CN109356820A - 一种双板簧活塞支撑结构、斯特林制冷机和发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双板簧活塞支撑结构、斯特林制冷机和发电机、单侧式线性压缩机、对置式线性压缩机，双板簧活塞支撑结构包括第一板簧、第二板簧、内圈垫片和外圈垫片，所述外圈垫片设置在第一板簧外圈和第二板簧外圈之间，所述内圈垫片设置在第一板簧内圈和第二板簧内圈之间，活塞末端通过连接件与第一板簧内圈固定连接。本发明相较于现有技术，第一板簧和第二板簧在活塞一端部进行两点式支撑，有效地提高了活塞的对中性，减少活塞与气缸之间的磨损；双板簧结构降低了单片板簧的刚度要求，提高了板簧寿命，降低板簧的设计加工难度；一端式支撑结构，有效节约了空间，降低了加工和装配难度，有效降低生产成本。

Description

一种双板簧活塞支撑结构、斯特林制冷机和发电机
技术领域
本发明涉及斯特林循环制冷机技术领域，具体涉及一种双板簧活塞支撑结构、斯特林制冷机和发电机、单侧式线性压缩机、对置式线性压缩机。
背景技术
在自由活塞式整体直线式斯特林制冷机以及单侧式线性压缩机或者对置式线性压缩机中，活塞的支撑是一个较为重要的问题。传统的自由活塞整体直线式斯特林制冷机采用单片板簧对活塞进行支撑，这样能够起到一定的支撑作用，使得活塞和气缸之间的磨损大为减小。但是单片板簧支撑并不能完全保证活塞的对中，在制冷机横向放置，或者制冷机运行时间较长后，活塞由于受到重量以及板簧变形等原因导致活塞和气缸之间的磨损增加。为了提高活塞的对中性，现有的活塞支撑方式采用气体轴承、磁轴承支撑或活塞前后侧双支撑定位，使得活塞的加工难度大幅提升，制冷机的制造周期大为延长，整机占用空间变大。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种双板簧活塞支撑结构、斯特林制冷机和发电机、单侧式线性压缩机、对置式线性压缩机。
为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种双板簧活塞支撑结构，包括第一板簧、第二板簧、内圈垫片和外圈垫片，所述外圈垫片设置在第一板簧外圈和第二板簧外圈之间，所述内圈垫片设置在第一板簧内圈和第二板簧内圈之间，活塞末端通过连接件与第一板簧内圈固定连接。
本发明相较于现有技术，采用具有一定间隔距离的第一板簧和第二板簧在活塞一端部进行两点式支撑，有效地提高了活塞的对中性，减少活塞与气缸之间的磨损；双板簧结构降低了单片板簧的刚度要求，提高了板簧寿命，降低板簧的设计加工难度；一端式支撑结构，有效节约了空间，降低了加工和装配难度，有效降低生产成本。
进一步地，所述第一板簧和第二板簧之间的间距大于等于8mm，且小于等于30mm。
采用上述优选的方案，适当长度的间距有利于保证活塞的对中性，提高活塞与活塞气缸之间间隙的均匀度。
进一步地，所述内圈垫片和外圈垫片的厚度一致，内圈垫片和外圈垫片的厚度差在10μm以内。
进一步地，所述内圈垫片和外圈垫片与第一板簧和第二板簧之间通过螺钉固定连接或焊接连接。
进一步地，第一板簧内圈与活塞末端之间连接有调芯连接头，所述调芯连接头包括与第一板簧内圈连接的锥杆、与活塞末端连接的锥形罩体，所述锥形罩体内设有沿圆周分布的多个金属气囊。
采用上述优选的方案，通过金属气囊调节锥杆和锥形罩体之间偏心度，使活塞与活塞气缸之间保持均匀间隙，在双板簧对活塞提供高对中性的基础上具有微调余裕，使活塞更好地适配活塞气缸。
进一步地，每个所述金属气囊上都设有进出气管路和气压检测元件，在活塞所在的活塞气缸内壁设有偏心度检测元件。
采用上述优选的方案，通过偏心度检测元件来监测活塞在活塞气缸中的磨损状态，并通过调整各金属气囊的膨胀度来调节活塞位置，防止活塞单边磨损。
一种斯特林制冷机或发电机，包括基座、磁钢组件、电机定子、活塞、活塞气缸、置换器、置换器气缸和回热器，活塞气缸和置换器气缸同轴布置，活塞置于活塞气缸中，置换器置于置换器气缸中，活塞与磁钢组件固定连接，活塞采用上述双板簧活塞支撑结构进行支撑，所述置换器的置换器杆穿设于活塞中心孔，置换器杆的末端固定连接在第三板簧的中心，第三板簧的外圈经垫片与第二板簧连接，活塞与活塞气缸之间、置换器与置换器气缸之间、置换器杆前段与活塞中心孔之间的配合间隙为10-30μm。
