本發(fā)明屬于制冷機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種推移活塞系統(tǒng)及其在脈管制冷機(jī)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

脈管制冷機(jī)是一種低溫制冷機(jī)。而室溫推移活塞脈管制冷機(jī)是脈管制冷機(jī)中理論效率最高的之一。在室溫推移活塞脈管制冷機(jī)中，為了取得長壽命，一般采用間隙密封。在間隙密封式推移活塞系統(tǒng)中，因為結(jié)構(gòu)是凹式的，推移活塞與推移活塞氣缸間的間隙和推移活塞桿與推移活塞桿孔間的間隙很難保證。傳統(tǒng)的制造方法是推移活塞桿穿過推移活塞桿孔插入氣庫里，推移活塞桿在氣庫里裝在片彈簧上，片彈簧固定在氣庫上，推移活塞裝于推移活塞桿上，推移活塞桿與推移活塞桿孔間的間隙可保證，但推移活塞與推移活塞氣缸間的間隙就難以保證。因而，這種脈管制冷機(jī)雖然有和卡諾一樣的理論效率，但至如今無法投入應(yīng)用。

中國專利cn104654648a公開了一種多級階梯活塞式脈管制冷機(jī)，包括壓縮機(jī)、n級冷凍部及n級階梯推移活塞系統(tǒng)，其中，n為大于1的整數(shù)，冷凍部包括冷卻器、回?zé)崞?、冷頭及脈管，第n級冷凍部中的冷頭作為第n級冷量輸出端，壓縮機(jī)的壓縮腔與冷凍部中的冷卻器連接，n級階梯推移活塞系統(tǒng)的推移活塞工作腔分別與脈管連接，n級階梯推移活塞系統(tǒng)的推移活塞背工作腔與壓縮機(jī)的壓縮腔連通，至少一級冷凍部中的脈管和與其相連的階梯推移活塞工作腔之間連接有調(diào)整腔。該發(fā)明雖然可以通過調(diào)節(jié)調(diào)整腔的容積從而使脈管冷端的氣體的流量與壓力工作在最佳相位角，同時兼顧各級的輸入功的分配，但是仍然沒有解決上述間隙問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，裝配簡單，能有效保證同軸度，推移活塞桿與推移活塞桿孔間隙及推移活塞與推移 活塞氣缸間隙均能得到保證的新型推移活塞系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一個目的是將新型推移活塞系統(tǒng)應(yīng)用在脈管制冷機(jī)中。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種推移活塞系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括同軸裝配的推移活塞體及推移活塞氣缸體，

所述的推移活塞體包括同軸設(shè)置的推移活塞、推移活塞桿及推移活塞軸組件，所述的推移活塞軸組件包括推移活塞軸、片彈簧固定隔板以及將推移活塞軸與片彈簧固定隔板相連接的片彈簧，所述的片彈簧隔板上設(shè)有安裝凸臺，該安裝凸臺與推移活塞軸同軸安裝，并且所述的推移活塞、推移活塞桿、推移活塞軸與安裝凸臺同軸設(shè)置；

所述的推移活塞氣缸體包括推移活塞氣缸、與推移活塞氣缸同軸設(shè)置的推移活塞桿孔及推移活塞氣缸安裝口；

所述的推移活塞安裝在推移活塞氣缸內(nèi)，推移活塞軸安裝在推移活塞軸安裝孔內(nèi)，所述的推移活塞氣缸安裝口安裝在安裝凸臺上。

所述的推移活塞軸與推移活塞軸安裝孔之間采用無間隙或過盈配合。

所述的推移活塞與推移活塞氣缸之間采用間隙配合，

所述的推移活塞桿與推移活塞桿孔之間采用間隙配合。

所述的推移活塞氣缸安裝口與片彈簧固定隔板的安裝凸臺之間采用無間隙或過盈配合。

所述的片彈簧的徑向剛度很大，軸向剛度適中。這樣，所述的片彈簧固定隔板與推移活塞軸在徑向可看作一體，在軸向可相對做往復(fù)運(yùn)動。裝配要求是推移活塞軸與片彈簧固定隔板要保證足夠的同軸度。

