CN108019968A - 一种推移活塞系统及其安装方法与在脉管制冷机中的应用 - Google Patents

一种推移活塞系统及其安装方法与在脉管制冷机中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108019968A
CN108019968A CN201610928637.6A CN201610928637A CN108019968A CN 108019968 A CN108019968 A CN 108019968A CN 201610928637 A CN201610928637 A CN 201610928637A CN 108019968 A CN108019968 A CN 108019968A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pushing piston
cylinder
pushing
piston
fitting surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610928637.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108019968B (zh
Inventor
朱绍伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201610928637.6A priority Critical patent/CN108019968B/zh
Publication of CN108019968A publication Critical patent/CN108019968A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108019968B publication Critical patent/CN108019968B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • F25B9/145Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle pulse-tube cycle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 
    • B23P11/02Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
    • B23P11/025Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1413Pulse-tube cycles characterised by performance, geometry or theory
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/14Compression machines, plants or systems characterised by the cycle used 
    • F25B2309/1425Pulse tubes with basic schematic including several pulse tubes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及一种采用间隙密封的推移活塞系统及其安装方法与在脉管制冷机中的应用,推移活塞系统包括推移活塞组件及推移活塞气缸组件,推移活塞组件包括推移活塞、片弹簧以及片弹簧固定隔板,该片弹簧固定隔板上设有弹簧固定隔板装配面,推移活塞与弹簧固定隔板装配面同轴设置,推移活塞气缸组件包括与推移活塞相适配的推移活塞气缸以及与推移活塞气缸同轴设置的气缸装配面,该气缸装配面与弹簧固定隔板装配面相配合,保证推移活塞气缸与推移活塞同轴设置。与现有技术相比,本发明系统的推移活塞是由类似压缩机活塞的两个活塞集成的,其间隙密封就和目前广泛采用的线性压缩机的间隙密封一样,而线性压缩机的间隙密封是成熟的。

Description

一种推移活塞系统及其安装方法与在脉管制冷机中的应用
技术领域
本发明属于制冷机技术领域,涉及一种推移活塞系统及其安装方法与在脉管制冷机中的应用。
背景技术
