一種線性整體式斯特林制冷的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，包括杜瓦、膨脹機(jī)和壓縮機(jī)。杜瓦圓周外側(cè)設(shè)有用于減小冷頭振動(dòng)的減振器。膨脹機(jī)包括膨脹氣缸和排出器組件。壓縮機(jī)包括定活塞、動(dòng)氣缸、直線電機(jī)和用于調(diào)整排出器與動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位差的調(diào)相機(jī)構(gòu)。定活塞為中空結(jié)構(gòu)，膨脹機(jī)位于定活塞的內(nèi)部。定活塞套接在動(dòng)氣缸內(nèi)，定活塞與動(dòng)氣缸之間為無接觸間隙密封結(jié)構(gòu)，定活塞與動(dòng)氣缸組成的密封腔體為壓縮腔。動(dòng)氣缸在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明不僅縮短了線性整體式斯特林制冷機(jī)的整機(jī)長(zhǎng)度，還減小了冷頭處的振動(dòng)，有利于線性斯特林制冷機(jī)在導(dǎo)彈的陀螺框架上應(yīng)用。
【專利說明】一種線性整體式斯特林制冷機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及斯特林制冷機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種線性整體式斯特林制冷機(jī)。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003]目前，斯特林制冷機(jī)主要有旋轉(zhuǎn)整體式斯特林制冷機(jī)、線性分置式斯特林制冷機(jī)和線性整體式斯特林制冷機(jī)三種類型。旋轉(zhuǎn)整體式斯特林制冷機(jī)由旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，外形呈“L”形，在旋轉(zhuǎn)工況下，不僅需要增加配重，旋轉(zhuǎn)電機(jī)還會(huì)給冷頭處帶來較大的徑向振動(dòng)。線性分置式斯特林制冷機(jī)由對(duì)置式線性壓縮機(jī)和膨脹機(jī)組成，中間由分支管連接，外形呈“ M ”形。線性分置式斯特林制冷機(jī)在旋轉(zhuǎn)工況下需分開放置壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，這將占用較大空間，且壓縮機(jī)與膨脹機(jī)之間分置管的柔性是影響旋轉(zhuǎn)的重要因素。線性整體式斯特林制冷機(jī)由單個(gè)線性壓縮機(jī)和膨脹機(jī)組成，兩者沿軸向依次排列，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，限制了可旋轉(zhuǎn)角度。另外，此種類型制冷機(jī)由單個(gè)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)，冷頭振動(dòng)較大。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)整體式斯特林制冷機(jī)、線性分置式斯特林制冷機(jī)及線性整體式斯特林制冷機(jī)在旋轉(zhuǎn)工況下的應(yīng)用弊端，提供一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，該斯特林制冷機(jī)具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱、長(zhǎng)度短、低振動(dòng)便于旋轉(zhuǎn)等特點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，包括杜瓦、膨脹機(jī)和壓縮機(jī)。所述的杜瓦圓周外側(cè)設(shè)有用于減小冷頭振動(dòng)的減振器。所述的膨脹機(jī)包括膨脹氣缸和排出器組件。所述的壓縮機(jī)包括定活塞、動(dòng)氣缸、直線電機(jī)和用于調(diào)整排出器與動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位差的調(diào)相機(jī)構(gòu)。所述的定活塞為中空結(jié)構(gòu)，所述的膨脹機(jī)位于定活塞的內(nèi)部。所述的定活塞套接在動(dòng)氣缸內(nèi)，所述的定活塞與動(dòng)氣缸之間為無接觸間隙密封結(jié)構(gòu)，所述的定活塞與動(dòng)氣缸組成的密封腔體為壓縮腔。所述的動(dòng)氣缸在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述的定活塞圓周外側(cè)固設(shè)有上封蓋，所述的杜瓦、膨脹氣缸和減振器的底部均與上封蓋頂部固定相連。所述的動(dòng)氣缸的下方設(shè)有下封蓋。
[0007]進(jìn)一步的，所述的用于減小冷頭振動(dòng)的減振器包括質(zhì)量塊和固設(shè)在質(zhì)量塊兩端的減震黃。
[0008]所述的排出器組件包括排出器外殼、排出器堵頭、網(wǎng)片和排出器連接桿。所述的排出器堵頭和排出器連接桿上分別設(shè)有通氣孔。所述的排出器組件上端位于膨脹氣缸內(nèi)。
