一种气体做功与压缩联动方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种气体做功与压缩联动方法及装置，该方法包括以下3个热力状态点A、B和C转化的主过程：中压气体工质A在动力气缸转化为低压气体工质B的做功主过程；低压气体工质B在增压气缸转化为高压气体工质C的增压主过程；所述做功主过程包括进气和排气子过程；在动力气缸进气子过程中，中压气体工质A流入气缸中推动做功活塞，做功活塞推动做功组件进行旋转，输出动力；所述增压主过程包括进气、压缩和排气子过程；在压缩子过程中，在做功组件的驱动下，压缩传动组件推动压缩活塞对气缸内的低压气体工质B进行压缩。本发明专利技术能够实现做功后的气体工质以状态变化不明显地进入压缩机进行压缩的气体做功与压缩联动，完成对外做功和自我压缩。和自我压缩。和自我压缩。

【技术实现步骤摘要】
一种气体做功与压缩联动方法及装置


[0001]本专利技术涉及利用气体做功进行自我压缩和获取动力的方法及系统，具体涉及一种气体做功与压缩联动方法及装置。

技术介绍

[0002]现有制冷系统中，制冷剂经过膨胀阀，进入蒸发器吸热膨胀，体积膨胀主要是用于后期汽化的制冷剂推动前期汽化的制冷剂进入压缩机的压缩腔，气体制冷剂不对外做功。
[0003]现有活塞式制冷压缩机的工作压力通常有3个，蒸发压力(低压)，油压和冷凝压力(高压)，最低压力为蒸发压力，活塞气缸工作的最低背压为蒸发压力，活塞背后是压缩机的低压腔。以吸气、压缩和排气的一个工作循环为分析对象，若活塞的背压与低压腔相通，则在吸气期间，制冷剂蒸发的体积膨胀与气缸的内部容积同步变化，在压缩和排气期间，制冷剂蒸发的体积膨胀与气缸的外部容积同步变化，后期汽化的制冷剂没有对前期汽化的制冷剂进行压缩，仅为推动，一个周期的处理量等于膨胀阀的流量；以吸气、压缩和排气的一个工作循环为分析对象，若活塞的背压与低压腔不相通，则在吸气期间，制冷剂蒸发的体积膨胀与气缸的内部容积同步变化，而压缩和排气期间，蒸发器与气缸的容积没有发生变化，液体制冷剂仍持续经过膨胀阀，进入蒸发器内吸热膨胀，蒸发器的压力会升高，蒸发温度上升，制冷效果下降；当多次循环持续发生，制冷剂的蒸发温度就会持续上升，从而制冷能力受影响。以吸气、压缩和排气的2个工作循环和前述一个周期同时为分析对象，上一个循环压缩和排气期间，持续经过膨胀阀的制冷剂需要这个周期也被吸入，才能与膨胀阀的流量匹配，一个吸气周期需要吸入2倍膨胀阀的流量，同样的制冷量，相当于活塞气缸的工作容积要增加一倍。
[0004]现有技术存在以下的不足：
[0005]1、若汽化后的制冷剂需对外做功，则需形成低压与背压之差，而现有活塞式制冷压缩机由于活塞的背压与低压腔相通，不能实现该压差，因而不能利用现有活塞式制冷压缩机进行低压制冷剂做功。
[0006]2、做功后的制冷剂需要继续进行压缩过程，为了实现工质的近似等于做功和快速增压两个过程，动力气缸进气缓慢，往复次数少，需要容量大，增压气缸速度快，往复次数多，需要容积小，需要把做功后的工质，以最少的能量损失流动到压缩机的气缸，目前没有在一个动力气缸进入压缩机增压气缸的具体做法和机构。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服上述存在的问题，提供一种气体做功与压缩联动方法，该方法能够实现做功后的气体工质以状态变化不明显地进入压缩机进行压缩的气体做功与压缩联动，同时完成对外做功和自我压缩。
[0008]本专利技术的另一个目的在于提供一种气体做功与压缩联动装置。
[0009]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0010]一种气体做功与压缩联动方法，工质流经开口系统，在所述开口系统内工质至少包括以下3个热力状态点A、B和C的依次转化的主过程，并使所述开口系统产生相应的动作：
[0011]中压气体工质A在动力气缸转化为低压气体工质B的做功主过程；所述低压气体工质B由动力气缸进入增压气缸的工质流动主过程；所述低压气体工质B在所述增压气缸转化为高压气体工质C的增压主过程；所述做功主过程包括动力气缸进气和动力气缸排气子过程；所述增压主过程包括增压气缸进气、压缩和增压气缸排气子过程；
[0012]在动力气缸进气子过程中，中压气体工质A流入气缸中推动做功活塞，做功活塞推动做功组件进行旋转，实现对外做工，输出动力；
[0013]所述做功组件与压缩传动组件连接；在压缩子过程中，压缩传动组件推动压缩活塞对气缸内的低压气体工质B进行压缩；
[0014]所述做功活塞与背压罐连通，该背压罐的背压低于所述低压气体工质B的压力。
[0015]本专利技术的一个优选方案，其中，所述背压罐的背压可独立调节，由于活塞在气缸中并非绝对密封连接，在做工和压缩过程中，可能会发生漏气的现象，这样可以根据气缸内的实时压力进行调节背压罐的压力，平衡压力。
[0016]本专利技术的一个优选方案，其中，所述开口系统是所述工质密闭循环系统的组成部分。
