本發(fā)明涉及制冷機，具體涉及一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機。

背景技術(shù)：

1、斯特林制冷機的制冷溫度可以達到60k左右，可用于冷卻低溫電子器件、超導器件、紅外探測器等器件，廣泛應(yīng)用在紅外熱像儀、紅外前視、紅外制導等民用和軍事裝備上。

2、小型斯特林制冷機按結(jié)構(gòu)可分為整體式和分置式兩類，按電機驅(qū)動方式可以分為旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動式和直線電機驅(qū)動式。旋轉(zhuǎn)整體式制冷機采用一體式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)非常緊湊，曲柄連桿使得相位恒定，整機效率高，其缺點主要是膨脹機冷頭受到壓縮機的影響振動較大，壽命較短，大多制冷機的mttf僅有6000小時，且應(yīng)用安裝時也因為整體式結(jié)構(gòu)使用不夠靈活，直線分置式制冷機采用壓縮機與膨脹機分離結(jié)構(gòu)，應(yīng)用過程中膨脹機安裝靈活，膨脹機與壓縮機通過連接管柔性連接，振動小。

3、參照專利申請?zhí)枮椋?01610494169.6公開了整體式斯特林制冷機，其具備單個偏心轉(zhuǎn)軸帶動壓縮活塞做往復(fù)移動；但是在實際使用工況中，單個壓縮活塞的往復(fù)移動存在旋轉(zhuǎn)慣性力，導致其中的連桿移動必然存在擺動現(xiàn)象，進而產(chǎn)生較大的振動，且在高低溫、高加速的環(huán)境下膨脹活塞無法達到滿行程，導致制冷機效率不高；為此本申請?zhí)岢隽艘环N解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，用于解決單個壓縮活塞的往復(fù)移動存在旋轉(zhuǎn)慣性力，且其中的連桿移動存在擺動現(xiàn)象進而導致產(chǎn)生振動較大的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，包括分置式布置的壓縮機本體與膨脹機本體，且壓縮機本體與膨脹機本體之間通過金屬連接管相連接，所述壓縮機本體包括相疊裝的電機定子組件和曲軸箱以及曲軸轉(zhuǎn)子部件、壓縮活塞連桿部件，所述曲軸轉(zhuǎn)子部件軸向安裝于曲軸箱中，且曲軸轉(zhuǎn)子部件包括電機轉(zhuǎn)子和曲軸，所述曲軸軸向安裝于電機轉(zhuǎn)子中部且末端呈水平交錯式與壓縮活塞連桿部件相連接；所述膨脹機本體包括由下而上疊裝的氣動腔座、冷指氣缸及排出器，所述排出器包括與冷指氣缸相連接的排出器筒體，所述排出器筒體內(nèi)安裝有延伸至冷指氣缸內(nèi)的膨脹活塞，所述膨脹活塞延伸至氣動腔座內(nèi)部的一端連接有滑片。

3、進一步設(shè)置為：所述壓縮活塞連桿部件包括與曲軸相連接的連桿、壓縮活塞，所述壓縮活塞內(nèi)設(shè)置有豎直安裝的壓縮活塞銷釘，所述連桿延伸至壓縮活塞內(nèi)部的一端安裝有連桿襯套，所述連桿通過連桿襯套與壓縮活塞銷釘相套接。

4、進一步設(shè)置為：所述連桿靠近曲軸的端部安裝有連桿軸承，所述連桿通過連桿軸承與曲軸相套接。

5、進一步設(shè)置為：所述電機定子組件包括定子及相壓接的上壓環(huán)和下壓環(huán)，所述定子設(shè)置于上壓環(huán)和下壓環(huán)之間，且定子環(huán)繞分布于電機轉(zhuǎn)子外呈相套接設(shè)置。

6、進一步設(shè)置為：所述上壓環(huán)和下壓環(huán)的內(nèi)環(huán)側(cè)之間共同安裝有轉(zhuǎn)子罩，所述轉(zhuǎn)子罩對應(yīng)至電機轉(zhuǎn)子外且底部與曲軸箱相連接。

