一种单阀膨胀机的活塞系统技术方案

本发明专利技术涉及一种单阀膨胀机的活塞系统，主要包括活塞与顶杆部件。其中活塞包括活塞套与活塞体两部分，两者通过螺纹连接，相对位置可调，以调整气缸内工作容积；顶杆部件为一种液力顶杆系统，通过调整顶杆底部的弹簧弹力与其液体腔内的液面高度，可以调整顶杆与气阀接触时的顶力大小，调整膨胀机的进气提前角，从而可以改变气阀的开启时刻与进气时长，采用弹簧与液压相结合的方式可以有效的降低气阀顶杆与气阀碰撞对弹簧的影响，增加气阀的缓冲时间。本发明专利技术相对于传统的单阀膨胀机，可以根据需要调整其工作容积及进气提前角，扩大了膨胀机的工作范围，提高了膨胀机的灵活性，并且通过调整进气提前角，可以提高膨胀机的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种单阀膨胀机的活塞系统
本专利技术涉及一种单阀膨胀机的活塞系统，具体为该活塞系统可调节膨胀机气缸内工作容积以及进气阀启闭角度。
技术介绍
单阀活塞式膨胀机曾用于小型制冷和空分领域，相比于传统的双阀活塞式膨胀机，它具有结构简单、易密封、运转速度高、效率高等优点。近年来，随着小型压缩空气储能系统、小型超临界CO2动力循环、小型余热回收利用系统、小型有机郎肯循环等技术的发展，单阀活塞式膨胀机将可以作为上述系统的动力输出设备，具有良好发展前景。常规的单阀膨胀机，其活塞部件为固定结构，一旦制造完毕，将不可以调节其工作容积；在进气时段内，顶杆系统与气阀为刚性碰撞，气阀近似沿与气缸轴线对称的曲线运动，进气提前角与进气时长两者密切关联，较大的进气提前角将增加膨胀机压缩冲程的耗功，降低膨胀机的工作效率。若可以调节气缸的工作容积，将可以扩大膨胀机的额定工作范围，提高其灵活性；若改顶杆与气阀的刚性碰撞为弹性碰撞，降低进气时长与进气提前角的关联性，调整其进气提如角，则可以提闻膨胀机的效率。
技术实现思路
为克服上述现有技术的缺点和不足，本专利技术旨在提供一种单阀膨胀机的活塞系统，可提高单阀膨胀机工作参数的可调节性，可调节气缸的工作容积，扩大膨胀机的额定工作范围，提高其灵活性，并且可以改变进气阀的运动规律，降低进气时长与进气提前角的关联性，调整进气提前角，提高膨胀机的效率。为实现上述目的，本专利技术的单阀膨胀机的活塞系统，其活塞由两部分组成，分别为活塞套与活塞体，两者为螺纹联接，其相对位置可以调整，从而可调节气缸的工作容积；本专利技术的顶杆部件与活塞体相连，为一种液力顶杆系统，可以调节进气过程中气阀的运动规律，降低进气时长与进气提前角的关联性，调整进气提前角。本专利技术为解决其技术问题所采取的技术方案是:一种单阀膨胀机的活塞系统，包括设置在所述单阀膨胀机的气缸中的活塞、与活塞连接的连杆及液力顶杆，其特征在于，所述活塞包括活塞套和活塞体，所述活塞体设置在活塞套的内部，所述活塞套的内圆柱面套设在活塞体的外圆柱面上，二者之间的连接面是密封的，且所述活塞套的顶面高于所述活塞体的顶面，所述活塞套位于所述活塞体的顶面之上的空间构成气缸工作容积，所述活塞套和活塞体之间的相对位置可调；其中，所述活塞体内设有液力顶杆容纳腔，所述液力顶杆一端套设在所述液力顶杆容纳腔中并被所述液力顶杆容纳腔的底面所弹性支撑，另一端伸入所述气缸工作容积中。优选地，所述活塞套和活塞体螺纹连接。优选地，所述液力顶杆被设置在所述液力顶杆容纳腔底面的弹性部件所弹性支撑。优选地，所述弹性部件为弹簧。