一种膨胀机及斯特林制冷机的制作方法

本发明涉及低温制冷，具体为一种膨胀机及斯特林制冷机。

背景技术：

1、低温制冷机制冷作为一种重要的获取低温的方法，其广泛应用于航空、军事、超导、通信、电子、冶金、工业气体液化以及生物医疗等领域。斯特林制冷机的理论制冷效率等于卡诺效率，其实际运行时的效率也是目前所有低温制冷机中效率最高的一种。因此，斯特林制冷机在红外热像仪、红外前视和夜视、导弹制导、空间应用等民用和军事装备上得到了广泛应用。

2、现有的斯特林制冷机一般包括膨胀机和压缩机。斯特林机的膨胀机排出器仅由压缩机产生的周期性压力波驱动，排出器及其支撑弹簧组成一个受迫振动系统，通过弹簧、排出器与冷指气缸间隙、气动活塞与气动气缸间隙产生的阻尼力，使排出器的运动与压缩机产生的压力波形成合适的相位角，从而产生制冷效应。然而，由于膨胀机的蓄冷器与冷指气缸直接连接，而二者之间无润滑物质，干摩擦过程中容易增加运动阻尼，降低了斯特林机运行的平稳性。同时，由于膨胀机的推移连杆可以沿轴承轴向上下窜动，推移连杆的位置变动会带动导向活塞、蓄冷器等部件发生位置变化，进一步降低了斯特林机运行的平稳性。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的膨胀机及斯特林制冷机，能够解决蓄冷器与冷指气缸干摩擦以及推移连杆装配后自由度大所带来的问题，达到提高斯特林机运行平稳性的效果。

2、具体地，本发明提供了一种膨胀机，包括：

3、蓄冷器；

4、冷指气缸，所述冷指气缸套设在所述蓄冷器上，所述蓄冷器在所述冷指气缸内往复运动，且所述冷指气缸与所述蓄冷器之间形成有气浮支撑层。

5、可选地，所述蓄冷器包括壳体和安装于所述壳体内的换热丝网，所述壳体位于所述冷指气缸内，所述壳体的侧壁上开设有多个气孔。

6、可选地，所述气孔靠近所述蓄冷器的冷端。

7、可选地，所述气孔倾斜设置，且所述气孔的出气口朝向所述蓄冷器的冷端。

8、可选地，所述气孔的数量不低于8个；多个所述气孔沿所述壳体的周向均匀分布。

9、可选地，膨胀机还包括：

10、导向活塞，所述导向活塞的一端与所述蓄冷器连接；

11、推移连杆，所述推移连杆通过第一轴承与所述导向活塞的另一端连接；

12、所述导向活塞与所述推移连杆连接的一端形成有向内延伸的第一容纳腔；所述第一轴承插入所述第一容纳腔内。

13、可选地，膨胀机还包括：

14、所述推移连杆与所述第一轴承的外圈固定连接，所述导向活塞与所述第一轴承的内圈通过销钉固定连接，所述第一轴承的内圈的高度大于外圈的高度，所述第一轴承的内圈的一端抵接在所述第一容纳腔的壁面上，另一端与所述销钉的头部抵接。

15、可选地，所述推移连杆远离所述导向活塞的一端固定有第二轴承，所述第二轴承的内圈的高端大于外圈的高度。

16、可选地，所述导向活塞与所述蓄冷器之间通过球节连接，所述导向活塞与所述蓄冷器连接的一端形成有向内延伸的第二容纳腔；所述球节的一端插入所述第二容纳腔内。

17、本发明还提供了一种斯特林制冷机，包括如以上任一项所述的膨胀机和与所述膨胀机连接的压缩机。

18、本发明的有益效果在于：

19、本发明提供的膨胀机中，由于冷指气缸与蓄冷器之间形成有气浮支撑层，能够对蓄冷器进行气浮支撑，进而减少蓄冷器与冷指气缸之间的磨损，降低了运动阻尼，进而提高了斯特林机运行的平稳性，同时还能够避免避免推移连杆位置变动，使斯特林机具有更高的稳定性。

20、进一步地，由于在蓄冷器壳体的冷端侧壁面开设有气孔，气孔沿蓄冷器壳体的圆周方向均匀、对称排布。制冷机工作时，部分高压气体会通过气孔喷出，气体聚集在蓄冷器壳体和冷指气缸之间，存在瞬时压差，能够对蓄冷器壳体起到支撑作用，有效减少了蓄冷器壳体外壁面与冷指气缸之间的摩擦磨损。同时，环布的气孔中喷出的高压气体与冷指气缸接触，有效强化了冷端换热。也就是说，蓄冷器冷端侧壁面开气孔，增加了蓄冷器的气浮支撑，既减少蓄冷器与冷指气缸之间的磨损，避免了冷腔污染，同时还增加了蓄冷器的冷端换热面积，提高了蓄冷器的换热效率。

21、进一步地，本发明中由于将第一轴承内圈根据导向活塞配合位置的尺寸进行定制加工，使得第一轴承的内圈通过与销钉的头部固定，避免第一轴承与销钉发生相对运动，保证工作过程的同步性。同时，通过第一轴承与导向活塞及销钉的配合，可以确保导向活塞、球节以及蓄冷器等的位置精度，有利于减轻蓄冷器与冷指气缸之间的摩擦磨损，有利于提高斯特林机运行的平稳性。由于与推移连杆连接的轴承采用了优化设计的内圈加高轴承，有别于常规轴承的内外圈等高，通过创新设计实现推移组件的精确定位。

22、进一步地，本发明提供的膨胀机具有定位精确度高、低摩擦磨损、可靠性高等优势。基于这些特点，当该膨胀机应用于各种斯特林制冷机时，能够明显提高斯特林制冷机运行的平稳性，降低斯特林制冷机的振动噪音，提升斯特林制冷机的可靠性，有效提升斯特林制冷机的使用寿命。

23、根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

技术特征：

1.一种膨胀机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的膨胀机，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的膨胀机，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的膨胀机，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的膨胀机，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的膨胀机，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求6所述的膨胀机，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的膨胀机，其特征在于，

9.根据权利要求6所述的膨胀机，其特征在于，所述导向活塞与所述蓄冷器之间通过球节连接，所述导向活塞与所述蓄冷器连接的一端形成有向内延伸的第二容纳腔；所述球节的一端插入所述第二容纳腔内。

10.一种斯特林制冷机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的膨胀机和与所述膨胀机连接的压缩机。

技术总结
本发明公开了一种膨胀机及斯特林制冷机，膨胀机包括蓄冷器和冷指气缸。冷指气缸套设在蓄冷器上，且冷指气缸与蓄冷器之间形成有气浮支撑层。斯特林制冷机包括压缩机和该膨胀机，压缩机与膨胀机之间通过连接管连接。由于冷指气缸与蓄冷器之间形成有气浮支撑层，能够对蓄冷器进行气浮支撑，进而减少蓄冷器与冷指气缸之间的磨损，降低运动阻尼，因而提高了斯特林机运行的平稳性。同时，将能够避免避免推移连杆位置变动，使斯特林机具有更高的稳定性。

技术研发人员：黄晟,黄立,孙超,黄太和,曹永刚,刘文吉,郭亚军,刘璟轩
受保护的技术使用者：武汉高芯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23