CN219589188U - 一种gm制冷机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种GM制冷机，所述GM制冷机包括活塞装置和驱动装置；所述活塞装置包括第一级活塞部件与第二级活塞部件，所述第一级活塞部件包括有第一级气缸与位于第一级气缸中的第一活塞单元，所述第二级活塞部件包括有第二级气缸与位于第二级气缸中的第二活塞单元；所述驱动装置包括驱动电机、电机驱动套件、曲柄凸轮轴、曲柄连杆和电机曲柄凸轮；在所述第一级气缸与所述第二级气缸的内壁、所述曲柄连杆表面、所述电机曲柄凸轮轴和所述电机曲柄凸轮的外部均覆盖有二硫化钨涂层。本实用新型实施例通过二硫化钨涂层降低非金属和奥氏体不锈钢摩擦之间的摩擦，从而达到降低GM制冷机易损零部件的磨损，达到延长GM制冷机使用寿命。

Description

一种GM制冷机

技术领域

本实用新型属于制冷机技术领域，尤其涉及一种GM制冷机。

背景技术

GM制冷机主要应用于获得低温温度,主要分为4K,10K和77K制冷机,产品应用于核磁共振,半导体及泛半导体真空镀膜设备等。GM制冷机主要由驱动装置、活塞、气缸组成。GM制冷机一般为24小时不间断运行,通过电机带动配气阀门旋转以及活塞沿着气缸往复运动,将氦气不断压缩和膨胀,实现降温。

现有GM制冷机包括：活塞装置和驱动装置，其中：驱动装置驱动活塞装置进行活塞运动，所述驱动装置包括曲柄连杆和曲柄凸轮轴，所述曲柄连杆的一端连接着所述活塞装置，曲柄连杆的另一端连套接在所述曲柄凸轮轴上；活塞装置包括：气缸和位于气缸内的活塞等等。现在这种GM制冷机由于长时间的运行，由于GM制冷机中的曲柄凸轮轴、曲柄连杆、气缸等采用不锈钢材质，电机驱动套、导向动密封套、活塞动密封环、活塞等采用非金属材质，使得GM制冷机在运行过程中，金属与非金属之间的摩擦会加快曲柄连杆与导向动密封套之间的磨损，导致GM制冷机的制冷效率的大幅度下降。活塞在气缸内壁的长时间运行也会导致气缸内壁的粗糙程度变大，造成活塞动密闭套的磨损，降低GM制冷机的制冷效率，甚至造成驱动装置的过载，引起GM制冷机的停机。GM制冷机的长时间不停机运转也会引起曲柄凸轮轴与电机驱动套。

实用新型内容

本实用新型提供一种GM制冷机，通过在易损零部件上覆盖一层二硫化钨涂层，达到降低气缸与活塞之间的摩擦、提高电机驱动套的使用寿命和保证制冷机的制冷量的目标。

本实用新型提供了一种GM制冷机，所述制冷机包括：活塞装置和驱动装置，其中：

所述驱动装置驱动活塞装置进行活塞运动，所述驱动装置包括曲柄连杆和曲柄凸轮轴，所述曲柄连杆的一端连接着所述活塞装置，所述曲柄连杆的另一端连套接在所述曲柄凸轮轴上；

所述活塞装置包括：气缸和位于气缸内的活塞；

所述曲柄连杆表面涂覆有二硫化钨涂层，所述曲柄凸轮轴表面覆盖有二硫化钨涂层，所述气缸的内壁涂覆有二硫化钨涂层。

所述活塞装置包括：第一级活塞部件和第二级活塞部件，所述第一级活塞部件包括：第一级气缸和位于第一级气缸内的第一活塞单元，所述第二级活塞部件包括：第二级气缸和位于第二级气缸内的第二活塞单元；所述第一级活塞部件受所述曲柄连杆的驱动进行活塞运动，所述第二级活塞部件受第一级活塞部件的驱动进行活塞运动；所述第一级气缸的内壁涂覆有二硫化钨涂层，所述第二级气缸的内壁涂覆有二硫化钨涂层。

所述驱动装置还包括有驱动电机与电机驱动套；所述电机驱动套连接在所述驱动电机的电机凸轮上，所述曲柄凸轮轴与所述电机驱动套的内孔相连，所述曲柄连杆套接在所述曲柄凸轮轴上；所述电机驱动套在所述驱动电机的带动下带动所述曲柄凸轮轴旋转，所述曲柄凸轮轴带动所述曲柄连杆反复往返运动。

