一种旋转阀芯、旋转阀及低温回热式气体制冷机的制作方法

本实用新型涉及阀芯结构领域，具体而言，涉及一种旋转阀芯、旋转阀及低温回热式气体制冷机。

背景技术：

G-M制冷机是由Gifford W E和McMahon H O在1959年发明的一种低温回热式气体制冷机，具有结构简单、运转可靠、性能稳定、操作方便、使用寿命长等优点，是国际上唯一得到工业化大批量生产的低温制冷机。它被作为小型低温冷源广泛应用于低温真空泵、低温电子学、核磁共振成像仪、强电超导等需要稳定低温条件场合。

在G-M制冷机中，活塞驱动和制冷依靠同一气源，通过同一旋转配气阀控制。具体来说，旋转阀包括一个定子(阀座)，一个转子(阀芯)，阀芯通过电机驱动，以一定的频率旋转，制冷机以一定的切换频率，控制高低压阀门的开闭实现制冷内气体的压缩和膨胀过程，从而获得制冷效果。旋转阀是驱动机构中的关键部件，其运行的可靠性直接影响到制冷机的性能和寿命。

但是在这个结构中，旋转阀中的转子和定子通常具有紧密的机械接触，在接触面上会有较大的摩擦力，造成阀芯磨损严重；同时阀芯旋转也需要较大扭矩，引起电机负荷增大。当制冷机长时间运行时，阀芯磨损的问题就越加突出，将直接影响制冷机的性能甚至使用寿命。目前，阀芯材料的旋转大多是金属和塑料，使用一段时间后，阀芯就会出现磨损而导致间隙增大，密封变差而降低制冷效率。陶瓷作为阀芯材料很好的解决了磨损问题，但是采用块体陶瓷材料制作阀芯，加工难度大，尺寸精度难以保证，且成本较高，限制了其应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一在于提供一种旋转阀芯，该旋转阀芯制作简单、耐磨性好、使用寿命长。

本实用新型的目的之二在于提供一种旋转阀，其包括上述的旋转阀芯以及阀座。因此，该旋转阀的耐磨性好，使用寿命长。

本实用新型的目的之三在于提供一种低温回热式气体制冷机，其包括上述的旋转阀。因此，该制冷机的寿命长，实用性强。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种旋转阀芯，包括：

阀芯主体，阀芯主体具有相背离设置的第一端和第二端，阀芯主体呈圆柱状，且第二端的圆柱体的尺寸大于第一端的圆柱体的尺寸，第一端上开设有气室，第二端上开设有低压槽和高压孔，第一端和第二端均开设有通气孔；

工作凸台，凸设于阀芯主体的第二端，工作凸台远离阀芯主体的一端设有陶瓷膜；

其中，阀芯主体与工作凸台的材料为金属材料。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，第二端的圆柱体的尺寸比第一端的圆柱体的尺寸大2～5mm。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，第一端的圆柱体的尺寸为φ45×13.5mm，第二端的圆柱体的尺寸为φ48×1.5mm。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，陶瓷膜的厚度为30～200μm。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，陶瓷膜的厚度为50μm，表面粗糙度Ra≤0.08μm。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，工作凸台的尺寸为φ28.5×0.5mm。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，通气孔位于离端面圆心向西17.5mm处，直径为φ3mm，低压槽位于东北65°，呈环形跑道形状，两端为半圆形，直径为φ7mm，且圆心位置分别在端面圆心和离端面圆心9mm处，深度7.5mm，高压孔呈月牙形，中心线设置在φ18mm圆周上，两端为半圆形，直径为φ7mm，圆心位置分别设置在东南20°和东南80°方向；气室位于正北12.5mm处，呈圆形，直径为φ8mm，深度为6.5mm。

一种旋转阀，包括：

上述的旋转阀芯；

阀座，与旋转阀芯转动连接。

进一步地，在本实用新型的较佳实施例中，阀座的尺寸与旋转阀芯的第一端的圆柱体的尺寸相匹配。

一种低温回热式气体制冷机，包括上述的旋转阀芯。

本实用新型的实施例至少具备以下优点或有益效果：

本实用新型的实施例提供了一种旋转阀芯，该旋转阀芯包括阀芯主体和工作凸台。其中，阀芯主体具有相背离设置的第一端和第二端，阀芯主体呈圆柱状，且第二端的圆柱体的尺寸大于第一端的圆柱体的尺寸，第一端上开设有气室，第二端上开设有低压槽和高压孔，第一端和第二端均开设有通气孔；工作凸台凸设于阀芯主体的第二端，工作凸台远离阀芯主体的一端设有陶瓷膜；阀芯主体与工作凸台的材料为金属材料。通过金属陶瓷复合阀芯的设置，使得工作凸台上的陶瓷膜可在工作时提供优异的耐磨性能，从而有效地提高旋转阀芯的使用寿命。

