渦旋組件、渦旋式壓縮及膨脹一體機器和循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及渦旋組件，更具體地，涉及集成有壓縮機構(gòu)和膨脹機構(gòu)的壓縮及膨脹一體化渦旋組件，本實用新型還涉及相關(guān)聯(lián)的渦旋式壓縮及膨脹一體機器和循環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]例如渦旋壓縮機的壓縮機可以應(yīng)用于例如制冷系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和熱泵系統(tǒng)(以下也統(tǒng)稱為循環(huán)系統(tǒng))中。渦旋壓縮機包括用于壓縮工作流體(例如制冷劑)的壓縮機構(gòu)，壓縮機構(gòu)進而包括動渦旋部件和定渦旋部件。
[0003]另一方面，在循環(huán)系統(tǒng)中，也需要設(shè)置主要用于對工作流體的流量進行調(diào)節(jié)以便使工作流體減壓膨脹的膨脹裝置(例如膨脹閥)。
[0004]尤其是對于涉及二氧化碳跨臨界循環(huán)的應(yīng)用，為了回收工作流體減壓膨脹時的膨脹能以便將其轉(zhuǎn)換為機械能而用于壓縮工作流體，提出了壓縮及膨脹一體化概念。如圖1所示(圖1是示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)的壓縮及膨脹一體機器的縱剖圖)，根據(jù)相關(guān)技術(shù)的壓縮及膨脹一體機器200包括:外殼201 ;包括動渦旋部件207的渦旋式壓縮機構(gòu)202 ；電動馬達203 ;以及轉(zhuǎn)子式膨脹機構(gòu)204。在壓縮及膨脹一體機器200中，渦旋式壓縮機構(gòu)202與轉(zhuǎn)子式膨脹機構(gòu)204經(jīng)由電動馬達203的旋轉(zhuǎn)軸209聯(lián)接以便實現(xiàn)聯(lián)動。因此，在這種壓縮及膨脹一體機器中，存在結(jié)構(gòu)復雜、制造及裝配工藝要求極高、膨脹能回收效率差、尺寸過大和成本較高等問題。
[0005]因此，在本領(lǐng)域中，存在對壓縮及膨脹一體機器在簡化結(jié)構(gòu)、減小制造及裝配難度、改進膨脹能回收效率、縮小尺寸和降低成本等方面進行改進的空間和需求。
[0006]這里，應(yīng)當指出的是，本部分中所提供的技術(shù)內(nèi)容旨在有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的理解，而不一定構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]在本部分中提供本實用新型的總概要，而不是本實用新型完全范圍或本實用新型所有特征的全面公開。
[0008]本實用新型的一個目的是提供一種將壓縮機構(gòu)和膨脹機構(gòu)結(jié)合在單個渦旋機構(gòu)中而實現(xiàn)了真正的壓縮及膨脹一體化的渦旋組件。
[0009]本實用新型的另一目的是提供一種能夠簡化壓縮膨脹一體機的相關(guān)結(jié)構(gòu)的渦旋組件。
[0010]本實用新型的另一目的是提供一種能夠減小制造及裝配工藝難度、縮小機器尺寸和降低成本的渦旋組件。
[0011]本實用新型的另一目的是提供一種能夠使膨脹能回收的效率更優(yōu)的渦旋組件。
[0012]本實用新型的另一目的是提供一種能夠進一步有效地實現(xiàn)膨脹比調(diào)節(jié)并且也能夠有效地實現(xiàn)對膨脹能回收量的調(diào)節(jié)的渦旋組件。
[0013]另外，本實用新型的目的還在于提供相關(guān)聯(lián)的渦旋式壓縮及膨脹一體機器和循環(huán)系統(tǒng)。
[0014]為了實現(xiàn)上述目的中的一個或多個，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種渦旋組件。所述渦旋組件包括:定渦旋部件，所述定渦旋部件具有:定渦旋基板、以及形成在所述定渦旋基板的一側(cè)的第一定渦卷和第二定渦卷；動渦旋部件，所述動渦旋部件具有:動渦旋基板、以及形成在所述動渦旋基板的一側(cè)的第一動渦卷和第二動渦卷。所述第一定渦卷與所述第一動渦卷彼此接合以限定適于壓縮工作流體的壓縮腔從而構(gòu)成渦旋壓縮機構(gòu)，并且所述第二定渦卷與所述第二動渦卷彼此接合以限定適于使工作流體膨脹的膨脹腔從而構(gòu)成渦旋膨脹機構(gòu)。
[0015]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，所述第一定渦卷的渦卷長度長于所述第二定渦卷的渦卷長度，并且所述第一動渦卷的渦卷長度長于所述第二動渦卷的渦卷長度。
[0016]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，所述第二定渦卷的徑向內(nèi)端與所述第一定渦卷的徑向內(nèi)端相比設(shè)置在更徑向靠外的位置處，并且所述第二動渦卷的徑向內(nèi)端與所述第一動渦卷的徑向內(nèi)端相比設(shè)置在更徑向靠外的位置處。
[0017]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，所述第一定渦卷的徑向外端至渦旋組件中心的徑向距離大致等于所述第二定渦卷的徑向外端至渦旋組件中心的徑向距離，并且所述第一動渦卷的徑向外端至渦旋組件中心的徑向距離大致等于所述第二動渦卷的徑向外端至渦旋組件中心的徑向距離。
[0018]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，所述第二定渦卷的渦卷長度所對應(yīng)的型線展開角和所述第二動渦卷的渦卷長度所對應(yīng)的型線展開角分別在340度至380度之間。
