柔性液压缸组件及具有其的磁制冷装置的制作方法

本发明涉及磁制冷设备技术领域，具体而言，涉及一种柔性液压缸组件及具有其的磁制冷装置。

背景技术：

目前主流的磁制冷机的结构原理是用凸轮驱动活塞在活塞缸内做往复直线运动，进而推动换热流体流动使其能够起到热量的交换与转移的作用，最终使得磁制冷机可以起到制冷制热的作用。活塞缸制造精度要求较高，以目前大部分的加工工艺水平，达不到加工精度要求。另外，由于整个机组的系统流路往往较复杂，里边存在很大的流阻。而换热流体全靠凸轮带动活塞推动，会给电机带来较大负载。若电机转矩达不到要求，还需要连接减速器增加转矩，会造成整机结构过于复杂。同时现有技术中的活塞缸的密封问题也是影响机组正常工作的一个棘手难题。若活塞缸与活塞的配合间隙过大，则密封性差，存在流体泄露隐患。若配合间隙过小，则两者在相互滑动过程中摩擦力很大，进一步恶化了活塞缸的工作条件。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种柔性液压缸组件及具有其的磁制冷装置，以解决现有技术中压缩机系统中需要通过电机驱动流体移动造成电机负载大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种柔性液压缸组件，包括：缸体，缸体具有容纳腔，容纳腔的侧壁上开设有第一通孔和第二通孔；柔性环形缸体，柔性环形缸体设置于容纳腔内，柔性环形缸体的外周面与容纳腔的内周面之间形成过流通道；驱动机构，驱动机构与缸体相连接，驱动机构位于柔性环形缸体的内圆形成的空间内，驱动机构用于驱动柔性环形缸体发生形变，以使位于过流通道内的流体通过第一通孔和第二通孔中的一个排出容纳腔外，并使位于过流通道外的流体通过第一通孔和第二通孔中的另一个流入过流通道内。

进一步地，驱动机构在柔性环形缸体内周期性地动作，以使在预设时间内，位于过流通道内的流体通过第一通孔排出容纳腔外，位于过流通道外的流体通过第二通孔流入过流通道内，经预设时间后，位于过流通道内的流体通过第二通孔排出容纳腔外，位于过流通道外的流体通过第一通孔流入过流通道内。

进一步地，驱动机构包括：动力源，动力源与缸体相连接；驱动组件，驱动组件的第一端与动力源相连接，驱动组件的第二端与柔性环形缸体的内周面相抵接，动力源可驱动驱动组件相对柔性环形缸体转动地设置，以使驱动组件的第二端在转动的过程中，柔性环形缸体的与驱动组件的第二端相对的外周面与容纳腔之间的距离逐渐减小地设置，以将位于驱动组件移动方向上的流体挤压排出容纳腔外。

进一步地，驱动组件包括：第一拨杆，第一拨杆的第一端与动力源相连接，第一拨杆的第二端与柔性环形缸体的内周面相抵接，动力源可驱动第一拨杆沿第一方向相对柔性环形缸体转动地设置，以使所第一拨杆的第二端在转动的过程中，柔性环形缸体的与第一拨杆的第二端相对的外周面与容纳腔之间的距离逐渐减小地设置，以将位于第一拨杆移动方向上的流体挤压排出容纳腔外。

进一步地，驱动组件还包括：第二拨杆，第二拨杆的第一端与动力源相连接，第二拨杆的第二端与柔性环形缸体的内周面相抵接，动力源可驱动第二拨杆沿第二方向相对柔性环形缸体转动地设置，以使所第二拨杆的第二端在转动的过程中，柔性环形缸体的与第二拨杆的第二端相对的外周面与容纳腔之间的距离逐渐减小地设置，以将位于第二拨杆移动方向上的流体挤压排出容纳腔外，第二方向与第一方向相反。

进一步地，第一通孔与第二通孔相对地设置，在预设时间内，第一拨杆的第二端和第二拨杆的第二端同时转动至第一通孔或第二通孔处。

进一步地，第一拨杆和第二拨杆中的至少一个的第二端处设置有滚动轴承，滚动轴承的外周面与柔性环形缸体的内周面相抵接地设置。

进一步地，第一拨杆的第二端沿第一方向转动至第一通孔和第二通孔中的一个位置处时，第二拨杆的第二端沿第一方向相反的方向转动至第一通孔和第二通孔中的另一个位置处，和/或，第二拨杆的第二端沿第二方向转动至第一通孔和第二通孔中的一个位置处时，第一拨杆的第二端沿第二方向相反的方向转动至第一通孔和第二通孔中的另一个位置处。

