CN109958477A - 一种活塞式膨胀机的进排气机械控制*** - Google Patents

Abstract

本发明属于制冷/热泵技术领域，公开了一种活塞式膨胀机的进排气机械控制***。该机械控制***包括进气控制模块和排气控制模块；二者分别具有一个固定在膨胀机曲轴上的凸轮，凸轮随曲轴旋转，推动相应的挺杆在阀体内上、下运动。各挺杆通过齿条齿轮的啮合运动，驱动阀体内的对应阀杆绕自身轴心旋转；各阀杆上分别具有与阀体中的内/外进/排气管匹配的阀孔，可在阀杆旋转到一定方向时形成连通的气流通道，从而控制进、排气各参数。本发明的进排气机械控制***结构简单、控制精确、不易受环境干扰，适用于各活塞连杆共用曲轴的多缸活塞式膨胀‑压缩一体机，实现了膨胀‑压缩机进、排气过程与对应的膨胀、压缩过程各阶段的良好同步。

Description

一种活塞式膨胀机的进排气机械控制***

技术领域

本发明属于制冷/热泵技术领域，具体涉及一种活塞式膨胀机的进、排气机械式控制***。

背景技术

在制冷技术的发展过程中，制冷剂的更新换代始终是非常重要的技术提升手段。制冷剂的发展也伴随着臭氧破坏以及温室效应问题的困扰。在1992年《蒙特利尔议定书》第四次会议以及2007年《蒙特利尔议定书》第19次成员国会议上，环保议题尤为抢眼，逐步淘汰高GWP(全球变暖潜能)和高ODP(臭氧衰减潜能)制冷剂的呼声很高。

在其它行业生产和日常生活中，制冷剂也是不可或缺的存在。这些需求促使对制冷剂的研究不断深化。近年来，以自然工质和近自然工质为代表的***制冷剂得到较快发展。

***制冷剂，比如近自然工质(HFOs类工质)，其合成制造成本很高。这也就意味着生产过程会带来高能耗、高排放，次生温室效应也随之而来。而CO₂作为自然工质，具有许多优势，比如环境友好(ODP＝0，GWP＝1)、安全无毒、不易燃、传热性能好、流动性好、容积制冷量大、与普通润滑剂和结构材料相兼容、价格便宜、维护费用低，等等。CO₂也因此成为了优质制冷剂工质。

由于CO₂的沸点低，如果应用于制冷/热泵循环中，可使***跨临界循环(压缩机的吸气压力低于临界压力，且排气压力高于临界压力)。但是，CO₂热泵***也存在一些技术壁垒，最主要问题是：由于制冷***内压力很高，节流损失大。CO₂跨临界循环的效率通常低于普通工质的亚临界循环(压缩机的吸排气压力均低于临界压力)。为了减少跨临界循环的节流损失，有必要采用一种装置来代替节流阀，从而提高***节流效率。

膨胀机是利用压缩气体膨胀降压时向外输出机械功，使气体温度和压力降低的原理以获得能量的机械，在低温装置中已有广泛应用。在各类膨胀机中，活塞式膨胀机由于具有结构简单，密封性、可靠性好等特性，具有较大的开发潜力。然而，膨胀机的进、排气特性与压缩机有所不同，其排气过程应该较长且进气过程应较为迅速，才能减少节流损失并延长膨胀过程。但是，膨胀机的进、排气过程与膨胀机活塞的运行周期应紧密保持一致，否则，将会导致膨胀比下降，从而影响膨胀机的节能效果。传统的阀门以及主动周期性控制***会因结构缝隙而在关闭时产生泄漏问题，采用电磁控制***则可能使其受到电动机等交变电流设备导致的电磁干扰，影响其控制准确度。因此，设计一个高效可控的机械式进、排气控制***，确保膨胀机进、排气周期与活塞运行周期的一致性，对于CO₂膨胀机的开发研究和利用具有很大的价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有膨胀机技术中进、排气周期与膨胀过程不一致的问题，从而导致泄漏以及余隙损失，从而影响***运行效率的问题，提出了一种活塞式膨胀机的进排气机械控制***，以减少膨胀机的节流损失并优化膨胀过程。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种活塞式膨胀机的进排气机械控制***，用于控制所述活塞式膨胀机中膨胀缸进、排气阀的开启和关闭，所述膨胀缸由连杆连接在原动机的曲轴上，所述曲轴为原动机的输出轴；所述活塞式膨胀机的进排气机械控制***包括嵌入所述膨胀缸缸盖上的阀体；所述阀体上有并行布设的进气控制腔体结构和排气控制腔体结构，分别与所述膨胀缸的内部连通，并分别通过所述阀体上平行于所述曲轴旋转轴线的两个侧壁上的气道与外部连通；；还包括一端滑动连接于所述进气控制腔体结构中、另一端连接在所述曲轴终端处的进气控制机构；还包括一端滑动连接于所述排气控制腔体结构中，另一端连接在所述曲轴终端处、与所述进气控制机构错位布设的排气控制机构。

