[發(fā)明專利]一種配氣機構(gòu)及采用該配氣機構(gòu)的低溫制冷機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810355674.1
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108507215B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李奧;葛金宏;周志坡;夏晨曦
• 申請（專利權(quán)）人: 中船重工鵬力(南京)超低溫技術(shù)有限公司
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14;F25B41/04;F16K11/074;F16K27/04
• 代理公司: 32218 南京天華專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李德濺;夏平<國際申請>=<國際公布>=

本發(fā)明公開了配氣機構(gòu)和對應(yīng)的低溫制冷機，配氣機構(gòu)包括配氣閥（6）和旋轉(zhuǎn)閥（7），配氣閥（6）包括配氣閥主體（6a）和配氣閥座（6b），配氣閥主體（6a）上背離配氣閥座（6b）的配氣平面（6a3）相對配氣閥座（6b）凸出設(shè)置，配氣平面（6a3）與旋轉(zhuǎn)閥（7）上的切換平面（73）緊密貼合在一起且切換平面（73）凸出旋轉(zhuǎn)閥（7）設(shè)置；所述的配氣閥（6）固定安裝在罩體（2）的安裝腔內(nèi)且旋轉(zhuǎn)閥（7）能夠繞其旋轉(zhuǎn)主軸O相對配氣閥（6）旋轉(zhuǎn)，以切換配氣側(cè)流路與切換側(cè)流路的連接狀態(tài)。低溫制冷機含有上述配氣機構(gòu)。本發(fā)明能夠免除對旋轉(zhuǎn)閥進(jìn)行表面處理以降低成本，且僅有旋轉(zhuǎn)閥是運動部件，確保設(shè)備的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低溫制冷機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種通過旋轉(zhuǎn)閥旋轉(zhuǎn)、配氣閥靜止來進(jìn)行流路切換且能夠降低成本、確保設(shè)備穩(wěn)定性的配氣機構(gòu)及采用該配氣機構(gòu)的低溫制冷機。

背景技術(shù)

以吉福德-麥克馬洪(Gifford-McMahon；GM)制冷機為代表的超低溫制冷機具有工作氣體(也稱為制冷劑氣體)的膨脹機及壓縮機。圖1為該類制冷機。由壓縮機1提供排出的高壓氣流，經(jīng)由配氣機構(gòu)RV（配氣閥6和旋轉(zhuǎn)閥7）進(jìn)入到置于氣缸13內(nèi)，上下往復(fù)運動的推移活塞內(nèi)，與蓄冷材料10c進(jìn)行換熱，再到膨脹腔9內(nèi)做功膨脹，再經(jīng)過推移活塞，流出配氣機構(gòu)，回到壓縮機1的低壓腔內(nèi)。通過上述連續(xù)循環(huán)過程，形成制冷效應(yīng)。

具體來說，如圖1所示的該類制冷機包含壓縮機 1、罩體2、氣缸 13、推移活塞 10，罩體2內(nèi)裝有電機12以及驅(qū)動的凸輪3；凸輪3上的偏心凸輪柄31帶動連桿5將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成上下往復(fù)運動，從而帶動推移活塞在氣缸 13 內(nèi)上下運動。配氣機構(gòu) RV 由配氣閥6和旋轉(zhuǎn)閥7組成。配氣閥6安裝在罩體2內(nèi)，由定位銷16固定在其內(nèi)，且與旋轉(zhuǎn)閥7同軸布置。凸輪柄31帶動安裝在軸承14上的旋轉(zhuǎn)閥7沿著旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。壓縮機1通過將制冷劑氣體吸入、壓縮，而使之作為高壓的制冷劑氣體排出。高壓排氣管道1a將高壓的制冷劑氣體向罩體2進(jìn)行供給，并通過配氣閥6上的高壓氣孔62傳遞給與之氣密貼合的旋轉(zhuǎn)閥7上的高壓槽72內(nèi)，高壓槽72不與低壓孔71連通。旋轉(zhuǎn)閥7上開有低壓孔71，且低壓孔71與罩體2內(nèi)的低壓通路22連通。按照圖 1 所示位置，低壓孔71與配氣閥6上的配氣閥氣孔63重疊連通；此刻，旋轉(zhuǎn)閥7上的低壓孔71、配氣閥6上的配氣閥氣孔63以及罩體2上的罩體氣孔21三者連通，系統(tǒng)處于低壓排氣階段，膨脹腔9內(nèi)的氣體由高壓變成低壓，順序通過推移活塞上的活塞后孔10b、蓄冷材料10c、活塞前孔10a流出，回到壓縮機1的低壓吸氣管道1b。當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥7旋轉(zhuǎn)一定角度后，此時，低壓孔71不與配氣閥6上的配氣閥氣孔63連通，變成為旋轉(zhuǎn)閥7上的高壓槽72與配氣閥6上的配氣閥氣孔63連通（未畫出該配合關(guān)系），此刻壓縮機1排出的高壓氣，經(jīng)過配氣閥6上的高壓氣孔 62 以及與之連通的旋轉(zhuǎn)閥7上的高壓槽72進(jìn)入到氣缸13內(nèi)，順序經(jīng)推移活塞上的活塞前孔10a、蓄冷材料10c、活塞后孔10b 進(jìn)入到膨脹腔9內(nèi)。在上述過程中，壓縮機1排出的高壓氣作用于配氣閥6的背面66上，配氣閥6依靠背面66上的正壓力和彈簧15的彈力，與旋轉(zhuǎn)閥7緊緊貼合起來形成氣密的滑動接觸面。旋轉(zhuǎn)閥7和配氣閥6均設(shè)計為沿著旋轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，其中旋轉(zhuǎn)閥7被軸承14能夠旋轉(zhuǎn)的支撐與罩體2內(nèi)；配氣閥6與旋轉(zhuǎn)閥7同軸布置在罩體2內(nèi)，配氣閥6由閥體定位銷16固定成不能旋轉(zhuǎn)，但是可沿著旋轉(zhuǎn)主軸O的軸向方向裝卸。

通用的配氣機構(gòu)采用平面旋轉(zhuǎn)閥，包含兩個主要部件：旋轉(zhuǎn)閥7和配氣閥6，其中一個部件采用樹脂耐磨材料，另一個部件采用金屬材料做成。工作時，兩個部件平面相互貼合，通過旋轉(zhuǎn)閥7的轉(zhuǎn)動，切換旋轉(zhuǎn)閥7和配氣閥6上的槽道的連通狀態(tài)，實現(xiàn)高低壓氣流的切換。貼合的過程通過配氣機構(gòu)兩側(cè)的壓差來時壓緊。然后，配氣閥6和旋轉(zhuǎn)閥7之間緊緊壓緊，氣密的滑動接觸。一般要對旋轉(zhuǎn)閥7表面進(jìn)行耐磨處理，配氣閥6采用昂貴耐磨樹脂制作。長期使用過程中，必須定期更換配氣機構(gòu)，價格昂貴。有文獻(xiàn)提出將整體的旋轉(zhuǎn)閥分割為金屬的閥板主體和樹脂的閥滑動體，只需更換閥滑動體即可。隨著這種辦法解決了成本問題，但是將傳統(tǒng)的一個運動部件，變成兩個運動部件（閥板主體和閥滑動體均要沿著旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動），增加了設(shè)備的不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容