CN1291197C - 斯特令冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斯特令冷却装置，其中，在缸上形成与内定子的前表面接触的区段，在缸的环形槽中可装拆地嵌入起卡环作用的、与内定子的后表面接触的第二止动件，因此，很容易将内定子安装到缸上，及从缸上拆卸下来。此外，在所述区段上形成嵌入形成在内定子的前表面上的环形槽中的突起，该突起起内定子端环的作用，所以简化了内定子的组装和拆卸。

Description

斯特令冷却装置

技术领域

本发明涉及一种斯特令冷却装置(stirling cooler)，更具体地说，涉及一种可在结构上将内定子安装在缸上和从缸上拆卸下来的斯特令冷却装置。

背景技术

一般而言，斯特令冷却装置是一种利用斯特令循环的逆循环的外燃机。

图1是传统的斯特令冷却装置的剖视图；图2是传统的斯特令冷却装置主要部件的分解透视图。

传统的斯特令冷却装置包括壳体4，该壳体的开口端设有冷端2；固定安装在壳体4中并充注流体的缸6；安装在缸6中的活塞8，活塞8可往复运动，活塞中形成膛腔7；装于活塞8的膛腔7中的移动器10，移动器10可往复运动；沿纵向连接到移动器10上的蓄冷器12，位于蓄冷器12和冷端2之间的、充注了流体的空腔1；与气缸6和蓄冷器12相连的热交换器14。

活塞8与装于壳体4和缸6之间的线性电机M相连，并作往复运动。移动器10与装于壳体4中的弹性件16相连，使得移动器10与蓄冷器12相对，因此移动器被弹性地支撑，使得移动器10与冷端2相对。孔11形成在蓄冷器12的下部，与冷端2相对。

线性电机M包括固定在壳体的内表面并与外部电源相连的外定子20；设置在外定子20内并固定在缸6的外表面的内定子30；和装于内定子30和外定子20之间，使得磁体40可沿缸6的轴向往复运动，并与活塞8互相配合的磁体40。

外定子20包括绕线管22；缠绕在绕线管22上的线圈24、使得可以将外部电源加到线圈24上；以及由多个钢片沿绕线管22的周边方向叠置而成并围绕缠有线圈24的绕线管22的铁心(core)26。

内定子30包括由多个钢片沿绕线管22的周边方向叠置而成的铁心32和一对分别嵌入铁心32的两端用于保持铁心32的形状的端环34和36。内定子30通过粘结剂结合到缸6的外周边上。

下面详细描述传统的斯特令冷却装置的运行。

在向外定子20的线圈24供电时，在外定子20和内定子30之间形成电磁场，在电磁场和磁体40的相互作用下，磁体40朝冷端2运动。

由于活塞8和磁体40的互相配合，缸6中的流体被等温压缩，并从热交换器14中被排放出去，以便放热，并且被导入蓄冷器12，以释放显热。然后，流体充入蓄冷器12和冷端2之间的空腔1同时被等温膨胀。当流体充入蓄冷器12和冷端2之间的空腔1时，蓄冷器12和移动器10朝远离冷端2的方向运动。

随后，当向外定子20的线圈24供电的方向改变时，磁体40和活塞8一起朝远离冷端2的方向运动，由于弹性件16的弹力，使移动器10和蓄冷器12朝冷端2的方向回到它们的最初位置。流入蓄冷器12和冷端2之间的空腔1的流体顺序流过蓄冷器12和热交换器14，以便吸热，接着再重新充入缸6。

由于缸6和定子30必需用夹具支撑，而且内定子30与缸6的外表面接触，很难将内定子从缸6上拆下，因此，传统的斯特令冷却装置可操作性很差。此外，缸6内的流体与涂覆在缸6和内定子30之间的黏合剂起化学反应，因而导致污染斯特令冷却装置。

发明内容

因此，本发明是针对上述问题作出的，本发明的一个目的是提供一种斯特令冷却装置，在其中可在结构上将内定子安装在缸的外表面上和从缸的外表面上拆卸下来的。

根据本发明的一方面，能实现以上所述和其他目的的斯特令冷却装置包括：壳体；固定地安装于所述壳体上并具有可在其中往复运动的活塞的缸；装于所述活塞中可在其中往复运动的移动器；沿缸的轴线方向与所述移动器连接成直线的蓄冷器；固定在壳体和缸之间的外定子；嵌入缸的外表面中的内定子；设置在外定子和内定子之间用于使活塞往复运动的磁体；及用于固定内定子使得内定子可安装在缸上和从缸上拆卸下来的固定组件。

