CN108223576A - 一种用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置，包括气缸、活塞本体、充气腔、限流机构和单向进气机构，所述充气腔设置于所述活塞本体内部，嵌设于活塞本体外表面上的限流机构与充气腔连通，充气腔靠近活塞本体顶部一侧通过单向进气机构与活塞本体与气缸形成的压缩腔单行连通，单向进气机构包括设有进气孔的阀座、可覆盖进气孔的升程自控簧片及设置于进气孔内的滤芯，升程自控簧片的两端分别固定连接在进气孔的出气端两侧，滤芯置于进气孔内；本发明设有两端固定的升程自控簧片，其单向开合度有限、无需另装升程限制器，设滤芯避免因堵塞影响运行，结构简单、易加工且便于维护，可延长气体轴承装置的使用寿命长。

Description

一种用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置
技术领域
本发明是涉及一种气体轴承装置，具体说，是涉及一种用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置，属于流体循环设备技术领域。
背景技术
自由活塞式制冷机采用了直线电机驱动、板弹簧支撑、间隙密封、气压驱动等先进技术，其特点是利用气动技术进行膨胀制冷，即通过气体压力差和弹簧控制推移活塞的运动，而不是使用电机驱动。因此，具有结构紧凑，重量轻，无油，运动部件少，可靠性高，低噪音，低振动，不易磨损和制冷量调节方便等优点。
虽然自由活塞式制冷机具有以上优点，但是寿命是制约其使用的一大瓶颈。气体轴承的使用可以减少运动部件之间的摩擦，增加自由活塞式制冷机的寿命。它在活塞与气缸之间形成压力气膜，支撑荷载，减少其间的接触摩擦，以使制冷机满足长寿命的要求，并提高制冷机性能。与液体润滑轴承相比，气体轴承不需要润滑油，仅靠压力气体在被支撑部件接触面间微小的间隙内形成支撑气膜，以抵消侧向力，具有无污染，高强度，高精度，低功耗等优点。
现有气体轴承的充气腔进气口处通过设有的单向阀控制气体单向进出，具体是通过单边固定的舌型阀片并配合控制阀片开启度的升程限制器来实现，显然这种带有升程限制器的单向阀增加了结构的复杂性，增大了气体轴承堵塞的概率，而在没有升程限制器的情况下，阀片的开启度由阀片所受的作用力和阀片的刚度决定，该种形式的阀片因为没有升程限制器作用很容易随使用时间的增长出现疲劳，控制精度下降明显。而且，当气体轴承中的气体含有杂质会影响活塞的运行状态，出现供气孔堵塞、工作效率和运动精度降低等问题，缩短气体轴承的使用寿命。因此，本领域技术人员亟需设计一种结构简单、不易堵塞的用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置，具有原理可靠、加工制造简单且便于维护的特点，以满足人们对气体轴承装置的使用寿命长的应用需求。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种结构简单、不易堵塞的用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置，具有原理可靠、加工制造简单且便于维护的特点，以满足人们对气体轴承装置的使用寿命长的应用需求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置，包括气缸、活塞本体、充气腔、限流机构和单向进气机构，所述充气腔设置于所述活塞本体内部，嵌设于所述活塞本体外表面上的限流机构与所述充气腔连通，所述充气腔靠近所述活塞本体顶部的一侧通过所述单向进气机构单行连通于所述活塞本体与所述气缸形成的压缩腔，其特征在于：所述单向进气机构包括设有进气孔的阀座、可覆盖所述进气孔的升程自控簧片以及设置于所述进气孔内的滤芯，所述升程自控簧片的两端分别固定连接在所述进气孔的出气端两侧，所述滤芯设置于所述进气孔内。
作为优选方案，所述升程自控簧片的几何中心位置与所述进气孔中心相重合。
作为优选方案，所述升程自控簧片由弹性薄钢片制成，所述升程自控簧片的厚度为0.05mm-0.15mm。
作为优选方案，所述升程自控簧片为半圆环形。
作为优选方案，所述进气孔为圆形阶梯孔，所述滤芯设于所述阶梯孔的大端孔内。
作为进一步优选方案，所述滤芯通过紧固件限位固定在所述台阶孔内。
作为进一步优选方案，所述紧固件通过热胀冷缩原理放置在所述台阶孔内。
一种实施方式，所述滤芯包括交错叠加的10-20层不锈钢丝网，每层所述不锈钢丝网的丝径为20-30微米，网孔为400-600目。
一种实施方式，所述充气腔为环形截面的腔体结构，所述阀座为与所述充气腔相适配的环形结构，所述阀座的外圆周和内圆周分别通过设有的螺纹和密封圈与所述充气腔内侧壁紧密连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的一种用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置，由于设有的升程自控簧片通过将升程自控簧片的两端固定连接，升程自控簧片的可单向开合程度有限且耐疲劳性强，无需另外安装升程限制器，使单向进气机构结构更加简单、紧凑，单向进气机构与充气腔螺纹连接，无需卡环固定，进一步简化了单向进气机构结构、降低堵塞概率；设有的交错叠加设计的滤芯可很好的过滤掉气体中的杂质，避免了因气体轴承结构堵塞所造成的运行异常；阀座气孔阶梯型的设计以及紧固件的使用能更好的固定滤芯，防止其脱落进入压缩腔造成损坏以及过滤效果的降低；此外，本发明还具有原理可靠、加工制造简单且便于维护的特点，可延长气体轴承装置的使用寿命长，具有良好的进步性和实际应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置结构示意图；
