一種線性整體式斯特林製冷的製造方法
2023-06-09 11:39:16
一種線性整體式斯特林製冷的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種線性整體式斯特林制冷機，包括杜瓦、膨脹機和壓縮機。杜瓦圓周外側設有用於減小冷頭振動的減振器。膨脹機包括膨脹氣缸和排出器組件。壓縮機包括定活塞、動氣缸、直線電機和用於調整排出器與動氣缸運動相位差的調相機構。定活塞為中空結構，膨脹機位於定活塞的內部。定活塞套接在動氣缸內，定活塞與動氣缸之間為無接觸間隙密封結構，定活塞與動氣缸組成的密封腔體為壓縮腔。動氣缸在直線電機驅動下沿其軸向作往復運動。由以上技術方案可知，本發明不僅縮短了線性整體式斯特林制冷機的整機長度，還減小了冷頭處的振動，有利於線性斯特林制冷機在飛彈的陀螺框架上應用。
【專利說明】一種線性整體式斯特林制冷機
【技術領域】
[0001]本發明涉及斯特林制冷機【技術領域】，具體涉及一種線性整體式斯特林制冷機。
[0002]
【背景技術】
[0003]目前，斯特林制冷機主要有旋轉整體式斯特林制冷機、線性分置式斯特林制冷機和線性整體式斯特林制冷機三種類型。旋轉整體式斯特林制冷機由旋轉電機驅動，外形呈「L」形，在旋轉工況下，不僅需要增加配重，旋轉電機還會給冷頭處帶來較大的徑向振動。線性分置式斯特林制冷機由對置式線性壓縮機和膨脹機組成，中間由分支管連接，外形呈「 M 」形。線性分置式斯特林制冷機在旋轉工況下需分開放置壓縮機和膨脹機，這將佔用較大空間，且壓縮機與膨脹機之間分置管的柔性是影響旋轉的重要因素。線性整體式斯特林制冷機由單個線性壓縮機和膨脹機組成，兩者沿軸向依次排列，長度較長，限制了可旋轉角度。另外，此種類型制冷機由單個壓縮機驅動，冷頭振動較大。
[0004]
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於解決現有的旋轉整體式斯特林制冷機、線性分置式斯特林制冷機及線性整體式斯特林制冷機在旋轉工況下的應用弊端，提供一種線性整體式斯特林制冷機，該斯特林制冷機具有結構對稱、長度短、低振動便於旋轉等特點。
[0006]為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案:一種線性整體式斯特林制冷機，包括杜瓦、膨脹機和壓縮機。所述的杜瓦圓周外側設有用於減小冷頭振動的減振器。所述的膨脹機包括膨脹氣缸和排出器組件。所述的壓縮機包括定活塞、動氣缸、直線電機和用於調整排出器與動氣缸運動相位差的調相機構。所述的定活塞為中空結構，所述的膨脹機位於定活塞的內部。所述的定活塞套接在動氣缸內，所述的定活塞與動氣缸之間為無接觸間隙密封結構，所述的定活塞與動氣缸組成的密封腔體為壓縮腔。所述的動氣缸在直線電機驅動下沿其軸向作往復運動。所述的定活塞圓周外側固設有上封蓋，所述的杜瓦、膨脹氣缸和減振器的底部均與上封蓋頂部固定相連。所述的動氣缸的下方設有下封蓋。
[0007]進一步的，所述的用於減小冷頭振動的減振器包括質量塊和固設在質量塊兩端的減震黃。
[0008]所述的排出器組件包括排出器外殼、排出器堵頭、網片和排出器連接杆。所述的排出器堵頭和排出器連接杆上分別設有通氣孔。所述的排出器組件上端位於膨脹氣缸內。
[0009]所述的動氣缸上下兩端分別固設有第一膜片彈簧和第二膜片彈簧。
[0010]所述的用於調整排出器與動氣缸運動相位的調相機構包括第一軸承、第二軸承、第三軸承、連杆、齒條、齒輪、凸輪和凸輪支架。
