CN117928120A - 一种整体式斯特林制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用于制冷机技术领域的一种整体式斯特林制冷机，包括机体、热端换热盘、支架环、覆片、折叠膜、合拢夹片、提升钩和调节气缸，本发明通过进气孔向中空的热端换热盘输送外部冷空气，冷空气与制冷机热端进行热交换，再从排气孔排出，实现制冷机热端的风冷效果，在热端换热盘内安装两个可活动的覆片，覆片为热端换热盘提供外部保护，可活动的覆片对热端换热盘表面进行清理，有效提高热端换热盘的表面清洁效果，进而有效提高热端换热盘的热辐射能力，通过合拢夹片扩张推动两个覆片张开，扩大热辐射面积，便于热端的快速散热，有效提高制冷机的制冷效果。

Description

一种整体式斯特林制冷机

技术领域

本发明涉及的一种制冷机，特别是涉及应用于制冷机技术领域的一种整体式斯特林制冷机。

背景技术

斯特林制冷器是由电力驱动的一种机械式制冷机。其工作原理是气体以绝热膨胀做功，即按逆向斯特林循环工作而制冷。斯特林制冷器分整体式和分置式两种，斯特林制冷机由于其使用要求不同，存在着多种不同机型，主要包括旋转型整体式机型、线性分置式机型和线性整体式机型等，斯特林制冷机中热端的散热器不能根据热端温度进行补偿加热，且不易根据不同的制冷工作状态对热端进行冷却或热补偿。

中国专利CN202310651254.9说明书公开了《一种斯特林制冷机》，在制冷机进行制冷工作时，在其热端温度不足时可对其进行快速进行补偿加热处理，其热端温度过高时可及时进行准确的降温处理，对装置内温度实时监测，易于保证其热端的加热和冷却步骤精确可控。

在制冷机使用过程中，制冷机的热端需要保持一定的温度，热端过低的温度会打破制冷机的制冷平衡，影响制冷机的精确操控，制冷机的热端本身具备产热能力，如何利用制冷机热端自身的热量，是调节热端温度的更好方式。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是，热端过低的温度会打破制冷机的制冷平衡，影响制冷机的精确操控。

为解决上述问题，本发明提供了一种整体式斯特林制冷机，包括机体以及其内部活动连接有热端活塞和冷端活塞，机体的一端套设有热端换热盘，热端活塞与冷端活塞的接触端与热端换热盘对应，热端换热盘的内部呈中空设置，且热端换热盘的底端和顶端分别开设有进气孔和排气孔；热端换热盘的内部固定套设有支架环，支架环的内圈两端均滑动连接有覆片，且两个覆片的底端之间固定连接有折叠膜，两个覆片的顶端之间固定连接有合拢夹片，热端换热盘的顶部活动连接有提升钩，提升钩与合拢夹片的中部对应，提升钩贯穿伸出热端换热盘的顶端，提升钩的顶端固定连接有调节气缸，且调节气缸的输出端与热端换热盘接触。

在上述整体式斯特林制冷机中，通过进气孔向中空的热端换热盘输送外部冷空气，冷空气与制冷机热端进行热交换，再从排气孔排出，实现制冷机热端的风冷效果，可活动的覆片对热端换热盘表面进行清理，有效提高热端换热盘的热辐射能力，通过合拢夹片扩张推动两个覆片张开，扩大热辐射面积，便于热端的快速散热，有效提高制冷机的制冷效果。

作为本申请的进一步改进，覆片呈扇形设置，覆片和折叠膜均由隔温材料制成，利用覆片和折叠膜对热端外部进行包裹，实现降低热端的热损失。

作为本申请的再进一步改进，支架环的外圈两端均固定连接有散热片，两个散热片的顶端之间固定连接有导轨，合拢夹片与导轨滑动连接，利用散热片便于热量的散发，有效提高散热效果，利用导轨对合拢夹片的形变进行引导，有效提高合拢夹片的收拢稳定性。

作为本申请的更进一步改进，合拢夹片呈V字形设置，且合拢夹片由弹簧钢制成，合拢夹片的底部两端均固定连接有限位棒，限位棒与导轨的底端面滑动连接，V字形的合拢夹片便于收拢变形，利用限位棒将合拢夹片的底端限制在导轨的底部，实现在合拢夹片提升过程中收拢形变的稳定性。

