一种板弹簧支撑的气动斯特林膨胀机

技术领域

本发明涉及膨胀机领域，尤其涉及一种板弹簧支撑的气动斯特林膨胀机。

背景技术

斯特林制冷机在航空航天、军事、低温电子学、低温医学、气象等诸多领域发挥着重要的作用，这些应用场合对斯特林制冷机的可靠性和长寿命提出严苛的要求。现有技术中国的气动斯特林制冷机中，膨胀机没有电机驱动，依靠压缩机提供的压力波驱动排出器往复运动，同时，蓄冷器与排出器集成，金属丝网填料置于排出器的空心壳体内，与排出器一起做轴向往复运动。但是，排出器径向的振动，会增大膨胀机摩擦损失，同时，排出器摩擦阻尼的增加会影响膨胀机行程，使得相位角偏离最优值，从而进一步使制冷机性能变差，摩擦阻尼的增加也会使排出器磨损增加，可靠性和寿命大大降低，从而限制了斯特林制冷机的广泛应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何减少膨胀机的摩擦损失和排出器的摩擦阻尼，针对上述要解决的技术问题，现提出一种板弹簧支撑的气动斯特林膨胀机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种板弹簧支撑的气动斯特林膨胀机，包括后端盖、轴端密封件、板弹簧、蓄冷器组件和气缸组件，所述后端盖位于气缸组件的后端，所述轴端密封件位于后端盖和气缸组件之间，所述轴端密封件两端分别与后端盖和气缸组件之间连接并密封设置，所述蓄冷器组件设置在气缸组件、轴端密封件及后端盖构成的腔体内，所述板弹簧固定在轴端密封件的后端部，所述板弹簧与蓄冷器组件的后端固定连接。

进一步的，所述蓄冷器组件的前端位于气缸组件的内部，所述蓄冷器组件的另一端贯穿轴端密封件与设置在轴端密封件的后端的板弹簧固定连接。

进一步的，所述蓄冷器组件后端与板弹簧之间通过一螺母固定连接，所述板弹簧与螺母之间设置有板簧垫片。

进一步的，所述蓄冷器组件包括蓄冷器轴、蓄冷器壳、填料、冷端封头和衬套，所述蓄冷器轴设置在蓄冷器壳的后端外部并贯穿轴端密封件，所述填料设置在蓄冷器壳内部，所述冷端封头固定在蓄冷器壳的前端，所述衬套套设在蓄冷器轴上，所述蓄冷器轴的后端与板弹簧固定连接。

进一步的，所述气缸组件包括膨胀机气缸和冷头，所述冷头固定在膨胀机气缸的前端。

进一步的，所述板弹簧位于轴端密封件和后端盖围成的背压腔内。

进一步的，所述板弹簧为蜗旋臂类别的板弹簧。

进一步的，所述板弹簧为直线臂类别的板弹簧。

进一步的，所述蓄冷器组件与轴端密封件及气缸组件分别存在间隙密封，所述蓄冷器组件与轴端密封件之间的单边间隙小于7微米，所述蓄冷器组件与气缸组件之间的单边间隙小于12微米。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置板弹簧，通过板弹簧提供足够的径向刚度，减弱了排出器径向的振动，减小了膨胀机摩擦损失，改善了制冷机性能和效率，同时能提高膨胀机的可靠性和使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种板弹簧支撑的气动斯特林膨胀机的剖面示意图；

图2为本发明一种板弹簧支撑的气动斯特林膨胀机蓄冷器组件剖面示意图；

图3为本发明一种板弹簧支撑的气动斯特林膨胀机气缸组件剖面示意图；

图4为本发明一种板弹簧支撑的气动斯特林膨胀机的立体结构示意图；

图5为本发明一种板弹簧支撑的气动斯特林膨胀机的板簧结构图；

图中：1-后端盖；2-轴端密封件；3-板弹簧；4-蓄冷器组件；5、固定螺母；6-板簧垫片；7-气缸组件；401-蓄冷器轴；402-蓄冷器壳；403-填料；404-冷端封头；405-衬套；701-膨胀机气缸；702-冷头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，本具体实施方式披露了一种板弹簧支撑的气动斯特林膨胀机，包括后端盖1、轴端密封件2、板弹簧3、蓄冷器组件4和气缸组件7，所述后端盖1位于气缸组件7的后端，所述轴端密封件2位于后端盖1和气缸组件7之间，所述轴端密封件2两端分别与后端盖1和气缸组件7之间连接并密封设置，所述蓄冷器组件4设置在气缸组件7、轴端密封件2及后端盖1构成的腔体内，所述板弹簧3固定在轴端密封件2的后端部，所述板弹簧3与蓄冷器组件4的后端固定连接。

所述蓄冷器组件4的前端位于气缸组件7的内部，所述蓄冷器组件4的另一端贯穿轴端密封件2与设置在轴端密封件2的后端的板弹簧3固定连接。作为优选的，所述蓄冷器组件4后端与板弹簧3之间通过一螺母5固定连接，所述板弹簧3与螺母5之间设置有板簧垫片6。

可行的，所述蓄冷器组件4包括蓄冷器轴401、蓄冷器壳402、填料403、冷端封头404和衬套405，所述蓄冷器轴401设置在蓄冷器壳402的后端外部并贯穿轴端密封件2，所述填料403设置在蓄冷器壳402内部，所述冷端封头404固定在蓄冷器壳402的前端，所述衬套405套设在蓄冷器轴401上，所述蓄冷器轴401的后端与板弹簧3固定连接。

可行的，所述气缸组件7包括膨胀机气缸701和冷头702，所述冷头702固定在膨胀机气缸701的前端。

具体的，所述板弹簧3位于轴端密封件2和后端盖1围成的背压腔内。可行的，轴端密封件2一端与气缸组件7配合，另一端与后端盖1连接，轴端密封件2上可以设置有板弹簧定位孔、气缸定位孔和进出气口。

可行的，在本具体实施方式中，所述板弹簧3为蜗旋臂类别的板弹簧。在本发明的其他具体实施方式中，所述板弹簧3也可以采用例如直线臂类别的其他类型的线性板弹簧。

优选的，所述蓄冷器组件4与轴端密封件2及气缸组件7分别存在间隙密封，所述蓄冷器组件4与轴端密封件2之间的单边间隙小于7微米，所述蓄冷器组件4与气缸组件7之间的单边间隙小于12微米。

本发明通过设置板弹簧，通过板弹簧提供足够的径向刚度，减弱了排出器径向的振动，减小了膨胀机摩擦损失，改善了制冷机性能和效率，同时能提高膨胀机的可靠性和使用寿命。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。