CN113649790B - 波纹管预压量设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波纹管预压量设定方法，波纹管预压量设定方法包括：确定波纹管的预压量；基于预压量，设计并制备增强环、传动杆以及波纹管，其中，增强环具有第一配合部，传动杆具有第二配合部；将传动杆的上端穿设于增强环，传动杆相对于增强环可动；将波纹管外套于传动杆，并将波纹管的两端分别与增强环的下端、传动杆的下端连接，第二配合部与第一配合部配合作用，以限定传动杆在预压量范围内运动。采用本发明，仅依靠零件之间的尺寸配合实现预压量，具有精度高、一致性好、操作简单的特点。

Description

波纹管预压量设定方法

技术领域

本发明涉及低温制冷技术领域，尤其涉及一种波纹管预压量设定方法。

背景技术

利用高压气体节流降温实现制冷的制冷器被称为节流制冷器或焦耳汤姆逊制冷器(J-T制冷器)。由于节流制冷器可实现较低的制冷温度、且具有启动快、体积小、重量轻等优势，被广泛应用于低温医疗、航空航天、红外探测等领域。

自调式节流制冷器是指可以实现制冷温度、制冷流量、制冷功率自动调节的制冷器。波纹管自调式制冷器就是一种典型的自调式制冷器，其主要结构包括感温腔、波纹管、传动杆、阀针、节流孔等。在制备感温腔时，会在其内部会充有一定压力的气体，通常是几个到十几个大气压。波纹管处于感温腔中，感受到感温腔内的压力会收缩，其收缩量称之为预压量。波纹管压缩后，自身会有一个回弹力。当制冷器工作时，感温腔内的气体被冷却，内部压力迅速下降，波纹管在自身回弹力的作用下，做伸长动作。由于波纹管与传动杆、阀针相连，其伸长过程会带动阀针动作，关小节流孔，从而实现自调功能。

波纹管预压量对自调式制冷器的制冷能力有着重要的影响。一方面，波纹管预压量决定了波纹管回弹力的大小，从而影响自调时间；另一方面，波纹管预压量影响了自调时自调机构运动的位移，进而影响到制冷器稳定工作时的流量。波纹管的预压量通常在1mm以内。设计师设计出最佳预压量，要将其准确实现是非常困难的，主原因在于波纹管自调式制冷器的装配工艺很大程度上依赖于手工操作。手工操作下，凭工艺师自身经验进行预压量装配，容易出现预压量误差大、离散性高的问题，导致制冷器成品率不高。

发明内容

本发明实施例提供一种波纹管预压量设定方法，用以解决现有技术中由于预压量几何尺寸较小，而制冷器装配工艺依赖于手工装配者的经验，容易造成预压量设定误差大、离散性高的问题。

根据本发明实施例的波纹管预压量设定方法，包括：

确定波纹管的预压量；

基于所述预压量，设计并制备增强环、传动杆以及波纹管，其中，所述增强环具有第一配合部，所述传动杆具有第二配合部；

将所述传动杆的上端穿设于所述增强环，所述传动杆相对于所述增强环可动；

将所述波纹管外套于所述传动杆，并将所述波纹管的两端分别与所述增强环的下端、所述传动杆的下端连接，所述第二配合部与所述第一配合部配合作用，以限定所述传动杆在所述预压量范围内运动。