脉管制冷机是一种低温制冷机。而室温推移活塞脉管制冷机是脉管制冷机中理论效率最高的之一。在室温推移活塞脉管制冷机中,为了取得长寿命,一般采用间隙密封。一种推移活塞是由两个类似压缩机活塞的活塞合成而来,如JP2006-275352所示。一个原理上可行的推移活塞需要具体的结构保证其能够实行。
发明内容
本发明的目的就是为了实现JP2006-275352所示的合成推移活塞。
本发明的另一个目的是将新型推移活塞系统应用在脉管制冷机中。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种推移活塞系统,该系统包括推移活塞组件及推移活塞气缸组件,所述的推移活塞组件包括推移活塞、片弹簧以及片弹簧固定隔板,该片弹簧固定隔板上设有弹簧固定隔板装配面,所述的推移活塞与弹簧固定隔板装配面同轴设置,所述的推移活塞气缸组件包括与推移活塞相适配的推移活塞气缸以及与推移活塞气缸同轴设置的气缸装配面,该气缸装配面与弹簧固定隔板装配面相配合,保证推移活塞气缸与推移活塞同轴设置。
所述的气缸装配面与弹簧固定隔板装配面之间采用微间隙配合、无间隙配合或过盈配合。
所述的推移活塞组件还包括与弹簧固定隔板装配面同轴设置的推移活塞轴,所述的推移活塞上设有推移活塞轴安装孔,该推移活塞轴安装孔与推移活塞同轴设置,所述的推移活塞轴与推移活塞轴安装孔之间采用无间隙配合或过盈配合。
所述的推移活塞与推移活塞气缸之间采用间隙密封。
所述的推移活塞包括普通推移活塞、双级阶梯型推移活塞或多级阶梯型推移活塞中的一种。
所述的推移活塞还可以为一级结构。
作为优选的技术方案,所述的多级阶梯型推移活塞为内部具有中空结构的多级阶梯型推移活塞,该多级阶梯型推移活塞的各阶梯之间呈同轴设置,并开设有通气孔,使得多级阶梯型推移活塞质量减轻的同时,亦可作为气库的容积。而在实际使用时,所述的多级阶梯型推移活塞系统具有外加气库。
所述的推移活塞轴组件包括非对称推移活塞轴组件或对称推移活塞轴组件中的一种。
一种推移活塞系统的安装方法,基于热胀冷缩的原理,先加热推移活塞气缸,再将气缸装配面与弹簧固定隔板装配面同轴装配在一起,待推移活塞气缸冷却至室温,所述的气缸装配面与弹簧固定隔板装配面之间形成微间隙配合、无间隙配合或过盈配合,从而使推移活塞气缸与推移活塞之间形成间隙密封。
一种推移活塞系统的安装方法,该方法采用推移活塞轴夹具体进行装配,所述的推移活塞轴夹具体包括夹具、设置在夹具上的隔板安装槽以及夹具推移活塞轴安装孔,所述的隔板安装槽与夹具推移活塞轴安装孔同轴设置;
装配时,将推移活塞轴插入夹具推移活塞轴安装孔中,将片弹簧固定隔板装入隔板安装槽中,再将固定片弹簧的螺栓拧紧,即完成推移活塞轴与片弹簧固定隔板的同轴固定安装。
所述的推移活塞轴与夹具推移活塞轴安装孔之间采用过盈配合。
所述的片弹簧固定隔板与隔板安装槽之间采用过盈配合。
所述的夹具可以设置为一对呈镜像对称的左侧夹具及右侧夹具。
一种推移活塞系统在脉管制冷机中的应用,所述的推移活塞系统用于脉管制冷机,其中,所述的脉管制冷机包括
压缩机:包括由压缩气缸与压缩活塞形成的压缩腔,
冷冻部:包括冷却器、回热器、冷头及脉管,所述的冷却器的一端分别与压缩机口、推移活塞系统的背腔口连接,所述的脉管的一端与推移活塞系统的前腔口连接。
所述的脉管制冷机为多级脉管制冷机。
优选的,当推移活塞为多级阶梯型推移活塞时,推移活塞气缸体也呈阶梯状结构,每一级推移活塞与活塞气缸都会形成一个前腔,在前腔上开设有前腔口,每一个前腔口都可以连接一个脉管,这样就可以应用在多级脉管制冷机和多冷冻部脉管制冷机中。
优选的,所述的压缩机中的压缩活塞可由直线电机驱动,冷冻部的各部件如回热器和脉管等两端还设有使气体均匀流入的气体均匀器。
优选的,所述的压缩气缸与推移活塞还可以采用一体式结构。
优选的,所述的脉管制冷机为多级脉管制冷机。
优选的,所述的推移活塞轴可以采用热涨系数小的材料如不锈钢材质制成,推移活塞气缸体可以采用热涨系数大的材料如铝质材料,这样在在安装时可将推移活塞气缸体加热,即可很容易进行安装。当然也可采用同样的材料制成。
本发明引入一个片弹簧固定隔板,其侧面设有与推移活塞同轴的弹簧固定隔板装配面,推移活塞气缸设有与推移活塞气缸同轴设置的气缸装配面,弹簧固定隔板装配面与气缸装配面采用过盈配合或紧配合、或微间隙配合,从而保证推移活塞与推移活塞气缸同轴,进而保证间隙密封。如果采用微间隙配合,其间隙宽度小于间隙密封宽度。
本发明推移活塞系统中,推移活塞、推移活塞轴安装孔、推移活塞轴、片弹簧固定隔板及片弹簧同轴设置。
本发明中,所述的推移活塞轴、片弹簧固定隔板以及将推移活塞轴与片弹簧固定隔板相连接的片弹簧共同构成推移活塞轴组件。在实际装配时,采用热胀冷缩原理,将推移活塞轴夹具体与推移活塞轴组件安装在一起,再将固定片弹簧的螺栓拧紧,再采用热胀冷缩原理将推移活塞轴夹具体与推移活塞轴组件拆开。