[0009]所述的動(dòng)氣缸上下兩端分別固設(shè)有第一膜片彈簧和第二膜片彈簧。
[0010]所述的用于調(diào)整排出器與動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相機(jī)構(gòu)包括第一軸承、第二軸承、第三軸承、連桿、齒條、齒輪、凸輪和凸輪支架。
[0011]進(jìn)一步的，所述的直線電機(jī)為2個(gè)，且對(duì)稱設(shè)置在動(dòng)氣缸的兩側(cè)。所述的直線電機(jī)包括動(dòng)子組件和定子組件。所述的動(dòng)子組件由動(dòng)子骨架和永磁體組成，或者由動(dòng)子骨架和繞組組成。所述的定子組件由定子骨架、外磁極和繞組組成，或者由定子骨架、外磁極和永磁體組成。所述的動(dòng)子組件與動(dòng)氣缸固定相連。所述的定子骨架固設(shè)在上封蓋和下封蓋之間，所述的第一膜片彈簧的內(nèi)側(cè)與動(dòng)氣缸頂部固定相連，第一膜片彈簧的外側(cè)與定子骨架固定相連。所述的第二膜片彈簧的內(nèi)側(cè)通過動(dòng)子組件與動(dòng)氣缸的底部固定相連，第二膜片彈簧的外側(cè)與定子骨架固定相連。
[0012]更進(jìn)一步的，所述的上封蓋上固設(shè)有若干個(gè)振動(dòng)傳導(dǎo)桿，所述的減振器通過振動(dòng)傳導(dǎo)桿與上封蓋固定相連；所述的上封蓋上設(shè)有若干個(gè)振動(dòng)傳導(dǎo)桿連接孔和I個(gè)抽氣口。
[0013]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明將膨脹機(jī)放置在定活塞內(nèi)部，縮短了線性整體式斯特林制冷機(jī)的整機(jī)長(zhǎng)度；并通過在杜瓦外側(cè)設(shè)置減振器，能夠減小冷頭處的振動(dòng)位移，有利于線性斯特林制冷機(jī)在導(dǎo)彈的陀螺框架上應(yīng)用。
[0014]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明減振器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明排出器組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明調(diào)相機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是實(shí)施例1中動(dòng)子組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是實(shí)施例1中定子組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是實(shí)施例2中動(dòng)子組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是實(shí)施例2中定子組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9是圖1的A-A向視圖。
[0016]其中:
1、杜瓦，2、膨脹氣缸，3、排出器組件，4、減振器，5、動(dòng)氣缸，6、定活塞，7、動(dòng)子組件，8、調(diào)相機(jī)構(gòu)，9、上封蓋，10、下封蓋，11、第一膜片彈簧，12、第二膜片彈簧，13、定子組件，14、振動(dòng)傳導(dǎo)桿，15、定子骨架，16、定子繞組，17、磁極，18、定子永磁體，31、排出器連接桿，32、網(wǎng)片，33、排出器外殼，34、排出器堵頭，35、排出器堵頭通氣孔，36、排出器連接桿通氣孔，41、上減震簧,42、第一質(zhì)量塊,43、第二質(zhì)量塊,44、下減震簧,71、動(dòng)子永磁體,72、動(dòng)子骨架,73、動(dòng)子繞組，81、第一軸承，82、第二軸承，83、第三軸承，84、連桿，85、齒條，86、齒輪、凸輪，87、凸輪支架。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
實(shí)施例1
如圖1所示的一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，包括杜瓦1、膨脹機(jī)和壓縮機(jī)。所述的杜瓦I圓周外側(cè)設(shè)有用于減小冷頭振動(dòng)的減振器4。所述的膨脹機(jī)包括膨脹氣缸2和排出器組件3。所述的壓縮機(jī)包括定活塞6、動(dòng)氣缸5、直線電機(jī)和用于調(diào)整排出器與動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位差的調(diào)相機(jī)構(gòu)8。所述的定活塞6為中空結(jié)構(gòu)，所述的膨脹機(jī)位于定活塞6的內(nèi)部。所述的定活塞6套接在動(dòng)氣缸5內(nèi)，所述的定活塞6與動(dòng)氣缸5之間為無接觸間隙密封結(jié)構(gòu)，所述的定活塞6與動(dòng)氣缸5組成的密封腔體為壓縮腔。所述的動(dòng)氣缸5在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述的定活塞6圓周外側(cè)固設(shè)有上封蓋9，所述的杜瓦1、膨脹氣缸2和減振器4的底部均與上封蓋9頂部固定相連。所述的動(dòng)氣缸5的下方設(shè)有下封蓋10。通過將膨脹機(jī)放置在中空結(jié)構(gòu)的定活塞6的內(nèi)部，能夠縮短整個(gè)制冷機(jī)的長(zhǎng)度。