[0011]進一步的，所述的直線電機為2個，且對稱設置在動氣缸的兩側。所述的直線電機包括動子組件和定子組件。所述的動子組件由動子骨架和永磁體組成，或者由動子骨架和繞組組成。所述的定子組件由定子骨架、外磁極和繞組組成，或者由定子骨架、外磁極和永磁體組成。所述的動子組件與動氣缸固定相連。所述的定子骨架固設在上封蓋和下封蓋之間，所述的第一膜片彈簧的內側與動氣缸頂部固定相連，第一膜片彈簧的外側與定子骨架固定相連。所述的第二膜片彈簧的內側通過動子組件與動氣缸的底部固定相連，第二膜片彈簧的外側與定子骨架固定相連。
[0012]更進一步的，所述的上封蓋上固設有若干個振動傳導杆，所述的減振器通過振動傳導杆與上封蓋固定相連；所述的上封蓋上設有若干個振動傳導杆連接孔和I個抽氣口。
[0013]由以上技術方案可知，本發明將膨脹機放置在定活塞內部，縮短了線性整體式斯特林制冷機的整機長度；並通過在杜瓦外側設置減振器，能夠減小冷頭處的振動位移，有利於線性斯特林制冷機在飛彈的陀螺框架上應用。
[0014]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是本發明減振器的結構示意圖；
圖3是本發明排出器組件的結構示意圖；
圖4是本發明調相機構的結構示意圖；
圖5是實施例1中動子組件的結構示意圖；
圖6是實施例1中定子組件的結構示意圖；
圖7是實施例2中動子組件的結構示意圖；
圖8是實施例2中定子組件的結構示意圖；
圖9是圖1的A-A向視圖。
[0016]其中:
1、杜瓦，2、膨脹氣缸，3、排出器組件，4、減振器，5、動氣缸，6、定活塞，7、動子組件，8、調相機構，9、上封蓋，10、下封蓋，11、第一膜片彈簧，12、第二膜片彈簧，13、定子組件，14、振動傳導杆，15、定子骨架，16、定子繞組，17、磁極，18、定子永磁體，31、排出器連接杆，32、網片，33、排出器外殼，34、排出器堵頭，35、排出器堵頭通氣孔，36、排出器連接杆通氣孔，41、上減震簧,42、第一質量塊,43、第二質量塊,44、下減震簧,71、動子永磁體,72、動子骨架,73、動子繞組，81、第一軸承，82、第二軸承，83、第三軸承，84、連杆，85、齒條，86、齒輪、凸輪，87、凸輪支架。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步說明:
實施例1
如圖1所示的一種線性整體式斯特林制冷機，包括杜瓦1、膨脹機和壓縮機。所述的杜瓦I圓周外側設有用於減小冷頭振動的減振器4。所述的膨脹機包括膨脹氣缸2和排出器組件3。所述的壓縮機包括定活塞6、動氣缸5、直線電機和用於調整排出器與動氣缸運動相位差的調相機構8。所述的定活塞6為中空結構，所述的膨脹機位於定活塞6的內部。所述的定活塞6套接在動氣缸5內，所述的定活塞6與動氣缸5之間為無接觸間隙密封結構，所述的定活塞6與動氣缸5組成的密封腔體為壓縮腔。所述的動氣缸5在直線電機驅動下沿其軸向作往復運動。所述的定活塞6圓周外側固設有上封蓋9，所述的杜瓦1、膨脹氣缸2和減振器4的底部均與上封蓋9頂部固定相連。所述的動氣缸5的下方設有下封蓋10。通過將膨脹機放置在中空結構的定活塞6的內部，能夠縮短整個制冷機的長度。
[0018]進一步的，如圖2所示，所述的用於減小冷頭振動的減振器4包括質量塊和固設在質量塊兩端的減震簧41、44。具體地說，所述的質量塊為環狀，包括第一質量塊42和第二質量塊43。所述的第一質量塊42位於上下兩個環狀減震簧41與44的內壁之間；所述的第二質量塊43位於兩個環狀減震簧41與44的外壁之間。通過在杜瓦I的圓周外側設置減振器4，且使減振器4與上封蓋9固定相連，能夠減小冷頭處的振動。