所述活塞装置包括有位于第一活塞单元中的活塞动密闭套，所述活塞动密闭套随第一活塞单元的运动而运动；所述活塞动密封套所采用的材料为聚四氟乙烯聚合物。

所述第一级活塞单元所采用的材料为酚醛棉布层压材料；所述第二级活塞单元所采用的材料为奥氏体不锈钢，所述第二级活塞单元的表面具有ETFE涂层。

所述曲柄连杆与所述第一级气缸的贯穿部分设置有导向动密封套，所述导向动密封套所采用的材料为聚酰亚胺聚合物。

所述第一级气缸所采用的材料为奥氏体不锈钢，所述第二级气缸所采用的材料为奥氏体不锈钢

所述气缸还包括有气缸端盖，所述气缸端盖与所述一级气缸相连，所述曲柄连杆的一端与所述气缸端盖相连，所述曲柄连杆与所述气缸端盖相连的部分设置有导向动密封套。

所述曲柄连杆一端与所述气缸端盖相连，所述曲柄连杆的中部套接在所述曲柄凸轮轴上，所述曲柄连杆的另一端贯穿所述第一级气缸与所述第一级活塞相连；所述曲柄连杆在所述曲柄凸轮轴的带动下，推动第一级活塞不间断往复运动。

所述驱动装置还包括有电机曲柄凸轮，所述电机曲柄凸轮与所述电机驱动套的内孔相连。

本实用新型实施例提供了一种GM制冷机，在GM制冷机中，第一级气缸与第二级气缸的内壁均均匀涂抹有二硫化钨涂层，二硫化钨涂层可以提高第一级气缸及第二级气缸内壁的表面硬度，可以大幅度降低第一级气缸与第一级活塞之间，第二级气缸与第二级活塞之间的摩擦力，减少了第一级气缸和第二级气缸的磨损，同时也减少了第一级活塞和第二级活塞的磨损，有效降低了驱动装置的负载，能有效延长GM制冷机的使用寿命和降低GM制冷机的维护频率。曲柄连杆的表面覆盖有二硫化钨涂层，有效降低了曲柄连杆与导向动密封套之间的摩擦力，有效降低了曲柄连杆的连接端与导动向密封套之间的磨损，从而保证GM制冷机的制冷效率与制冷量。曲柄凸轮轴的表面也同样涂覆有二硫化钨涂层，能够大幅度降低曲柄凸轮轴与电机驱动套的内孔之间的摩擦力，能够有效降低曲柄凸轮轴与电机驱动套之间的磨损，延长了GM制冷机的使用寿命。在电机曲柄凸轮的表面涂覆有一层二硫化钨涂层，可以大幅度增加电机曲柄凸轮的表面硬度，降低电机曲柄凸轮与电机驱动套之间的摩擦力，保证GM制冷机的制冷效率与制冷量。通过在易损零部件上涂抹类金刚石的耐磨涂层，可以降低易损零部件的损耗，延长GM制冷机的使用寿命与降低GM制冷机的维护频率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型中GM制冷机的内部的结构分布示意图。

图2是本实用新型实施例中第一级气缸与第二级气缸的具体结构示意图。

图3是本实用新型实施例中驱动装置与第一级气缸相连的具体结构示意图。

图4是本实用新型实施例中驱动装置的连接示意图。

图5是本实用新型实施例中驱动电机的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型中GM制冷机的内部的结构分布示意图，所述GM制冷机包括活塞装置1与驱动装置2，驱动装置2驱动活塞装置1进行活塞运动；所述活塞装置包括气缸和位于气缸内的活塞，具体的，这里活塞装置1包括：第一级活塞部件11和第二级活塞部件12，所述第一级活塞部件11包括：第一级气缸111和位于第一级气缸111内的第一活塞单元，所述第二级活塞部件12包括：第二级气缸121和位于第二级气缸内的第二活塞单元；所述驱动装置2包括曲柄连杆21、曲柄凸轮轴22和电机驱动套23；所述电机驱动套23连接在所述驱动电机的转轴上，所述曲柄凸轮轴22与所述电机驱动套23的内孔相连，所述曲柄连杆21套接在所述曲柄凸轮轴上，所述曲柄连杆与所述第一级气缸121的贯穿部分设置有导向动密封套211。

需要说明的是，在GM制冷机运行的过程中，驱动电机驱动曲柄连杆21使得第一级活塞部件11沿第一级气缸111往复运动，第一级活塞部件11同时驱动第二级活塞部件12沿第二级气缸121上下往返运动，将第一级气缸111与第二级气缸121内的氦气反复压缩膨胀，实现GM制冷机的降温制冷。

