一种无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机及其热泵系统技术方案

本发明专利技术提供了一种无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机及其热泵系统，膨胀压缩机包括壳体，壳体内沿轴向依次设置有膨胀定涡旋盘、膨胀动涡旋盘、膨胀十字架、压缩十字架、压缩动涡旋盘和压缩定涡旋盘，膨胀定涡旋盘、膨胀十字架、压缩十字架和压缩定涡旋盘均与壳体固定连接，壳体内还设置有主轴，膨胀动涡旋盘和压缩动涡旋盘通过主轴固定连接。本发明专利技术无需电机驱动即可回收膨胀功，并降低了主压缩机的压缩比，减少了外界功的输入，并且可以调节膨胀比，从而使膨胀压缩机适应不同的工况条件。

A non motor variable expansion ratio scroll expansion compressor and its heat pump system

【技术实现步骤摘要】
一种无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机及其热泵系统
本专利技术属于热泵
，更具体地，涉及一种无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机及其热泵系统。
技术介绍
在制冷热泵系统中，超临界CO2工质可以实现对环境无污染，并且化学稳定性和安全性好。CO2跨临界制冷循环需要的主要结构有蒸发器、压缩机、气体冷却器和节流阀。首先液态CO2通过蒸发器吸热汽化，此时CO2为低温低压气体，低于临界压力，然后CO2气体通过压缩机的压缩作用使压力值不断提高形成高温高压气体，大于临界压力；在气体冷却器中CO2气体在超临界状态下定压放热，最后通过节流装置绝热节流完成一个制冷循环系统。膨胀阀代替节流阀，可以减少节流过程会造成的能量损失，但如何利用回收所得的膨胀功，是亟待解决的问题。另外，在不同的环境温度条件下，热泵循环可能处于不同的压缩比，膨胀机也相应地需要有不同的膨胀比，才能适应各种不同工况下的稳定运行。因此，现有技术中亟需一种能够有效回收膨胀机的膨胀功，并且能够改变膨胀比的技术方案。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种无需电机驱动即能够回收膨胀功，并且可以调节膨胀比的无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机及其热泵系统。为实现上述目的，本专利技术通过下述技术方案予以实现：一种无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机，包括壳体，所述壳体内沿轴向依次设置有膨胀定涡旋盘、膨胀动涡旋盘、膨胀十字架、压缩十字架、压缩动涡旋盘和压缩定涡旋盘，所述膨胀定涡旋盘、所述膨胀十字架、所述压缩十字架和所述压缩定涡旋盘均与所述壳体固定连接，所述壳体内还设置有主轴，所述膨胀动涡旋盘和所述压缩动涡旋盘通过所述主轴固定连接；所述膨胀动涡旋盘与所述膨胀定涡旋盘以180°相位差扣合组装，所述膨胀动涡旋盘的底面压紧所述膨胀十字架，所述壳体侧壁上开设有与所述膨胀定涡旋盘中心连通的主膨胀进气管，所述主膨胀进气管连接有进气组合阀，所述壳体上还开设有与所述膨胀定涡旋盘的最外沿相连通的膨胀排气管；所述压缩定涡旋盘和所述压缩动涡旋盘以180°相位差扣合组装，所述压缩动涡旋盘的底面压紧所述压缩十字架，所述壳体上开设有与所述压缩定涡旋盘的最外沿相连通的压缩进气管，所述压缩定涡旋盘的中央开设有主排气口，所述主排气口上设置有主排气阀片，所述壳体侧壁上还开设有压缩排气管。所述壳体侧壁上还开设有与所述膨胀定涡旋盘由中心向外第二圈和第三圈盘体分别连通的第一膨胀进气管和第二膨胀进气管，所述第一膨胀进气管和所述第二膨胀进气管均与所述进气组合阀连接。所述壳体侧壁上还开设有与所述压缩定涡旋盘的由中心向外第二圈和第三圈盘体分别连通的第一压缩排气口和第二压缩排气口，所述第一压缩排气口上设置有第一排气阀片，所述第二压缩排气口上设置有第二排气阀片。