优选地，在所述液力顶杆处于未被压缩的状态时，所述液力顶杆的伸入所述气缸工作容积中的一端，伸出于所述活塞套的顶部之外。优选地，所述液力顶杆上设有凸台，在所述液力顶杆容纳腔的上部设置向内伸展的突起，所述凸台位于所述液力顶杆容纳腔中且可沿着所述液力顶杆容纳腔的内壁滑动但不会脱离所述液力顶杆容纳腔，且所述凸台与所述液力顶杆容纳腔的内壁之间是密封的。优选地，在所述液力顶杆上还设有位于所述凸台下方的另一凸台II，所述凸台II与所述弹性部件的顶部相抵触。优选地，所述液力顶杆容纳腔包括液体腔和泻流腔，所述液体腔位于所述凸台II下方，所述泻流腔位于所述凸台II与凸台之间。优选地，所述液力顶杆位于所述凸台II与凸台之间的部分，以及所述液力顶杆位于所述凸台II下方的部分，其横截面面积均小于所述凸台II的横截面面积。当活塞系统从下止点运行至接近上止点时，液力顶杆与膨胀机的进气阀接触，SP将开始进气过程，此时，弹簧以及液体腔内的液体受到来自顶杆的压力，弹簧被压缩，液体腔内的液体通过顶杆部分处的液体通道被挤压至泻流腔内；此时活塞继续向上止点运动，弹簧的弹力增加，将推动顶杆打开气阀，开始进气。当活塞从上止点向下止点运动时，顶杆与气阀逐渐脱离，弹簧逐渐恢复至初始状态，顶杆逐渐恢复至初始位置，泻流腔内液体通过顶杆部分处的液流通道流回液体腔，最后气阀关闭，完成进气过程。调整液力顶杆单元的弹簧弹力大小或者改变其下部液体腔中的液面高度，将可以调整进气阀的启闭时刻。当弹簧弹力增大，或者液面高度增加时，将增大顶杆与气阀碰撞后的顶力，增大进气提前角与进气时长；当弹簧弹力减小，或者液面高度降低时，将减小顶杆与气阀碰撞后的顶力，减小进气提前角与进气时长。优选地，所述液力顶杆位于所述凸台II下方的部分，沿着杆的壁面从上到下开有凹槽作为液体通道。优选地，所述液体腔中的液体为液压油。优选地，所述弹性部件的弹力与液体腔内的液面高度均是可调的，通过调整所述弹性部件的弹力与液体腔内的液面高度，可以调整顶杆与气阀接触时的顶力大小。本专利技术的单阀膨胀机的活塞系统中，所述活塞套和活塞体之间的相对位置是可调的，当调整活塞套与活塞体的相对位置，增加气缸内的容积时，膨胀机的工作流量将增加，其额定膨胀比将减小；当减小气缸内的容积时，膨胀机的工作流量将减小，其额定膨胀比将增大。本专利技术所述的单阀膨胀机的活塞系统，调整液力顶杆单元的弹簧弹力大小或者改变其下部空腔中的液面高度，将可以调整进气阀的启闭时刻；当弹簧弹力增大，或者液面高度增加时，将增大顶杆与气阀碰撞后的顶力，增加进提前气角；当弹簧弹力减小，或者液面高度降低时，将减小顶杆与气阀碰撞后的顶力，从而减小进气提前角。本专利技术所述的单阀膨胀机的活塞系统，其液力顶杆系统，液体通道处顶杆的截面面积大于其上部泻流腔位置的顶杆截面面积。本专利技术效果是:能够根据流量与膨胀比的需要调整活塞系统中活塞套与活塞体的相对位置，从而调节气缸的工作容积，扩大膨胀机运行的工况范围；其液力顶杆系统能够调节进气阀的运动规律，改变进气提前角，提高膨胀机的运行效率。【附图说明】图1为本专利技术的单阀膨胀机的活塞系统的剖面图；图2 (a)、2 (b)、2 (c)与2 (d)为本专利技术的液力顶杆部分的截面图,各图中,左边的是凸台II的横截面图，右边的是所述液力顶杆位于所述凸台II下方的部分的横截面图。