本技術(shù)屬于低溫制冷機(jī)，尤其涉及一種推移活塞及應(yīng)用該推移活塞的低溫制冷機(jī)。

背景技術(shù)：

1、蓄冷式制冷機(jī)，例如g-m制冷機(jī)和斯特林制冷機(jī)等，該類制冷機(jī)內(nèi)有氣缸和在其內(nèi)部進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的推移活塞。氣缸與活塞之間的密封不充分或熱交換不充分的情況下，制冷氣體又是無(wú)法發(fā)揮預(yù)期的制冷能力。

2、目前市場(chǎng)上，特別是10k溫區(qū)雙級(jí)g-m制冷機(jī)的低溫區(qū)二級(jí)推移活塞多采用酚醛布棒或環(huán)氧布棒類材料。

3、1）該類活塞材料與氣缸材料（一般為304或316l不銹鋼）不一致，在低溫下兩種材料的收縮率不一致，易造成活塞與氣缸間隙變大，可能造成密封不充分，產(chǎn)生大量的熱損，降低制冷機(jī)低溫區(qū)的制冷量和制冷效率。

4、2）同時(shí)相較于氣缸材料（一般為304或316l不銹鋼），酚醛布棒或環(huán)氧布棒類材料的體積比熱和熱導(dǎo)率都要小很多。在進(jìn)氣過(guò)程中，活塞筒體冷卻制冷氣體對(duì)應(yīng)溫度和排氣過(guò)程中，筒體加熱制冷氣體對(duì)應(yīng)溫度，這兩個(gè)溫度之差相對(duì)更大。即在一個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，對(duì)應(yīng)相同位置的筒體溫度變化大，這就表明換熱溫差越大，換熱效率越低，不利于氣缸與活塞之間狹縫中泄漏氣體的熱交換。如此，熱交換效率較低，影響的制冷機(jī)低溫區(qū)的制冷量和制冷效率。

5、3）采用酚醛布棒或環(huán)氧布棒類材料的推移活塞在氣缸中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)有較大的磨損量。由于其材料耐磨性的問(wèn)題，在使用較長(zhǎng)時(shí)間后（如10000小時(shí)），活塞直徑尺寸將超過(guò)設(shè)計(jì)公差范圍，導(dǎo)致氣缸與活塞件間隙變大，密封件偏心磨損等問(wèn)題。此時(shí)，密封性和熱交換效率都將變差，直接引起制冷機(jī)低溫區(qū)的制冷量和制冷效率降低。

6、4）酚醛布棒或環(huán)氧布棒類材料用于制作推移活塞筒體時(shí)，材料內(nèi)含有較高的水分和夾雜了大量其他非氦氣的雜氣。在毛坯階段、粗車(chē)到精車(chē)加工階段等多個(gè)加工階段都需要長(zhǎng)時(shí)間的控溫真空烘烤，并對(duì)烘烤和測(cè)量技術(shù)都有較高要求才能保證材料和工件的含水量、含氣量和尺寸的準(zhǔn)確定。同時(shí)，活塞筒體的加工環(huán)境要求較高（如恒溫恒濕等），活塞精密加工后不允許長(zhǎng)時(shí)間暴露大氣等要求，都提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)加工和組裝難度，也加長(zhǎng)了生產(chǎn)周期和成本。

7、現(xiàn)有公開(kāi)了一種推移活塞及采用該推移活塞的低溫制冷機(jī)（專利申請(qǐng)?zhí)枮椋篶n201921167755.5），該推移活塞置于氣缸（13）內(nèi)且能夠沿著氣缸（13）的延伸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述推移活塞的外表面上設(shè)有凹陷的螺旋槽氣體通路（4），在螺旋槽氣體通路（4）的凹壁上設(shè)有凸出所述螺旋槽氣體通路（4）凹壁表面的凸起結(jié)構(gòu)（5），且所述凸起結(jié)構(gòu)（5）沿著所述螺旋槽氣體通路（4）的延伸方向連續(xù)式設(shè)置或離散式設(shè)置。所述的低溫制冷機(jī)包括上述的推移活塞，該推移活塞安裝在該低溫制冷機(jī)的氣缸（13）內(nèi)。

