CN111121332B - 一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，具体涉及采用间隙密封的有片弹簧悬浮的气缸活塞系统中，如何保持活塞与气缸有高同轴度的安装方法，其包括以下步骤：(1)采用热胀系数不同的两种材料制成活塞组件与气缸；(2)在工作温度下，先将片弹簧组件与活塞组件或气缸中的一个组装成一个固定组件，该固定组件与活塞组件或气缸中的另一个之间存在补偿间隙，活塞组件与气缸之间存在定位间隙；(3)改变温度，使定位间隙为零或为负，并保证补偿间隙仍为正；(4)固定补偿间隙，恢复到工作温度，使得定位间隙恢复到为正，即完成活塞、片弹簧和气缸的安装。

Description

一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法

技术领域

本发明属于脉管制冷机零部件技术领域，涉及一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，具体涉及采用间隙密封的有片弹簧悬浮的气缸活塞系统中，如何保持活塞与气缸有高同轴度的安装方法。

背景技术

室温推移活塞脉管制冷机是目前效率最高的一种低温制冷机，但多了一个运动部件。如果推移活塞与推移活塞气缸之间的密封采用间隙密封，其寿命可做到很长。间隙密封的原理是推移活塞气缸与推移活塞之间由片弹簧连接，从而使推移活塞气缸与推移活塞不接触。间隙密封的间隙要在数微米到数十微米。间隙越小漏气越小，制冷效率越高，理想的是间隙为零。这就要求推移活塞气缸与推移活塞要高度同心，推移活塞气缸与推移活塞可以采用目前已有的高精度加工保证高度的圆度和精度，但片弹簧是弹性的，当用螺栓直接固定气缸与活塞之后，总归会有微弱的形变，因此很难保证推移活塞气缸与推移活塞的同轴度，这样，推移活塞气缸与推移活塞的间隙就要放大，以免接触，这样就导致漏气率增大，制冷效率降低，反而不如惯性管。

压缩机也有同样的问题。气缸与活塞间的间隙是靠片弹簧悬浮的，很难做到气缸与活塞有高的同轴度，因此，间隙不得不大，以防活塞与气缸接触。大间隙产生大漏气量，则降低压缩机效率，进而降低制冷机效率。

中国专利CN105464941提出了一种将推移活塞轴与推移活塞做成一个同轴的单元的的装配方法，可部分解决装配的困难，将推移活塞气缸与推移活塞保持高同轴度的困难变为推移活塞轴与推移活塞保持高同轴度。如果推移活塞轴与推移活塞不同轴，则进行二次加工以保证高同轴度。但推移活塞轴与推移活塞的连接是片弹簧，在轴向是柔性的，在径向刚度很大，但与金属相比，仍然是柔性的，普通的车床很难加工，可能需要专用机床，这是一个未知数。中国CN201610928637.6具体提出了采用夹具安装的方法，但螺栓的拧紧带来片弹簧的形变仍然存在，高同轴度依然很难保证，因此需要反复试。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种活塞组件、片弹簧组件和气缸的安装方法，组装好的活塞气缸单元可以应用于脉管制冷机或压缩机中，可以在保证活塞与气缸不接触的情况下有效减小两者之间间隙，保证压缩机和制冷机的效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的目的之一在于提出了一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其具体包括以下步骤：

(1)采用热胀系数(即热膨胀系数)不同的两种材料制成活塞组件与气缸；

(2)在工作温度下，先将片弹簧组件与活塞组件或气缸中的一个组装成一个固定组件，该固定组件与活塞组件或气缸中的另一个之间存在补偿间隙，气缸与活塞组件之间存在定位间隙；

(3)改变温度，使定位间隙为零或为负，并保证补偿间隙为正；

(4)固定补偿间隙，恢复到工作温度，使得定位间隙恢复为正，即完成活塞、片弹簧和气缸的安装。

本发明中，活塞组件与气缸中的热胀系数不同，如活塞组件采用热胀系数大的材料，气缸采用热胀系数小的材料，则采用温度升高的方式使得定位间隙为零或为负；反之，则采用温度降低的方式使得定位间隙为零或为负。热胀系数不同的材料可以采用铝和不锈钢等组合。本发明的安装方法中，没有提到的组装方式以及组装结构等技术内容，则表示此处为现有已知的技术内容。

