本发明专利技术公开了一种测量微型气动斯特林制冷机膨胀机推移活塞位移的装置。装置包括：改进的斜向进气的推移活塞进气端封头，连接推移活塞和铁芯的钨钢杆，实现间隙密封的密封弹簧座，改进的汽缸体压盖，一根细铁芯和线性可变差分变压器线圈。推移活塞进气端封头的顶端连接一根光滑钨钢杆，钨钢杆从密封弹簧座的小孔内穿过，其末端连接一根细铁芯。利用铁芯和线圈构成线性可变差分变压器位移传感器的磁芯和交变磁场，机电转换元件将处于交变磁场的磁芯位移转化为与位移成线性的电信号输出，从而实现推移活塞位移的测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制冷机推移活塞位移测量技术，具体是指一种测量微型气动斯 特林制冷机推移活塞位移的装置。
技术介绍
气动斯特林制冷机结构简单，体积和质量很小，对于有轻量化需求的项目 有重要意义。推移活塞在膨胀机内的运动状态对我们研究膨胀机的气动性能具有重要意 义。目前可查到的对制冷机推移活塞位移的测量技术是上海技术物理研究所的在双驱动式斯特林制冷机上安装线性可变差分变压器(LVDT)传感器的活塞位 移测量技术。该被测活塞由板弹簧支撑，支撑部位为螺纹段，由螺母固定在板 弹簧上，实现位移测量仅需在超出螺母的螺纹段连接一跟铁芯，膨胀机自身结 构不需任何改动。目前国内外尚未有对本气动式膨胀机的活塞位移进行测量的 报告。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种测量微型气动斯特林制冷机膨胀机推移活塞位移 的装置，解决此类制冷机推移活塞位移测量问题。线性可变差分变压器(LVDT)已问世多年，它由3个固定线圈组成，它们 的中孔轴向对齐， 一个铁芯可在孔膛内自由移动，线圈将位移量转换为相应的 电信号输出。由于其结构简单，工作可靠，寿命长，线性度好，重复性好，一 直是绝对位置测量普遍使用的传感技术。基于上述线性可变差分变压器测位移便利的特点，本专利技术采用线性可变差 分变压器来测量本类型微型斯特林制冷机推移活塞的位移。该测量装置的具体结构如附图1所示，制冷机的膨胀机气缸本体由推移活塞1、汽缸体2、弹簧5、 进气管7、弹簧座4和缸体压盖6组成，为了能将线性可变差分变压器安装在 制冷机上，部分零件结构进行如下改进推移活塞1的进气端封头从原来的一 个直孔改进为如图2所示的结构，在端部中心有一个安装鸭钢杆3的盲孔101, 在侧面有四个斜进气孔102，四个斜进气孔102于直进气孔103相通；弹簧座4 中间新开一个通孔，以便钨钢杆3穿越；缸体压盖6由板式结构改为倒"T"型 结构，凸起的部分是中空的不锈钢薄壁柱形结构，其中空内腔安放铁芯8，外 部圆柱安放变差分变压器线圈9。微型斯特林制冷机推移活塞的位移测量装置 由钨钢杆3、铁芯8、和线圈9组成，钨钢杆3插入推移活塞1端面上小孔101 中，用低温胶胶合固定，钨钢杆3穿越弹簧5、弹簧座4伸出制冷机的膨胀机 体外进入缸体压盖6的中空柱形结构内腔中，铁芯8的断面打一小孔801 (如 附图3所示)，钨钢杆3伸出端插入铁芯小孔801中，用白茯胶粘合固定，线圈 9套在缸体压盖4的不锈钢柱状体上。在进行位移测量时，推移活塞1的位移 运动通过钨钢杆3传送给铁芯8，铁芯8相当于线性可变差分变压器传感器的 磁芯，线圈9提供交变磁场，机电转换元件将处于交变磁场的磁芯位移转化为 与位移成线性的电信号输出，从而实现对推移活塞位移的测量。本专利技术的优点在于成功地解决使用线性可变差分变压器位移传感器测量 微型气动分置式斯特林制冷机膨胀推移活塞位移时对位移传感器的安装问题。 装置采用的钩钢杆3和铁芯8的质量相对推移活塞质量极小，对整个膨胀机部 分的固有频率几乎没有影响。附图说明图1为测量微型气动斯特林制冷机推移活塞位移装置的结构示意图， 图中1——推移活塞；2——汽缸体；3——钩钢杆；4——弹簧；5——弹簧座；6——缸体压盖；7——进气管；8——铁芯；9——线圈。图2为推移活塞1的结构示意图。 图3为铁芯8的剖面结构图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明 根据图1所示的结构，本实施例的膨胀机推移活塞1直径为9mm，为不锈 钢制，推移活塞l进气端封头轴向打一个①lmm，公差+20"m,深4mm的小孔 101，为了保证小孔与推移活塞l封头外圆的同轴度，使用慢走丝同时割出小孔 与蓄冷器封头的外圆，再上车床加工推移活塞1封头其它结构。钩钢杆3直径 Olmm，为直接购得，钨钢杆3插入小孔101内，用低温胶粘合，为了保证粘合 后细轴与蓄冷器封头外圆的同轴度，在车床上进行安装涂胶，粘合后不取下， 搁置2天，待低温胶固化后取下，放入烘箱内80度烘烤6小时，使其完全定型。 