7、進一步設(shè)置為：所述氣動腔座靠近壓縮機本體的一側(cè)安裝有氣動腔座接頭，所述氣動腔座接頭外接有金屬連接管，所述金屬連接管的另一端延伸至活塞腔中。

8、進一步設(shè)置為：所述轉(zhuǎn)子罩的內(nèi)部頂端安裝有與電機轉(zhuǎn)子相套接的轉(zhuǎn)子罩軸承，所述曲軸箱的內(nèi)部底端安裝有與電機轉(zhuǎn)子相套接的曲軸箱軸承。

9、進一步設(shè)置為：所述電機轉(zhuǎn)子對應(yīng)轉(zhuǎn)子罩軸承的下端依次套接有軸承預(yù)緊墊片和軸承預(yù)緊彈簧

10、進一步設(shè)置為：所述曲軸箱的外部對稱安裝有第一氣缸蓋板和第二氣缸蓋板，所述第一氣缸蓋板和第二氣缸蓋板內(nèi)側(cè)均安裝有延伸至壓縮活塞外側(cè)的壓縮氣缸。

11、本發(fā)明具備下述有益效果：

12、1、本發(fā)明針對單個壓縮活塞的往復(fù)移動存在旋轉(zhuǎn)慣性力，且其中的連桿移動存在擺動現(xiàn)象進而導致產(chǎn)生振動較大的技術(shù)問題；既能通過壓縮機由旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動具有對稱式對心曲柄滑塊機構(gòu)（曲軸及壓縮活塞連桿部件），兩個曲柄滑塊機構(gòu)尺寸、重量完全相等從而使兩個壓縮活塞的運動狀態(tài)始終相同，只有水平往復(fù)移動過程中的相反方向運動從而使得壓縮機的動量得到平衡，完全消除了曲柄滑塊機構(gòu)的往復(fù)與旋轉(zhuǎn)慣性力，僅產(chǎn)生極小的振動；膨脹機中的排出器由壓縮機產(chǎn)生周期性壓力波驅(qū)動，且利用滑片與氣動腔座之間的動密封從而構(gòu)成“氣體彈簧”，使排出器及其支撐的“氣體彈簧”組成一個受迫振動系統(tǒng)，形成的阻尼力能產(chǎn)生合適的相位差，使得排出器的運動比壓縮活塞運動總是超前一個相位角，從而產(chǎn)生有效的制冷效應(yīng)；

13、2、通過水平對置的一對壓縮活塞形成壓縮機本體內(nèi)的動量平衡產(chǎn)生極小振動，同時在輸出功率一樣的情況下，曲軸的偏心距離是單個壓縮活塞的一半，這樣既減小了連桿的擺動，又減小了壓縮活塞的行程，同時輔以在壓縮機提供周期性正弦壓力波驅(qū)動下和排出器組成一個受迫振動系統(tǒng)，排出器組件利用氣體彈簧支撐活塞受迫往復(fù)運動，消除傳統(tǒng)的機械彈簧由于裝配不同軸導致的摩擦阻力大的問題；

14、3、轉(zhuǎn)子罩、第一壓縮氣缸蓋板、第二壓縮氣缸蓋板與曲軸箱等零件之間均采用激光焊接，采用僅充氣接口與冷指氣缸兩個可拆的界面保留金屬密封的方式，結(jié)合其余部位均采用焊接完成密封的方式實現(xiàn)降低制冷介質(zhì)泄露風險，確保制冷機的穩(wěn)定運行。

