[发明专利]一种基于电磁感应的活塞式膨胀压缩机及应用方法、系统

权利要求书

1.一种基于电磁感应的活塞式膨胀压缩机，其特征在于，

包括膨胀压缩机缸体（16）、形成于所述膨胀压缩机缸体（16）内的腔体（M-5）、设置于所述腔体（M-5）内的永磁活塞（8）以及设置在膨胀压缩机缸体（16）内用于推动所述永磁活塞（8）运动或实现所述永磁活塞（8）动能向电能转变的电磁感应线圈层（M-9），所述腔体（M-5）的两端一对一的配置有低压工质室和高压工质室，所述低压工质和所述高压工质在所述永磁活塞（8）的往复移动中交替进入和排出所述腔体（M-5）内并完成所述低压工质的压缩以及所述高压工质的膨胀工作；

所述膨胀压缩机缸体（16）包括顺次包裹在所述腔体（M-5）外部的滑动层（M-8）、磁场屏蔽层（M-10）和承压层（M-11），所述电磁感应线圈层（M-9）设置于所述滑动层（M-8）与所述磁场屏蔽层（M-10）之间；

所述滑动层（M-8）采用不导磁且不导电介质或不构成回路的不导磁导电介质并与所述永磁活塞（8）直接接触；

所述电磁感应线圈层（M-9）包括不少于一组电磁感应线圈（M-1），所述电磁感应线圈（M-1）由导线（7）和包裹在所述导线（7）外部的硬质绝缘介质组成，若干组所述电磁感应线圈（M-1）并排缠绕在所述滑动层（M-8）的周向，且若干组所述电磁感应线圈（M-1）通过电磁感应线圈总线（M-7）连接有相位控制器（M-6），所述相位控制器（M-6）外接交流电网；

所述磁场屏蔽层（M-10）采用导磁不导电介质或不构成回路的导磁导电介质以防止所述永磁活塞（8）磁场泄露；

所述承压层（M-11）采用耐压材质以承受所述腔体（M-5）内部流体与外界的静压差。

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁感应的活塞式膨胀压缩机，其特征在于，所述腔体（M-5）由靠近所述低压工质室一侧的压缩腔（17）以及靠近所述高压工质室一侧的膨胀腔（15）组成，所述压缩腔（17）和所述膨胀腔（15）的横截面积比等于所述永磁活塞（8）朝向所述压缩腔（17）一端的端面和所述永磁活塞（8）朝向所述膨胀腔（15）一端的端面的面积比。

3.根据权利要求2所述的一种基于电磁感应的活塞式膨胀压缩机，其特征在于，所述低压工质室包括顺次盖合在所述压缩腔（17）端部的压缩缸端盖（4）以及膨胀压缩机左端盖（1），在所述压缩缸端盖（4）与所述膨胀压缩机左端盖（1）以及压缩缸端盖（4）与膨胀压缩机缸体（16）之间设置有垫片（3），所述膨胀压缩机左端盖（1）上分别开设有压缩进气道（21）和压缩排气道（20）；

所述压缩进气道（21）向内延伸至所述压缩缸端盖（4）内并形成与所述压缩腔（17）相连通的压缩进气腔（19），在所述压缩腔（17）的内壁通过定位销固定安装有用于在流体压差作用下驱动所述压缩进气道（21）启闭的进气板簧阀片（5）；

所述压缩排气道（20）向内延伸至所述压缩缸端盖（4）内并形成与所述压缩腔（17）相连通的压缩排气腔（18），在所述压缩排气腔（18）的内壁通过定位销安装有用于在流体压缩作用下驱动所述压缩排气道（20）启闭的排气板簧阀（2）。

4.根据权利要求2所述的一种基于电磁感应的活塞式膨胀压缩机，其特征在于，所述高压工质室包括盖合在所述膨胀腔（15）端部的膨胀压缩机右端盖（10），在所述膨胀压缩机右端盖（10）的内部开设有与所述膨胀腔（15）相连通的膨胀进气道（14）和膨胀排气道（13），所述膨胀进气道（14）上安装有用于电磁驱动所述膨胀进气道（14）启闭的膨胀进气阀（11），所述膨胀排气道（13）上安装有用于电磁驱动所述膨胀排气道（13）启闭的膨胀排气阀（12）。

5.根据权利要求2所述的一种基于电磁感应的活塞式膨胀压缩机，其特征在于，所述永磁活塞（8）包括贴壁安装在所述腔体（M-5）内部的永磁芯体（M-3）以及一对一的包裹在所述永磁芯体（M-3）两侧的N极导磁帽（M-2）和S极导磁帽（M-4），在所述N极导磁帽（M-2）和所述S极导磁帽（M-4）之间用非导磁物质隔开以使得所述N极导磁帽（M-2）和所述S极导磁帽（M-4）之间不形成回路，在所述永磁芯体（M-3）靠近所述压缩腔（17）的一端外壁安装有多圈压缩腔活塞环（6），在所述永磁芯体（M-3）靠近所述膨胀腔（15）的一端外壁安装有多圈膨胀腔活塞环（9）。