进一步的，补偿间隙通过采用胶粘剂粘接或焊接中的一种或两种的组合进行固定。本发明中，补偿间隙的宽度可根据粘结剂的性质设定，使粘结牢固，如果是焊接，则按焊接要求设定。

更进一步的，补偿间隙通过先采用胶粘剂粘接，之后焊接的组合方式进行固定；

或补偿间隙通过先采用胶粘剂粘接，接着焊接的组合进行固定，固定后除去胶粘剂。

更进一步的，胶粘剂采用环氧树脂胶；焊接采用激光或电子束焊接等低热应力焊接方式。

进一步的，所述活塞组件与气缸上分别加工有定位圆，活塞组件的定位圆与气缸上的定位圆的间隙即为所述定位间隙。根据需要组装的活塞组件、气缸等结构的不同，定位圆以及补偿间隙的设置位置也不同。具体更进一步的，所述活塞组件包括一体式加工的推移活塞和推移活塞杆，其中，推移活塞或推移活塞杆的外侧圆周面上加工成所述定位圆，推移活塞杆的端部与片弹簧组件之间形成所述补偿间隙。

更进一步的，所述的活塞组件包括无杆活塞体，无杆活塞体的外侧圆周面上加工成所述定位圆，

片弹簧组件上的内侧圆周面与无杆活塞体固定，外侧圆周面与气缸之间形成所述补偿间隙，

或片弹簧组件上的外侧圆周面与气缸固定，内侧圆周面与无杆活塞体之间形成所述补偿间隙。

更进一步的，所述的活塞组件包括活塞体和活塞轴，其中，活塞体的外侧圆周面上形成所述定位圆，片弹簧组件固定在活塞体内部，

所述活塞轴的一端与气缸固定，另一端与片弹簧组件之间形成所述补偿间隙，或所述活塞轴的一端与片弹簧组件固定，另一端与气缸之间形成所述补偿间隙。

进一步的，所述的气缸为整体式结构或分体式结构，

当气缸为分体式结构时，其各部分之间为可拆卸式组装，且气缸的其中一部分上加工有所述定位圆。

进一步的，工作温度下，定位间隙为正。

本发明的目的之二在于提出了上述安装方法在组装脉管制冷机或压缩机中的应用。

与现有技术相比，本发明通过在活塞组件、气缸和片弹簧组件三者之间设置一个补偿间隙，同时，将活塞组件和气缸采用热胀系数不同的材料制成(如分别采用铝和不锈钢制成)，在一定温度下，活塞组件与气缸之间的间隙则为零，作为定位间隙，补偿间隙则在定位间隙为零或为负时不接触，用胶填充于补偿间隙，固化后固定，或采用激光或电子束等热应力小的焊接方式固定，从而使推移活塞气缸与推移活塞之间形成尽可能小的间隙，进而提高制冷效率。进一步地，先用胶粘剂固定后焊接的工艺可消除焊接应力带来的形变从而可保持更高的同轴度度。之后将胶粘剂除去则可保证没有由于有机物的挥发而造成的制冷机性能下降。