[0018]進(jìn)一步的，如圖2所示，所述的用于減小冷頭振動(dòng)的減振器4包括質(zhì)量塊和固設(shè)在質(zhì)量塊兩端的減震簧41、44。具體地說，所述的質(zhì)量塊為環(huán)狀，包括第一質(zhì)量塊42和第二質(zhì)量塊43。所述的第一質(zhì)量塊42位于上下兩個(gè)環(huán)狀減震簧41與44的內(nèi)壁之間；所述的第二質(zhì)量塊43位于兩個(gè)環(huán)狀減震簧41與44的外壁之間。通過在杜瓦I的圓周外側(cè)設(shè)置減振器4，且使減振器4與上封蓋9固定相連，能夠減小冷頭處的振動(dòng)。
[0019]如圖1和圖3所示，所述的排出器組件3包括排出器外殼33、排出器堵頭34、網(wǎng)片32和排出器連接桿31。所述的排出器堵頭34和排出器連接桿31上分別設(shè)有排出器堵頭通氣孔35和排出器連接桿通氣孔36。所述的排出器組件3上端位于膨脹氣缸2內(nèi)，下端位于定活塞6內(nèi)部。
[0020]如圖1所示，所述的動(dòng)氣缸5上下兩端分別固設(shè)有第一膜片彈簧11和第二膜片彈簧12。通過第一膜片彈簧11和第二膜片彈簧12，既能夠從軸向上給作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)氣缸5一個(gè)恢復(fù)作用力，又能從徑向上給動(dòng)氣缸5支撐力、防止動(dòng)氣缸5發(fā)生徑向位移，保證動(dòng)氣缸5與定活塞6之間的間隙密封。
[0021]如圖1和圖4所示，所述的用于調(diào)整排出器與動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相機(jī)構(gòu)8包括第一軸承81、第二軸承82、第三軸承83、連桿84、齒條85、(齒輪、凸輪)86和凸輪支架87。所述的第一軸承81與排出器連接桿31固定相連。所述的第三軸承83與凸輪支架87固定相連，且凸輪支架87與下封蓋10固定相連。所述的(齒輪、凸輪)86與齒條85嚙合連接。連桿84兩端分別與第一軸承81和第二軸承82活動(dòng)連接。齒條85為兩個(gè)，且分別與動(dòng)氣缸5固定相連。通過調(diào)相機(jī)構(gòu)8，能夠?qū)⒍ɑ钊?和排出器組件3之間的運(yùn)動(dòng)相位差調(diào)整為規(guī)定的數(shù)值。
[0022]進(jìn)一步的，所述的直線電機(jī)為2個(gè)，且對(duì)稱設(shè)置在動(dòng)氣缸5的兩側(cè)。所述的直線電機(jī)包括動(dòng)子組件7和定子組件13。如圖5和圖6所示，所述的動(dòng)子組件7由動(dòng)子骨架72和動(dòng)子永磁體71組成，所述的定子組件由定子骨架15、磁極17和定子繞組16組成。所述的動(dòng)子組件7與動(dòng)氣缸5固定相連。所述的定子骨架15固設(shè)在上封蓋9和下封蓋10之間。所述的第一膜片彈簧11的內(nèi)側(cè)與動(dòng)氣缸5頂部固定相連，第一膜片彈簧11的外側(cè)與定子骨架15固定相連。所述的第二膜片彈簧11的內(nèi)側(cè)通過動(dòng)子組件7與動(dòng)氣缸5的底部固定相連，第二膜片彈簧11的外側(cè)與定子骨架15固定相連。
[0023]更進(jìn)一步的，如圖1和圖9所示，所述的上封蓋9上固設(shè)有若干個(gè)振動(dòng)傳導(dǎo)桿14，所述的減振器4通過振動(dòng)傳導(dǎo)桿14與上封蓋9固定相連。所述的上封蓋9上設(shè)有若干個(gè)振動(dòng)傳導(dǎo)桿連接孔92和I個(gè)抽氣口 91。若上封蓋9上設(shè)有η個(gè)振動(dòng)傳導(dǎo)桿連接孔92，設(shè)a為振動(dòng)傳導(dǎo)桿連接孔92與抽氣口 91的中心夾角，則a的取值范圍為5°?360° /η。優(yōu)選的，所述的若干個(gè)振動(dòng)傳導(dǎo)桿連接孔92在上封蓋9上均勻分布。通過將抽氣口 91設(shè)置在上封蓋上，并使其與各個(gè)振動(dòng)傳導(dǎo)桿連接孔92的中心夾角的范圍為5°?360° /n;能夠避免抽氣口放置在整機(jī)尾端和側(cè)面上而導(dǎo)致整機(jī)的體積增加。
[0024]實(shí)施例2 如圖7和圖8所示，所述的動(dòng)子組件7由動(dòng)子骨架72和動(dòng)子繞組73組成。所述的定子組件13由定子骨架15、磁極17和定子永磁體18組成。
[0025]其它同實(shí)施例1。
[0026]在運(yùn)行過程中，定活塞6固定不動(dòng)，動(dòng)氣缸5在直線電機(jī)動(dòng)子組件7的驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明將膨脹機(jī)放置在定活塞6內(nèi)部，縮短了線性整體式斯特林制冷機(jī)的整機(jī)長(zhǎng)度；并通過在杜瓦I外側(cè)設(shè)置減振器4，能夠減小冷頭處的振動(dòng)位移，有利于線性斯特林制冷機(jī)在導(dǎo)彈的陀螺框架上應(yīng)用。
