CN208138518U - 自减压配气机构及采用该自减压配气机构的低温制冷机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自减压配气机构和对应的低温制冷机，自减压配气机构包括配气阀（6）和旋转阀（7），所述配气阀（6）的背面被分隔为高压面（66）和低压面（65），高压面（66）和低压面（65）之间通过密封配气阀（6）和罩体（2）的第三密封圈（b3）密封分隔开；所述的配气阀（6）上设有沿其轴向贯穿配气阀（6）的配气面（64）和低压面（65）的减压孔（61），减压孔（61）能够连通罩体（2）的低压通路（22）和配气阀（6）的背面，将罩体（2）内的低压气流引入到配气阀（6）的背面。该低温制冷机包括上述的自减压配气机构。本实用新型通过减压孔和第三密封圈的设置，减少受压面积，降低正向的作用力、减小磨损。

Description

自减压配气机构及采用该自减压配气机构的低温制冷机

技术领域

本实用新型涉及低温制冷机技术领域，具体地说是一种通过改造配气阀的构造来降低正向压力、减小磨损的自减压配气机构及采用该自减压配气机构的低温制冷机。

背景技术

以吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机为代表的超低温制冷机具有工作气体(也称为制冷剂气体)的膨胀机及压缩机。该类制冷机由压缩机提供排出的高压气流，经由配气机构进入到置于气缸内，上下往复运动的推移活塞内，与蓄冷材料进行换热，再到膨胀腔内做功膨胀，再经过推移活塞，流出配气机构，回到压缩机低压腔内。通过上述连续循环过程，形成制冷效应。

具体来说，如图1所示的该类制冷机包含压缩机 1、罩体2、气缸 13、推移活塞 10，罩体2内装有电机12以及驱动的凸轮3；凸轮3上的偏心凸轮柄31带动连杆5将旋转运动转化成上下往复运动，从而带动推移活塞在气缸 13 内上下运动。配气机构 RV 由配气阀6和旋转阀7组成。配气阀6安装在罩体2内，由定位销16固定在其内，且与旋转阀7同轴布置。凸轮柄31带动安装在轴承14上的旋转阀7沿着旋转轴转动。压缩机1通过将制冷剂气体吸入、压缩，而使之作为高压的制冷剂气体排出。高压排气管道1a将高压的制冷剂气体向罩体2进行供给，并通过配气阀6上的高压气孔62传递给与之气密贴合的旋转阀7上的高压槽72内。旋转阀7上开有低压孔71，且低压孔71与罩体2内的低压通路22连通。按照图 1 所示位置，低压孔71与配气阀6上的配气阀气孔63重叠连通；此刻系统处于低压排气阶段，膨胀腔9内的气体由高压变成低压，顺序通过推移活塞上的活塞后孔10b、蓄冷材料10c、活塞前孔10a流出，回到压缩机1的低压吸气管道1b。当旋转阀7旋转一定角度后，此时，低压孔71不与配气阀6上的配气阀气孔63连通，变成为旋转阀7上的高压槽72与配气阀6上的配气阀气孔63连通，压缩机1排出的高压气，经过配气阀6上的高压气孔 62 以及与之连通的旋转阀7上的高压槽72进入到气缸13内，顺序经推移活塞上的活塞前孔10a、蓄冷材料10c、活塞后孔10b 进入到膨胀腔9内。在上述过程中，压缩机1排出的高压气作用于配气阀6的背面上，配气阀6依靠背面上平行于配气面64的面积大小上的正压力，与旋转阀7紧紧贴合起来，这样将配气机构上的高低压阀门分隔开，隔离高低压气流。传统结构中正压力的大小与配气阀6的外径D1成平方正比关系，通过配气阀6的高压接触背面提供正向的高压压力，将切换平面73与配气面64压紧，以防止高低压气流串气。但是配气阀6上的高压气孔62和配气阀气孔63有一定尺寸和位置要求，使得配气阀 6 的外径D1不能太小，否则无法制作高压气孔62和配气阀气孔63。这样使得贴合在一起的正压力较大，长期运行会造成旋转阀7和配气阀6接触面的磨损，影响设备性能，降低设备的可靠性。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种通过改造配气阀的构造来降低正向压力、减小磨损的自减压配气机构及采用该自减压配气机构的低温制冷机。