附图说明

图1a为其中一种推移活塞气缸体的右半部的结构示意图；

图1b为其中一种推移活塞气缸体的左半部的结构示意图；

图1c为推移活塞体的其中一种结构示意图；

图2a为推移活塞气缸、推移活塞体和片弹簧组件的组装示意图，其中，片弹簧组件与推移活塞体之间的补偿间隙采用胶粘剂固结；

图2b为推移活塞气缸体、推移活塞体和片弹簧组件的组装示意图，其中，片弹簧组件与推移活塞体之间的补偿间隙采用焊接固结；

图3为图2a加上端盖后的结构示意图；

图4为图3中结构采用二级阶梯推移活塞时的结构示意图；

图5a为推移活塞气缸体的另一种结构示意图；

图5b为片弹簧组件安装在推移活塞内部的示意图；

图5c为推移活塞轴的示意图；

图6为图5a、图5b和图5c三部分结构的组装示意图；

图7a为图6中结构加上端盖后的示意图；

图7b为图5a、图5b和图5c三部分的另一种组装结构加上端盖后的示意图；

图8a为片弹簧组件安装在推移活塞内的另一种示意图；

图8b为另一种推移活塞轴的示意图；

图9a为图5a、图8a和图8b三部分结构的组装示意图；

图9b为图5a、图8a和图8b三部分结构的另一种组装示意图；

图10为图9a中结构加上端盖后的示意图；

图11a为推移活塞气缸体的另一种结构的示意图；

图11b为推移活塞体的另一种结构的示意图；

图11c为片弹簧组件的另一种结构的示意图；

图12a为图11a、图11b和图11c三部分结构的其中一种组装示意图；

图12b为图11a、图11b和图11c三部分结构的另一种组装示意图；

图13为图12a中结构加上端盖后的示意图；

图14为图12b中结构加上端盖后的示意图；

图15为图13结构中推移活塞体改为阶梯推移活塞体后的示意图；

图16a为压缩机右半部的结构示意图；

图16b为活塞体的结构示意图；

图16c为气缸体的结构示意图；

图17a为图16a、图16b、图16c与端盖的一种组装示意图；

图17b为图16a、图16b、图16c与端盖的另一种组装示意图；

图中标记说明：

10a-推移活塞气缸体一左半部，10b-推移活塞气缸体一右半部，10c-推移活塞气缸体二，10d-推移活塞气缸体三，10e-推移阶梯活塞气缸体一左半部，11-推移活塞气缸，12-推移活塞杆气缸，13-推移活塞气缸安装圆，14-推移活塞气缸固定圆，20-推移活塞体一，20a-推移活塞体二，20c-无杆推移活塞体，20f-无杆阶梯推移活塞体，21-推移活塞，22-推移活塞杆，23-推移活塞补偿区，24-内密封面，25-推移活塞安装凸杆，30-片弹簧组件，31-片弹簧内侧圆，32-片弹簧，33-片弹簧外侧圆，40-推移活塞轴，41-推移活塞轴补偿区，42-推移活塞轴定位圆，43-外密封面，60a-压缩机右半部，60b-气缸体，61-电机定子，62-电机动子，63-活塞通孔补偿区，64-气缸定位圆一，65-法兰，66-气缸部，67-气缸安装圆，70-活塞体，71-活塞部，72-活塞轴，73-活塞轴补偿区，81-推移活塞前腔，811-推移活塞前腔一，812-推移活塞前腔二，82-推移活塞背腔，83-推移活塞气库；

2331a-胶粘剂固结物，2331b-焊接物，2531a-粘接物，3141a-填充物，7363a-粘接区，7363b-焊接区；

1121-间隙a，1222-间隙b，1413-间隙c，1452-间隙d，2111-间隙e，2212-间隙f，2331-间隙g，2531-间隙h，3141-间隙i，4213-间隙j，4324-间隙密封k，6764-间隙l，7166-间隙m，7363-补偿间隙n。

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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种活塞、片弹簧与气缸的安装方法，用于实现推移活塞气缸体一、片弹簧组件30和推移活塞体一20的高同轴度组装。

其中，推移活塞气缸体一由分别如图1a和图1b中所示的推移活塞气缸体一右半部10b和推移活塞气缸体一左半部10a组成。参见图1a所示，推移活塞气缸体一右半部10b的外表面具有推移活塞气缸固定圆14，其中部加工有与推移活塞气缸固定圆14保持高同轴度的推移活塞杆气缸12。此处推移活塞气缸固定圆14和推移活塞杆气缸12的高同轴度是可以采用常规技术加工得到的，如采用车床或磨床一次加工实现。参见图1b所示，推移活塞气缸体一左半部10a中包括推移活塞气缸11和位于推移活塞气缸11内部的推移活塞气缸安装圆13，推移活塞气缸11与推移活塞气缸安装圆13保持高同轴度，这也是常规技术可以加工的，如采用车床或磨床一次加工实现。

参见图1c所示，推移活塞体一20包括一体式加工的推移活塞21和推移活塞杆22，推移活塞杆22的自由端处设置推移活塞补偿区23。此处，推移活塞21和推移活塞杆22也很容易保持高同轴度，其可以采用如上所述的车床或磨床等常规技术加工实现。为了加工安装方便，左端可分割加工。

