一种声能自由活塞式制冷机制造技术

本发明专利技术公开了一种声能自由活塞式制冷机，包括设有压缩活塞、压缩弹簧和直线电机的压缩机构、设有膨胀活塞、活塞杆和膨胀弹簧的膨胀机构和外壳支撑机构；所述压缩活塞分别与所述压缩弹簧、所述直线电机连接并驱动；所述活塞杆穿过所述压缩活塞和连接组件分别与所述膨胀活塞和所述膨胀弹簧连接；所述连接组件包括轴向厚度或/和径向厚度可调的配重构件，所述配重构件采用密度大于金属铝和金属铜的高密度材质制得；本发明专利技术所述声能自由活塞式制冷机通过调整压缩机动子的质量控制固有频率，实现制冷机长期高效稳定的运行，具有工艺难度低，易于维护，制冷机运行平稳的优点。

A Sound Energy Free Piston Refrigerator

The invention discloses a sound energy free piston refrigerator, which comprises a compression mechanism with a compression piston, a compression spring and a linear motor, an expansion mechanism with an expansion piston, a piston rod and an expansion spring and a shell support mechanism, and the compression piston is connected and driven with the compression spring and the linear motor respectively. The piston rod is connected with the expanding piston and the expanding spring through the compressing piston and the connecting assembly respectively; the connecting assembly includes a matching component with adjustable axial thickness or/or radial thickness, which is made of high density material with a density greater than that of metal aluminium and metal copper; and the sound energy of the present invention is self-contained. By adjusting the inherent frequency of compressor's mover quality control, piston refrigerators can realize long-term efficient and stable operation of refrigerators, which has the advantages of low process difficulty, easy maintenance and stable operation of refrigerators.

