旋转式双活塞压缩机以及斯特林制冷装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及制冷机，提供一种旋转式双活塞压缩机，包括机座以及电机，电机的输出轴竖直伸入机座内，还包括两组压缩组件以及两组凸轮连杆机构，两组压缩组件以及两组凸轮连杆机构均位于机座内，每一压缩组件包括气缸以及活塞，两个气缸分别通过两条气路连通至气孔，每一凸轮连杆机构的其中一端套接固定于输出轴上，另一端与对应活塞可转动连接，且两组压缩组件的两个活塞滑动方向相反；还提供一种斯特林制冷装置，包括上述压缩机。本发明中通过两组凸轮连杆机构的传动作用电机可以驱使两个活塞沿反方向的滑动，以使两活塞往复运动中产生的不平衡力相互抵消，进而基本消除压缩机工作时产生的振动，噪音也较小，而且整体结构紧凑，制作成本较低。
【专利说明】
旋转式双活塞压缩机以及斯特林制冷装置
技术领域
[0001]本发明涉及制冷机，尤其涉及一种旋转式双活塞压缩机以及斯特林制冷装置。
【背景技术】
[0002]斯特林制冷机一般由线性压缩机或旋转式压缩机驱动，其中线性压缩机采用线性电机驱动以及双活塞对置式结构，具有可靠性高、振动噪音小等优点，但也存在技术难度高、体积重量大，制造成本高等缺点，主要应用于航空航天及其他对可靠性要求极苛刻的高端场合。旋转式压缩机采用旋转电机驱动、通过传统的曲柄连杆及轴承机构实现旋转运动转化为单活塞的往复直线运动，结构及工艺相对成熟，制造工艺可以利用现在成熟的制造技术，成本可控，在军事等战术应用领域获得广泛应用。然而，这种连杆轴承结构，使活塞运动过程中必然存在一种不平衡的往复力，这是导致压缩机振动及噪声的来源，且不可消除。当今正迅猛发展的微型制冷探测器，对振动尤其敏感，振动大造成成像质量变差，目标跟踪失败，甚至影响红外系统或总体平台的正常工作，而噪声大导致用户体验糟糕等各方面的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种旋转式双活塞压缩机，旨在用于解决现有的制冷机中压缩机容易振动的问题。
[0004]本发明是这样实现的:
[0005]本发明实施例提供一种旋转式双活塞压缩机，包括机座以及设置于所述机座上的电机，所述电机的输出轴竖直伸入所述机座内，还包括相对设置的两组压缩组件以及分别与两组所述压缩组件一一对应且均水平设置的两组凸轮连杆机构，两组所述压缩组件以及两组所述凸轮连杆机构均位于所述机座内，每一所述压缩组件包括气缸以及可沿所述气缸滑动的活塞，两个所述气缸分别通过两条气路连通至所述机座上的气孔，每一所述凸轮连杆机构的其中一端套接固定于所述输出轴上，另一端与对应所述活塞可转动连接，且两组所述压缩组件的两个所述活塞滑动方向相反。
[0006]进一步地，每一所述凸轮连杆机构均包括与对应所述活塞可转动连接的连杆以及套接固定于所述输出轴上的凸轮，所述连杆靠近所述凸轮一侧具有连接孔，所述凸轮位于所述连接孔内且所述凸轮远离所述输出轴的一端抵接于所述连接孔的内壁上，两组所述凸轮连杆机构的两个所述凸轮的偏心方向相反。
[0007]进一步地，每一组所述凸轮连杆机构均包括同步转动的两个所述凸轮，两个所述凸轮沿所述输出轴的长度方向设置且均位于所述连接孔内。
[0008]进一步地，其中一组所述凸轮连杆机构中，所述连接孔分为沿所述输出轴长度方向间隔设置的上孔与下孔，两个所述凸轮分别位于所述上孔与所述下孔内，另一组所述凸轮连杆机构的所述连接孔以及两个所述凸轮均位于所述上孔与所述下孔之间。
[0009]进一步地，每一所述连杆部分伸入对应所述活塞内，所述活塞竖直设置有一转轴，所述连杆部分伸入所述活塞内且与所述转轴可转动连接。
[0010]进一步地，所述输出轴具有沿竖直方向设置的平面，所述平面与各所述凸轮的偏心轴孔之间均通过平键或者花键卡接。