参见图1a中所示，片弹簧组件30预先固定安装在推移活塞气缸体右半部10b上，其包括呈环形的片弹簧32，片弹簧组件30上的片弹簧内侧圆31则为与推移活塞补偿区23相对的片弹簧组件补偿区，片弹簧组件30的径向刚度很大，可以看做是刚性的。

在具体安装过程中，本实施例先保证推移活塞体一20与推移活塞气缸体一的高同轴度安装，参见图2a所示，推移活塞气缸体一右半部10b、推移活塞气缸体一左半部10a、推移活塞体一20、片弹簧组件30组装在一起，推移活塞杆22穿过推移活塞杆气缸12，推移活塞杆22上的推移活塞补偿区23与片弹簧组件30上的片弹簧内侧圆31对应。

推移活塞体一20与推移活塞气缸体一右半部10b采用不同热胀系数的材料，推移活塞气缸体一左半部10a与推移活塞气缸体一右半部10b可以采用相同热胀系数材料，也可以采用不同热胀系数材料。如推移活塞体一20可以是采用热胀系数大的材料，如铝，而推移活塞气缸体一右半部10b则采用热胀系数小的材料，如不锈钢。这样，在常温组装时，推移活塞杆22与推移活塞气缸体一右半部10b之间的间隙b 1222留有足够宽度。在加热后，间隙b1222即为零或为负，从而保证推移活塞21、推移活塞杆22和推移活塞杆气缸12的同轴。通过设计，片弹簧内侧圆31与推移活塞补偿区23的间隙g 2331(即为补偿间隙)仍有足够宽度保证推移活塞杆22与片弹簧组件32不接触，从而不会干涉推移活塞的定位。这时，可以在间隙g 2331中填充胶粘剂固结物2331a，如环氧树脂，参见图2a所示，待固化且降低到正常温度时，间隙b 1222即为正，此时，由于片弹簧组件30径向刚度非常大且与推移活塞杆22之间无径向作用力发生，推移活塞杆22与推移活塞杆气缸12可保持高同轴度，进而在间隙b 1222很小时，推移活塞杆22与推移活塞杆气缸12不接触。

这里间隙b 1222为定位间隙，推移活塞杆气缸12的内侧圆周面与推移活塞杆22的外侧圆周面为定位圆。定位间隙也可以是间隙e 2111，此时，则以推移活塞气缸11的内侧圆周面和推移活塞21的外侧圆周面为定位圆。

上述安装过程中，推移活塞气缸体一左半部10a可以预先与推移活塞气缸体一右半部10b一体式同轴固定，作为一个同轴的整体。推移活塞气缸体一左半部10a与推移活塞气缸体一右半部10b的同轴组装的过程可以为：将推移活塞气缸体一左半部10a加热并套在推移活塞气缸固定圆14上，待冷却到常温时，推移活塞气缸体一左半部10a上的推移活塞气缸安装圆13与推移活塞气缸固定圆14之间的间隙c 1413为过盈配合，间隙e 2111为间隙配合。而由于间隙c 1413为过盈配合，推移活塞气缸11与推移活塞气缸安装圆13保持高同轴，因此推移活塞气缸11与推移活塞气缸固定圆14保持高同轴度。由于推移活塞21与推移活塞气缸固定圆14保持高同轴度，因此推移活塞21与推移活塞气缸11保持高同轴度。从而在间隙e 2111很小时，保证推移活塞气缸21与推移活塞气缸11不接触。

由于强度大的胶粘剂一般都是有机物，容易产生挥发性气体，影响制冷机的寿命。图2a中在间隙g 2331中采用填充胶粘剂固结物2331a固结片弹簧组件30和推移活塞体一20的方式可以用图2b中焊接方法替代，参见图2b所示，其通过采用激光焊接或电子束等热应力较小的焊接方法利用焊接物2331b将片弹簧内侧圆31与推移活塞补偿区23焊在一起，从而没有有机物。当然，也可采用胶粘剂加焊接的方法。胶粘剂也可以是低熔点的钎焊。

固结的方式可只有胶粘剂，或焊接，或二者都用。最好的方式是先用胶粘剂固定，再焊接，这样强度更大，同时，由于已经用胶固定了，再焊接则不会因为焊接应力而影响同心度。

有机物挥发是影响长期制冷性能稳定的一个因素。为了防止胶粘剂的挥发而影响制冷机制冷性能的长期稳定性，待胶粘剂固化完成后，再焊接，同时焊接后将胶粘剂去掉(如采用有机溶剂洗脱的方式等)，这样完全消除焊接应力对同轴度的影响，而又没有有机物挥发。

