KR100314023B1 - Driving system for lubricationless pulse tube refrigerator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치에 관한 것으로, 구동축의 내부에 가요성부재를 삽입시키고, 그 가요성부재의 상단에 피스톤과 구동축이 소정의 자유도 간극을 갖도록 결합시키며, 상기 구동축의 상단 및 하단에 각각 상판스프링 및 하판스프링을 장착시키되 그 상판스프링과 하판스프링을 구동축에 체결되는 볼트로 압착시켜 고정시키도록 구성함으로써, 각 부재의 가공이 용이하여 가공불량에 따른 이상동작을 미연에 방지할 수 있고, 상기 구동축이 반경방향으로 측힘을 받아 틀어지더라도 상기한 피스톤은 실린더의 내주면에 미끄러지면서 왕복운동을 하게 되어 실린더와 피스톤 사이의 마모가 방지되는 한편, 상기 구동축의 상하단에 각각 판스프링을 견고하게 고정시키게 되어 심한 측힘에도 구동축이 안정적으로 직선운동을 할 수 있다.The present invention relates to a drive device of a non-lubricated pulsating tube refrigerator, inserting a flexible member into the drive shaft, and coupling the piston and the drive shaft to a top of the flexible member to have a predetermined degree of freedom, The upper and lower springs are mounted on the upper and lower ends, respectively, but the upper and lower springs are compressed and fixed by bolts fastened to the drive shaft. Even if the drive shaft is twisted by radial force in the radial direction, the piston slides on the inner circumferential surface of the cylinder to reciprocate to prevent abrasion between the cylinder and the piston, and the plate is disposed on the upper and lower ends of the drive shaft, respectively. As the spring is firmly fixed, the drive shaft can stably move even in the severe side force. The.
Description
본 발명은 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치에 관한 것으로, 특히 리니어 모터의 구동력을 피스톤에 전달하는 무윤활 맥동관 냉동기의 구동축에 관한 것이다.The present invention relates to a drive device for a non-lubricated pulsating tube refrigerator, and more particularly to a drive shaft of a lubricating pulsating tube refrigerator for transmitting a driving force of a linear motor to a piston.
일반적으로 극저온 냉동기는 소형 전자부품이나 초전도체 등의 냉각을 위하여 사용되는 저진동 고신뢰성의 냉동기로서, 주로 스터링 냉동기(Stirling Refrigerator)나 지엠 냉동기(GM Refrigerator) 또는 줄-톰슨 냉동기(Joule-Thomson Refrigerator) 등이 널리 알려져 있다. 이러한 냉동기들은 고속운전시 그 신뢰성이 저하되는 것은 물론 운전시 마찰부위의 마모에 대비하여 별도의 윤활을 실시하여야 하므로, 최근에는 고속운전에서도 신뢰성이 유지되고 별도의 윤활이 필요없어 장기간 보수를 하지 않아도 되는 극저온 냉동기가 요구되고 있는데, 이러한 극저온 냉동기중의 하나가 무윤활 맥동관 냉동기(Lubricationless Pulse Tube Refrigerator)이다.In general, cryogenic freezer is a low vibration high reliability freezer used for cooling small electronic parts or superconductor, mainly Stirling Refrigerator, GM Refrigerator or Joule-Thomson Refrigerator. This is widely known. These refrigerators have to be lubricated for high speed operation as well as to reduce lubrication at the time of operation. Therefore, in recent years, the refrigerators are maintained in high speed operation and do not require long-term maintenance. Cryogenic freezers are required, and one of such cryogenic freezers is a lubricationless pulse tube refrigerator.
도 1은 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 일례를 단면하여 보인 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이 종래의 무윤활 맥동관 냉동기는, 작동가스의 왕복운동을 발생시키는 구동유니트(10)와, 그 구동유니트(10)에 의해 펌핑되면서 관내를 왕복운동 하는 작동가스의 열역학적 사이클에 의해 극저온부를 갖게 되는 냉동유니트(20)로 구성되어 있다.1 is a schematic view showing an example of a conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator, as shown in the related art. It is composed of a refrigeration unit (20) having a cryogenic portion by the thermodynamic cycle of the working gas reciprocating in the tube while being pumped by (10).