所述进气控制腔体结构包括在所述阀体的一个侧壁上布设的、与外部连通的深孔状的外进气道；在所述阀体嵌入所述膨胀缸内的底面一端布设的、与所述外进气道贯通的内进气道；在所述阀体内，垂直于所述外进气道和内进气道的轴线构成的平面、且正交穿过所述内进气道的位置上，布设有深孔状进气阀杆腔；在所述阀体远离所述膨胀缸的另一端的底面，布设有深孔状的进气挺杆腔；所述进气挺杆腔错位贯穿所述进气阀杆腔，并开有进气挺杆齿条槽；所述排气控制腔体结构包括在所述阀体的相对侧壁上布设的、与外部连通的深孔状的外排气道；在所述阀体嵌入所述膨胀缸内的底面一端布设的、与所述外排气道贯通的内排气道；在所述阀体内，垂直于所述外排气道和内排气道的轴线构成的平面、且正交穿过所述内排气道的位置上，布设有深孔状排气阀杆腔；在所述阀体远离所述膨胀缸的另一端的底面，布设有深孔状的排气挺杆腔；所述排气挺杆腔错位贯穿所述排气阀杆腔。

所述进气控制机构包括与所述进气阀杆腔滑动配合的进气阀杆；所述进气阀杆在所述进气平面处布设有与所述外进气道和内进气道匹配的、贯通的进气阀孔，连通时形成进气管；所述进气阀杆上，与所述进气挺杆腔错位正交的圆周处，布设有进气阀杆齿轮；与所述进气阀杆齿轮相垂直啮合的进气挺杆齿条位于进气挺杆上；所述进气挺杆与所述进气挺杆腔滑动配合，顶端与所述进气挺杆腔盲孔盲端之间，布设有进气弹簧；上半部与所述进气阀杆错位相交的部分，开设所述进气挺杆齿条，下端经由进气顶升机构，连接有安装在所述曲轴终端处的进气凸轮；所述排气控制机构包括与所述排气阀杆腔滑动配合的排气阀杆，所述排气阀杆在所述排气平面处布设有与所述外排气道和内排气道匹配的贯通的排气阀孔，连通时形成排气管；排气阀杆上，与所述排气挺杆腔错位正交的圆周处，布设有排气阀杆齿轮；与所述排气阀杆齿轮相垂直啮合的排气挺杆齿条位于排气挺杆上；所述排气挺杆与所述排气挺杆腔滑动配合，顶端与所述排气挺杆腔盲孔盲端之间，布设有排气弹簧，上半部与所述排气阀杆错位相交的部分，开设有所述排气挺杆齿条，末端经由排气顶升机构，连接有安装在所述曲轴终端处的排气凸轮。

所述的进气顶升机构和排气顶升机构为滚轮机构，分别为进气滚轮和排气滚轮；所述进气滚轮和排气滚轮分别通过滚动轴承固定于所述进气挺杆和排气挺杆上，并分别与所述进气凸轮和排气凸轮在滚动切面接触。

所述进气挺杆在所述阀体外的部分套装于固设在所述膨胀机内壳处、用于限定所述进气挺杆上、下运动的进气挺杆导管内；所述排气挺杆在所述阀体外的部分套装于固设在所述膨胀机内壳处、并用于限定所述排气挺杆上、下运动的排气挺杆导管内。