本发明推移活塞系统采用片弹簧固定隔板结构,较易保证推移活塞系统中的同轴度,更易保证推移活塞与推移活塞气缸之间的间隙;并且所述的片弹簧的径向刚度很大,轴向刚度适中,这样以来,所述的片弹簧固定隔板与推移活塞轴在径向可看作一体,在轴向可相对做往复运动;装配要求是推移活塞轴与片弹簧固定隔板要保证足够的同轴度。
与现有技术相比,本发明采用新型推移活塞支撑结构及推移活塞结构,在推移活塞上设置推移活塞轴安装孔,推移活塞轴装于推移活塞轴安装孔内;同时,推移活塞轴与片弹簧固定隔板之间采用片弹簧支撑;推移活塞气缸体上设有气缸装配面用于装配推移活塞支撑结构;推移活塞夹具体上设置有夹具体装配面与片弹簧固定隔板装配面相配合。采用上述装配结构,使得推移活塞、推移活塞轴安装孔、推移活塞轴在制造上很容易保持同轴度,推移活塞轴与片弹簧固定隔板很容易保持同轴度,推移活塞气缸体、气缸装配面、推移活塞轴夹具体很容易保持同轴度,推移活塞气缸体与片弹簧固定隔板亦很容易保持同轴度。因此,在装配时,推移活塞轴与推移活塞轴安装孔、推移活塞气缸体上的气缸装配面与片弹簧固定隔板、推移活塞轴夹具体之间只要保证同轴度,就可以保证彼此的同轴度。推移活塞轴和推移活塞轴安装孔、推移活塞气缸体与片弹簧固定隔板、推移活塞轴夹具体之间只要采用过盈配合,即可保证同轴度。在安装时,可将推移活塞轴冷却,且将推移活塞气缸体加热或将片弹簧固定隔板冷却,即可很容易安装。
本发明推移活塞系统可供多级脉管制冷机使用,推移活塞可成对使用以减小振动,也可采用减振器来减小振动。本发明引入了推移活塞、推移活塞轴、推移活塞气缸以及片弹簧固定隔板之间保持同轴度的方法,进而保证了推移活塞与推移活塞气缸之间为间隙配合,实现间隙密封,有效解决了现有技术存在的推移活塞与推移活塞气缸间的间隙难以保证的技术问题,有效延长了推移活塞系统的使用寿命,为推移活塞型脉管制冷机投入实际应用提供了技术支持和保障。
附图说明
图1为实施例1非对称推移活塞轴组件结构示意图;
图2为实施例1非对称推移活塞组结构示意图;
图3为实施例1对称推移活塞轴组件结构示意图;
图4为实施例1对称推移活塞组结构示意图;
图5为实施例1推移活塞气缸体结构示意图;
图6为实施例1单级推移活塞装配结构示意图;
图7为实施例2左侧推移活塞气缸夹具体结构示意图;
图8为实施例2非对称推移活塞轴组件结构示意图;
图9为实施例2非对称推移活塞轴装配结构示意图;
图10为实施例2左侧推移活塞气缸夹具体结构示意图;
图11为实施例2对称推移活塞轴组件结构示意图;
图12为实施例2右侧推移活塞气缸夹具体结构示意图;
图13为实施例2对称推移活塞轴装配结构示意图;
图14为实施例3推移活塞左体结构示意图;
图15为实施例3双级非对称推移活塞组结构示意图;
图16为实施例3双级推移活塞右体结构示意图;
图17为实施例3双级非对称推移活塞系统结构示意图;
图18为实施例4多级非对称推移活塞系统结构示意图;
图19为实施例5双级非对称推移活塞系统用于双级脉管制冷机的结构示意图;
图20为实施例5中右侧双级推移活塞体与双级推移活塞右体局部装配结构示意图;
图中标记说明:
11—推移活塞体、11a—左推移活塞体、11b—右推移活塞体、11c—双级推移活塞体、11c1—第一推移活塞、11c2—第二推移活塞、11c3—第三推移活塞、111a-左轴安装孔、111b—右轴安装孔、113—通气孔、12—推移活塞轴、121—夹具推移活塞轴安装孔、13—片弹簧、14—片弹簧固定隔板、14a—弹簧固定隔板装配面、15—左侧推移活塞轴夹具体、151—夹具体装配面、152-夹具体操作孔、161一第一气缸凹槽、162—第二气缸凹槽、163—第三气缸凹槽、164—活塞凹槽、21—推移活塞气缸体、21a—左推移活塞气缸、21b—右推移活塞气缸、21c—气缸装配面、2111a—间隙密封、2111b—间隙密封、2111c1—间隙密封、2111c2—间隙密封、211a—双级左推移活塞气缸体、121c—双级右推移活塞气缸体、21c1—第一推移活塞气缸、21c2—第二推移活塞气缸、21c3—第三推移活塞气缸体、21ca—双级左气缸装配面、21cb—双级右气缸装配面、22—前端盖、221—推移活塞前腔、221a—第一推移活塞前腔、221b—第二推移活塞前腔、221c—第三推移活塞前腔、222—推移活塞背腔、223—气库、23—后端盖、231—背腔口、232—前腔口、232a—第一推移活塞前腔口、232b—第二推移活塞前腔口、232c—第三推移活塞前腔口、30—压缩机、31—直线电机、32—压缩活塞、33—压缩气缸、34—压缩腔、341—压缩机口、40—冷冻部、41—冷却器、42a—第一级回热器、43a—第一级冷头、44a—第一级脉管、42b—第二级回热器、43b—第二级冷头、44b—第二级脉管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1:
图1所示,非对称推移活塞轴组件包括推移活塞轴12,片弹簧固定隔板14和片弹簧13。片弹簧固定隔板14设有弹簧固定隔板装配面14a。推移活塞轴12与片弹簧固定隔板14通过片弹簧13连接。片弹簧13的径向刚度很大,轴向刚度适中。这样,片弹簧固定隔板14和推移活塞轴12在径向可看作一体,在轴向可相对做往复运动。片弹簧13与推移活塞轴12、片弹簧固定隔板14分别采用螺栓固定,装配要求是推移活塞轴12与弹簧固定隔板装配面14a要保证足够的同轴度。
图2所示为非对称推移活塞组件包括左推移活塞体11a和右推移活塞体11b。左推移活塞体11a设有左轴安装孔111a,该左轴安装孔111a与左推移活塞体11a要保证足够的同轴度。右推移活塞体11b设有右轴安装孔111b,该右轴安装孔111b与右推移活塞体11b要保证足够的同轴度。
推移活塞轴12两端安装于左轴安装孔111a、右轴安装孔111b内,采用过盈配合,从而保证推移活塞轴12与左轴安装孔111a、右轴安装孔111b有足够的同轴度,进而保证左推移活塞体11a、右推移活塞体11b与弹簧固定隔板装配面14a有足够的同轴度。
图3所示,对称推移活塞轴组件,保证两侧片弹簧结构一致,其余结构与图1相同。
图4所示,对称推移活塞组,保证两侧片弹簧结构一致,其余结构与图2相同。
图5所示,推移活塞气缸组件包括推移活塞气缸体21,其内设有左推移活塞气缸21a、气缸装配面21c及右推移活塞气缸21b。左推移活塞气缸21a、右推移活塞气缸21b与气缸装配面21c要保证足够的同轴度。
这里,右推移活塞气缸21b与气缸装配面21c的直径一样是为了加工简单。也可以不一样。左推移活塞气缸21a与右推移活塞气缸21b共用一个装配面。
这里,左推移活塞气缸21a与右推移活塞气缸21b也可分体,并设有各自的气缸装配面。
图6所示,装配推移活塞气缸体21、对称推移活塞组件、前端盖22和后端盖23,前端盖22上开有前腔口232,后端盖23开有背腔口231。弹簧固定隔板装配面14a装入气缸装配面21c中,并采用过盈配合,从而保证左推移活塞气缸21a与左推移活塞体11a、右推移活塞气缸21b与右推移活塞体11b具有足够的同轴度。
左推移活塞体11a与左推移活塞气缸21a之间采用间隙配合,该间隙即为间隙密封2111a。右推移活塞体11b与右推移活塞气缸21b之间采用间隙配合,该间隙即为间隙密封2111b。
前端盖22、后端盖23分别与推移活塞气缸体21装配。左推移活塞体11a与左推移活塞气缸21a形成推移活塞背腔222,右推移活塞体11b与右推移活塞气缸21b形成推移活塞前腔221,左推移活塞体11a与右推移活塞体11b之间形成气库223。
这里,左推移活塞的直径与右推移活塞不一样,当用于脉管制冷机时,推移活塞前腔221、推移活塞背腔222与气库223之间的压力在轴向的合力取决于面积之差,这个合力是驱动力的一个分量,控制直径差即可控制该分量的大小,从而控制推移活塞的行程。
这里,左推移活塞的直径与右推移活塞也可一样。
从图6可见,装配可以像采用间隙密封的线性压缩机的活塞气缸一样安装。而采用间隙密封的线性压缩机是很普通的技术,从而使推移活塞的实现在技术上变得容易可行。
实施例2:为推移活塞轴组件的安装方法
图7所示,左侧推移活塞轴夹具体15设有夹具推移活塞轴安装孔121、夹具体装配面151。夹具推移活塞轴安装孔121与夹具体装配面5要保证足够的同轴度。左侧推移活塞轴夹具体15上还设有供拧紧螺栓工具插入的夹具体操作孔152。
图8所示,非对称推移活塞轴组件,结构同图1相同。
图9所示,装配左侧推移活塞轴夹具体15与非对称推移活塞轴组件。推移活塞轴12插入夹具推移活塞轴安装孔121中,弹簧固定隔板装配面14a装入夹具体装配面151中。推移活塞轴12与夹具推移活塞轴安装孔121之间采用过盈配合,弹簧固定隔板装配面14a与夹具体装配面151之间采用过盈配合。这样以来,左侧推移活塞夹具体15与非对称推移活塞轴组件保证足够的同轴度,之后将用于固定片弹簧13的螺栓逐步拧紧,从而保证推移活塞轴12与片弹簧固定隔板14同轴。