[0011]进一步地，两组所述凸轮连杆机构的各所述凸轮的偏心距相同。
[0012]进一步地，所述机座内设置有轴承座，所述输出轴通过所述轴承座固定于所述机座内。
[0013]进一步地，还包括连管，所述连管一端连接至所述气孔，另一端向外侧延伸。
[0014]本发明实施例还提供一种斯特林制冷装置，包括膨胀机，还包括上述的旋转式双活塞压缩机，所述膨胀机与所述旋转式双活塞压缩机的气孔连通。
[0015]本发明具有以下有益效果:
[0016]本发明的压缩机中，在机座内设置有两组压缩组件以及两组凸轮连杆机构，两组压缩组件在同一电机的作用下通过对应的凸轮连杆机构可以分别形成压力波导出机座上的气孔，且由于两个压缩组件中活塞的滑动方向相反，因此由两套活塞作往复运动产生的不平衡力(往复力)的方向相反，可以互相抵消，进而可以大幅度消减压缩机工作过程中产生的振动，噪音也比较小，另外采用这种结构形式的压缩机，不但结构尺寸较小，而且制作成本相对线性压缩机较低。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0018]图1为本发明实施例提供的旋转式双活塞压缩机的结构示意图；
[0019]图2为图1的旋转式双活塞压缩机沿竖直方向的剖视图；
[0020]图3为图1的旋转式双活塞压缩机沿水平方向的剖视图；
[0021]图4为图1的旋转式双活塞压缩机的压缩组件与凸轮连杆机构的爆炸图；
[0022]图5为图1的旋转式双活塞压缩机的流路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]参见图1以及图2，本发明实施例提供一种旋转式双活塞压缩机，包括机座I以及电机2，该电机2采用常规结构形式，具有一输出轴21，电机2安装于机座I上，其输出轴21竖直伸入机座I内，一般地，在机座I内水平设置有轴承座11，电机2的机壳固定于机座I外侧，而其输出轴21的端部则通过轴承座11固定于机座I内侧，以保证输出轴21在旋转过程的平稳性，压缩机还包括有两组压缩组件3以及两组凸轮连杆机构4，两组凸轮连杆机构4分别与两组压缩组件3—一对应且均水平设置于机座I内，细化压缩组件3的结构，每一压缩组件3包括气缸31以及活塞32，活塞32部分伸入气缸31内，可沿气缸31水平滑动，两组压缩组件3的两个气缸31均通过气路与设置于机座I上的气孔12连通，每一凸轮连杆机构4的其中一端套接固定于电机2的输出轴21上，而另一端则与对应的活塞32可转动连接，通过凸轮连杆机构4的传动作用可以使得对应的活塞32沿气缸31往复运动，且两组压缩组件3的两个活塞32的滑动方向相反。本实施例中，电机2输出轴21旋转后，可以驱使与其连接的两组凸轮连杆机构4沿水平方向移动，进而由凸轮连杆机构4带动与其连接的活塞32沿对应的气缸31滑动，当输出轴21旋转一周后，两个活塞32均沿对应的气缸31做一次往复运动，且在活塞32向对应的气缸31内滑动时，活塞32压缩气缸31进而可以产生压力波，通过对应的气路该压力波传输至气孔12处，由气孔12与外设的膨胀机连通，压力波进入膨胀机内实现制冷效果。上述过程中，在两组凸轮连杆机构4的作用下两个活塞32沿对应的气缸31做相反的滑动，对此两个活塞32在做往复运动过程中产生的不平衡力的方向相反，进而可以大幅度消减压缩机工作过程中产生的振动，工作时的噪音也大大削弱，另外这种结构的压缩机，压缩组件3以及凸轮连杆机构4均集成于机座I内，在将其应用至产品上时，可以大大提高用户的体验感，整体结构尺寸较小，且电机2采用常规电机2，相比线性压缩机的制作成本也大大降低。
