[实用新型]一种被动进气式自由活塞膨胀机

说明书

技术领域

本实用新型属于膨胀机技术领域，涉及一种新型被动进气式膨胀装置，尤其涉及一种利用高压气体驱动的自由活塞膨胀装置。 

背景技术

自上个世纪70年代能源危机的蔓延和发展，世界各国科研人员对能源的回收再利用越来越重视。在能源回收的途径上，余热回收是现今较为成熟的技术。在余热回收系统中，作为动力输出的膨胀机的形式有很多种，对于新兴的自由活塞膨胀机，由于其结构简单，膨胀比大，体积小等优点，越来越得到重视。但由于其自身特点，装置中无旋转机构，因此无法采用常规的进排气方式，因此适时适当的开发设计一种被动进气式自由膨胀机显得十分必要。 

为解决上述问题，本实用新型提出一种被动进气式自由膨胀机。该装置利用异形活塞结构在运动时控制进排气门开启和关闭，达到被动进排气的目的。并可将其应用在制冷循环系统、有机工质余热回收系统等中，担任系统的膨胀装置。 

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种被动进气式自由活塞膨胀机，该膨胀机通过输入高压气体推动自由活塞膨胀机中的异形活塞向排气口运动，运动过程中，进气口自动关闭，排气口自动打开，膨胀后气体排出后，活塞在回位装置的推动下回到起始位置，完成整个循环。 

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种被动进气式自由活塞膨胀机，其特征在于，该膨胀机包括缸盖(1)、异形活塞(2)、缸体(3)、回位装置(4)、固定螺栓、油环(10)、气环(11)、连杆固定螺母(13)、活塞连 杆(14)。缸盖(1)、缸体(3)均为桶状，缸盖(1)的底端封闭，缸体(3)套在缸盖(1)封闭的一端的外面，缸盖(1)的另一端与缸体(3)固定密封在一起，缸体(3)和缸盖(1)的桶壁之间留有空隙，缸盖(1)的底端、缸体(3)的底端之间形成腔体，异形活塞(2)为桶状结构，异形活塞(2)的桶壁位于缸盖(1)、缸体(3)两桶壁之间，异形活塞(2)桶状结构的底端位于缸盖(1)的底端、缸体(3)的底端之间形成腔体内，缸体(3)上布置有润滑油进油口(6)、两个进气口(7)、两个排气口(8)、润滑油排油口(9)，两个进气口(7)在腔体对应的缸体(3)桶壁上径向对应，两个排气口(8)在腔体对应的缸体(3)桶壁上径向对应，异形活塞(2)桶状结构的底端通过活塞连杆(14)与回位装置(4)相连接；活塞连杆(14)通过连杆固定螺母(13)与异形活塞(2)桶状结构的底端固定连接，活塞连杆(14)穿过缸体(3)的底端；缸盖(1)上布置有一道油环(10)和两道气环(11)用于缸盖(1)与异形活塞(2)之间的密封，异形活塞(2)上布置有两道油环(10)和四道气环(11)，其中一道油环(10)和两道气环为一组，另外一道油环(10)和两道气环为一组，优选当异形活塞(2)的通孔(12)与排气口(8)对应时，进气口(7)的左右两侧分别有一组异形活塞(2)上布置的油环和气环。 

缸盖(1)的另一端与缸体(3)通过固定螺栓连接并固定。 

异形活塞(2)的桶壁上布置有两通孔(12)，通孔(12)靠近异形活塞(2)桶状结构的底端，两通孔(12)在异形活塞(2)的桶壁上径向对应，缸盖与缸体通过固定螺栓连接并固定，异形活塞与活塞连杆通过连杆固定螺母固定，异形活塞安装在缸体内，并通过缸盖与缸体进行定位，活塞连杆与回位装置相连接；缸盖上布置有一道油环和两道气环，异形活塞上布置有两道油环和四道气环。 

通孔(12)与进气口(7)和排气口(8)的孔径相同，且通过异形活塞(2)通孔(12)可分别依次与进气口(7)和排气口(8)重叠。 

排气口(8)相比进气口(7)更靠近缸体(3)的底端。 

本实用新型的一种被动进气式自由活塞膨胀机的工作原理：当异形活塞(2)上的通孔(12)与缸体(3)上的进气口(7)贯通时，自由活塞膨胀机处于进气过程，高压气体流经进气口(7)和通孔(12)，进入异形活塞(2)内，异形活塞(2)在高压气体与回位装置(4)的共同作用下，向排气口(8)方向运动；当异形活塞(2)上的通孔(12)位于进气口(7)与排气口(8)之间，且不与二者贯通时，自由活塞膨胀机处于膨胀过程，此时进气口(7)被异形活塞(2)的壁面封闭；当异形活塞(2)上的通孔(12)与缸体(3)上的排气口(8)贯通时，自由活塞膨胀机处于排气过程，膨胀后气体流经通孔(12)和排气口(8)，排出自由活塞膨胀机，异形活塞(2)在残余气体与回位装置(4)的共同作用下，减速至静止，并反向加速，向进气口(7)方向运动。