根据本发明的一些实施例，所述第一配合部为所述增强环的下端面，所述第二配合部为设于所述传动杆周壁的凸起，所述下端面适于止挡所述凸起；

在没有外力作用下，所述凸起最靠近所述下端面的表面与所述下端面间隔所述预压量；

所述波纹管外套于所述凸起。

根据本发明的一些实施例，所述凸起呈筒状且外套于所述传动杆。

根据本发明的一些实施例，所述增强环包括：

中心柱，具有适于所述传动杆穿过的贯通孔，所述中心柱的下端面构造形成所述第一配合部；

筒件，外套于所述中心柱；

连接环，所述连接环的内环面与所述中心柱的外壁面连接，所述连接环的外环面与所述筒件的内壁面连接。

根据本发明的一些实施例，所述中心柱的下端面设有用于连接所述波纹管上端的第一连接部。

根据本发明的一些实施例，所述第一连接部呈筒状且外套于所述凸起。

根据本发明的一些实施例，所述波纹管包括扩口段和中间段，所述中间段的上端与所述扩口段的下端连接，所述扩口段的孔径大于所述中间段的孔径并形成第一台阶部；

所述扩口段外套于所述第一连接部，所述第一连接部的下端面止抵于所述第一台阶部且与所述第一连接部焊接。

根据本发明的一些实施例，所述波纹管还包括缩口段，所述缩口段的上端与所述中间段的下端连接，所述缩口段的孔径小于所述中间段的孔径并形成第二台阶部；

所述凸起的下端面止抵于所述第二台阶部且与所述第二台阶部焊接。

根据本发明的一些实施例，所述基于所述预压量，设计并制备增强环、传动杆以及波纹管，包括：

基于所述预压量L，设计所述传动杆上凸起的长度L₁、所述波纹管的中间段的长度L₂、所述增强环上第一连接部的长度L₃，使L＝L₁+L₂-L₃。

采用本发明实施例，仅依靠零件之间的尺寸配合实现预压量，具有精度高、一致性好、操作简单的特点。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例中J-T制冷器充气前的示意图；

图2是本发明实施例中J-T制冷器充气后的示意图；

图3是本发明实施例中传动杆结构示意图；

图4是本发明实施例中波纹管结构示意图；

图5是本发明实施例中增强环结构示意图。

附图标记：

J-T制冷器1，感温腔a，

增强环10，下端面b，中心柱110，第一连接部111，筒件120，连接环130，

传动杆20，凸起210，

波纹管30，扩口段310，中间段320，缩口段330。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明实施例的波纹管预压量设定方法，包括：

确定波纹管30的预压量；

基于所述预压量，设计并制备增强环10、传动杆20以及波纹管30，其中，所述增强环10具有第一配合部，所述传动杆20具有第二配合部；

将所述传动杆20的上端穿设于所述增强环10，所述传动杆20相对于所述增强环10可动；

将所述波纹管30外套于所述传动杆20，并将所述波纹管30的两端分别与所述增强环10的下端、所述传动杆20的下端连接，所述第二配合部与所述第一配合部配合作用，以限定所述传动杆20在所述预压量范围内运动。

采用本发明实施例，仅依靠零件之间的尺寸配合实现预压量，具有精度高、一致性好、操作简单的特点。

采用上述波纹管预压量设定方法所制备并装配完成的结构如图1-图2所示，增强环10、传动杆20、波纹管30构造形成J-T制冷器1的局部结构，J-T制冷器1的具有敞开口的感温腔a；增强环10下端伸入感温腔a，增强环10可以遮挡敞开口；传动杆20上端穿设于增强环10，传动杆20相对于增强环10可动；例如，传动杆20可以相对于增强环10轴向滑动。波纹管30位于感温腔a内且外套于传动杆20，波纹管30的两端分别与增强环10的下端、传动杆20的下端连接；传动杆20相对于增强环10的运动受到波纹管30的牵制。

这里需要说明的是，在连接波纹管30与传动杆20、增强环10的过程中，波纹管30处于自然伸缩状态，没有被压缩或是拉长。

增强环10具有第一配合部，传动杆20具有第二配合部，第二配合部与第一配合部配合作用，以限定传动杆20在预压量范围内运动。传动杆20相对于增强环10的压缩量即为波纹管30的预压量。

可以理解的是，在装配完增强环10、传动杆20以及波纹管30后，传动杆20在远离增强环10的方向上受到波纹管30的牵制，传动杆20在靠近增强环10的方向上受到第一配合部与第二配合部的牵制。如果第一配合部与第二配合部之间限定出预压量的范围，则在传动杆20靠近增强环10的方向上，传动杆20相对于增强环10的运动范围也就控制在该预压量内。预压量为波纹管30的预压量。

如图1-图2所示，根据本发明的一些实施例，第一配合部为增强环10的下端面b，第二配合部为设于传动杆20周壁的凸起210，下端面b适于止挡凸起210；

在没有外力作用下，凸起210最靠近下端面b的表面与下端面b间隔预压量；当传动杆20向增强环10靠近预压量后，即波纹管30被压缩预压量后，增强环10的下端面b恰好与凸起210的上端面止抵，以限制传动环的继续移动。

波纹管30外套于凸起210。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，凸起210一体成型于第二配合部。

如图1-图2所示，根据本发明的一些实施例，凸起210呈筒状且外套于传动杆20。

如图5所示，根据本发明的一些实施例，增强环10包括：

中心柱110，具有适于传动杆20穿过的贯通孔，中心柱110的下端面b构造形成第一配合部；

筒件120，外套于中心柱110；

连接环130，连接环130的内环面与中心柱110的外壁面连接，连接环130的外环面与筒件120的内壁面连接。

如图1-图2、以及图5所示，根据本发明的一些实施例，中心柱110的下端面b设有用于连接波纹管30上端的第一连接部111。

如图1-图2、以及图5所示，根据本发明的一些实施例，第一连接部111呈筒状且外套于凸起210。

如图4所示，根据本发明的一些实施例，波纹管30包括扩口段310和中间段320，中间段320的上端与扩口段310的下端连接，扩口段310的孔径大于中间段320的孔径并形成第一台阶部；

