[發明專利]一種氣體做功與壓縮聯動方法及裝置

在審

• 申請號: 202111169317.4
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113898433A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 吳耀森;劉清化;陳永春;李浩權;龔麗;胡光華;湯石生;陳煜龍;盧素珊;肖波;黃隆勝;龍成樹;劉軍;馬道寬;劉庚強;曾小輝;葉開愚;涂楨楷
• 申請（專利權）人: 廣東省現代農業裝備研究所
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01B23/08;F25B1/02;F25B31/00
• 代理公司: 佛山市君創知識產權代理事務所(普通合伙) 44675
• 代理人: 冼柏恩

本發明公開一種氣體做功與壓縮聯動方法及裝置，該方法包括以下3個熱力狀態點A、B和C轉化的主過程：中壓氣體工質A在動力氣缸轉化為低壓氣體工質B的做功主過程；低壓氣體工質B在增壓氣缸轉化為高壓氣體工質C的增壓主過程；所述做功主過程包括進氣和排氣子過程；在動力氣缸進氣子過程中，中壓氣體工質A流入氣缸中推動做功活塞，做功活塞推動做功組件進行旋轉，輸出動力；所述增壓主過程包括進氣、壓縮和排氣子過程；在壓縮子過程中，在做功組件的驅動下，壓縮傳動組件推動壓縮活塞對氣缸內的低壓氣體工質B進行壓縮。本發明能夠實現做功后的氣體工質以狀態變化不明顯地進入壓縮機進行壓縮的氣體做功與壓縮聯動，完成對外做功和自我壓縮。

技術領域

本發明涉及利用氣體做功進行自我壓縮和獲取動力的方法及系統，具體涉及一種氣體做功與壓縮聯動方法及裝置。

背景技術

現有制冷系統中，制冷劑經過膨脹閥，進入蒸發器吸熱膨脹，體積膨脹主要是用于后期汽化的制冷劑推動前期汽化的制冷劑進入壓縮機的壓縮腔，氣體制冷劑不對外做功。

現有活塞式制冷壓縮機的工作壓力通常有3個，蒸發壓力(低壓)，油壓和冷凝壓力(高壓)，最低壓力為蒸發壓力，活塞氣缸工作的最低背壓為蒸發壓力，活塞背后是壓縮機的低壓腔。以吸氣、壓縮和排氣的一個工作循環為分析對象，若活塞的背壓與低壓腔相通，則在吸氣期間，制冷劑蒸發的體積膨脹與氣缸的內部容積同步變化，在壓縮和排氣期間，制冷劑蒸發的體積膨脹與氣缸的外部容積同步變化，后期汽化的制冷劑沒有對前期汽化的制冷劑進行壓縮，僅為推動，一個周期的處理量等于膨脹閥的流量；以吸氣、壓縮和排氣的一個工作循環為分析對象，若活塞的背壓與低壓腔不相通，則在吸氣期間，制冷劑蒸發的體積膨脹與氣缸的內部容積同步變化，而壓縮和排氣期間，蒸發器與氣缸的容積沒有發生變化，液體制冷劑仍持續經過膨脹閥，進入蒸發器內吸熱膨脹，蒸發器的壓力會升高，蒸發溫度上升，制冷效果下降；當多次循環持續發生，制冷劑的蒸發溫度就會持續上升，從而制冷能力受影響。以吸氣、壓縮和排氣的2個工作循環和前述一個周期同時為分析對象，上一個循環壓縮和排氣期間，持續經過膨脹閥的制冷劑需要這個周期也被吸入，才能與膨脹閥的流量匹配，一個吸氣周期需要吸入2倍膨脹閥的流量，同樣的制冷量，相當于活塞氣缸的工作容積要增加一倍。

現有技術存在以下的不足：

1、若汽化后的制冷劑需對外做功，則需形成低壓與背壓之差，而現有活塞式制冷壓縮機由于活塞的背壓與低壓腔相通，不能實現該壓差，因而不能利用現有活塞式制冷壓縮機進行低壓制冷劑做功。

2、做功后的制冷劑需要繼續進行壓縮過程，為了實現工質的近似等于做功和快速增壓兩個過程，動力氣缸進氣緩慢，往復次數少，需要容量大，增壓氣缸速度快，往復次數多，需要容積小，需要把做功后的工質，以最少的能量損失流動到壓縮機的氣缸，目前沒有在一個動力氣缸進入壓縮機增壓氣缸的具體做法和機構。

發明內容

本發明的目的在于克服上述存在的問題，提供一種氣體做功與壓縮聯動方法，該方法能夠實現做功后的氣體工質以狀態變化不明顯地進入壓縮機進行壓縮的氣體做功與壓縮聯動，同時完成對外做功和自我壓縮。

本發明的另一個目的在于提供一種氣體做功與壓縮聯動裝置。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種氣體做功與壓縮聯動方法，工質流經開口系統，在所述開口系統內工質至少包括以下3個熱力狀態點A、B和C的依次轉化的主過程，并使所述開口系統產生相應的動作：

中壓氣體工質A在動力氣缸轉化為低壓氣體工質B的做功主過程；所述低壓氣體工質B由動力氣缸進入增壓氣缸的工質流動主過程；所述低壓氣體工質B在所述增壓氣缸轉化為高壓氣體工質C的增壓主過程；所述做功主過程包括動力氣缸進氣和動力氣缸排氣子過程；所述增壓主過程包括增壓氣缸進氣、壓縮和增壓氣缸排氣子過程；

在動力氣缸進氣子過程中，中壓氣體工質A流入氣缸中推動做功活塞，做功活塞推動做功組件進行旋轉，實現對外做工，輸出動力；