CN100554822C - 斯特令冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种斯特令冷却装置，其中，缸固定安装在壳体中，沿缸的径向从缸的外表面垂直突出一凸缘，其上设置有该凸缘的台阶沿缸的轴向设于壳体内，在壳体的台阶和缸的凸缘之间夹有垫圈，借此可防止垫圈对缸的轴线产生影响，并可使壳体与缸之间保持密封状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种斯特令冷却装置(stirling cooler)，更具体地说，涉及一种在其中用于保持气密密封的垫圈沿缸的轴向被设置在连接壳体和缸的部分处的斯特令冷却装置。
背景技术
如图1所示，传统的斯特令冷却装置包括壳体4，壳体的开口端设有冷端2；固定安装在壳体4中并充注流体的缸6；安装在缸6中的活塞8，活塞8可作往复运动，活塞中形成膛腔7；装于活塞8的膛腔7中的移动器10，移动器10可作往复运动；沿纵向连接到移动器10上并带有一个空腔1的蓄冷器12，空腔1位于蓄冷器12和冷端2之间并充注流体；以及与气缸6和蓄冷器12相连的热交换器14。
沿缸6的外表面在径向上垂直地形成凸缘5，并在壳体4上形成突起3，凸缘5沿缸6的轴向被设置在该突起上。用螺钉16将缸6的凸缘5和壳体4的突起3相连。
活塞8与装于壳体4和缸6之间的线性电机18相连，并作往复运动。移动器10与装于壳体4中的弹性件19相连，致使移动器10与蓄冷器12相对，且移动器被弹性地支承，使得移动器10朝向冷端2。蓄冷器12的下部设有与冷端2相对的孔11。
热交换器14包括装于设置在缸6和壳体4之间的热交换室20中的内部热交换器13和安装在壳体4外表面上的外部热交换器15，因而壳体4位于内部热交换器13和外部热交换器15之间。与热交换室20相通的第一孔22穿过缸6，与穿过移动器10形成的孔9相通的第二孔24位于热交换室20和蓄冷器12处。
O形橡皮圈30沿缸6的径向位于缸6的外表面和壳体4的接触部分处，因而流体不会从热交换室20泄漏。
下面详细描述传统的斯特令冷却装置的运行。
当活塞8运动到靠近冷端2时，缸6中的流体被等温压缩，并被排放到热交换室20，以便放热。然后，流体被导入蓄冷器12以释放显热，填充蓄冷器12和冷端2之间的空腔1，同时流体被等温膨胀。这里，当流体填充蓄冷器12和冷端2之间的空腔1时，蓄冷器12和移动器10朝远离冷端2的方向运动。
之后，在活塞8朝远离冷端2的方向运动时，由于弹性件19的弹力，使移动器10和蓄冷器12朝冷端2的方向回到它们的最初位置。填充蓄冷器12和冷端2之间的空腔1的流体顺序流过蓄冷器12和热交换室20，以便吸热，接着再填充缸6。
由于在传统的斯特令冷却装置中设有O形圈30的缸6嵌入壳体4中，位于壳体4和缸6之间的O形圈30处于过载状态，因此容易损坏，且容易使缸6的轴向发生变化。因此，在缸6中往复运动的移动器10和活塞8容易磨损，导致斯特令冷却装置出现运行故障。
发明内容
据此，本发明是针对所述问题进行的改进，本发明的一个目的是提供一种斯特令冷却装置，其中设有可防止流体泄漏、并且在将缸组装在壳体中时不影响缸的轴线。
根据本发明的一方面，能实现所述和其他目的的斯特令冷却装置包括：一端设有冷端的壳体；固定于所述壳体上并在内部装有可往复运动的活塞的缸；装于所述活塞中能进行往复运动的移动器；位于所述移动器和冷端之间的蓄冷器；与所述蓄冷器和缸相连的热交换器；及沿缸的轴向安装在缸与所述壳体接触的区域上的垫圈。
优选热交换器可以包括内部热交换器和外部热交换器，内部热交换器安装在位于缸和壳体之间的热交换室中，外部热交换器安装在壳体的外表面上与内部热交换器相对之处；垫圈可以安装在热交换室上，用于使热交换室保持密封状态。
此外，优选可以将O形圈安装在缸的外表面上与内部热交换器相对之处。
再者，优选可以将O形圈安装在沿缸的径向与壳体接触的部分、用于限定热交换室的缸的一部分上，O形圈和垫圈可以沿缸的轴向分别位于热交换室的相对侧上。
优选可以将垫圈安装在从缸的外表面垂直突出的凸缘和其上设置有该凸缘的壳体的台阶之间。