片弹簧是一种径向刚度很大，轴向刚度适中的弹簧，可有各种形状，最常用的是在圆形钢板或铍青铜等可做弹簧的材料上加工出几个螺旋臂，或直线臂或扇形臂等。

加上端盖，即可组成推移活塞单元，参见图3所示，形成推移活塞前腔81，推移活塞背腔82和推移活塞气库83。推移活塞体一20可在推移活塞单元内轴向往复运动，径向理论上可有微小的运动，但径向刚度很大，可看作是刚性的。

实施例2

与实施例1有所不同的是，本实施例安装的是二级阶梯推移活塞单元，其结构参见图4所示，通过将实施例1中的推移活塞体一20中的推移活塞21部分更改成二级阶梯状结构，即得到推移活塞体二20a，同时，将原来的推移活塞气缸体一左半部10a也改为与二级阶梯状的推移活塞体二20a匹配的推移阶梯活塞气缸体一左半部10e。这时，本实施例所组装的二级阶梯推移活塞单元即具有推移活塞前腔一811和推移活塞前腔二812，以及推移活塞背腔82和推移活塞气库83。

本实施例中的二级阶梯推移活塞单元可用于双级脉管制冷机。

同样的，更多级的推移活塞单元也可以参照上述方法对推移活塞体一20中的推移活塞21部分进行更多级阶梯状加工。

实施例3

本实施例提供了另一种推移活塞单元高同轴组装方法，此种推移活塞单元包括推移活塞气缸体二10c、片弹簧组件30、推移活塞体一20和推移活塞轴40等部分。

参见图5a所示，推移活塞气缸体二10c的一侧带有推移活塞气缸安装圆13，推移活塞气缸体二10c从推移活塞气缸安装圆13一侧向另一侧依次为推移活塞杆气缸12和推移活塞气缸11。推移活塞杆气缸12、推移活塞气缸11和推移活塞气缸安装圆13三者保持高同轴度。

参见图5b所示，本实施例中的片弹簧组件30布置在推移活塞体一20内，准确说，是布置在推移活塞体一20的推移活塞21部分的内壁上。片弹簧组件30的内侧部分的片弹簧内侧圆31即为片弹簧组件补偿区。

参见图5c所示，推移活塞轴40的一侧带有推移活塞轴补偿区41和推移活塞轴定位圆42。

具体安装时，可以先将推移活塞轴40与推移活塞气缸体二10c同轴固定或以一个同轴整体加工而成。推移活塞体一20采用与推移活塞气缸体二10c热胀系数不同的材料制成。

参见图6所示，推移活塞体一20先置入推移活塞气缸体二10c中，当加热后，推移活塞21与推移活塞气缸11之间的间隙e 2111、推移活塞杆22与推移活塞杆气缸12之间的间隙f 2212均为零或为负，通过设计，片弹簧内侧圆31与推移活塞轴补偿区41之间的补偿间隙仍足够宽，使得推移活塞轴40与片弹簧组件30不接触。这样，由于推移活塞气缸11、推移活塞杆气缸12的高同轴度，推移活塞体一20与推移活塞气缸体二10c自然保持高同轴度，此时，再采用激光焊接等方式将作为片弹簧组件补偿区的片弹簧内侧圆31与推移活塞轴补偿区41焊在一起。降温到常温，间隙e 2111与间隙f 2212则会保持为正，保证间隙配合。

此时，间隙e 2111或间隙f 2212可以为定位间隙，对应的，推移活塞21的外侧圆周面与推移活塞气缸11的内侧圆周面、或推移活塞杆22的外侧圆周面与推移活塞杆气缸12的内侧圆周面可作为定位圆。