[0017]本专利技术的一个优选方案，其中，所述中压气体工质的汽化源包括蒸发器。
[0018]本专利技术的一个优选方案，其中，所述增压是为了获取液态工质，实现制冷系统或动力系统的部分环节；所述高压气体工质的流向是冷凝器或二次增压装置。
[0019]本专利技术的一个优选方案，其中，所述动力气缸进气子过程对外做功为中等工质状态不变(此处的状态不变并非绝对压力不变化，而是指在非主动地去改变压力，但涵盖不可避免的压力波动的变化不明显的情况)的等压做功或快速的降压膨胀做功；
[0020]做功输出的动力可实现所述增压气缸的排气压力高于所述中压气体工质的压力。
[0021]本专利技术的一个优选方案，其中，所述输出动力可转化为电能、机械能或热能；所述增压主过程的输入动力为电能或机械能；当所述输出动力大于所述输入动力时，实现工质做功的动力正输出。
[0022]一种气体做功与压缩联动装置，包括进气机构、做功机构、增压机构、背压机构以及排气机构；所述进气机构通过进气管道与做功机构连通，该进气机构用于向做功机构输送中等压力气体工质A；
[0023]所述做功机构包括动力气缸和做功组件，所述做功组件与动力气缸的做功活塞连接；在所述动力气缸中，中等压力气体工质A推动做功活塞对外做功，转化为低压气体工质B的做功主过程；
[0024]所述增压机构包括增压气缸和压缩传动组件，所述压缩传动组件连接在做功机构的做功组件与增压气缸的压缩活塞之间；在所述增压气缸中，压缩活塞将低压气体工质B转化为高压气体工质C的增压主过程，该增压主过程包括增压气缸进气、压缩和增压气缸排气子过程；
[0025]所述背压机构包括背压罐，该背压罐与动力气缸连通；所述背压罐的压力可调，且该背压罐的压力小于低压气体工质B的压力。
[0026]所述排气机构与增压机构连通；在增压气缸排气子过程中，高压气体工质C离开所
述增压气缸，进入所述排气机构的排气管道。
[0027]本专利技术的一个优选方案，其中，所述做功组件包括做功曲轴和做功连杆，所述动力气缸的活塞通过做功连杆与做功曲轴连接。
[0028]本专利技术的一个优选方案，其中，所述压缩传动组件包括压缩曲轴和压缩连杆，所述增压气缸的压缩活塞通过压缩连杆与压缩曲轴连接；
[0029]所述压缩曲轴与做功组件的做功曲轴连接。
[0030]本专利技术的一个优选方案，其中，所述背压罐的背压由大气压构成。
[0031]本专利技术的一个优选方案，其中，所述动力气缸与增压气缸之间设有用于辅助使用的压力缓冲腔，这样可以保证动力气缸的排气压力与增压气缸吸入的气体压力基本一致。
[0032]进一步，所述动力气缸的数量为偶数，其中半数处于进气子过程，半数处于排气子过程。
[0033]进一步，所述增压气缸的数量为偶数，其中半数处于进气子过程，半数处于压缩和排气子过程，这样可以较好地实现所述装置的进气与排气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体做功与压缩联动方法，其特征在于，工质流经开口系统，在所述开口系统内工质至少包括以下3个热力状态点A、B和C的依次转化的主过程，并使所述开口系统产生相应的动作：中压气体工质A在动力气缸转化为低压气体工质B的做功主过程；所述低压气体工质B由动力气缸进入增压气缸的工质流动主过程；所述低压气体工质B在所述增压气缸转化为高压气体工质C的增压主过程；所述做功主过程包括动力气缸进气和动力气缸排气子过程；所述增压主过程包括增压气缸进气、压缩和增压气缸排气子过程；在动力气缸进气子过程中，中压气体工质A流入气缸中推动做功活塞，做功活塞推动做功组件进行旋转，实现对外做工，输出动力；所述做功组件与压缩传动组件连接；在压缩子过程中，压缩传动组件推动压缩活塞对气缸内的低压气体工质B进行压缩；所述做功活塞与背压罐连通，该背压罐的背压低于所述低压气体工质B的压力。2.根据权利要求1所述的气体做功与压缩联动方法，其特征在于，所述背压罐的背压可独立调节。3.根据权利要求1所述的气体做功与压缩联动方法，其特征在于，所述动力气缸进气子过程对外做功为中等工质状态不变的等压做功或快速的降压膨胀做功；做功输出的动力可实现所述增压气缸的排气压力高于所述中压气体工质的压力。4.一种气体做功与压缩联动装置，其特征在于，包括进气机构、做功机构、增压机构、背压机构以及排气机构；所述进气机构通过进气管道与做功机构连通，该进气机构用于向做功机构输送中等压力气体工质A；所述做功机构包括动力气缸和做功组件，所述做功组件与动力气缸的做功活塞连接；在所述动力气缸中，中等压力气体工质A推动做功活塞对外做功，转化为低压气体工质B的做功主过程；所述增压机构包括增压...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴耀森，刘清化，陈永春，李浩权，龚丽，胡光华，汤石生，陈煜龙，卢素珊，肖波，黄隆胜，龙成树，刘军，马道宽，刘庚强，曾小辉，叶开愚，涂桢楷，
申请(专利权)人：广东省现代农业装备研究所，
类型：发明
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