所述的推移活塞包括多級階梯型推移活塞、反e型推移活塞或多級耙型推移活塞中的一種。

所述的推移活塞還可以為一級結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，多級階梯型推移活塞為內(nèi)部具有中空結(jié)構(gòu)的多級階梯型推移活塞，該多級階梯型推移活塞的各階梯之間呈同軸設(shè)置，并開設(shè)有衡壓孔，使得多級階梯型推移活塞質(zhì)量減輕的同時，亦可作為氣庫的容積。而在實際使用時，所述的多級階梯型推移活塞系統(tǒng)具有外加氣庫。

所述的推移活塞氣缸體還包括與推移活塞氣缸同軸設(shè)置的推移活塞桿裝配體，該推移活塞桿裝配體與推移活塞氣缸分離，所述的推移活塞桿孔開設(shè)在推移活塞桿 裝配體上，并與推移活塞桿裝配體同軸設(shè)置。

所述的片彈簧固定隔板設(shè)有兩個同軸的安裝凸臺，一個與推移活塞氣缸安裝口配合，另一個與推移活塞氣缸體中的推移活塞桿體安裝孔配合。

一種推移活塞系統(tǒng)在脈管制冷機(jī)中的應(yīng)用，所述的推移活塞系統(tǒng)用于脈管制冷機(jī)，其中，所述的脈管制冷機(jī)包括

壓縮機(jī)：包括由壓縮氣缸與壓縮活塞形成壓縮腔，

冷凍部：包括冷卻器、回?zé)崞?、冷頭及脈管，所述的冷卻器的一端分別與壓縮機(jī)口、推移活塞系統(tǒng)的背腔口連接，所述的脈管的一端與推移活塞系統(tǒng)的前腔口連接。

優(yōu)選的，當(dāng)推移活塞為多級階梯型推移活塞時，推移活塞氣缸體也呈階梯狀結(jié)構(gòu)，每一級推移活塞與活塞氣缸都會形成一個前腔，在前腔上開設(shè)有前腔口，每一個前腔口都可以連接一個脈管，這樣就可以應(yīng)用在多級脈管制冷機(jī)和多冷凍部脈管制冷機(jī)中。

優(yōu)選的，所述的壓縮機(jī)中的壓縮活塞可由直線電機(jī)驅(qū)動，冷凍部的各部件如回?zé)崞骱兔}管等兩端還設(shè)有使氣體均勻流入的氣體均勻器。

優(yōu)選的，所述的壓縮氣缸與推移活塞還可以采用一體式結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述的脈管制冷機(jī)為多級脈管制冷機(jī)。

優(yōu)選的，所述的脈管制冷機(jī)為多冷凍部脈管制冷機(jī)。

優(yōu)選的，所述的推移活塞軸可以采用熱漲系數(shù)小的材料如不銹鋼材質(zhì)制成，推移活塞氣缸體可以采用熱漲系數(shù)大的材料如鋁質(zhì)材料，這樣在在安裝時可將推移活塞氣缸體加熱，即可很容易進(jìn)行安裝。當(dāng)然也可采用同樣的材料制成。

本發(fā)明推移活塞系統(tǒng)采用非加工中心加工時，推移活塞氣缸體可分部加工，易于保證推移活塞氣缸與推移活塞桿孔的同軸度，采用片彈簧固定隔板結(jié)構(gòu)，較易保證推移活塞系統(tǒng)中的同軸度，更易保證推移活塞與推移活塞氣缸之間的間隙和推移活塞桿與推移活塞桿孔之間的間隙。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用新型推移活塞軸及推移活塞結(jié)構(gòu)，在推移活塞上設(shè)置推移活塞桿，并在推移活塞桿開設(shè)推移活塞軸安裝孔，推移活塞軸裝于推移活塞軸安裝孔內(nèi)；推移活塞汽缸上開設(shè)有推移活塞桿孔，所述的推移活塞桿裝于推移活塞桿孔內(nèi)；同時，推移活塞軸與片彈簧固定隔板之間采用片彈簧支撐；推移活塞氣缸體裝于片彈簧固定隔板上。采用上述裝配結(jié)構(gòu)，使得推移活塞、推移活塞桿、 推移活塞軸在制造上很容易保持同軸度，推移活塞汽缸、推移活塞桿孔也很容易保持同軸度；推移活塞軸與片彈簧固定隔板亦很容易保持同軸度；因此，在裝配時，推移活塞軸與推移活塞軸安裝孔、推移活塞氣缸體與片彈簧固定隔板只要保證同軸度，就可以保證七者的同軸度。推移活塞軸和推移活塞軸安裝孔、推移活塞氣缸體與片彈簧固定隔板只要采用過盈配合即可保證同軸度。在安裝時，可將推移活塞軸冷卻，且將推移活塞氣缸體加熱或?qū)⑵瑥椈晒潭ǜ舭謇鋮s，即可很容易安裝。