左侧推移活塞轴夹具体15与推移活塞轴12、片弹簧固定隔板14可采用不同热涨系数的材料。例如,左侧推移活塞轴夹具体15采用铝,而推移活塞轴12与片弹簧固定隔板14采用钢或不锈钢。这样可将左侧推移活塞轴夹具体15加热,或将推移活塞轴12与片弹簧固定隔板14冷却,从而使过盈配合变成间隙配合,待到温度平衡之后,再转变为过盈配合,从而保证同轴度;安装完成之后,再加热,从而将过盈配合变为间隙配合,将左侧推移活塞轴夹具体15推掉即可。
另一种方法是将推移活塞体11安装于推移活塞轴12上,夹具推移活塞轴安装孔121变大,可安装推移活塞,采用上述同样的方法安装,这样可更好地保证推移活塞体11与弹簧固定隔板装配面14a的同轴度。
图10所示,左侧推移活塞轴夹具体15,其结构与图7相同。
图11所示,对称推移活塞轴组件,其结构与图3相同。
图12所示,右侧的推移活塞轴夹具体和左侧的一样。
图13所示,装配左侧推移活塞轴夹具体15、对称推移活塞轴组件与右侧推移活塞轴夹具体。推移活塞轴12两端分别插入左侧夹具推移活塞轴安装孔121和右侧夹具推移活塞轴安装孔121中,弹簧固定隔板装配面14a两侧分别装入左侧夹具体装配面151和右侧夹具体装配面151中,推移活塞轴12与夹具推移活塞轴安装孔121之间采用过盈配合,这样相比于图9,弹簧固定隔板装配面14a与夹具体装配面151更容易保证同轴度。
实施例3:
图14所示,双级左推移活塞气缸体211a设有背腔口231、左推移活塞气缸21a、双级左气缸装配面21ca。左推移活塞气缸21a与双级左气缸装配面21ca要保证足够的同轴度。
图15所示,双级非对称推移活塞组有推移活塞轴组件、左推移活塞体11a和双级推移活塞体11c。双级推移活塞体11c设有第一推移活塞11c1、第二推移活塞11c2、通气孔113及推移活塞轴安装孔。双级推移活塞体11c制成中空,并开有通气孔113,使得多级阶梯推移活塞质量减轻的同时亦可作为气库的容积。推移活塞轴安装孔与第一推移活塞11c1、第二推移活塞11c2及弹簧固定隔板装配面14a有足够的同轴度。
图16所示,双级右推移活塞气缸体121c设有第一推移活塞前腔口232a、第二推移活塞前腔口232b、第一推移活塞气缸21c1、第二推移活塞气缸21c2以及双级右气缸装配面21cb。第一推移活塞气缸21c1、第二推移活塞气缸21c2与右气缸装配面21cb要保证足够的同轴度。
图17所示,双级非对称推移活塞系统有推移活塞气缸组件包括双级左推移活塞气缸体211a、双级右推移活塞气缸体121c以及双级非对称推移活塞组件。弹簧固定隔板装配面14a分别装入双级左推移活塞气缸体211a的双级左气缸装配面21ca、双级右推移活塞气缸体121c的双级右气缸装配面21cb中,并采用过盈配合,从而保证左推移活塞体11a与双级左推移活塞气缸体211a有足够的同轴度,并保证第一推移活塞11c1与第一推移活塞气缸21c1、第二推移活塞11c2与第二推移活塞气缸21c2有足够的同轴度。
第一推移活塞11c1与第一推移活塞气缸21c1之间采用间隙配合,该间隙即为间隙密封2111c1,第二推移活塞11c2与第二推移活塞气缸21c2之间采用间隙配合,该间隙即为间隙密封2111c2。
左推移活塞体11a与双级左推移活塞气缸体211a之间形成推移活塞背腔222。
第一推移活塞11c1与第一推移活塞气缸21c1形成第一推移活塞前腔221a,第二推移活塞11c2与第二推移活塞气缸21c2形成第二推移活塞前腔221b。
左推移活塞体11a与右侧双级推移活塞体11c、通气孔113之间形成气库223。
从图17可见,该推移活塞没有推移活塞杆,从而装配可以像普通阶梯气缸线性压缩机的活塞气缸一样安装,从而回避了普通阶梯推移活塞的安装的复杂性。
实施例4:
图18所示,多级非对称推移活塞系统,包括第一推移活塞11c1、第二推移活塞11c2、第三推移活塞11c3,以及分别与第一推移活塞11c1、第二推移活塞11c2、第三推移活塞11c3相适配的第一推移活塞气缸21c1、第二推移活塞气缸21c2、第三推移活塞气缸体21c3,其中设有第一推移活塞前腔221a、第二推移活塞前腔221b及第三推移活塞前腔221c,并且第一推移活塞前腔221a设有第一推移活塞前腔口232a,第二推移活塞前腔221b设有第二推移活塞前腔口232b,第三推移活塞前腔221c设有第三推移活塞前腔口232c。其余结构与实施例3相同。
实施例5:
图19所示为采用本实施例3推移活塞系统的脉管制冷机。在压缩机30中,压缩气缸33与压缩活塞32形成压缩腔34,压缩活塞32由直线电机31驱动。冷冻部40由冷却器41、第一级回热器42a、第一级冷头43a及第一级脉管44a组成;并且第一级回热器42a又与第二级回热器42b连接,再连接第二级冷头43b、第二级脉管44b。其中,第一推移活塞前腔口232a、第二推移活塞前腔口232b分别与第一级脉管44a和第二级脉管44b连接。冷却器41的一端与压缩机30的压缩机口341相连接、压缩机30的压缩机口341通过压缩腔34与推移活塞系统的背腔口231相连接,这样就可以应用在二级脉管制冷机中。由于各个脉管分别连接一个推移活塞前腔,从而没有DC气流。如果只有一个推移活塞前腔,气体会在两个脉管之间自由流动,产生DC气流,影响制冷效率。
具有多个推移活塞前腔的推移活塞应用于多级脉管制冷机,每个脉管的热端连接一个推移活塞前腔。
另外,需要说明的是,在图19中,第一推移活塞11c1与第一推移活塞气缸21c1之间、第二推移活塞11c2与第二推移活塞气缸21c2之间的间隙密封都有漏气,伴随这种漏气,会有直流分量,从而影响制冷量和稳定性,这是著名的脉管制冷机直流分量造成制冷温度不稳定的现象。
为解决这一问题,一种方法是让间隙足够小从而使直流分量的影响足够小;另一种方法则是控制间隙的长度,从而控制直流分量,如图20所示,例如,在第一推移活塞气缸21c1上开设第一气缸凹槽161、第二气缸凹槽162,在第二推移活塞气缸21c2上开设第三气缸凹槽163,在第二推移活塞11c2上开设活塞凹槽164,从而使推移活塞从平衡位置向左或向右运动时的密封长度不一样,从而实现控制直流分量。
本发明中的过盈配合的安装可采用加热或冷却的方法,也可采用压力方法。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种推移活塞系统,该系统包括推移活塞组件及推移活塞气缸组件,其特征在于,所述的推移活塞组件包括推移活塞、片弹簧以及片弹簧固定隔板,该片弹簧固定隔板上设有弹簧固定隔板装配面,所述的推移活塞与弹簧固定隔板装配面同轴设置,并且所述的推移活塞配置在弹簧固定隔板两侧,所述的推移活塞气缸组件包括与推移活塞相适配的推移活塞气缸以及与推移活塞气缸同轴设置的气缸装配面,该气缸装配面与弹簧固定隔板装配面相配合,保证推移活塞气缸与推移活塞同轴设置。
2.根据权利要求1所述的一种推移活塞系统,其特征在于,所述的气缸装配面与弹簧固定隔板装配面之间采用微间隙配合、无间隙配合或过盈配合。
3.根据权利要求1所述的一种推移活塞系统,其特征在于,所述的推移活塞组件还包括与弹簧固定隔板装配面同轴设置的推移活塞轴,所述的推移活塞上设有推移活塞轴安装孔,该推移活塞轴安装孔与推移活塞同轴设置,所述的推移活塞轴与推移活塞轴安装孔之间采用无间隙配合或过盈配合。
4.根据权利要求1所述的一种推移活塞系统,其特征在于,所述的推移活塞与推移活塞气缸之间采用间隙密封。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种推移活塞系统,其特征在于,所述的推移活塞包括普通推移活塞、双级阶梯型推移活塞或多级阶梯型推移活塞中的一种。
6.一种推移活塞系统的安装方法,其特征在于,基于热胀冷缩的原理,先加热推移活塞气缸,再将气缸装配面与弹簧固定隔板装配面同轴装配在一起,待推移活塞气缸冷却至室温,所述的气缸装配面与弹簧固定隔板装配面之间形成微间隙配合、无间隙配合或过盈配合,从而使推移活塞气缸与推移活塞之间形成间隙密封。
7.根据权利要求6所述的一种推移活塞系统的安装方法,其特征在于,该方法采用推移活塞轴夹具体进行装配,所述的推移活塞轴夹具体包括夹具、设置在夹具上的隔板安装槽以及夹具推移活塞轴安装孔,所述的隔板安装槽与夹具推移活塞轴安装孔同轴设置;
装配时,将推移活塞轴插入夹具推移活塞轴安装孔中,将片弹簧固定隔板装入隔板安装槽中,再将固定片弹簧的螺栓拧紧,即完成推移活塞轴与片弹簧固定隔板的同轴固定安装。
8.根据权利要求7所述的一种推移活塞系统的安装方法,其特征在于,所述的推移活塞轴与夹具推移活塞轴安装孔之间采用过盈配合。
9.根据权利要求7所述的一种推移活塞系统的安装方法,其特征在于,所述的片弹簧固定隔板与隔板安装槽之间采用过盈配合。
10.一种推移活塞系统在脉管制冷机中的应用,其特征在于,所述的推移活塞系统用于脉管制冷机,其中,所述的脉管制冷机包括
压缩机:包括由压缩气缸与压缩活塞形成的压缩腔,
冷冻部:包括冷却器、回热器、冷头及脉管,所述的冷却器的一端分别与压缩机口、推移活塞系统的背腔口连接,所述的脉管的一端与推移活塞系统的前腔口连接。
