专利名称：一种用于蓄热式制冷机推移活塞的整体式端盖结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及蓄热式低温制冷机，具体涉及蓄热式低温制冷机的推移活塞的冷端端 盖结构，它用于蓄热式低温制冷机中的斯特林制冷机或GM制冷机。
背景技术：
蓄热式低温制冷机是推移活塞和压缩活塞按照一定相位运行，工质在膨胀腔膨胀 吸热实现制冷效果的，并通过对流换热的方式将冷量传输到冷头，所以工质与冷头的换热 效果很大程度上影响了制冷机的效率。专利W02004/003442中涉及的出气方式，为直通膨 胀腔，气流在膨胀腔内突然扩散，流速较小，对流换热系数小；换热面积仅为冷头端面，换热 面积小，冷量传输效率下降，最终导致制冷机整机效率下降。针对这个问题，本发明设计侧 向出气的冷端端盖，提高气流通过狭缝时的流速提高对流换热系数，并充分利用冷头侧壁 进行换热，提高整体换热效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种蓄热式低温制冷机的推移活塞的冷端端盖结构，解决现 有技术中存在的对流换热系数小而使制冷机整机效率下降的问题。本发明一种蓄热式低温制冷机的推移活塞的冷端端盖结构如附图1所示，它由包 括下端盖1、冷端衬套3和上端盖4的三个部件构成。所述的下端盖1为钛合金的圆盘，中心有一用于与上端盖3装配时定位的定位 孔101，定位孔101四周均布扇形导流通道102，导流通道流通面积比占总截面积的30% 40% ；为便于与推移活塞壳体2进行焊接，下端盖1的圆盘结构一端车出一个台阶环面，用 于插入推移活塞壳体2后的轴向定位。所述冷端衬套3为尼龙材料的圆柱形套筒，内径与所述下端盖1较大端内径一致， 厚度为0. 15mm到0. 3mm,并与气缸形成间隙密封，间隙为0. 005mm到0. 03mm。所述上端盖4为一钛合金的圆柱形台阶结构，基体401外径与所述下端盖1较大 端外径相同，以便于不加焊料进行激光焊接；基体401 —端有一中心定位柱402和一环形 凸台403，环形凸台403侧壁上有均布的圆形通气孔404，个数为8到16个，通气孔直径 0. 8-1. 5mm ；上端盖4上的中心定位柱402高于环形凸台403，在装配时，定位柱402插入下 端盖1上的中心定位孔101中，起到径向定位的作用；上端盖4上的环形凸台403的端面在 上端盖4与下端盖1装配时，起到轴向定位作用。装配时，将蓄冷器5往推移活塞壳体2中填装好，然后将下端盖1较小一端插入推 移活塞壳体2中，压紧下端盖1上的环形台阶面与推移活塞壳体2端面，在接触面外圆周上 进行激光焊接；下端盖1与推移活塞壳体2完成焊接后，将冷端衬套3套在下端盖1较大端 外圆周，通过低温胶胶合固定；将上端盖4上的中心定位402柱插入下端盖1上的中心定位 孔101中，压紧上端盖4的台阶环面与下端盖1的端面后，在二者接触面的外圆进行激光焊 接，至此，完成整个封盖的装配。
制冷机工作时，推移活塞在气缸中进行轴向往复运动，压缩过程中，工质气体从蓄 冷器5中流出后，通过下端盖1的扇形导流通道102，从上端盖4的环形凸台403上的侧壁 通气孔404，流经上端盖4与冷头形成的狭缝，流入膨胀腔，完成压缩过程；膨胀过程中，工 质气体流经上端盖4与冷头形成的狭缝，带走热量，再通过环形凸台403上的侧壁通气孔 404，经过下端盖1上的导流通道102的整流后，回到蓄冷器5中，完成一个吸热过程。本发明的优点1、工质气体流经上端盖4与冷头形成的侧壁狭缝，不仅换热面积增大，流速也有 大幅提高，换热效率提高；2、增加了定位孔101和定位柱402的配合设计，提高了上端盖1的装配精度；3、端盖端面不含通气孔，可以在保证金属碎屑及油污不进入蓄冷器5的前提下， 对端盖进行车削调整推移活塞长度。
图1为本发明实施例轴向剖面图；其中剖切面经过上端盖4侧壁小孔中截面。图2为本发明实施例下端盖主视图和两个仰视图；其中图a为主视图，图b为剖切 面经过导流通道的剖视图，图c为剖切面经过导流筋的剖视图。图3为本发明实施例上端盖局部剖视图和仰视图；其中图a为局部剖视图，图b为 仰视图。附图中下端盖1、推移活塞壳体2、上端盖3、冷端衬套4、蓄冷器5 ；定位孔101、导 流通道102、导流筋103、基体401、定位柱402、环形凸台403、通气孔404。
