一种具有预紧力的旋转阀及采用该旋转阀的低温制冷机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有预紧力的旋转阀及采用该旋转阀的低温制冷机，其特征在于：该旋转阀（7）由旋转阀座（7a）以及安装于旋转阀座（7a）的容纳腔（7a2）中的旋转阀主体（7b）组成，在旋转阀座（7a）和旋转阀主体（7b）上设有能够贯通两者的通道作为低压孔（71），所述的旋转阀主体（7b）的切换平面（73）侧开有阀体高压槽（7b2），在远离低压孔（71）的阀体高压槽（7b2）的远端设有能够对阀体高压槽（7b2）的远端的阀体底面（7b3）施加正压力的施力机构，该施力机构施加的正压力能够抵消高压气流对高压槽（7b2）的正压力所产生的偏心力。本实用新型专利技术的旋转阀通过施力机构始终提供偏心的预紧力，在全周期内降低“非对称压力”的影响。的影响。的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种具有预紧力的旋转阀及采用该旋转阀的低温制冷机


[0001]本技术属于低温制冷机
，具体地说是一种具有预紧力的旋转阀及采用该旋转阀的低温制冷机。

技术介绍

[0002]以吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机为代表的超低温制冷机具有工作气体(也称为制冷剂气体)的膨胀机及压缩机。图1为该类制冷机。由压缩机1提供排出的高压气流，经由配气机构RV（配气阀6和旋转阀7）进入到置于气缸13中且上下往复运动的推移活塞10内，与蓄冷材料10c进行换热，再到膨胀腔9内做功膨胀，再经过推移活塞10，流出配气机构，回到压缩机1的低压腔内。通过上述连续循环过程，形成制冷效应。
[0003]平面旋转阀，包含两个主要部件：旋转阀7和配气阀6，其中一个部件采用树脂耐磨材料，另一个部件采用金属材料做成。工作时，两个部件平面相互贴合，通过旋转阀7的转动，切换旋转阀7和配气阀6上的槽道的连通状态，实现高低压气流的切换。贴合的过程通过配气机构两侧的压差来时压紧。然后，对于GM制冷机，配气机构（RV）如图2所示，旋转阀7上的高压槽72和低压孔71分别气密的连通高压气流和低压气流，并且以旋转阀7自身旋转轴O（虚线）两侧偏心布置。在一个周期内切换面73和配气阀面61之间受到的压力为“非对称压力”，即以旋转轴O对称两侧所受到的压力不一样大。因此这类阀门称为非对称型平面旋转阀。
[0004]压缩机1排出的高压气作用于相对配气阀6的配气阀面61另一侧的背面上，配气阀6依靠背面上的正压力和弹簧15的弹力，与旋转阀7紧紧贴合起来形成气密的滑动接触面，以确保上述的非对称旋转阀7的切换面73和配气阀6的配气阀面61不会被气压顶开（施加有这双方的压力的滑动面上的区域，称为双方作用区域）。然而大量的实际运行案例反映，在工作高压气体及弹簧15相对于中心轴对称地按压配气阀6的背面（相对配气阀面61）的结构中，上述“非对称压力”在双方作用区域上产生扭矩，该扭矩将使得靠近旋转阀7的高压槽72一侧方向的双方作用区域更容易发生分离现象，有制冷剂气体泄漏的风险。
[0005]具体说明，以图3所示为例。旋转阀7安装在轴承14中，以自身旋转轴O同轴正压于配气阀6。旋转阀7上的高压槽72从旋转轴O中心位置，开槽沿着远离中心轴O一侧方向延伸，并且与配气阀6的中心轴线上的开孔——高压气孔62连通，高压工作气体的压力被施加到该高压气孔62的各端部及槽部。配气阀6在以旋转轴线O为中心，相对更靠近罩体气孔一侧方向加工有配气阀气孔63。由于旋转阀7上的高压槽72和低压孔71均以旋转轴O两侧分布，当旋转阀7以O轴旋转时，会让高压槽72、低压孔71与旋转阀6上的配气阀气孔63周期性的实现重叠和分离。通过该方式实现制冷剂气流的高、低压阀门切换。
[0006]以图3为例，旋转阀7上的高压槽72以中心轴O为界，在槽底部划分出两个区域X1和X2上作用正压力Ph（高压压力），并且X1>X2。因此作用在X1区域的正压力大于作用在X1区域的正压力，形成靠近高压槽72延伸方向的偏心力。同时，配气阀6在正对高压槽72的区域X3上也受到正压力Ph的偏心力作用，并且方向相对中心轴O更加靠近高压槽72延伸方向。上述
两处作用力效果，都是使得配气阀6和旋转阀7在以旋转轴O为中心，在靠近高压槽72延伸一侧方向上形成向外的分离效果。理论设计中，旋转阀7和配气阀6在垂直于旋转轴O的径向方向上分别固定在轴承14和罩体2中，在运行过程中，是不存在旋转阀7或配气阀6绕旋转轴O分离的。但是实际过程中，为了安装方便，实施过程中，轴承14与旋转阀7之间安装、轴承14于罩体2之间安装、配气阀6与罩体2之间安装，均存在径向间隙，并且轴承14自身还存在“径向游隙”和“轴向游隙”，这些间隙的存在，使得配气机构（RV）在运行过程中，切换平面73和配气阀面61之间在正压力作用下有“后退”的空间，即形成如图3所示：旋转阀7和配气阀6自身的中心轴线与设计中心轴O分别形成A1和A2的角度，靠近高压槽72延伸一侧方向，形成张角，并且始终存在。
[0007]文献1（CN 103968591）提出了一种改进思路，在靠近配气阀6上的配气阀气孔63一侧偏心安装弹簧15使得弹簧的按压力的中心更靠近气体流路一侧。该项技术主要针对双方作用区域出现泄漏可能性最大的时间段（区域段），但在剩余时间段内，“非对称压力”仍然存在，即泄漏问题仍然存在。
[0008]文献2（CN 107449171）对配气阀6的结构进行改进，在高压进气与配气阀气孔63连通的状态，双方作用区域受到较大的正向压力，但是当低压排气过程与配气阀气孔63连通时，双方作用区域受到正向压力将变小，并且所述的“非对称压力”仍然存在，因此泄漏的风险仍然存在。