优选固定组件可以包括：形成在缸的外表面上的止动件，该止动件沿内定子的安装方向与内定子前表面接触；及沿缸的轴向从所述止动件朝向内定子形成的螺纹部分，可将该螺纹部分拧入内定子中。

优选螺纹部分可呈环形，使得该螺纹部分被旋动时，与形成在内定子前表面上的环形槽螺纹啮合。

再者，优选固定组件可包括：可拆卸地安装在缸上，使得第一止动件接触内定子的一个表面的第一止动件；和与缸一体化形成，使得第二止动件接触内定子的另一表面，并且限制内定子沿轴向运动的第二止动件。

还优选第一止动件可包括被嵌入形成在缸的外表面上的环形槽中的卡环。

优选第二止动件可包括从缸的外表面垂直地径向地突出的区段(partition)。优选该第二止动件还可包括沿轴向嵌入内定子中的突起。

再者，优选所述突起呈环形，其可以带有可与形成在内定子的环形槽中的螺纹配合的螺纹。

根据本发明的另一方面，所提供的斯特令冷却器包括：壳体；固定安装在所述壳体上并在内部装有可往复运动的活塞的缸；安装在所述活塞中可往复运动的移动器；沿缸的轴线方向与所述移动器连接成直线的蓄冷器；被固定在壳体和缸之间的外定子；被嵌入缸的外表面中的内定子；被设置在外定子和内定子之间用于使活塞往复运动的磁体；及可装拆地安装在缸上与内定子的一表面接触的卡环；形成在内定子的一外表面上与内定子的另一表面接触的区段。

优选沿轴向嵌入内定子中的突起可由所述区段构成。此外，优选所述突起可为环形并被拧入内定子中。

根据本发明的再一方面，所提供的斯特令冷却器包括：壳体；被固定地安装在所述壳体上并在内部装有可往复运动的活塞的缸；被安装在所述活塞中可往复运动的移动器；沿缸的轴线方向与所述移动器连接成直线的蓄冷器；固定在壳体和缸之间的外定子；嵌入缸的外表面中的内定子；设置在外定子和内定子之间用于使活塞往复运动的磁体；及可装拆地安装在缸上与内定子的一表面接触的卡环；形成在缸的一外表面上与内定子的另一的表面接触的区段；由所述区段形成的并被嵌入处于内定子的一表面上的环形槽中的端环。

优选所述端环可设有可与形成在内定子的环形槽中的螺纹啮合的螺纹。

附图说明

下面结合附图进行详细描述，通过这些描述能透彻地理解本发明的以上和其他目的、特点和其他优点。附图中：

图1是传统的斯特令冷却装置的纵向剖视图；

图2是传统的斯特令冷却装置主要部件的分解透视图；

图3是本发明第一实施方式的斯特令冷却装置的纵向剖视图；

图4是本发明第一实施方式的斯特令冷却装置主要部件的分解透视图；

图5是本发明第二实施方式的斯特令冷却装置的纵向剖视图。

具体实施方式

现在参照附图详细描述本发明的优选实施方式。

本发明可以包括多种实施方式，下文仅对最优选的实施方式进行描述。在对本发明的以下描述中，省略了对那些可能使本发明主题内容反而不清楚的公知功能和结构的详细描述。

图3是本发明第一实施方式的斯特令冷却装置的纵向剖视图。图4是本发明第一实施方式的斯特令冷却装置主要部件的分解透视图。

本发明的斯特令冷却装置包括在其敞开端设有冷端51的壳体50；固定地安装在所述壳体50上并在内部装有可往复运动的活塞54的缸52；固定地安装在壳体50和缸52之间的外定子60；嵌入缸52的外表面的内定子70；安装在内定子70和外定子60之间的环形磁体80，磁体80可沿缸52的轴向往复运动，及用于固定内定子70的组件，使内定子70可装于缸52上和从缸52上拆卸下来。

