本發(fā)明涉及機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種食品冷凍柜用CO₂滑片式壓縮機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著人們對(duì)環(huán)境問題日益關(guān)注，氟利昂制冷劑的替代問題也顯得越來(lái)越突出，隨著CO₂跨臨界制冷循環(huán)的提出，CO₂作為制冷劑開始重新得到重視，并且在熱泵熱水器、汽車空調(diào)等領(lǐng)域取得了突出的進(jìn)展。與此同時(shí)經(jīng)將CO₂技術(shù)從這些領(lǐng)域應(yīng)用到食品的冷凍冷藏，研究開發(fā)了應(yīng)用于食品冷凍冷藏的CO₂制冷系統(tǒng)，并取得了良好的效果。CO₂壓縮機(jī)作為系統(tǒng)關(guān)鍵部件之一成為研發(fā)熱點(diǎn)，

CO₂屬于惰性氣體，無(wú)毒無(wú)刺激，良好的安全性和化學(xué)穩(wěn)定性，安全無(wú)毒，不可燃，即便在高溫下也不分解產(chǎn)生有害氣體；其對(duì)全球變暖潛力指數(shù)GWP為1，CO₂不需要工業(yè)合成，只需要在大氣中提取就可以，使用方便；同時(shí)，它對(duì)大氣臭氧層無(wú)任何破環(huán)作用，ODP為0。并且，CO₂本身優(yōu)越的熱物理特性以及良好的遷移特性也適合其作為制冷工質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)以及定壓比熱高，蒸汽密度小，動(dòng)力粘度小，表面張力小，這些特點(diǎn)為機(jī)組的小型化以及成本節(jié)省提供了前提。CO₂臨界溫度為30.98℃，臨界壓力為7.38MPa，在跨臨界區(qū)與外部介質(zhì)換熱時(shí)不發(fā)生相變，因此跨臨界CO₂循環(huán)不存在潛熱交換和冷凝過(guò)程。

CO₂由于其自身的物性特定，在運(yùn)行過(guò)程中存在著以下問題：運(yùn)行壓力高，循環(huán)效率低下。在循環(huán)過(guò)程中，冷凝側(cè)壓力與蒸發(fā)側(cè)壓力差較大，但壓力比較小。對(duì)CO₂系統(tǒng)采用直接節(jié)流的方式，其節(jié)流損失較大，造成CO₂循環(huán)整體效率的降低。特別是在食品冷凍場(chǎng)合，由于該場(chǎng)合所需溫度較低，制冷系統(tǒng)蒸發(fā)溫度約為-30℃，導(dǎo)致應(yīng)用于該場(chǎng)合的制冷系統(tǒng)效率較低，能源消耗量極大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有食品冷凍場(chǎng)合CO₂制冷系統(tǒng)效率低下，能源消耗量極大，提供一種食品冷凍柜用CO₂滑片式壓縮機(jī)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種食品冷凍柜用CO₂滑片式壓縮機(jī)，包括氣缸體、氣缸前端蓋、氣缸后端蓋、轉(zhuǎn)子和滑片，所述氣缸體、氣缸前端蓋、氣缸后端蓋組成氣缸內(nèi)腔體，氣缸內(nèi)腔體的上側(cè)為壓縮腔、下側(cè)為膨脹腔，轉(zhuǎn)子與滑片活動(dòng)連接，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑片頂部與氣缸內(nèi)腔體的內(nèi)壁接觸，若干個(gè)滑片將壓縮腔和膨脹腔均分割成若干個(gè)容積腔單元；與壓縮腔相連通設(shè)有壓縮側(cè)入口和壓縮側(cè)出口，與膨脹腔相連通設(shè)有膨脹側(cè)入口和膨脹側(cè)出口；壓縮側(cè)出口和膨脹側(cè)入口設(shè)置在氣缸內(nèi)腔體的左側(cè)，壓縮側(cè)入口和膨脹側(cè)出口均設(shè)置在氣缸內(nèi)腔體的右側(cè)。

