CN216077791U - 斯特林制冷机排出器活塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及斯特林制冷机领域，具体涉及一种斯特林制冷机排出器活塞，包括活塞本体，活塞本体轴向的第一端同轴设置有活塞堵头，活塞本体轴向的第二端同轴设置有连接杆；所述活塞本体内部设置有空腔，所述活塞本体侧壁上设置有节流器，节流器的两端分别通向空腔以及活塞本体外侧；所述活塞本体轴向的第二端还设置有单向进气阀，所述单向进气阀能够实现仅向空腔内部单向进气。本实用新型的优点在于：整体加工难度较小，避免了传统气浮结构小孔容易堵塞的缺陷。

Description

斯特林制冷机排出器活塞

技术领域

本实用新型涉及斯特林制冷机领域，具体涉及一种斯特林制冷机排出器活塞。

背景技术

空气静压气浮轴承具有极小的摩擦系数，可以应用于极低运动速度的机构中而不出现“爬行”现象，也可以应用于极高的运动速度机构中，因为此时轴承和轴颈被气体隔离，完全不接触，不会产生显著的摩擦热，也不会产生磨损，另外，气浮轴承还具有工作精度高和工作范围广的优点。

但是受到气浮轴承器件的影响，气体润滑还存在一些不足：气浮轴承器件的加工难度较大，现有技术中常见的气浮轴承通常采用小孔实现气体流动，小孔节流所需的小孔以及一些配合的台阶孔等加工难度都较大；另外由于气浮轴承器件中的小孔尺寸较小，气体静压轴承易于出现堵塞问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：

现有技术中排出器活塞气浮结构的加工难度较大、气浮结构小孔容易堵塞的技术问题。

本实用新型是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种斯特林制冷机排出器活塞，包括活塞本体，活塞本体轴向的第一端同轴设置有活塞堵头，活塞本体轴向的第二端同轴设置有连接杆；

所述活塞本体内部设置有空腔，所述活塞本体侧壁上设置有节流器，节流器的两端分别通向空腔以及活塞本体外侧；

所述活塞本体轴向的第二端还设置有单向进气阀，所述单向进气阀能够实现仅向空腔内部单向进气。

本实用新型中的斯特林制冷机排出器活塞在实际应用时，排出器活塞滑动安装在气缸中，气体经单向进气阀进入到空腔内部，在排出器活塞运行过程中，空腔内部的气体经节流器流出至排出器活塞与气缸之间的间隙中，形成均匀的气膜，即气浮轴承结构，隔离活塞和气缸，无需添加其他润滑剂，具有结构简单、成本低廉和可靠性高的优点，该方案取代了现有技术中气浮小孔的结构，其整体加工难度较小，避免了传统气浮结构小孔容易堵塞的缺陷。

优化的，所述活塞本体为轴向第一端开口的圆筒形，活塞本体开口中设置有活塞内层，活塞内层与活塞本体的内壁之间形成所述空腔；

所述活塞堵头设置在活塞本体的开口处。

优化的，所述活塞堵头朝向活塞本体的一端设置有延伸部，延伸部伸入活塞本体的开口中。

优化的，所述活塞本体轴向的第二端设置有向空腔中凸起的凸起部，活塞本体轴向的第二端设置有延伸至凸起部中的连接杆安装孔，所述连接杆安装在连接杆安装孔中。

优化的，所述活塞堵头内部设置有堵头空腔。

优化的，所述活塞堵头外壁上设置有沿圆周方向的环形密封槽。

由于压缩腔的压力作用，压缩腔的工质也会向膨胀腔流动，即压缩腔有向膨胀腔流动的正质量流量，该部分工质不参与斯特林制冷循环，不但会降低斯特林循环效率，甚至会带来物理上的碰撞等严重的实效问题，环形密封槽能有效阻止工质气体从排出器活塞和气缸之间的环形间隙内从压缩腔向膨胀腔流动。