图2为本发明实施例提供的活塞分解状态示意图；
图3为本发明实施例提供的单向进气机构的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的单向进气机构的剖面图；
图5为本发明实施例提供的滤芯的结构示意图。
图中标号示意如下：1、气缸；2、活塞本体；3、充气腔；31、密封圈；4、限流机构；5、单向进气机构；51、阀座；52、进气孔；53、升程自控簧片；531、螺钉；54、滤芯；55、紧固件。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。
实施例
结合图1至图5所示，本实施例提供的一种用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置，包括气缸1、活塞本体2、充气腔3、限流机构4和单向进气机构5，所述充气腔3设置于所述活塞本体2内部，嵌设于所述活塞本体2外表面上的限流机构4与所述充气腔3连通，所述充气腔3靠近所述活塞本体2顶部的一侧通过所述单向进气机构5单行连通于所述活塞本体2与所述气缸1形成的压缩腔，所述单向进气机构5包括设有进气孔52的阀座51、可覆盖所述进气孔52的升程自控簧片53以及设置于所述进气孔52内的滤芯54，所述升程自控簧片53的两端分别通过螺钉531固定连接在所述进气孔52的出气端两侧，所述滤芯54设置于所述进气孔52内，由于通过将升程自控簧片53的两端固定连接，升程自控簧片53的可单向开合程度有限，无需另外安装升程限制器。
作为优选方案：
所述升程自控簧片53的几何中心位置与所述进气孔中心相重合，如图1-图4所示。
所述升程自控簧片53由弹性薄钢片制成，所述升程自控簧片53的厚度为0.05mm-0.15mm。
所述升程自控簧片53为半圆环形，如图2、图3所示。
作为另一种优选方案：
所述进气孔52为圆形阶梯孔，所述滤芯54设于所述阶梯孔的大端孔内，所述滤芯54通过紧固件55限位固定在所述台阶孔内，所述紧固件55通过热胀冷缩原理放置在所述台阶孔内，如图1、图4所示。
在本实施例中，如图5所示，所述滤芯54包括交错叠加的10-20层不锈钢丝网，每层所述不锈钢丝网的丝径为20-30微米，网孔为400-600目，考虑到材料的老化和污染气体的问题，所述滤芯54还可采用纳米滤芯材料。
在本实施例中，如图1-图4所示，所述充气腔3为环形截面的腔体结构，所述阀座51为与所述充气腔3相适配的环形结构，所述阀座3的外圆周和内圆周分别通过设有的螺纹和密封圈31与所述充气腔3内侧壁紧密连接。
最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于自由活塞式制冷机的气体轴承装置，包括气缸、活塞本体、充气腔、限流机构和单向进气机构，所述充气腔设置于所述活塞本体内部，嵌设于所述活塞本体外表面上的限流机构与所述充气腔连通，所述充气腔靠近所述活塞本体顶部的一侧通过所述单向进气机构单行连通于所述活塞本体与所述气缸形成的压缩腔，其特征在于：所述单向进气机构包括设有进气孔的阀座、可覆盖所述进气孔的升程自控簧片以及设置于所述进气孔内的滤芯，所述升程自控簧片的两端分别固定连接在所述进气孔的出气端两侧，所述滤芯设置于所述进气孔内。
2.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述升程自控簧片的几何中心位置与所述进气孔中心相重合。
3.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述升程自控簧片由弹性薄钢片制成，所述升程自控簧片的厚度为0.05mm-0.15mm。
4.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述升程自控簧片为半圆环形。
5.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述进气孔为圆形阶梯孔，所述滤芯设于所述阶梯孔的大端孔内。
6.根据权利要求5所述的气体轴承装置，其特征在于：所述滤芯通过紧固件限位固定在所述台阶孔内。
7.根据权利要求6所述的气体轴承装置，其特征在于：所述紧固件通过热胀冷缩原理放置在所述台阶孔内。
8.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述滤芯包括交错叠加的10-20层不锈钢丝网，每层所述不锈钢丝网的丝径为20-30微米，网孔为400-600目。
9.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述充气腔为环形截面的腔体结构，所述阀座为与所述充气腔相适配的环形结构，所述阀座的外圆周和内圆周分别通过设有的螺纹和密封圈与所述充气腔内侧壁紧密连接。
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