[发明专利]二氧化碳四级转子式压缩膨胀机

说明书

技术领域

本发明属于空调制冷技术领域，更具体的说，是涉及一种二氧化碳四级转子式压缩膨胀机，用于回收膨胀功，减少冷量损失，提升工作效率。

背景技术

随着全球变暖以及臭氧层破坏引起人们极大重视，CFCs和HCFCs制冷剂正在逐步被淘汰。关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书基加利修正案指出：减少强有力的温室气体，即氢氟碳化物(HFCs)的排放，从而将在本世纪末防止全球变暖达0.5℃。其中的最核心内容是：发达国家将在2019年前开始逐步减少HFCs；发展中国家将在2024年起冻结HFCs的消费量，其中一些发展中国家则需在2028年冻结消费。至2040年代后期，预计所有缔约方国家的消费量不超过各自基准量的15-20％。

为达到缓解全球变暖现象，减少臭氧层破坏的目的，目前，制冷剂的发展方向主要有两个：一是继续开发新的人工合成的制冷剂；二是采用自然界本来就存在的物质作为制冷剂，如氨、二氧化碳、水等。新的人工合成制冷剂被接受以及推广应用尚需要相当长的时间，且成本较高；使用自然工质，可减少对环境的破坏，且造价相对低廉。自20世纪80年代以来，前国际制冷主席LORENTZEN一直提倡使用自然工质，提出使用二氧化碳作为制冷剂并采用跨临界循环，同时采用膨胀机回收膨胀功来提高二氧化碳跨临界循环的性能系数。时至今日，自然工质作为制冷剂的研究越来越多，提高自然制冷剂的系统效率以接近甚至在某些条件下超过人工合成制冷剂。其中，二氧化碳作为制冷剂在近十几年逐渐成为研究的热点。二氧化碳作为制冷剂的优势在于：二氧化碳对环境无害，是天然存在的物质；来源广，价格低；化学稳定性、安全性好；单位容积制冷量高；有良好的输运和传热性质。同时采用转子式压缩机，输气系数较高，体积小，重量轻。

但是二氧化碳在跨临界循环存在几个问题：1.二氧化碳临界温度低，临界区附近的节流存在很大的能量损失循环效率低，为减少因节流造成的节流损失，在二氧化碳系统中，多采用膨胀机代替节流阀的举措，但如何实际利用回收的膨胀功，是一个需要解决的问题；2.在膨胀机入口需要通过凸轮及阀杆控制进气量，系统需要安装凸轮阀杆，复杂性提升，凸轮阀杆控制结构存在一定的空隙容积，可能损失一部分膨胀功，损失增大；3.通过凸轮及阀杆控制进气量，工质流动存在停顿，产生压力脉动。

发明内容

基于1.回收膨胀功，降低冷量损失；2.减少空隙容积，降低膨胀功损失；3.控制膨胀机吸气量，减少冷量损失的目的，本发明提供了一种二氧化碳四级转子式压缩膨胀机。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种二氧化碳四级转子式压缩膨胀机，包括壳体，所述壳体内部设置有电机部分、压缩部分、膨胀部分；

所述电机部分包括主轴和缠绕在所述主轴上的线圈；

所述压缩部分包括结构相同的第一压缩气缸和第二压缩气缸，所述第一压缩气缸和所述第二压缩气缸均为转子式且均安装在所述主轴上；

所述第一压缩气缸内设置有第一压缩偏心轮、第一压缩滑片、第一压缩滚环、第一压缩滚珠；所述第一压缩偏心轮外部通过所述第一压缩滚珠安装所述第一压缩滚环，所述第一压缩滑片安装于所述第一压缩气缸且端部压紧在所述第一压缩滚环外部；由此，所述第一压缩滚环与所述第一压缩气缸内壁形成的月牙形空间被所述第一压缩滑片分隔为压缩腔和排气腔；所述第一压缩气缸的压缩腔连通第一压缩气缸吸气口，用于连接热泵系统中蒸发器的出口；所述第一压缩气缸的排气腔连通第一压缩气缸排气口，用于连接热泵系统中气体冷却器的入口；

所述第二压缩气缸内设置有第二压缩偏心轮、第二压缩滑片、第二压缩滚环、第二压缩滚珠；所述第二压缩偏心轮外部通过所述第二压缩滚珠安装所述第二压缩滚环，所述第二压缩滑片安装于所述第二压缩气缸且端部压紧在所述第二压缩滚环外部；由此，所述第二压缩滚环与所述第二压缩气缸内壁形成的月牙形空间被所述第二压缩滑片分隔为压缩腔和排气腔；所述第二压缩气缸的压缩腔连通第二压缩气缸吸气口，用于连接热泵系统中气体冷却器的出口；所述第二压缩气缸的排气腔连通第二压缩气缸排气口，用于连接热泵系统中气体冷却器的入口；

所述膨胀部分包括结构相同的第一膨胀气缸和第二膨胀气缸，所述第一膨胀气缸和所述第二膨胀气缸均为转子式且均安装在所述主轴上；所述第一膨胀气缸和所述第二膨胀气缸之间设置有隔板，所述隔板上设置有中间通道，所述中间通道连通所述第一膨胀气缸的膨胀腔与所述第二膨胀气缸的膨胀腔；