CN2117572U - 气力驱动的吉福特-麦克马洪制冷机 - Google Patents

Abstract

一种用于气体制冷的机械。它以气力驱动，该驱 动机构带有与气动腔或制冷腔连通的阀座，能在旋转 中周期性地把高压气源或低压排放空间与阀座上的 孔道相连通实现制冷循环的阀盘，以及使阀盘、阀座 接触预紧的弹簧。它解决了机械驱动机构的零件多、 活塞运动轨迹不理想和二级活塞环对缸壁的弹力不 匀且制造难的问题。本实用新型制冷机与传统的 G-M制冷机相比，驱动件少十个易损件少1/2；制 冷效率较高；二级活塞环制造方便、对缸壁的弹力均 匀。

Description

本实用新型涉及一种制冷机，它用于气体制冷过程。

现有的吉福特一麦克马洪（以下简称为G－M）制冷机存在以下的不足之处：1）它采用的机械驱动机构中，活塞的运动和制冷腔进、排气的控制均由偏心轮驱动。由于偏心轮在低速电机带动下作连续的回转，使活塞在两极端位置上没有停留的时间，因此造成制冷腔进、排气时间上的超前。其结果是活塞的运动轨迹偏离了理想的G－M循环，制冷效率较低。2）机械驱动机构的结构比较复杂、运动部件比较多，例如有进排气阀杆、阀座、弹簧、摇臂、调节螺杆、偏心轮、轴承、框架等等，它们在加工和装配上的要求比较高，因此成本较大，并且对于进、排气角度的调整比较麻烦，甚至在运行过程中还需进行。3）二级活塞环是一种制造工艺复杂、产品合格率较低的开口弹力环，不仅成本较高而且工作中对缸壁产生的弹力不均匀，既影响密封效果又造成缸壁的不均匀磨损。

本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低、使用寿命长、制冷效率高的G－M制冷机，它应具有较少的零部件，并且加工、装配调试较容易；它的二级活塞环在工作中气密性好、对缸壁的磨损均匀；它的活塞运动轨迹较接近理想的G－M循环。

本实用新型制冷机是对现有的G－M制冷机的一种改进。改进从两方面着手，一方面是以气力驱动机构取代机械驱动机构，另一方面以一种能对气缸壁产生均匀弹力的弹力环取代现有的开口弹力环。

气力驱动机构包含有一个由低速电机带动作旋转运动的阀盘、一个在机架内固定的阀座和一个能使阀盘同阀座接触予紧的弹簧。阀盘上带有同高压气或低压气空间相连通的槽道，阀座内则有同气动腔或制冷腔相连通的孔道。旋转的阀盘可以依次同阀座上的各个孔道接通，使活塞往复运动并完成G－M制冷循环中的升压、等压进气、膨胀放气、等压排气四个过程。

二级活塞环还是内、外环的结构，但内环是用弹簧钢丝倾斜绕成的螺旋圆环，外环仍采用带开口的环。驱动活塞和一级活塞的活塞环内环仍用现有制冷机中的“O”型橡胶圈。

下面将通过实施例并对照附图，对本实用新型制冷机作进一步的叙述。附图内容如下：

图1是气力驱动的G－M制冷机正视的结构简图；

图2是阀盘、阀座在接触面N－N上的视图，其中（a）代表阀座、（b）表示阀盘；

图3是阀盘、阀座在工作中的两个位置上的旋转剖视图，其中（c）是G－M循环中的升压和等压进气过程某瞬间的位置，（d）是放气和等压排气某瞬间的情况；

图4是二级活塞环结构图，其中（e）是断面图，（f）是它在活塞上安装后的正剖视图。

从图1上可以看到气力驱动的G－M制冷机的活塞包含了驱动活塞4、一级活塞41、二级活塞42三个部分，其中在一级活塞的内部空间带有一级蓄冷器61、二级活塞的内部空间带有二级蓄冷器62，这三部分活塞连成一个整体，并可在气缸5内作上下往复运动。一级活塞同气缸内壁之间形成一级制冷腔51、二级活塞同气缸内壁之间形成二级制冷腔52。气缸上方安装了一个固定不动的阀座3，驱动活塞4可伸入它的底部空间，并在此形成气动腔50。由低速电机1带动作旋转运动的阀盘2位于阀座上面，它与阀座之间的平面接触密封是靠弹簧7的予紧力和工作中阀盘上的高低压力差来实现。