[0027]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，包括杜瓦(I)、膨脹機(jī)和壓縮機(jī)，其特征在于:所述的杜瓦(I)圓周外側(cè)設(shè)有用于減小冷頭振動(dòng)的減振器(4);所述的膨脹機(jī)包括膨脹氣缸(2)和排出器組件(3);所述的壓縮機(jī)包括定活塞(6)、動(dòng)氣缸(5)、直線電機(jī)和用于調(diào)整排出器與動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位差的調(diào)相機(jī)構(gòu)(8);所述的定活塞(6)為中空結(jié)構(gòu)，所述的膨脹機(jī)位于定活塞(6)的內(nèi)部；所述的動(dòng)氣缸(5)在直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿其軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的定活塞(6)圓周外側(cè)固設(shè)有上封蓋(9)，所述的杜瓦(I)、膨脹氣缸(2)和減振器(4)的底部均與上封蓋(9)頂部固定相連；所述的動(dòng)氣缸(5)的下方設(shè)有下封蓋(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的用于減小冷頭振動(dòng)的減振器(4 )包括質(zhì)量塊和固設(shè)在質(zhì)量塊兩端的減震簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的排出器組件(3)包括排出器外殼(33)、排出器堵頭(34)、網(wǎng)片(32)和排出器連接桿(31);所述的排出器堵頭(34)和排出器連接桿(31)上分別設(shè)有通氣孔；所述的排出器組件(3)上端位于膨脹氣缸(2)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的定活塞(6)套接在動(dòng)氣缸(5)內(nèi)，所述的定活塞(6)與動(dòng)氣缸(5)之間為無接觸間隙密封結(jié)構(gòu)，所述的定活塞(6)與動(dòng)氣缸(5)組成的密封腔體為壓縮腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機(jī),其特征在于:所述的動(dòng)氣缸(5)上下兩端分別固設(shè)有第一膜片彈簧(11)和第二膜片彈簧(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的用于調(diào)整排出器與動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)相位的調(diào)相機(jī)構(gòu)(8)包括第一軸承(81)、第二軸承(82)、第三軸承(83)、連桿(84)、齒條(85)、齒輪、凸輪和凸輪支架(87)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的直線電機(jī)為2個(gè)，且對(duì)稱設(shè)置在動(dòng)氣缸(5)的兩側(cè)；所述的直線電機(jī)包括動(dòng)子組件(7)和定子組件(13 );所述的動(dòng)子組件(7 )由動(dòng)子骨架(72 )和永磁體(71)組成，或者由動(dòng)子骨架(72 )和繞組(73)組成；所述的定子組件(13)由定子骨架(15)、磁極(17)和繞組(16)組成，或者由定子骨架(15)、磁極(17)和永磁體(18)組成；所述的動(dòng)子組件(7)與動(dòng)氣缸(5)固定相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的上封蓋(9)上固設(shè)有若干個(gè)振動(dòng)傳導(dǎo)桿(14),所述的減振器(4)通過振動(dòng)傳導(dǎo)桿(14)與上封蓋(9)固定相連；所述的上封蓋(9)上設(shè)有若干個(gè)振動(dòng)傳導(dǎo)桿連接孔(92)和I個(gè)抽氣口(91)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種線性整體式斯特林制冷機(jī)，其特征在于:所述的定子骨架(15)固設(shè)在上封蓋(9)和下封蓋(10)之間,所述的第一膜片彈簧(11)的內(nèi)側(cè)與動(dòng)氣缸(5)頂部固定相連，第一膜片彈簧(11)的外側(cè)與定子骨架(15)固定相連；所述的第二膜片彈簧(12)的內(nèi)側(cè)通過動(dòng)子組件(7)與動(dòng)氣缸(5)的底部固定相連，第二膜片彈簧(12)的外側(cè)與定子骨架(15)固定相連。
【文檔編號(hào)】F25B9/14GK104048436SQ201410262630
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】楊坤, 朱魁章 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十六研究所