所述进气挺杆与所述排气挺杆分别在各自的工作平面内，以相同的角度位于所述膨胀缸中心线与所述曲轴转动轴心线构成的平面的两侧。

所述角度≤100。

所述进气弹簧在所述进气顶升机构与所述进气凸轮(2)的基圆面相接触时处于自然状态；所述排气弹簧在所述排气顶升机构与所述排气凸轮的基圆面相接触处于自然状态。

所述进气挺杆齿条和排气挺杆齿条的有效齿条长度分别至少等于对应的所述进气凸轮与所述排气凸轮的升程；所述进气挺杆齿条和排气挺杆齿条的有效齿数，至少与所述进气阀杆和所述排气阀杆各自旋转90°所对应的所述进气阀杆齿轮和所述排气阀杆齿轮所旋转过的齿数相等。

在所述阀体中布设有数条由外部通向所述进气挺阀杆腔的进气润滑油道，且至少有一条所述进气润滑油道通向所述进气挺杆腔；在所述阀体中布设有数条由外部通向所述排气挺阀杆腔的排气润滑油道，且至少有一条所述排气润滑油道通向所述排气挺杆腔。

同一所述阀体上的所述内进气管、所述内排气管的轴线，相对于所述膨胀缸的轴线对称，且位于同一个与所述曲轴转动轴心垂直的平面上。

本发明的有益效果是：

(1)通过将进、排气过程的周期与活塞式膨胀机的运转周期同步，来提升膨胀机运行过程的一致性，提高***总体运行效率。

(2)采用阀杆阀孔结构，有效减少进/排气阀关闭时产生的工质泄漏问题。

(3)采用紧凑的机械控制结构，可以有效避免环境中电磁或机械振动导致的干扰。

附图说明

附图1为本发明进排气机械控制***结构正视示意图

附图2为附图1的左视示意图

附图3为附图1的A-A剖面示意图

附图4为附图1的B-B剖面示意图

附图5为附图1的C-C剖面示意图

附图6为本发明进气挺杆与进气阀杆之间的啮合关系右视和正视示意图

附图7为本发明排气挺杆与排气阀杆之间的啮合关系右视和正视示意图

附图8为阀体上带有阀盖的附图1所示结构的A-A剖面示意图

其中：1-曲轴 2-进气凸轮 3-进气挺杆 3A-进气挺杆腔 4-进气顶升机构 5-进气弹簧6-进气阀杆 6A-进气阀杆腔 7-进气管 7A-外进气道 7B-进气阀孔 7C-内进气口 8-进气挺杆导管 9-进气润滑油孔 10-进气挺杆齿条 11-进气阀杆齿轮 12-排气凸轮 13-排气挺杆 13A-排气挺杆腔 14-排气顶升机构 15-排气弹簧 16-排气阀杆 16A-排气阀杆腔17-排气管 17A-外排气道 17B-排气阀孔 17C-内排气口 18-排气挺杆导管 19-排气润滑油孔 20-排气挺杆齿条 21-排气阀杆齿轮 22-阀体 23-膨胀缸 24-原动机 25-连杆

具体实施方案

为进一步了解本发明的内容、特点及效果，用以下具体实施例，详细说明本发明的技术方案：

一种活塞式膨胀机的进排气机械控制***，用于控制活塞式膨胀机中膨胀缸23进、排气阀的开启和关闭，膨胀缸23由连杆25连接在原动机24的曲轴1上，曲轴1为原动机24的输出轴；活塞式膨胀机的进排气机械控制***包括嵌入膨胀缸23缸盖上的阀体22；阀体22上有并行布设的进气控制腔体结构和排气控制腔体结构，分别与膨胀缸23的内部连通，并分别通过阀体22上平行于曲轴1旋转轴线的两个侧壁上的气道与外部连通；；还包括一端滑动连接于进气控制腔体结构中、另一端连接在曲轴1终端处的进气控制机构；还包括一端滑动连接于排气控制腔体结构中，另一端连接在曲轴1终端处、与进气控制机构错位布设的排气控制机构；

进气控制腔体结构包括在阀体22的一个侧壁上布设的、与外部连通的深孔状的外进气道7A；在阀体22嵌入膨胀缸23内的底面一端布设的、与外进气道7A贯通的内进气道7C；在阀体22内，垂直于外进气道7A和内进气道7C的轴线构成的平面、且正交穿过内进气道7C的位置上，布设有深孔状进气阀杆腔6A；在阀体22远离膨胀缸23的另一端的底面，布设有深孔状的进气挺杆腔3A；进气挺杆腔3A错位贯穿进气阀杆腔6A，并开有进气挺杆齿条槽；排气控制腔体结构包括在阀体22的相对侧壁上布设的、与外部连通的深孔状的外排气道17A；在阀体22嵌入膨胀缸23内的底面一端布设的、与外排气道17A贯通的内排气道17C；在阀体22内、垂直于排气平面，且穿过内排气道17C轴线的位置上，布设有深孔状排气阀杆腔16A；在阀体22远离膨胀缸23的另一端的底面，布设有深孔状的排气挺杆腔13A；排气挺杆腔13A错位贯穿排气阀杆腔16A，并开有排气挺杆齿条槽。