[0019]如圖1和圖3所示，所述的排出器組件3包括排出器外殼33、排出器堵頭34、網片32和排出器連接杆31。所述的排出器堵頭34和排出器連接杆31上分別設有排出器堵頭通氣孔35和排出器連接杆通氣孔36。所述的排出器組件3上端位於膨脹氣缸2內，下端位於定活塞6內部。
[0020]如圖1所示，所述的動氣缸5上下兩端分別固設有第一膜片彈簧11和第二膜片彈簧12。通過第一膜片彈簧11和第二膜片彈簧12，既能夠從軸向上給作往復運動的動氣缸5一個恢復作用力，又能從徑向上給動氣缸5支撐力、防止動氣缸5發生徑向位移，保證動氣缸5與定活塞6之間的間隙密封。
[0021]如圖1和圖4所示，所述的用於調整排出器與動氣缸運動相位的調相機構8包括第一軸承81、第二軸承82、第三軸承83、連杆84、齒條85、(齒輪、凸輪)86和凸輪支架87。所述的第一軸承81與排出器連接杆31固定相連。所述的第三軸承83與凸輪支架87固定相連，且凸輪支架87與下封蓋10固定相連。所述的(齒輪、凸輪)86與齒條85嚙合連接。連杆84兩端分別與第一軸承81和第二軸承82活動連接。齒條85為兩個，且分別與動氣缸5固定相連。通過調相機構8，能夠將定活塞6和排出器組件3之間的運動相位差調整為規定的數值。
[0022]進一步的，所述的直線電機為2個，且對稱設置在動氣缸5的兩側。所述的直線電機包括動子組件7和定子組件13。如圖5和圖6所示，所述的動子組件7由動子骨架72和動子永磁體71組成，所述的定子組件由定子骨架15、磁極17和定子繞組16組成。所述的動子組件7與動氣缸5固定相連。所述的定子骨架15固設在上封蓋9和下封蓋10之間。所述的第一膜片彈簧11的內側與動氣缸5頂部固定相連，第一膜片彈簧11的外側與定子骨架15固定相連。所述的第二膜片彈簧11的內側通過動子組件7與動氣缸5的底部固定相連，第二膜片彈簧11的外側與定子骨架15固定相連。
[0023]更進一步的，如圖1和圖9所示，所述的上封蓋9上固設有若干個振動傳導杆14，所述的減振器4通過振動傳導杆14與上封蓋9固定相連。所述的上封蓋9上設有若干個振動傳導杆連接孔92和I個抽氣口 91。若上封蓋9上設有η個振動傳導杆連接孔92，設a為振動傳導杆連接孔92與抽氣口 91的中心夾角，則a的取值範圍為5°?360° /η。優選的，所述的若干個振動傳導杆連接孔92在上封蓋9上均勻分布。通過將抽氣口 91設置在上封蓋上，並使其與各個振動傳導杆連接孔92的中心夾角的範圍為5°?360° /n;能夠避免抽氣口放置在整機尾端和側面上而導致整機的體積增加。
[0024]實施例2 如圖7和圖8所示，所述的動子組件7由動子骨架72和動子繞組73組成。所述的定子組件13由定子骨架15、磁極17和定子永磁體18組成。
[0025]其它同實施例1。
[0026]在運行過程中，定活塞6固定不動，動氣缸5在直線電機動子組件7的驅動下沿其軸向作往復運動。本發明將膨脹機放置在定活塞6內部，縮短了線性整體式斯特林制冷機的整機長度；並通過在杜瓦I外側設置減振器4，能夠減小冷頭處的振動位移，有利於線性斯特林制冷機在飛彈的陀螺框架上應用。
[0027]以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種線性整體式斯特林制冷機，包括杜瓦(I)、膨脹機和壓縮機，其特徵在於:所述的杜瓦(I)圓周外側設有用於減小冷頭振動的減振器(4);所述的膨脹機包括膨脹氣缸(2)和排出器組件(3);所述的壓縮機包括定活塞(6)、動氣缸(5)、直線電機和用於調整排出器與動氣缸運動相位差的調相機構(8);所述的定活塞(6)為中空結構，所述的膨脹機位於定活塞(6)的內部；所述的動氣缸(5)在直線電機驅動下沿其軸向作往復運動。
