[发明专利]一种特斯拉微流道节流式气浮轴承

说明书

本发明公开了一种特斯拉微流道节流式气浮轴承，包括活塞套、活塞和阀组件，所述活塞套和活塞过盈配合连接，所述活塞和阀组件通过一字螺钉进行固定，所述活塞的外壁面和活塞套内壁面之间设置有高压储气腔，所述活塞的周向分布有特斯拉微流道，所述特斯拉微流道呈现“Y”字形，所述特斯拉微流道包括直通道、圆弧通道和斜通道。本发明的优点在于：采用的特斯拉微流道节流器具有局部阻力及沿程阻力与流速的n次方成正比的优势，因此流经特斯拉微流道节流器的过流面积可以比一般的毛细管节流器过流面积大很多，但阻力效果却远比长10毫米60微米玻璃毛细管组成的精确节流器明显，大大降低了机加工难度。

技术领域

本发明涉及气体轴承技术领域，尤其涉及一种自由活塞斯特林制冷机所用气体轴承。

背景技术

活塞作为一种在气缸内往复运动的结构，一般的，由于精密机械加工，与气缸之间通过10微米量级的间隙实现无油润滑相对运动。自由活塞斯特林制冷机作为当前一种高效率、长寿命低温制冷器，限制其发展的主要因素是两个运动部件，分别是排出器及压缩活塞。这两个运动部件通过径向支撑实现运动部件与气缸无磨损运行。

现有技术中的自由活塞斯特林制冷机存在两种支撑运动部件的形式，其中一种采用板弹簧径向支撑排出器或者压缩活塞。板弹簧支撑的自由活塞斯特林制冷机不仅增加了整机轴向长度及活塞与板弹簧同轴度装配要求，更受限于机械弹簧的寿命。自由活塞斯特林制冷机的另一种支撑排出器及压缩活塞的形式为气体轴承。但是，由于自由活塞斯特林制冷机紧凑设计等要求，一般的，优选静压气体轴承，利用活塞运动产生的压力波，经单向阀形成高压气体，高压气须通过“节流器”节流后从活塞周向多点进入环隙。气体轴承实现径向支撑的原理是当活塞一侧接近气缸时，环隙逐渐减小，经过环隙的气体阻力增大，流速减小，根据伯努利方程可知压力增大。而活塞另一侧压力减小，两侧压差形成径向支撑力。现有技术中，通常为保持有稳定的气源，高压气须通过“节流器”造成压降后，在环隙内形成具有一定承载力及刚度的稳定润滑气膜。目前，气体轴承节流器有多孔塑料带、螺丝、小孔等。所有这些技术和结构都有稳定性差、工艺难度高等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何提高气体轴承节流器的稳定性并降低加工工艺难度，针对上述要解决的技术问题，现提出一种特斯拉微流道节流式气浮轴承。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种特斯拉微流道节流式气浮轴承，包括活塞套、活塞和阀组件，所述活塞套和活塞过盈配合连接，所述活塞和阀组件通过一字螺钉进行固定，所述活塞的外壁面和活塞套内壁面之间设置有高压储气腔，所述活塞的周向分布有特斯拉微流道，所述特斯拉微流道呈现“Y”字形，所述特斯拉微流道包括直通道、圆弧通道和斜通道。

进一步的，所述活塞和阀组件通过一一字螺钉固定连接。

进一步的，所述活塞为由铝合金或钛合金材料制成的加长空心圆柱体。

进一步的，所述高压储气腔包括第一高压储气腔和第二高压储气腔，所述第一高压储气腔和第二高压储气腔通过一高压舱连接槽连通；所述特斯拉微流道包括第一特斯拉微流道和第二特斯拉微流道，所述第一特斯拉微流道与第二高压连接槽连通，所述第二特斯拉微流道与第一高压连接槽连通。

进一步的，所述活塞的周向还设置有工艺槽，所述活塞的一端设置有工艺螺纹孔和工艺抽气孔，所述活塞的另一端设置有压缩腔进气口，所述压缩腔进气口连接压缩腔和高压储气腔。

进一步的，所述活塞套的内壁面与外壁面之间形成有周向孔，所述周向孔周向90度均匀分布。

进一步的，所述特斯拉微流道的槽深0.25mm-0.25mm。

进一步的，所述阀组件通过一一字螺钉连接在高压储气腔上。

进一步的，所述阀组件包括单向阀和阀片限位器，所述单向阀和阀片限位器通过一字螺钉连接在高压储气腔上方。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：