进气控制机构包括与进气阀杆腔6A滑动配合的进气阀杆6；进气阀杆6在进气平面处布设有与外进气道7A和内进气道7C匹配的贯通的进气阀孔7B，连通时形成进气管7；进气阀杆6上，与进气挺杆腔3A错位正交的圆周处，布设有进气阀杆齿轮11；与进气阀杆齿轮11相垂直啮合的进气挺杆齿条10位于进气挺杆3上；进气挺杆3与进气挺杆腔3A滑动配合，顶端与进气挺杆腔3A盲孔盲端之间，布设有进气弹簧5；上半部与所述进气阀杆6错位相交的部分，开设进气挺杆齿条10，下端经由进气顶升机构4，连接有安装在曲轴1终端处的进气凸轮2；排气控制机构包括与排气阀杆腔16A滑动配合的排气阀杆16，排气阀杆16在排气平面处布设有与外排气道17A和内排气道17C匹配的、贯通的排气阀孔17B，连通时形成排气管17；排气阀杆16上，与排气挺杆腔13A错位正交的圆周处，布设有排气阀杆齿轮21；与排气阀杆齿轮21相垂直啮合的排气挺杆齿条20位于排气挺杆13上；排气挺杆13与排气挺杆腔13A滑动配合，顶端与所述排气挺杆腔13A盲孔盲端之间，布设有排气弹簧15，上半部与排气阀杆16错位相交的部分，开设有排气挺杆齿条20，末端经由排气顶升机构14，连接有安装在曲轴1终端处的排气凸轮12。

进气顶升机构4和排气顶升机构14为滚轮机构，分别为进气滚轮和排气滚轮；进气滚轮和排气滚轮分别通过滚动轴承固定于进气挺杆3和排气挺杆13上，并分别与进气凸轮2和排气凸轮12在滚动切面接触。

进气挺杆3在阀体22外的部分套装于固设在膨胀机内壳处、用于限定进气挺杆3上、下运动的进气挺杆导管8内；排气挺杆13在阀体22外的部分套装于固设在膨胀机内壳处、并用于限定排气挺杆13上、下运动的排气挺杆导管18内。

进气挺杆3与排气挺杆13分别在各自的工作平面内，以相同的角度位于膨胀缸23中心线与曲轴1转动轴心线构成的平面的两侧。

角度≤10°。

进气弹簧5在进气顶升机构4与进气凸轮2的基圆面相接触时处于自然状态；排气弹簧15在排气顶升机构14与排气凸轮12的基圆面相接触时处于自然状态。

进气挺杆齿条10和排气挺杆齿条20的有效齿条长度分别至少等于对应的进气凸轮2与排气凸轮12的升程；进气挺杆齿条10和排气挺杆齿条20的有效齿数，至少与进气阀杆6和排气阀杆16各自旋转90°所对应的进气阀杆齿轮11和排气阀杆齿轮21所旋转过的齿数相等。

在阀体22中布设有数条由外部通向进气挺阀杆腔6A的进气润滑油道9，且至少有一条进气润滑油道9通向进气挺杆腔3A；在阀体22中布设有数条由外部通向排气挺阀杆腔16A的排气润滑油道19，且至少有一条排气润滑油道19通向排气挺杆腔13A。