상기 구동유니트(10)는 실린더(10a)가 구비되는 케이싱(11)과, 그케이싱(11)의 내부에 장착되는 리니어형 구동모터(12)와, 그 구동모터(12)에 결합되는 구동축(13)과, 그 구동축(13)에 연결되어 실린더(10a)의 내부에 삽입되는 피스톤(14)과, 상기 구동축(13)의 상,하단에 각각 결합되는 상판스프링(15) 및 하판스프링(16)으로 이루어져 있다.The drive unit 10 includes a casing 11 having a cylinder 10a, a linear drive motor 12 mounted inside the casing 11, and a drive shaft coupled to the drive motor 12. 13, a piston 14 connected to the drive shaft 13 and inserted into the cylinder 10a, and an upper plate 15 and a lower plate spring 16 coupled to upper and lower ends of the drive shaft 13, respectively. )
도면중 미설명 부호인 21은 예냉기, 22는 재생기, 23은 맥동관, 23A는 냉측열교환기, 23B는 온측열교환기, 24는 오리피스, 25는 저장용기, 26은 냉동측 밀봉셸이다.In the figure, 21 is a precooler, 22 is a regenerator, 23 is a pulsation tube, 23A is a cold side heat exchanger, 23B is a warm side heat exchanger, 24 is an orifice, 25 is a storage container, and 26 is a freezing side sealing shell.
상기와 같이 구성되는 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 동작과정은 다음과 같다.The operation process of the conventional non-lubricating pulsating tube refrigerator configured as described above is as follows.
즉, 상기 구동모터(12)에 전원이 인가되면, 상기 구동축(13)이 상판 및 하판스프링(15,16))에 의해 직선으로 왕복운동을 하게 되고, 그 구동축(13)에 일체로 결합된 피스톤(10)이 실린더(10a)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉동유니트(20)의 작동가스를 펌핑시켜 상기한 맥동관(23)의 냉측열교환기(23A)쪽에서 극저온부가 형성되도록 한다.That is, when power is applied to the drive motor 12, the drive shaft 13 is reciprocated in a straight line by the upper and lower springs (15, 16), integrally coupled to the drive shaft (13) The piston 10 pumps the working gas of the refrigeration unit 20 while linearly reciprocating in the cylinder 10a so that the cryogenic portion is formed at the cold side heat exchanger 23A side of the pulsation tube 23.
이를 보다 상세히 살펴보면, 상기 구동모터(12)의 가동자에 구동축(13)이 일체로 체결됨과 동시에 그 구동축(13)에 상,하판스프링(15,16)이 체결되어 상기한 구동축(13)의 공진운동시 그 구동축(13)에 결합된 피스톤(14)이 실린더(10a)의 내부에서 직선으로 선형운동을 하게 되는데, 이러한 구동축(13)의 선형운동시 외부로부터의 측힘(side force)이 가해지게 되면, 상기 구동축(13)의 상,하단에 각각 지지된 판스프링(15,16)이 외부로부터의 측힘을 상쇄시키게 되어 상기한 구동축(13)이 측힘에 의해 틀어지지 않고 곧바로 직진운동을 하도록 하는 것이었다.Looking at this in more detail, the drive shaft 13 is integrally fastened to the mover of the drive motor 12 and the upper and lower leaf springs 15 and 16 are fastened to the drive shaft 13 to the drive shaft 13. In the resonant movement, the piston 14 coupled to the drive shaft 13 is linearly linearly moved inside the cylinder 10a. In the linear movement of the drive shaft 13, a side force from the outside is applied. When it is lost, the leaf springs 15 and 16 respectively supported on the upper and lower ends of the drive shaft 13 cancel the side force from the outside so that the drive shaft 13 can move straight without being twisted by the side force. It was.
그러나, 상기와 같은 무윤활 맥동관 냉동기는, 구동축(13)과 피스톤(14)이 일체로 결합되므로 상기 구동축(13)이 판스프링(15,16)의 탄성력을 이기는 측힘을 받는 경우에 상기한 피스톤(14)이 구동축(13)과 함께 반경방향으로 밀리면서 실린더(10a)와 피스톤(14) 사이에 마모를 발생시키는 문제점이 있었다.However, the non-lubricated pulsating tube freezer as described above is the case where the drive shaft 13 and the piston 14 are integrally coupled so that the drive shaft 13 receives the side force that overcomes the elastic force of the leaf springs 15 and 16. While the piston 14 is radially pushed together with the drive shaft 13, there is a problem that wear occurs between the cylinder 10a and the piston 14.
이를 감안하여, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이 구동축(13)과 피스톤(14)이 유동가능하게 결합된 볼조인트 방식의 무윤활 맥동관 냉동기가 제시되었다.In view of this, in the related art, as shown in FIG. 2, a non-lubricated pulsating tube freezer of a ball joint type in which a drive shaft 13 and a piston 14 are movably coupled is provided.