所述轉(zhuǎn)子為圓柱體，轉(zhuǎn)子外側(cè)設(shè)有卡槽，滑片設(shè)置在卡槽內(nèi)。

壓縮腔和膨脹腔之間的內(nèi)壁型線為圓弧，圓弧弧度為π/45。

所述膨脹腔的膨脹側(cè)出口至少有兩個(gè)。

所述滑片的數(shù)量為偶數(shù)個(gè)。

所述膨脹側(cè)入口、壓縮側(cè)出口與膨脹側(cè)出口設(shè)置在氣缸體上，壓縮側(cè)入口設(shè)置在氣缸前端蓋上。

氣缸體上還設(shè)置與氣缸內(nèi)腔體連通的過(guò)液孔。

采用上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明針對(duì)食品冷凍柜設(shè)計(jì)，通過(guò)壓縮腔及膨脹腔的對(duì)稱布置，回收了CO₂制冷劑運(yùn)行過(guò)程中節(jié)流所產(chǎn)生的膨脹功，降低了節(jié)流損失，可用于提升CO₂制冷系統(tǒng)的循環(huán)效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明氣缸前端蓋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明氣缸體剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，本發(fā)明包括氣缸體2、氣缸前端蓋1、氣缸后端蓋4、轉(zhuǎn)子5和滑片3，所述氣缸體2、氣缸前端蓋1、氣缸后端蓋4組成氣缸內(nèi)腔體21，氣缸內(nèi)腔體21的上側(cè)為壓縮腔24、下側(cè)為膨脹腔25，轉(zhuǎn)子5與滑片3活動(dòng)連接；轉(zhuǎn)子5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在離心力的作用下，滑片3頂部與氣缸內(nèi)腔體21的內(nèi)壁22接觸，若干個(gè)滑片3將壓縮腔24和膨脹腔25均分割成若干個(gè)容積腔單元23，每個(gè)容積腔單元23由相鄰的滑片、轉(zhuǎn)子、滑片、氣缸前端蓋1、氣缸后端蓋4共同構(gòu)成單個(gè)容積腔單元23，多個(gè)滑片將壓縮腔分為多個(gè)容積腔單元；與壓縮腔24相連通設(shè)有壓縮側(cè)入口9和壓縮側(cè)出口6，與膨脹腔25相連通設(shè)有膨脹側(cè)入口7和膨脹側(cè)出口8；壓縮側(cè)出口6和膨脹側(cè)入口7設(shè)置在氣缸內(nèi)腔體21的左側(cè)，壓縮側(cè)入口9和膨脹側(cè)出口8均設(shè)置在氣缸內(nèi)腔體21的右側(cè)。壓縮側(cè)出口6處和膨脹側(cè)入口7處均為高壓，壓縮側(cè)入口9處和膨脹側(cè)出口8處均為低壓，高、低壓力同側(cè)布置減小壓縮腔24與膨脹腔25相鄰容積腔單元23的泄漏量。為了保證壓縮機(jī)運(yùn)行效率，防止不同壓力之間的制冷劑氣體串通及泄露，將該壓縮機(jī)壓縮腔的高壓與膨脹腔的高壓配置在氣缸體2的同側(cè)。為了增強(qiáng)壓縮腔與膨脹腔之間密封的效果，在壓縮腔及膨脹腔之間的轉(zhuǎn)子與氣缸接觸段，該段氣缸內(nèi)壁型線為圓弧，其弧度為π/45，該段圓弧可提供有效密封，進(jìn)一步降低壓縮腔與膨脹腔之間的泄漏量。

所述轉(zhuǎn)子5為圓柱體，轉(zhuǎn)子5外側(cè)設(shè)有卡槽51，滑片3設(shè)置在卡槽51內(nèi)。整個(gè)壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)布置對(duì)稱

所述氣缸內(nèi)腔體21為多曲線組合曲面，圓弧29位于壓縮側(cè)出口6和膨脹側(cè)入口7之間的氣缸內(nèi)腔體21上，圓弧29位于壓縮側(cè)出口6和膨脹側(cè)入口7之間的氣缸內(nèi)腔體21內(nèi)壁上。壓縮機(jī)的壓縮腔24與膨脹腔25之間的密封由轉(zhuǎn)子5與氣缸體2的內(nèi)壁22接觸實(shí)現(xiàn)。為了增強(qiáng)壓縮腔與膨脹腔之間密封的效果，在壓縮腔及膨脹腔之間的轉(zhuǎn)子與氣缸接觸段，該段氣缸內(nèi)腔體21內(nèi)壁型線為圓弧29，其弧度為π/45，該段圓弧可提供有效密封，進(jìn)一步降低壓縮腔與膨脹腔之間的泄漏量。