本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：

一种自减压配气机构，包括配气阀和旋转阀，其特征在于：所述配气阀的背面被分隔为高压面和低压面，高压面位于低压面的中部且高压面和低压面之间通过密封配气阀和罩体的第三密封圈密封分隔开；所述的配气阀上设有沿其轴向贯穿配气阀的配气面和低压面的减压孔，减压孔能够连通罩体的低压通路和配气阀的背面，通过该减压孔能够将罩体内的低压气流引入到配气阀的背面，以降低配气面与旋转阀的切换平面之间的正压力。

所述减压孔的内缘对应的点围绕配气阀的轴心线构成的内缘圆的减压孔内缘内径D3大于切换平面的外径D5。

所述切换平面的外径D5大于旋转阀上的低压孔和高压槽构成的切换区的外径D4。

所述的高压面对应的密封面的外径D2小于旋转阀上的低压孔和高压槽构成的切换区的外径D4。

所述的高压面相对凸出于低压面时，高压面所对应的部分嵌入罩体的安装腔内，且在该安装腔的内壁上设有密封槽，该密封槽内嵌置第三密封圈以将高压面和低压面密封分隔开。

所述的高压面相对凹入低压面时，罩体的伸出部嵌入高压面所对应的凹槽内，且在该凹槽的内壁上设有密封槽，该密封槽内嵌置第三密封圈以将高压面和低压面密封分隔开。

所述的配气阀上设有沿轴向贯穿配气阀的高压气孔、沿折向贯穿配气阀的配气阀气孔；所述的高压气孔能够与压缩机的高压排气管道连通，配气阀气孔能够与罩体上的罩体气孔相连通。

所述的高压气孔能够通过旋转阀上的高压槽与配气阀气孔、罩体气孔相连通；或者所述的配气阀气孔通过贯穿旋转阀的低压孔与罩体上的低压通路相连通。

所述的配气阀的圆周面上设有嵌置在罩体的安装腔内壁上的第一密封圈和第二密封圈，对配气阀进行侧向密封。

一种采用自减压配气机构的低温制冷机，其特征在于：所述的低温制冷机包括上述的自减压配气机构，该自减压配气机构的配气阀通过阀体定位销偏心固定在罩体上且配气阀的高压面区域嵌置有弹簧；该自减压配气机构的旋转阀通过轴承定位在罩体内。

本实用新型相比现有技术有如下优点：

本实用新型通过减压孔的设置并将配气阀的受压面分隔为低压面和高压面，通过减压孔能够将罩体内的低压气流引入到配气阀的背面，降低配气阀的背面高压受力面积，从而降低配气面与旋转阀的切换平面之间的正压力，减少了平面磨损，延长设备的使用寿命。