优化的，所述连接杆端部设置有外螺纹，所述连接杆通过螺纹连接的方式安装在活塞本体上。

优化的，所述节流器沿活塞本体的轴向至少设置一组，每组中至少设置两个节流器，每组中的所有节流器沿活塞本体的圆周方向均匀分布。

优化的，所述节流器为圆柱形，节流器上设置外螺纹，所述活塞本体上设置有螺纹孔，所述节流器安装在螺纹孔中；

所述节流器内部设置有连通节流器两端的节流孔。

优化的，所述活塞本体轴向的第二端设置有进气阀安装孔，所述进气阀安装孔的内端通向空腔内部，所述进气阀安装孔的外端通向外部；

所述单向进气阀包括安装在进气阀安装孔外端处的底座以及设置在进气阀安装孔内端处的阀片，所述底座上设置有进气孔，所述底座与阀片之间通过弹性体连接，在弹性体作用下，所述阀片能够堵住进气阀安装孔。

当活塞本体轴向第二端的气压较大时，气体将阀片顶开，弹性体伸长，气体进入空腔内部，当活塞本体轴向第二端的气压较小时，阀片在弹性体的作用下关闭，其结构简单，动作可靠。

本实用新型的优点在于：

1.本实用新型中的斯特林制冷机排出器活塞在实际应用时，排出器活塞滑动安装在气缸中，气体经单向进气阀进入到空腔内部，在排出器活塞运行过程中，空腔内部的气体经节流器流出至排出器活塞与气缸之间的间隙中，形成均匀的气膜，即气浮轴承结构，隔离活塞和气缸，无需添加其他润滑剂，具有结构简单、成本低廉和可靠性高的优点，该方案取代了现有技术中气浮小孔的结构，其整体加工难度较小，避免了传统气浮结构小孔容易堵塞的缺陷。

2.由于压缩腔的压力作用，压缩腔的工质也会向膨胀腔流动，即压缩腔有向膨胀腔流动的正质量流量，该部分工质不参与斯特林制冷循环，不但会降低斯特林循环效率，甚至会带来物理上的碰撞等严重的实效问题，环形密封槽能有效阻止工质气体从排出器活塞和气缸之间的环形间隙内从压缩腔向膨胀腔流动。

3.当活塞本体轴向第二端的气压较大时，气体将阀片顶开，弹性体伸长，气体进入空腔内部，当活塞本体轴向第二端的气压较小时，阀片在弹性体的作用下关闭，其结构简单，动作可靠。

附图说明

图1为本实用新型实施例中斯特林制冷机排出器活塞的剖视图；

图2为本实用新型实施例中单向进气阀的示意图(阀片关闭状态)；

图3为本实用新型实施例中单向进气阀的示意图(阀片开启状态)；

图4为本实用新型实施例中节流器的示意图；

其中，

活塞本体-61；空腔-611；活塞内层-612；凸起部-613；进气阀安装孔-614；活塞堵头-62；堵头空腔-621；环形密封槽-622；延伸部-623；

连接杆-63；

节流器-64；

单向进气阀-65；底座-651；阀片-652；弹性体-653；进气孔-6511。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种斯特林制冷机排出器活塞，包括活塞本体61、活塞堵头62、连接杆63、节流器64、单向进气阀65。

如图1所示，活塞本体61轴向的第一端同轴设置有活塞堵头62，活塞本体61轴向的第二端同轴设置有连接杆63，所述活塞本体61内部设置有空腔611，所述活塞本体61侧壁上设置有节流器64，节流器64的两端分别通向空腔611以及活塞本体61外侧；所述活塞本体61轴向的第二端还设置有单向进气阀65，所述单向进气阀65能够实现仅向空腔611内部单向进气。