[0025]参见图2以及图3，优化上述凸轮连杆机构4的结构，每一凸轮连杆机构4均包括连杆41以及凸轮42，连杆41水平设置且其中一端与对应的活塞32之间可转动连接，而另一端则与凸轮42接触连接，凸轮42采用标准圆柱状结构套接固定于输出轴21上，电机2工作时输出轴21可以带动凸轮42绕输出轴21的轴线旋转，且该轴线偏离凸轮42的圆心，在连杆41靠近凸轮42的一侧具有连接孔43，凸轮42位于该连接孔43内，且凸轮42远离输出轴21的轴线一端抵接于该连接孔43的内壁上，两组凸轮连杆机构4的凸轮42的偏心方向相反。本实施例中，当电机2的输出轴21旋转时，两组凸轮连杆机构4的凸轮42同时旋转，凸轮42的外圆面沿对应连杆41的连接孔43的内壁相对移动，且在移动的过程中可以推动该连杆41沿长度方向往复移动，进而由连杆41带动与其连接的活塞32沿对应的气缸31往复移动，且由于两组凸轮连杆机构4的凸轮42的偏心方向相反，则当其中一活塞32滑入压缩对应气缸31时，另一活塞32滑出对应气缸31，有效保证在压缩机工作过程中，两个活塞32往复运动产生的不平衡力能够形成较好的抵消效果。在优化方案中，两组凸轮连杆机构4的凸轮42的偏心距相同，以使得在任一时刻两个活塞32的运动速度以及行程均相同，而方向相反，而在设计时两组凸轮连杆机构4以及两组压缩组件3的重量以及重心均一致，两个活塞32往复运动时产生的不平衡力方向相反，大小基本相同，两者基本可以完全抵消，压缩机工作时产生的振动可以最小化。凸轮42上开设有偏心的轴孔421，电机2的输出轴21穿过该轴孔421，该输出轴21具有沿竖直方向设置的平面，平面与凸轮42的轴孔421内壁之间通过平键连接，以使输出轴21旋转时凸轮42可同步转动。一般，在小尺寸时，凸轮42与输出轴21之间采用平键连接即可保证结构的稳定性，而当尺寸较大时，两者之间则可采用花键连接增加咬合。
[0026]参见图3以及图4，继续优化上述实施例，每一组凸轮连杆机构4均包括有两个凸轮42，这两个凸轮42的偏心方向相同，且在电机2输出轴21旋转后，每一组凸轮连杆机构4的两个凸轮42同步转动，两个凸轮42沿输出轴21的长度方向设置于连接孔43内。两组凸轮连杆机构4的各凸轮42沿输出轴21的长度方向依次叠合，每一连接孔43对应两个凸轮42，由两个凸轮42共同推动连杆41移动，可以保证活塞32在气缸31内往复移动。一般地，每一凸轮42还对应一轴承44，凸轮42配合安设于对应的轴承44内，而轴承44则可与对应的连接孔43内壁接触，即在连接孔43内壁与凸轮42之间还增设有一个轴承44，从而可以减小凸轮42结构的磨损。针对上述结构，其中一组的凸轮连杆机构4中，连接孔43分为沿输出轴21长度方向间隔设置的上孔431与下孔432，该凸轮连杆机构4的两个凸轮42分别位于上孔431与下孔432内，而另一组凸轮连杆机构4的连接孔43以及两个凸轮42均位于上孔431与下孔432之间。一般地，两组凸轮连杆机构4的两个连杆41位于同一平面，以使产生的不平衡力抵消效果较好，而采用上述的结构形式，连杆41位于上孔431与下孔432的对称轴线上，两个凸轮42对该连杆41的作用力比较平衡。
[0027]参见图2-图4，进一步地，每一连杆41部分伸入对应的活塞32内，活塞32竖直设置有一转轴321，连杆41的伸入部分与转轴321可转动连接。本实施例中，活塞32朝向连杆41的一侧具有孔状结构，对应的连杆41可以部分伸入活塞32的孔内，连杆41可绕转轴321的轴线水平小角度转动，对此孔的内径应大于连杆41的直径，以使连杆41伸入孔内的部分可以具有一定的转动角度，以使凸轮42对连杆41产生的作用力沿垂直于连杆41的长度方向时，连杆41可以具有小角度的转动以适应该作用力。