附图说明

附图1为传统配气机构的低温制冷机的结构示意图；

附图2为配气机构安装在罩体内的组装机构示意图；

附图 3 是本实用新型的配气机构在低压气路连通状态时的结构示意图；

附图 4 是附图3中的配气阀的详细结构示意图；

附图 5 是本实用新型的配气机构在高压气路连通状态时的结构示意图；

附图 6 是附图5中的配气阀的详细结构示意图；

附图 7 是本实用新型的配气机构中的旋转阀详细结构示意图。

其中：1—压缩机；1a—高压排气管道；1b—低压吸气管道；2—罩体；21—罩体气孔；22—低压通路；3—凸轮；31—偏心凸轮柄；4—导向套；5—连杆；6—配气阀；61—减压孔；62—高压气孔；63—配气阀气孔；64—配气面；65—低压面；66—高压面；7—旋转阀；71—低压孔；72—高压槽；73—切换平面；8—热腔；9—膨胀腔；10a—活塞前孔；10b—活塞后孔；10c—蓄冷材料；12—电机；13—气缸；14—轴承；15—弹簧；16—阀体定位销； b1—第一密封圈；b2—第二密封圈；b3—第三密封圈。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图2-7所示：一种自减压配气机构，包括配气阀6和旋转阀7，在配气阀6上设有沿轴向贯穿配气阀6的高压气孔62、沿折向贯穿配气阀6的配气阀气孔63，高压气孔62能够与压缩机1的高压排气管道1a连通，配气阀气孔63能够与罩体2上的罩体气孔21相连通；同时高压气孔62能够通过旋转阀7上的高压槽72与配气阀气孔63、罩体气孔21相连通；或者配气阀气孔63通过贯穿旋转阀7的低压孔71与罩体2上的低压通路22相连通。配气阀6的圆周面上设有嵌置在罩体2的安装腔内壁上的第一密封圈b1和第二密封圈b2，对配气阀6进行侧向密封，这将配气阀6上的配气阀气孔63与罩体2上的罩体气孔21密封连接，而不与其它位置的气体连通，配气阀气孔63是进入或流出气缸13内的高低压气体的唯一通道。上述配气阀6的背面被分隔为高压面66和低压面65，高压面66位于低压面65的中部且高压面66和低压面65之间通过密封配气阀6和罩体2的第三密封圈b3密封分隔开；所述的配气阀6上设有沿其轴向贯穿配气阀6的配气面64和低压面65的减压孔61，减压孔61能够连通罩体2的低压通路22和配气阀6的背面，通过该减压孔61能够将罩体2内的低压气流引入到配气阀6的背面，以降低配气面64与旋转阀7的切换平面73之间的正压力。

在上述结构中，旋转阀7的切换平面73与旋转阀6的配气面64紧密贴合，切换平面73没有覆盖配气阀6上的减压孔61，确保了减压孔61与罩体2内的低压通路22连接畅通，减压孔61的内部为低压气体，图7所示的切换平面73的外径D5应满足以下条件：切换平面73的外径D5小于减压孔61的内缘对应的点围绕配气阀6的轴心线构成的内缘圆的减压孔内缘内径D3且切换平面73的外径D5大于旋转阀7上的低压孔71和高压槽72构成的切换区的外径D4；另外高压面66对应的密封面的外径D2小于旋转阀7上的低压孔71和高压槽72构成的切换区的外径D4。

如图3、图4所示，高压面66相对凸出于低压面65时，高压面66所对应的部分嵌入罩体2的安装腔内，且在该安装腔的内壁上设有密封槽，该密封槽内嵌置第三密封圈b3以将高压面66和低压面65密封分隔开。

如图5、图6所示，高压面66相对凹入低压面65时，罩体2的伸出部嵌入高压面66所对应的凹槽内，且在该凹槽的内壁上设有密封槽，该密封槽内嵌置第三密封圈b3以将高压面66和低压面65密封分隔开。

以上两种情况分别为高压面66相对凸出或凹入低压面65，但实际并不局限于这个两种方式，且高压面66不与减压孔61连通。

在上述结构的自减压配气机构中，由于配气阀6上的减压孔61始终与罩体2内的低压通路22相连通，通过减压孔61使得低压面65承受的压力为低压气流，且低压面65与高压面66分隔开，使得低压面65不与高压气孔62内的高压气体连通。因此配气阀6受到来自于高压排气管道1a的高压气体作用在与高压气流接触的高压面66，依靠正向的高压气体，将配气面64与切换平面73紧紧的压在一起，隔断了配气机构里面的高低压气流。由于配气阀6的背面与高压气孔62内的高压气体接触面积由传统的配气阀的外径D1对应的面积减少到高压面66的外径D2所对应的密封面面积，使得配气阀 6 受到的正压力，由传统的变化成，其中Ph为压缩机1的高压排气压力、Pl为压缩机1的低压回气压力，从而降低了正向的作用力，即通过优化高压面66的受压面积，能够最大限度的降低配气阀6与旋转阀7之间贴合的作用力，降低切换平面73与配气面64之间的磨损，延长了设备的寿命。

一种采用自减压配气机构的低温制冷机，该低温制冷机包括上述的自减压配气机构，该自减压配气机构的配气阀6通过阀体定位销16偏心固定在罩体2上且配气阀6的高压面66区域嵌置有弹簧15；该自减压配气机构的旋转阀7通过轴承14定位在罩体2内。该低温制冷机是阀门切换式的任何形式的制冷机，不局限于吉福德-麦克马洪制冷机、索尔文制冷机、脉管制冷机等。