이는, 상기 피스톤(14)의 내부에 축방향으로 길게 축홈(14a)이 형성되고, 그 축홈(14a)의 내측단에 일종의 힌지 역할을 하는 조인트용 볼(14b)이 장착되는 반면, 상기 구동모터(12)의 가동자에 결합되는 구동축(13)의 상단에는 축홈(14a)에 일정 간극을 갖은 상태로 삽입되어 조인트용 볼(14b)에 미끄럼접촉되는 가요성부재 (flexible bar)(13a)가 결합된다. 또한, 상기 구동축(13)의 하단에는 상기한 가동자가 공진운동을 하도록 유도하는 판스프링(15)이 장착되어 있다.This is because the shaft groove 14a is formed in the piston 14 in the axial direction, and a joint ball 14b serving as a kind of hinge is mounted on the inner end of the shaft groove 14a, whereas the drive motor is mounted. At the upper end of the drive shaft 13 coupled to the mover of the 12, a flexible bar 13a inserted into the shaft groove 14a with a predetermined gap and slidingly contacted with the joint ball 14b is provided. Combined. In addition, the lower end of the drive shaft 13 is mounted with a leaf spring 15 for inducing the mover to perform the resonant movement.
이와 같은 종래 볼조인트형 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치에서는, 상기 구동축(13)이 구동모터(12)의 가동자와 함께 직선으로 왕복운동을 하던 중에 주위로부터 측힘을 받아 반경방향으로 틀어지게 되면, 그 구동축(13)이 조인트용 볼(14b)의 외주면에서 미끄러지면서 구동축(13)과 피스톤(14)의 축홈(14a) 사이의 간극만큼 틀어져 결국 피스톤(14)의 직진운동을 유지하게 된다. 이때, 상기 구동축(13)이 지나치게 틀어지게 되는 경우에는 그 상단부의 가요성부재(13a)가 역시 반경방향으로 휘어지면서 피스톤(14)의 직진운동을 유지하도록 하는 것이었다.In such a conventional ball joint type non-lubricated pulsating tube refrigerator, when the drive shaft 13 is reciprocated in a straight line with the mover of the drive motor 12, the drive shaft 13 is twisted in a radial direction by receiving a lateral force from the surroundings. As the drive shaft 13 slides on the outer circumferential surface of the ball 14b for the joint, the drive shaft 13 is twisted by the gap between the drive shaft 13 and the shaft groove 14a of the piston 14, thereby maintaining the straight movement of the piston 14. In this case, when the drive shaft 13 is excessively twisted, the flexible member 13a at the upper end thereof is also bent in the radial direction to maintain the straight movement of the piston 14.
그런데, 상기와 같은 종래 볼조인트형 무윤활 맥동관 냉동기에서는, 상기 조인트용 볼(14b)이 구동축(13)과 피스톤(14) 사이의 서로 다른 부재 사이에서 항상 미끄럼접촉 되도록 형성되어야 하나, 이 조인트용 볼(14b)의 구면 및 이에 대향되는 가요성부재(13a)의 곡면을 정밀 가공하기가 난해할 뿐만 아니라 자칫 조인트용 볼(14b)과 가요성부재(13a)가 정확하게 면접촉되지 못하는 경우 구동축(13) 자체가 미리 틀어진 상태로 조립되면서 부정확한 동작이 유발될 우려가 있었다.However, in the conventional ball joint type non-lubricated pulsating tube refrigerator, the joint ball 14b should be formed so as to always be in sliding contact between the different members between the drive shaft 13 and the piston 14, this joint If the spherical surface of the dragon ball 14b and the curved surface of the flexible member 13a opposite to it are difficult to be precisely processed, the drive shaft when the joint ball 14b and the flexible member 13a are not accurately face-contacted (13) There was a fear that incorrect operation would be caused by assembling itself in a pre-wound state.
또한, 상기 조인트용 볼(14b)이 피스톤(14)에 내장되므로 그 직경이 지나치게 작아져 미세한 측힘에도 쉽게 흔들리면서 실린더(10a)와 불필요한 접촉을 오히려 가중시키게 되는 것은 물론, 상기 하판스프링(15)이 구동축(13)의 하단에만 지지되므로 구동축(13)이 심한 측힘을 받는 경우 이를 지지하지 못하여 피스톤(14)과 실린더(10a) 사이에 심각한 마모가 발생되는 문제점도 있었다.In addition, since the ball 14b for the joint is embedded in the piston 14, the diameter thereof becomes too small and easily shakes even in the minute lateral force, thereby increasing the unnecessary contact with the cylinder 10a, as well as the lower plate spring 15. Since only the lower end of the drive shaft 13 is supported, the drive shaft 13 has a problem that severe wear between the piston 14 and the cylinder (10a) can not be supported when it receives a severe side force.
본 발명은 상기와 같은 종래 무윤활 맥동관 냉동기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 구동축과 피스톤의 가공 정밀도가 낮더라도 피스톤이 직진운동을 유지할 수 있는 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the problems of the conventional non-lubricated pulsating tube freezer as described above, and provides a driving device of a lubricating pulsating tube freezer which can maintain a straight movement of the piston even if the processing accuracy of the drive shaft and the piston is low. I want to do that.