本实用新型的实施例提供的旋转阀，其包括上述的旋转阀芯以及阀座。因此，该旋转阀的耐磨性好，使用寿命长。

本实用新型的实施例提供的低温回热式气体制冷机，其包括上述的旋转阀。因此，该制冷机的寿命长，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本实用新型的实施例提供的旋转阀芯在第一视角下的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的旋转阀芯在第二视角下的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例提供的旋转阀芯的剖面结构示意图；

图4为本实用新型的实施例提供的旋转阀芯的局部结构示意图。

图标：100-旋转阀芯；101-阀芯主体；103-第一端；105-第二端；107-气室；109-低压槽；111-高压孔；113-通气孔；115-工作凸台；117-陶瓷膜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

图1为本实施例提供的旋转阀芯100在第一视角下的结构示意图；图2为本实施例提供的旋转阀芯100在第二视角下的结构示意图；图3为本实施例提供的旋转阀芯100的剖面结构示意图；图4为本实施例体用的旋转阀芯100的局部结构示意图。请参阅图1至图4，本实施例提供了一种旋转阀芯100，包括：阀芯主体101和工作凸台115。

详细地，请再次参阅图1至图4，在本实施例中，阀芯主体101具有相背离设置的第一端103和第二端105，阀芯主体101呈圆柱状，且第二端105的圆柱体的尺寸大于第一端103的圆柱体的尺寸，第一端103上开设有气室107，第二端105上开设有低压槽109和高压孔111，第一端103和第二端105均开设有通气孔113；工作凸台115凸设于阀芯主体101的第二端105，工作凸台115远离阀芯主体101的一端设有陶瓷膜117；阀芯主体101与工作凸台115的材料为金属材料。通过金属陶瓷复合阀芯的设置，使得工作凸台115上的陶瓷膜117可在工作时提供优异的耐磨性能，从而有效地提高旋转阀芯100的使用寿命。

请再次参阅图1至图4，在本实施例中，第二端105的圆柱体的尺寸比第一端103的圆柱体的尺寸大2～5mm。将第二端105的圆柱体的尺寸设置得大一些可便于工作平台的安装。同时，在本实用新型的其他实施例中，第一端103和第二端105的圆柱体的尺寸还可以根据需求进行调节，本实用新型的实施例不做限定。

作为可选的方案，在本实施例中，第一端103的圆柱体的尺寸为第二端105的圆柱体的尺寸为

请再次参阅图1至图4，在本实施例中，陶瓷膜117的厚度为30～200μm。陶瓷膜117的设置可以有效地提高整个旋转阀芯100的耐磨性，提高整体的使用寿命。

作为可选的方案，在本实施例中，陶瓷膜117的厚度为50μm，表面粗糙度Ra≤0.08μm。当然，在本实用新型的其他实施例中，陶瓷膜117的厚度还可以根据需求进行选择，本实用新型的实施例不做限定。

同时，还需要说明的是，在本实施例中，工作凸台115的尺寸为φ28.5×0.5mm。通过工作凸台115的设置使得陶瓷膜117可得到有效地安装，从而便于提供有效地耐磨性能。当然，在本实用新型的其他实施例中，工作凸台115的尺寸还可以根据需求进行选择，本实用新型的实施例不做限定。

请再次参阅图1至图4，在本实施例中，通气孔113位于离端面圆心向西17.5mm处，直径为φ3mm，低压槽109位于东北65°，呈环形跑道形状，两端为半圆形，直径为φ7mm，且圆心位置分别在端面圆心和离端面圆心9mm处，深度7.5mm，高压孔111呈月牙形，中心线设置在φ18mm圆周上，两端为半圆形，直径为φ7mm，圆心位置分别设置在东南20°和东南80°方向；气室107位于正北12.5mm处，呈圆形，直径为φ8mm，深度为6.5mm。

本实用新型的实施例还提供了一种旋转阀，其包括上述的旋转阀芯100与阀座。阀芯与阀座转动连接。因此，该旋转阀的耐磨性好，使用寿命长。

作为优选的方案，在本实施例中，阀座的尺寸与旋转阀芯100的第一端103的圆柱体的尺寸相匹配。这样设置，使得阀座与旋转阀芯100之间更易配合，密封性好，磨损小，从而提高整体的使用寿命本实用新型的实施例提供的低温回热式气体制冷机，其包括上述的旋转阀。因此，该制冷机的寿命长，实用性强。

综上所述，本实用新型的实施例提供的旋转阀芯100，该旋转阀芯100制作简单、耐磨性好、使用寿命长。

本实用新型的实施例提供的旋转阀，其包括上述的旋转阀芯100以及阀座。因此，该旋转阀的耐磨性好，使用寿命长。

本实用新型的实施例提供的低温回热式气体制冷机，其包括上述的旋转阀。因此，该制冷机的寿命长，实用性强。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。