具体的，如图1所示，所述活塞本体61为轴向第一端开口的圆筒形，活塞本体61开口中设置有活塞内层612，所述活塞内层612为圆形结构，活塞内层612与活塞本体61的内壁之间形成所述空腔611；所述活塞堵头62设置在活塞本体61的开口处。所述活塞堵头62朝向活塞本体61的一端设置有延伸部623，延伸部623伸入活塞本体61的开口中，延伸部623可通过螺纹连接的方式安装在活塞本体61的开口中，实际应用中，所述活塞堵头62的直径小于或者等于活塞本体61的直径。所述活塞内层612与延伸部623端部之间固定连接，如粘接、卡接或者通过螺纹连接等。

如图1所示，所述活塞本体61轴向的第二端设置有向空腔611中凸起的凸起部613，活塞本体61轴向的第二端设置有延伸至凸起部613中的连接杆安装孔，所述连接杆63安装在连接杆安装孔中，所述连接杆63端部设置有外螺纹，所述连接杆63通过螺纹连接的方式安装在活塞本体61上。具体的，所述连接杆安装孔为螺纹孔，连接杆63通过螺纹安装在螺纹孔中。

本实施例中，所述连接杆63为挠性的，方便在装配生产中对活塞的径向位置进行调整，连接杆63内部设置有沿轴向的通孔。

如图1所示，所述活塞堵头62内部设置有堵头空腔621。所述活塞堵头62外壁上设置有沿圆周方向的环形密封槽622。环形密封槽622沿活塞堵头62的轴向设置若干个，本实施例中设置7个。

所述节流器64沿活塞本体61的轴向至少设置一组，每组中至少设置两个节流器64，每组中的所有节流器64沿活塞本体61的圆周方向均匀分布。如图1所示，本实施例中，所述节流器64沿活塞本体61的轴向设置一组，每组中设置两个节流器64，两个节流器64沿活塞本体61圆周方向均匀分布，即二者夹角180°。当排出器活塞在气缸发生偏心时，气膜两侧的压力降发生变化，间隙变小的一侧气膜内的压力升高，间隙大的一侧气膜内压力降降低，因此压力差会将活塞推向活塞偏心的反方向，在反复的“偏心—逆调节”的过程中活塞最终处于气缸中心位置，和气缸完全隔离，实现气体润滑和支撑。

如图4所示，所述节流器64为圆柱形，节流器64上设置外螺纹，所述活塞本体61上设置有螺纹孔，所述节流器64安装在螺纹孔中；所述节流器64内部设置有连通节流器64两端的节流孔，节流孔的形成可通过现有技术中的喷砂、或腐蚀或拉丝处理等工艺形成，节流孔的加工为现有技术，本实施例中，所述节流器64的右端为内六角凹孔，以便安装拆卸，左端内部则为节流孔。

或者，所述节流器64采用现有技术中的节流器。

如图2、3所示，所述活塞本体61轴向的第二端设置有进气阀安装孔614，所述进气阀安装孔614的内端通向空腔611内部，所述进气阀安装孔614的外端通向外部；所述单向进气阀65包括安装在进气阀安装孔614外端处的底座651以及设置在进气阀安装孔614内端处的阀片652，所述底座651通过螺纹连接的方式安装在进气阀安装孔614外端处，所述底座651上设置有进气孔6511，所述底座651与阀片652之间通过弹性体653连接，在弹性体653作用下，所述阀片652能够堵住进气阀安装孔614。本实施例中，所述弹性体653采用弹簧，弹簧的两端分别与底座651、阀片652连接。

工作原理：

如图1所示，本实用新型中的斯特林制冷机排出器活塞在实际应用时，排出器活塞滑动安装在气缸中，气体经单向进气阀65进入到空腔611内部，在排出器活塞运行过程中，空腔611内部的气体经节流器64流出至排出器活塞与气缸之间的间隙中，形成均匀的气膜，即气浮轴承结构，隔离活塞和气缸，无需添加其他润滑剂，具有结构简单、成本低廉和可靠性高的优点，该方案取代了现有技术中气浮小孔的结构，其整体加工难度较小，避免了传统气浮结构小孔容易堵塞的缺陷。

