一种整体式自由活塞斯特林制冷机装置制造方法及图纸

本申请公开了一种整体式自由活塞斯特林制冷机装置，包括：排出器结构和动力活塞结构、以及减振组件；动力活塞结构包括沿轴向方向依次设置的动力板弹簧、动力轴承以及动力活塞，其中动力板弹簧与动力轴承固定连接；排出器结构包括沿轴向方向依次设置的第一活塞、排出板弹簧、以及第二活塞，其中，排出板弹簧通过第一紧固件与第一活塞和第二活塞连接，从而使得在第一活塞和第二活塞在气压差作用下往复运动时，排出板弹簧径向支撑第一活塞和第二活塞；该装置取消了常规排出器结构中的连杆机构，大幅减小排出器运动阻尼，同时在

【技术实现步骤摘要】
一种整体式自由活塞斯特林制冷机装置


[0001]本申请涉及制冷与低温
，特别涉及一种整体式自由活塞斯特林制冷机装置。

技术介绍

[0002]随着分子生物学与生命科学的快速发展，通过人工制造的低温环境发挥重要的作用。低温贮存技术在医学和生物学等领域有着广泛的应用：血液及血制品、特殊药品、疫苗、人体器官和生物样本的保存。对于生物样本的低温保存，一般来说温度越低样本的稳定保存时间越长，不同温度对生物样本的保护作用不同。
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80℃是常用的生物样本保存温度，在此温度下细胞的DNA稳定性较好，大部分RNA、蛋白质以及脂类等生物大分子在
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80℃下具有一定的稳定性，一般生物样本在此温度下能保存几个月。
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196℃是液氮温度，在此温度下生物样本内的生理和生化活动基本停止，并能保存长达数十年。在
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196℃～
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80℃温区内的低温冷库和低温冰箱的建立需要合适的制冷方式。
[0003]对于
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196℃～
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80℃温区，传统的单级蒸汽压缩式制冷往往到达不了此深冷温区，只能通过结构相对复杂的多级复叠或混合工质自复叠制冷技术实现，制冷系数较低。蒸汽压缩式制冷机不仅体积庞大、结构复杂、深冷温区效率低，使用的氯氟烃类制冷剂对臭氧的破坏和全球变暖有一定的负面影响。斯特林制冷原理是基于逆向斯特林循环，利用交变流动的可压缩气体膨胀制冷，理论效率是卡诺效率，系统内部的工质一般为无污染的惰性气体氦气，运行过程无相变，密封方式采用间隙密封，斯特林制冷机具有低振动、结构紧凑、体积小、节能环保、可靠性强、使用寿命长和制冷温区广等优势。
[0004]自由活塞斯特林制冷机被提出以来，对排出器的结构设计一直是决定制冷效果以及整体结构的关键所在。目前现有技术中排出器结构主要是排出器靠近压缩腔连接有一个贯穿动力活塞的细杆，细杆穿过动力活塞和线性电机，细杆末端与固定于背压腔内的排出板弹簧连接固定，形成一个自由活塞。这种活塞穿杆结构的缺点在于动力活塞与排出器之间容易产生相互的运动干扰，增加排出器的阻尼，造成制冷效果的下降，且增大了动力活塞的设计难度，稳定性不高，安装难度大。
[0005]因此，本申请急需开发一种整体式自由活塞斯特林制冷机装置，该装置取消了常规排出器结构中的连杆机构，大幅减小排出器运动阻尼，同时在
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196℃～
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80℃温区内提供百瓦级冷量，具有制冷效率高、环境友好、寿命长以及振动小的优点。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种整体式自由活塞斯特林制冷机装置，该装置取消了常规排出器结构中的连杆机构，大幅减小排出器运动阻尼，同时在
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196℃～
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80℃温区内提供百瓦级冷量，具有制冷效率高、环境友好、寿命长以及振动小的优点。
[0007]本申请的第一方面提供了一种整体式自由活塞斯特林制冷机装置包括：包括：排出器结构和动力活塞结构，其中，
所述动力活塞结构包括沿轴向方向依次设置的动力板弹簧、动力轴承以及动力活塞，其中所述动力板弹簧与所述动力轴承连接；所述排出器结构包括沿轴向方向依次设置的第一活塞、排出板弹簧、以及第二活塞，其中，所述排出板弹簧通过第一紧固件与所述第一活塞和所述第二活塞连接，从而使得在所述第一活塞和所述第二活塞在气压差作用下往复运动时，所述排出板弹簧径向支撑所述第一活塞和所述第二活塞并为所述第一活塞和所述第二活塞提供轴向刚度；在制冷过程中，高压气体在所述第二活塞的远离所述排出板弹簧的一端的膨胀腔和所述第一活塞与所述动力活塞之间的压缩腔内往复流动，所述膨胀腔内的气体对所述排出器结构做正功，从而提供制冷。
[0008]在另一优选例中，所述排出器结构和动力活塞结构构成所述制冷机装置的气缸组件和活塞组件。
[0009]在另一优选例中，所述气缸组件包括第一气缸、第二气缸以及气缸底座，所述气缸底座位于所述第一气缸上方，第一气缸的上端同轴插入气缸底座内部，所述第一气缸的下端同轴插入所述第二气缸中；所述排出板弹簧的两端与所述第一气缸或第二气缸固定连接，从而实现所述第一活塞在所述第一气缸内往复运动、所述第二活塞在所述第二气缸内往复运动、所述动力活塞在所述第一气缸内滑动。
[0010]在另一优选例中，所述排出板弹簧位于所述第一活塞和第二活塞之间。
[0011]在另一优选例中，排出板弹簧为双排出板弹簧组成。
[0012]在另一优选例中，所述第一活塞和所述第二活塞的中心轴线在同一条直线上。
[0013]在另一优选例中，所述第一活塞和所述第二活塞的中心轴线穿过所述排出板弹簧的中心点圆心。
[0014]在另一优选例中，所述排出板弹簧通过第一紧固件与所述第一活塞和所述第二活塞固定连接。
[0015]在另一优选例中，所述第一活塞、所述第二活塞以及所述排出板弹簧同轴安装。
[0016]在另一优选例中，所述第一活塞包括带有凸出底面的筒状结构，所述第二活塞包括带有凸出底面的筒状结构，所述第一活塞包括朝向所述排出板弹簧凸出的第一凸出底面，所述第二活塞包括朝向排出板弹簧凸出的第二凸出底面。
[0017]在另一优选例中，所述排出器结构还包括第一紧固件，所述第一凸出底面设置有第一凸出部，所述第二凸出底面设置有第二凸出部，所述第一紧固件穿过所述排出板弹簧并与第一凸出部和第二凸出部连接，从而使所述排出板弹簧与第一活塞和第二活塞固定连接。
[0018]在另一优选例中，所述第一凸出部位于所述第一凸出底面中心，所述第一凸出部为朝向所述排出板弹簧延伸的圆柱形结构。
[0019]在另一优选例中，所述第二凸出部位于所述第二凸出底面中心，所述第二凸出部为朝向所述排出板弹簧延伸的圆柱形结构。
[0020]在另一优选例中，所述第一紧固件为螺柱。
[0021]在另一优选例中，所述第一凸出部为内部有内螺纹的圆柱形结构，所述第二凸出部为内部有内螺纹的圆柱形结构，所述内螺纹与螺柱外螺纹配合完成连接，优选地，在第一
凸出部和第二凸出部与螺柱螺纹连接时涂适量螺纹胶。
[0022]在另一优选例中，在通过所述第一紧固件所述排出板弹簧与第一凸出部和第二凸出部连接完成时，所述第一凸出部的端面与所述排出板弹簧的一个表面贴合，所述第二凸出部的端面与所述排出板弹簧的另一个表面贴合。
[0023]在另一优选例中，所述第一活塞的第一凸出底面与所述排出板弹簧的最大轴向距离应大于所述排出器结构的最大振幅，所述第二活塞的第二凸出底面与所述排出板弹簧的最大轴向距离也应大于所述排出器结构的最大振幅。
[0024]在另一优选例中，所述排出器结构还包括第一气缸和第二气缸，所述排出板弹簧的两端与所述第一气缸或第二气缸固定连接，从而实现所述第一活塞在所述第一气缸内往复运动、所述第二活塞在所述第二气缸内往复运动。
[0025]在另一优选例中，所述排出板弹簧两端远离中心处的端部通过第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整体式自由活塞斯特林制冷机装置，其特征在于，包括：排出器结构和动力活塞结构，其中，所述动力活塞结构包括沿轴向方向依次设置的动力板弹簧（51）、动力轴承（52）以及动力活塞，其中所述动力板弹簧（51）与所述动力轴承（52）连接；所述排出器结构包括沿轴向方向依次设置的第一活塞（1）、排出板弹簧（3）、以及第二活塞（2），其中，所述排出板弹簧（3）通过第一紧固件（31）与所述第一活塞（1）和所述第二活塞（2）连接，从而使得在所述第一活塞（1）和所述第二活塞（2）在气压差作用下往复运动时，所述排出板弹簧（3）径向支撑所述第一活塞（1）和所述第二活塞（2）并为所述第一活塞（1）和所述第二活塞（2）提供轴向刚度；在制冷过程中，高压气体在所述第二活塞（2）的远离所述排出板弹簧（3）的一端的膨胀腔和所述第一活塞（1）与所述动力活塞之间的压缩腔内往复流动，所述膨胀腔内的气体对所述排出器结构做正功，从而提供制冷。2.如权利要求1所述的制冷机装置，其特征在于，所述装置还包括减振组件，所述减振组件位于所述排出器结构和动力活塞结构上方，所述减振组件包括动力减振机构与阻尼减振机构，所述动力减振机构用于消除制冷机基频的振动，所述阻尼减振机构用于减弱高频振动；所述阻尼减振机构位于所述动力减振机构上方。3.如权利要求2所述的制冷机装置，其特征在于，所述动力减振机构包括多组动力减振板弹簧（61）、配重块（62）、动力减振大螺钉（63），通过动力减振大螺钉（63）将动力减振板弹簧（61）和配重块（62）固定在一起；所述阻尼减振机构包括沿轴向方向依次设置的阻尼填料（71）、阻尼盘（72）、垫环（73）、阻尼减振板弹簧（74）、以及阻尼减振大螺钉（75），通过所述阻尼减振大螺钉（75）将所述阻尼减振板弹簧（74）、垫环（73）、阻尼盘（72）连接固定。4.如权利要求3所述的制冷机装置，其特征在于，所述第一活塞（1）包括带有凸出底面的筒状结构，所述第二活塞（2）包括带有凸出底面的筒状结构，所述第一活塞（1）包括朝向所述排出板弹簧（3）凸出的第一凸出底面（10），所述第二活塞（2）包括朝向排出板弹簧（3）凸出的第二凸出底面（20）。5.如权利要求4所述的制冷机装置，其特征在于，所述排出器结构还包括第一紧固件（31），所述第一凸出底面（10）设置有第一凸出部（101），所述第二凸出底面（20）设置有第二凸出部...

【专利技术属性】
技术研发人员：巨永林，谢世纪，顾婉加，李金超，
申请(专利权)人：苏州华冷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：