CN207921124U - 一种新型无阀气体轴承装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型无阀气体轴承装置，至少包括活塞和气缸，所述活塞环隙配合设置于所述气缸内并可在气缸内做往复运动，所述活塞包括圆柱状活塞本体、数个设置于所述活塞本体上的限流机构，所述限流机构包括沿活塞本体轴向设置的限流进气通道和嵌设于活塞本体外表面上的限流孔，限流孔与限流进气通道连通，数个限流机构的限流孔沿活塞本体轴向均布设置，所述活塞前端和气缸之间形成的压缩腔通过限流机构与活塞和气缸之间形成的环隙限流式连通；本实用新型通过限流机构实现气体循环限流，使得活塞结构简单，经久耐用，设有的限流系统将用于润滑的气体分段注入环隙，运行稳定、可靠性高，还可保证间隙避免摩擦，延长制冷机的使用寿命。

Description

一种新型无阀气体轴承装置

技术领域

本实用新型是涉及一种气体轴承装置，具体说，是涉及一种新型无阀气体轴承装置。

背景技术

在现代低温制冷机中，人们对制冷机的高效性、紧凑型、长寿命运行等方面越来越重视。以直线电机作为驱动装置的声能制冷机，活塞与气缸的间隙半径一般在20μm以下，保证合适的间隙密封半径是制冷机长寿命运行的关键。气体轴承作为一种以气体作为润滑剂的滑动轴承，可在活塞与气缸之间形成压力气膜，避免了活塞与气缸的接触磨损，使制冷机满足长寿命的要求。

现有气体轴承多为设有通过进气阀体控制单向进气的充气腔，如中国专利028194356.7 公开了一种用于自由活塞斯特林机械设备的气体轴承，包括多孔带状材料、支撑板、通孔、活塞、气缸、簧片阀和充气腔。当压缩腔内压力高于充气腔压力时，气体顶开簧片阀进入充气腔，气体流经多孔带状材料后，通过通孔和端口，最终进入环隙。但这类带有阀体的气体轴承的缺点在于需采用簧片阀等单向阀体作为止回阀，防止充气腔内的气体倒流回压缩腔。不仅簧片阀在长期高频开关下容易发生疲劳断裂，并且增加装置的复杂性，零件加工精度要求高，工艺复杂，增加了材料成本和加工成本；因此人们渴望开发一种经久耐用、可靠性高、加工制造简单的新型无阀气体轴承装置，以保证间隙避免摩擦，延长制冷机的使用寿命。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题和需求，本实用新型的目的是提供一种经久耐用、可靠性高、加工制造简单的新型无阀气体轴承装置，以保证间隙避免摩擦，延长制冷机的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种新型无阀气体轴承装置，至少包括活塞和气缸，所述活塞环隙配合设置于所述气缸内并可在所述气缸内做往复运动，所述活塞包括圆柱状活塞本体、数个设置于所述活塞本体上的限流机构，其特征在于：所述限流机构包括沿所述活塞本体轴向设置的限流进气通道和嵌设于所述活塞本体外表面上的限流孔，所述限流孔与所述限流进气通道连通，数个所述限流机构的限流孔沿所述活塞本体轴向均布设置，所述活塞前端和气缸之间形成的压缩腔通过所述限流机构与所述活塞和气缸之间形成的环隙限流式连通。

一种实施方案，所述限流孔的孔径为0.06mm-0.1mm。

一种实施方案，所述限流进气通道的孔径为0.4mm-0.6mm。

一种实施方案，所述限流孔的外延开设有出气端口。

作为优选方案，设有由数组限流机构构成的限流系统，所述限流系统包括主气体轴承限流系统、第一辅助气体轴承限流系统和第二辅助气体轴承限流系统，所述主气体轴承限流系统的限流孔位于所述活塞本体中间位置的同一径向截面上，所述第一辅助气体轴承限流系统的限流孔位于所述活塞本体靠近压缩腔的顶部位置同一径向截面上，所述第二辅助气体轴承限流系统的限流孔位于所述活塞本体靠近背压腔的底部位置同一径向截面上。

作为进一步优选方案，所述主气体轴承限流系统的出气端口的面积分别为所述第一辅助气体轴承限流系统的出气端口的面积和所述第二辅助气体轴承限流系统的出气端口的面积的2倍。