本發(fā)明推移活塞系統(tǒng)可供多級脈管制冷機(jī)和多冷凍部脈管制冷機(jī)使用，推移活塞可成對使用以減小振動，也可采用減振器來減小振動。本發(fā)明引入了推移活塞、推移活塞軸、推移活塞氣缸以及片彈簧固定隔板之間保持同軸度的方法，進(jìn)而保證了推移活塞與推移活塞氣缸之間、推移活塞桿與推移活塞桿孔之間均為間隙配合，實現(xiàn)間隙密封，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的推移活塞與推移活塞氣缸間的間隙難以保證的技術(shù)問題，有效延長了推移活塞系統(tǒng)的使用壽命，為推移活塞型脈管制冷機(jī)投入實際應(yīng)用提供了技術(shù)支持和保障。

附圖說明

圖1為實施例1推移活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例1推移活塞氣缸體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-1為實施例1推移活塞氣缸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-2為實施例1推移活塞桿裝配體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例1推移活塞與推移活塞氣缸體裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實施例1推移活塞軸組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實施例1推移活塞體與推移活塞氣缸體裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為實施例1推移活塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為實施例1推移活塞系統(tǒng)用于脈管制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為實施例2推移活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為實施例2推移活塞氣缸體前端蓋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為實施例2推移活塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為實施例3推移活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為實施例3推移活塞氣缸體前端蓋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為實施例3推移活塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13-1為實施例3推移活塞系統(tǒng)用于多級脈管制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13-2為實施例3推移活塞系統(tǒng)用于多冷凍部脈管制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為實施例4推移活塞結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為實施例4推移活塞氣缸體前端蓋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16為實施例4推移活塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17為實施例5推移活塞氣缸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18為實施例5推移活塞桿孔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖19為實施例5推移活塞軸組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖20為實施例5推移活塞體與推移活塞氣缸體裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖21為實施例5推移活塞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，11—推移活塞體、111—推移活塞、112—推移活塞桿、113—衡壓孔、121—推移活塞軸安裝孔、12—推移活塞軸、13—片彈簧、14—片彈簧固定隔板、15—安裝凸臺、16—安裝凸臺、12a—過盈配合、14a—過盈配合、141—第一推移活塞、142—第二推移活塞、143—第三推移活塞、21—推移活塞氣缸體、211—推移活塞氣缸、212—推移活塞桿孔、211a—間隙密封、212a—間隙密封、213—推移活塞氣缸安裝口、214—推移活塞桿裝配體、22—前端蓋、221—推移活塞前腔、221a—第一推移活塞前腔、221b—第二推移活塞前腔、221c—第三推移活塞前腔、222—推移活塞背腔、223—?dú)鈳臁?3—后端蓋、231—背腔口、232—前腔口、232a—第一推移活塞前腔口、232b—第二推移活塞前腔口、232c—第三推移活塞前腔口、233—推移活塞桿孔體、234—推移活塞桿體安裝孔、30—壓縮機(jī)、31—直線電機(jī)、32—壓縮活塞、33—壓縮氣缸、34—壓縮腔、341—壓縮機(jī)口、40—冷凍部、41—冷卻器、42—回?zé)崞鳌?3—冷頭、44—脈管、42a—第一級回?zé)崞鳌?3a—第一級冷頭、44a—第一級脈管、42b—第二級回?zé)崞鳌?3b—第二級冷頭、44b—第二級脈管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。

實施例1：

圖1所示，推移活塞體11內(nèi)有推移活塞111，推移活塞桿112，推移活塞軸安 裝孔121。推移活塞111，推移活塞桿112，推移活塞軸安裝孔121要保證足夠的同軸度。

圖2所示，推移活塞氣缸體21內(nèi)有推移活塞氣缸211，推移活塞桿孔212，推移活塞氣缸安裝口213和背腔口231。推移活塞氣缸211，推移活塞桿孔212，推移活塞氣缸安裝口213要保證足夠的同軸度。