由安装在壳体50上的弹性件55支撑的移动器56被安装在活塞54中，因而移动器56可作往复运动，蓄冷器57被安装在移动器56和冷端51之间。与缸52和蓄冷器57相连的热交换器58被安装在壳体50的内侧和外侧。

固定组件包括沿一个使内定子70和缸52组装在一起的方向(箭头I)与内定子70的后表面71接触的第一止动件90和与内定子70的前表面72接触的第二止动件100，限制沿轴向安装在缸52的外表面的内定子70的运动。

组装后为了能从缸52上拆下内定子70，至少第一和第二止动件90和100之一必须是可拆卸地安装在缸52上。在本实施方式中，如图3的部分′A′所示，第一止动件90可拆卸地安装在缸52上，以便使内定子70可安装在缸52上和从缸52上拆卸下来，如图3的部分′B′所示，第二止动件100与缸52一体构成。

第一止动件90是一卡环，其弹性地嵌入形成在缸52的外表面上的环形槽53中，并在一个可将内定子70从缸52上拆卸下来的方向上(箭头U)限制内定子的轴向运动。第一止动件90的外径大于内定子70的内径且小于内定子70的外径。

第二止动件100包括从缸52的外表面垂直地径向朝外地突出的区段102。因此，区段102不会沿箭头I的方向下落，从而将内定子70与缸52组装在一起。

区段102呈环形，以便能稳固地支撑内定子70，其外径小于内定子70的外径。

第二止动件100还包括从区段102垂直地朝内定子70凸出并沿轴向嵌入内定子70中的突起104。突起104从区段102的一外端突出。此处，突起104沿径向位于内定子70的内径和外径之间的中间部位。

具体地说，突起104呈环形，具有一在其中嵌入环形突起104的环形槽73，形成在内定子70的前表面72上。内定子70包括芯件76、环形槽73和73′及端环，芯件76为通过将多块钢板沿周边方向叠置所得到的圆柱形，环形槽73和73′分别形成在内定子70的前和后表面72和71上，端环分嵌入在内定子70的环形槽73和73′中。此时，突起104起嵌入形成在内定子70的前表面72上的环形槽73中的端环的作用。也就是说，在组装内定子70与缸52时，同步进行将端环嵌入内定子70的前表面72的步骤。

在形成于内定子70的前表面72上的突起104和环形槽73上分别形成内螺纹105和外螺纹75，然后将它们拧紧，借此使内定子70和缸52牢固地组装在一起。

此处，突起104的内螺纹105沿径向形成在突起104的外表面上，内定子70的外螺纹75沿径向形成在形成于内定子前表面72上的环形槽的外表面上。

下面详细描述本发明的斯特令冷却装置的内定子70的组装/拆卸过程。

首先，组装内定子70部分。即，将多块钢板沿周边方向叠置，并将端环74压入形成在内定子70的后表面71的环形槽73′中，以保持内定子70的形状。

在将经上述部分组装的内定子70沿轴向嵌入缸52的外表面中并将突起104嵌入形成在处于内定子70的前表面72中的环形槽73中时，使内定子70在缸52上对准中心地转动，使得内定子70的前表面72与区段102接触，以便将突起104拧入内定子70中。

然后，将用作端环的突起104嵌入形成在内定子70的前表面72中的环形槽73中。于是，完成了内定子70的组装，内定子70不再沿所述方向(箭头I)运动，于是可将内定子70和缸52组装在一起。

当在该条件下将第一止动件90嵌入缸52的环形槽53中时，内定子70在该可将内定子70从缸52上拆卸下来的方向(箭头U)也不再运动，从而完成内定子70的组装。

在从缸52上拆卸内定子70时，将第一止动件90拉出缸52的环形槽53，使内定子70沿一方向转动，致使突起104和内定子70之间的螺纹连接松开，然后沿轴向将内定子70拉出缸52。

如上所述，在本发明的斯特令冷却装置中，由于用作与定子70的后表面71接触的卡环的第一止动件90可拆卸地嵌入缸52的环形槽53中，而与内定子70的前表面72接触的区段102形成在缸52上，很容易将内定子70和缸52组装在一起，也很容易将其从缸52上拆卸下来。