装配时先将密封弹簧座4 一端柱弹簧4旋上，钩钢杆3穿过密封弹簧座4，弹簧座4中间的通孔与钨钢杆3之间间隙密封，间隙为20um。穿过弹簧座4 后，再将柱弹簧旋到推移活塞1进气端螺纹上，然后将铁芯8与鸨钢细轴连接， 铁芯直径2mm，长23mm， 一端打一个Olmm、正公差、深4mm的小孔801，钩钢 细轴末端涂白茯胶，插入这个小孔内粘合固定。以上完成推移活塞整体的安装。铁芯8外罩以一个不锈钢薄壁套管，套管与缸体压盖6 —体和膨胀机汽缸 体2密封固联，线圈9套在不锈钢薄壁套管上，铁芯8相当于线性可变差分变 压器传感器的磁芯，线圈提供交变磁场，机电转换元件将处于交变磁场的磁芯 位移转化为与位移成线性的电信号输出，从而实现测量推移活塞位移的目的。选用02mm的铁芯，约0. 57g，钨钢杆约0. 35g，而推移活塞1的质量约19g， 因此钨钢杆3和铁芯8的质量相对推移活塞1质量极小，对整个膨胀机部分的 固有频率几乎没有影响。权利要求1.一种测量微型气动斯特林制冷机推移活塞位移的装置，包括膨胀机汽缸本体、钨钢杆(3)、铁芯(8)和可变差分变压器线圈(9)，其特征在于A.汽缸本体的推移活塞(1)的进气端封头具有斜向进气结构，四个斜向进气孔102与进气直孔103相通，进气端封头顶端还有一个能插入、固定钨钢杆(3)的盲孔(101)；B.汽缸本体的弹簧座(4)中间有一个通孔，通孔与钨钢杆(3)之间为间隙配合；C.汽缸本体的缸体压盖(6)是一个倒“T”形状的不锈钢压盖，凸起的部分为中空的薄壁柱形结构；D.铁芯(8)的一端有一个能插入钨钢杆(3)的孔(801)；E.钨钢杆(3)一端与推移活塞(1)进气端封头顶端盲孔(101)通过低温胶固接，另一端穿过弹簧(5)、弹簧座(4)进入缸体压盖(6)的凸起不锈钢薄壁柱状体的内腔中，并插入铁芯(8)的安装孔(801)中由低温胶进行固联，线圈(9)套装在缸体压盖(6)的凸起不锈钢薄壁柱状体的外部，在钨钢杆(3)一端推移活塞的运动位移通过钨钢杆(3)传送至另一端铁芯(8)上，铁芯(8)与线圈(9)构成的线性可变差分变压器位移传感器对推移活塞(1)的运动位移进行测量。2. 根据权利要求1所述的一种测量微型气动斯特林制冷机推移活塞位移 的装置，其特征在于所说的推移活塞(1)的进气端封头上的盲孔(101)与 封头的外圆保持同轴，孔的加工公差为+20微米。3. 根据权利要求1所述的一种测量微型气动斯特林制冷机推移活塞位移的 装置，其特征在于所说的弹簧座(4)中间的通孔与鸨钢杆(3)之间的间隙为20微米。4.根据权利要求1所述的一种测量微型气动斯特林制冷机推移活塞位移的 装置，其特征在于所说的推移活塞(1)直径为9mm时，本专利技术装置中的鸽 钢杆(3)采用直径为lmm钨钢棒，铁芯(8)采用直径2mm，长23 mm的铁心o全文摘要本专利技术公开了一种测量微型气动斯特林制冷机膨胀机推移活塞位移的装置。装置包括改进的斜向进气的推移活塞进气端封头，连接推移活塞和铁芯的钨钢杆，实现间隙密封的密封弹簧座，改进的汽缸体压盖，一根细铁芯和线性可变差分变压器线圈。推移活塞进气端封头的顶端连接一根光滑钨钢杆，钨钢杆从密封弹簧座的小孔内穿过，其末端连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量微型气动斯特林制冷机推移活塞位移的装置，包括膨胀机汽缸本体、钨钢杆（３）、铁芯（８）和可变差分变压器线圈（９），其特征在于：Ａ．汽缸本体的推移活塞（１）的进气端封头具有斜向进气结构，四个斜向进气孔１０２与进气直孔１０３相通， 进气端封头顶端还有一个能插入、固定钨钢杆（３）的盲孔（１０１）；Ｂ．汽缸本体的弹簧座（４）中间有一个通孔，通孔与钨钢杆（３）之间为间隙配合；Ｃ．汽缸本体的缸体压盖（６）是一个倒“Ｔ”形状的不锈钢压盖，凸起的部分为中空的薄壁柱 形结构；Ｄ．铁芯（８）的一端有一个能插入钨钢杆（３）的孔（８０１）；Ｅ．钨钢杆（３）一端与推移活塞（１）进气端封头顶端盲孔（１０１）通过低温胶固接，另一端穿过弹簧（５）、弹簧座（４）进入缸体压盖（６）的凸起不锈钢薄壁柱状体的 内腔中，并插入铁芯（８）的安装孔（８０１）中由低温胶进行固联，线圈（９）套装在缸体压盖（６）的凸起不锈钢薄壁柱状体的外部，在钨钢杆（３）一端推移活塞的运动位移通过钨钢杆（３）传送至另一端铁芯（８）上，铁芯（８）与线圈（９）构成的线性可变差分变压器位移传感器对推移活塞（１）的运动位移进行测量。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，曲晓萍，吴亦农，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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