專利名稱：低溫制冷機用無磨損配氣閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低溫設備用配氣閥，尤其是一種無磨損配氣閥，具體地說是一種低溫制冷機用無磨損配氣閥。
背景技術：
眾所周知，各類低溫制冷機，尤其是吉福特-麥克馬洪(GM)制冷機、GM型脈管制冷 機和索爾文制冷機共同的特點是都采用配氣閥控制工質流體。配氣閥一般由一個定子(閥 座)和一個轉子(閥芯)構成，閥芯通過電機驅動，以一定的頻率旋轉。通過閥芯的旋轉， 利用閥芯和閥座的高低壓配氣槽和通氣孔，制冷機以一定的切換頻率，分別同壓縮機的高、 低壓連通，實現(xiàn)進排氣過程。由于現(xiàn)有的配氣閥(如圖1、2、3所示)在閥座和閥芯的接觸表面存在摩擦，極易 產(chǎn)生磨損灰塵，而這種灰塵往往被吹進冷頭，從而大大降低了制冷機的性能。因為這種灰塵 易于粘附到各類制冷機的針型閥表面并堆積在小孔的流道中，而制冷機的性能對小孔的開 度非常敏感，灰塵的粘附和堆積極易引起流阻增大，從而導致流動惡化，所以灰塵對各類制 冷機尤其是對脈管制冷機性能的影響尤其顯著，這也是限制脈管制冷機大規(guī)模工業(yè)應用的 主要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針現(xiàn)有的制冷機用配氣閥因磨損極易導致流動惡化而效率下降 的問題，設計一種低溫制冷機用無磨損配氣閥。本發(fā)明的技術方案是一種低溫制冷機用無磨損配氣閥，包括電機1、閥芯2和閥座3，其特征是閥座3安 裝在閥基4中，閥芯2安裝在閥座3中，電機1安裝在閥基4上，閥芯2的一端與電機1的 輸出軸相連，閥芯2的另一端連接有支承軸9相連，電機1的輸出軸和支承軸9安裝在同軸 線安裝的兩個軸承12中；閥芯2與閥座3之間設有能形成氣膜的間隙；在閥芯2上設有閥 芯高壓配氣孔5，在閥座3上設有閥座高壓配氣孔8，閥芯高壓配氣孔5和閥座高壓配氣孔 8通過閥芯2上的高壓配氣槽7相連通；在閥芯2上設有閥芯低壓配氣孔11，在閥座3上 設有閥座低壓配氣孔6，閥芯低壓配氣孔11和閥座低壓配氣孔6通過閥芯2上的低壓配氣 槽10相連通，所述的閥座高壓配氣孔8和閥芯低壓配氣孔11錯位設置在閥座3上。閥芯 高壓配氣孔5的進氣端與制冷機中的壓縮機的高壓排氣口相連通，閥芯高壓配氣孔5的出 氣端與制冷機的雙向進氣閥對應的進氣口相連通，低壓配氣孔6的進氣端與制冷機的雙向 進氣閥對應的出氣口相連通，低壓配氣孔6的出氣端與制冷機的壓縮機的低壓進氣口相連 通；所述的高壓配氣孔5和低壓配氣孔6隨閥芯的轉動交替通斷。所述的間隙為1 10 μ m。所述的閥座高壓配氣孔8和閥座低壓配氣孔6相錯的相位角為90度。所述的閥芯2的兩端均設有空腔，其中的一端為高壓空腔，另一端為低壓空腔。
所述的電機1罩裝在電機罩13中，電機罩13上設有與閥芯2上的閥芯高壓配氣 孔5相通的進氣孔14。所述的閥基4上設有閥蓋15，所述的電機1安裝在閥蓋15上，閥蓋15上設有高壓 通孔16。所述的高壓配氣槽7和低壓配氣槽10均呈月牙形結構，且在閥芯2上分別呈對稱布置。所述的閥芯2為聚四氟乙烯閥芯，所述的閥座3可為陶瓷閥座。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過大量實驗發(fā)現(xiàn)在高低壓氣體的作用下，閥芯和閥座表面能形成一層與兩者間隙相等的厚度為1 10微米的氣膜，它既使得通過該間隙從高壓側到低壓側的漏氣 非常小，不會對制冷機性能產(chǎn)生影響，又使得閥芯和閥座表面不接觸，避免了閥芯和閥座的 摩擦。不僅結構簡單緊湊、無摩擦，而且能極大提高制冷機的穩(wěn)定性，尤其適用于GM型脈管 制冷機，有利于推動GM型脈管制冷機的大規(guī)模工業(yè)應用。