同一所述阀体22上的内进气管7C、内排气管17C的轴线，相对于膨胀缸23的轴线对称，且位于同一个与曲轴1转动轴心垂直的平面上。

下面结合附图1～8，更具体地对具体实施例进行详细说明：

一台活塞式膨胀机，其曲轴1有原动机24(本实例中采用电动机)驱动；膨胀缸顶盖固定有阀体22；膨胀机的曲轴1外侧延长并增设进气凸轮2和排气凸轮12；阀体22中设有进气挺杆腔3A和排气挺杆腔13A，分别设有部分***的进气挺杆3、排气挺杆13；进气挺杆3、排气挺杆13分别通过进气顶升机构4、排气顶升机构14(本实例中选用通过滚动轴承连接的滚轮)接触于进气凸轮2、排气凸轮12；进气挺杆3、排气挺杆13与分别采用固定于膨胀机机体的进气挺杆导管8、排气挺杆导管18对其运动进行约束；阀体22中设有分别与进气挺杆腔3A和排气挺杆腔13A交错垂直且有部分连通的进气阀杆腔6A和排气阀杆腔16A，在其中分别设有进气阀杆6和排气阀杆16；进气挺杆3、排气挺杆13上的进气挺杆齿条10、排气挺杆齿条20，分别啮合于固定在进气阀杆6、排气阀杆16上的进气阀杆齿轮11、排气阀杆齿轮21。进气挺杆3、排气挺杆13以上部分分别由进气弹簧5、排气弹簧15连接到进气挺杆腔3A、排气挺杆腔13A顶部，弹簧5、15均采用压簧；进气阀杆6、排气阀杆16被约束在进气阀杆腔6A、排气阀杆腔16A内，只能围绕其轴心旋转。

当进气凸轮2随曲轴1旋转而运转到进气角度，即进气凸轮2高位时，进气挺杆3受其通过进气顶升机构4的推动而上升到其高位，此时进气弹簧5将被压缩，同时使进气挺杆齿条10推动进气阀杆齿轮11，使进气阀杆6滚动到特定角度，此时进气阀孔7B将旋转到与匹配的外进气道7A、内进气道7C相连通，从而形成连通膨胀缸23内外的进气管7，开启进气过程。当进气凸轮2随曲轴1旋转而运转到非进气角度，即进气凸轮2低位时，进气弹簧5将从压缩状态恢复，从而推动进气挺杆3回到低位，同时使进气阀杆6滚动到原先角度，此时进气阀孔7B将旋转到与匹配的外进气道7A、内进气道7C不再联通的角度，从而切断连通膨胀缸23内外的进气管7，关闭进气过程。排气过程与进气过程同理。

进气挺杆3、排气挺杆13的进气挺杆齿条10、排气挺杆齿条20以及对应的进气阀杆齿轮11、排气阀杆齿轮21之间需要较好的啮合性，从而保证进气阀杆6、排气阀杆16可以随进气凸轮2、排气凸轮12转动而精确转向。进气挺杆齿条10和排气挺杆齿条20的有效齿长度分别不小于对应的进气凸轮2与排气凸轮12的升程，从而为啮合体系的稳定性保留一定的余量；进气挺杆齿条10和排气挺杆齿条20的对应于进气凸轮2和排气凸轮12的升程的齿数，应当分别与进气阀杆齿轮11和排气阀杆齿轮21各自旋转90°所对应的旋转齿数相等，这样可以实现进气阀孔7B、排气阀孔17B的快速旋转，使进、排气阀的开闭过程更为精确灵敏，同时减少阀关闭时可能发生的泄漏现象，并减弱***受机械振动后产生的运动偏差对***稳定性可能带来的影响。因此，挺杆进气挺杆齿条10、排气挺杆齿条20和进气阀杆齿轮11、排气阀杆齿轮21的各项参数，以及进气阀杆6、排气阀杆16的半径在实际设计应用时需要精确计算。

由于膨胀前工质压力较大，进气过程需要相对快速，以防止进入过多高压工质使得工质无法充分膨胀，因此进气凸轮2的升程部分的角度要小于其基圆部分所占角度。由于膨胀后工质压力较小，排气过程需要被动实现，从而使得排气凸轮12的升程部分的角度明显长于进气凸轮2的升程部分的角度，应占据凸轮总角度的一半左右。同时，由于膨胀后工质体积增大，需要更大的空间快速流出，同时为减小排气阻力，避免产生额外的节流损失，排气管17各部分的直径应大于进气管7。