上述推移活塞轴40与片弹簧组件30的固定也可以采用胶粘剂粘结，或胶粘剂与焊接结合的方式。

本实施例在进行推移活塞轴40与推移活塞气缸体二10c的同轴固定时，两者可以采用不同热胀系数的材料，如在低温环境下时，推移活塞轴40置于推移活塞气缸体二10c中，恢复到常温后，推移活塞轴定位圆42与推移活塞气缸安装圆13之间的间隙j 4213则为负或为零，此时，即可保证推移活塞轴40与推移活塞气缸体二10c的高同轴度固定。或采用同种材料，一个被加热或冷却，从而可以安装，到常温后，二者过盈配合或微弱间隙配合。如果采用同种材料，一旦安装，则基本不可拆卸。

接着，将图6中的结构加上端盖后，即可得到如图7a所示的推移活塞单元，并形成推移活塞前腔81(推移活塞21与端盖之间)、推移活塞背腔82和推移活塞气库83。

本实施例中，推移活塞轴40也可以先通过片弹簧组件30与推移活塞体一20固定，此时，推移活塞轴40与推移活塞21尽可能同轴即可。这样在具体安装时，同样将推移活塞体一20装入推移活塞气缸体二10c中，加热后，推移活塞21与推移活塞气缸11之间的间隙e2111、推移活塞杆22与推移活塞杆气缸12之间的间隙f 2212为零或为负，通过设计，以推移活塞轴定位圆42与推移活塞气缸安装圆13之间的间隙为补偿间隙，由于补偿间隙为正，此时，通过激光焊接等无应力或低热应力连接方式将推移活塞轴与推移活塞气缸焊接在一起。降温到常温后，则推移活塞21与推移活塞气缸体二10c之间的间隙e 2111与间隙f 2212则会保持为正，保证间隙配合。上述组装完成的结构加上端盖后，即可得到图7b中所示结构。

也可在补偿间隙间填充胶粘剂，或在胶粘剂固化后再焊接，或焊接后把胶粘剂去掉。

同样的，间隙e 2111或间隙f 2212为定位间隙，对应的，推移活塞21的外侧圆周面与推移活塞气缸11的内侧圆周面，或推移活塞杆22的外侧圆周面与推移活塞杆气缸12的内侧圆周面作为定位圆。

实施例4

本实施例提供了如图8a中的推移活塞体一20，如图8b中的推移活塞轴40与推移活塞气缸体二10c、片弹簧组件30等部件组装成高同轴推移活塞单元的方法。

其组装方法与实施例3基本相同，除了本实施例中，推移活塞杆22的直径设计成小于推移活塞杆气缸12，这样，组装完成后，如图8a中的推移活塞杆22的内密封面24会与如图8b中所示的推移活塞轴40的外密封面43形成间隙密封k 4324，参见图9a所示，此时，推移活塞轴40变为一个等效推移活塞杆。片弹簧组件补偿区(即片弹簧内侧圆31)与推移活塞轴补偿区41之间的间隙i 3141采用填充物3141a填满并固结。

同样的参考实施例3，本实施例在保证推移活塞杆22的内密封面24与推移活塞轴40的外密封面43形成间隙密封k 4324的前提下，将推移活塞轴40与片弹簧组件30固定安装，尽可能保证同轴。加热后，在推移活塞21与推移活塞气缸11之间的间隙e 2111为零或为负时，通过设计，以推移活塞轴定位圆42与推移活塞气缸安装圆13之间的间隙为补偿间隙，由于补偿间隙为正，此时，通过激光焊接等无应力或低热应力连接方式消除补偿间隙。降温到常温后，则推移活塞21与推移活塞气缸体二10c之间的间隙e 2111为正，间隙密封k 4324也为正，保证间隙配合，得到的结构如图9b所示。

此时，间隙e 2111即为定位间隙，对应的，推移活塞21的外侧圆周面与推移活塞气缸11的内侧圆周面则为定位圆。间隙k 4324也可为定位间隙，对应的，外密封面43和内密封面24则为定位圆。在图9b的结构的左边加上端盖后，即得到图10所示结构。

