔口之間有一段保證孔口密封的密封圓弧，這兩段曲線由一段密封圓
弧光滑連接。該型線的特點(diǎn)為在任意角度氣缸的直徑相等，且各段曲線光滑過渡。
氣缸體的氣缸型線的主型線為蚌線^ = / —"^s^)其中i 為氣缸半徑， e為偏心量，密封段采用圓弧^ = i —e為了保證這兩種曲線的自然連接，采 用一段過渡曲線連接/^"0 + "lxW+"2xW+fl3x^+fl4xe4+a5x^，通過保證
曲線在兩端的極徑以及一階，二階倒數(shù)相等確定待定系數(shù)。該型線的特點(diǎn)為 在任意角度氣缸的直徑相等，且各段曲線光滑過渡。
權(quán)利要求
1.一種用于跨臨界CO2制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)氣缸體(2)，在氣缸體(2)的一端安裝有左端蓋(1)，氣缸體(2)的另一端安裝有軸承座(4)，軸承座安裝在底座(11)上；氣缸體(2)的內(nèi)腔中設(shè)置有轉(zhuǎn)子(3)，轉(zhuǎn)子(3)連接有轉(zhuǎn)子軸(13)，軸承(6)內(nèi)嵌在軸承座(4)中；軸承(6)的端部有軸承壓蓋(8)，軸承壓蓋(8)內(nèi)有軸封(10)，軸封(10)通過右端蓋(9)壓緊；其特征在于，所述的轉(zhuǎn)子(3)與轉(zhuǎn)子軸(13)之間用鍵(5)連接，軸向不固定，形成浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)子(3)在軸向能夠自由移動(dòng)；轉(zhuǎn)子(3)上還設(shè)有垂直布置的2對(duì)滑片(12)，每對(duì)滑片(12)之間通過連接桿(14)相連，且連接桿(14)與滑片(12)中間布置有蝶形彈簧(15)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于跨臨界C02制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的 結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的氣缸體(2)的氣缸型線在任意角度均使氣缸的 直徑相等，且各段曲線光滑過渡。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于跨臨界C02制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的 結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的滑片(12)布置在轉(zhuǎn)子(3)內(nèi)部的滑片槽內(nèi)。 且每對(duì)滑片(12)中間用連接桿(14)相連，連接桿(14)與滑片(12)中 間加有蝶形彈簧(15)或圓柱彈簧(16)。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于跨臨界C02制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的 結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的軸承座(4)與右端蓋(9)之間、以及軸承壓蓋(8)與右端蓋(9)之間安裝有O型密封圈(7)。
5. 如權(quán)利要求2所述的用于跨臨界C02制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的 結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的氣缸型線的主型線為蚌線，進(jìn)、排氣孔口之間有 一段保證孔口密封的密封圓弧，這兩段曲線由一段過渡曲線光滑連接。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于跨臨界C02制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述滑片(12)的材料為鍍有MoS2或Ti減摩涂層的鋁合金制成，或采用不銹鋼制成，或采用有自潤滑作用的樹脂材料制成。
7. 如權(quán)利要求1所述的用于跨臨界C02制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的 結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軸承(6)為自潤滑球軸承。
8. 如權(quán)利要求1所述的用于跨臨界C02制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的 結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軸封(10)是自潤滑橡膠軸封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于跨臨界CO₂制冷循環(huán)系統(tǒng)的滑片膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)氣缸體，在氣缸體的一端安裝有左端蓋，氣缸體的另一端安裝有軸承座，軸承座安裝在底座上；氣缸體的內(nèi)腔中設(shè)置有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子連接有轉(zhuǎn)子軸，軸承內(nèi)嵌在軸承座中；軸承的端部有軸承壓蓋，軸承壓蓋內(nèi)有軸封，軸封通過右端蓋壓緊；轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子軸之間用鍵連接，軸向不固定，形成浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)子在軸向能夠自由移動(dòng)；轉(zhuǎn)子上還設(shè)有垂直布置的2對(duì)滑片，每對(duì)滑片之間通過連接桿相連，且連接桿與滑片中間布置有蝶形彈簧或圓柱彈簧。該滑片膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、能夠有效防止滑片與氣缸的脫離、泄漏小、摩擦低。
文檔編號(hào)F25B9/06GK101162113SQ20071001899
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者刁安娜, 孫少毅, 彭學(xué)院, 楊炳春, 邢子文, 蓓 郭 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)