需要说明的是，曲柄连杆表面涂覆有二硫化钨涂层，所述曲柄凸轮轴表面覆盖有二硫化钨涂层，所述气缸的内壁涂覆有二硫化钨涂层，即所述第一级气缸的内壁涂覆有二硫化钨涂层，所述第二级气缸的内壁涂覆有二硫化钨涂层。这里所采用的二硫化钨涂层，是第一种具有高级别的硬度，良好的抗磨损的第一种涂层。其厚度通常为1微米到2微米，表面硬度可以达到2500HV，还具备有低级别的摩擦系数(0.15至0.25)，并且是第一种无油自润滑的涂层。

需要说明的是，这里的第一级气缸111与第二级气缸121采用的材质为奥氏体不锈钢，第一级活塞部件11采用的材料为酚醛棉布层压材料，第二级活塞部件12采用的材料为奥氏体不锈钢和ETFE涂层。金属与非金属之间的摩擦系数较大，第一级活塞部件11与第二级活塞部件12容易受到磨损，在给第一级气缸111与第二级气缸121的内壁均涂覆了二硫化钨涂层后，二硫化钨涂层可以提高第一级气缸111与第二级气缸121的内壁的表面硬度，并且大幅度降低第一级气缸111与第一级活塞部件11之间的摩擦力，大幅度降低所述第二级气缸121与第二级活塞部件12之间的摩擦力，有效地降低了第一级活塞部件11与第二级活塞部件12在运动时候与缸壁的磨损，有效地提高了第一级气缸111、第二级气缸121、第一级活塞部件11与第二级活塞部件12的使用寿命，保持了制冷机器的制冷效率，并且有效减少了驱动装置2的负载，从而达到延长GM制冷机的使用寿命和减少GM制冷机日常维护的频率。

需要说明的是，第一级活塞部件11还包括有活塞动密封环112，该塞动密封环112采用的材料为聚四氟乙烯聚合物，金属与非金属之间的摩擦系数较大，活塞动密封环112容易受到磨损。活塞动密封环112可以密封住第一级活塞部件11与第一级气缸111之间的空隙，防止第一级气缸111中的氦气泄漏，保证GM制冷机的制冷效率和制冷量。

需要补充说明的是，第一级气缸111采用的材质为奥氏体不锈钢，活塞动密封环112采用的材料为非金属。所以在第一级活塞部件11在第一级气缸111沿轴线往返运动的时候，活塞动密闭环112将会有较大的磨损。在给第一级气缸111的内壁均匀覆盖有二硫化钨涂层时，将可以大幅度降低活塞动密封环112与第一级气缸111内壁之间的摩擦力，避免了第一级气缸111内氦气的泄露，保证了所述GM制冷机的制冷效率。

需要说明的是，曲柄连杆21与第一级气缸111的贯穿处设置有导向动密闭套211，导向动密闭套211可以密封住曲柄连杆21与第一级气缸111之间的缝隙，防止造成第一级气缸111的氦气泄漏，造成GM制冷机的制冷效率和制冷量下降。曲柄连杆21所采用的材质为奥氏体不锈钢，导向动密闭套211采用的材料为聚酰亚胺聚合物。

图2是本实用新型实施例中第一级气缸与第二级气缸的具体结构示意图，所述第一级气缸111与第二级气缸121均位于同一条轴线上，所述第一级气缸111的直径可以是所述第二级气缸121直径的两倍。所述第一级活塞部件11安置在第一级气缸111中，通过所述驱动装置3驱动所述第一级活塞部件11在所述第一级气缸111中来回运动。所述第一级活塞部件11与所述二级活塞部件12相连，所述一级活塞部件11带动所述二级活塞部件12在所述第二级气缸121中往复运动。

需要说明的是，第一级气缸111的内壁均匀覆盖有二硫化钨涂层1111，第二级气缸121均匀覆盖有二硫化钨涂层1211；二硫化钨涂层1111可以大幅度增加第一级气缸111的表面硬度，同时也可以大幅度降低第一级活塞部件11与第一级气缸111之间的摩擦力；二硫化钨涂层1211可以大幅度增加第二级气缸121的表面硬度，有效降低第二级活塞部件12与第二级气缸121的摩擦力。通过涂覆二硫化钨涂层可以有效减少第一级气缸111与第二级气缸121内壁之间的磨损，也可以大幅度降低第一级活塞部件11与第二级活塞部件12的磨损，有效提高了GM制冷机中易损部件的使用寿命，保证了GM制冷机的制冷效率。同时也有效降低了驱动装置3的负载，延长了驱动电机的使用寿命。