【技术实现步骤摘要】
一种声能自由活塞式制冷机
本专利技术是涉及一种声能自由活塞式制冷机，属于制冷设备

技术介绍
声能制冷装置是一种回热式气体制冷装置，其结构上有一重要特点是：在压缩机构和膨胀机构之间不再使用配气阀门，压缩机构和膨胀机构以相同的高频率运转，制冷机系统内压力的变化规律是由内部各种参数的相互作用共同决定。密封结构根据其工作状态和运动特征的不同，分为静密封和动密封，其中，动密封是声能制冷机的压缩区和膨胀区中经常用的，动态密封主要分成接触式密封、非接触式密封两种，接触式密封由于需要克服磨损花费较高额外功耗以及气缸与活塞间磨损产生污染较重，不适合体型小巧、结构较为精密的声能制冷机的应用，因此，间隙密封更适于声能制冷机的应用。间隙密封在声能制冷机的实际应用中，一方面，由于声能制冷机工况特殊性，存在压力和温度等工作环境要素的实时变化，另一方面，由于动子一端采用柔性弹簧支撑以及存在不可避免的装配误差，从而引起间隙密封的孔轴存在偏心，使得间隙密封的技术效果，并不能达到理论研究中理想值，导致效率降低、容易磨损、使用寿命缩短，由于偏心导致的摩擦，增加功耗、磨损零部件，而且孔轴间还因磨损而产生污染，另外，声能制冷机的压缩机动子质量不同致使固有频率变化，可以通过调整对应支撑弹簧的刚度与之匹配，自由活塞式制冷机应用的柔性支撑弹簧多为板弹簧，为获得所需刚度其形状设计与计算复杂，加工难度高；随着使用时间的推移，支撑弹簧的弹性性能随之下降，更换成本高，而提前淘汰会造成成本浪费，因此，本领域渴望设计一种通过调整压缩机动子的质量控制固有频率的声能自由活塞式制冷机，降低了工艺难度，易于维护，实现制冷机长期高效稳定的运行。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题和需求，本专利技术的目的是提供一种声能自由活塞式制冷机，通过调整压缩机动子的质量控制固有频率，降低了工艺难度，易于维护，实现制冷机长期高效稳定的运行。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种声能自由活塞式制冷机，其特征在于：包括压缩机构、膨胀机构和外壳支撑机构；所述外壳支撑机构用于支撑固定所述压缩机构和所述膨胀机构，并形成用于所述压缩机构和所述膨胀机构运行的密封空腔，所述压缩机构包括压缩活塞、压缩弹簧和直线电机，所述压缩活塞分别通过设有的连接组件与所述压缩弹簧、所述直线电机连接并通过所述直线电机驱动，所述直线电机的永磁体固定在与所述压缩活塞连接的永磁体支架上；所述膨胀机构包括膨胀活塞、活塞杆和膨胀弹簧，所述活塞杆穿过所述压缩活塞的轴向中心通孔和所述连接组件的轴向中心孔并通过两端分别与所述膨胀活塞和所述膨胀弹簧连接；所述连接组件包括轴向厚度或/和径向厚度可调的配重构件，所述配重构件采用密度大于金属铝和金属铜的高密度材质制得，所述高密度材质包括铜、钨或其合金；通过调整配重构件的轴向厚度或径向厚度进而改变其重量用来有效调节压缩侧动子质量。作为优选方案，所述连接组件还包括设有轴向中心孔并同轴设置的连接件一、连接件二、固定螺钉以及圆周均布的数个螺钉四，所述连接件一设有的台阶轴结构上依次通过所述连接件二和所述永磁体支架通过的轴向中心孔并卡紧，所述连接件二、永磁体支架、压缩活塞依次同轴设置并通过数个所述螺钉四固定连接，所述固定螺钉依次穿过所述压缩弹簧的轴向中心孔、所述连接件一的轴向中心孔与所述压缩活塞的轴向中心通孔内壁通过螺纹连接，所述连接件一、连接件二构成所述配重构件，所述连接件一、连接件二采用金属铜制得，铜的密度(8.9g/cm3)比铝(2.7g/cm3)和钢(7.85g/cm3)的密度大，因此通过连接件一径向厚度或连接件二轴向厚度的调整进而改变其重量用来有效调节压缩侧动子质量的同时，不影响压缩活塞和压缩弹簧的运行空间。作为优选方案，所述活塞杆为台阶轴结构，所述活塞杆的大径端与所述膨胀活塞连接，所述活塞杆的小径端穿过所述压缩活塞轴向中心通孔和所述固定螺钉的轴向中心孔与所述膨胀弹簧连接，所述压缩活塞轴向中心通孔的孔径与所述活塞杆的大径端相适配，所述固定螺钉的轴向中心孔的孔径与所述活塞杆的小径端相适配，通过设置所述活塞杆的小径段的长度或/所述固定螺钉的长度用于限定所述膨胀活塞的下止点。作为进一步优选方案，所述压缩活塞的轴向中心通孔与所述活塞杆大径段为间隙密封，所述压缩活塞的轴向中心通孔内径与所述活塞杆大径段的外径差值为16～40μm。作为优选方案，所述压缩弹簧与所述膨胀弹簧的外边缘通过设有的定位圆柱间隔设置，所述压缩活塞的振幅定义为X1，所述膨胀活塞的振幅定义为X2，则定位圆柱的轴向长度为a·(X1+X2)，其中a＝0.7～0.9。作为进一步优选方案，所述压缩活塞的振幅X1为8mm，所述膨胀活塞的振幅X2为5mm，所述定位圆柱的轴向长度为11.7mm。作为进一步优选方案，所述压缩弹簧与膨胀弹簧的外边缘和所述定位圆柱通过螺钉一与设有的筒状电机支架一端固定连接，所述电机支架的另一端通过穿过外轭铁的螺钉三固定在所述外壳支撑机构上；所述电机支架的轴向长度决定了压缩机构的压缩腔大小，轴向长度越长，则压缩腔越大。作为优选方案，所述活塞杆的横截面积是压缩活塞横截面积的0.125～0.25倍，所述活塞杆横截面积越大，所述膨胀活塞受到的气动力越大。作为优选方案，所述外壳支撑机构包括下支架，所述下支架与所述膨胀机构设有的膨胀气缸相配合形成分别与所述压缩活塞和所述膨胀活塞相适配的气缸部；所述压缩活塞的顶面上开有的轴向进气通道，所述压缩活塞的侧壁外环面上开有与所述轴向进气通道连通的活塞径向小孔，在所述下支架上设有与所述活塞径向小孔对应的气缸径向小孔，所述活塞径向小孔与所述气缸径向小孔在平衡位置时对齐。作为优选方案，在所述下支架上对应所述气缸径向小孔处设有凹槽，并在与直线电机装配后形成连通所述直线电机上端与外壳支撑机构间压缩腔的气流通道，所述活塞径向小孔的外圆周设有方形槽，所述活塞径向小孔与所述气缸径向小孔的孔径φ范围为0.1mm～0.5mm，所述轴向进气通道的内径为1mm～1.5mm，所述方形槽的宽度W比所述活塞径向小孔的孔径φ大0.5mm～1.5mm，所述方形槽的长度L为6mm～10mm，所述方形槽的深度H为0.5mm～1mm。作为优选方案，所述压缩弹簧与所述膨胀弹簧在外环面上分别对应设有切口所述切口与所述外壳支撑机构上的设有的电源接口相配合，为电源接插件留出充足的空间，方便走线和接线，并且在所述压缩弹簧与所述膨胀弹簧的外环面上开切口，不破坏型线的完整性，不会影响整个弹簧的机械性能。作为优选方案，所述外壳支撑机构还包括上机座与下支架，所述上机座与所述下支架之间设有两道密封圈，目的在于将背压腔与压缩腔密封起来，避免串气。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术所述声能自由活塞式制冷机通过调整压缩机动子的质量控制固有频率，实现制冷机长期高效稳定的运行；压缩机通过设有的平衡孔槽，使得压缩活塞减少摩擦；通过精准设计定位圆柱，来控制调整压缩弹簧与膨胀弹簧之间的轴向间距，尽可能减少制冷机体积的同时，也提高了运行可靠性，通过设有的设置不同质量配置的连接组件有效地调节压缩侧动子质量，具有工艺难度低，易于维护，制冷机运行平稳的优点，具有显著的进步性和良好的推广应用价值。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种声能自由活塞式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声能自由活塞式制冷机，其特征在于：包括压缩机构、膨胀机构和外壳支撑机构；所述外壳支撑机构用于支撑固定所述压缩机构和所述膨胀机构，并形成用于所述压缩机构和所述膨胀机构运行的密封空腔，所述压缩机构包括压缩活塞、压缩弹簧和直线电机，所述压缩活塞分别通过设有的连接组件与所述压缩弹簧、所述直线电机连接并通过所述直线电机驱动，所述直线电机的永磁体固定在与所述压缩活塞连接的永磁体支架上；所述膨胀机构包括膨胀活塞、活塞杆和膨胀弹簧，所述活塞杆穿过所述压缩活塞的轴向中心通孔和所述连接组件的轴向中心孔并通过两端分别与所述膨胀活塞和所述膨胀弹簧连接；所述连接组件包括轴向厚度或/和径向厚度可调的配重构件，所述配重构件采用密度大于金属铝和金属铜的高密度材质制得。