进一步地，第一拨杆的第二端沿第一方向做圆周运动，第二拨杆的第二端沿第二方向做圆周运动，第一拨杆的第二端和第二拨杆的第二端同时转动至第一通孔或第二通孔处。

进一步地，当第一拨杆和第二拨杆均转动至第一通孔位置时，第一拨杆和第二拨杆的旋转中心与容纳腔内壁的型线的几何中心和柔性环形缸体的外周面型线的几何中心中的至少一个重合地设置。

进一步地，第一拨杆和第二拨杆的旋转中心至柔性环形缸体的与第一通孔相对的内壁面的距离，大于第一拨杆和第二拨杆的旋转中心至柔性环形缸体的与第二通孔相对的内壁面的距离。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁制冷装置，包括柔性液压缸组件，柔性液压缸组件为上述的柔性液压缸组件。

应用本发明的技术方案，通过设置驱动机构来驱动柔性环形缸体发生形变，使得柔性环形缸体在发生形变的过程中同时改变了过流通道的横截面的宽度，继而使得柔性环形缸体在发生形变的过程中转动时可以带动过流通道内的流体朝向驱动机构移动的方向流动，从而使得该柔性液压缸组件形成了流体在循环系统中流动驱动力的来源，继而有效地减小了系统中用于驱动流体移动的电机的负载，有效地提高了柔性液压缸组件的实用性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的柔性液压缸组件的第一实施例的剖视结构示意图；

图2示出了根据本发明的柔性液压缸组件的第二实施例的剖视结构示意图；

图3示出了根据本发明的柔性液压缸组件的第三实施例的剖视结构示意图；

图4示出了根据本发明的柔性液压缸组件的第四实施例的剖视结构示意图；

图5示出了根据本发明的磁制冷装置的系统流路的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、缸体；11、第一通孔；12、第二通孔；

20、柔性环形缸体；

30、过流通道；

40、驱动机构；41、动力源；42、第一拨杆；43、第二拨杆；

50、滚动轴承。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供了一种柔性液压缸组件。

具体地，如图1所示，该柔性液压缸组件包括缸体10、柔性环形缸体20和驱动机构40。缸体10具有容纳腔，容纳腔的侧壁上开设有第一通孔11和第二通孔12；柔性环形缸体20设置于容纳腔内，柔性环形缸体20的外周面与容纳腔的内周面之间形成过流通道30。驱动机构40与缸体10相连接，驱动机构40位于柔性环形缸体20的内圆形成的空间内，驱动机构40用于驱动柔性环形缸体20发生形变，以使位于过流通道30内的流体通过第一通孔11和第二通孔12中的一个排出容纳腔外，并使位于过流通道30外的流体通过第一通孔11和第二通孔12中的另一个流入过流通道30内。

在本实施例中，通过设置驱动机构来驱动柔性环形缸体20发生形变，使得柔性环形缸体20在发生形变的过程中同时改变了过流通道30的横截面的宽度，继而使得柔性环形缸体20在发生形变的过程中转动时可以带动过流通道30内的流体朝向驱动机构移动的方向流动，从而使得该柔性液压缸组件形成了流体在循环系统中流动的驱动力的来源，继而有效地减小了系统中用于驱动流体移动的电机的负载，有效地提高了柔性液压缸组件的实用性。

其中，驱动机构40在柔性环形缸体20内周期性地动作，以使在预设时间内，位于过流通道30内的流体通过第一通孔11排出容纳腔外，位于过流通道30外的流体通过第二通孔12流入过流通道30内，经预设时间后，位于过流通道30内的流体通过第二通孔12排出容纳腔外，位于过流通道30外的流体通过第一通孔11流入过流通道30内。这样设置使得通过该驱动机构40可以使得外部流体可以通过第一通孔11进入容纳腔内然后通过第二通孔12排出容纳腔外，同时也可以将位于容纳腔外的流体通过第二通孔12进入容纳腔内然后通过第一通孔11排出容纳腔外以实现改变流体方向的作用。其中，在本实施例中，柔性环形缸体20的第一端与容纳腔的底部连接并实现密封，柔性环形缸体20的第一端与容纳腔的顶部连接并实现密封，这样设置能够使得柔性环形缸体20的内圆形成用于安装驱动机构40的容纳腔体，避免流体进入容纳腔体内造成驱动机构40失效的问题。

