[發明專利]一種活塞、片彈簧和氣缸的安裝方法

有效

• 申請號: 201811289705.4
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN111121332B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 朱紹偉
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及一種活塞、片彈簧和氣缸的安裝方法，具體涉及采用間隙密封的有片彈簧懸浮的氣缸活塞系統中，如何保持活塞與氣缸有高同軸度的安裝方法，其包括以下步驟：(1)采用熱脹系數不同的兩種材料制成活塞組件與氣缸；(2)在工作溫度下，先將片彈簧組件與活塞組件或氣缸中的一個組裝成一個固定組件，該固定組件與活塞組件或氣缸中的另一個之間存在補償間隙，活塞組件與氣缸之間存在定位間隙；(3)改變溫度，使定位間隙為零或為負，并保證補償間隙仍為正；(4)固定補償間隙，恢復到工作溫度，使得定位間隙恢復到為正，即完成活塞、片彈簧和氣缸的安裝。

技術領域

本發明屬于脈管制冷機零部件技術領域，涉及一種活塞、片彈簧和氣缸的安裝方法，具體涉及采用間隙密封的有片彈簧懸浮的氣缸活塞系統中，如何保持活塞與氣缸有高同軸度的安裝方法。

背景技術

室溫推移活塞脈管制冷機是目前效率最高的一種低溫制冷機，但多了一個運動部件。如果推移活塞與推移活塞氣缸之間的密封采用間隙密封，其壽命可做到很長。間隙密封的原理是推移活塞氣缸與推移活塞之間由片彈簧連接，從而使推移活塞氣缸與推移活塞不接觸。間隙密封的間隙要在數微米到數十微米。間隙越小漏氣越小，制冷效率越高，理想的是間隙為零。這就要求推移活塞氣缸與推移活塞要高度同心，推移活塞氣缸與推移活塞可以采用目前已有的高精度加工保證高度的圓度和精度，但片彈簧是彈性的，當用螺栓直接固定氣缸與活塞之后，總歸會有微弱的形變，因此很難保證推移活塞氣缸與推移活塞的同軸度，這樣，推移活塞氣缸與推移活塞的間隙就要放大，以免接觸，這樣就導致漏氣率增大，制冷效率降低，反而不如慣性管。

壓縮機也有同樣的問題。氣缸與活塞間的間隙是靠片彈簧懸浮的，很難做到氣缸與活塞有高的同軸度，因此，間隙不得不大，以防活塞與氣缸接觸。大間隙產生大漏氣量，則降低壓縮機效率，進而降低制冷機效率。

中國專利CN105464941提出了一種將推移活塞軸與推移活塞做成一個同軸的單元的的裝配方法，可部分解決裝配的困難，將推移活塞氣缸與推移活塞保持高同軸度的困難變為推移活塞軸與推移活塞保持高同軸度。如果推移活塞軸與推移活塞不同軸，則進行二次加工以保證高同軸度。但推移活塞軸與推移活塞的連接是片彈簧，在軸向是柔性的，在徑向剛度很大，但與金屬相比，仍然是柔性的，普通的車床很難加工，可能需要專用機床，這是一個未知數。中國CN201610928637.6具體提出了采用夾具安裝的方法，但螺栓的擰緊帶來片彈簧的形變仍然存在，高同軸度依然很難保證，因此需要反復試。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種活塞組件、片彈簧組件和氣缸的安裝方法，組裝好的活塞氣缸單元可以應用于脈管制冷機或壓縮機中，可以在保證活塞與氣缸不接觸的情況下有效減小兩者之間間隙，保證壓縮機和制冷機的效率。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明的目的之一在于提出了一種活塞、片彈簧和氣缸的安裝方法，其具體包括以下步驟：

(1)采用熱脹系數(即熱膨脹系數)不同的兩種材料制成活塞組件與氣缸；

(2)在工作溫度下，先將片彈簧組件與活塞組件或氣缸中的一個組裝成一個固定組件，該固定組件與活塞組件或氣缸中的另一個之間存在補償間隙，氣缸與活塞組件之間存在定位間隙；

(3)改變溫度，使定位間隙為零或為負，并保證補償間隙為正；

(4)固定補償間隙，恢復到工作溫度，使得定位間隙恢復為正，即完成活塞、片彈簧和氣缸的安裝。

本發明中，活塞組件與氣缸中的熱脹系數不同，如活塞組件采用熱脹系數大的材料，氣缸采用熱脹系數小的材料，則采用溫度升高的方式使得定位間隙為零或為負；反之，則采用溫度降低的方式使得定位間隙為零或為負。熱脹系數不同的材料可以采用鋁和不銹鋼等組合。本發明的安裝方法中，沒有提到的組裝方式以及組裝結構等技術內容，則表示此處為現有已知的技術內容。