本实用新型通过减压孔61的设置并将配气阀6的受压面分隔为低压面65和高压面66，通过减压孔61能够将罩体2内的低压气流引入到配气阀6的背面，降低配气阀6的背面高压受力面积，从而降低配气面64与旋转阀7的切换平面73之间的正压力，减少了平面磨损，延长设备的使用寿命。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种自减压配气机构，包括配气阀（6）和旋转阀（7），其特征在于：所述配气阀（6）的背面被分隔为高压面（66）和低压面（65），高压面（66）位于低压面（65）的中部且高压面（66）和低压面（65）之间通过密封配气阀（6）和罩体（2）的第三密封圈（b3）密封分隔开；所述的配气阀（6）上设有沿其轴向贯穿配气阀（6）的配气面（64）和低压面（65）的减压孔（61），减压孔（61）能够连通罩体（2）的低压通路（22）和配气阀（6）的背面，通过该减压孔（61）能够将罩体（2）内的低压气流引入到配气阀（6）的背面，以降低配气面（64）与旋转阀（7）的切换平面（73）之间的正压力。

2.根据权利要求1所述的自减压配气机构，其特征在于：所述减压孔（61）的内缘对应的点围绕配气阀（6）的轴心线构成的内缘圆的减压孔内缘内径D3大于切换平面（73）的外径D5。

3.根据权利要求1或2所述的自减压配气机构，其特征在于：所述切换平面（73）的外径D5大于旋转阀（7）上的低压孔（71）和高压槽（72）构成的切换区的外径D4。

4.根据权利要求3所述的自减压配气机构，其特征在于：所述的高压面（66）对应的密封面的外径D2小于旋转阀（7）上的低压孔（71）和高压槽（72）构成的切换区的外径D4。

5.根据权利要求1所述的自减压配气机构，其特征在于：所述的高压面（66）相对凸出于低压面（65）时，高压面（66）所对应的部分嵌入罩体（2）的安装腔内，且在该安装腔的内壁上设有密封槽，该密封槽内嵌置第三密封圈（b3）以将高压面（66）和低压面（65）密封分隔开。

6.根据权利要求1所述的自减压配气机构，其特征在于：所述的高压面（66）相对凹入低压面（65）时，罩体（2）的伸出部嵌入高压面（66）所对应的凹槽内，且在该凹槽的内壁上设有密封槽，该密封槽内嵌置第三密封圈（b3）以将高压面（66）和低压面（65）密封分隔开。

7.根据权利要求1所述的自减压配气机构，其特征在于：所述的配气阀（6）上设有沿轴向贯穿配气阀（6）的高压气孔（62）、沿折向贯穿配气阀（6）的配气阀气孔（63）；所述的高压气孔（62）能够与压缩机（1）的高压排气管道（1a）连通，配气阀气孔（63）能够与罩体（2）上的罩体气孔（21）相连通。

8.根据权利要求7所述的自减压配气机构，其特征在于：所述的高压气孔（62）能够通过旋转阀（7）上的高压槽（72）与配气阀气孔（63）、罩体气孔（21）相连通；或者所述的配气阀气孔（63）通过贯穿旋转阀（7）的低压孔（71）与罩体（2）上的低压通路（22）相连通。

9.根据权利要求1所述的自减压配气机构，其特征在于：所述的配气阀（6）的圆周面上设有嵌置在罩体（2）的安装腔内壁上的第一密封圈（b1）和第二密封圈（b2），对配气阀（6）进行侧向密封。

10.一种采用如权利要求1-9任一所述的自减压配气机构的低温制冷机，其特征在于：所述的低温制冷机包括上述的自减压配气机构，该自减压配气机构的配气阀（6）通过阀体定位销（16）偏心固定在罩体（2）上且配气阀（6）的高压面（66）区域嵌置有弹簧（15）；该自减压配气机构的旋转阀（7）通过轴承（14）定位在罩体（2）内。