单活塞曲线缸压缩空气制冷制热循环装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及热能动力机械技术领域，是一种单活塞曲线缸压缩空气制冷制热循环装置，包括气缸、活塞、布置在气缸两个端盖上的四个气阀，所述气缸为曲线型气缸。本发明专利技术所述装置包括曲线型气缸和相应的活塞，既可以利用机械加工，还可以采用“U”水槽水活塞的技术方案，具有能效比高、制冷量大、结构轻巧、造价低廉、安全环保的特点，适宜于空气温度调节、除湿、供暖、凝结水空气中的水量和烘干等各种场所使用。

【技术实现步骤摘要】
单活塞曲线缸压缩空气制冷制热循环装置
本专利技术涉及热能动力机械
，是一种单活塞曲线缸压缩空气制冷制热循环装置。
技术介绍
现今热能动力机械领域中的制冷装置越来越受到人们的重视，人们在生活生产中越来越依赖这些制冷设备，尤其是随着人们生活水平的提高，用于空气温度调节的空调已成为人们生活和生产中不可或缺的设备，目前，全社会电能的10%至30%被这类制冷装置所消耗，由于它们具有较高的能效比，工农业领域也逐步广泛使用这类设备，与此同时，制冷装置的效率也受到人们的极大关注，并对所生产的制冷装置最低能效比EER或COP提出了严格的限制规定。压缩式制冷装置的理想热力循环是逆向的卡诺循环，其能效比取决于高、低温热源的温度，如：当室内气温25℃，室外气温35℃，则理想的热力循环装置的能效比EER=29.8kw/kw，压缩式制冷循环主要有两种形式，即：压缩空气制冷循环和压缩蒸气制冷循环，压缩蒸气制冷循环利用制冷剂汽化潜热大的特点，使得相应制冷装置的制冷能力强大、设备轻巧、能效比高、造价低廉，虽然受设备内传热温差、热力循环不够理想以及风路的摩阻损失等影响，但额定工况时，其能效比仍能达到3至6，从而使这种循环的制冷装置成为制冷领域的主力军，它的最主要的缺点是制冷剂对大气环境的危害。压缩空气制冷循环，其工质是空气，它是通过对空气的压缩、放热、膨胀、吸热四个过程来完成热力循环的，相应的压缩比较小，循环本身的理论能效比较高，采用回热循环方式又可以满足低温度用户和高温度用户的需求，整个循环过程既环保又安全。目前主要有两种机械装置来现实这种热力循环，即：活塞式和叶轮式，叶轮式压缩空气制冷循环装置主要构件是压缩叶轮和膨胀叶轮，压缩叶轮作用是通过外力来完成空气的压缩，压缩后的空气经过散热器对外放热后进入膨胀叶轮，膨胀叶轮一方面释放冷空气，另一方面回收能量，从而完成循环，它的优点是装置的制冷能力强大，缺点是受压缩叶轮和膨胀叶轮的机械效率的限制，整个循环的能效比不高，其循环过程中压缩叶轮和膨胀叶轮所损耗的机械能远大于循环所需的净功，因此，即使采用现今机械效率最高的叶轮，其制冷装置的能效比EER一般在1.5至2.0之间，很难超过3.0，这一缺点，使这种制冷装置仅在对安全要求较高的特殊场所有所应用。活塞式压缩空气制冷循环设备主要由压缩气缸、膨胀气缸和散热器构成，它也是通过对空气的压缩、放热、膨胀、吸热四个过程来完成热力循环的，它的优点是无效摩擦损耗小，能效比较高，缺点是每次循环的空气量较小，致使其制冷能力低下，为了克服它的缺点，近来出现了“一种单活塞压缩空气制冷循环装置”（中国专利申请号：202011265074X），它在直线型气缸中布置了一个共用活塞，将压缩气缸和膨胀气缸合二为一，同时，为了增加空气循环量，还可以取消活塞的机械传力机构，依靠外力间接驱动热力循环周而复始的运动，从而使活塞的直径和冲程得到了极大的提高，经分析，一台活塞直径0.4m，有效冲程0.8m的该装置，在室外温度35℃，室内回风温度27℃，冷风温度11℃时条件下，装置的理论制冷能效比8.5，实际能效比4.5，制冷能力1.8kw左右。然而，该技术方案也有以下明显的不足，其一是：取消了活塞上的机械传力机构后，由于活塞没有自身的往复振荡型周期运行节奏，为此，不得不在活塞上增加辅助储能弹簧，储能弹簧的设置一方面使装置复杂并增加了气缸的余容间隙，影响了装置的效能，另一方面储能弹簧在运行中，弹力容易发生变化，将造成活塞运行中发生撞缸，影响装置的耐久性；其二是：活塞与气缸之间的间隙配合要求较高，间隙过小，摩阻力大，影响装置的效率，间隙过大，压缩气缸和膨胀气缸之间会串气，也会影响装置的效率，与此同时，较高的机械加工精度要求和较大的机械加工量，将直接增大装置生产制造成本。
技术实现思路
