本技術(shù)屬于低溫制冷機，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。

背景技術(shù)：

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

2、目前市場上，特別是10k溫區(qū)雙級g-m制冷機的低溫區(qū)二級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，降低制冷機低溫區(qū)的制冷量和制冷效率。

4、2）同時相較于氣缸材料（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。在進氣過程中，活塞筒體冷卻制冷氣體對應(yīng)溫度和排氣過程中，筒體加熱制冷氣體對應(yīng)溫度，這兩個溫度之差相對更大。即在一個活塞運動周期內(nèi)，對應(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行往復(fù)運動，在往復(fù)運動過程中會有較大的磨損量。由于其材料耐磨性的問題，在使用較長時間后（如10000小時），活塞直徑尺寸將超過設(shè)計公差范圍，導(dǎo)致氣缸與活塞件間隙變大，密封件偏心磨損等問題。此時，密封性和熱交換效率都將變差，直接引起制冷機低溫區(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，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、粗車到精車加工階段等多個加工階段都需要長時間的控溫真空烘烤，并對烘烤和測量技術(shù)都有較高要求才能保證材料和工件的含水量、含氣量和尺寸的準確定。同時，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時間暴露大氣等要求，都提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)加工和組裝難度，也加長了生產(chǎn)周期和成本。

7、現(xiàn)有公開了一種推移活塞及采用該推移活塞的低溫制冷機（專利申請?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)運動，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。所述的低溫制冷機包括上述的推移活塞，該推移活塞安裝在該低溫制冷機的氣缸（13）內(nèi)。

8、該公開方案通過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存在氣體泄漏，無法將制冷氣體完全導(dǎo)入活塞內(nèi)部，與蓄冷材料進行充分冷熱交換，存在缺陷。

技術(shù)實現(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，旨在解決上述低溫制冷機的活塞與氣缸之間存在氣體泄漏，密封性不好，以及現(xiàn)有制冷機中的二級推移活塞由于材料原因，存在制冷量和制冷效率低的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

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

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

5、作為優(yōu)選，一級活塞和二級活塞的筒體均由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，一級活塞和二級活塞安裝于該低溫制冷機的一級氣缸和二級氣缸內(nèi)，低溫制冷機包括氦氣壓縮機、氣體管路和制冷機驅(qū)動，氦氣壓縮機與制冷機驅(qū)動通過氣體管路連通，制冷機驅(qū)動與一級氣缸固定，制冷機驅(qū)動與一級活塞連接以帶動一級活塞和二級活塞運動，一級氣缸遠離制冷機驅(qū)動的一端焊接有一級冷頭，二級氣缸遠離制冷機驅(qū)動的一端焊接有二級冷頭。

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

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

10、本實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)計間隙尺寸，同時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。在進氣過程中，活塞筒體冷卻制冷氣體對應(yīng)溫度和排氣過程中，筒體加熱制冷氣體對應(yīng)溫度，這兩個溫度之差相對更小。即在一個活塞運動周期內(nèi)，對應(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活塞筒體材料，同時在活塞筒體與氣缸配合的前端、后端及二級活塞密封圈段車削凹槽后噴涂耐磨樹脂材料（一般為聚四氟乙烯）。耐磨樹脂材料車削至設(shè)計尺寸與氣缸配合，聚四氟乙烯具有極低的摩擦系數(shù)和極高的耐磨性。在長期運動中可以保證二級推移活塞外周與二級氣缸缸體內(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低溫區(qū)長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活塞筒體材料，部分活塞筒體外周噴涂聚四氟乙烯。所采用的這兩種材料都有良好的機械加工性能，且含有的水氣和雜氣量極低，在加工過程中避免了繁瑣和嚴苛的真空烘烤等工藝要求。同時，這兩種材料允許長時間暴露大氣，對儲存和裝配時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）二級活塞筒體與二級氣缸內(nèi)壁之間通過安裝二級活塞密封圈，其在二級活塞密封圈與安裝槽底部之間設(shè)有金屬漲圈，以保證二級活塞密封圈完全漲開與二級氣缸內(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)。