一種可自動調心的活塞的製作方法

2023-12-01 07:30:11 1

專利名稱：一種可自動調心的活塞的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械製造領域，尤其涉及一種可自動調心的活塞。
背景技術：
斯特林制冷機是目前在紅外技術中應用最廣泛的制冷機之一。它的關鍵部件之一是與其汽缸構成間隙密封的壓縮活塞和膨脹製冷活塞(也稱推移活塞)。為了減小活塞與汽缸間的摩擦，通常在活塞表面附加一層耐磨塑料或鍍一層類金剛石膜，如圖1所示，為現有技術中活塞的結構示意圖，其中，活塞110間隙密封於汽缸套120內，活塞110上設有活塞橫軸130和活塞連杆140，活塞連杆140固定於活塞橫軸130上，當活塞連杆140受力時帶動活塞IIO在汽缸套120內往復運動，其中活塞IIO表層為類金剛石鍍層lll，用於防止活塞110與汽缸套120碰撞或摩擦產生熱量對活塞IIO所在裝置產生影B向。然而，現有制冷機活塞耐磨層與活塞體的結合存在明顯的缺陷如採用耐磨塑料層，通常用膠接的工藝使耐磨層與活塞體成為一體。隨工作時間加長，其膠接強度逐漸下降，耐磨層就可能脫落，並有粉末產生；如採用鍍類金剛石的膜，它們是靠耐磨類金剛石與活塞體材料的分子親和力結合為一體的。在活塞與汽缸內孔的間隙間充滿一定壓力的氦氣，由於活塞高速往復運動，使間隙間充的氦氣壓力一會兒升高，一會兒降低，這個起伏壓力，不斷的作用到附加的耐磨層上，使附加的耐磨層與活塞體間的結合力逐漸降低，這耐磨層料就可能形成粉末落到間隙裡。隨著工作時間延長，耐磨層掉下的粉末也越來越多，這些粉末不但能被起伏的氦氣壓力推到回熱器裡，使其逐漸堵塞，製冷效率急劇下降。如在間隙裡這種粉末積累過多，形成耐磨粉顆粒，就可能卡住活塞，使制冷機失效。

