一种压缩活塞单元及压缩机制造技术

根据本实用新型专利技术的压缩活塞单元及压缩机，压缩活塞单元包括压缩活塞、气体轴承内衬套、多孔限流带、压缩活塞端盖以及吸气阀片，压缩活塞具有圆柱形内腔，其外壁上设置有内凹的环形槽和多个凹腔，凹腔内设置有连通圆柱形内腔的节流通孔，压缩活塞开口端的端面上设置有与环形槽连通的通气孔，气体轴承内衬套呈直筒状，设置在压缩活塞的内腔中，气体轴承内衬套的筒壁上设置有多个通孔，多孔限流带设置在气体轴承内衬套的外侧，且位于压缩活塞内壁与气体轴承内衬套的外壁之间，压缩活塞端盖设置在压缩活塞的圆柱形内腔中，吸气阀片设置在压缩活塞端盖上，压缩活塞端盖上设置有端盖通孔，用于通过的气体顶开吸气阀片。

【技术实现步骤摘要】
一种压缩活塞单元及压缩机
本技术属于制冷领域，具体涉及一种压缩活塞单元及压缩机。
技术介绍
低温制冷机最主要应用于冷却红外探测系统的红外探测器件，给各类型红外探测器提供适合的低温工作环境(40～120K)，保证探测器功能正常，提高红外探测器的灵敏度和分辨率，还可以减小来自光学滤光片、冷屏及光学系统本身的热噪声。也用于冷却其他电子系统，如机载激光装置，吊舱光学窗口等。虽然低温制冷机很多，但在军用领域应用的主要是斯特林制冷机和节流制冷器两种，并且随着需求制冷量逐渐增大，制冷时间逐渐增加，部分节流制冷器需要被斯特林制冷机替代。分置式斯特林制冷机是一种高度精密的机电一体化产品，它的发展方向是微型化和长寿命。分置式斯特林制冷机内部存在高频高速相对运动的活塞与气缸运动副，活塞与气缸之间采用间隙密封，密封间隙很小，而且不能使用润滑油，内部又有高压高纯度易泄漏的制冷工质氦气，因此其寿命一直是研制的关键和难点技术。目前体积小、重量轻的轻量型分置式斯特林制冷机寿命通常在3000～5000小时，最高不超过10000小时；而现有的长寿命斯特林制冷机一般具有体积大、重量重、结构复杂的缺点，重量一般在5～l5kg。高效轻量化自由活塞线性压缩机是斯特林制冷机高效制冷的主要部件，也是耗能部件。其中动磁式高效电机和气体轴承技术的应用，保证了线性压缩机的高效性和可靠性，降低了对弹簧的要求，有利于同时实现高效率和轻量化设计。压缩机的长寿命与微型化是斯特林制冷机研究中的一对矛盾，要达到微型化压缩机，就不容易实现长寿命；要达到长寿命，就很难实现微型化。
技术实现思路
本技术的目的之一在于提供一种用于气动分置式斯特林制冷机的新型压缩活塞单元及压缩机。本技术提供了一种压缩活塞单元，具有这样的特征，包括压缩活塞、气体轴承内衬套、多孔限流带、压缩活塞端盖以及吸气阀片，压缩活塞具有圆柱形内腔，其外壁上设置有内凹的环形槽和多个凹腔，凹腔内设置有连通圆柱形内腔的节流通孔，压缩活塞开口端的端面上设置有与环形槽连通的通气孔，气体轴承内衬套呈直筒状，设置在压缩活塞的内腔中，气体轴承内衬套的筒壁上设置有多个通孔，多孔限流带设置在气体轴承内衬套的外侧，且位于压缩活塞内壁与气体轴承内衬套的外壁之间，压缩活塞端盖设置在压缩活塞的圆柱形内腔中，吸气阀片设置在压缩活塞端盖上，压缩活塞端盖上设置有端盖通孔，用于通过气体顶开吸气阀片。在本技术提供的压缩活塞单元中，还可以具有这样的特征：其中，压缩活塞的外壁上还设置有特氟龙镀层。另外，在本技术提供的压缩活塞单元中，还可以具有这样的特征：其中，多个凹腔沿圆周设置，分别位于环形槽的两侧。另外，在本技术提供的压缩活塞单元中，还可以具有这样的特征：其中，气体轴承内衬套外壁设置有一个轴向豁口。另外，在本技术提供的压缩活塞单元中，还可以具有这样的特征：其中，压缩活塞端盖的外表面开有用于放置密封圈的圆环槽。另外，在本技术提供的压缩活塞单元中，还可以具有这样的特征：其中，端盖通孔为呈腰型的台阶孔。本技术提供了一种压缩机，具有这样的特征，包括直线电机；以及两个压缩活塞单元，其中，直线电机具有电机支架，压缩活塞单元为上述的任意一种的压缩活塞单元。在本技术提供的压缩机中，还可以具有这样的特征：其中，电机支架包括法兰和压缩活塞管，压缩活塞管具有圆柱形内腔，压缩活塞管的轴线与法兰的轴线共线，压缩活塞管外壁上对称设置有内凹的进气槽，进气槽内设置有连通进气槽与压缩活塞管内腔的通孔。另外，在本技术提供的压缩机中，还可以具有这样的特征：其中，两个压缩活塞分别对称设置在压缩活塞管的圆柱形内腔中，两个压缩活塞的开口端相对设置。
技术实现思路
及作用效果根据本技术所涉及的压缩活塞单元及压缩机，包括了压缩活塞组件，电机组件，电机支架，以及压缩机外壳体。本技术的高效轻量化线性压缩机的设计结构，特别是动磁式高效电机结构和气体轴承技术的应用，保证了线性压缩机的高效性和可靠性，降低了对弹簧的要求，有利于同时实现高效率和轻量化设计。附图说明图1是本技术的实施例一中的压缩机整机示意图；图2是本技术的实施例一中压缩组件爆炸图；图3是本技术的实施例中的压缩活塞与电机支架的装配示意图；图4是本技术实施例一中的电机支架外形示意图；图5是本技术实施例中的压缩活塞外形示意图；图6是图5中A向的视图；图7是图6中B-B方向的剖视图；图8是本技术实施例三的压缩活塞图；图9是图8中C方向的剖视图；图10是图9中E-E方向的剖视图；图11是本技术实施例中的气体轴承内衬套立体示意图；图12是本技术实例中的压缩活塞端盖立体示意图；图13是图12中D向的视图；图14是图13中F-F方向的剖视图；图15是本技术实施例中吸气阀片示意图；图16是本技术实施例四中气体轴承内衬套示意图。具体实施方式为了使得本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本技术的压缩活塞单元及气动分置式斯特林制冷机进行阐述。实施例一如图1所示，气动分置式斯特林的压缩机包括直线电机、两个压缩活塞单元、压缩机外壳体34。直线电机包括内轭铁3、外轭铁4、永磁体5、永磁体支架6、线圈7、线圈支架8、外轭铁压板9以及电机支架29。如图4所示，电机支架29包括法兰291和压缩活塞管32。法兰291呈圆盘状，法兰291两侧设置有用于固定永磁体5的台阶33，法兰291的圆周面上设置有如图所示的用于连通外部与压缩活塞管32的进气孔292。压缩活塞管32为直通管，具有圆柱形内腔，设置在法兰291的中心，压缩活塞管32两端皆为自由端，对称分布于法兰的两侧，压缩活塞管32的轴线与法兰291的轴线共线，压缩活塞管32外壁上对称设置有两个内凹的进气槽31，进气槽31的剖面呈矩形，从自由端端部开始，向压缩活塞管32另一端沿轴向设置，凹槽内设置有通孔30，通孔30连通进气槽31与压缩活塞管32圆柱形内腔。通孔30的目的在于引流背压腔气体经压缩活塞到达压缩腔，防止因气体轴承导致的背压腔压力升高带来的活塞行程下降。如图1所示，直线电机包括外轭铁4、内轭铁3以及动子，外轭铁4与内轭铁3分别设置在机架29上且外轭铁4、内轭铁3之间具有间隙，动子设置在间隙中，动子包括永磁体5和永磁体支架6。外轭铁4、线圈7、永磁体5、内轭铁3均为环形，并且采用同轴布置。外轭铁4和内轭铁3分别设置在支架29上且外轭铁4与内轭铁3之间具有间隙，动子设置在间隙中。其中，永磁体5和永磁体支架6连接，外轭铁4和内轭铁3为软磁材料，常用电工纯铁、硅钢片等材料制成，永磁体5为永磁材料，常用钕铁硼、铝镍钴永磁材料来制作。当线圈通入直流电时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压缩活塞单元，其特征在于，包括：/n压缩活塞、气体轴承内衬套、多孔限流带、压缩活塞端盖以及吸气阀片，/n所述压缩活塞具有圆柱形内腔，其外壁上设置有内凹的环形槽和多个凹腔，所述凹腔内设置有连通所述圆柱形内腔的节流通孔，所述压缩活塞开口端的端面上设置有与所述环形槽连通的通气孔，/n所述气体轴承内衬套呈直筒状，设置在所述压缩活塞的内腔中，所述气体轴承内衬套的筒壁上设置有多个通孔，/n所述多孔限流带设置在所述气体轴承内衬套的外侧，且位于所述压缩活塞内壁与所述气体轴承内衬套的外壁之间，/n所述压缩活塞端盖设置在压缩活塞的圆柱形内腔中，所述吸气阀片设置在所述压缩活塞端盖上，/n所述压缩活塞端盖上设置有端盖通孔，用于通过气体顶开所述吸气阀片。/n