圖1是現(xiàn)有配氣閥及其與制冷機的連接結構示意圖。圖2是現(xiàn)有的配氣閥中的轉子的仰視結構示意圖。圖3是現(xiàn)有的配氣閥中的定子的俯視結構示意圖。圖4是本發(fā)明的配氣閥的結構示意圖。圖5是圖4的A-A剖視結構示意圖。圖6是圖4的B-B剖視結構示意圖。圖7是圖4的C-C剖視結構示意圖。圖8是本發(fā)明的配氣閥與脈管式制冷機的連接關系示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖4-7所示。一種低溫制冷機用無磨損配氣閥，包括電機1、閥芯2和閥座3，閥座3安裝在閥基 4中，閥芯2安裝在閥座3中，所述的閥基4上可設有閥蓋15，所述的電機1安裝在閥蓋15 上，閥蓋15上設有高壓通孔16，電機1安裝在閥基4上，閥芯2的一端與電機1的輸出軸相 連，閥芯2的另一端連接有支承軸9相連，電機1的輸出軸和支承軸9安裝在同軸線安裝的 兩個軸承12中，閥芯2的兩端均可設置空腔，其中的一端為高壓空腔，另一端為低壓空腔， 如圖4所示；閥芯2與閥座3之間設有能形成氣膜的間隙，間隙的值可在1 10 μ m之間選 擇；在閥芯2上設有閥芯高壓配氣孔5，在閥座3上設有閥座高壓配氣孔8，閥芯高壓配氣孔 5和閥座高壓配氣孔8通過閥芯2上的高壓配氣槽7 (可為月牙形結構)相連通，如圖6，呈 月牙形結構的高壓配氣槽7和低壓配氣槽10在閥芯2上應分別呈對稱布置以保證動平衡； 在閥芯2上設有閥芯低壓配氣孔11，在閥座3上設有閥座低壓配氣孔6，閥芯低壓配氣孔11 和閥座低壓配氣孔6通過閥芯2上的低壓配氣槽10 (也可為月牙形結構)相連通，如圖7 所示，所述的閥座高壓配氣孔8和閥座低壓配氣孔6相差90的相位錯位設置在閥座3上，如圖7所示，具體實施時，所差的相位也可為其它任意角度。閥芯高壓配氣孔5的進氣端與制冷機中的壓縮機的高壓排氣口相連通，閥芯高壓配氣孔5的出氣端與制冷機的雙向進氣 閥對應的進氣口相連通，低壓配氣孔6的進氣端與制冷機的雙向進氣閥對應的出氣口相連 通，閥座低壓配氣孔6的出氣端與制冷機的壓縮機的低壓進氣口相連通；所述的閥芯高壓 配氣孔5和閥座低壓配氣孔6隨閥芯的轉動交替通斷。具體實施時電機1可罩裝在電機罩 13中，電機罩13上設有與閥芯2上的閥芯高壓配氣孔5相通的進氣孔14。如圖5所示。具體實施時閥芯2可采用聚四氟乙烯圓柱形閥芯，閥座3可采用圓桶形陶瓷閥座。本發(fā)明的配氣閥與制冷機的具體連接如圖8所示。具體實施時，閥芯2可通過鍵與電機軸連接在一起；在閥芯2的上半部側面開有 對稱的兩個月牙型高壓配氣槽7，頂部對稱開有兩個圓形高壓配氣孔5，并與高壓配氣槽連 通；在閥芯2下半部與閥芯2上半部對稱的位置開有兩個月牙型低壓配氣槽10和圓形低壓 配氣孔11 ；閥座3采用陶瓷制成，閥座3上的通氣孔也呈相應的對稱布置。壓縮機19的高壓排氣口通過高壓配氣管20與電機罩13上的進氣孔14相連通， 高壓氣體從閥蓋15上的高壓通孔16進入閥芯上端的高壓空腔中，并從閥芯2上的閥芯高 壓配氣孔進入閥芯2上的高壓配氣槽7中，此時，如果閥芯2在電機1的帶動下轉到高壓配 氣槽7連通閥座3上的閥座高壓配氣孔8時，高壓氣體立即通過閥座高壓配氣孔8從閥基 4上的走氣通道17進入制冷機中，此時，受到相位差的影響，閥座上的低壓配氣孔6與低壓 配氣槽10相差90度，因此，此時低壓配氣孔被密封，隨著制冷機一個循環(huán)的結束，閥芯2也 在電機1的帶動下轉過一個角度(本實施例為90度，可為任意角度)，此時高壓配氣槽7與 閥座高壓配氣孔8不通，而閥座低壓配氣孔6與低壓配氣槽10相連通，低壓氣體立即從閥 座低壓配氣孔6經(jīng)低壓配氣孔槽10進入閥芯低壓配氣孔11中并進入閥芯2下端的低壓空 腔中，再從貫通閥座3和閥基4的低壓走氣通道18(圖8左下部的虛線通道)與壓縮機19 低壓進氣端的低壓配氣管21相連，完成一個循環(huán)。如此反復，即可實現(xiàn)制冷機的無磨損配 氣。本發(fā)明適用于任何形式的需要周期性配氣的低溫制冷機，包括GM制冷機、GM型脈 管制冷機和索爾文制冷機，當其用于多級GM型脈管制冷機時，效果尤為顯著。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以現(xiàn)。