本专利技术提供了一种单活塞曲线缸压缩空气制冷制热循环装置，克服了上述现有技术之不足，其具有能效比高、制冷量大、活塞往复运动自如的优点。本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种单活塞曲线缸，包括气缸、活塞、布置在气缸两个端盖上的四个气阀，所述气缸为曲线型气缸。下面是对上述专利技术技术方案之一的进一步优化或/和改进：上述曲线型气缸呈半圆型，在曲线型气缸内设置有导轨，活塞通过轴承安装在导轨上。上述曲线型气缸呈U型，活塞为水活塞。上述靠近气缸左端的气缸内设置有内置换热器。上述气缸的两端行程终点处内侧分别设置有防撞储能装置。本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种包括技术方案之一所述单活塞曲线缸的单活塞曲线缸压缩空气制冷制热循环装置，气缸的左端盖上布置有进气阀和一号中间气阀，气缸的右端盖上布置有排气阀和二号中间气阀，进气阀连通有进气管，排气阀连通有排气管，一号中间气阀与二号中间气阀之间连通有中间气路管线。下面是对上述专利技术技术方案之二的进一步优化或/和改进：上述中间气路管线上连通有换热器，在一号中间气阀与换热器之间的中间气路管线上连通有动力管线，在动力管线上设置有能驱动活塞往复运动的动力设备和储气罐。上述中间气路管线上设置有集水气罐，集水气罐内设置有气水分离器，在集水气罐和二号中间气阀之间的中间气路管线与排气管之间连通有动力管线，在动力管线上设置有能驱动活塞往复运动的动力设备。上述动力设备采用动力风机。本专利技术利用重力使活塞沿曲线型气缸不停的往复运动，通过布置在曲线型气缸两端端盖上的四个气阀有节奏的开、关，并辅以外动力，对空气的进行压缩、放热、膨胀、吸热来完成热力循环，曲线型气缸和相应的活塞，既可以利用机械加工，还可以采用“U”水槽水活塞的技术方案，具有能效比高、制冷量大、结构轻巧、造价低廉、安全环保的特点，适宜于空气温度调节、除湿、供暖、凝结水空气中的水量和烘干等各种场所使用。附图说明附图1为本专利技术半圆型气缸制冷工况时的原理示意图。附图2为本专利技术U型气缸（“U”水槽气缸）制冷工况时的原理示意图。附图3为本专利技术半圆型气缸除湿供暖或烘干循环工况时的原理示意图。附图4为本专利技术专利技术“U”水槽气缸内置换热器原理示意图。附图中的编码分别为：1为半圆型气缸，2为活塞，3为进气阀，4为一号中间气阀，5为排气阀，6为二号中间气阀，7为换热器，8为防撞储能装置，9为导轨，10为用户室，11储气罐，12为动力风机，13为“U”水槽气缸，14为水活塞，15为集水气罐，16为内置换热器，17为动力管线，18为压缩腔，19为膨胀腔，20为进气管，21为中间气路管线，22为排气管。具体实施方式本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。在本专利技术中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：如附图1至4所示，单活塞曲线缸，包括气缸、活塞（2）、布置在气缸两个端盖上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单活塞曲线缸，包括气缸、活塞、布置在气缸两个端盖上的四个气阀，其特征在于所述气缸为曲线型气缸。/n

【技术特征摘要】
1.一种单活塞曲线缸，包括气缸、活塞、布置在气缸两个端盖上的四个气阀，其特征在于所述气缸为曲线型气缸。


2.根据权利要求1所述的单活塞曲线缸，其特征在于曲线型气缸呈半圆型，在曲线型气缸内设置有导轨，活塞通过轴承安装在导轨上。


3.根据权利要求1所述的单活塞曲线缸，其特征在于曲线型气缸呈U型，活塞为水活塞。


4.根据权利要求3所述的单活塞曲线缸，其特征在于靠近气缸左端的气缸内设置有内置换热器。


5.根据权利要求1或2或3或4所述的单活塞曲线缸，其特征在于气缸的两端行程终点处内侧分别设置有防撞储能装置。


6.一种使用权利要求1至5任意一项所述的单活塞曲线缸的单活塞曲线缸压缩空气制冷制热循环装置，其特征在于气缸的左端盖上布置有进气阀和一号中间气阀，气...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴建生，邓铭江，
申请(专利权)人：新疆维吾尔自治区寒旱区水资源与生态水利工程研究中心院士专家工作站，
类型：发明
国别省市：新疆;65