所述膨脹腔25的膨脹側(cè)出口8至少有兩個(gè)。本發(fā)明膨脹側(cè)出口8有三個(gè)，采用電磁閥分別控制膨脹側(cè)出口8開關(guān)狀態(tài)，以滿足膨脹腔25氣體不同膨脹比要求。隨著制冷系統(tǒng)工況的改變，需調(diào)整制冷系統(tǒng)的冷凝壓力及蒸發(fā)壓力，通過(guò)在膨脹側(cè)出口處設(shè)置多路排氣出口，每一路排氣出口均配置電磁閥，并由電磁閥依據(jù)工況的改變決定單個(gè)排氣出口的通斷。通過(guò)多路排氣出口及電磁閥控制的方式，滿足膨脹側(cè)氣體不同膨脹比要求。

所述滑片3的數(shù)量為偶數(shù)個(gè)。可以是2個(gè)、4個(gè)、8個(gè)、10個(gè)、12個(gè)，膨脹腔25及壓縮腔24的容積腔單元23數(shù)量相等，平衡膨脹腔25及壓縮腔24氣體力，保證膨脹腔25及壓縮腔24氣體對(duì)滑片3作用力的平衡。壓縮機(jī)多個(gè)容積腔單元23對(duì)稱布置，實(shí)際使用過(guò)程中分為氣體壓縮腔24與膨脹腔25，通過(guò)膨脹腔25回收CO₂氣體的膨脹功，推動(dòng)滑片與轉(zhuǎn)子做功轉(zhuǎn)動(dòng)，降低CO₂壓縮機(jī)運(yùn)行功耗。

所述膨脹側(cè)入口7、壓縮側(cè)出口6與膨脹側(cè)出口8設(shè)置在氣缸體2上，壓縮側(cè)入口9設(shè)置在氣缸前端蓋1上。

氣缸體2上還設(shè)置與氣缸內(nèi)腔體21連通的過(guò)液孔10。壓縮機(jī)壓縮腔為無(wú)潤(rùn)滑油狀態(tài)，滑片3與氣缸內(nèi)腔體21的密封通過(guò)過(guò)液孔10噴入壓縮腔中的液態(tài)CO₂保證其密封。

轉(zhuǎn)子5負(fù)責(zé)帶動(dòng)滑片轉(zhuǎn)動(dòng)，滑片在轉(zhuǎn)子5的齒槽內(nèi)做伸縮運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子5頂部與氣缸內(nèi)壁始終接觸，滑動(dòng)過(guò)程中，其組成的容積，在內(nèi)壁面不同的弧線段，組成的容積不斷變化的。來(lái)自蒸發(fā)器的制冷劑氣體由位于氣缸體前端蓋2上的壓縮側(cè)入口9進(jìn)入壓縮機(jī)的容積腔單元24中，隨著轉(zhuǎn)子5的轉(zhuǎn)動(dòng)，該容積腔單元的容積減小，壓縮機(jī)的壓縮腔24壓力升高，當(dāng)該容積腔單元的滑片運(yùn)動(dòng)至壓縮側(cè)出口6時(shí)，壓縮腔的該容積腔單元與冷凝器聯(lián)通，壓縮過(guò)程結(jié)束。經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝的制冷劑氣體從位于氣缸體2上的膨脹側(cè)入口7進(jìn)入另一側(cè)膨脹腔的容積腔單元中，隨著轉(zhuǎn)子5的轉(zhuǎn)動(dòng)，該容積腔單元中容積增大，高壓的制冷劑氣體在該容積腔單元中膨脹，并伴隨壓力的降低。此時(shí)，在該容積腔單元中，隨著氣體壓力的減小，氣體推動(dòng)該容積腔中的滑片，此時(shí)，氣體的膨脹功轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的動(dòng)能，輔助電機(jī)對(duì)壓縮腔的氣體做功。

氣缸體內(nèi)壁22圓弧型線根據(jù)滑片運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，處于壓縮腔及膨脹腔時(shí)受力的不同，調(diào)整氣缸內(nèi)壁22型線組成曲線，降低氣缸內(nèi)壁對(duì)運(yùn)動(dòng)滑片的支反力，降低滑片運(yùn)行中的磨損情況。該壓縮機(jī)為無(wú)油壓縮機(jī)設(shè)計(jì)，在壓縮腔及膨脹腔中均無(wú)潤(rùn)滑油的存在，使得制冷劑中不含潤(rùn)滑油，提升冷凝器中CO₂氣體與環(huán)境換熱效率，可大幅度提升制冷系統(tǒng)能效比。為保證密封及提供滑片與氣缸內(nèi)壁的潤(rùn)滑，采用向壓縮腔中噴入液態(tài)CO₂的方式，保證滑片與氣缸體內(nèi)壁之間的密封與潤(rùn)滑。