CN201610928637.6A 2016-10-31 2016-10-31 一种推移活塞系统及其安装方法与在脉管制冷机中的应用 Active CN108019968B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610928637.6A CN108019968B (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种推移活塞系统及其安装方法与在脉管制冷机中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610928637.6A CN108019968B (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种推移活塞系统及其安装方法与在脉管制冷机中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108019968A true CN108019968A (zh) 2018-05-11
CN108019968B CN108019968B (zh) 2020-04-07

Family

ID=62070358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610928637.6A Active CN108019968B (zh) 2016-10-31 2016-10-31 一种推移活塞系统及其安装方法与在脉管制冷机中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108019968B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109882310A (zh) * 2019-03-06 2019-06-14 中国科学院理化技术研究所 一种斯特林热机
CN111121332A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 同济大学 一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法
CN111121333A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 同济大学 组装片弹簧同轴体的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040095028A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-20 The Penn State Research Foundation Sensorless control of a harmonically driven electrodynamic machine for a thermoacoustic device or variable load
JP2007315644A (ja) * 2006-05-24 2007-12-06 Fuji Electric Holdings Co Ltd パルスチューブ冷凍機
CN101107484A (zh) * 2005-01-18 2008-01-16 夏普株式会社 斯特林发动机
CN104704198A (zh) * 2012-08-09 2015-06-10 布斯特赫特公司 用于压缩气态流体的装置
CN105464941A (zh) * 2015-12-24 2016-04-06 同济大学 推移活塞系统及其在制冷机中的应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040095028A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-20 The Penn State Research Foundation Sensorless control of a harmonically driven electrodynamic machine for a thermoacoustic device or variable load
CN101107484A (zh) * 2005-01-18 2008-01-16 夏普株式会社 斯特林发动机
JP2007315644A (ja) * 2006-05-24 2007-12-06 Fuji Electric Holdings Co Ltd パルスチューブ冷凍機
CN104704198A (zh) * 2012-08-09 2015-06-10 布斯特赫特公司 用于压缩气态流体的装置