【技术特征摘要】
1.一种声能自由活塞式制冷机，其特征在于：包括压缩机构、膨胀机构和外壳支撑机构；所述外壳支撑机构用于支撑固定所述压缩机构和所述膨胀机构，并形成用于所述压缩机构和所述膨胀机构运行的密封空腔，所述压缩机构包括压缩活塞、压缩弹簧和直线电机，所述压缩活塞分别通过设有的连接组件与所述压缩弹簧、所述直线电机连接并通过所述直线电机驱动，所述直线电机的永磁体固定在与所述压缩活塞连接的永磁体支架上；所述膨胀机构包括膨胀活塞、活塞杆和膨胀弹簧，所述活塞杆穿过所述压缩活塞的轴向中心通孔和所述连接组件的轴向中心孔并通过两端分别与所述膨胀活塞和所述膨胀弹簧连接；所述连接组件包括轴向厚度或/和径向厚度可调的配重构件，所述配重构件采用密度大于金属铝和金属铜的高密度材质制得。2.根据权利要求1所述的声能自由活塞式制冷机，其特征在于：所述连接组件还包括设有轴向中心孔并同轴设置的连接件一、连接件二、固定螺钉以及圆周均布的数个螺钉四，所述连接件一设有的台阶轴结构上依次通过所述连接件二和所述永磁体支架通过的轴向中心孔并卡紧，所述连接件二、永磁体支架、压缩活塞依次同轴设置并通过数个所述螺钉四固定连接，所述固定螺钉依次穿过所述压缩弹簧的轴向中心孔、所述连接件一的轴向中心孔与所述压缩活塞的轴向中心通孔内壁通过螺纹连接，所述连接件一、连接件二构成所述配重构件。3.根据权利要求2所述的声能自由活塞式制冷机，其特征在于：所述活塞杆为台阶轴结构，所述活塞杆的大径端与所述膨胀活塞连接，所述活塞杆的小径端穿过所述压缩活塞轴向中心通孔和所述固定螺钉的轴向中心孔与所述膨胀弹簧连接，所述压缩活塞轴向中心通孔的孔径与所述活塞杆的大径端相适配，所述固定螺钉的轴向中心孔的孔径与所述活塞杆的小径端相适配，通过设置所述活塞杆的小径段的长度或/所述固定螺钉的长度用于限定所述膨胀活塞的下止点。4.根据权利要求3所述的声能自由活塞式制冷机，其特征在于：所述压缩活塞的轴向中心通孔与所述活塞杆大径段为间隙密封，所述压缩活塞的轴向中心通孔内径与所述活...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨厚成，陈曦，
申请(专利权)人：杨厚成，
类型：发明
国别省市：陕西,61