專利名稱：：回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及往復(fù)活塞式壓縮機，特別涉及回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機，它可以是旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動型往復(fù)活塞式壓縮機或直線電機驅(qū)動型往復(fù)活塞式壓縮機。
背景技術(shù)：
：壓縮機作為冰箱、冰柜、空調(diào)、制冷、制熱系統(tǒng)中的最重要的部件，每年需求量超過1億臺，其中7000多萬臺為往復(fù)活塞式壓縮機，并且往復(fù)活塞式壓縮機的需求量還在增加，這主要是得益于往復(fù)活塞式壓縮機能適應(yīng)范圍很寬的蒸發(fā)壓力和很寬的壓縮比，而與其爭奪壓縮機市場的渦旋式壓縮機、旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機的壓縮比是固定的，因此蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力適應(yīng)范圍較小，這就是為什么渦旋式壓縮機空調(diào)天氣太冷不能制熱，天氣太熱時不能制冷的真實原因，這也是在為什么在中東非常炎熱的地區(qū)必須使用往復(fù)活塞式壓縮機的原因。下面首先分析現(xiàn)有往復(fù)活塞式壓縮機工作原理從圖1圖4分別展示了常規(guī)往復(fù)活塞式壓縮機的吸氣、壓縮、排氣、膨脹4個過程。圖1為是吸氣過程吸氣閥開啟，氣缸開始吸氣，隨著活塞往下運動，愈來愈多氣體吸入氣缸，一直進行到活塞下移到活塞下止點為止，氣缸吸滿氣體；圖2為壓縮過程當(dāng)活塞轉(zhuǎn)而向上，這時吸氣閥、排氣閥都關(guān)閉，氣缸容積逐漸縮小，氣體被壓縮，一直壓縮與排氣壓力相等為止；圖3為排氣過程當(dāng)壓力達到一定值(大于排氣管內(nèi)壓力)時，排氣閥開啟，活塞繼續(xù)上行，氣體排出，一直到活塞上行到最高位置(這位置稱活塞的上止點)時，排氣結(jié)束；圖4為膨脹過程為了防止活塞與吸排氣閥碰撞，活塞上行到上止點時，活塞與氣缸頂部之間留有一定間隙，稱余隙。當(dāng)活塞轉(zhuǎn)而向下運動時，排氣結(jié)束時留在余隙內(nèi)的高壓氣體阻止吸氣閥開啟，吸氣不能開始，這時余隙內(nèi)的氣體隨著活塞下移而進行膨脹，一直膨脹到當(dāng)氣缸壓力等于進氣壓力時才結(jié)束。為了分析方便，假設(shè)蒸發(fā)壓力為0.8MPa(即吸氣壓力，或回壓)，冷凝壓力為2.4MPa(即排氣壓力)，壓縮比為3.O，活塞截面積為20cm2，忽略活塞摩擦力。從圖l到圖4可以看出，活塞的正面(A面)的壓力是不斷變化的。例如當(dāng)回氣壓力等于0.8MPa，而排氣壓力等于2.4MPa(壓縮比為3)時，則活塞正面(A面)壓力變化范圍為0.82.4MPa，而活塞的背面(B面)的壓力為0.lMPa。假如活塞面積為20ci^，則活塞A面的受力為160480kg，而活塞的背面(B面)的受力為20kg，因此活塞凈受力為140460kg。值得注意的是在壓縮過程(圖2)和排氣過程(圖3)，電機將產(chǎn)生的140460kg推力使氣體壓縮；而在膨脹過程(圖4)和吸氣過程(圖1)，電機不但不需要推力，反而氣體將推動活塞及連桿主動下行，此時電機將產(chǎn)生一個反方向的力，此時電機受力變化范圍為-460-140kg。因此常規(guī)往復(fù)活塞式壓縮機的電機受力為-460460kg，詳見圖10中的a-b-c-d-e-f實線。往復(fù)活塞式壓縮機的歷史已有100多年，上個世紀(jì)40年代末到80年代往復(fù)活塞式壓縮機的工藝技術(shù)獲得了較大的發(fā)展，但其結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生實質(zhì)性變化，如何提高往復(fù)活塞式壓縮機的效率的問題使人們長期處于迷茫之中。隨著世界能源的日益緊張，節(jié)能呼聲愈來愈高，如何使往復(fù)活塞式壓縮機實現(xiàn)節(jié)電節(jié)能再次擺在我們的面前。