此外，优选穿过垫圈形成用于通过螺钉连接缸的凸缘和壳体的台阶的通孔。
再者，优选垫圈可以为环形，以便使其嵌入缸的外表面。
根据本发明的另一方面，所提供的斯特令冷却器包括：在一端设有冷端的壳体；固定于所述壳体上并在内部装有可往复运动的活塞的缸；装于所述活塞中并能进行往复运动的移动器；位于所述移动器和冷端之间的蓄冷器；包括内部和外部单元的热交换器，所述内部和外部单元分别安装在位于缸和壳体之间并与蓄冷器和缸相连的热交换室的内侧和外侧；及沿缸的轴向安装在从缸的外表面垂直突出的凸缘和上面设置有凸缘的壳体的台阶之间用于使热交换室保持密封状态的垫圈。
根据本发明的再一方面，所提供的斯特令冷却器包括：在一端设有冷端的壳体；固定于所述壳体上并在内部装有可往复运动的活塞的缸；装于所述活塞中并能进行往复运动的移动器；位于所述移动器和冷端之间的蓄冷器；包括内部和外部单元的热交换器，所述内部和外部单元分别安装在位于缸和壳体之间、并与蓄冷器和缸相连的热交换室的内侧和外侧；沿缸的轴向安装在从缸的外表面垂直突出的凸缘和上面设置有凸缘的壳体的台阶之间、用于使热交换室保持密封状态的垫圈；及安装在限定热交换室的缸的一部分的外周边上的O形圈，使该O形圈沿缸的轴向与垫圈隔开并沿缸的径向与壳体接触。
附图说明
下面结合附图进行详细描述，通过这些描述能更透彻地理解本发明的以上和其他目的、特点和其他优点。附图中：
图1是传统的斯特令冷却装置的纵向剖视图；
图2是本发明的斯特令冷却装置的纵向剖视图；
图3是本发明斯特令冷却装置的垫圈的平面图。
具体实施方式
现在参照附图详细描述本发明的优选实施方式。
本发明可以包括多种实施方式，下文仅对最优选的实施方式进行描述。在对本发明的以下描述中，省略了对那些可能使本发明主题内容反而不清楚的公知功能和结构的详细描述。
如图2所示，本发明的斯特令冷却装置包括在敞开端设有冷端52的壳体50；固定安装在壳体50中并充有流体的缸54；和沿缸54的轴向位于壳体50和缸54之间的接触区域处的垫圈70。
线性电机56安装在壳体50和缸54的上部之间，与线性电机56相连的活塞58装于缸54中，使得活塞58可作往复运动，由装于壳体50上的弹性件60支撑的移动器62安装在活塞58中，使得移动器62可作往复运动，蓄冷器64装在移动器62和冷端52之间。
热交换室66被设置在壳体50中和缸54的下部，与缸54和蓄冷器64相通，因而热交换室66可使缸54和蓄冷器64中的流体进行热交换。内部热交换器68装于热交换室66中，围绕热交换室66的外部热交换器69安装在壳体50的外表面上，使得壳体50夹在内部热交换器68和外部热交换器69之间。
此处，将热交换室66构成为使得沿缸54的轴向彼此分开的缸54的两个接触部分53和53′与壳体50接触，并使缸54的下接触部分53′的宽度比缸54的上接触部分53的宽度窄。此外，壳体50具有阶梯式结构，该结构包括两个台阶51和51′，使得壳体50的上台阶51与缸54的上接触部分53接触，使壳体50的下台阶51′与缸54的下接触部分53′接触，借此构成为热交换室66。
流体在处于缸54和蓄冷器64之间的热交换室66中流动，并要求垫圈70起使热交换室66保持气密密封状态、将缸54夹在壳体50的台阶51和51′之间的间隙中、及防止沿缸54的轴向发生变化的作用。
由于壳体50的上台阶51对缸54的轴向影响较大，所以将垫圈70安置在壳体50的上台阶51处。
据此，使凸缘55从缸54的外表面沿径向垂直地突出，并使其沿缸54的轴向设置在壳体50的上台阶51上，而将垫圈70夹在壳体50的上台阶51和缸54的凸缘55之间。
以上所述垫圈70呈环形，使其插在缸54的整个外周边上，以使热交换室66气密密封。此外，垫圈70的半径、即从垫圈70的中心到垫圈70的外周边的距离与沿缸54的径向从缸54的中心到缸54的凸缘55之间的距离近似相等。此处，为了沿缸54的径向均匀压紧环形垫圈70和严实地密封住热交换室66，缸54的凸缘55也为环形。所以，垫圈70和缸54的凸缘55具有相同形状。