作为本申请的又一种改进，排气孔的底部固定连接有过滤网，过滤网底端面固定连接有膨胀毛垫，膨胀毛垫的底部固定连接有压片，合拢夹片的顶端与压片对应，利用过滤网对排气孔进行保护，有效避免灰尘影响排气孔的通气效果，疏松的膨胀毛垫便于气体的流通，在合拢夹片提升过后，通过顶起压片，实现对膨胀毛垫的压扁，压扁的膨胀毛垫的对排气孔进行封闭，进一步阻碍热端的热损失。

作为本申请的又一种改进的补充，过滤网和压片均呈圆弧形设置，压片由金属材料制成，膨胀毛垫由弹性钢丝材料制成，圆弧形的过滤网和压片便于铺设等厚度的膨胀毛垫，金属材料制成压片便于对膨胀毛垫施加压力，弹性钢丝材料制的膨胀毛垫便于膨胀复原。

作为本申请的又一种改进的补充，压片的两端均固定连接有弹片，两个弹片分别与膨胀毛垫的两端固定连接，利用弹片支撑膨胀毛垫的两端，有效提高膨胀毛垫两端的固定稳固性。

作为本申请的再一种改进，过滤网的两端均固定连接有固定块，固定块与弹片对应，在膨胀毛垫被压缩时，弹片带着膨胀毛垫与固定块紧密结合，实现膨胀毛垫两端的封闭。

作为本申请的再一种改进的补充，两个弹片的底部之间固定连接有横杆，横杆与提升钩的底端固定连接，在提升钩上升还未接触到合拢夹片的过程中，横杆先一步带动弹片形变，实现膨胀毛垫两端先行封闭，后续膨胀毛垫内部的空气只能通过过滤网从排气孔排出，冲出的气流对排气孔进行清理，有效防止灰尘堵塞排气孔。

作为本申请的再一种改进的补充，弹片的表面开设有通气孔，通气孔的孔径大于过滤网的孔径，在膨胀毛垫膨胀复原时，弹片复原松弛膨胀毛垫，利用大孔径的通气孔相较于过滤网能够让空气更好的流动，便于空气从膨胀毛垫的两端进入，降低空气从排气孔进入膨胀毛垫，有效防止外界灰尘影响排气孔。

综上所述，本发明通过进气孔向中空的热端换热盘输送外部冷空气，冷空气与制冷机热端进行热交换，再从排气孔排出，实现制冷机热端的风冷效果，在热端换热盘内安装两个可活动的覆片，覆片为热端换热盘提供外部保护，可活动的覆片对热端换热盘表面进行清理，有效提高热端换热盘的表面清洁效果，有效提高热端换热盘的热辐射能力，通过合拢夹片扩张推动两个覆片张开，扩大热辐射面积，便于热端的快速散热，有效提高制冷机的制冷效果。

附图说明

图1为本申请第一种实施方式的立体结构图；

图2为本申请第一种实施方式的侧视剖面图；

图3为本申请第一种实施方式热端换热盘的立体截面图；

图4为本申请第一种实施方式热端换热盘的截面图；

图5为本申请第一种实施方式支架环和覆片的立体结构图；

图6为本申请第一种实施方式合拢夹片提升运动的演示图；

图7为本申请第二种实施方式过滤网、膨胀毛垫和压片的立体结构图；

图8为本申请第二种实施方式膨胀毛垫受压形变的演示图；

图9为本申请第二种实施方式弹片压制变形的演示图；

图10为本申请第二种实施方式膨胀毛垫压扁形变的演示图。

图中标号说明：

1、机体；101、热端活塞；102、冷端活塞；2、热端换热盘；201、进气孔；202、排气孔；203、支架环；204、散热片；205、导轨；206、限位棒；3、覆片；301、折叠膜；302、合拢夹片；303、提升钩；304、调节气缸；4、过滤网；401、膨胀毛垫；402、压片；403、弹片；404、固定块；405、横杆；406、通气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的两种实施方式作详细说明。

第一种实施方式：

图1-2示出，一种整体式斯特林制冷机，包括机体1以及其内部活动连接有热端活塞101和冷端活塞102，机体1的一端套设有热端换热盘2，热端活塞101与冷端活塞102的接触端与热端换热盘2对应，热端换热盘2的内部呈中空设置，且热端换热盘2的底端和顶端分别开设有进气孔201和排气孔202；