具体地，驱动机构40包括动力源41和驱动组件。动力源41与缸体10相连接。驱动组件的第一端与动力源41相连接，驱动组件的第二端与柔性环形缸体20的内周面相抵接。动力源41可驱动驱动组件相对柔性环形缸体20转动地设置，以使驱动组件的第二端在转动的过程中，柔性环形缸体20的与驱动组件的第二端相对的外周面与容纳腔之间的距离逐渐减小地设置，以将位于驱动组件移动方向上的流体挤压排出容纳腔外。这样设置使得通过驱动组件与柔性环形缸体20相互作用，使得柔性环形缸体20的外壁面发生形变形成凸包结构，位于凸包移动方向的一侧的流体在凸包的驱动下实现流动，同时由于位于凸包另一侧在移动中形成空腔结构没有流体，从而使得容纳腔外部的流体通过位于凸包另一侧的通孔流入过流通道30内以补充被凸包结构带走的流体形成的空腔，这样设置保证了驱动组件在转动的过程中过流通道30内都会充满有流体。

进一步地，驱动组件包括第一拨杆42。第一拨杆42的第一端与动力源41相连接。第一拨杆42的第二端与柔性环形缸体20的内周面相抵接。动力源41可驱动第一拨杆42沿第一方向相对柔性环形缸体20转动地设置，以使所第一拨杆42的第二端在转动的过程中，柔性环形缸体20的与第一拨杆42的第二端相对的外周面与容纳腔之间的距离逐渐减小地设置，以将位于第一拨杆42移动方向上的流体挤压排出容纳腔外。这样设置能够提高驱动组件的可靠性。

驱动组件还包括第二拨杆43。第二拨杆43的第一端与动力源41相连接，第二拨杆43的第二端与柔性环形缸体20的内周面相抵接。动力源41可驱动第二拨杆43沿第二方向相对柔性环形缸体20转动地设置，以使所第二拨杆43的第二端在转动的过程中，柔性环形缸体20的与第二拨杆43的第二端相对的外周面与容纳腔之间的距离逐渐减小地设置，以将位于第二拨杆43移动方向上的流体挤压排出容纳腔外，第二方向与第一方向相反。这样设置能够进一步地提高驱动组件的可靠性，在本实施例中，如图1所示，第一方向可以是逆时针方向，第二方向可以是顺时针方向，这样设置可以通过调节第一拨杆42和第二拨杆43的转动速度来提高通孔处的流体排出速率。

优选地，第一通孔11与第二通孔12相对地设置，在预设时间内，第一拨杆42的第二端和第二拨杆43的第二端同时转动至第一通孔11或第二通孔12处。这样设置能够使得流体能够及时地排出容纳腔外。

为了减小驱动组件与柔性环形缸体20之间的摩擦损伤，第一拨杆42的第二端和第二拨杆43的第二端处设置有滚动轴承50。滚动轴承50的外周面与柔性环形缸体20的内周面相抵接地设置。

在本申请的一个实施例中，第一拨杆42的第二端沿第一方向转动至第一通孔11和第二通孔12中的一个位置处时，第一拨杆42的第二端沿第一方向相反的方向转动至第一通孔11和第二通孔12中的另一个位置处。或者，第二拨杆43的第二端沿第二方向转动至第一通孔11和第二通孔12中的一个位置处时，第一拨杆42的第二端沿第二方向相反的方向转动至第一通孔11和第二通孔12中的另一个位置处。即在本实施例中，第一拨杆42和第二拨杆43的转动可以不是同步转动，第一拨杆42和第二拨杆43也可以不是同时转动至第一通孔11或第二通孔12处也同样能够实现将过流通道30内的流体排出容纳腔外。

根据本申请的另一个实施例，第一拨杆42的第二端沿第一方向做圆周运动，第二拨杆43的第二端沿第二方向做圆周运动，第一拨杆42的第二端和第二拨杆43的第二端同时转动至第一通孔11或第二通孔12处。这样设置也同样能够实现将过流通道30内的流体排出容纳腔外。

在本申请中的动力源可以包括电机，电机的输出轴上设置有驱动齿轮，通过设置多个驱动齿轮的相互配合，可以实现对第一拨杆42和第二拨杆43进行不同方向的转动驱动。当然，也可以分别设置多个电机分别对第一拨杆42和第二拨杆43进行驱动。

当第一拨杆42和第二拨杆43均转动至第一通孔11位置时，第一拨杆42和第二拨杆43的旋转中心与容纳腔内壁的型线的几何中心和柔性环形缸体20的外周面型线的几何中心中的至少一个重合地设置。第一拨杆42和第二拨杆43的旋转中心至柔性环形缸体20的与第一通孔11相对的内壁面的距离，大于第一拨杆42和第二拨杆43的旋转中心至柔性环形缸体20的与第二通孔12相对的内壁面的距离。这样能够进一步地提高了该柔性液压缸组件的可靠性和稳定性。在本实施例中，也可以将第一拨杆42和第二拨杆43的旋转中心设置成到柔性环形缸体20的内壁面的距离相等，将第一拨杆42和第二拨杆43的长度设置成稍微大于柔性环形缸体20处于自然状态下时的内径即可。