膨胀机曲轴1的运转频率通常很高，因此要求进气阀杆6、排气阀杆16运转迅速，运动时不能因缺油而卡死，还要有很高的密封性。进气挺杆3、排气挺杆13和进气阀杆6、排气阀杆16，以及和阀体22之间需要有高精度的配合和密封，在各轴、孔、齿条、齿轮的摩擦面要有润滑油的补充。进气挺杆3、排气挺杆13的下部通过滚轮(进气顶升机构4、排气顶升机构14)与进气凸轮2、排气凸轮12配合，也必须要有良好的润滑。阀体22具有至少两条润滑油道(进气润滑油道9、排气润滑油道19)，分别为进气挺杆3、排气挺杆13提供润滑油，润滑油沿进气挺杆3、排气挺杆13流动，同时可以对进气阀杆6、排气阀杆16，以及挺杆滚轮(进气顶升机构4、排气顶升机构14)等部件提供润滑和密封作用。

可选地，阀体22可以被设计为由阀体22和阀盖25连接构成的分体式结构，如附图8所示。这种情况下，阀盖25固定于阀体22对于膨胀缸23所在方向的相反方向，阀体22中的进气挺杆腔3A、排气挺杆腔13A将设计为通孔，进气弹簧5、排气弹簧15在阀盖25固定安装前，放入进气挺杆腔3A、排气挺杆腔13A，其他结构设计和连接与没有阀盖25的技术方案一致。这种方案将使设备各零部件更容易制造加工并有易于进行故障检修，但可能会增大高压气体工质泄漏的风险。

以上为对本发明的优选实施例进行的描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式。上述的优选实施例仅是示意性的，并不是限制性的。本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明实质，还可以做出很多形式的具体变换。这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种活塞式膨胀机的进排气机械控制***，用于控制所述活塞式膨胀机中膨胀缸(23)进、排气阀的开启和关闭，所述膨胀缸(23)由连杆(25)连接在外部的原动机(24)的曲轴(1)上，所述曲轴(1)为所述原动机(24)的输出轴；

其特征在于：

包括嵌入所述膨胀缸(23)缸盖上的阀体(22)；所述阀体(22)上有并行布设的进气控制腔体结构和排气控制腔体结构，分别与所述膨胀缸(23)的内部连通，并分别通过所述阀体(22)上平行于所述曲轴(1)旋转轴线的两个侧壁上的气道与外部连通；

还包括一端活动连接于所述进气控制腔体结构中、另一端触接到进气凸轮(2)的进气控制机构；所述进气凸轮(2)布设在所述曲轴(1)终端附近；

还包括一端活动连接于所述排气控制腔体结构中、另一端接触到排气凸轮(12)的排气控制机构；所述排气凸轮(12)连接在所述曲轴(1)终端附近，与所述进气凸轮(2)错位布设。

2.如权利要求1所述的活塞式膨胀机的进排气机械控制***，

其特征在于：

所述进气控制腔体结构包括在所述阀体(22)的一个侧壁上布设的、与外部连通的深孔状的外进气道(7A)，在所述阀体(22)嵌入所述膨胀缸(23)内的底面一端布设的、与所述外进气道(7A)垂直贯通的内进气道(7C)；在所述阀体(22)内，垂直于所述外进气道(7A)和内进气道(7C)的轴线构成的平面、且正交穿过所述内进气道(7C)的位置上，布设有深孔状进气阀杆腔(6A)；在所述阀体(22)远离所述膨胀缸(23)的另一端的底面，布设有深孔状的进气挺杆腔(3A)，所述进气挺杆腔(3A)错位贯穿所述进气阀杆腔(6A)；

所述排气控制腔体结构包括在所述阀体(22)上与所述外进气道(7A)位置相对的侧壁上布设的、与外部连通的深孔状的外排气道(17A)，在所述阀体(22)嵌入所述膨胀缸(23)内的底面一端布设的、与所述外排气道(17A)垂直贯通的内排气道(17C)；在所述阀体(22)内，垂直于所述外排气道(17A)和内排气道(17C)的轴线构成的平面、且正交穿过所述内排气道(17C)的位置上，布设有深孔状排气阀杆腔(16A)；在所述阀体(22)远离所述膨胀缸(23)的另一端的底面，布设有深孔状的排气挺杆腔(13A)；所述排气挺杆腔(13A)错位贯穿排气阀杆腔(16A)。

