[發明專利]一種具有防旋轉機構的低溫制冷機

在審

• 申請號: 202010796702.0
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111854210A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 李奧;周志坡;錢繼峰;刁俊杰;葛金宏;吳興旺
• 申請（專利權）人: 中船重工鵬力（南京）超低溫技術有限公司;中國船舶集團有限公司
• 主分類號: F25B1/00
• 分類號: F25B1/00;F25B41/04;F25B49/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 李德濺

本發明公開了一種具有防旋轉機構的低溫制冷機，包括罩體（2），罩體（2）內具有容納連桿（5）中的能夠上下往復運動的口形窗口（5c）的容納腔（23），該口形窗口（5c）中的“口”型空腔外側壁的豎直面（53）和水平面（52）所構成的扁平型平面相對的容納腔（23）的壁面上至少有兩處突出上述壁面的防旋轉機構（19），防旋轉機構（19）的自由端面始終與豎直面（53）接觸相連且上述防旋轉機構（19）能夠以相反作用力矩形式作用在口形窗口（5c）上。本發明的防旋轉機構安裝在罩體內部，不與外部環境接觸，消除了傳統結構中安裝導向銷的氣密泄漏問題、降低了制冷劑工質泄漏的風險，且該防旋轉機構的結構簡單、加工成本較低。

技術領域

本發明屬于低溫制冷機技術領域，具體地說是一種能夠防止連桿機構旋轉的具有防旋轉機構的低溫制冷機。

背景技術

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，經由配氣機構RV（配氣閥6和旋轉閥7）進入到置于氣缸13內且上下往復運動的推移活塞10內，與蓄冷材料10c進行換熱，再到膨脹腔9內做功膨脹，再經過推移活塞10，流出配氣機構，回到壓縮機1的低壓腔內。通過上述連續循環過程，形成制冷效應。

平面旋轉閥，包含兩個主要部件：旋轉閥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，通過安裝在軸承14上的旋轉閥7的轉動，切換旋轉閥7和配氣閥6上的槽道的連通狀態，實現高低壓氣流的切換。

連桿5，包括：口形窗口5c由水平面52和豎直面53、以及與驅動套100外周面接觸的驅動面51、側壁面54組成的具有中心方形孔的扁平狀的六方體結構，并且是以水平面52和豎直面53組成的主體面形成的薄板結構形式。如圖9所示的上驅動軸5a、下驅動軸5b中心同軸連接在上下接觸面51相對的外側面（圖9中未具體標示出來）上。

電機12帶動偏心安裝有凸輪柄31的凸輪3勻速繞著中心軸O轉動，凸輪柄31插入旋轉閥7的背面75上的盲孔型插孔74內，帶動旋轉閥7轉動，如圖2所示。同時（如圖7所示），凸輪柄31穿過圓筒狀的，由樹脂材料制成的驅動套100的內周圓心孔，使得驅動套100繞著凸輪3的中心軸線O轉動的同時，使得驅動套100的外周面與連桿5的口形窗口5c的上、下驅動面51直接接觸。上驅動軸5a、下驅動軸5b由導向套4在徑向方向固定安裝在罩體2內，只能上下運動（即按照Z1—Z2方向運動）。驅動套100的軸向中心以旋轉中心軸O做勻速圓周運動，口形窗口5c中心方向孔沿著X軸方向的尺寸遠大于Z向的尺寸，因此X方向上不受限制。但是在Z軸方向上，驅動套100與口形窗口5c的驅動面51接觸，從而帶動起連桿5上下往復運動，形成正弦運動方式，從而帶動推移活塞10在氣缸13內沿著Z軸運動。

連桿5在上下往復運動中，不產生X、Y方向的位移，但是以Z軸為中心軸旋轉不進行約束，連桿5的口形窗口5c會發生旋轉，與容納腔23的接觸會磨損罩體2，產生大量的金屬碎屑；或者導致驅動套100與口形窗口5c的驅動面51接觸減少，甚至從口形窗口5c的方形孔內脫落出來，發生機械故障。

圖 3 是以圖1中的C-C剖面方向展示的帶有防旋轉機構的傳統低溫制冷機的局部示意圖、附圖 4 是附圖 3中的局部放大結構示意圖，兩張圖展示了傳統的防旋轉結構。在罩體2的側壁開有螺紋孔24且安裝有導向銷200。實施過程中，在口形窗口5c的側壁面54上加工出向下貫通的開口槽55，導向銷200包括銷頭203、銷身201、銷尾202，銷頭203的尺寸略小于開口槽55的尺寸，且銷頭203插入開口槽55中，銷身201加工成螺紋裝，與螺紋孔24配合，銷尾202與罩體2通過密封圈300進行氣密安裝。整體加工過程相對較復雜，而且有制冷劑工質泄漏的風險。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種能夠防止連桿機構旋轉的具有防旋轉機構的低溫制冷機。