2.根據權利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機，其特徵在於:所述的定活塞(6)圓周外側固設有上封蓋(9)，所述的杜瓦(I)、膨脹氣缸(2)和減振器(4)的底部均與上封蓋(9)頂部固定相連；所述的動氣缸(5)的下方設有下封蓋(10)。
3.根據權利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機，其特徵在於:所述的用於減小冷頭振動的減振器(4 )包括質量塊和固設在質量塊兩端的減震簧。
4.根據權利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機，其特徵在於:所述的排出器組件(3)包括排出器外殼(33)、排出器堵頭(34)、網片(32)和排出器連接杆(31);所述的排出器堵頭(34)和排出器連接杆(31)上分別設有通氣孔；所述的排出器組件(3)上端位於膨脹氣缸(2)內。
5.根據權利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機，其特徵在於:所述的定活塞(6)套接在動氣缸(5)內，所述的定活塞(6)與動氣缸(5)之間為無接觸間隙密封結構，所述的定活塞(6)與動氣缸(5)組成的密封腔體為壓縮腔。
6.根據權利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機,其特徵在於:所述的動氣缸(5)上下兩端分別固設有第一膜片彈簧(11)和第二膜片彈簧(12)。
7.根據權利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機，其特徵在於:所述的用於調整排出器與動氣缸運動相位的調相機構(8)包括第一軸承(81)、第二軸承(82)、第三軸承(83)、連杆(84)、齒條(85)、齒輪、凸輪和凸輪支架(87)。
8.根據權利要求2所述的一種線性整體式斯特林制冷機，其特徵在於:所述的直線電機為2個，且對稱設置在動氣缸(5)的兩側；所述的直線電機包括動子組件(7)和定子組件(13 );所述的動子組件(7 )由動子骨架(72 )和永磁體(71)組成，或者由動子骨架(72 )和繞組(73)組成；所述的定子組件(13)由定子骨架(15)、磁極(17)和繞組(16)組成，或者由定子骨架(15)、磁極(17)和永磁體(18)組成；所述的動子組件(7)與動氣缸(5)固定相連。
9.根據權利要求2所述的一種線性整體式斯特林制冷機，其特徵在於:所述的上封蓋(9)上固設有若干個振動傳導杆(14),所述的減振器(4)通過振動傳導杆(14)與上封蓋(9)固定相連；所述的上封蓋(9)上設有若干個振動傳導杆連接孔(92)和I個抽氣口(91)。
10.根據權利要求8所述的一種線性整體式斯特林制冷機，其特徵在於:所述的定子骨架(15)固設在上封蓋(9)和下封蓋(10)之間,所述的第一膜片彈簧(11)的內側與動氣缸(5)頂部固定相連，第一膜片彈簧(11)的外側與定子骨架(15)固定相連；所述的第二膜片彈簧(12)的內側通過動子組件(7)與動氣缸(5)的底部固定相連，第二膜片彈簧(12)的外側與定子骨架(15)固定相連。
【文檔編號】F25B9/14GK104048436SQ201410262630
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月13日 優先權日:2014年6月13日
【發明者】楊坤, 朱魁章 申請人:中國電子科技集團公司第十六研究所