3.如权利要求2所述的活塞式膨胀机的进排气机械控制***，

其特征在于：

所述进气控制机构包括与所述进气阀杆腔(6A)旋转配合的进气阀杆(6)；所述进气阀杆(6)在所述进气平面处布设有与所述外进气道(7A)和内进气道(7C)匹配的、贯通的进气阀孔(7B)，连通时形成进气气路；所述进气阀杆(6)上，与所述进气挺杆腔(3A)错位正交的圆周处，布设有进气阀杆齿轮(11)；所述进气挺杆(3)与所述进气挺杆腔(3A)滑动配合，在顶端与所述进气挺杆腔(3A)顶部之间布设有进气弹簧(5)，在上半部与所述进气阀杆(6)错位相交的部分，布设有与所述进气阀杆齿轮(11)相啮合的进气挺杆齿条(10)，在下端经由进气顶升机构(4)，触接到所述进气凸轮(2)；

所述排气控制机构包括与所述排气阀杆腔(16A)滑动配合的排气阀杆(16)，所述排气阀杆(16)在所述排气平面处布设有与所述外排气道(17A)和内排气道(17C)匹配的、贯通的排气阀孔(17B)，连通时形成排气气路；排气阀杆(16)上、与所述排气挺杆腔(13A)错位正交的圆周处，布设有排气阀杆齿轮(21)；所述排气挺杆腔(13A)与所述排气挺杆腔(13A)滑动配合，在顶端与所述排气挺杆腔(13A)顶部之间布设有排气弹簧(15)，在上半部与所述排气阀杆(16)错位相交的部分，开设有与所述排气阀杆齿轮(21)相啮合的所述排气挺杆齿条(20)，在下端经由排气顶升机构(14)，触接到所述排气凸轮(12)。

4.根据权利要求3所述的活塞式膨胀机的进排气机械控制***，其特征在于：所述的进气顶升机构(4)和排气顶升机构(14)为滚轮机构，对应为进气滚轮和排气滚轮；所述进气滚轮和排气滚轮通过对应的滚动轴承固定于所述进气挺杆(3)和排气挺杆(13)上，并与对应的所述进气凸轮(2)和排气凸轮(12)在滚动切面接触。

5.根据权利要求3所述的活塞式膨胀机的进排气机械控制***，其特征在于：所述进气挺杆(3)在所述阀体(22)外的部分套装于固设在所述膨胀机内壳处、用于限定所述进气挺杆(3)上、下运动的进气挺杆导管(8)内；所述排气挺杆(13)在所述阀体(22)外的部分套装于固设在所述膨胀机内壳处、并用于限定所述排气挺杆(13)上、下运动的排气挺杆导管(18)内。

6.根据权利要求3所述的活塞式膨胀机的进排气机械控制***，其特征在于：所述进气挺杆(3)与所述排气挺杆(13)分别在各自的工作平面内，以相同的角度位于所述连杆(25)中心线与所述曲轴(1)转动轴心线构成的平面的两侧。

7.根据权利要求6所述的活塞式膨胀机的进排气机械控制***，其特征在于：所述角度≤10⁰。

8.根据权利要求3所述的活塞式膨胀机的进排气机械控制***，其特征在于：所述进气弹簧(5)在所述进气顶升机构(4)与所述进气凸轮(2)的基圆面相接触时处于自然状态；所述排气弹簧(15)在所述排气顶升机构(14)与所述排气凸轮(12)的基圆面相接触时处于自然状态。

9.根据权利要求3所述的活塞式膨胀机的进排气机械控制***，其特征在于：所述进气挺杆齿条(10)和排气挺杆齿条(20)的有效齿条长度分别至少等于对应的所述进气凸轮(2)与所述排气凸轮(12)的升程，有效齿数至少与所述进气阀杆(6)和所述排气阀杆(16)各自旋转90°所对应的所述进气阀杆齿轮(11)和所述排气阀杆齿轮(21)所旋转过的齿数相等。

10.根据权利要求9所述的活塞式膨胀机的进排气机械控制***，其特征在于：在所述阀体(22)中布设有数条由外部通向所述进气挺阀杆腔(6A)的进气润滑油道(9)，且至少有一条所述进气润滑油道(9)通向所述进气挺杆腔(3A)；在所述阀体(22)中布设有数条由外部通向所述排气挺阀杆腔(16A)的排气润滑油道(19)，且至少有一条所述排气润滑油道(19)通向所述排气挺杆腔(13A)。

11.根据权利要求9所述的活塞式膨胀机的进排气机械控制***，其特征在于:同一所述阀体(22)上的所述内进气管(7C)、所述内排气管(17C)的轴线，相对于所述膨胀缸(23)的轴线对称，且位于同一个与所述曲轴(1)转动轴心垂直的平面上。