此外，嵌入形成在内定子70的前表面72的环形槽73中的突起104形成在区段102上，并用作内定子70的端环，因而简化了内定子70的组装/拆卸。

再者，内定子70可在结构上组装在缸52上或从缸52上拆卸，因此可消除污染缸52内流体的可能性。

下面描述本发明第二实施方式的斯特令冷却装置。本实施方式中与第一实施方式基本相同的部件尽管它们被绘示在不同的附图中仍用相同的附图标记表示。此外，因为没有必要，所以对第二实施方式中与第一实施方式基本相同的构件和运行不再赘述。

图5是本发明第二实施方式的斯特令冷却装置的纵向剖视图。

在第二实施方式的斯特令冷却装置中，通过固定组件170将内定子160可拆卸地固定在缸150的外表面上。固定组件170包括止动件172和螺纹部分174，止动件形成在缸150的外表面上，使止动件172沿内定子160的一安装方向(箭头I)与内定子160的前表面161接触，螺纹部分沿缸150的轴向从止动件170朝内定子160垂直地形成，因而可将螺纹部分174拧入内定子160中。

止动件172呈环形，其沿径向从缸150的外表面垂直凸出。螺纹部分174与止动件172的外端形成一体。

螺纹部分174呈与形成在内定子160的前表面161中的环形槽162相应的环形，因此，螺纹部分174起保持内定子160的形状的端环的作用，在螺纹部分174的外表面上形成有螺纹。

如上所述，在本发明第二实施方式的斯特令冷却装置中，内定子160很容易安装到缸150的外表面上，也很容易从缸150的外表面拆卸下来，内定子160在结构上被装在缸150上，因此，可防止缸150的流体被污染。

尽管为了说明而公开了本发明的优选实施方式，但本领域技术人员应当懂得，在不超出所附的权利要求书所披露的本发明的构思和保护范围的前提下，可以作出各种改型、增补和替换。

Claims (10)

1.一种斯特令冷却装置，包括：

一壳体；

一缸，固定在所述壳体上并在内部装有可往复运动的活塞；

一移动器，安装在所述活塞中，使得所述移动器可在所述活塞中往复运动；

一蓄冷器，沿所述缸的轴线方向与所述移动器连接成直线；

一外定子，固定在所述壳体和所述缸之间；

一内定子，嵌入所述缸的一外表面中；

一磁体，设置在所述外定子和所述内定子之间，用于使所述活塞往复运动；及

固定组件，用于固定所述内定子，使所述内定子可安装到所述缸上和可从所述缸上拆卸下来。

2.如权利要求1所述的斯特令冷却装置，其中，所述固定组件包括：

一止动件，形成在所述缸的一外表面上，使得所述止动件沿所述内定子的安装方向与所述内定子的前表面接触；及

一螺纹部分，从所述止动件朝向所述内定子形成，使得所述螺纹部分被拧入所述内定子中。

3.如权利要求2所述的斯特令冷却装置，其中，所述螺纹部分呈环形，使得所述螺纹部分与形成在所述内定子前表面上的一环形槽螺纹啮合。

4.如权利要求1所述的斯特令冷却装置，其中，所述固定组件包括：

一第一止动件，可拆卸地安装在所述缸上，使得所述第一止动件与所述内定子的一个表面接触；及

一第二止动件，与所述缸一体形成，使得所述第二止动件与所述内定子的另一个表面接触，并限制所述内定子沿轴向运动。

5.如权利要求4所述的斯特令冷却装置，其中，所述第一止动件包括嵌入形成在所述缸的一外表面上的一环形槽中的一卡环。

6.如权利要求4所述的斯特令冷却装置，其中，所述第二止动件包括沿径向从所述缸的一外表面垂直地突出的一区段。

7.如权利要求6所述的斯特令冷却装置，其中，所述区段呈一环形。

8.如权利要求6所述的斯特令冷却装置，其中，所述第二止动件还包括沿轴向嵌入所述内定子中的一突起。

9.如权利要求8所述的斯特令冷却装置，其中，所述突起呈一环形。

10.如权利要求9所述的斯特令冷却装置，其中，所述突起带有螺纹，所述螺纹与形成在所述内定子的所述环形槽上的一螺纹啮合。

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