[發明專利]一種充注二氧化碳的膨脹活塞

有效

• 申請號: 201610705023.1
• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN106288480B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 陳曦;曾烊平
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

一種充注二氧化碳的膨脹活塞，包括膨脹活塞殼體，殼體的一端設置有一個膨脹活塞端蓋，殼體中具有一個膨脹活塞腔，膨脹活塞腔中充注有二氧化碳，殼體的另外一端設置有一個安裝孔，安裝孔中設置有一個膨脹活塞連桿，在膨脹活塞連桿進入膨脹活塞腔的端部設置有平墊片，在平墊片的外側設置有一個螺母，在螺母和平墊片之間設置有彈簧墊圈，膨脹活塞端蓋和膨脹活塞殼體通過螺紋連接，所述膨脹活塞端蓋內表面上設置有復數個凹槽，凹槽為同心圓環結構。本發明作為斯特林低溫制冷機的膨脹活塞使用時，二氧化碳在低溫時會凝固成干冰并聚集在膨脹活塞端蓋的凹槽內，在膨脹活塞內部形成真空，減弱了活塞內部的自然對流換熱，有效降低膨脹活塞的軸向導熱損失。

技術領域

本發明屬于機械領域，涉及一種活塞，具體來說是一種用于斯特林低溫制冷機的膨脹活塞。

背景技術

膨脹活塞作為斯特林制冷機的兩個運動部件之一，其在膨脹腔內作往復運動時，膨脹活塞冷端溫度較低，而熱端溫度較高，特別是在進行低溫制冷時，其冷熱端溫差達200℃以上，巨大的溫差必然會導致傳熱損失，高溫側的熱量傳遞至低溫側，這就導致了制冷機的冷量損失，降低了制冷機的效率。

中國專利，專利號：CN104534718A，其公開了一種用于斯特林制冷機的空心排出器及其真空抽氣裝置，通過真空抽氣裝置將空心排出器內空氣抽出，排出器內因此而形成真空，減弱了內部氣體和排出器殼體的對流換熱，從而降低熱導率。該裝置的缺點是：真空抽氣過程比較復雜，不易操作，膨脹活塞的加工制作成本高。

中國專利，專利號：CN203731734U，其公開了一種斯特林制冷機用金屬外殼排出器，采用金屬外殼，排出器的軸向導熱損失增加，而流經排出器內部的工質流動阻力大大減小，采用金屬外殼排出器的制冷機制冷性能得到了一定的提升。但是，該排出器的冷端和熱端多出了一些附加結構，使得排出器的結構復雜，不利于制冷機減輕整機重量，而且金屬結構的外殼會增加導熱損失，制冷量會有一定的下降。

發明內容

針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種充注二氧化碳的膨脹活塞，所述的這種充注二氧化碳的膨脹活塞要解決現有技術中的膨脹活塞導致制冷機的冷量損失，制冷機的效率降低的技術問題。

本發明提供了一種充注二氧化碳的膨脹活塞，包括膨脹活塞殼體，所述的殼體的一端設置有一個膨脹活塞端蓋，所述的殼體中具有一個膨脹活塞腔，其特征在于：所述的膨脹活塞內部充注有一個大氣壓的二氧化碳氣體，所述的二氧化碳氣體的純度大于99.9%，所述的殼體的另外一端設置有一個安裝孔，所述的安裝孔中設置有一個膨脹活塞連桿，在所述的膨脹活塞連桿進入膨脹活塞腔的端部設置有平墊片，在所述的平墊片的外側設置有一個螺母，在所述的螺母和所述的平墊片之間設置有彈簧墊圈，所述的膨脹活塞端蓋和膨脹活塞殼體通過螺紋連接，所述膨脹活塞端蓋內表面上設置有復數個凹槽，所述的凹槽的寬度為0.5-1mm,凹槽深度為2-3mm，任意兩個相鄰凹槽的間距為2-3mm，凹槽數量為4-6條，所述的凹槽為同心圓環結構，所述的膨脹活塞端蓋上設置有至少一個外表面孔。

進一步的，在所述的膨脹活塞端蓋和膨脹活塞殼體的螺紋連接處設置有低溫密封膠以增強密封性。

進一步的，在膨脹活塞連桿與膨脹活塞殼體的接觸的表面設置有密封膠。

進一步的，所述的膨脹活塞殼體的材料為聚醚醚酮，膨脹活塞殼體的厚度為3-4mm，其良好的自潤滑性能保證膨脹活塞較長的工作壽命，有助于減少膨脹活塞的軸向導熱損失，具有耐溫耐壓、熱穩定性高以及機械性能高的優點。

進一步的，所述充注二氧化碳的膨脹活塞端蓋材料為鋁合金，其厚度為5-6mm。膨脹活塞運動時，膨脹活塞端蓋能憑借鋁合金優良的導熱性能，使膨脹活塞腔內的二氧化碳氣體較快的凍結在膨脹活塞端蓋內表面。

進一步的，所述的膨脹活塞端蓋上設置有兩個外表面孔。螺絲刀插入膨脹活塞端蓋外表面孔，可以對膨脹活塞端蓋進行擰緊和擰松操作。