[0028]参见图3以及图5，进一步地，压缩机还包括有一根连管121，该连管121—端连接至机座I上的气孔12，另一端则向外侧延伸与外设设备连通。本实施例中，具有两条气路，两条气路均汇聚至机座I上的气孔12处，具体为每一气路包括位于对应气缸31上的第一槽道311以及位于机座I上的第二槽道13，第一槽道311与第二槽道13连通，且第一槽道311与对应气缸31的内侧导通，压缩组件3产生的压力波可进入第一槽道311内，在机座I上还可设置有第三槽道14，两条第二槽道13远离对应第一槽道311的一端均连通该第三槽道14，且气孔12位于该第三槽道14上，对此压缩组件3产生的压力波可依次经第一槽道311、第二槽道13以及第三槽道14排出气孔12，再由气孔12上连接的连管121导至另一设备，对于另一设备可为膨胀机，压力波进入膨胀机内后可以起到制冷效应。
[0029]参见图1-图3，本发明实施例还提供一种斯特林制冷装置，包括膨胀机(图中未示出)以及上述的压缩机，膨胀机连通至压缩机的气孔12。本实施例中，将上述的压缩机与膨胀机结合使用，压缩机的气孔12通过上述的连杆41连接至膨胀机内，进而使得压缩机的两组压缩组件3工作过程中产生的压力波可以通过连管121传输至膨胀机内，进而可以起到制冷的效果。
[0030]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种旋转式双活塞压缩机，包括机座以及设置于所述机座上的电机，所述电机的输出轴竖直伸入所述机座内，其特征在于:还包括相对设置的两组压缩组件以及分别与两组所述压缩组件一一对应且均水平设置的两组凸轮连杆机构，两组所述压缩组件以及两组所述凸轮连杆机构均位于所述机座内，每一所述压缩组件包括气缸以及可沿所述气缸滑动的活塞，两个所述气缸分别通过两条气路连通至所述机座上的气孔，每一所述凸轮连杆机构的其中一端套接固定于所述输出轴上，另一端与对应所述活塞可转动连接，且两组所述压缩组件的两个所述活塞滑动方向相反。2.如权利要求1所述的旋转式双活塞压缩机，其特征在于:每一所述凸轮连杆机构均包括与对应所述活塞可转动连接的连杆以及套接固定于所述输出轴上的凸轮，所述连杆靠近所述凸轮一侧具有连接孔，所述凸轮位于所述连接孔内且所述凸轮远离所述输出轴的一端抵接于所述连接孔的内壁上，两组所述凸轮连杆机构的两个所述凸轮的偏心方向相反。3.如权利要求2所述的旋转式双活塞压缩机，其特征在于:每一组所述凸轮连杆机构均包括同步转动的两个所述凸轮，两个所述凸轮沿所述输出轴的长度方向设置且均位于所述连接孔内。4.如权利要求3所述的旋转式双活塞压缩机，其特征在于:其中一组所述凸轮连杆机构中，所述连接孔分为沿所述输出轴长度方向间隔设置的上孔与下孔，两个所述凸轮分别位于所述上孔与所述下孔内，另一组所述凸轮连杆机构的所述连接孔以及两个所述凸轮均位于所述上孔与所述下孔之间。5.如权利要求2所述的旋转式双活塞压缩机，其特征在于:每一所述连杆部分伸入对应所述活塞内，所述活塞竖直设置有一转轴，所述连杆部分伸入所述活塞内且与所述转轴可转动连接。6.如权利要求2所述的旋转式双活塞压缩机，其特征在于:所述输出轴具有沿竖直方向设置的平面，所述平面与各所述凸轮的偏心轴孔之间均通过平键或者花键卡接。7.如权利要求2所述的旋转式双活塞压缩机，其特征在于:两组所述凸轮连杆机构的各所述凸轮的偏心距相同。8.如权利要求2所述的旋转式双活塞压缩机，其特征在于:所述机座内设置有轴承座，所述输出轴通过所述轴承座固定于所述机座内。9.如权利要求1所述的旋转式双活塞压缩机，其特征在于:还包括连管，所述连管一端连接至所述气孔，另一端向外侧延伸。10.一种斯特林制冷装置，包括膨胀机，其特征在于:还包括如权利要求1-9任一项所述的旋转式双活塞压缩机，所述膨胀机与所述旋转式双活塞压缩机的气孔连通。
【文档编号】F04B27/02GK106050604SQ201610502384
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】程成, 黄立, 王立保
【申请人】武汉高德红外股份有限公司