또한, 상기 구동축이 작은 측힘에는 쉽게 뇌동하지 않도록 함과 아울러 구동축이 심한 측힘을 받더라고 피스톤이 실린더의 내주면을 따라 원활하게 미끄러지도록 할 수 있는 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치를 제공하려는데도 그 목적이 있다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a lubrication-free pulsating tube chiller free drive device that does not easily pulsate to the small side force of the drive shaft and allows the piston to slide smoothly along the inner circumferential surface of the cylinder even when the drive shaft is subjected to severe side force. There is this.
도 1은 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 일례를 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator.
도 2는 종래 무윤활 맥동관 냉동기의 변형예를 보인 종단면도.Figure 2 is a longitudinal sectional view showing a modification of the conventional non-lubricated pulsating tube refrigerator.
도 3은 본 발명 무윤활 맥동관 냉동기의 일례를 보인 종단면도.Figure 3 is a longitudinal sectional view showing an example of the present invention a non-lubricated pulsating tube refrigerator.
도 4는 본 발명 무윤활 맥동관 냉동기에서 구동축을 보인 종단면도.Figure 4 is a longitudinal sectional view showing a drive shaft in the present invention a non-lubricated pulsating tube refrigerator.
도 5는 본 발명 무윤활 맥동관 냉동기에서 구동축의 동작을 보인 종단면도.Figure 5 is a longitudinal sectional view showing the operation of the drive shaft in the present invention a non-lubricated pulsating tube refrigerator.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **
110 : 케이싱 110a : 실린더110: casing 110a: cylinder
120 : 구동모터 130 : 구동축120: drive motor 130: drive shaft
131 : 중공부 140 : 가요성부재131: hollow portion 140: flexible member
141 : 단차면 150 : 피스톤141: step surface 150: piston
160,170 : 상판 및 하판스프링 210 : 코킹부재160,170: upper and lower springs 210: caulking member
220 : 축 지지볼트 230 : 상판스프링 체결볼트220: shaft support bolt 230: top spring fastening bolt
240 : 완충용 와셔 250 : 하판스프링 체결볼트240: buffer washer 250: bottom plate fastening bolt
c : 자유도 간극c: degrees of freedom
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 냉동유니트의 작동가스를 펌핑하는 구동유니트의 피스톤이 직선운동을 하는 구동축에 결합되어 실린더에 삽입되고, 상기 구동축의 내부에는 긴 중공부가 형성되어 그 중공부에 가요성부재(flexible bar)가 삽입되며, 상기 가요성부재는 그 일단이 구동축에 고정되는 반면 타단은 피스톤에 고정되고, 상기 구동축의 양측단에는 구동모터와 함께 그 구동축을 공진운동 및 직진운동시키는 탄성부재가 각각 고정되되,In order to achieve the object of the present invention, the piston of the drive unit for pumping the operating gas of the refrigeration unit is coupled to the drive shaft in a linear motion is inserted into the cylinder, the long hollow portion is formed inside the drive shaft is going to the hollow portion A flexible bar is inserted, and the flexible member has one end fixed to the drive shaft while the other end is fixed to the piston, and both ends of the drive shaft are resilient to resonate and move the drive shaft together with the drive motor. Each member is fixed,
상기 피스톤은 구동축의 중공부 끝단에 소정의 자유도 간극을 두고 삽입 결합되는 동시에, 상기 가요성부재 역시 구동축의 중공부 사이에 소정의 자유도 간극을 두고 삽입 결합되어 구동축의 반경방향 변형시 상기한 각 자유도 간극에 의해 피스톤의 직진성이 보상되는 것을 특징으로 하는 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치가 제공된다.The piston is inserted and coupled with a predetermined degree of freedom gap at the end of the hollow part of the drive shaft, and the flexible member is also inserted and coupled with a predetermined degree of freedom gap between the hollow part of the drive shaft. A drive device for a lubrication-free pulsating tube refrigerator is provided, wherein the straightness of the piston is compensated for by each degree of freedom gap.
이하, 본 발명에 의한 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the driving apparatus of the non-lubricated pulsating tube refrigerator according to the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in the accompanying drawings.
도 3은 본 발명 무윤활 맥동관 냉동기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 4는 본 발명 무윤활 맥동관 냉동기에서 구동축을 보인 종단면도이며, 도 5는 본 발명 무윤활 맥동관 냉동기에서 구동축의 동작을 보인 종단면도이다.Figure 3 is a longitudinal sectional view showing an example of the present invention a non-lubricated pulsating tube freezer, Figure 4 is a longitudinal sectional view showing a drive shaft in the non-lubricated pulsating tube freezer, Figure 5 is the operation of the drive shaft in the non-lubricated pulsating tube freezer This is a longitudinal cross-sectional view.