由于在實際加工過程中，將推移活塞氣缸體21進(jìn)行一次加工，同時還要考慮到推移活塞氣缸211，推移活塞桿孔212及推移活塞氣缸安裝口213的同軸度，難度較大。因此，可將推移活塞氣缸體21進(jìn)行分開加工，即將推移活塞桿裝配體214與推移活塞氣缸211進(jìn)行分離設(shè)置，可分別對推移活塞氣缸211(見圖2-1)與推移活塞桿裝配體214(見圖2-2)進(jìn)行單獨(dú)加工，加工時應(yīng)盡可能保證推移活塞氣缸211與推移活塞桿裝配體214有足夠的同軸度，推移活塞桿孔212與推移活塞桿裝配體214也要保證足夠的同軸度。

圖3所示，裝配推移活塞氣缸體21與推移活塞體11，推移活塞桿112插入推移活塞桿孔212中，其中，推移活塞體11與推移活塞氣缸體21保證足夠的同軸度。推移活塞111與推移活塞氣缸211的配合采用間隙配合，該間隙即為間隙密封211a，推移活塞桿112與推移活塞桿孔212的配合采用間隙配合，該間隙即為間隙密封212a。推移活塞111與推移活塞氣缸211形成了推移活塞背腔222。

圖4所示，推移活塞軸組件有推移活塞軸12，片彈簧固定隔板14和片彈簧13。推移活塞軸12與片彈簧固定隔板14通過片彈簧13聯(lián)結(jié)。片彈簧13的徑向剛度很大，軸向剛度適中。這樣，片彈簧固定隔板14和推移活塞軸12在徑向可看作一體，在軸向可相對做往復(fù)運(yùn)動。裝配要求是推移活塞軸12與片彈簧固定隔板14的安裝凸臺15要保證足夠的同軸度。

圖5所示，裝配推移活塞體與推移活塞氣缸體，推移活塞軸12插入推移活塞軸安裝孔121中，推移活塞軸12與推移活塞軸安裝孔121可采用過盈配合12a，這樣推移活塞軸12與推移活塞軸安裝孔121可保證同軸度。片彈簧固定隔板14的安裝凸臺15與推移活塞氣缸體21的推移活塞氣缸安裝口213可采用過盈配合14a，這樣片彈簧固定隔板14與推移活塞氣缸體21可保證同軸度。推移活塞氣缸211與推移活塞桿孔212有足夠的同軸度；推移活塞111，推移活塞桿112與推移活塞軸安裝孔121有足夠的同軸度；推移活塞軸12與片彈簧固定隔板14有足夠的同軸度。因而，推移活塞氣缸211和推移活塞111有足夠的同軸度，推移活塞桿孔 212和推移活塞桿112有足夠的同軸度。

圖6所示，推移活塞系統(tǒng)中形成了推移活塞前腔221、推移活塞背腔222及氣庫223。氣庫223的容積主要為后端蓋23與推移活塞氣缸體21形成的空容積。前腔有前腔口232，背腔有背腔口231。

圖7所示為采用本實施例推移活塞系統(tǒng)的脈管制冷機(jī)。在壓縮機(jī)30中，壓縮氣缸33與壓縮活塞32形成壓縮腔34，壓縮活塞32由直線電機(jī)31驅(qū)動。冷凍部40包括冷卻器41，回?zé)崞?2，冷頭43和脈管44。冷卻器41，回?zé)崞?2，冷頭43和脈管44兩端一般有氣體均勻器使氣體均勻流入。冷卻器41的一端分別接于壓縮機(jī)口341與推移活塞系統(tǒng)的背腔口231，脈管一端接于推移活塞系統(tǒng)的前腔口232。

這里，推移活塞軸12可與推移活塞桿112一體，這時，可在推移活塞111上設(shè)置推移活塞桿112安裝孔，使推移活塞111與推移活塞桿112同軸。

實施例2：

圖10為多級階梯型推移活塞系統(tǒng)，其中，多級階梯型推移活塞制成中空，并開有衡壓孔113，使得多級階梯推移活塞質(zhì)量減輕的同時亦可作為氣庫的容積，如圖8所示，多級階梯型推移活塞具有第一推移活塞141，第二推移活塞142及第三推移活塞143，第二推移活塞142、第三推移活塞143與第一推移活塞141盡可能保持同軸度。圖9中，推移活塞氣缸體前端蓋22與第二推移活塞142、第三推移活塞143之間分別設(shè)有第二推移活塞氣缸212、第三推移活塞氣缸213，兩者應(yīng)盡可能保持足夠的同軸度。