图3是本实用新型实施例中驱动装置与第一级气缸相连的具体结构示意图，所述曲柄连杆21的一端穿过所述第一级气缸111并与所述第一级活塞部件11相连，所述曲柄连杆34的另一端设置在所述气缸端盖1112中，所述曲柄连杆21的中部与所述曲柄凸轮轴22配合，所述电机驱动套件23与所述驱动电机的转轴相连；所述驱动电机驱动所述电机驱动套件23运动，所述电机驱动套件23驱动所述曲柄连杆21往复运动。

具体的，驱动电机通过驱动曲柄连杆21往复运动，曲柄连杆21带动第一级活塞部件11沿着第一级气缸111的轴线上下往复运动，同时第一级活塞部件11带动第二级活塞部件12，第二级活塞部件12沿第二级气缸121的轴线往复运动，氦气不断地被压缩膨胀，实现降温制冷的目标。

需要说明的是，曲柄连杆21所采用的材质为奥氏体不锈钢，导向动密闭套211采用的材料为非金属，在曲柄连杆21的表面涂覆了二硫化钨涂层212，这样的设计可以增加曲柄连杆21的表层硬度，大幅度降低曲柄连杆21与导向动密封条211之间的摩擦系数，大幅度降低曲柄连杆21与导向动密封条211的磨损，保证了第一级气缸111里面的氦气不会泄露，从而保证了GM制冷机的制冷效率与制冷量。

图4是本实用新型实施例中驱动装置的连接示意图，所述驱动装置2还包括有驱动电机24和电机曲柄凸轮241；所述电机驱动套23的内孔连接在所述驱动电机的电机曲柄凸轮241上，所述曲柄凸轮轴22的一端连接在所述电机驱动套23的另一个内孔里，所述曲柄连杆21的中部与所述曲柄凸轮轴22配合。

具体的，电机驱动套连接在驱动电机的电机凸轮上，曲柄凸轮轴与所述电机驱动套的内孔相连，曲柄连杆套接在所述曲柄凸轮轴上；电机驱动套在所述驱动电机的带动下带动所述曲柄凸轮轴旋转，所述曲柄凸轮轴带动所述曲柄连杆反复往返运动。这里电机驱动套23采用的材料为聚酰亚胺聚合物，曲柄凸轮轴22采用的材料为奥氏体不锈钢，曲柄连杆34采用的材料为奥氏体不锈钢。对应的，在曲柄凸轮轴22的表面涂覆有二硫化钨涂层221，二硫化钨涂层221可以增大曲柄凸轮轴的表层硬度，大幅度降低曲柄凸轮轴22与电机驱动套23之间内孔的摩擦力，有效减少曲柄凸轮轴22与电机驱动套23的磨损，保证GM制冷机的制冷效率与制冷量。

图5是本实用新型实施例中驱动电机的连接示意图。所述电机曲柄凸轮241的一端连接在所述驱动电机上，所述电机曲柄凸轮241的另一端连接在所述电机驱动套23上的内孔里。

需要说明的是，电机驱动套23所采用的制作材料为聚酰亚胺聚合物，电机曲柄凸轮241采用的制作材料为奥氏体不锈钢。对应的，在电机曲柄凸轮241的表面涂覆有二硫化钨涂层2411，该二硫化钨涂层2411可以增大电机曲柄凸轮241的表层硬度，大幅度降低电机曲柄凸轮241与电机驱动套23之间的摩擦力，有效减少电机曲柄凸轮241与电机驱动套23的磨损，保证GM制冷机的制冷效率与制冷量。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种GM制冷机，在GM制冷机中，第一级气缸111内壁和第二级气缸121内壁上涂覆二硫化钨涂层，该二硫化钨涂层1211可以大幅度提高第一级气缸111和第二级气缸121内壁的表面硬度，降低第一级气缸111与第一级活塞部件11之间的摩擦力，也降低了第二级气缸121与第二级活塞部件12之间的摩擦力，有效地减少了第一级活塞部件11与第二级活塞部件12的磨损，有效地减少了第一级气缸111与第二级气缸121内壁的磨损，从而保证GM制冷机的制冷量与制冷效率，减少GM制冷剂的维护频率。