由于壳体50的上台阶51和缸54的凸缘55彼此通过螺钉80相连，垫圈70包括通孔71，螺钉80插入该通孔中，使得垫圈70与缸54一起固定在壳体50上。
用于使热交换室66严格地保持密封状态的O形圈72被设置在缸54的下接触部分53′处。O形图72和垫圈70沿缸54的轴向与热交换室66相对，因此可保持热交换室66的密封状态。
此外，用于保持内部热交换器68的密封状态的O形图72被设置在位于热交换室66的高度的缸54的外表面上
下面详细描述本发明的低温制冷装置的运行和作用。
在线性电机56运转时，活塞58朝靠近冷端52的方向运动，缸54中的流体流过热交换室66和蓄冷器64，并在蓄冷器64和冷端52之间流动。然后，蓄冷器64和移动器62朝离开冷端52的方向运动。
另一方面，在借助于线性电机56的运转活塞58朝离开冷端52的方向运动时，充入蓄冷器64和冷端52之间的间隙的流体流入蓄冷器64和热交换室66，并再次充入缸54中。
此处，由于热交换室66通过垫圈70和O形圈72及74保持严格的密封状态，充入热交换室66的流体不会泄漏到蓄冷器64以外的空间。
由于壳体50的上台阶51和缸54的凸缘55之间的垫圈70沿缸54的轴向被压紧，很容易将缸54组装在壳体50中。此外，活塞58和移动器62沿缸54的轴向往复运动，因而可提高缸54、活塞58和移动器62的使用寿命。
尽管为了说明而公开了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员应当懂得，在不超出所附的权利要求书所披露的本发明的构思和保护范围的前提下，可以作出各种改型、增补和替换。
Claims (10)
1.一种斯特令冷却装置，包括：
一壳体，其带有设在其一端处的一冷端；
一缸，其被固定地安装在所述壳体中并在其内部带有可往复运动的一活塞；
一移动器，其被安装在所述活塞内，从而所述移动器可作往复运动；
一蓄冷器，其被设置在所述移动器和所述冷端之间；
一热交换器，其与所述蓄冷器和所述缸相连；及
一垫圈，其沿所述缸的一轴向被设置在一区域处，在所述区域中所述缸与所述壳体接触。
2.如权利要求1所述的斯特令冷却装置，其中，所述热交换器包括安装在位于所述缸和所述壳体之间的一热交换室中的一内部热交换器，和安装在所述壳体的与所述内部热交换器相对的一外表面处的一外部热交换器；及
所述垫圈被设置在在所述热交换室上，用于使所述热交换室保持密封状态。
3.如权利要求2所述的斯特令冷却装置，其中，一O形圈被安装在所述缸的与所述内部热交换器相对的一外表面上。
4.如权利要求2所述的斯特令冷却装置，其中，一O形圈沿所述缸的径向被安装在用于限定所述热交换室的、接触所述壳体的所述缸的一部分上。
5.如权利要求4所述的斯特令冷却装置，其中，所述O形圈和所述垫圈沿所述缸的所述轴向分别位于所述热交换室的相对侧上。
6.如权利要求1所述的斯特令冷却装置，其中，所述垫圈夹在从所述缸的一外表面垂直突出的一凸缘和其上设置有所述凸缘的所述壳体的一台阶之间。
7.如权利要求6所述的斯特令冷却装置，其中，形成用于通过螺钉连接所述缸的所述凸缘和所述壳体的所述台阶的通孔穿过所述垫圈。
8.如权利要求6所述的斯特令冷却装置，其中，所述垫圈为环形，使得其被嵌入所述缸的所述外表面。
9.一种斯特令冷却装置，包括：
一壳体，其带有设在其一端处的一冷端；
一缸，其被固定地安装于所述壳体中并在其内部带有可往复运动的一活塞；
一移动器，其被安装在所述活塞内，从而所述移动器可作往复运动；
一蓄冷器，其被设置在所述移动器和所述冷端之间；
一热交换器，其包括内部和外部单元，所述内部和外部单元分别被安装在位于所述缸和所述壳体之间并与所述蓄冷器和所述缸相连的一热交换室的内侧和外侧；及
一垫圈，其被夹在从所述缸的一外表面垂直突出的一凸缘和其上沿所述缸的轴向设置有所述凸缘的所述壳体的一台阶之间，用于使所述热交换室保持密封状态。
10.如权利要求9所述的斯特令冷却装置，其中，形成通过螺钉连接所述缸的所述凸缘和所述壳体的所述台阶的通孔穿过所述垫圈。
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