實用新型內容本實用新型提供一種可自動調心的活塞，用以解決現有技術中存在的活塞體易偏離汽缸套內孔中心而與汽缸套碰觸和受間隙汽壓的影響等因素使活塞體表面的耐磨層脫落而導致活塞被卡住或活塞體所在裝置失效等問題。 具體的，本實用新型提供一種可自動調心的活塞，置於汽缸套210內，與所述汽缸
套210間隙密封，包括活塞本體220、活塞橫軸230和活塞連杆240， 所述活塞本體220包括無鍍潤滑膜的堅硬耐磨表層221 ; 所述活塞橫軸230固定於垂直活塞運動方向的活塞本體220上； 所述活塞連杆240包括一長度小於所述活塞橫軸230的圓環套241和與所述圓環
套241相連的受力連杆242 ;所述圓環套241套於所述活塞橫軸230上且可在所述活塞橫
軸230上自由移動。 進一步的，本實用新型提供的可自動調心的耐磨活塞還具有以下特點[0009] 所述堅硬耐磨表層221為通過碳、氮共滲工藝處理獲取的。[0010] 所述圓環套241內徑與所述活塞橫軸230外徑間的公差為2到50微米。[0011] 與現有技術相比，本實用新型具有以下優點[0012] 本實用新型由於採用了碳、氮共滲工藝對活塞表面進行處理，把碳、氮分子滲到活塞表層裡，形成與活塞為一體的薄薄堅硬層，這種硬層既堅韌又耐磨，從而解決了現有技術中存在的活塞表面耐磨層易脫落的問題；同時，本實用新型提供的活塞採用了自動調心機構，使活塞懸浮於汽缸中，進而達到了活塞在往復運動時不與汽缸套接觸，避免了活塞與汽缸套碰觸而產生的弊端。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例
或現有技術描述中所需要使用的附圖進行簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅
僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前
提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為現有技術中活塞的結構示意圖； 圖2為本實用新型提供的一種可自動調心的活塞的結構示意圖；[0016] 圖3為本實用新型提供的活塞連杆套在活塞橫軸上的側視圖。
具體實施方式下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。 本實用新型提供一種可自動調心的活塞，用以解決現有技術中存在的活塞體易偏離汽缸套內孔中心而與汽缸套碰觸和受間隙汽壓的影響等因素使活塞體表面的耐磨層脫落而導致活塞被卡住或活塞體所在裝置失效等問題。 如圖2所示，為本實用新型提供的可自動調心的活塞的結構示意圖，該可自動調心的活塞置於汽缸套210內，且與汽缸套210間隙密封，具體包括活塞本體220、活塞橫軸230和活塞連杆240，其中， 活塞本體220包括無鍍潤滑膜的堅硬耐磨表層221 ; 活塞橫軸230固定於垂直活塞運動方向的活塞本體220上； 活塞連杆240包括一長度小於活塞橫軸230的圓環套241和與圓環套241相連的受力連杆242 ;其中，圓環套241套於活塞橫軸230上且可在活塞橫軸230上自由移動；[0023] 當活塞連杆240受到外力時，帶動活塞本體220在汽缸套210內與汽缸套210內孔同心往復運動。 進一步的，本實用新型提供的可自動調心的活塞對活塞本體220表層進行碳、氮
共滲處理形成堅硬的耐磨層221，採用碳、氮共滲處理是基於現有技術中活塞本體表層均是
採用鍍金剛石鍍層，在長時間工作下鍍金剛石鍍層組成的耐磨層極易脫落，產生的異物會
對活塞本體所在裝置性能產生影響。而本實用新型通過對活塞本體220表層進行碳、氮共
滲處理後能夠在表層形成一層堅硬層，該層即堅韌又耐磨，所以避免了活塞本體220表層
脫落的弊端，當然碳、氮共滲處理為現有技術，在此不對其做詳細闡述。 同時，本實用新型還具有自動調心機構。現有技術中活塞連杆與活塞橫軸是連為
4一體的，活塞連杆不能獨立於活塞橫軸而自由滑動，容易出現活塞在汽缸套內往復運動時偏離汽缸套內孔中心，從而導致活塞本體與汽缸套內壁產生摩擦或碰撞，進一步導致了活塞本體表層的鍍層脫落。 本實用新型基於上述缺陷對現有的活塞結構進行改進，具體的，本實用新型提供的活塞結構中，活塞連杆240可以在活塞橫軸230上進行左右移動和/或前後移動，其中，活塞連杆240中的圓環套241內徑與活塞橫軸230外徑間的公差為2到50微米，這個參數是非常重要的，它是實現本發明的關鍵所在。如圖3所示，為活塞連杆套在活塞橫軸上的側視圖，正是由於存在上述公差才使得活塞連杆240能夠獨立於活塞橫軸230而移動，從而使得活塞本體220在汽缸套210內處於懸浮狀態，當活塞本體220進行往復運動時，若有偏離汽缸套210內孔中心的情況發生，活塞連杆240自動將其調整至中心位置，從而避免了活塞本體220偏離中心位置導致與汽缸套210碰撞或摩擦的弊端。 綜上所述，本實用新型由於採用了碳、氮共滲工藝對活塞表面進行處理，把碳、氮分子滲到活塞表層裡，形成與活塞為一體的薄薄堅硬層，這種硬層既堅韌又耐磨，從而解決了現有技術中存在的活塞表面耐磨層易脫落的問題；同時，本實用新型提供的活塞採用了自動調心機構，使活塞懸浮於汽缸中，進而達到了活塞在往復運動時不與汽缸壁接觸，避免了活塞與汽缸套接觸發熱對活塞所在裝置性能產生影響。 顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求一種可自動調心的活塞，置於汽缸套(210)內，與所述汽缸套(210)間隙密封，其特徵在於，包括活塞本體(220)、活塞橫軸(230)和活塞連杆(240)，所述活塞本體(220)包括無鍍潤滑膜的堅硬耐磨表層(221)；所述活塞橫軸(230)固定於垂直活塞運動方向的活塞本體(220)上；所述活塞連杆(240)包括一長度小於所述活塞橫軸(230)的圓環套(241)和與所述圓環套(241)相連的受力連杆(242)；所述圓環套(241)套於所述活塞橫軸(230)上且可在所述活塞橫軸(230)上自由移動。
2. 如權利要求1所述的可自動調心耐磨活塞，其特徵在於，所述堅硬耐磨表層(221)為通過碳、氮共滲工藝處理獲取的。
3. 如權利要求1或2所述的可自動調心耐磨活塞，其特徵在於，所述圓環套(241)內徑與所述活塞橫軸(230)外徑間的公差範圍為2到50微米。
專利摘要本實用新型公開了一種可自動調心的活塞，置於汽缸套(210)內，與汽缸套(210)間隙密封，包括活塞本體(220)、活塞橫軸(230)和活塞連杆(240)，活塞本體(220)包括無鍍潤滑膜的堅硬耐磨表層(221)；活塞橫軸(230)固定於垂直活塞運動方向的活塞本體(220)上；活塞連杆(240)包括圓環套(241)和與該圓環套(241)相連的受力連杆(242)；圓環套(241)套於活塞橫軸(230)上且可在活塞橫軸(230)上自由移動。本實用新型採用無鍍潤滑膜和自動調心機構避免了活塞表層的耐磨層極易脫落對活塞所在裝置產生影響的問題。
文檔編號F04B39/00GK201502505SQ200920110699
公開日2010年6月9日 申請日期2009年8月11日 優先權日2009年8月11日
發明者劉庚, 劉湘德, 孫瑩, 張國綱, 張巍, 王亞妮, 遲國春, 金海 申請人:中國電子科技集團公司第十一研究所