其中，推移活塞氣缸211(在本實施例中即可看作第一推移活塞氣缸)與第一推移活塞141形成第一推移活塞前腔221a，第二推移活塞氣缸212與第二推移活塞142形成第二推移活塞前腔221b，第三推移活塞氣缸213與第三推移活塞143形成第三推移活塞前腔221c。第一推移活塞前腔221a有第一推移活塞前腔口232a，第二推移活塞前腔221b有第二推移活塞前腔口232b，第三推移活塞前腔221c有第三推移活塞前腔口232c。

其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同。

實施例3：

圖13為反e型推移活塞系統(tǒng)，其中，推移活塞111為反e型活塞，如圖11所示；圖12所示為與反e型活塞相適配的推移活塞氣缸體前端蓋；如圖13所示， 反e型推移活塞系統(tǒng)中設(shè)有第一推移活塞前腔221a及第二推移活塞前腔221b，并且第一推移活塞前腔221a有第一推移活塞前腔口232a，第二推移活塞前腔221b有第二推移活塞前腔口232b。其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同。

圖13-1為本實施例反e型推移活塞系統(tǒng)用于多級脈管制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，冷凍部40由冷卻器41、第一級回?zé)崞?2a、第一級冷頭43a及第一級脈管44a組成；并且第一級回?zé)崞?2a又與第二級回?zé)崞?2b并聯(lián)連接，再連接第二級冷頭43b、第二級脈管44b。其中，第一推移活塞前腔口232a、第二推移活塞前腔口232b分別與第一級脈管44a和第二級脈管44b連接，冷卻器41的一端分別與壓縮機(jī)30的壓縮機(jī)口341、推移活塞系統(tǒng)的背腔口231相連接，這樣就可以應(yīng)用在二級脈管制冷機(jī)中。由于各個脈管分別連接一個推移活塞前腔，從而沒有dc氣流。如果只有一個推移活塞前腔，氣體會在兩個脈管之間自由流動，產(chǎn)生dc氣流，影響制冷效率。

圖13-2為本實施例反e型推移活塞系統(tǒng)用于多冷凍部脈管制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，采用兩并聯(lián)設(shè)置的冷凍部40，每個冷凍部均由冷卻器41、回?zé)崞?2、冷頭43及脈管44組成。由于各個脈管分別連接一個推移活塞前腔，從而不會產(chǎn)生dc氣流。

實施例4：

圖16為多級耙型推移活塞系統(tǒng)，其中，推移活塞111為多級耙型推移活塞，如圖14所示；圖15所示為與多級耙型推移活塞相適配的推移活塞氣缸體前端蓋；如圖16所示，多級耙型推移活塞系統(tǒng)中設(shè)有第一推移活塞前腔221a、第二推移活塞前腔221b及第三推移活塞前腔221c，并且第一推移活塞前腔221a有第一推移活塞前腔口232a，第二推移活塞前腔221b有第二推移活塞前腔口232b，第三推移活塞前腔221c有第三推移活塞前腔口232c。其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同。

實施例5：

圖21為多凸臺隔板推移活塞系統(tǒng)，推移活塞氣缸體21采用推移活塞氣缸(見圖17)與推移活塞桿孔(見圖18)分開加工的方法，推移活塞桿孔體233設(shè)有推移活塞桿體安裝孔234，加工時應(yīng)盡可能保證推移活塞氣缸211和推移活塞氣缸安裝口213有足夠的同軸度，推移活塞桿孔212與推移活塞桿體安裝孔234有足夠的同軸度。

圖19所示為本實施例中推移活塞軸組件，采用多凸臺片彈簧固定隔板14，設(shè) 有安裝凸臺15及安裝凸臺16，加工時應(yīng)盡可能保證每個凸臺的同軸度。圖20中，推移活塞桿體安裝孔234安裝在多凸臺片彈簧固定隔板14的安裝凸臺16上，并且推移活塞桿體安裝孔234與安裝凸臺16只要過盈配合即可保證同軸度。在安裝時可將推移活塞桿孔安裝臺233冷卻或?qū)⒍嗤古_片彈簧固定隔板14加熱即可很容易安裝。其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同。

具有多個推移活塞前腔的推移活塞應(yīng)用于多級脈管制冷機(jī)或多冷凍部脈管制冷機(jī)，每個脈管的熱端連接一個推移活塞前腔。

本發(fā)明中的過盈配合的安裝可采用加熱或冷卻的方法，也可采用壓力方法。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。