扩口段310外套于第一连接部111，第一连接部111的下端面止抵于第一台阶部且与第一连接部111焊接。

如图4所示，根据本发明的一些实施例，波纹管30还包括缩口段330，缩口段330的上端与中间段320的下端连接，缩口段330的孔径小于中间段320的孔径并形成第二台阶部；

凸起210的下端面止抵于第二台阶部且与第二台阶部焊接。

根据本发明的一些实施例，基于预压量，设计并制备增强环、传动杆以及波纹管，包括：

基于预压量L，设计传动杆上凸起的长度L₁、波纹管的中间段的长度L₂、增强环上第一连接部的长度L₃，使L＝L₁+L₂-L₃。

下面参照图1-图5以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的波纹管预压量设定方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

本发明实施例的波纹管预压量设定方法，包括：

步骤1，确定波纹管30的预压量；

步骤2，基于所述预压量，设计并制备增强环10、传动杆20以及波纹管30，其中，所述增强环10具有第一配合部，所述传动杆20具有第二配合部；

步骤3，将增强环10、传动杆20以及波纹管30装配至感温腔a，具体包括：

将增强环10的下端伸入具有敞开口的感温腔a，增强环10可以遮挡敞开口；

将传动杆20的上端穿设于增强环10，传动杆20相对于增强环10可动；例如，传动杆20可以相对于增强环10轴向滑动。

将波纹管30装配至感温腔a内且外套于传动杆20，波纹管30的两端分别与增强环10的下端、传动杆20的下端连接；传动杆20相对于增强环10的运动受到波纹管30的牵制。

这里需要说明的是，在连接波纹管30与传动杆20、增强环10的过程中，波纹管30处于自然伸缩状态，没有被压缩或是拉长。

增强环10具有第一配合部，传动杆20具有第二配合部，第二配合部与第一配合部配合作用，以限定传动杆20在预压量范围内运动。传动杆20相对于增强环10的压缩量即为波纹管30的预压量。

可以理解的是，在装配完增强环10、传动杆20以及波纹管30后，传动杆20在远离增强环10的方向上受到波纹管30的牵制，传动杆20在靠近增强环10的方向上受到第一配合部与第二配合部的牵制。如果第一配合部与第二配合部之间限定出预压量的范围，则在传动杆20靠近增强环10的方向上，传动杆20相对于增强环10的运动范围也就控制在该预压量内。预压量为波纹管30的预压量。

图1-图2为采用本发明实施例的方法所制备的J-T制冷器1在不同状态下的示意图，图中忽略了与本发明实施例无关的一些制冷器结构，以使表达清晰。

如图3所示，第一配合部为增强环10的下端面b，第二配合部为设于传动杆20周壁的凸起210，下端面b适于止挡凸起210；

波纹管30外套于凸起210。

凸起210一体成型于第二配合部。

凸起210呈筒状且外套于传动杆20。

如图5所示，增强环10包括：

中心柱110，具有适于传动杆20穿过的贯通孔，中心柱110的下端面b构造形成第一配合部；

筒件120，外套于中心柱110；

连接环130，连接环130的内环面与中心柱110的外壁面连接，连接环130的外环面与筒件120的内壁面连接。

中心柱110的下端面b设有用于连接波纹管30上端的第一连接部111。

第一连接部111呈筒状且外套于凸起210。

如图4所示，波纹管30包括扩口段310和中间段320，中间段320的上端与扩口段310的下端连接，扩口段310的孔径大于中间段320的孔径并形成第一台阶部；

扩口段310外套于第一连接部111，第一连接部111的下端面止抵于第一台阶部且与第一连接部111焊接。

波纹管30还包括缩口段330，缩口段330的上端与中间段320的下端连接，缩口段330的孔径小于中间段320的孔径并形成第二台阶部；

凸起210的下端面止抵于第二台阶部且与第二台阶部焊接。

第一连接部111和中心柱110的下端面b之间形成第三台阶部

在没有外力作用下，凸起210最靠近下端面b的表面与下端面b间隔预压量；

通过对感温腔a充气，感温腔a内压力升高，波纹管30会不断地收缩，波纹管30收缩过程中，凸起210最靠近下端面b的表面与下端面b之间的间距逐渐减小，当凸起210最靠近下端面b的表面与下端面b贴合后，波纹管30将无法收缩，波纹管30在制冷器充气过程的收缩量为波纹管30预压量。