上述实施例中的柔性液压缸组件还可以用于制冷设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种磁制冷装置，包括柔性液压缸组件，柔性液压缸组件为上述实施例中的柔性液压缸组件。

具体地，采用该柔性液压缸组件，解决了传统往复式活塞缸抵抗的流阻大，推力不足的问题，解决了传统往复式活塞缸密封性差，容易泄露流体的问题，解决了传统往复式活塞缸精度要求高，一般制造工艺难以满足的问题。采用本申请的柔性液压缸组件，能够提高活塞缸密封性，消除摩擦阻力，该液压缸不存在活塞，与其他系统元器件连接形成闭合的系统回路，其内部充满换热流体。如图5所示，图5中的液压缸为本申请的柔性液压缸组件。

采用绕回转中心摆动的拨动杆挤压柔性液压缸内壁，使其产生变形，用此变形推动流体流动，起到转移热量或冷量的作用。如图1所示，由液压缸与系统元器件连接组成的磁制冷机制冷循环流路，过流通道内部充满换热流体。如图2所示，柔性环形缸体为环状结构，缸体的内轮廓为圆形，通过周向均匀分布卡槽固定在容纳腔的底部上。其中，缸体可以是整体铸造壳体、焊接组合壳体、机加工壳体、钣金件壳体。其中，可以在柔性环形缸体上设置于缸体上开设的卡槽相配合的凸起结构。柔性环形缸体的外轮廓为按一特定轨迹的曲线形式。缸体的内轮廓与柔性环形缸体的外轮廓之间的区域设置有流体容腔即过流通道。该过流通道的中心轨迹曲线与柔性环形缸体的内轮廓曲线相似，周长大于柔性环形缸体的内轮廓曲线。如图1所示，该曲线上的各点自右向左距离曲线的基圆圆柱中心轴的距离逐渐减小。最大距离与最小距离的差值可根据流体的流量自行设定。显然，差值越大，可泵出的流体的量越大。

优选地，容腔的截面为设置为椭圆，易于挤压变形。容腔的左右两端各设置了一个通孔，使得液压缸与系统循环流路连通。

液压缸中间的空间区域设置了一对拨动杆。动力源可带动两个拨动杆，分别以相反的方向在2个区域(如图1中的a、b区域)内摆动。拨动杆摆动的中心轴与液压缸内壁曲线基圆中心轴、容腔轨迹线基圆中心轴三者重合。在初始状态时，两拨动杆相差较小的角度，此时，刚好贴着液压缸内壁。在动力源的带动下，第一拨杆在a区域逆时针转动，第二拨杆在b区域顺时针转动，即自右向左转。由于内壁曲线自右向左距离中心轴距离逐渐变小，在转动过程中，拨动杆就会对液压缸内壁与其接触的地方产生挤压作用，造成整个液压缸则产生弹性变形，其左边局部容积将减小。由于液体具有不可压缩性，液压缸的容积减小会造成拨杆左边的流体经由左端开口向液压缸外部流动。拨杆接触的每一处都会产生流体向外部流动的效果。而在拨杆转离某处后，该处的弹性形变随即恢复。拨杆转动离开的区域的容积将复原，产生了负压，流体就会流入液压缸。液压缸被挤压和复原是同时发生的，因此，流体从左端开口流出液压缸的同时也从右端开口流进液压缸。从而形成了类似一般液压系统的循环流动。

如图2所示为拨动杆转到1/4周期的情况，可看出，液压缸产生明显变形，其右端已复原，左端被挤压，容积减小。如图3所示，为拨动杆转到1/2周期的情况即左端极限位置，此时，在动力源的带动下，拨动杆开始往回摆动。拨动杆右边容腔的局部容积减小，造成其右边的流体从右端开口流出液压缸，液压缸外的流体由左端开口流进液压缸。如图4所示，为拨动杆转到3/4周期的情况。此时拨动杆右边的容腔被挤压，左边的容腔已复原。随后拨动杆会继续转动进而回到初始位置。最终完成了一个工作周期。拨动杆的一端装有滚动轴承，使得其与液压缸的缸体接触为滚动接触，减少了磨损。该液压缸克服了传统磁制冷机液压缸利用活塞推动流体流动存在负载大的问题。另外，该液压缸为全封闭式，避免了传统活塞缸中的活塞与缸壁配合密封性的问题。液压缸的内壁及容腔轮廓曲线可根据需要选定为任意类型。拨动杆既可以是摆动的，也可以是连续回转的。液压缸容腔截面可根据磁制冷机的工作条件设计成任意形状。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。