[其他]低温气体制冷机驱动密封装置

说明书

本实用新型涉及一种改进的驱动机构和附属的密封装置，适用于各种活塞式低温气体制冷机中，属低温液化、气体制冷的技术领域。

低温气体制冷机是飞速发展中低温技术的一个主要组成部分，已应用于许多新技术领域中，对它总的要求是：运转可靠、密封性好和使用寿命长。低温气体制冷机的性能除与活塞、气缸、蓄冷器等部件有关外，影响机组性能的主要是其中的驱动、密封装置。低温气体制冷机的制冷工质是一种渗透性特强的氦气，因此驱动机构的可靠、密封性能的良好是当前迫切需要解决的课题。

目前常用的驱动机构为：凸轮驱动机构、偏心轮——曲柄驱动机构、摇臂机构、曲轴驱动机构以及气动驱动机构等，各附有相应的密封装置。与本实用新型较为接近的为日本《超低温技术》1972年9月号柳井正谊发表的“极低温小型冷冻机”和北京《低温工程》1979年第1期王岩发表的“地面站用G－M氦制冷机”中的凸轮驱动机构和附属的密封装置。以上各种驱动机构和所附密封装置不是结构复杂就是密封性能不够好，往往给低温气体制冷机的运转带来各种麻烦。

本实用新型便是针对以上缺点作了改进，达到结构简单、运转可靠、密封性好和使用寿命长的目的。

本实用新型的任务是如下方式完成的：在将电机的旋转运动转换为低温气体制冷机活塞的往复运动时，设计了如下一种结构简单、运转平稳、加工方便的驱动机构；同时在各密封面设置了特制的两种复合型○型圈，能将气缸中的压力气体密封住。这两项内容紧密结合在一起构成了本实用新型。具体结构由各附图给出。

图1为低温气体制冷机驱动、密封装置的纵剖面图。另件〔1〕为轴承座，由铝合金制成，用以安装导向尼龙轴承〔2〕。另件〔2〕为导向尼龙轴承，用过盈配合安装于轴承座〔1〕上。另件〔3〕为止转往复杆，由不锈钢制成，它由紧配上滚珠轴承的偏心轴套〔5〕带动。另件〔3〕上部由尼龙轴承〔2〕导向，下部由特种密封装置〔9〕既导向又将气缸〔15〕内的压力气体密封住，所以另件〔3〕只能作上下往复运动，不能转动。另件〔4〕为不锈钢机座，用以安装驱动和密封装置。另件〔6〕为轴，输入动力，不锈钢制成，左端带动偏心轴套〔5〕，右端由变速电机驱动，轴的转速及相位角可以根据气体制冷机工作循环的需要很方便地进行调节。图1中所示S／2为偏心距，S为活塞行程，根据不同行程的低温气体制冷机可以选用相应的偏心距。另件〔7〕为轴承箱，由一段中炭钢制成。另件〔8〕为紫铜进气管道。部件〔9〕为特种密封装置，它的主要另件是与尼龙轴承〔2〕同样材质的尼龙推压套〔10〕。为了将气缸〔15〕的压力气体密封住，部件〔9〕中设置了上下两个动密封○型圈〔11〕、一个静密封○型圈〔12〕、上下两个挡板〔13〕和一个卡环〔14〕。两个上下动密封○型圈〔11〕和两个上下挡板〔13〕都分别安装在特种密封装置〔9〕的上下对称位置上，图1中仅标出其中一个的安装位置。

图2示出了止转往复杆〔3〕的横剖面，它为一个框型结构，内框的宽度必须等于2S＋△，△可选2毫米左右。止转往复杆〔3〕的杆径为φ。

图3和图4示出了两种复合○型圈。其中图3动密封○型圈〔11〕用于止转往复杆〔3〕动密封的特制复合型○型圈，这种○型圈除了采用特种丁腈高级耐磨橡胶外，在中心部位镶嵌了厚度为0.1毫米、宽度为0.5毫米不锈钢带缠绕成紧密的螺旋管式弹性金属圈〔16〕，因此可解决密封与耐磨的问题，○型圈的使用寿命可以稳定在8千小时左右。

图4静密封○型圈〔12〕为气体差压型静密封开口型复合○型圈，用于图1所示的特种密封装置〔9〕的外侧。利用气体压差和○型圈的弹力，能很好地密封住轴向的静泄漏。所用材质与动密封○型圈〔11〕相同，但外部橡胶圈制成开口型，开口宽度在工作状态下控制在1－1.5毫米范围内；内部不锈钢带缠绕时为空心螺旋管式〔17〕，可具有更大的弹力。

本实用新型除具有结构简单、运转可靠、密封性好的优点外，其所提供的驱动机构能保证往复运动的位移是正弦谐振运动规律，能保证低温气体制冷机有较高制冷效率；所附的密封装置其密封圈在安装后所形成的变形量适中，既能保证密封所需的予压力，又不致使压力过大造成磨损增大、摩擦热过大和冷损增加等弊病；另外本实用新型还能适用于宽广的压力和温度范围。

为了保证密封性，止转往复杆〔3〕的垂直度不得超过0.02毫米范围，如图2所示。另外止转往复杆〔3〕与上部尼龙轴承〔2〕和下部尼龙推压套〔10〕之间间隙必须控制在0.01～0.03毫米之间，再配以两个本实用新型提供的特制动密封○型圈〔11〕能很好保证止转往复杆〔3〕的动密封。