实施例5

本实施例提供了一种无杆推移活塞单元的组装方法，其同样涉及推移活塞气缸体三10d、片弹簧组件30、无杆推移活塞体20c等的高同轴安装。

参见图11a所示，推移活塞气缸体三10d同样具有保持高同轴度的推移活塞气缸11和推移活塞气缸安装圆15。

参见图11b所示，无杆推移活塞体20c具有推移活塞21以及与推移活塞21保持一体加工的推移活塞安装凸杆25。

参见图11c所示，片弹簧组件30呈环形，其外侧壁形成片弹簧外侧圆33即作为片弹簧组件安装圆，内壁面的片弹簧内侧圆31为片弹簧组件补偿区。

本实施例通过采用热胀系数明显不同的两种材料制成所述无杆推移活塞体20c与推移活塞气缸体三10d，参照图12a，片弹簧组件30先固定在推移活塞气缸体三10d的推移活塞气缸安装圆15处，无杆推移活塞体20c置于推移活塞气缸体三10d中，加热后，推移活塞21与推移活塞气缸11之间的间隙e 2111(即为定位间隙，对应的，推移活塞21的外侧圆周面与推移活塞气缸11的内侧圆周面即为定位圆)为零或为负，通过设计，推移活塞安装凸杆25与片弹簧内侧圆31之间的间隙h 2531(即补偿间隙)仍足够宽，此时，通过往其中填入粘接物2531a，固化并冷却至常温后，在片弹簧组件30支撑下，无杆推移活塞体20c仍与推移活塞气缸体三10d保持高同轴度，这样，在间隙e 2111很小时，仍可保证无杆推移活塞体20c与推移活塞气缸体三10d不接触，为间隙配合。

加上端盖后，即可形成如图13所示的无杆推移活塞单元。

实施例6

本实施例提供了另一种无杆推移活塞单元的组装方法，其同样涉及推移活塞气缸体三10d、片弹簧组件30、无杆推移活塞体20c等的高同轴安装。参照图12b，具体组装过程如下：

先将无杆推移活塞体20c降温后装入片弹簧组件30中，恢复到室温后，无杆推移活塞体20c与片弹簧内侧圆31之间的间隙h 2531为零或为负。之后，再将无杆推移活塞体20c安装在推移活塞气缸体三10d中，加热后，推移活塞21与推移活塞气缸11之间间隙e 2111为零或为负(推移活塞21与推移活塞气缸11则自然同轴)，通过设计，片弹簧外侧圆33与推移活塞气缸安装圆15之间的补偿间隙仍足够宽，使得片弹簧组件30不会与推移活塞气缸体三10d接触，随后，往补偿间隙中填入胶粘剂3141a等，固结后冷却到室温，此时，推移活塞21与推移活塞气缸11之间间隙e 2111为恢复为正，由于片弹簧组件30的支撑，推移活塞21与推移活塞气缸11仍可保持高同轴度。这样，通过上述安装，在间隙e 2111在很小时也可以保证推移活塞21与推移活塞气缸11不接触，实现间隙配合。

加上端盖后，即可形成如图14所示结构。

结合实施例5和实施例6可知，不管是将弹簧与气缸预装成弹簧气缸组件或将弹簧与活塞预装成弹簧活塞组件，都能保持气缸与活塞的高同轴度，从而保持微小的间隙以减小漏气损失。

实施例7

在实施例5的基础上，通过将推移活塞体一20中的推移活塞21更改设计为无杆阶梯推移活塞体20f，同时，对推移活塞气缸体三10d进行加工得到阶梯状的推移活塞气缸体四10f，即可同样装配无杆阶梯推移活塞单元，参见图15所示，无杆阶梯推移活塞体20f与推移活塞气缸体四10f有着高同轴度，因此，虽然两者之间的间隙a 1121很小，但是，仍可保证两者不相互接触。

实施例8

本实施例提供一种压缩机中气缸与活塞体高同轴安装的方法，压缩机包括压缩机右半部60a和气缸体60b。

参见图16a所示，压缩机右半部60a由电机定子61、电机动子62、片弹簧组件30以及法兰65组成。片弹簧组件30的外侧端固定在电机定子61上，内侧端固定在电机动子62上，电机动子62可沿轴向往复运动，径向可以看做刚性的。电机定子61固定在法兰65上，法兰65上具有气缸定位圆一64，电机动子62上设有活塞通孔，通孔内壁为活塞通孔补偿区63。