이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 구동장치가 구비된 무윤활 맥동관 냉동기는, 작동가스의 왕복운동을 발생시키는 구동유니트(100)와, 그 구동유니트(100)에 의해 펌핑되면서 관내를 왕복운동 하는 작동가스의 열역학적 사이클에 의해 극저온부를 갖게 되는 냉동유니트(20)로 구성된다.As shown therein, the non-lubricated pulsating tube refrigerator equipped with a driving apparatus according to the present invention includes a drive unit 100 for generating a reciprocating motion of a working gas, and a reciprocating motion inside the pipe while being pumped by the drive unit 100. It consists of a refrigeration unit 20 having a cryogenic portion by the thermodynamic cycle of the working gas.
상기 구동유니트(100)는 실린더(110a)가 구비되는 케이싱(110)과, 그 케이싱(110)의 내부에 장착되는 리니어형 구동모터(120)와, 그 구동모터(120)에 결합되어 직선 왕복운동을 하는 중공체로된 구동축(130)과, 그 구동축(130)의 중공부(131)에 삽입되는 가요성부재(flexible bar)(140)와, 그 가요성부재(140)의 상단에 결합되어 실린더(110a)의 내부에서 직선 왕복운동을 하는 피스톤(150)과, 상기 구동축(130)의 상,하단에 각각 결합되어 구동모터(120)와 함께 피스톤(150)의 공진운동 및 직진운동을 안내하는 상판 및 하판스프링(160,170)으로 이루어진다.The drive unit 100 includes a casing 110 having a cylinder 110a, a linear drive motor 120 mounted inside the casing 110, and a linear reciprocating coupled to the drive motor 120. It is coupled to the drive shaft 130 made of a hollow body for movement, a flexible bar (140) inserted into the hollow portion 131 of the drive shaft 130, and the upper end of the flexible member 140 Piston 150 for linear reciprocating motion in the cylinder (110a), and coupled to the upper and lower ends of the drive shaft 130, respectively, to guide the resonant motion and the linear motion of the piston 150 with the drive motor 120 The upper plate and the lower plate spring (160, 170) is made up.
상기 구동축(130)은 그 내부에 전술한 가요성부재(140)가 삽입되는 긴 중공부(131)가 형성되되, 상기 가요성부재(140)가 원활하게 휘어질 수 있도록 중공부(131)의 내주면과 가요성부재(140)의 외주면 사이에 소정의 자유도 간극이 구비되도록 상기한 중공부(131)의 끝단이 확장 형성된다.The drive shaft 130 has a long hollow portion 131 is formed therein is inserted into the flexible member 140, the hollow member 131 so that the flexible member 140 can be bent smoothly An end of the hollow part 131 is formed to be provided with a predetermined degree of freedom between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the flexible member 140.
상기 가요성부재(140)는 그 하단이 구동축(130)에 고정되는 반면 상단은 피스톤(150)에 고정되되, 상기 하단은 구동축(130)의 중공부(131)에 압입되는 코킹부재(210)에 삽입되어 지지되고, 그 고정부재(210)의 하측에는 상기 중공부(131)에 체결되는 축 지지볼트(220)가 밑대어져 고정된다. 반면, 상기 가요성부재(140)의 상단은 정밀가공된 단차면(141)이 구비되어 그 단차면(141)이 중공체로 된 피스톤(150)에 걸린 상태에서 상기 피스톤(150)의 내저면에서 고정너트(N)로 체결 고정된다.The flexible member 140 has its lower end fixed to the drive shaft 130 while the upper end is fixed to the piston 150, the lower end of the caulking member 210 is pressed into the hollow portion 131 of the drive shaft 130 Is inserted into and supported, the lower side of the fixing member 210, the shaft support bolt 220 is fastened to the hollow portion 131 is fixed to the base. On the other hand, the upper end of the flexible member 140 is provided with a precision stepped surface 141, the stepped surface 141 is in the inner bottom surface of the piston 150 in a state caught by the piston 150 made of a hollow body It is fastened and fixed with a fixing nut (N).
상기 피스톤(150)은 전술한 바와 같이 가요성부재(140)에 고정되어 그 하단이 구동축(130)의 중공부(131) 상단에 삽입되되, 상기 구동축(130)과 피스톤(150)의 사이에는 후술할 상판스프링 고정볼트(230)가 개재된다. 즉, 상기 상판스프링 고정볼트(230)는 중공체로 형성되어 그 외주면이 구동축(130)의 중공부(131)에 나사 체결되는 반면, 그 내주면은 피스톤(150)의 외주면과 소정의 자유도 간극(c)이 형성되도록 일정간극을 두고 삽입된다. 또한, 상기 상판스프링 고정볼트(230)의 상단면에는 피스톤(150)의 단차진 외주면이 얹혀지되, 그 상판스프링 고정볼트(230)의 상단면과 이에 대향되는 피스톤(150)의 단차면 사이에는 피스톤(150)의 직립을 보장함과 동시에 가요성부재(140)의 휨시 눌려져 완충역할을 하는 완충용 와셔(240)가 개재된다.The piston 150 is fixed to the flexible member 140 as described above, the lower end of which is inserted into the upper end of the hollow portion 131 of the drive shaft 130, between the drive shaft 130 and the piston 150 The upper spring fixing bolt 230 to be described later is interposed. That is, the upper spring fixing bolt 230 is formed of a hollow body and its outer circumferential surface is screwed to the hollow portion 131 of the drive shaft 130, while the inner circumferential surface is a predetermined degree of freedom gap with the outer circumferential surface of the piston 150 ( It is inserted with a certain gap so that c) is formed. In addition, a stepped outer circumferential surface of the piston 150 is mounted on the top surface of the upper spring fixing bolt 230, between the top surface of the upper spring fixing bolt 230 and the step surface of the piston 150 opposed thereto While ensuring the upright of the piston (150) and at the same time the bending of the flexible member 140, the buffer washer 240 that is pressed to act as a buffer is interposed.