一种单侧式线性压缩机，包括基座、活塞、活塞气缸、电机定子和磁钢组件，活塞置于活塞气缸中，磁钢组件与活塞固定连接，活塞采用上述的双板簧活塞支撑结构进行支撑，通过分置管将活塞气缸压缩腔中的工质连接到制冷机冷头。
一种对置式线性压缩机，包括2个单侧式线性压缩机，2个单侧式线性压缩机同轴相对设置，2个单侧式线性压缩机的基座结为一体。两压缩机対置布置，有利于提升压缩机的输出能力，减小压缩机的振动。
斯特林制冷机和发电机、线性压缩机均采用上述双板簧活塞支撑结构，因而也具有双板簧活塞支撑结构所带来的所有有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明双板簧活塞支撑结构一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明双板簧活塞支撑结构另一种实施方式的结构示意图；
图3是本发明斯特林制冷机或发电机一种实施方式的结构示意图；
图4是本发明单侧式线性压缩机一种实施方式的结构示意图；
图5是本发明单侧式线性压缩机另一种实施方式的结构示意图；
图6是本发明对置式线性压缩机一种实施方式的结构示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件的名称：
11-第一板簧；12-第二板簧；13-内圈垫片；14-外圈垫片；2-活塞；21-连接件；22-调芯连接头；221-锥杆；222-锥形罩体；223-金属气囊；31-基座；32-磁钢组件；33-电机定子；34-活塞气缸；35-置换器；351-置换器杆；36-置换器气缸；37-回热器；38-支撑架；39-第三板簧；4-分置管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种双板簧活塞支撑结构，包括第一板簧11、第二板簧12、内圈垫片13和外圈垫片14，外圈垫片14设置在第一板簧11外圈和第二板簧12外圈之间，内圈垫片13设置在第一板簧11内圈和第二板簧12内圈之间，活塞2末端通过连接件21与第一板簧11内圈固定连接。
采用上述技术方案的有益效果是：采用具有一定间隔距离的第一板簧11和第二板簧12在活塞2一端部进行两点式支撑，有效地提高了活塞2的对中性，减少活塞2与活塞气缸34之间的磨损；双板簧结构降低了单片板簧的刚度要求，提高了板簧寿命，降低板簧的设计加工难度；一端式支撑结构，有效节约了空间，降低了加工和装配难度，有效降低生产成本。
在本发明的另一些实施方式中，第一板簧11和第二板簧12之间的间距大于等于8mm，且小于等于30mm。采用上述技术方案的有益效果是：适当长度的间距有利于保证活塞的对中性，提高活塞与活塞气缸之间间隙的均匀度。
在本发明的另一些实施方式中，内圈垫片13和外圈垫片14的厚度一致，内圈垫片13和外圈垫片14的厚度差在10μm以内；内圈垫片13和外圈垫片14与第一板簧11和第二板簧12之间通过螺钉固定连接或焊接连接。
在本发明的另一些实施方式中，连接件21可以采用刚性垫片。在图2中，连接件21采用可以进行轴向微移的调芯连接头22，调芯连接头22包括与第一板簧11内圈连接的锥杆221、与活塞2末端连接的锥形罩体222，锥形罩体222内设有沿圆周分布的多个金属气囊223。采用上述技术方案的有益效果是：通过金属气囊223调节锥杆221和锥形罩体222之间偏心度，使活塞2与活塞气缸34之间保持均匀间隙，在双板簧对活塞提供高对中性的基础上具有微调余裕，使活塞更好地适配活塞气缸。
在本发明的另一些实施方式中，每个金属气囊223上都设有进出气管路和气压检测元件，在活塞2所在的活塞气缸34内壁设有偏心度检测元件。采用上述技术方案的有益效果是：通过偏心度检测元件来监测活塞在活塞气缸中的磨损状态，并通过调整各金属气囊的膨胀度来调节活塞位置，防止活塞单边磨损。