同时在曲柄连杆21表面涂覆有二硫化钨涂层212，可以有效地减少曲柄连杆21与导向动密封套211之间的摩擦力，降低曲柄连杆21与导向动密封套211的磨损，保证GM制冷机的制冷量与制冷效率，减少GM制冷剂的维护频率。

对应的，在电机曲柄凸轮241的表面涂覆有二硫化钨涂层2411，该二硫化钨涂层2411可以增大电机曲柄凸轮241的表层硬度，大幅度降低电机曲柄凸轮241与电机驱动套23之间的摩擦力，有效减少电机曲柄凸轮241与电机驱动套23的磨损，保证GM制冷机的制冷效率与制冷量。

同样的，在曲柄凸轮轴22的表面涂覆有二硫化钨涂层221，可以大幅度降低曲柄凸轮轴22与电机驱动套23内孔之间的摩擦，有效降低曲柄凸轮轴22与电机驱动套23的磨损。维持GM制冷机的制冷量与制冷效率，降低GM制冷机的维护频率。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中采用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种GM制冷机，其特征在于，所述制冷机包括：活塞装置和驱动装置，其中：

所述驱动装置驱动活塞装置进行活塞运动，所述驱动装置包括曲柄连杆和曲柄凸轮轴，所述曲柄连杆的一端连接着所述活塞装置，所述曲柄连杆的另一端连套接在所述曲柄凸轮轴上；

所述活塞装置包括：气缸和位于气缸内的活塞；

所述曲柄连杆表面涂覆有二硫化钨涂层，所述曲柄凸轮轴表面覆盖有二硫化钨涂层，所述气缸的内壁涂覆有二硫化钨涂层。

2.根据权利要求1所述的GM制冷机，其特征在于，所述活塞装置包括：第一级活塞部件和第二级活塞部件，所述第一级活塞部件包括：第一级气缸和位于第一级气缸内的第一活塞单元，所述第二级活塞部件包括：第二级气缸和位于第二级气缸内的第二活塞单元；所述第一级活塞部件受所述曲柄连杆的驱动进行活塞运动，所述第二级活塞部件受第一级活塞部件的驱动进行活塞运动；所述第一级气缸的内壁涂覆有二硫化钨涂层，所述第二级气缸的内壁涂覆有二硫化钨涂层。

3.根据权利要求1所述的GM制冷机，其特征在于，所述驱动装置还包括有驱动电机与电机驱动套；所述电机驱动套连接在所述驱动电机的电机凸轮上，所述曲柄凸轮轴与所述电机驱动套的内孔相连，所述曲柄连杆套接在所述曲柄凸轮轴上；所述电机驱动套在所述驱动电机的带动下带动所述曲柄凸轮轴旋转，所述曲柄凸轮轴带动所述曲柄连杆反复往返运动。

4.根据权利要求2所述的GM制冷机，其特征在于，所述第一级活塞部件还包括有活塞动密闭套，所述活塞动密闭套随第一活塞单元的运动而运动；所述活塞动密封套所采用的材料为聚四氟乙烯聚合物。

5.根据权利要求2所述的GM制冷机，其特征在于，所述第一活塞单元所采用的材料为酚醛棉布层压材料；所述第二活塞单元所采用的材料为奥氏体不锈钢，所述第二活塞单元的表面具有ETFE涂层。

6.根据权利要求2所述的GM制冷机，其特征在于，所述曲柄连杆与所述第一级气缸的贯穿部分设置有导向动密封套，所述导向动密封套所采用的材料为聚酰亚胺聚合物。

7.根据权利要求2所述的GM制冷机，其特征在于，所述第一级气缸所采用的材料为奥氏体不锈钢，所述第二级气缸所采用的材料为奥氏体不锈钢。

8.根据权利要求2所述的GM制冷机，其特征在于，所述气缸还包括有气缸端盖，所述气缸端盖与所述一级气缸相连，所述曲柄连杆的一端与所述气缸端盖相连，所述曲柄连杆与所述气缸端盖相连的部分设置有导向动密封套。

9.根据权利要求8所述的GM制冷机，其特征在于，所述曲柄连杆一端与所述气缸端盖相连，所述曲柄连杆的中部套接在所述曲柄凸轮轴上，所述曲柄连杆的另一端贯穿所述第一级气缸与所述第一级活塞相连；所述曲柄连杆在所述曲柄凸轮轴的带动下，推动第一级活塞不间断往复运动。

10.根据权利要求3所述的GM制冷机，其特征在于，所述驱动装置还包括有电机曲柄凸轮，所述电机曲柄凸轮与所述电机驱动套的内孔相连。