所述壳体内壁还固定设置有法兰，所述法兰与所述膨胀定涡旋盘、压缩定涡旋盘均通过螺栓固定连接。本专利技术还提供了如下技术方案。一种具有无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机的热泵系统，包括依次连接的蒸发器、旁通阀、主压缩机、气体冷却器和电子膨胀阀，所述主压缩机还连接有电机，所述的热泵系统还包括无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机，所述气体冷却器的工质出口还连接有第一膨胀阀，所述第一膨胀阀的出口与所述进气组合阀的进气口连接，所述膨胀排气管与所述蒸发器的工质入口连接，所述蒸发器的工质出口还连接有截止阀，所述截止阀的出口与所述压缩进气管连接，所述压缩排气管与所述压缩机的进气口连接。所述膨胀排气管还连接有第二膨胀阀，所述第二膨胀阀的出口与所述蒸发器的工质入口连接。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：通过压缩膨胀机的动膨胀涡旋盘与动压缩涡旋盘一体设置，使得膨胀机在工质在其膨胀气缸中膨胀的过程中，同时对进入其压缩气缸中的工质进行预压缩，从而无需电机驱动即可回收膨胀功，并降低了主压缩机的压缩比，减少了外界功的输入；通过在设计多个膨胀进气管，改变膨胀比，从而使膨胀压缩机适应不同的工况条件。附图说明图1是本专利技术中压缩膨胀机设计为卧式的主视结构示意图。图2是图1中A-A截面的剖视图。图3是图1中B-B截面的剖视图。图4是本专利技术中压缩膨胀机设计为立式的主视结构示意图。图5是本专利技术中热泵系统的系统图。附图标记：1-无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机，2-主压缩机，3-电机，4-气体冷却器，5-第一膨胀阀，6-第二膨胀阀，7-电子膨胀阀，8-蒸发器，9-截止阀，10-旁通阀，101-进气组合阀，102-主膨胀进气管，103-第一膨胀进气管，104-膨胀定涡旋盘，105-膨胀排气管，106-膨胀动涡旋盘，107-膨胀十字架，108-压缩进气管，109-排气阀片，110-压缩排气管，111-压缩定涡旋盘，112-压缩动涡旋盘，113-压缩十字架，114-主轴，115-第二膨胀进气管，116-法兰，117-螺栓，118-壳体，119-主排气口，120第一压缩排气管，121第二压缩排气管，122-第一排气阀片，123-第二排气阀片。具体实施方式如图1-3所示的无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机，包括壳体118，壳体118内沿轴向依次设置有膨胀定涡旋盘104、膨胀动涡旋盘106、膨胀十字架107、压缩十字架113、压缩动涡旋盘112和压缩定涡旋盘111，膨胀定涡旋盘104、膨胀十字架107、压缩十字架113和压缩定涡旋盘111均与壳体118固定连接，壳体118内还设置有主轴114，膨胀动涡旋盘106和压缩动涡旋盘112通过主轴114固定连接。膨胀动涡旋盘106与膨胀定涡旋盘104以180°相位差扣合组装，膨胀动涡旋盘106的底面压紧膨胀十字架107，膨胀动涡旋盘106与膨胀定涡旋盘104构成了膨胀气缸，壳体118侧壁上开设有与膨胀定涡旋盘104中心连通的主膨胀进气管102，主膨胀进气管102连接有进气组合阀101，壳体118上还开设有与膨胀定涡旋盘104的最外沿相连通的膨胀排气管105。压缩定涡旋盘111和压缩动涡旋盘112以180°相位差扣合组装，压缩动涡旋盘112的底面压紧压缩十字架113，压缩定涡旋盘111和压缩动涡旋盘112构成了压缩气缸，壳体118上开设有与压缩定涡旋盘111的最外沿相连通的压缩进气管108，压缩定涡旋盘111的中央开设有主排气口119，主排气口119上设置有排气阀片109，壳体118侧壁上还开设有压缩排气管110。壳体118侧壁上还开设有与膨胀定涡旋盘104的由中心向外第二圈和第三圈盘体分别连通的第一膨胀进气管103和第二膨胀进气管115，第一膨胀进气管103和第二膨胀进气管115均与进气组合阀101连接。