CN105464941A (zh) * 2015-12-24 2016-04-06 同济大学 推移活塞系统及其在制冷机中的应用

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111121332A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 同济大学 一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法
CN111121333A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 同济大学 组装片弹簧同轴体的方法
CN111121332B (zh) * 2018-10-31 2021-09-03 同济大学 一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法
CN111121333B (zh) * 2018-10-31 2021-10-08 同济大学 组装片弹簧同轴体的方法
CN109882310A (zh) * 2019-03-06 2019-06-14 中国科学院理化技术研究所 一种斯特林热机
CN109882310B (zh) * 2019-03-06 2021-10-01 中国科学院理化技术研究所 一种斯特林热机

Also Published As

Publication number Publication date
CN108019968B (zh) 2020-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108019968A (zh) 一种推移活塞系统及其安装方法与在脉管制冷机中的应用
CN104654648B (zh) 一种多级斯特林型脉管制冷机
Trevizoli et al. Entropy generation minimization analysis of oscillating-flow regenerators
CN104006564B (zh) 一种脉管制冷机
CN103062952B (zh) 一种脉管/斯特林气耦合复合型多级制冷机
CN103047789A (zh) 一种带动质量模块调相装置的斯特林型脉冲管制冷机
JP6126110B2 (ja) ピストン・シリンダアセンブリおよびリニア圧縮機
US20120144821A1 (en) Free-Piston Stirling Machine For Extreme Temperatures
CN104868673A (zh) 单相感应电动机、密闭型压缩机以及制冷循环装置
US9976780B2 (en) Stirling-type pulse tube refrigerator
JP2009236456A (ja) パルス管型蓄熱機関
CN104654649A (zh) 一种预冷式多级脉管制冷机
US20200217567A1 (en) A mechano-caloric stage with inner and outer sleeves
KR102046020B1 (ko) 하이브리드 브레이튼-기퍼드-맥마흔 팽창기
CN105464941B (zh) 推移活塞系统及其在制冷机中的应用
US9127864B2 (en) Regenerative refrigerator
CN208520035U (zh) 一种脉管型自由活塞斯特林制冷机
Dang et al. Theoretical and experimental investigations on the optimal match between compressor and cold finger of the Stirling-type pulse tube cryocooler
CN107024021B (zh) 一种推移活塞系统及其在脉管制冷机中的应用
CN109990496B (zh) 一种串列式脉管制冷机
WO2020143553A1 (en) A leveraged mechano-caloric heat pump
CN208520036U (zh) 一种机架及脉管型自由活塞斯特林制冷机
JP5657479B2 (ja) 蓄冷式冷凍機
CN109028634A (zh) 一种一拖二功回收型脉管制冷机
RU2230223C1 (ru) Тепловой компрессор

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant