推移活塞系统及其在制冷机中的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷机组件领域，尤其是涉及一种推移活塞系统及其在制冷机中的应用。
【背景技术】
[0002]脉管制冷机是一种低温制冷机。室温推移活塞脉管制冷机是脉管制冷机中理论效率最高的之一。在室温推移活塞脉管制冷机中，为了取得长寿命，一般采用间隙密封。在间隙密封式推移活塞系统中，推移活塞与推移活塞气缸间的间隙和推移活塞杆与推移活塞杆气缸间的间隙很难保证，因为是阶梯式的。传统的制造方法是在气库与推移活塞气缸间有直径较小的推移活塞杆气缸，推移活塞杆穿过推移活塞杆气缸插入气库里，推移活塞杆在气库里装在片弹簧上，片弹簧固定在气库上，推移活塞装于推移活塞杆在推移活塞气缸的一侧，推移活塞杆与推移活塞杆气缸间的间隙可保证，但推移活塞与推移活塞气缸间的间隙就难以保证。因而，这种脉管制冷机虽然有和卡诺制冷机一样的理论效率，但至如今无法投入应用。
[0003]中国专利CN104654648A公开了一种多级阶梯活塞式脉管制冷机，包括压缩机、η级冷冻部及η级阶梯推移活塞系统，其中，η为大于1的整数，冷冻部包括冷却器、回热器、冷头及脉管，第η级冷冻部中的冷头作为第η级冷量输出端，压缩机的压缩腔与冷冻部中的冷却器连接，η级阶梯推移活塞系统的推移活塞工作腔分别与脉管连接，η级阶梯推移活塞系统的推移活塞背工作腔与压缩机的压缩腔连通，至少一级冷冻部中的脉管和与其相连的阶梯推移活塞工作腔之间连接有调整腔。该发明虽然可以通过调节调整腔的容积从而使脉管冷端的气体的流量与压力工作在最佳相位角，同时兼顾各级的输入功的分配，但是仍然没有解决上述间隙问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供保证同轴度，进而保证推移活塞与推移活塞气缸之间间隙的推移活塞系统。
[0005]本发明的另一个目的是将推移活塞应用在制冷机，尤其是应用在脉管制冷机中。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0007]推移活塞系统，包括推移活塞组件及推移活塞气缸体，
[0008]推移活塞组件包括同轴设置的推移活塞轴及推移活塞，推移活塞轴经片弹簧与推移活塞连接，
[0009]推移活塞气缸体与推移活塞配合安装使用，在推移活塞气缸体内设同轴设置的推移活塞气缸及推移活塞轴安装孔，
[0010]推移活塞轴安装在所述的推移活塞轴安装孔内。
[0011 ]作为优选的技术方案，推移活塞上还设有与其同轴设置的推移活塞杆，与此相配套，推移活塞气缸体内还设有推移活塞杆气缸，推移活塞杆气缸与推移活塞气缸及推移活塞轴安装孔同轴设置。
[0012]作为优选的技术方案，推移活塞轴与推移活塞轴安装孔呈过盈配合或紧密配合保证同轴度，另外，推移活塞轴可以采用热涨系数小的材料如不锈钢材质制成，推移活塞气缸体可以采用热涨系数大的材料如铝质材料，这样在在安装时可将推移活塞气缸体加热，即可很容易进行安装。当然也可采用同样的材料制成。
[0013]作为优选的技术方案，推移活塞气缸与推移活塞之间，以及推移活塞杆气缸与推移活塞杆之间均采用间隙配合。
[0014]作为优选的技术方案，推移活塞及推移活塞杆的外表面设有软质材料。
[0015]作为更加优选的技术方案，软质材料为喷涂或粘贴在推移活塞及推移活塞杆外表面的自润滑材料，如聚四氟乙烯等。
[0016]作为优选的技术方案，推移活塞可以为一级结构，也可以为至少两级的阶梯状结构，各阶梯状结构之间呈同轴设置。
[0017]作为优选的技术方案，
[0018]推移活塞系统可以在制冷机中的应用，使用的制冷机包括
[0019]压缩机:包括由压缩气缸与压缩活塞形成压缩腔，
[0020]与压缩气缸连接的推移活塞系统，