權利要求
一種低溫制冷機用無磨損配氣閥，包括電機(1)、閥芯(2)和閥座(3)，其特征是閥座(3)安裝在閥基(4)中，閥芯(2)安裝在閥座(3)中，電機(1)安裝在閥基(4)上，閥芯(2)的一端與電機(1)的輸出軸相連，閥芯(2)的另一端連接有支承軸(9)相連，電機(1)的輸出軸和支承軸(9)安裝在同軸線安裝的兩個軸承(12)中；閥芯(2)與閥座(3)之間設有能形成氣膜的間隙；在閥芯(2)上設有閥芯高壓配氣孔(5)，在閥座(3)上設有閥座高壓配氣孔(8)，閥芯高壓配氣孔(5)和閥座高壓配氣孔(8)通過閥芯(2)上的高壓配氣槽(7)相連通；在閥芯(2)上設有閥芯低壓配氣孔(11)，在閥座(3)上設有閥座低壓配氣孔(6)，閥芯低壓配氣孔(11)和閥座低壓配氣孔(6)通過閥芯(2)上的低壓配氣槽(10)相連通，所述的閥座高壓配氣孔(8)和閥芯低壓配氣孔(11)錯位設置在閥座(3)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的低溫制冷機用無磨損配氣閥，其特征是所述的間隙為1 10 u m。
3.根據(jù)權利要求1所述的低溫制冷機用無磨損配氣閥，其特征是所述的閥座高壓配氣 孔(8)和閥座低壓配氣孔(6)相錯的相位角為90度。
4.根據(jù)權利要求1所述的低溫制冷機用無磨損配氣閥，其特征是所述的閥芯(2)的兩 端均設有空腔，其中的一端為高壓空腔，另一端為低壓空腔。
5.根據(jù)權利要求1所述的低溫制冷機用無磨損配氣閥，其特征是所述的電機(1)罩裝 在電機罩(13)中，電機罩(13)上設有與閥芯(2)上的閥芯高壓配氣孔(5)相通的進氣孔 (14)。
6.根據(jù)權利要求1所述的低溫制冷機用無磨損配氣閥，其特征是所述的閥基(4)上設 有閥蓋(15)，所述的電機⑴安裝在閥蓋(15)上，閥蓋(15)上設有高壓通孔(16)。
7.根據(jù)權利要求1所述的低溫制冷機用無磨損配氣閥，其特征是所述的高壓配氣槽 (7)和低壓配氣槽(10)均呈月牙形結構，在閥芯(2)上分別呈對稱布置。
8.根據(jù)權利要求1所述的低溫制冷機用無磨損配氣閥，其特征是所述的閥芯(2)為聚 四氟乙烯閥芯，所述的閥座(3)為陶瓷閥座。
全文摘要
一種低溫制冷機用無磨損配氣閥，包括電機(1)、閥芯(2)和閥座(3)，其特征是閥座(3)安裝在閥基(4)中，閥芯(2)安裝在閥座(3)中，電機(1)安裝在閥基(4)上；閥芯(2)與閥座(3)之間設有能形成氣膜的間隙；在閥芯(2)上設有閥芯高壓配氣孔(5)，在閥座(3)上設有閥座高壓配氣孔(8)，兩者通過閥芯(2)上的高壓配氣槽(7)相連通；在閥芯(2)上設有閥芯低壓配氣孔(11)，在閥座(3)上設有閥座低壓配氣孔(6)，兩者通過閥芯(2)上的低壓配氣槽(10)相連通，所述的閥座高壓配氣孔(8)和閥座低壓配氣孔(6)錯位設置在閥座(3)上。本發(fā)明的閥芯和閥座之間無磨損且無高低壓泄漏，因此不會對制冷機性能造成影響，可延長制冷機的壽命，提高效率。
文檔編號F16K31/04GK101839356SQ201010173188
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權日2010年5月14日
發(fā)明者巢偉, 莊坤融, 陳杰, 高金林 申請人:南京柯德超低溫技術有限公司