상기 상판 및 하판스프링(160,170)은 모두 스파이럴 타입의 판스프링이 수개 포개진 일군의 스프링조립체를 이루어 그 중앙에 형성된 관통공(미부호)이 구동축에 삽입되어 고정되는 것으로, 그 각 스프링조립체의 일측면은 구동축(130)의 외주면에 형성된 단차면에 걸리도록 얹혀지는 반면, 타측면은 별도의 상판스프링 고정볼트(230) 또는 하판스프링 고정볼트(250)의 각 플랜지면에 눌려 고정된다. 상기 하판스프링 고정볼트(250) 역시 상판스프링 고정볼트(230)와 같이 구동축(130)의 중공부(131)에 나사 결합된다.The upper plate and the lower plate spring (160, 170) is formed of a spring assembly of the spiral type plate springs are all overlapped by a through hole (unsigned) formed in the center is inserted into the drive shaft and fixed, one of each spring assembly The side is mounted so as to be hooked on the stepped surface formed on the outer circumferential surface of the drive shaft 130, while the other side is pressed and fixed to each flange surface of the separate upper spring fixing bolt 230 or lower spring fixing bolt 250. The lower plate spring fixing bolt 250 is also screwed to the hollow portion 131 of the drive shaft 130 like the upper plate spring fixing bolt 230.
도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.In the drawings, the same reference numerals are given to the same parts as in the prior art.
도면중 미설명 부호인 21은 예냉기, 22는 재생기, 23은 맥동관, 23A는 냉측열교환기, 23B는 온측열교환기, 24는 오리피스, 25는 저장용기, 26은 냉동측 밀봉셸, 151은 피스톤 뚜껑, 211은 배기공이다.In the drawings, 21 is a precooler, 22 is a regenerator, 23 is a pulsation tube, 23A is a cold side heat exchanger, 23B is a warm side heat exchanger, 24 is an orifice, 25 is a storage container, 26 is a freezing side sealing shell, and 151 is Piston lid 211 is an exhaust hole.
상기와 같은 본 발명에 의한 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치를 조립하는 과정은 다음과 같다.The process of assembling the driving device of the non-lubricating pulsating tube refrigerator according to the present invention as described above is as follows.
먼저, 상기 케이싱(110)의 내부에 구동모터(120)의 고정자를 고정시키고, 그 고정자의 공극에 가동자를 삽입시킨 다음에 그 가동자에 구동축(130)을 일체로 체결시키며, 그 구동축(130)의 중공부(131)에 가요성부재(140)를 삽입시키고, 그 가요성부재(140)의 하단에 코킹부재(210) 및 축 지지볼트(220)를 압입 및 체결시킨다.First, the stator of the drive motor 120 is fixed to the inside of the casing 110, the mover is inserted into the cavity of the stator, and then the drive shaft 130 is integrally fastened to the mover, and the drive shaft 130 The flexible member 140 is inserted into the hollow portion 131 of the), and the caulking member 210 and the shaft support bolt 220 are press-fitted and fastened to the lower end of the flexible member 140.
다음, 상기 구동축(130)의 양측단에 상판스프링(160) 및 하판스프링(170)을 삽입시키고 나서 상판스프링 고정볼트(230) 및 하판스프링 고정볼트(250)를 상기한 구동축(130)의 중공부(131)에 체결시켜 상판스프링(160)과 하판스프링(170)을 구동축(130)에 고정시킨다.Next, the upper plate spring 160 and the lower plate spring 170 is inserted into both side ends of the drive shaft 130, and then the upper plate spring fixing bolt 230 and the lower plate spring fixing bolt 250 are hollow of the drive shaft 130. The upper plate spring 160 and the lower plate spring 170 are fixed to the drive shaft 130 by being fastened to the unit 131.