参见图16b所示，活塞体70包括活塞部71、与活塞部71同轴连接的活塞轴72，活塞轴72外表面为活塞轴补偿区73。

参见图16c所示，气缸体60b上有气缸部66和气缸安装圆67，二者保持高同轴度。或二者为一个圆，则自然同轴。

为了实现对气缸与活塞体的高同轴安装，本实施例采用不同热胀系数的材料制成活塞体70与气缸体60b。在具体安装时，先将压缩机右半部60a与气缸体60b按照设计固定安装，尽可能保持同轴(此时，气缸定位圆一64与气缸安装圆67之间的间隙l 6764始终为零或为负)，随后将活塞体70装入气缸体60b中，加热后，则活塞部71与气缸部66之间的间隙m7166基本为零或过盈配合，这里，间隙m 7166为定位间隙，对应的，活塞部71的外侧圆周面与气缸部66的内侧圆周面为定位圆。此时，活塞部71与气缸部66自然同轴，通过设计，活塞轴补偿区73与活塞通孔补偿区63之间的补偿间隙n 7363有足够的空间使得活塞轴72与电机动子62不接触，此时，在补偿间隙n 7363中充入胶粘剂，固化形成粘接区7363a，再冷却到室温后，活塞部71与气缸部66仍可保持高同轴度。这样，即使活塞部71与气缸部66之间的间隙m 7166很小，活塞部71与气缸部66之间也不会接触，进而影响其工作。

或固化后，焊接，从而增强强度，而又消除焊接应力而引起的变形。

参见图17b所示，上述安装过程中的胶粘剂固化也可以采用激光焊接的方式替代，此时，活塞轴72与电机动子62之间的连接通过焊接区7363b实现。

或固化后，焊接，然后除去胶粘剂，从而消除有机物挥发的影响。

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)

1.一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用热胀系数不同的两种材料制成活塞组件与气缸；

（2）在工作温度下，先将片弹簧组件与活塞组件或气缸中的一个组装成一个固定组件，该固定组件与活塞组件或气缸中的另一个之间存在补偿间隙，气缸与活塞组件之间存在定位间隙；

（3）改变温度，使定位间隙为零或为负，并保证补偿间隙为正；

（4）固定补偿间隙，恢复到工作温度，使得定位间隙恢复为正，即完成活塞、片弹簧和气缸的安装。

2.根据权利要求1所述的一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其特征在于，补偿间隙通过采用胶粘剂粘接或焊接中的一种或两种的组合进行固定。

3.根据权利要求1或2所述的一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其特征在于，补偿间隙通过先采用胶粘剂粘接，之后焊接的组合方式进行固定；

或，补偿间隙通过先采用胶粘剂粘接，接着焊接的组合方式进行固定，固定后除去胶粘剂。

4.根据权利要求2所述的一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其特征在于，胶粘剂采用环氧树脂胶；焊接采用激光或电子束焊接。

5.根据权利要求1所述的一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其特征在于，所述活塞组件与气缸上分别加工有定位圆，活塞组件的定位圆与气缸上的定位圆的间隙即为所述定位间隙。

6.根据权利要求5所述的一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其特征在于，所述活塞组件包括一体式加工的推移活塞和推移活塞杆，其中，推移活塞或推移活塞杆的外侧圆周面上加工成所述定位圆，推移活塞杆的端部与片弹簧组件之间形成所述补偿间隙。

7.根据权利要求5所述的一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其特征在于，所述的活塞组件包括无杆活塞体，无杆活塞体的外侧圆周面上加工成所述定位圆，

片弹簧组件上的内侧圆周面与无杆活塞体固定，外侧圆周面与气缸之间形成所述补偿间隙，

或片弹簧组件上的外侧圆周面与气缸固定，内侧圆周面与无杆活塞体之间形成所述补偿间隙。

8.根据权利要求5所述的一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其特征在于，所述的活塞组件包括活塞体和活塞轴，其中，活塞体的外侧圆周面上形成所述定位圆，片弹簧组件固定在活塞体内部，

所述活塞轴的一端与气缸固定，另一端与片弹簧组件之间形成所述补偿间隙，

或所述活塞轴的一端与片弹簧组件固定，另一端与气缸之间形成所述补偿间隙。

9.根据权利要求1所述的一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其特征在于，所述的气缸为整体式结构或分体式结构，

当气缸为分体式结构时，其各部分之间为可拆卸式组装，且气缸的其中一部分上加工有定位圆。

10.根据权利要求1所述的一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其特征在于，工作温度下，定位间隙为正。

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