[0019]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，所述第二定渦卷的渦卷長度所對應(yīng)的型線展開角和所述第二動渦卷的渦卷長度所對應(yīng)的型線展開角分別為大約360度。
[0020]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，構(gòu)成所述渦旋膨脹機構(gòu)的所述第二定渦卷和所述第二動渦卷的型線形狀和尺寸設(shè)計成使得能夠?qū)崿F(xiàn)下述情況中的至少之一:避免所述渦旋膨脹機構(gòu)的膨脹入口與膨脹出口直接導通；所述膨脹腔的停止進氣正時接近所述膨脹腔的開始排氣正時；以及在所述膨脹腔的容積達到最大之后或者在所述膨脹腔的容積達到最大之后再度略微變小，才允許所述膨脹腔與所述渦旋膨脹機構(gòu)的膨脹出口連通。
[0021]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，在所述定渦旋部件處設(shè)置有:位于所述定渦旋基板的徑向外部的壓縮入口 ；位于所述定渦旋基板的大致徑向中心處的壓縮出口 ；位于所述定渦旋基板的徑向外部的膨脹入口 ；以及位于所述定渦旋基板的與所述壓縮出口所處位置相比更徑向靠外的位置處的膨脹出口。
[0022]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，所述膨脹入口與所述壓縮入口定位成大致徑向?qū)χ?，并?或者，所述膨脹出口在徑向方向上定位在所述壓縮出口與所述膨脹入口之間。
[0023]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，所述第一定渦卷的徑向內(nèi)端和所述第一動渦卷的徑向內(nèi)端具有修正部，所述修正部的形狀和尺寸構(gòu)造成使得在工作過程中至少所述第一定渦卷的徑向內(nèi)端與所述第一動渦卷的徑向內(nèi)端能夠匹配地接合，以便允許所述壓縮腔中的徑向最內(nèi)側(cè)壓縮腔在排氣時的余隙容積最小化。
[0024]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，還包括適于將工作流體間歇地引導至所述渦旋膨脹機構(gòu)的膨脹流體吸入?yún)^(qū)的膨脹進氣間歇導通裝置。
[0025]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，所述膨脹進氣間歇導通裝置包括:設(shè)置在所述動渦旋部件的動渦旋基板的徑向外部的面向所述定渦旋部件的表面處的凹槽、設(shè)置在所述定渦旋部件的定渦旋基板上的所述渦旋膨脹機構(gòu)的膨脹入口、和所述渦旋膨脹機構(gòu)的膨脹流體吸入?yún)^(qū)，以及所述凹槽定位成與所述第二動渦卷的徑向外端在周向方向上相鄰并且適于使所述膨脹入口與所述膨脹流體吸入?yún)^(qū)間歇地導通。
[0026]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，所述膨脹進氣間歇導通裝置構(gòu)造成在360度動渦旋繞動角度范圍內(nèi)單次導通，或者所述膨脹進氣間歇導通裝置構(gòu)造成在360度動渦旋繞動角度范圍內(nèi)兩次導通，并且第一導通對應(yīng)于所述膨脹腔中的外側(cè)膨脹腔的膨脹行程的開始進氣階段，而第二導通對應(yīng)于所述膨脹腔中的內(nèi)側(cè)膨脹腔的膨脹行程的開始進氣階段。
[0027]在根據(jù)本實用新型的渦旋組件中，所述渦旋組件構(gòu)造成使得:所述渦旋膨脹機構(gòu)在膨脹行程中所產(chǎn)生的膨脹能被回收用于所述渦旋壓縮機構(gòu)在壓縮行程中壓縮工作流體。
[0028]為了實現(xiàn)上述目的中的一個或多個，根據(jù)本實用新型的另一方面，提供一種渦旋式壓縮及膨脹一體機器。所述渦旋式壓縮及膨脹一體機器包括如上所述的渦旋組件。
[0029]為了實現(xiàn)上述目的中的一個或多個，根據(jù)本實用新型的另一方面，提供一種循環(huán)系統(tǒng)。所述循環(huán)系統(tǒng)包括:第一換熱器；以及第二換熱器。所述循環(huán)系統(tǒng)還包括如上所述的渦旋式壓縮及膨脹一體機器。所述第一換熱器的入口與所述渦旋壓縮機構(gòu)的壓縮出口)連通，所述第一換熱器的出口與所述渦旋膨脹機構(gòu)的膨脹入口連通，所述第二換熱器的入口與所述渦旋膨脹機構(gòu)的膨脹出口連通，并且所述第二換熱器的出口與所述渦旋壓縮機構(gòu)的壓縮入口連通。
[0030]在根據(jù)本實用新型的循環(huán)系統(tǒng)中，設(shè)置有與所述渦旋膨脹機構(gòu)并聯(lián)的、位于所述渦旋式壓縮及膨脹一體機器外部的附加膨脹裝置，并且/或者設(shè)置有在上游和/或下游與所述渦旋膨脹機構(gòu)串聯(lián)的、位于所述渦旋式壓縮及膨脹一體機器外部的附加膨脹裝置。
[0031]在根據(jù)本實用新型的循環(huán)系統(tǒng)中，所述循環(huán)系統(tǒng)是利用二氧化碳作為工作流體的熱泵系統(tǒng)或空調(diào)系統(tǒng)。
[0032]根據(jù)本實用新型的渦旋組件(壓縮及膨脹一體組件)和壓縮及膨脹一體機器，將壓縮機構(gòu)和膨脹機構(gòu)結(jié)合在單個渦旋機構(gòu)中而實現(xiàn)了真正的壓縮及膨脹一體化。這樣，與經(jīng)由附加的旋轉(zhuǎn)軸將壓縮機構(gòu)與膨脹機構(gòu)驅(qū)動地聯(lián)接在一起的所謂相關(guān)技術(shù)方案相比，可以極大地簡化壓縮膨脹一體機的結(jié)構(gòu)，而且也可以減小制造及裝配工藝難度、縮小機器尺寸和降