由于压缩腔的压力作用，压缩腔的工质也会向膨胀腔流动，即压缩腔有向膨胀腔流动的正质量流量，该部分工质不参与斯特林制冷循环，不但会降低斯特林循环效率，甚至会带来物理上的碰撞等严重的实效问题，环形密封槽622能有效阻止工质气体从排出器活塞和气缸之间的环形间隙内从压缩腔向膨胀腔流动。

当活塞本体61轴向第二端的气压较大时，气体将阀片652顶开，弹性体653伸长，气体进入空腔611内部，当活塞本体61轴向第二端的气压较小时，阀片652在弹性体653的作用下关闭，其结构简单，动作可靠。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种斯特林制冷机排出器活塞，其特征在于：包括活塞本体(61)，活塞本体(61)轴向的第一端同轴设置有活塞堵头(62)，活塞本体(61)轴向的第二端同轴设置有连接杆(63)；

所述活塞本体(61)内部设置有空腔(611)，所述活塞本体(61)侧壁上设置有节流器(64)，节流器(64)的两端分别通向空腔(611)以及活塞本体(61)外侧；

所述活塞本体(61)轴向的第二端还设置有单向进气阀(65)，所述单向进气阀(65)能够实现仅向空腔(611)内部单向进气。

2.根据权利要求1所述的斯特林制冷机排出器活塞，其特征在于：所述活塞本体(61)为轴向第一端开口的圆筒形，活塞本体(61)开口中设置有活塞内层(612)，活塞内层(612)与活塞本体(61)的内壁之间形成所述空腔(611)；

所述活塞堵头(62)设置在活塞本体(61)的开口处。

3.根据权利要求2所述的斯特林制冷机排出器活塞，其特征在于：所述活塞堵头(62)朝向活塞本体(61)的一端设置有延伸部(623)，延伸部(623)伸入活塞本体(61)的开口中。

4.根据权利要求1所述的斯特林制冷机排出器活塞，其特征在于：所述活塞本体(61)轴向的第二端设置有向空腔(611)中凸起的凸起部(613)，活塞本体(61)轴向的第二端设置有延伸至凸起部(613)中的连接杆安装孔，所述连接杆(63)安装在连接杆安装孔中。

5.根据权利要求1所述的斯特林制冷机排出器活塞，其特征在于：所述活塞堵头(62)内部设置有堵头空腔(621)。

6.根据权利要求1所述的斯特林制冷机排出器活塞，其特征在于：所述活塞堵头(62)外壁上设置有沿圆周方向的环形密封槽(622)。

7.根据权利要求1所述的斯特林制冷机排出器活塞，其特征在于：所述连接杆(63)端部设置有外螺纹，所述连接杆(63)通过螺纹连接的方式安装在活塞本体(61)上。

8.根据权利要求1所述的斯特林制冷机排出器活塞，其特征在于：所述节流器(64)沿活塞本体(61)的轴向至少设置一组，每组中至少设置两个节流器(64)，每组中的所有节流器(64)沿活塞本体(61)的圆周方向均匀分布。

9.根据权利要求1所述的斯特林制冷机排出器活塞，其特征在于：所述节流器(64)为圆柱形，节流器(64)上设置外螺纹，所述活塞本体(61)上设置有螺纹孔，所述节流器(64)安装在螺纹孔中；

所述节流器(64)内部设置有连通节流器(64)两端的节流孔。

10.根据权利要求1所述的斯特林制冷机排出器活塞，其特征在于：所述活塞本体(61)轴向的第二端设置有进气阀安装孔(614)，所述进气阀安装孔(614)的内端通向空腔(611)内部，所述进气阀安装孔(614)的外端通向外部；

所述单向进气阀(65)包括安装在进气阀安装孔(614)外端处的底座(651)以及设置在进气阀安装孔(614)内端处的阀片(652)，所述底座(651)上设置有进气孔(6511)，所述底座(651)与阀片(652)之间通过弹性体(653)连接，在弹性体(653)作用下，所述阀片(652)能够堵住进气阀安装孔(614)。

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