一種具有磁致伸縮效應的微孔系氣體軸承摩擦副的製作方法

2023-05-19 20:19:26 3

本實用新型涉及斯特林制冷機技術領域，具體涉及一種具有磁致伸縮效應的微孔系氣體軸承摩擦副。

背景技術：

摩擦副在斯特林制冷機中起著至關重要的作用。目前，常用的摩擦副是由活塞和氣缸組成，氣缸和活塞組成的摩擦副在工作中處於高速往復摩擦磨損狀態，具有壽命較短、可靠性較低等不足，無法保證斯特林制冷機能夠長期穩定地為紅外探測器提供冷源，影響紅外探測器的正常使用；並且由於結構複雜，體積較大，加工精度極高，難以滿足體積較小的摩擦副設計要求。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種具有磁致伸縮效應的微孔系氣體軸承摩擦副，該摩擦副能夠使斯特林制冷機長期穩定且高效率地為紅外探測器提供冷源，保障紅外探測器的正常使用和高可靠度。

為實現上述目的，本實用新型採用了以下技術方案：

一種具有磁致伸縮效應的微孔系氣體軸承摩擦副，包括活塞、開設在活塞內的儲氣腔、安裝在儲氣腔內的磁致伸縮元件以及開設在活塞上且與儲氣腔相連通的氣孔；所述磁致伸縮元件上開設有若干通孔。

進一步的，所述活塞的外表面噴塗有耐磨塗層。

進一步的，所述磁致伸縮元件採用稀土超磁致伸縮材料。

進一步的，所述磁致伸縮元件通過支撐架安裝在儲氣腔內。

進一步的，所述通孔的孔徑為1~2mm。

由以上技術方案可知，本實用新型具有壽命長、可靠性高等特點，能夠使斯特林制冷機長期穩定高效地為紅外探測器提供冷源，保障紅外探測器的正常使用和高可靠度；且本實用新型滿足體積較小的摩擦副設計要求。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是在交變磁場作用下磁致伸縮元件發生徑向膨脹後的本實用新型的結構示意圖。

其中：

1、活塞，2、磁致伸縮元件，3、支撐架，4、氣孔，5、儲氣腔，6、磁致伸縮元件與活塞之間的間隙。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明：

如圖1-圖2所示的一種具有磁致伸縮效應的微孔系氣體軸承摩擦副，包括活塞1、開設在活塞1內的儲氣腔5、安裝在儲氣腔5內的磁致伸縮元件2以及開設在活塞1上且與儲氣腔5相連通的氣孔4；所述磁致伸縮元件2上開設有若干通孔。活塞外側設有與活塞相互配合的氣缸，氣缸和活塞做往復運動。活塞與氣缸之間及外部圍成的腔體為壓縮腔。在活塞的中上部開設有一開口向上的凹槽，該凹槽即為儲氣腔。所述磁致伸縮元件採用磁性材料製成。

進一步的，所述活塞1的外表面噴塗有耐磨塗層。所述耐磨塗層具有低於0.15的摩擦係數，且其附著力為0級。通過在活塞的外表面噴塗一層厚度為50μm的耐磨塗層，能夠減小活塞與氣缸之間的摩擦。

進一步的，所述磁致伸縮元件2採用稀土超磁致伸縮材料。

進一步的，所述磁致伸縮元件2通過支撐架3安裝在儲氣腔5內。

進一步的，所述通孔的孔徑為1~2mm。通過在採用磁性材料燒結形成磁致伸縮元件的過程中，對磁致伸縮元件上的通孔的孔徑大小進行設計，能夠對在活塞運動過程中，進入到磁致伸縮元件中的氣體的流速和流量進行控制。在在交變磁場的作用下，磁致伸縮元件會發生徑向收縮或膨脹，隨著磁致伸縮元件的徑向收縮或膨脹，通孔的孔徑大小也會發生變化。若干通孔在磁致伸縮元件上均勻分布，這些通孔是採用磁性材料燒結成磁致伸縮元件的過程中形成的。

進一步的，本實用新型所採用的氣體為氦氣（即壓縮腔、儲氣腔以及進入到磁致伸縮元件通孔中的氣體都為氦氣），且氦氣的純度為99.999%。

本實用新型的工作原理為：

本實用新型是基於磁致伸縮原理，通過控制磁致伸縮元件上的通孔的通徑大小，使磁致伸縮元件上的通孔起到氣體軸承內所需的氣體閥門的作用。具體地說，在斯特林制冷機工作過程中，活塞在壓縮腔中高速往復運動，對氣體進行壓縮，從而形成了高壓和低壓。高壓和低壓指壓縮腔中氣體的壓強高低。高壓時，磁致伸縮元件2在交變磁場的作用下，產生如圖2所示的徑向膨脹，壓縮腔內的壓縮氣體進入到活塞1內的儲氣腔5中，儲氣腔中的壓縮氣體通過通孔進入到磁致伸縮元件2中，並同時由氣孔4向活塞外表面緩釋高壓氣體，在氣缸和活塞的間隙內形成氣體軸承作用，以減緩氣缸和活塞之間的摩擦作用，降低摩擦磨損。低壓時，磁致伸縮元件2在交變磁場作用下，產生徑向收縮，此時磁致伸縮元件2和活塞1之間產生間隙6，高壓時進入到磁致伸縮元件2的通孔中的氣體被反向鎖定，無法從磁致伸縮元件2的通孔中出來進入到儲氣腔及壓縮腔中；但儲氣腔5內的氣體依然通過氣孔4向活塞1表面緩釋高壓氣體，在氣缸和活塞外表面間隙內起到氣體軸承作用，以減緩氣缸和活塞之間的摩擦作用，降低摩擦磨損。總的來說，隨著活塞1的往復運動，位於活塞1儲氣腔5內的磁致伸縮元件2在交變磁場的作用下產生徑向收縮和膨脹，從而改變磁致伸縮元件2的通孔的通徑（即孔徑）大小，使通孔起到氣體軸承內所需的氣體閥門的作用，以降低摩擦磨損，提高摩擦副的可靠度，延長摩擦副的壽命。

以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型的範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護範圍內。