作为进一步优选方案，所述主气体轴承限流系统的出气端口为圆形结构，所述第一辅助气体轴承限流系统的出气端口和所述第二辅助气体轴承限流系统的出气端口均为矩形结构。

作为进一步优选方案，所述主气体轴承限流系统包括4个所述限流机构，所述第一辅助气体轴承限流系统和所述第二辅助气体轴承限流系统分别包括2个所述限流机构。

作为进一步优选方案，所述主气体轴承限流系统的限流孔、第一辅助气体轴承限流系统的限流孔与第二辅助气体轴承限流系统的限流孔两两之间在所述活塞本体外表面上轴向错开分布。

一种实施方案，所述限流孔沿所述活塞本体径向设置。

一种实施方案，所述限流孔与所述限流进气通道的底部连通。

上述限流进气通道的孔径和长度、所述限流孔的孔径根据不同工况的使用需求具体设计。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型所述气体轴承无簧片阀等易损部件，通过限流机构实现气体循环限流，使得活塞结构简单，经久耐用，设有的主气体轴承限流机构、第一辅助气体轴承限流机构和第二辅助气体轴承限流机构，将用于润滑的气体分段注入环隙，气体注入量主次分明，润滑效果好、活塞运行稳定、可靠性高，另外，本实用新型不仅加工制造简单、成本低廉，还可保证间隙避免摩擦，延长制冷机的使用寿命，具有明显的进步性和应用价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种新型无阀气体轴承装置结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图2的B-B剖面图；

图4为图1的C-C剖面图；

图5为图4的D-D剖面图；

图6为图1的E-E剖面图；

图7为图6的F-F剖面图；

图8为本实用新型实施例提供的活塞的结构示意图。

图中标号示意如下：1、活塞；11、活塞本体；12、限流机构；121、限流进气通道；122、限流孔；123、出气端口；2、气缸；3、压缩腔；4、环隙；5、限流机构；51、主气体轴承限流机构；52、第一辅助气体轴承限流机构；53、第二辅助气体轴承限流机构。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细描述。

实施例

结合图1至图8所示，本实施例提供的一种新型无阀气体轴承装置，至少包括活塞1和气缸2，所述活塞1环隙配合设置于所述气缸2内并可在所述气缸2内做往复运动，所述活塞1包括圆柱状活塞本体11、数个设置于所述活塞本体上的限流机构12，所述限流机构 12包括沿所述活塞本体轴向设置的限流进气通道121和嵌设于所述活塞本体外表面上的限流孔122，所述限流孔122与所述限流进气通道121连通，数个所述限流机构12的限流孔 122沿所述活塞本体11轴向均布设置，所述活塞1前端和气缸2之间形成的压缩腔3通过所述限流机构12与所述活塞1和气缸2之间形成的环隙4限流式连通，所述限流孔122的孔径为0.06mm-0.1mm，所述限流进气通道121的孔径为0.4mm-0.6mm，其中，气体在限流机构内的流动方向如图2-7所示。

为了便于限流孔处气体的均匀扩散，所述限流孔122的外延开设有出气端口123，如图 2-8所示。

为了便于环隙4内气体在所述活塞本体11轴向上的均匀扩散，如图8所示，设有由数组限流机构12构成的限流系统5，所述限流系统5包括主气体轴承限流系统51、第一辅助气体轴承限流系统52和第二辅助气体轴承限流系统53，如图2、图3所示，所述主气体轴承限流系统51的限流孔122位于所述活塞本体11中间位置的同一径向截面上，如图4、图 5所示，所述第一辅助气体轴承限流系统52的限流孔122位于所述活塞本体11靠近压缩腔 3的顶部位置同一径向截面上，如图6、图7所示，所述第二辅助气体轴承限流系统53的限流孔122位于所述活塞本体11靠近背压腔的底部位置同一径向截面上。

考虑到高压气体在环隙内的分布，如图8所示，所述主气体轴承限流系统51的出气端口123的面积分别为所述第一辅助气体轴承限流系统52的出气端口123的面积和所述第二辅助气体轴承限流系统53的出气端口123的面积的2倍；

所述主气体轴承限流系统51的出气端口123为圆形结构，所述第一辅助气体轴承限流系统52的出气端口123和所述第二辅助气体轴承限流系统53的出气端口123均为矩形结构；

如图3、图5、图7和图8所示，所述主气体轴承限流系统51包括4个所述限流机构12，所述第一辅助气体轴承限流系统52和所述第二辅助气体轴承限流系统53分别包括2 个所述限流机构12；