다음, 상기 피스톤(150)의 하측 개구부에 가요성부재(140)의 상단이 돌출되도록 그 피스톤(150)을 상판스프링 고정볼트(230)의 중공부에 삽입하고 나서, 상기 피스톤(150)의 안쪽에서 고정너트(N)로 가요성부재(140)의 상단을 조여 고정시키며, 상기 피스톤(150)의 상측 개구부를 뚜껑(151)으로 복개시킨다.Next, the piston 150 is inserted into the hollow portion of the upper plate spring fixing bolt 230 so that the upper end of the flexible member 140 protrudes into the lower opening of the piston 150, and then the inside of the piston 150. In the fixing nut (N) by tightening the upper end of the flexible member 140, the upper opening of the piston 150 is covered with a lid 151.
다음, 상기 상판스프링(160) 및 하판스프링(170)을 케이싱(110)의 내주면에 체결시키는 등의 후조립과정을 거쳐 구동유니트(100)의 조립을 완성한다.Next, the assembly of the drive unit 100 is completed through a post-assembly process such as fastening the upper plate spring 160 and the lower plate spring 170 to the inner circumferential surface of the casing 110.
이후, 상기 케이싱(110)의 실린더(110a)에 피스톤(150)을 삽입시키고 나서 그 실린더(110a)에 연이어 예냉기(21) 및 재생기(22) 및 맥동관(23) 및 오리피스(24) 그리고 저장용기(25)를 차례대로 결합시킨 다음에 냉동측 밀봉셸(26)을 씌우는 일련의 냉동유니트 조립을 실시한다.Thereafter, the piston 150 is inserted into the cylinder 110a of the casing 110, and then the precooler 21 and the regenerator 22, the pulsating tube 23 and the orifice 24 are connected to the cylinder 110a in succession. After the storage containers 25 are joined in sequence, a series of refrigeration units are assembled to cover the freezing side sealing shell 26.
상기와 같은 본 발명에 의한 무윤활 맥동관 냉동기는 다음과 같이 동작된다.Lubrication-free pulse tube freezer according to the present invention as described above is operated as follows.
즉, 상기 구동모터(120)에 전원이 인가되면, 상기 구동축(130)이 상판 및 하판스프링(160,170))에 의해 직선으로 왕복운동을 하게 되고, 그 구동축(130)에 일체로 결합된 피스톤(150)이 실린더(110a)에서 직선으로 왕복운동을 하면서 냉동유니트(20)의 작동가스를 펌핑시켜 상기한 맥동관(23)의 냉측열교환기(23A)쪽에서 극저온부가 형성되도록 한다.That is, when power is applied to the drive motor 120, the drive shaft 130 is reciprocated in a straight line by the upper and lower springs (160, 170), the piston integrally coupled to the drive shaft (130) 150 is pumped the working gas of the refrigeration unit 20 while reciprocating in a straight line in the cylinder (110a) so that the cryogenic portion is formed on the cold side heat exchanger (23A) side of the pulsating tube (23).
여기서, 상기 구동축(130)이 직선으로 선형운동을 하다가 외부의 충격 등에 의해 틀어지게 되는 경우, 그 구동축(130)과 함께 실린더(110a)의 내부에서 선형운동을 하던 피스톤(150)과 실린더(110a) 사이에 마모가 발생될 우려가 있으나, 상기 피스톤(150)이 구동축(130)에 직접 결합되지 않고 그 구동축(130) 내부의 가요성부재(140)와 결합되므로 인해 상기한 구동축(130)이 선형궤도에서 벗어나더라도 그 가요성부재(140)가 자유도 간극(c)내에서 휘어지게 되어 피스톤(150)은 실린더(110a)의 내부면을 따라 미끄러지게 된다.Here, in the case where the drive shaft 130 is linearly linearly twisted by external impact, the piston 150 and the cylinder 110a linearly moving inside the cylinder 110a together with the drive shaft 130. There is a fear that wear may occur between the), but because the piston 150 is not directly coupled to the drive shaft 130 and coupled to the flexible member 140 in the drive shaft 130, the drive shaft 130 is The flexible member 140 is bent in the degree of freedom c, even if the linear orbit is out of the orbit so that the piston 150 slides along the inner surface of the cylinder 110a.
이때, 상기 구동축(130)이 피스톤(150)과의 일직선상에서 틀어지게 되면, 그 피스톤(150)이 구동축(보다 정확하게는, 상판스프링 고정볼트의 외측 플랜지면)(130)에 충돌하게 되나, 상기 피스톤(150)과 상판스프링 고정볼트(230)의 외측 플랜지면 사이에는 탄성력을 갖는 완충용 와셔(240)가 개재되어 있어 피스톤(150)의 가압력을 완충시키게 된다.At this time, if the drive shaft 130 is twisted in a straight line with the piston 150, the piston 150 will collide with the drive shaft (more precisely, the outer flange surface of the upper plate fixing bolt) 130, A buffer washer 240 having an elastic force is interposed between the piston 150 and the outer flange surface of the upper plate fixing bolt 230 to cushion the pressing force of the piston 150.