發(fā)明內(nèi)容現(xiàn)有的往復(fù)活塞式壓縮機無法利用回壓作功，所以電機受力大，耗電高，效率低。為此提出了一種可以利用回壓輔助作功的節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機。本發(fā)明公開了回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機，其包括氣缸、活塞、活塞密封環(huán)、柱塞密封套、柱塞密封環(huán)、柱塞、吸氣管、吸氣緩沖室、吸氣閥、排氣緩沖室、排氣閥、排氣管、氣缸回壓利用管、回壓連通管、吸氣緩沖室回壓利用管；所述的活塞位于氣缸內(nèi)；所述的活塞密封環(huán)安裝在活塞上；所述的吸氣緩沖室與氣缸相連；所述的吸氣閥安裝在吸氣緩沖室的壁上；所述的吸氣管與吸氣緩沖室相連通；所述的排氣緩沖室與氣缸相連；所述的排氣閥安裝在排氣緩沖室的壁上；所述的排氣管與排氣緩沖室相連通；所述的柱塞密封套安裝在氣缸上；所述的柱塞一端與活塞相連，另一端穿過柱塞密封套；所述的氣缸回壓利用管安裝在氣缸上，并與氣缸連通；所述的吸氣緩沖室回壓利用管安裝在吸氣緩沖室上并與之連通；所述的回壓連通管一端與吸氣緩沖室回壓利用管相連通，另一端與氣缸回壓利用管相連通；所述的柱塞密封環(huán)安裝在柱塞密封套上；其特征在于所述的氣缸安裝有柱塞密封套；所述的活塞上安裝有柱塞，且柱塞穿過柱塞密封套并能在其中往復(fù)活動；所述的氣缸上至少安裝一個氣缸回壓利用管；所述的吸氣緩沖室上至少安裝一個吸氣緩沖室回壓利用管，所述的回壓連通管一端與吸氣緩沖室回壓利用管相連，另一端與氣缸回壓利用管相連。所述的回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機還包括回壓緩沖室，所述的回壓緩沖室一端與氣缸回壓利用管相連，另一端與回壓連通管相連；所述的回壓連通管還可以直接與吸氣管相連；所述的往復(fù)活塞式壓縮機可以是旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動型往復(fù)活塞式壓縮機、直線電機驅(qū)動型往復(fù)活塞式壓縮機中的任意一種。本發(fā)明公開的回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的有益效果如下1)巧妙地利用了回壓即蒸發(fā)壓力幫助電機推動活塞運動，大大改善電機受力狀況，最大受力可減少30%，扭距變化范圍小，從而可實現(xiàn)高效節(jié)能節(jié)電。2)在回壓的作用下，吸氣閥打開更加及時。3)在回壓的作用下，可提高氣缸的吸氣量，提高壓縮機系統(tǒng)效率。4)在回壓的作用下，可降低排氣壓力。5)在回壓的作用下，可降低疲勞程度，可延長零件壽命。6)可配用小功率電機。圖1為現(xiàn)有往復(fù)活塞式壓縮機的吸氣過程示意圖。圖2為現(xiàn)有往復(fù)活塞式壓縮機的壓縮過程示意圖。圖3為現(xiàn)有往復(fù)活塞式壓縮機的排氣過程示意圖。圖4為現(xiàn)有往復(fù)活塞式壓縮機的膨脹過程示意圖。圖5為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的吸氣過程示意圖。圖7為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的壓縮過程示意圖。圖8為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的排氣過程示意圖。圖9為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的膨脹過程示意圖。圖10為兩種不同往復(fù)活塞式壓縮機受力情況對比示意圖。圖11為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的第二實施方式示意圖。圖12為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的第三實施方式示意圖。圖13為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的第四實施方式示意圖。其中附圖標(biāo)記如下氣缸1、活塞2、活塞密封環(huán)3、連桿4、吸氣管5、吸氣緩沖室6、吸氣閥7、排氣緩沖室8、排氣閥9、排氣管10、柱塞密封套11、柱塞密封環(huán)12、柱塞13、氣缸回壓利用管14、回壓緩沖室15、回壓連通管16、吸氣緩沖室回壓利用管17。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細描述。第一實施方式如圖5所示，本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機，其包括氣缸1、活塞2、活塞密封環(huán)3、柱塞密封套11、柱塞密封環(huán)12、柱塞13、吸氣管5、吸氣緩沖室6、吸氣閥7、排氣緩沖室8、排氣閥9、排氣管10、氣缸回壓利用管14、回壓緩沖室15、回壓連通管16、吸氣緩沖室回壓利用管17。