如图3所示，一种斯特林制冷机或发电机，包括基座31、磁钢组件32、电机定子33、活塞2、活塞气缸34、置换器35、置换器气缸36和回热器37，活塞气缸34和置换器气缸36同轴布置，活塞2置于活塞气缸34中，置换器35置于置换器气缸36中，活塞2与磁钢组件32固定连接，活塞2采用上述双板簧活塞支撑结构进行支撑，第一板簧11的外圈通过支撑架38固定在电机定子33上，置换器35的置换器杆351穿设于活塞中心孔，置换器杆351的末端固定连接在第三板簧39的中心，第三板簧39的外圈经垫片与第二板簧12连接，活塞2与活塞气缸34之间、置换器35与置换器气缸36之间、置换器杆351前段与活塞中心孔之间的配合间隙为10-30μm。
如图4、5所示，一种单侧式线性压缩机，包括基座31、活塞2、活塞气缸34、电机定子33和磁钢组件32，活塞2置于活塞气缸34中，磁钢组件32与活塞2固定连接，活塞2采用上述的双板簧活塞支撑结构进行支撑，通过分置管4将活塞气缸34压缩腔中的工质连接到制冷机冷头。如图4是活塞2末端通过连接件21连接到第一板簧11内圈位置。而图5中则在活塞末端直接作出安装台阶面以替代连接件21，只需要将活塞末端的安装轴穿设于内圈垫片13的中心孔，再经螺母锁紧固定，安装更为方便。
如图6所示，一种对置式线性压缩机，包括2个单侧式线性压缩机，2个单侧式线性压缩机同轴相对设置，2个单侧式线性压缩机的基座31结为一体。两压缩机対置布置，有利于提升压缩机的输出能力，减小压缩机的振动。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双板簧活塞支撑结构，其特征在于，包括第一板簧、第二板簧、内圈垫片和外圈垫片，所述外圈垫片设置在第一板簧外圈和第二板簧外圈之间，所述内圈垫片设置在第一板簧内圈和第二板簧内圈之间，活塞末端通过连接件与第一板簧内圈固定连接。
2.根据权利要求1所述的双板簧活塞支撑结构，其特征在于，所述第一板簧和第二板簧之间的间距大于等于8mm，且小于等于30mm。
3.根据权利要求2所述的双板簧活塞支撑结构，其特征在于，所述内圈垫片和外圈垫片的厚度一致，内圈垫片和外圈垫片的厚度差在10μm以内。
4.根据权利要求3所述的双板簧活塞支撑结构，其特征在于，所述内圈垫片和外圈垫片与第一板簧和第二板簧之间通过螺钉固定连接或焊接连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的双板簧活塞支撑结构，其特征在于，第一板簧内圈与活塞末端之间连接有调芯连接头，所述调芯连接头包括与第一板簧内圈连接的锥杆、与活塞末端连接的锥形罩体，所述锥形罩体内设有沿圆周分布的多个金属气囊。
6.根据权利要求5所述的双板簧活塞支撑结构，其特征在于，每个所述金属气囊上都设有进出气管路和气压检测元件，在活塞所在的活塞气缸内壁设有偏心度检测元件。
7.一种斯特林制冷机，其特征在于，包括基座、磁钢组件、电机定子、活塞、活塞气缸、置换器、置换器气缸和回热器，活塞气缸和置换器气缸同轴布置，活塞置于活塞气缸中，置换器置于置换器气缸中，活塞与磁钢组件固定连接，活塞采用权利要求1-6任一所述的双板簧活塞支撑结构进行支撑，所述置换器的置换器杆穿设于活塞中心孔，置换器杆的末端固定连接在第三板簧的中心，第三板簧的外圈经垫片与第二板簧连接，活塞与活塞气缸之间、置换器与置换器气缸之间、置换器杆前段与活塞中心孔之间的配合间隙为10-30μm。
8.一种斯特林发电机，其特征在于，包括基座、磁钢组件、电机定子、活塞、活塞气缸、置换器、置换器气缸和回热器，活塞气缸和置换器气缸同轴布置，活塞置于活塞气缸中，置换器置于置换器气缸中，活塞与磁钢组件固定连接，活塞采用权利要求1-6任一所述的双板簧活塞支撑结构进行支撑，所述置换器的置换器杆穿设于活塞中心孔，置换器杆的末端固定连接在第三板簧的中心，第三板簧的外圈经垫片与第二板簧连接，活塞与活塞气缸之间、置换器与置换器气缸之间、置换器杆前段与活塞中心孔之间的配合间隙为10-30μm。
9.一种单侧式线性压缩机，其特征在于，包括基座、活塞、活塞气缸、电机定子和磁钢组件，活塞置于活塞气缸中，磁钢组件与活塞固定连接，活塞采用权利要求1-6任一所述的双板簧活塞支撑结构进行支撑，通过分置管将活塞气缸压缩腔中的工质连接到制冷机冷头。
10.一种对置式线性压缩机，其特征在于，包括2个权利要求9所述的单侧式线性压缩机，2个单侧式线性压缩机同轴相对设置，2个单侧式线性压缩机的基座结为一体。
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