이렇게, 상기 가요성부재와 이 가요성부재가 삽입되는 피스톤 그리고 그 피스톤이 소정의 자유도 간극을 두고 대향되는 상판스프링 고정볼트 그리고 그 상판스프링 고정볼트가 체결되는 구동축의 중공부가 모두 단순 곡면으로 형성되므로 가공이 용이하여 가공불량에 따른 이상동작이 방지된다.Thus, the flexible member, the piston into which the flexible member is inserted, and the upper spring fixed bolts opposite to each other with a predetermined degree of freedom gap, and the hollow portion of the drive shaft to which the upper spring fixed bolts are fastened are all formed in a simple curved surface. Therefore, it is easy to process and prevents abnormal operation due to poor machining.
또한, 상기 피스톤이 구동축의 내부에 삽입된 가요성부재에 결합되어 구동력을 전달받게 되면,그 구동축이 반경방향으로 측힘을 받아 틀어지더라도 상기한 피스톤이 가요성부재의 자유도 간극 만큼 구동축의 운동방향으로부터 자유롭게 틀어져 선형운동을 할 수 있게 되어 실린더와의 마모가 방지된다.In addition, when the piston is coupled to the flexible member inserted into the drive shaft to receive the driving force, even if the drive shaft is twisted by the lateral force in the radial direction, the piston moves the movement of the drive shaft as much as the clearance of the flexible member. It can be twisted freely from the direction to allow linear movement, preventing wear with the cylinder.
또한, 상기 구동축의 직선 공진운동을 안내하는 상판 및 하판스프링을 상기한 구동축의 양단에 체결볼트로 압착시켜 견고하게 고정시키므로 심한 측힘에도 구동축이 틀어지지 않으면서 안정적으로 직선운동을 하게 된다.In addition, since the upper plate and the lower plate spring for guiding the linear resonant motion of the drive shaft is firmly fixed by fastening bolts at both ends of the drive shaft, the drive shaft is stably linear even without severe side force.
본 발명에 의한 무윤활 맥동관 냉동기의 구동장치는, 구동축의 내부에 가요성부재를 삽입시키고, 그 가요성부재의 상단에 피스톤과 구동축이 소정의 자유도 간극을 갖도록 결합시키며, 상기 구동축의 상단 및 하단에 각각 상판스프링 및 하판스프링을 장착시키되 그 상판스프링과 하판스프링을 구동축에 체결되는 볼트로 압착시켜 고정시키도록 구성함으로써, 각 부재의 가공이 용이하여 가공불량에 따른 이상동작을 미연에 방지할 수 있고, 상기 구동축이 반경방향으로 측힘을 받아 틀어지더라도 상기한 피스톤은 실린더의 내주면에 미끄러지면서 왕복운동을 하게 되어 실린더와 피스톤 사이의 마모가 방지되는 한편, 상기 구동축의 상하단에 각각 판스프링을 견고하게 고정시키게 되어 심한 측힘에도 구동축이 안정적으로 직선운동을할 수 있다.In the drive device of the non-lubricated pulsating tube refrigerator according to the present invention, a flexible member is inserted into the drive shaft, and the piston and the drive shaft are coupled to the upper end of the flexible member so as to have a predetermined degree of freedom, and the upper end of the drive shaft. And upper and lower springs are mounted at the lower end, respectively, and the upper and lower springs are compressed and fixed by bolts fastened to the drive shaft, so that each member can be easily machined to prevent abnormal operation due to poor machining. The piston may reciprocate while sliding on the inner circumferential surface of the cylinder even when the driving shaft is twisted by a radial force in the radial direction to prevent abrasion between the cylinder and the piston, and a leaf spring at the upper and lower ends of the driving shaft, respectively. It is fixed firmly so that the drive shaft can be stably linear even in the severe side force.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990057511A KR100314023B1 (en) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | Driving system for lubricationless pulse tube refrigerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990057511A KR100314023B1 (en) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | Driving system for lubricationless pulse tube refrigerator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010056091A KR20010056091A (en) | 2001-07-04 |
| KR100314023B1 true KR100314023B1 (en) | 2001-11-26 |
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ID=19625693
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019990057511A KR100314023B1 (en) | 1999-12-14 | 1999-12-14 | Driving system for lubricationless pulse tube refrigerator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100314023B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100374817B1 (en) * | 2000-02-17 | 2003-03-04 | 엘지전자 주식회사 | Oilless linear actuator |
-
1999
- 1999-12-14 KR KR1019990057511A patent/KR100314023B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100374817B1 (en) * | 2000-02-17 | 2003-03-04 | 엘지전자 주식회사 | Oilless linear actuator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010056091A (en) | 2001-07-04 |
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