增强环、传动杆、波纹管各自具有2个台阶结构。如图3-图5所示：传动杆20上下台阶编号为1、2；波纹管30上下台阶编号为3、4；增强环10上下台阶编号5、6。增强环装配至感温腔后进行焊接，焊接位置为焊点1。台阶3与台阶6贴合后，将波纹管30和增强环10焊接，焊接位置为焊点2；台阶2与台阶4贴合后，将传动杆20和波纹管30焊接，焊接位置为焊点3；此时，台阶1和台阶5之间有一个间距L。对感温腔a充气，感温腔a内压力升高，波纹管30会不断地收缩，波纹管30收缩过程中，台阶1和台阶5之间的间距逐渐减小，当台阶1和台阶5贴合后，波纹管30将无法收缩，波纹管30在制冷器1充气过程的收缩量被称为波纹管预压量。在本发明实施例中，波纹管的预压量正好为充气前台阶1和台阶5的间距L。设增强环10台阶5、台阶6的间距为L₁，波纹管30台阶3、台阶4的间距为L₂，传动杆20台阶1、台阶2的间距为L₃，分析尺寸关系可知，L＝L₁+L₂-L₃，因此，要实现波纹管预压量，只需调整L₁、L₂、L₃三者之间的尺寸关系即可。

需要说明的是，在步骤2中，加工完各零件后还需要对各零件进行尺寸检验，选出加工尺寸合格的零件。

本发明实施例通过在波纹管、传动杆、增强环上设置台阶结构，调节L₁、L₂、L₃之间的尺寸关系，即可实现波纹管的预压量。该种方法下，预压量仅与零件尺寸精度有关，不依赖于装配者的个人经验。在零件加工中，规定L₁、L₂、L₃三者的尺寸精度，并在装配前对三个尺寸进行检验，装配者就可以准确地装出满足使用要求的波纹管预压量，该种方法操作简单、精度高、一致性好，有助于提高制冷器的成品率和装配效率。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本说明书的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (1)

1.一种波纹管预压量设定方法，其特征在于，包括：

确定波纹管的预压量；

基于所述预压量，设计并制备增强环、传动杆以及波纹管，其中，所述增强环具有第一配合部，所述传动杆具有第二配合部；

将所述传动杆的上端穿设于所述增强环，所述传动杆相对于所述增强环可动；

将所述波纹管外套于所述传动杆，并将所述波纹管的两端分别与所述增强环的下端、所述传动杆的下端连接，所述第二配合部与所述第一配合部配合作用，以限定所述传动杆在所述预压量范围内运动；

所述第一配合部为所述增强环的下端面，所述第二配合部为设于所述传动杆周壁的凸起，所述下端面适于止挡所述凸起；

在没有外力作用下，所述凸起最靠近所述下端面的表面与所述下端面间隔所述预压量；

所述波纹管外套于所述凸起；

所述凸起呈筒状且外套于所述传动杆；

所述增强环包括：

中心柱，具有适于所述传动杆穿过的贯通孔，所述中心柱的下端面构造形成所述第一配合部；

筒件，外套于所述中心柱；

连接环，所述连接环的内环面与所述中心柱的外壁面连接，所述连接环的外环面与所述筒件的内壁面连接；

所述中心柱的下端面设有用于连接所述波纹管上端的第一连接部；

所述第一连接部呈筒状且外套于所述凸起；

所述波纹管包括扩口段和中间段，所述中间段的上端与所述扩口段的下端连接，所述扩口段的孔径大于所述中间段的孔径并形成第一台阶部；

所述扩口段外套于所述第一连接部，所述第一连接部的下端面止抵于所述第一台阶部且与所述第一台阶部焊接；

所述波纹管还包括缩口段，所述缩口段的上端与所述中间段的下端连接，所述缩口段的孔径小于所述中间段的孔径并形成第二台阶部；

所述凸起的下端面止抵于所述第二台阶部且与所述第二台阶部焊接；

所述基于所述预压量，设计并制备增强环、传动杆以及波纹管，包括：

基于所述预压量L，设计所述传动杆上凸起的长度L₁、所述波纹管的中间段的长度L₂、所述增强环上第一连接部的长度L₃，使L＝L₁+L₂-L₃。

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