壳体118侧壁上还开设有与压缩定涡旋盘111的由中心向外第二圈和第三圈盘体分别连通的第一压缩排气管120和第二压缩排气管121，第一压缩排气口120上设置有第一排气阀片122，第二压缩排气口121上设置有第二排气阀片123。壳体118内壁还固定设置有法兰116，法兰116与膨胀定涡旋盘104、压缩定涡旋盘111均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机，包括壳体(118)，其特征是，所述壳体(118)内沿轴向依次设置有膨胀定涡旋盘(104)、膨胀动涡旋盘(106)、膨胀十字架(107)、压缩十字架(113)、压缩动涡旋盘(112)和压缩定涡旋盘(111)，所述膨胀定涡旋盘(104)、所述膨胀十字架(107)、所述压缩十字架(113)和所述压缩定涡旋盘(111)均与所述壳体(118)固定连接，所述壳体(118)内还设置有主轴(114)，所述膨胀动涡旋盘(106)和所述压缩动涡旋盘(112)通过所述主轴(114)固定连接；/n所述膨胀动涡旋盘(106)与所述膨胀定涡旋盘(104)以180°相位差扣合组装，所述膨胀动涡旋盘(106)的底面压紧所述膨胀十字架(107)，所述壳体(118)侧壁上开设有与所述膨胀定涡旋盘(104)中心连通的主膨胀进气管(102)，所述主膨胀进气管(102)连接有进气组合阀(101)，所述壳体(118)上还开设有与所述膨胀定涡旋盘(104)的最外沿相连通的膨胀排气管(105)；/n所述压缩定涡旋盘(111)和所述压缩动涡旋盘(112)以180°相位差扣合组装，所述压缩动涡旋盘(112)的底面压紧所述压缩十字架(113)，所述壳体(118)上开设有与所述压缩定涡旋盘(111)的最外沿相连通的压缩进气管(108)，所述压缩定涡旋盘(111)的中央开设有主排气口(119)，所述主排气口(119)上设置有主排气阀片(109)，所述壳体(118)侧壁上还开设有压缩排气管(110)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机，包括壳体(118)，其特征是，所述壳体(118)内沿轴向依次设置有膨胀定涡旋盘(104)、膨胀动涡旋盘(106)、膨胀十字架(107)、压缩十字架(113)、压缩动涡旋盘(112)和压缩定涡旋盘(111)，所述膨胀定涡旋盘(104)、所述膨胀十字架(107)、所述压缩十字架(113)和所述压缩定涡旋盘(111)均与所述壳体(118)固定连接，所述壳体(118)内还设置有主轴(114)，所述膨胀动涡旋盘(106)和所述压缩动涡旋盘(112)通过所述主轴(114)固定连接；
所述膨胀动涡旋盘(106)与所述膨胀定涡旋盘(104)以180°相位差扣合组装，所述膨胀动涡旋盘(106)的底面压紧所述膨胀十字架(107)，所述壳体(118)侧壁上开设有与所述膨胀定涡旋盘(104)中心连通的主膨胀进气管(102)，所述主膨胀进气管(102)连接有进气组合阀(101)，所述壳体(118)上还开设有与所述膨胀定涡旋盘(104)的最外沿相连通的膨胀排气管(105)；
所述压缩定涡旋盘(111)和所述压缩动涡旋盘(112)以180°相位差扣合组装，所述压缩动涡旋盘(112)的底面压紧所述压缩十字架(113)，所述壳体(118)上开设有与所述压缩定涡旋盘(111)的最外沿相连通的压缩进气管(108)，所述压缩定涡旋盘(111)的中央开设有主排气口(119)，所述主排气口(119)上设置有主排气阀片(109)，所述壳体(118)侧壁上还开设有压缩排气管(110)。


2.根据权利要求1所述的无电机可变膨胀比涡旋式膨胀压缩机，其特征是，所述壳体(118)侧壁上还开设有与所述膨胀定涡旋盘(104)由中心向外第二圈和第三圈盘体分别连通的第一膨胀进气管(103)和第二膨胀进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王派，马一太，于宜禾，吴博昊，詹浩淼，李敏霞，李昱翰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12