8、該公開(kāi)方案通過(guò)螺旋槽氣體通路降低活塞與氣缸之間氣體泄漏造成的冷量損失，但是活塞與氣缸之間還是會(huì)存在氣體泄漏，無(wú)法將制冷氣體完全導(dǎo)入活塞內(nèi)部，與蓄冷材料進(jìn)行充分冷熱交換，存在缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種推移活塞及應(yīng)用該推移活塞的低溫制冷機(jī)，旨在解決上述低溫制冷機(jī)的活塞與氣缸之間存在氣體泄漏，密封性不好，以及現(xiàn)有制冷機(jī)中的二級(jí)推移活塞由于材料原因，存在制冷量和制冷效率低的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

3、一種推移活塞，包括一級(jí)活塞和二級(jí)活塞，一級(jí)活塞和二級(jí)活塞同軸連接且置于一級(jí)氣缸和二級(jí)氣缸內(nèi)，一級(jí)活塞和二級(jí)活塞在一級(jí)氣缸和二級(jí)氣缸的延伸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，二級(jí)活塞筒體外圓周車(chē)削有圓周臺(tái)階面，圓周臺(tái)階面均勻噴涂有耐磨樹(shù)脂材料，圓周臺(tái)階面加工有二級(jí)活塞前孔、安裝槽和排氣孔，安裝槽位于二級(jí)活塞前孔和排氣孔之間，二級(jí)活塞內(nèi)設(shè)有二級(jí)蓄冷材料腔，二級(jí)活塞前孔和排氣孔分別與二級(jí)蓄冷材料腔的前端和后端連通。

4、作為優(yōu)選，一級(jí)活塞設(shè)有一級(jí)活塞前孔、一級(jí)蓄冷材料腔和一級(jí)活塞后孔，一級(jí)活塞前孔與一級(jí)蓄冷材料腔前端連通，一級(jí)活塞后孔與一級(jí)蓄冷材料腔后端連通。

5、作為優(yōu)選，一級(jí)活塞和二級(jí)活塞的筒體均由304l不銹鋼或316l不銹鋼制成。

6、作為優(yōu)選，耐磨樹(shù)脂材料包括四氟乙烯。

7、一種應(yīng)用上述任一所述推移活塞的低溫制冷機(jī)，一級(jí)活塞和二級(jí)活塞安裝于該低溫制冷機(jī)的一級(jí)氣缸和二級(jí)氣缸內(nèi)，低溫制冷機(jī)包括氦氣壓縮機(jī)、氣體管路和制冷機(jī)驅(qū)動(dòng)，氦氣壓縮機(jī)與制冷機(jī)驅(qū)動(dòng)通過(guò)氣體管路連通，制冷機(jī)驅(qū)動(dòng)與一級(jí)氣缸固定，制冷機(jī)驅(qū)動(dòng)與一級(jí)活塞連接以帶動(dòng)一級(jí)活塞和二級(jí)活塞運(yùn)動(dòng)，一級(jí)氣缸遠(yuǎn)離制冷機(jī)驅(qū)動(dòng)的一端焊接有一級(jí)冷頭，二級(jí)氣缸遠(yuǎn)離制冷機(jī)驅(qū)動(dòng)的一端焊接有二級(jí)冷頭。

8、作為優(yōu)選，一級(jí)活塞與制冷機(jī)驅(qū)動(dòng)之間設(shè)有熱腔室，熱腔室與一級(jí)活塞連通，一級(jí)活塞與一級(jí)冷頭之間設(shè)有一級(jí)膨脹腔室，一級(jí)膨脹腔室分別與一級(jí)活塞和二級(jí)活塞連通，二級(jí)活塞與二級(jí)冷頭之間設(shè)有二級(jí)膨脹腔室，二級(jí)膨脹腔室與二級(jí)活塞連通。