所述主气体轴承限流系统51的限流孔122、第一辅助气体轴承限流系统52的限流孔 122与第二辅助气体轴承限流系统53的限流孔122两两之间在所述活塞本体11外表面上轴向错开分布，如图8所示；通过上述设置使得高压气体在环隙4内沿活塞本体11轴向对称性分布、沿活塞本体11径向均匀分布，进而使得活塞1在气缸2内运行更稳定。

考虑到气体在限流机构12内流动性，所述限流孔122沿所述活塞本体11径向设置，所述限流孔122与所述限流进气通道121的底部连通，如图2、图4和图6所示。

考虑到不同工况的应用需求，所述限流进气通道121的孔径和长度、所述限流孔122 的孔径根据具体工况使用需求进行具体设计。

在本实施例中，如图2-7所示，由于活塞1前端和气缸2之间形成的压缩腔3通过限流机构12与活塞1和气缸2之间形成的环隙4限流式连通，随着活塞1在气缸2内向前推进，压缩腔3内的高压气体通过限流进气通道121经出气端口123处的限流孔122进入环隙4，起到润滑作用，防止活塞1与气缸2摩擦；当压缩腔3气体压力下降时，环隙4内的气体很难通过狭小的限流孔122回流至限流进气通道121，因此只有限流进气通道121内的少量残留气体回流至压缩腔3，由此造成的死容积微乎其微，也不会对整机性能造成影响。

综上所述可见：在本实施例中所述气体轴承装置无簧片阀等易损部件，通过限流机构 12实现气体循环限流，使得活塞2结构简单，经久耐用，设有的主气体轴承限流机构51、第一辅助气体轴承限流机构52和第二辅助气体轴承限流机构53，将用于润滑的气体分段注入环隙4，气体注入量主次分明，润滑效果好、活塞运行稳定、可靠性高，另外，本实用新型不仅加工制造简单、成本低廉，还可保证间隙避免摩擦，延长制冷机的使用寿命，具有明显的进步性和应用价值。

最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型无阀气体轴承装置，至少包括活塞和气缸，所述活塞环隙配合设置于所述气缸内并可在所述气缸内做往复运动，所述活塞包括圆柱状活塞本体、数个设置于所述活塞本体上的限流机构，其特征在于：所述限流机构包括沿所述活塞本体轴向设置的限流进气通道和嵌设于所述活塞本体外表面上的限流孔，所述限流孔与所述限流进气通道连通，数个所述限流机构的限流孔沿所述活塞本体轴向均布设置，所述活塞前端和气缸之间形成的压缩腔通过所述限流机构与所述活塞和气缸之间形成的环隙限流式连通。

2.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述限流孔的孔径为0.06mm-0.1mm。

3.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述限流进气通道的孔径为0.4mm-0.6mm。

4.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述限流孔的外延开设有出气端口。

5.根据权利要求1或4所述的气体轴承装置，其特征在于：设有由数组限流机构构成的限流系统，所述限流系统包括主气体轴承限流系统、第一辅助气体轴承限流系统和第二辅助气体轴承限流系统，所述主气体轴承限流系统的限流孔位于所述活塞本体中间位置的同一径向截面上，所述第一辅助气体轴承限流系统的限流孔位于所述活塞本体靠近压缩腔的顶部位置同一径向截面上，所述第二辅助气体轴承限流系统的限流孔位于所述活塞本体靠近背压腔的底部位置同一径向截面上。

6.根据权利要求5所述的气体轴承装置，其特征在于：所述主气体轴承限流系统的出气端口的面积分别为所述第一辅助气体轴承限流系统的出气端口的面积和所述第二辅助气体轴承限流系统的出气端口的面积的2倍。

7.根据权利要求5所述的气体轴承装置，其特征在于：所述主气体轴承限流系统包括4个所述限流机构，所述第一辅助气体轴承限流系统和所述第二辅助气体轴承限流系统分别包括2个所述限流机构。

8.根据权利要求5所述的气体轴承装置，其特征在于：所述主气体轴承限流系统的限流孔、第一辅助气体轴承限流系统的限流孔与第二辅助气体轴承限流系统的限流孔两两之间在所述活塞本体外表面上轴向错开分布。

9.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述限流孔沿所述活塞本体径向设置。

10.根据权利要求1所述的气体轴承装置，其特征在于：所述限流孔与所述限流进气通道的底部连通。