技術(shù)特征：

1.一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，包括分置式布置的壓縮機本體與膨脹機本體，且壓縮機本體與膨脹機本體之間通過金屬連接管（16）相連接，其特征在于，所述壓縮機本體包括相疊裝的電機定子組件（1）和曲軸箱（13）以及曲軸轉(zhuǎn)子部件（3）、壓縮活塞連桿部件（7），所述曲軸轉(zhuǎn)子部件（3）軸向安裝于曲軸箱（13）中，且曲軸轉(zhuǎn)子部件（3）包括電機轉(zhuǎn)子（301）和曲軸（302），所述曲軸（302）軸向安裝于電機轉(zhuǎn)子（301）中部且末端呈水平交錯式與壓縮活塞連桿部件（7）相連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，其特征在于，所述壓縮活塞連桿部件（7）包括與曲軸（302）相連接的連桿（702）、壓縮活塞（701），所述壓縮活塞（701）內(nèi)設(shè)置有豎直安裝有的壓縮活塞銷釘（705），所述連桿（702）延伸至壓縮活塞（701）內(nèi)部的一端安裝有連桿襯套（704），所述連桿（702）通過連桿襯套（704）與壓縮活塞銷釘（705）相套接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，其特征在于，所述連桿（702）靠近曲軸（302）的端部安裝有連桿軸承（703），所述連桿（702）通過連桿軸承（703）與曲軸（302）相套接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，其特征在于，所述電機定子組件（1）包括定子（102）及相壓接的上壓環(huán)（101）和下壓環(huán)（103），所述定子（102）設(shè)置于上壓環(huán)（101）和下壓環(huán)（103）之間，且定子（102）環(huán)繞分布于電機轉(zhuǎn)子（301）外呈相套接設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，其特征在于，所述上壓環(huán)（101）和下壓環(huán)（103）的內(nèi)環(huán)側(cè)之間共同安裝有轉(zhuǎn)子罩（2），所述轉(zhuǎn)子罩（2）對應(yīng)至電機轉(zhuǎn)子（301）外且底部與曲軸箱（13）相連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，其特征在于，所述氣動腔座（27）靠近壓縮機本體的一側(cè)安裝有氣動腔座接頭（17），所述氣動腔座接頭（17）外接有金屬連接管（16），所述金屬連接管（16）的另一端延伸至活塞腔中。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子罩（2）的內(nèi)部頂端安裝有與電機轉(zhuǎn)子（301）相套接的轉(zhuǎn)子罩軸承（11），所述曲軸箱（13）的內(nèi)部底端安裝有與電機轉(zhuǎn)子（301）相套接的曲軸箱軸承（12）。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，其特征在于，所述電機轉(zhuǎn)子（301）對應(yīng)轉(zhuǎn)子罩軸承（11）的下端依次套接有軸承預(yù)緊墊片（5）和軸承預(yù)緊彈簧（4）。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，其特征在于，所述曲軸箱（13）的外部對稱安裝有第一氣缸蓋板（9）和第二氣缸蓋板（10），所述第一氣缸蓋板（9）和第二氣缸蓋板（10）內(nèi)側(cè)均安裝有延伸至壓縮活塞（701）外側(cè)的壓縮氣缸（8）。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種低振動長壽命旋轉(zhuǎn)分置式斯特林制冷機，涉及制冷機技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明針對單個壓縮活塞的往復(fù)移動存在旋轉(zhuǎn)慣性力，且其中的連桿移動存在擺動現(xiàn)象進而導致產(chǎn)生振動較大的技術(shù)問題；包括分置式布置的壓縮機本體與膨脹機本體；既能通過尺寸、重量完全相等的對稱式對心曲柄滑塊機構(gòu)使兩個壓縮活塞的運動狀態(tài)始終相同，進而使得壓縮機的動量得到平衡，最終完全消除曲柄滑塊機構(gòu)的往復(fù)與旋轉(zhuǎn)慣性力僅產(chǎn)生極小的振動；再輔以壓縮機產(chǎn)生周期性壓力波驅(qū)動，且利用動密封構(gòu)成“氣體彈簧”，使排出器及其支撐的“氣體彈簧”組成一個受迫振動系統(tǒng)，形成的阻尼力能產(chǎn)生合適的相位差，最終產(chǎn)生有效的制冷效應(yīng)。

技術(shù)研發(fā)人員：請求不公布姓名,請求不公布姓名,請求不公布姓名
受保護的技術(shù)使用者：合肥航譜時代科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19