罩壳8使低速电机、阀盘、阀座处于高压气的密闭空间，高压气进口81在罩壳表面，低压气排放管82则穿过罩壳同阀座连接。

阀盘的结构可以从图2（b）和图3上看到。它带有气动腔排气槽21、气动腔进气槽道22、制冷腔排气槽道23、低压气排放通道24、制冷腔进气槽道25和高压进气槽道26。阀盘采用自润滑性能好的材料制造。阀座的结构可以从图2a和图3上看到，它带有气动腔进气或排气的孔道31、制冷腔的进气或排气孔道32和位于其中心的低压气排放孔道33。阀座用合金钢加工制造，并经硬化处理。

图3c工作位置是图2b中阀盘上的点Ⅰ转到图2a阀座上的点Ⅱ，这时罩壳8内的高压气经槽道26、25和孔道32依次进入制冷腔61、62。图中以实线箭头表示此高压进气方向。与此同时，气动腔50内的低压气经孔道31、槽道21与24、孔道33，最后从低压排放管82排出机外。图中虚线箭头表示排气通路，这时，活塞在压差作用下向上运动，实现升压、等压进气过程。

图3d的工作位置是图2b中阀盘上的点Ⅲ转到图2a阀座上的点Ⅱ，这时制冷腔进行放气和等压排气过程。低压气体经阀座孔道32、阀盘槽道23、24及阀座孔道33，以及罩壳上的低压排放管82排出机外。图中虚线表示排气方向。

从图2的阀盘、阀座平面图上可以看到本实施例制冷机内只具有一组槽道或孔道，因此电机每旋转一次活塞上下往复运动一次，完成一个制冷循环。如果在阀盘和阀座内分别布置两组对称的进排气槽道或孔道，那么电机旋转一周活塞可往复运动两次，完成两个制冷循环。

本实施例中的二级活塞环可以从图4上看到，其内环431是用弹簧丝倾斜绕制成螺旋弹簧，然后将其弯制成圆环；外环432是两个带开口的结构尺寸完全相同的环，它们依次地安装到内环外表面上，并且开口位置在周向错开。

本实用新型制冷机具有以下的优点：1）用气力驱动机构取代了机构驱动机构之后，运动部件明显减少，尤其是驱动机构减少了十个零件，并且易损件减少了一半。既降低了制冷机的成本又提高了工作的可靠性。2）机械装配成功之后，不需在运转中作任何调整，因此方便了用户。3）二级活塞环改进之后，提高了低温缸内的密封效果，并且有利于活塞环的成本降低和对气缸壁磨损的减少。4）使制冷机活塞运动轨迹趋近于理想的G－M循环，制冷效率较高。

Claims (2)

1、一种由低速电机1和一个由驱动活塞4、内部空间带一级蓄冷器61的一级活塞41、内部空间带二级蓄冷器62的二级活塞42连成一个整体的活塞，以及一个供活塞在其内作往复运动并带有制冷腔51、52和气动腔50的气缸5的气力驱动的吉福特一麦克马洪制冷机，其特征是：

1)它具有一个由低速电机1带动实现活塞轨迹按理想的G-M循环作往复运动完成制冷腔进排气的气力驱动机构；

2)二级活塞环包含了一个用弹簧钢丝倾斜绕制成的圆环431作内环，和在内环外表面上套合的开口环432。

2、如权利要求1所述的制冷机其特征是：所说的气力驱动机构包含有一个带有同气动腔或制冷腔相连通的孔道31、32和低压气排放孔道33的阀座，一个带有气动腔进排气槽道21、22和制冷腔进排气槽道23、24、25、26，并由低速电机1带动旋转以达到周期性地与阀座上的孔道接通完成活塞往复运动和制冷腔进排气的阀盘2，以及使阀盘与阀座之间获得予紧实现平面予密封的弹簧7和一个能使阀盘、阀座、低速电机处于高压气密闭***中，且其表面带有压力气体进口81和低压气排放管82的罩壳8。

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