所述的活塞2位于氣缸1內(nèi)；所述的活塞密封環(huán)3安裝在活塞2上；所述的吸氣緩沖室6與氣缸1相連；所述的吸氣閥7安裝在吸氣緩沖室6的壁上；所述的吸氣管5與吸氣緩沖室6相連通；所述的排氣緩沖室8與氣缸1相連；所述的排氣閥9安裝在排氣緩沖室8的壁上；所述的排氣管10與排氣緩沖室8相連通；所述的柱塞密封套11安裝在氣缸1上；所述的柱塞13—端與活塞2相連，另一端穿過柱塞密封套11并能往復(fù)活動；所述的柱塞密封環(huán)12安裝在柱塞密封套11上；所述的氣缸回壓利用管14安裝在氣缸1上，并與氣缸1連通；所述的吸氣緩沖室回壓利用管17安裝在吸氣緩沖室6上并與之連通；所述的回壓連通管16—端與吸氣緩沖室回壓利用管17相連通，另一端與回壓緩沖室15相連；所述的回壓緩沖室15—端與氣缸回壓利用管14相連，另一端與回壓連通管16相連。下面分析回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機是如何工作的？圖6圖9分別展示了回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的吸氣、壓縮、排氣、膨脹的4個過程。為了分析方便，假設(shè)蒸發(fā)壓力為0.8MPa(即吸氣壓力，或回壓)，冷凝壓力為2.4MPa(即排氣壓力)，壓縮比為3.O，活塞截面積為20cm2，忽略活塞和柱塞的摩擦力，也忽略柱塞的截面積。圖6為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的吸氣過程在電機帶動下，柱塞13及與之相連的活塞2向下運動，氣缸1的上部氣腔(C面以上)愈來愈大，愈來愈多地氣體被吸入氣缸的上部氣腔，一直進行到活塞下移到活塞下止點為止；與此同時氣缸的下部氣腔(D面以下)愈來愈小，氣缸下部氣腔的氣體將經(jīng)過氣缸回壓利用管14、回壓緩沖室15、回壓連通管16、吸氣緩沖室回壓利用管17進入吸氣緩沖室6，這樣可以提高氣缸l的上部氣腔(C面以上)的吸氣量；此時上部氣腔(C面以上)吸的氣不但來自于吸氣管5，而且主要來自于吸氣緩沖室回壓利用管17;在此過程中，C面和D面所受的壓力幾乎相等(都接近蒸發(fā)壓力即回壓)，此時電機受力幾乎為O，如圖10中的h-i線。圖7為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的壓縮過程當(dāng)柱塞13及與之相連的活塞2轉(zhuǎn)而向上運動，這時吸氣閥、排氣閥都關(guān)閉，氣缸1的上部氣腔(C面以上)愈來愈小，氣體被壓縮，一直壓縮到與排氣壓力相等為止；與此同時氣缸的下部氣腔(D面以下)愈來愈大，吸氣管5和吸氣緩沖室6中的氣體將經(jīng)過吸氣緩沖室回壓利用管17、回壓連通管16、回壓緩沖室15、氣缸回壓利用管14進入氣缸1的下部氣腔(D面以下)；在此過程中，C面所受的壓力愈來愈大(從吸氣壓力上升到排氣壓力)，而D面所受的壓力幾乎不變(接近蒸發(fā)壓力即回壓)，此時電機受力為兩者之差(C面受力-D面受力)，如圖10中i-j線，力從0變化到320kg;由于回壓即吸氣壓力幫助活塞2上行，因此可以實現(xiàn)節(jié)電。圖8為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的排氣過程當(dāng)壓力達到一定值(大于排氣壓力)時，排氣閥9開啟，活塞2繼續(xù)上行，氣缸1的上部氣腔(C面以上)中的氣體被排出，一直到活塞2上行到最高位置(該位置被稱為活塞的上止點)時，排氣過程結(jié)束；與此同時氣缸的下部氣腔(D面以下)還將繼續(xù)擴大，吸氣管5和吸氣緩沖室6中氣體還將經(jīng)過吸氣緩沖室回壓利用管17、回壓連通管16、回壓緩沖室15、氣缸回壓利用管14進入氣缸l的下部氣腔(D面以下)；在此過程中，C面所受的壓力等于排氣壓力，而D面所受的壓力幾乎不變(接近蒸發(fā)壓力即回壓)，此時電機受力為兩者之差，如圖10中j-k線，受力為320kg;由于回壓即吸氣壓力幫助活塞2上行，因此可以實現(xiàn)節(jié)電。圖9為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的膨脹過程為了防止活塞2與吸氣閥7、排氣閥9碰撞，活塞2上行到上止點時，活塞2與氣缸1頂部之間留有一定的間隙，稱為余隙。當(dāng)活塞2轉(zhuǎn)而向下運動時，排氣過程結(jié)束時留在余隙內(nèi)的高壓氣體阻止吸氣閥開啟，吸氣過程不能立即開始，這時余隙內(nèi)的氣體隨著活塞2的下行而膨脹，一直膨脹到當(dāng)氣缸l上部氣腔(C面以上)壓力等于進氣壓力時才結(jié)束；與此同時氣缸l的下部氣腔(D面以下)將縮小，氣缸1下部氣腔的氣體將經(jīng)過氣缸回壓利用管14、回壓緩沖室15、回壓連通管16、吸氣緩沖室回壓利用管17進入吸氣緩沖室6，使吸氣緩沖室6的壓力增加，從而可促使吸氣閥7提前打開，有利于提高壓縮機效率；在此過程中，C面所受的壓力逐漸變小(從排氣壓力變化到吸氣壓力)，而D面所受的壓力幾乎不變(接近蒸發(fā)壓力即回壓)，此時電機受力為兩者之差，如圖10中g(shù)-h線，受力從-320kg變化到0kg。