[发明专利]一种用于低温制冷机的新型配气装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温设备用的配气阀门，尤其是一种可在用于低温制冷机中调节气流大小和气流相位的配气阀门。

背景技术

通常吉福特-麦克马洪(GM)制冷机和GM型脉管制冷机以及索尔文制冷机的共同特点都是采用配气阀门控制工质流体进出。传统的配气阀门一般采用平面旋转阀结构形式，包含一个定子和一个动子。通过定子和动子上的气孔形状的设计来完成气流流通的开闭和时序的控制。传统的平面旋转阀一旦设计完成，其配气的大小和时序就不能进行调整。这种配气结构中定子和动子之间接触面存在磨损，易产生污染颗粒，长期运行过程中，如果堆积在调相机制的孔道中，例如脉管制冷机中的双向进气小孔，气流大小和时序相位关系将偏离设计时的最佳值，这对制冷机尤其是脉管制冷机的性能影响很大。另外，当环境温度等运行工况发生变化时，制冷机性能也可能发生较大改变，这也需要对进入回热器、脉管等部件的气流的大小和相位重新进行调整。

发明内容

针对现有制冷机在制冷机性能出现恶化时，配气阀对气流大小和时序无法进行有效调整的问题，设计一种根据运行情况调整气流大小和相位的配气阀门。

本发明的技术方案是：

一种用于低温制冷机的新型配气装置，包括直线电机、罩体、主轴、阀座和阀芯，直线电机安装在阀座上；电机外面套有一罩体，通过螺栓将罩体安装在阀座上；阀座和罩体之间采用“O”型圈密封；阀座内设有气腔，阀芯安装在气腔内；主轴一端与阀芯通过螺纹轴向连接，另外一端由直线电机带动，做直线往复运动；阀芯底部做成圆锥形；阀座上开有通道和通道；罩体上开有与外界气源连通的气孔，罩体内部所围成的空间形成恒压腔；通道一端通过恒压腔与气孔连通，另外一端与气腔垂直连通；气腔底部与通道与轴向连通。

所述的阀芯外壁与阀座上的气腔壁面之间形成10～20μm的间隙。

所述的气腔底部设有120°锥角，气腔底部与通道一端轴向连通。

所述的通道另外一端与回热器或脉管连通。

所述的气腔内径大于通道内径1～2mm。

所述的阀芯为聚酰亚胺阀芯，底部做成圆锥形，锥度大小为2～10°；阀芯顶部中央处开有螺纹槽。

所述的阀座的材质为不锈钢。

所述配气装置适用于任何形式的需要周期性配气的低温制冷机。

本发明的有益效果：

本发明中气体流量的大小可以通过调节电机的行程来实现，气体相位大小可以通过调节阀门开闭相对时间长度来完成，因此在运行状态下可以根据运行状态的变化来调整制冷机性能。另外，阀芯与阀座之间没有直接接触，阀芯沿轴线线性运动，只是与通道有接触或脱离两种状态，因此两者的接触面之间无动摩擦的存在，大大减少了阀芯的磨损，这将有利于制冷机的可靠性和长寿命。

附图说明

图1是本发明的配气阀门与双级脉管式制冷机连接关系示意图。

图2是本发明配气阀阀座局部剖面结构示意图。

图3a是阀芯结顶部结构示意图。

图3b是阀芯的整体结构示意图。

图4a是阀门完全关闭时，配气阀门剖面结构示意图。

图4b是图4a中沿A—A方向剖视。

图5a是阀门完全打开时，配气阀门剖面结构示意图。

图5b是图5a中沿A—A方向剖视图。

图6是本发明中阀芯位移与时序、气量对应关系图。

图7是8阀门主动配气双级脉管制冷机时序图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1～5所示，图1所示为配气阀门与双级脉管式制冷机连接关系示意图。图1左侧为配气阀门示意图(图1中右侧制冷机可以为单级或多级制冷机)。具体实施时，根据实际要求，阀门的数量可以为4～8个，每个阀门相对独立，互不影响。具体实施时，该新型配气装置包括直线电机1、罩体2、主轴3、阀座4和阀芯5。直线电机1安装在阀座4上；电机外面套有一罩体2，通过螺栓15将罩体2安装在阀座4上；阀座4和罩体2之间采用“O”形圈14密封；阀芯5安装在阀座4中气腔10内；主轴3一端与阀芯5通过螺纹同轴刚性连接，另外一端由直线电机1带动，做直线往复运动；阀座4上开有通道8和通道12；罩体2上气孔6与外界气源连通，罩体2内部所围成的空间形成恒压腔15；通道8一端通过恒压腔15与气孔6连通，另外一端与气腔10径向连通；气腔10底部有120°锥角10-1，并与通道12轴向连通。