外部空气从进气孔201进入到中空的热端换热盘2，待空气与制冷机热端进行热交换后，再从排气孔202排出，实现制冷机热端的风冷效果，有效提高制冷机热端的散热效果。

图3和图4示出，热端换热盘2的内部固定套设有支架环203，支架环203的内圈两端均滑动连接有覆片3，且两个覆片3的底端之间固定连接有折叠膜301，覆片3呈扇形设置，覆片3和折叠膜301均由隔温材料制成，利用覆片3和折叠膜301对热端外部进行包裹，参照图5和图6所示，有效降低热端热损失，两个覆片3的顶端之间固定连接有合拢夹片302，热端换热盘2的顶部活动连接有提升钩303，提升钩303与合拢夹片302的中部对应，提升钩303贯穿伸出热端换热盘2的顶端，提升钩303的顶端固定连接有调节气缸304，且调节气缸304的输出端与热端换热盘2接触；

利用提升钩303对合拢夹片302向上提升，合拢夹片302的两端向中间收拢，实现两个覆片3对制冷机的热端进行包裹，如图6所示，通过降低热端的热损失，在合拢夹片302扩张推动两个覆片3张开，扩大热辐射面积，便于热端的快速散热，有效提高制冷机的制冷效果。

图4和图5示出，支架环203的外圈两端均固定连接有散热片204，两个散热片204的顶端之间固定连接有导轨205，合拢夹片302与导轨205滑动连接，利用散热片204便于热量的散发，有效提高散热效果，利用导轨205对合拢夹片302的形变进行引导，有效提高合拢夹片302的收拢稳定性，合拢夹片302呈V字形设置，且合拢夹片302由弹簧钢制成，合拢夹片302的底部两端均固定连接有限位棒206，限位棒206与导轨205的底端面滑动连接，V字形的合拢夹片302便于收拢变形，参照图6所示，利用限位棒206将合拢夹片302的底端限制在导轨205的底部，实现在合拢夹片302提升过程中收拢形变的稳定性；

在合拢夹片302被提升时，合拢夹片302两端的限位棒206处在导轨205的底部，限位棒206沿着导轨205的底部滑动，实现V字形的合拢夹片302自然收拢，有效提高合拢夹片302的形变稳定性。

第二种实施方式：

本实施方式相较于第一种实施方式主要新增了过滤网4和膨胀毛垫401，具体新增结构如下，其余结构与第一种实施方式一致。

图7和图8示出，排气孔202的底部固定连接有过滤网4，过滤网4底端面固定连接有膨胀毛垫401，膨胀毛垫401的底部固定连接有压片402，合拢夹片302的顶端与压片402对应，利用过滤网4对排气孔202进行保护，有效避免灰尘影响排气孔202的通气效果，疏松的膨胀毛垫401便于气体的流通，参照图8所示，在合拢夹片302提升过后，通过顶起压片402，实现对膨胀毛垫401的压扁，压扁的膨胀毛垫401的对排气孔202进行封闭，进一步阻碍热端的散热，从而实现热端的升温，过滤网4和压片402均呈圆弧形设置，压片402由金属材料制成，膨胀毛垫401由弹性钢丝材料制成，圆弧形的过滤网4和压片402便于铺设等厚度的膨胀毛垫401，金属材料制成压片402便于对膨胀毛垫401施加压力，弹性钢丝材料制的膨胀毛垫401便于膨胀复原；

本实施方式相较于第一种实施方式，通过过滤网4和膨胀毛垫401对排气孔202进行保护，疏松的膨胀毛垫401便于空气流动，在合拢夹片302被提升时，合拢夹片302的顶端对压片402施加上升的压力，从而实现压片402将膨胀毛垫401压扁，如图8所示，被压扁的膨胀毛垫401变得更加紧密，空气流通性降低，通过降低排气孔202的排气能力，实现将热量保留在热端，进一步达到制冷机热端的热损失。

图8示出，压片402的两端均固定连接有弹片403，两个弹片403分别与膨胀毛垫401的两端固定连接，利用弹片403支撑膨胀毛垫401的两端，有效提高膨胀毛垫401两端的固定稳固性，过滤网4的两端均固定连接有固定块404，固定块404与弹片403对应，在膨胀毛垫401被压缩时，弹片403带着膨胀毛垫401与固定块404紧密结合，实现膨胀毛垫401两端的封闭，两个弹片403的底部之间固定连接有横杆405，横杆405与提升钩303的底端固定连接，在提升钩303上升还未接触到合拢夹片302的过程中，横杆405先一步带动弹片403形变，实现膨胀毛垫401两端先行封闭，具体参照图9所示，后续膨胀毛垫401内部的空气只能通过过滤网4从排气孔202排出，冲出的气流对排气孔202进行清理，有效防止灰尘堵塞排气孔202，弹片403的表面开设有通气孔406，具体如图10所示，通气孔406的孔径大于过滤网4的孔径，在膨胀毛垫401膨胀复原时，弹片403复原松弛膨胀毛垫401，利用大孔径的通气孔406相较于过滤网4能够让空气更好地流动，便于空气从膨胀毛垫401的两端进入，降低空气从排气孔202进入膨胀毛垫401，有效防止外界灰尘影响排气孔202；

