[实用新型]一种活塞式膨胀机的进排气电磁控制系统

说明书

本实用新型属于制冷/热泵技术领域，公开了一种活塞式膨胀机的进排气电磁控制系统，该系统包括光电控制模块和电磁气阀模块。光电控制模块包括发光管、计数盘、接收器、运算放大器；输出受光信号控制的进、排气阀电流控制信号。进、排气阀电流控制信号控制电磁气阀模块的进、排气电磁阀的开启和关闭，进而控制进、排气阀杆在阀体内上下运动。进、排气阀杆上具有与活塞式膨胀机气缸盖内、外部可控连通的气流通道。本实用新型的涉及的电磁控制系统，结构简单、控制精确、灵活，适用于应用CO₂的活塞式膨胀机，尤其适用于各活塞连杆共用曲轴的多缸活塞式膨胀‑压缩一体机，实现膨胀‑压缩机进、排气过程与膨胀、压缩过程各阶段的良好同步。

技术领域

本实用新型属于制冷/热泵技术领域，具体涉及一种活塞式膨胀机的进排气电磁式控制系统。

背景技术

在制冷技术的发展过程中，制冷剂的更新换代始终是非常重要的技术提升手段。制冷剂的发展也伴随着臭氧破坏以及温室效应问题的困扰。在1992年《蒙特利尔议定书》第四次会议以及2007年《蒙特利尔议定书》第19次成员国会议上，环保议题尤为抢眼，逐步淘汰高 GWP(全球变暖潜能)和高ODP(臭氧衰减潜能)制冷剂的呼声很高。

在其它行业生产和日常生活中，制冷剂也是不可或缺的存在。这些需求促使对制冷剂的研究不断深化。近年来，以自然工质和近自然工质为代表的第四代制冷剂得到较快发展。

第四代制冷剂，比如近自然工质(HFOs类工质)，其合成制造成本很高。这也就意味着生产过程会带来高能耗、高排放，次生温室效应也随之而来。而CO₂作为自然工质，具有许多优势，比如环境友好(ODP＝0，GWP＝1)、安全无毒、不易燃、传热性能好、流动性好、容积制冷量大、与普通润滑剂和结构材料相兼容、价格便宜、维护费用低，等等。CO₂也因此成为了优质制冷剂工质。

由于CO₂的沸点低，如果应用于制冷/热泵循环中，可使系统跨临界循环(压缩机的吸气压力低于临界压力，且排气压力高于临界压力)。但是，CO₂热泵系统也存在一些技术壁垒，最主要问题是：由于制冷系统内压力很高，节流损失大。CO₂跨临界循环的效率通常低于普通工质的亚临界循环(压缩机的吸排气压力均低于临界压力)。为了减少跨临界循环的节流损失，有必要采用一种装置来代替节流阀，从而提高系统节流效率。

膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功，使气体温度和压力降低的原理以获得能量的机械，在低温装置中已有广泛应用。在各类膨胀机中，活塞式膨胀机由于具有结构简单，密封性、可靠性好等特性，具有较大的开发潜力。然而，膨胀机的进、排气特性与压缩机有所不同，其排气过程应该较长且进气过程应较为迅速，才能减少节流损失并延长膨胀过程。但是，膨胀机的进、排气过程与膨胀机活塞的运行周期应紧密保持一致，否则，将会导致膨胀比下降，从而影响膨胀机的节能效果。传统的阀门以及主动周期性控制系统会因结构缝隙而在关闭时产生泄漏问题，同时对于变工况的适应力有限。因此，设计一个高效可控的进、排气控制系统，确保膨胀机进、排气周期与活塞运行周期的一致性，从而减少泄漏以及余隙损失，对于CO2膨胀机的开发研究和利用具有很大的价值。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有膨胀机技术中进、排气周期与膨胀过程不一致，从而导致泄漏以及余隙损失，从而影响系统运行效率的问题，提出了一种适用于多种工况的活塞式膨胀机的进排气电磁控制系统，以减少膨胀机的节流损失并优化膨胀过程。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：