9、作為優(yōu)選，一級(jí)活塞筒體與一級(jí)氣缸內(nèi)壁之間設(shè)有一級(jí)活塞密封圈，二級(jí)活塞筒體與二級(jí)氣缸內(nèi)壁之間設(shè)有二級(jí)活塞密封圈，二級(jí)活塞密封圈安裝于安裝槽內(nèi)，二級(jí)活塞密封圈與安裝槽底部之間設(shè)有金屬漲圈。

10、本實(shí)用新型具有以下有益效果：

11、（1）本方案采用316l不銹鋼材料做為二級(jí)活塞筒體材料，保證在低溫下兩種材料的收縮率一致，保證活塞與氣缸間隙在全溫區(qū)下始終保持設(shè)計(jì)間隙尺寸，同時(shí)可有效保證活塞熱端與低溫區(qū)件的密封性，有效提高了制冷機(jī)低溫區(qū)的制冷量和制冷效率；

12、（2）本方案采用316l不銹鋼材料做為二級(jí)活塞筒體材料，相比酚醛布棒或環(huán)氧布棒類材料，不銹鋼筒體的體積比熱、熱導(dǎo)率更大。在進(jìn)氣過(guò)程中，活塞筒體冷卻制冷氣體對(duì)應(yīng)溫度和排氣過(guò)程中，筒體加熱制冷氣體對(duì)應(yīng)溫度，這兩個(gè)溫度之差相對(duì)更小。即在一個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，對(duì)應(yīng)相同位置的筒體溫度變化小，這就表明換熱溫差更低，換熱效率更高，更有利于提升間隙狹縫中泄漏氣體的熱交換，有效提高了制冷機(jī)低溫區(qū)的制冷量和制冷效率；

13、（3）本方案采用316l不銹鋼材料做為二級(jí)活塞筒體材料，同時(shí)在活塞筒體與氣缸配合的前端、后端及二級(jí)活塞密封圈段車(chē)削凹槽后噴涂耐磨樹(shù)脂材料（一般為聚四氟乙烯）。耐磨樹(shù)脂材料車(chē)削至設(shè)計(jì)尺寸與氣缸配合，聚四氟乙烯具有極低的摩擦系數(shù)和極高的耐磨性。在長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)中可以保證二級(jí)推移活塞外周與二級(jí)氣缸缸體內(nèi)周之間的間隙尺寸不發(fā)生較大的變化。這樣能有效的提高制冷機(jī)低溫區(qū)長(zhǎng)壽命的制冷量和制冷效率的穩(wěn)定性；

14、（4）本方案采用316l不銹鋼材料做為二級(jí)活塞筒體材料，部分活塞筒體外周?chē)娡烤鬯姆蚁?。所采用的這兩種材料都有良好的機(jī)械加工性能，且含有的水氣和雜氣量極低，在加工過(guò)程中避免了繁瑣和嚴(yán)苛的真空烘烤等工藝要求。同時(shí)，這兩種材料允許長(zhǎng)時(shí)間暴露大氣，對(duì)儲(chǔ)存和裝配時(shí)間的要求極大的降低。如此，更便于產(chǎn)品的生產(chǎn)，節(jié)約生產(chǎn)周期和生產(chǎn)成本；

15、（5）二級(jí)活塞筒體與二級(jí)氣缸內(nèi)壁之間通過(guò)安裝二級(jí)活塞密封圈，其在二級(jí)活塞密封圈與安裝槽底部之間設(shè)有金屬漲圈，以保證二級(jí)活塞密封圈完全漲開(kāi)與二級(jí)氣缸內(nèi)壁完全貼合，保證密封性，避免間隙造成制冷氣體的泄漏出現(xiàn)。