[发明专利]一种阀门机构及低温制冷机

说明书

本发明公开一种阀门机构及低温制冷机，其中，阀门机构包括：固定不旋转的配气阀(6)以及绕自身中心轴(O)旋转的旋转阀(7)，所述旋转阀(7)上设有与低压气流持续连通的低压槽(71)以及与配气阀(6)上的的高压气孔(62)连通的高压槽(72)；所述配气阀(6)与旋转阀(7)所贴合的平面上设有绕中心轴(O)圆周布置的凹槽(11)，所述凹槽(11)绕中心轴(O)所形成的包络的圆环曲线与旋转阀(7)上的低压槽(71)绕中心轴(O)所形成的包络的圆环曲线不重叠，气体旁路(61)将凹槽(11)与高压气路连通。本发明能降低配气面与旋转阀的切换平面之间的正向压力，减少了平面磨损，延长设备的使用寿命。

技术领域

本发明涉及低温制冷机技术领域，尤其涉及一种阀门机构及低温制冷机。

背景技术

以吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机为代表的超低温制冷机具有工作气体(也称为制冷剂气体)的膨胀机及压缩机。该类制冷机由压缩机提供排出的高压气流，经由配气机构进入到置于气缸内，上下往复运动的推移活塞内，与蓄冷材料进行换热，再到膨胀腔内做功膨胀，再经过推移活塞，流出配气机构，回到压缩机低压腔内。通过上述连续循环过程，形成制冷效应。

具体来说，如图1所示的该类制冷机包含压缩机1、罩体2、气缸13、推移活塞10，罩体2内装有电机12以及驱动的凸轮3；凸轮3上的偏心凸轮柄31带动连杆5将旋转运动转化成上下往复运动，被导向套4在径向方向固定，从而带动推移活塞10在气缸13内沿着气缸延伸方向运动。配气机构RV由配气阀6和旋转阀7组成。配气阀6安装在罩体2内，由定位销16固定在其内，且与旋转阀7同轴布置。凸轮柄31带动安装在轴承14上的旋转阀7沿着旋转轴转动。压缩机1通过将制冷剂气体吸入、压缩，而使之作为高压的制冷剂气体排出。高压排气管道1a将高压的制冷剂气体向罩体2进行供给，并通过配气阀6上的高压气孔62传递给与之气密贴合的旋转阀7上的高压槽72内。旋转阀7上开有低压孔71，且低压孔71与罩体2内的低压通路22连通。按照图1所示位置，低压孔71与配气阀6上的配气阀气孔63重叠连通；此刻系统处于低压排气阶段，膨胀腔9内的气体由高压变成低压，顺序通过推移活塞上的活塞后孔10b、蓄冷材料10c、活塞前孔10a流出，回到压缩机1的低压吸气管道1b。当旋转阀7旋转一定角度后，此时，低压孔71不与配气阀6上的配气阀气孔63连通，变成为旋转阀7上的高压槽72与配气阀6上的配气阀气孔63连通，压缩机1排出的高压气，经过配气阀6上的高压气孔62以及与之连通的旋转阀7上的高压槽72进入到气缸13内，顺序经推移活塞上的活塞前孔10a、蓄冷材料10c、活塞后孔10b进入到膨胀腔9内。在上述过程中，压缩机1排出的高压气作用于配气阀6的背面上，配气阀6依靠背面上平行于配气面64的面积大小上的正压力，与旋转阀7紧紧贴合起来，这样将配气机构上的高低压阀门分隔开，隔离高低压气流。传统结构中正压力的大小与配气阀6的外径D1成平方正比关系，通过配气阀6的高压接触背面提供正向的高压压力，将切换平面73与配气面64压紧，以防止高低压气流串气。但是配气阀6上的高压气孔62和配气阀气孔63有一定尺寸和位置要求，使得配气阀6的外径D1不能太小，否则无法制作高压气孔62和配气阀气孔63。这样使得贴合在一起的正压力较大，长期运行会造成旋转阀7和配气阀6接触面的磨损，影响设备性能，降低设备的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种阀门机构及低温制冷机，以降低正向压力、减小磨损。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种阀门机构，包括：固定不旋转的配气阀以及绕自身中心轴旋转的旋转阀，所述旋转阀上设有与低压气流持续连通的低压槽以及与配气阀上的的高压气孔连通的高压槽；所述配气阀与旋转阀所贴合的平面上设有绕中心轴圆周布置的凹槽，所述凹槽绕中心轴所形成的包络的圆环曲线与旋转阀上的低压槽绕中心轴所形成的包络的圆环曲线不重叠，气体旁路将凹槽与高压气路连通。

进一步地，所述凹槽绕中心轴所形成的包络的圆环曲线内径大于旋转阀上的低压槽绕中心轴所形成的包络的圆环曲线外径，即凹槽形成的包络圆环在低压槽包络的圆环外围。