下表對比分析了本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機與現(xiàn)有往復(fù)活塞式壓縮機的特點。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>第二實施方式圖11為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的第二實施方式示意圖。第二實施方式與第一實施方式基本相同，只是去掉了吸氣緩沖室回壓利用管17，所述的回壓連通管16直接與吸氣管5相連。第三實施方式圖12為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的第三實施方式示意圖。第三實施方式與第一實施方式基本相同，只是去掉了回壓緩沖室15，所述的回壓連通管16直接與氣缸回壓利用管14相連。第四實施方式圖13為本發(fā)明回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機的第四實施方式示意圖。第四實施方式與第一實施方式基本相同，只是去掉了回壓緩沖室15和吸氣緩沖室回壓利用管17，所述的回壓連通管16—端直接與氣缸回壓利用管14相連，另一端與吸氣管5相連。其它實施方式本發(fā)明并不局限于上述實施方式，上述優(yōu)選實施方式僅為示例性的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的精神實質(zhì)，做出各種等同的修改和替換及不同組合，而得到不同的實施方式。權(quán)利要求回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機，其包括氣缸、活塞、活塞密封環(huán)、柱塞密封套、柱塞密封環(huán)、柱塞、吸氣管、吸氣緩沖室、吸氣閥、排氣緩沖室、排氣閥、排氣管、氣缸回壓利用管、回壓連通管、吸氣緩沖室回壓利用管；所述的活塞位于氣缸內(nèi)；所述的活塞密封環(huán)安裝在活塞上；所述的吸氣緩沖室與氣缸相連；所述的吸氣閥安裝在吸氣緩沖室的壁上；所述的吸氣管與吸氣緩沖室相連通；所述的排氣緩沖室與氣缸相連；所述的排氣閥安裝在排氣緩沖室的壁上；所述的排氣管與排氣緩沖室相連通；所述的柱塞密封套安裝在氣缸上；所述的柱塞一端與活塞相連，另一端穿過柱塞密封套；所述的氣缸回壓利用管安裝在氣缸上，并與氣缸連通；所述的吸氣緩沖室回壓利用管安裝在吸氣緩沖室上并與之連通；所述的回壓連通管一端與吸氣緩沖室回壓利用管相連通，另一端與氣缸回壓利用管相連通；所述的柱塞密封環(huán)安裝在柱塞密封套上；其特征在于所述的氣缸安裝有柱塞密封套；所述的活塞上安裝有柱塞，且柱塞穿過柱塞密封套并能在其中往復(fù)活動；所述的氣缸上至少安裝一個氣缸回壓利用管；所述的吸氣緩沖室上至少安裝一個吸氣緩沖室回壓利用管，所述的回壓連通管一端與吸氣緩沖室回壓利用管相連，另一端與氣缸回壓利用管相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機，其特征在于所述的回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機還包括回壓緩沖室，所述的回壓緩沖室一端與氣缸回壓利用管相連，另一端與回壓連通管相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機，其特征在于所述的回壓連通管還可以直接與吸氣管相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機，其特征在于所述的往復(fù)活塞式壓縮機可以是旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動型往復(fù)活塞式壓縮機、直線電機驅(qū)動型往復(fù)活塞式壓縮機中的任意一種。全文摘要本發(fā)明公開的回壓輔助作功節(jié)能型往復(fù)活塞式壓縮機，其包括氣缸、活塞、活塞密封環(huán)、柱塞密封套、柱塞密封環(huán)、柱塞、吸氣管、吸氣緩沖室、吸氣閥、排氣緩沖室、排氣閥、排氣管、氣缸回壓利用管、回壓緩沖室、回壓連通管、吸氣緩沖室回壓利用管。相對于現(xiàn)有的往復(fù)活塞式壓縮機增加了柱塞、柱塞密封套、柱塞密封環(huán)、氣缸回壓利用管、回壓緩沖室、回壓連通管、吸氣緩沖室回壓利用管；這樣回壓即蒸發(fā)壓力不但可以幫助電機推動活塞及柱塞運動，使電機受力減小30％左右，實現(xiàn)高效節(jié)能，而且可改善氣缸的吸氣量，可減少冷凝壓力的波動，可減少蒸發(fā)壓力的波動。文檔編號F04B39/10GK101737299SQ200810176038公開日2010年6月16日申請日期2008年11月5日優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日發(fā)明者凌建軍,黃鸝申請人:凌建軍