[0021 ] 冷冻部:包括冷却器，回热器，冷头和脉管，所述的冷却器与压缩气缸上开设在压缩机口连接，所述的脉管与推移活塞上开设的前腔口连接。
[0022]当推移活塞为阶梯状结构时，推移活塞气缸体也呈阶梯状结构，每一级推移活塞与活塞气缸体都会形成一个前腔，在前腔上开设有前腔口，每一个前腔口都可以连接一个脉管，这样就可以应用在多级脉管制冷机和多冷冻部脉管制冷机中。
[0023]作为优选的技术方案，压缩活塞由直线电机驱动，冷冻部的各部件如回热器和脉管等两端还设有使气体均匀流入的气体均匀器。
[0024]另外，压缩气缸与推移活塞还可以为一体式结构。
[0025]与现有技术相比，本发明引入了推移活塞、推移活塞轴和推移活塞气缸之间保持同轴度的方法，进而保证了推移活塞与推移活塞气缸之间、推移活塞杆和推移活塞杆气缸之间均为间隙密封，从而实现长寿命，为推移活塞型脉管制冷机投入实际应用提供了技术支持和保障。
【附图说明】
[0026]图1为实施例1中推移活塞组件的结构示意图；
[0027]图2为实施例1中推移活塞气缸体的结构示意图；
[0028]图3为实施例1中推移活塞系统示意图；
[0029]图4为实施例2中推移活塞组件的结构示意图；
[0030]图5为实施例2中推移活塞气缸体的结构示意图；
[0031]图6为实施例2中推移活塞系统示意图；
[0032]图7为实施例2中推移活塞在脉管制冷机中应用的结构示意图；
[0033]图8为实施例3中推移活塞系统改进示意图；
[0034]图9为实施例4中推移活塞系统示意图；
[0035]图10为实施例4中推移活塞系统在多级脉管制冷机中应用的结构示意图；
[0036]图11为实施例4中推移活塞系统在多冷冻部脉管制冷机中应用的结构示意图。
[0037]图中，1-推移活塞组件、11-推移活塞、12-推移活塞轴、13-片弹簧、14-推移活塞杆、15-软质材料、2-推移活塞气缸体、21-推移活塞气缸、22-推移活塞轴安装孔、23-推移活塞杆气缸、24-间隙密封、25-前腔、26-前腔口、25a-前腔、25b-前腔、26a-前腔口、26b-前腔口、27-背腔、28-背腔口、29-间隙密封、210-气库、211-外接气库、3-压缩机、31-压缩气缸、32-压缩活塞、33-压缩腔、34-直线电机、35-压缩机口、4-冷冻部、41-冷却器，42-回热器，43-冷头、44-脉管、4a-冷冻部、4 la-冷却器，42a-回热器，43a-冷头、44a-脉管、4b-冷冻部、41b-冷却器，42b-回热器，43b-冷头、44b-脉管、51-连接管、52-第二级回热器、53-第二级冷头、54-第二级脉管。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0039]实施例1
[0040]推移活塞系统主要由推移活塞组件1及推移活塞气缸体2相互配合安装得到，推移活塞组件1的结构如图1所示，包括同轴设置的推移活塞11及推移活塞轴12，推移活塞轴12经片弹簧13与推移活塞11连接，片弹簧既可以安装在内部，也可以安装在外部，本实施例中安装在推移活塞11的内部。片弹簧13的径向刚度很大，轴向刚度适中，一般是由弹簧合金，如弹簧钢板等沿径向切缝加工而成。这样，推移活塞11与推移活塞轴12在径向可看作一体，在轴向可相对做往复运动。装配要求是推移活塞11与推移活塞轴12保证足够的同轴度。如果同轴度很难保证，则以推移活塞轴12为中心，对推移活塞11进行二次加工使二者达到同轴度要求。为了使二次加工方便，在推移活塞11的外表面喷涂或粘贴软质材料，例如可以采用聚四氟乙烯等。
[0041]推移活塞气缸体2的结构如图2所示，内设同轴设置的推移活塞气缸21及推移活塞轴安装孔22，推移活塞组件1上的推移活塞轴12安装在推移活塞轴安装孔22内。