【技术特征摘要】
1.一种压缩活塞单元，其特征在于，包括：
压缩活塞、气体轴承内衬套、多孔限流带、压缩活塞端盖以及吸气阀片，
所述压缩活塞具有圆柱形内腔，其外壁上设置有内凹的环形槽和多个凹腔，所述凹腔内设置有连通所述圆柱形内腔的节流通孔，所述压缩活塞开口端的端面上设置有与所述环形槽连通的通气孔，
所述气体轴承内衬套呈直筒状，设置在所述压缩活塞的内腔中，所述气体轴承内衬套的筒壁上设置有多个通孔，
所述多孔限流带设置在所述气体轴承内衬套的外侧，且位于所述压缩活塞内壁与所述气体轴承内衬套的外壁之间，
所述压缩活塞端盖设置在压缩活塞的圆柱形内腔中，所述吸气阀片设置在所述压缩活塞端盖上，
所述压缩活塞端盖上设置有端盖通孔，用于通过气体顶开所述吸气阀片。


2.根据权利要求1所述的压缩活塞单元，其特征在于：
其中，所述压缩活塞的外壁上还设置有特氟龙镀层。


3.根据权利要求1所述的压缩活塞单元，其特征在于：
其中，多个所述凹腔沿圆周设置，分别位于所述环形槽的两侧。


4.根据权利要求1所述的压缩活塞单元，其特征在于：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，倪贤灿，张笑宇，梁天晓，洪昊，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：新型
国别省市：上海;31