图中:1_活塞套；2_活塞体；3_气缸工作容积；4_液力顶杆；5_螺纹；6_弹性部件；7-液体腔；8-凸台；9_液力顶杆位于凸台与凸台II之间的部分；10_凸台II ;11_液力顶杆位于凸台II下方的部分；12_泻流腔；13_连杆。【具体实施方式】本专利技术是对单阀膨胀机的活塞系统进行了改进，至于单阀膨胀机的其他部件未作任何改动，因此以下只针对活塞系统的工作状况作描述。本专利技术所述的单阀膨胀机的活塞系统，其活塞由两部分组成，分别为活塞套与活塞体，两者为螺纹联接，其相对位置可以调整；本专利技术的顶杆部件与活塞体相连，为一种液力顶杆系统，可以调节进气过程中气阀的运动规律。下面结合附图作进一步的描述。本专利技术一种单阀膨胀机的活塞系统，其剖面图如图1所示，包括设置在所述单阀膨胀机的气缸中的活塞、与活塞连接的连杆13及液力顶杆4，所述活塞包括活塞套I和活塞体2，活塞套I与活塞体2两者为螺纹密封联接，且所述活塞套I的顶面高于所述活塞体2的顶面，所述活塞套I的位于所述活塞体2的顶面之上的空间构成气缸工作容积3，二者之间的相对位置可调，当调整两者的相对位置，增加气缸工作容积3时，膨胀机的工作流量将增加，其额定膨胀比将减小；当减小气缸内的容积3时，膨胀机的工作流量将减小，其额定膨胀比将增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单阀膨胀机的活塞系统，包括设置在所述单阀膨胀机的气缸中的活塞、与活塞连接的连杆及液力顶杆，其特征在于，所述活塞包括活塞套和活塞体，所述活塞体设置在活塞套的内部，所述活塞套的内圆柱面套设在活塞体的外圆柱面上，二者之间的连接面是密封的，且所述活塞套的顶面高于所述活塞体的顶面，所述活塞套的位于所述活塞体的顶面之上的空间构成气缸工作容积，所述活塞套和活塞体之间的相对位置可调；其中，所述活塞体内设有液力顶杆容纳腔，所述液力顶杆一端套设在所述液力顶杆容纳腔中并被所述液力顶杆容纳腔的底面所弹性支撑，另一端伸入所述气缸工作容积中。

【技术特征摘要】
1.一种单阀膨胀机的活塞系统，包括设置在所述单阀膨胀机的气缸中的活塞、与活塞连接的连杆及液力顶杆，其特征在于，所述活塞包括活塞套和活塞体，所述活塞体设置在活塞套的内部，所述活塞套的内圆柱面套设在活塞体的外圆柱面上，二者之间的连接面是密封的，且所述活塞套的顶面高于所述活塞体的顶面，所述活塞套的位于所述活塞体的顶面之上的空间构成气缸工作容积，所述活塞套和活塞体之间的相对位置可调；其中，所述活塞体内设有液力顶杆容纳腔，所述液力顶杆一端套设在所述液力顶杆容纳腔中并被所述液力顶杆容纳腔的底面所弹性支撑，另一端伸入所述气缸工作容积中。2.如权利要求1所述的单阀膨胀机的活塞系统，其特征在于，所述活塞套和活塞体螺纹连接。3.如权利要求2所述的单阀膨胀机的活塞系统，其特征在于，所述液力顶杆被设置在所述液力顶杆容纳腔底面的弹性部件所弹性支撑。优选地，所述弹性部件为弹簧。4.如权利要求3所述的单阀膨胀机的活塞系统，其特征在于，在所述液力顶杆处于未被压缩的状态时，所述液力顶杆的伸入所述气缸工作容积中的一端，伸出于所述活塞套的顶部之外。5.如权利要求4所述的单阀膨胀机的活塞系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新敬，陈海生，徐玉杰，薛皓白，谭春青，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：