技术实现思路

[0009]本技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种具有预紧力的旋转阀及采用该旋转阀的低温制冷机；该低温制冷机通过旋转阀旋转、配气阀来进行流路切换且能抑制阀门之间气体泄露、确保设备的稳定性。
[0010]本技术的目的是通过以下技术方案解决的：
[0011]一种具有预紧力的旋转阀，其特征在于：该旋转阀由旋转阀座以及安装于旋转阀座的容纳腔中的旋转阀主体组成，且旋转阀座和旋转阀主体固定连接，在旋转阀座和旋转阀主体上设有能够贯通两者的通道作为低压孔，所述的旋转阀主体的切换平面侧开有阀体高压槽，在远离低压孔的阀体高压槽的远端设有能够对阀体高压槽的远端的阀体底面施加正压力的施力机构，且上述施压机构所在的区域与所述的低压孔之间不存在气流流动特性；该施力机构对阀体高压槽的远端的阀体底面施加的正压力能够抵消高压气流对高压槽的正压力所产生的偏心力。
[0012]所述的阀体高压槽上设有贯穿旋转阀主体且位于远离低压孔的阀体高压槽的远端的孔道，该孔道的圆周外侧设有嵌置于阀体底面上和/或容纳腔的容纳腔底面上的密封件，上述密封件和阀体底面、容纳腔底面围成的施压区域通过孔道连通阀体高压槽引入高压气流形成施力机构。
[0013]在阀体底面上和/或容纳腔的容纳腔底面上设有盲孔，该盲孔位于远离低压孔的阀体高压槽的远端侧；在盲孔内设有能够凸出盲孔的弹性元件，该盲孔和弹性元件能够构成对阀体高压槽的远端的阀体底面施加正压力的施力机构。
[0014]所述的弹性元件为能够压缩后提供回复力的弹簧、弹簧垫圈、橡胶垫或橡胶圈。
[0015]所述的旋转阀座上设有能够贯通其的阀座低压孔、所述的旋转阀主体上设有能够
贯通其的阀体低压孔，阀座低压孔和阀体低压孔构成旋转阀的低压孔。
[0016]所述的旋转阀座和旋转阀主体之间通过旋转阀定位销固定连接以限制两者之间的相对旋转。
[0017]所述容纳腔的容纳腔底面上设有能够插入旋转阀定位销的阀座定位销孔、所述的阀体底面上设有能够插入旋转阀定位销的阀体定位销孔。
[0018]所述的阀座定位销孔和阀体定位销孔邻近低压孔设置。
[0019]所述的旋转阀座被轴承能够旋转的支撑于罩体内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有预紧力的旋转阀，其特征在于：该旋转阀（7）由旋转阀座（7a）以及安装于旋转阀座（7a）的容纳腔（7a2）中的旋转阀主体（7b）组成，且旋转阀座（7a）和旋转阀主体（7b）固定连接，在旋转阀座（7a）和旋转阀主体（7b）上设有能够贯通两者的通道作为低压孔（71），所述的旋转阀主体（7b）的切换平面（73）侧开有阀体高压槽（7b2），在远离低压孔（71）的阀体高压槽（7b2）的远端设有能够对阀体高压槽（7b2）的远端的阀体底面（7b3）施加正压力的施力机构，该施力机构对阀体高压槽（7b2）的远端的阀体底面（7b3）施加的正压力能够抵消高压气流对高压槽（7b2）的正压力所产生的偏心力。2.根据权利要求1所述的具有预紧力的旋转阀，其特征在于：所述的阀体高压槽（7b2）上设有贯穿旋转阀主体（7b）且位于远离低压孔（71）的阀体高压槽（7b2）的远端的孔道（7b5），该孔道（7b5）的圆周外侧设有嵌置于阀体底面（7b3）上和/或容纳腔（7a2）的容纳腔底面（7a3）上的密封件（101），上述密封件（101）和阀体底面（7b3）、容纳腔底面（7a3）围成的施压区域（S1）通过孔道（7b5）连通阀体高压槽（7b2）引入高压气流形成施力机构。3.根据权利要求1所述的具有预紧力的旋转阀，其特征在于：在阀体底面（7b3）上和/或容纳腔（7a2）的容纳腔底面（7a3）上设有盲孔（102），该盲孔（102）位于远离低压孔（71）的阀体高压槽（7b2）的远端侧；在盲孔（102）内设有能够凸出盲孔（102）的弹性元件（100）...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奥，周志坡，朱良友，陶远，吴兴旺，
申请(专利权)人：中船重工鹏力南京超低温技术有限公司，
类型：新型
国别省市：