本实施方式相较于第一种实施方式，在提升钩303上升还未接触到合拢夹片302的过程中，横杆405先一步跟随提升钩303上升，横杆405带动弹片403向上弯曲形变，弹片403预选压制膨胀毛垫401的两端，实现膨胀毛垫401两端的先行封闭，如图9所示，后续在压片402对膨胀毛垫401施压时，膨胀毛垫401内部的空气只能通过过滤网4从排气孔202排出，冲出的气流对排气孔202进行清理，有效防止灰尘堵塞排气孔202，如图10所示，最后膨胀毛垫401膨胀复原时，弹片403和压片402同时松开膨胀毛垫401，由于弹片403上的通气孔406大于过滤网4的网孔，便于空气从膨胀毛垫401的两端进入，有效避免外界灰尘吸附在过滤网4上。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种整体式斯特林制冷机，其特征在于：包括机体（1）以及其内部活动连接有热端活塞（101）和冷端活塞（102），所述机体（1）的一端套设有热端换热盘（2），所述热端活塞（101）与冷端活塞（102）的接触端与热端换热盘（2）对应，所述热端换热盘（2）的内部呈中空设置，且热端换热盘（2）的底端和顶端分别开设有进气孔（201）和排气孔（202）；

所述热端换热盘（2）的内部固定套设有支架环（203），所述支架环（203）的内圈两端均滑动连接有覆片（3），且两个覆片（3）的底端之间固定连接有折叠膜（301），所述两个覆片（3）的顶端之间固定连接有合拢夹片（302），所述热端换热盘（2）的顶部活动连接有提升钩（303），所述提升钩（303）与合拢夹片（302）的中部对应，所述提升钩（303）贯穿伸出热端换热盘（2）的顶端，所述提升钩（303）的顶端固定连接有调节气缸（304），且调节气缸（304）的输出端与热端换热盘（2）接触。

2.根据权利要求1所述的一种整体式斯特林制冷机，其特征在于：所述覆片（3）呈扇形设置，所述覆片（3）和折叠膜（301）均由隔温材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种整体式斯特林制冷机，其特征在于：所述支架环（203）的外圈两端均固定连接有散热片（204），两个所述散热片（204）的顶端之间固定连接有导轨（205），所述合拢夹片（302）与导轨（205）滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种整体式斯特林制冷机，其特征在于：所述合拢夹片（302）呈V字形设置，且合拢夹片（302）由弹簧钢制成，所述合拢夹片（302）的底部两端均固定连接有限位棒（206），所述限位棒（206）与导轨（205）的底端面滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种整体式斯特林制冷机，其特征在于：所述排气孔（202）的底部固定连接有过滤网（4），所述过滤网（4）底端面固定连接有膨胀毛垫（401），所述膨胀毛垫（401）的底部固定连接有压片（402），所述合拢夹片（302）的顶端与压片（402）对应。

6.根据权利要求5所述的一种整体式斯特林制冷机，其特征在于：所述过滤网（4）和压片（402）均呈圆弧形设置，所述压片（402）由金属材料制成，所述膨胀毛垫（401）由弹性钢丝材料制成。

7.根据权利要求5所述的一种整体式斯特林制冷机，其特征在于：所述压片（402）的两端均固定连接有弹片（403），两个所述弹片（403）分别与膨胀毛垫（401）的两端固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种整体式斯特林制冷机，其特征在于：所述过滤网（4）的两端均固定连接有固定块（404），所述固定块（404）与弹片（403）对应。

9.根据权利要求7所述的一种整体式斯特林制冷机，其特征在于：两个所述弹片（403）的底部之间固定连接有横杆（405），所述横杆（405）与提升钩（303）的底端固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种整体式斯特林制冷机，其特征在于：所述弹片（403）的表面开设有通气孔（406），所述通气孔（406）的孔径大于过滤网（4）的孔径。