具体实施例方式下面结合附图对本发明实施详例作说明本发明是在以本发明技术方案为前提下 进行实施，给出了详细的具体方案和实施过程，但本发明不局限于下述实施例。图1为本发明实施例的剖视图，图中显示了本发明的所有部件下端盖1、冷端衬套 3和上端盖4。图2为本发明实施例下端盖1的俯视图和剖视图。下端盖1为钛合金材料，除导 流通道102通过线切割方式加工，其余部位通过车削加工而成。下端盖1厚3. 5mm，公差为 0到+0. 05mm ；较小一端直径为Φ 14. 7mm,公差为0到-0. Olmm,高度为0. 5mm,较大一端直 径为Φ 15mm。下端盖上的定位孔101的内径为Φ2. 5，公差为0到+0. 01mm，与外圆周的同 轴度小于ΦΟ.ΟΙπιπι。下端盖1的导流通道102共18个，为扇形结构，半径为R6. 5mm，角度 为20°，呈轴对称形式均布，导流筋103厚度为0. 6mm，通过线切割的方式加工而成。图3为本发明实施例冷端衬套3的俯视图。冷端衬套3为尼龙材料，通过车削加 工而成。冷端衬套3厚2mm，内径为Φ 15mm，公差为0到-0. 02mm，外表面作为毛胚件不加工 到位，外径可以为Φ 17mm，在冷端端盖三个部件下端盖1、冷端衬套3和上端盖4都安装好 之后，根据气缸尺寸进行车配，保证冷端衬套与气缸的间隙为0. 005mm到0. 03mm。冷端衬 套3 —方面与气缸形成间隙密封，防止工质气体向热端倒流，起到减小泵气损失的作用，另 一方面起到轴向导向的作用，防止金属封盖与气缸发生摩擦。图4为本发明实施例上端盖4的半剖图和仰视图。上端盖4为钛合金材料，通过切削加工而成。上端盖4的整体高度为10mm，基体401的外径是Φ 15mm ；中心定位柱402直 径为Φ2. 5mm，公差为0到+0. 005mm，定位柱402与基体401的同轴度小于Φ0. 01mm，其端 面到环形凸台102的端面的距离为3. 5mm，公差为0到-0. 05mm,以保证定位柱的高度不影 响上端盖4环形端面与下端盖1端面的贴合；环形凸台302内径为Φ 13mm,高于基体2mm， 侧壁有16个均布的通气孔404，孔中心到环形端面的距离为1mm，孔径Φ 1mm。
装配时，当蓄冷器5在推移活塞壳体2中填装好后，先将下端盖1较小一端插入推 移活塞壳体2中，压紧下端盖1环形台阶面与推移活塞壳体2端面，在接触面外圆周上进行 激光焊接；下端盖1与推移活塞壳体2完成焊接后，将冷端衬套3套在下端盖1的外圆上， 通过低温胶胶合，常温下放置2到3天，再在烘箱中以80°C烘烤4小时，使低温胶固化；将 上端盖4中心定位柱402插入下端盖1中心定位孔101中，压紧上端盖4的台阶环面与下 端盖1的端面，在二者接触面的外圆进行激光焊接，冷端端盖的三个部件都安装好后，对冷 端衬套进行车配，对于Φ 15. 3mm的气缸，冷端衬套3的外径可以是Φ 15.沈讓。
权利要求
1.一种用于蓄热式制冷机推移活塞的整体式端盖结构，它由下端盖(1)、冷端衬套(3) 和上端盖(4)构成，其特征在于所述的下端盖(1)为钛合金的圆盘，中心有一用于与上端盖C3)装配时定位的定位孔 (101)，定位孔(101)四周均布扇形导流通道(102)，下端盖(1)的圆盘结构一端车出一个台 阶环面用于插入推移活塞壳体O)时的轴向定位；所述的冷端衬套C3)为尼龙材料的圆柱形套筒，内径与所述下端盖(1)较大端内径一 致，厚度为0. 15mm到0. 3mm ；所述的上端盖(4)为一钛合金的圆柱形台阶结构，基体(401)外径与所述下端盖1较 大端外径相同，基体G01) —端有一可插入下端盖(1)上的中心定位孔(101)中作径向定 位用的中心定位柱(402)和一与下端盖(1)装配时作轴向定位用用的环形凸台003)，环形 凸台(403)侧壁上均布有直径为0. 8-1. 5mm的8到16个圆形通气孔004)；安装时，下端盖(1)较小一端插入推移活塞壳体( 中，压紧下端盖(1)上的环形台阶 面与推移活塞壳体( 端面，在接触面外圆周上进行激光焊接；下端盖(1)与推移活塞壳体 (2)完成焊接后，将冷端衬套C3)套在下端盖(1)较大端外圆周，通过低温胶胶合固定；将 上端盖(4)上的中心定位(40 柱插入下端盖(1)上的中心定位孔(101)中，压紧上端盖 (4)的台阶环面与下端盖(1)的端面后，在二者接触面的外圆进行激光焊接。
2.根据权利要求1所述的一种用于蓄热式制冷机推移活塞的整体式端盖结构，其特征 在于所述的下端盖(1)中定位孔(101)四周均布的扇形导流通道(102)的导流通道流通 面积比占总截面积的30% 40%。
3.根据权利要求1所述的一种用于蓄热式制冷机推移活塞的整体式端盖结构，其特征 在于所述的冷端衬套(3)与气缸形成间隙密封，间隙为0. 005mm到0. 03mm。
全文摘要
本发明公开了一种用于蓄热式低温制冷机推移活塞的冷端端盖结构，它的结构包括上端盖和下端盖，其特征在于下端盖与推移活塞壳体通过焊接连接在一起，上端盖上的中心定位柱插入下端盖的定位孔中定位后，与下端盖焊接成一体，冷端衬套用胶与下端盖胶合固定。定位孔设计提高了封盖的装配精度，侧面出气装置，加强了工质与冷头的换热。
文档编号F25B9/14GK102052797SQ20101056443
公开日2011年5月11日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者刘冬毓, 吴亦农, 韦孟柳 申请人:中国科学院上海技术物理研究所