[实用新型]用于活塞式低温制冷机的活塞式蓄冷密封结构

说明书

本实用新型涉及一种蓄冷密封结构，特别是涉及一种运行于120K以下温度区间的活塞式低温制冷机中的活塞式蓄冷密封结构。

活塞式低温制冷机是指带有往复运动活塞的，运行于120K以下温度区间的低温制冷机，如斯特林、索尔文、G-M制冷机等。这种活塞式低温制冷机传统的密封结构是在活塞外面加设一活塞式密封环，密封环与汽缸内壁紧密接触，以达到其密封的目的。这种活塞密封环式的密封结构存在以下许多缺点：首先是这种活塞式密封环和汽缸之间的磨损造成其寿命短，并且随着工作时间的推移，密封环磨损的加剧，会加大制冷机的气体泄漏量，而造成制冷机的冷损增大，所以这种活塞式密封环需要经常更换，更换活塞环又会影响制冷机制冷性能的稳定；另外由于这种活塞式密封环是在低温下工作，活塞环的冷缩所导致的不完全密封在所难免，这样会不可避免地造成活塞式制冷机制冷量下降及制冷温度的波动，综上所述，这种活塞式密封环会造成活塞式制冷机存在使用寿命短、冷损大、制冷性能不稳定等缺陷。

本实用新型的目的在于克服上述活塞式密封环所带来的诸多缺陷，而提供一种用于运行于120K以下温度区间的活塞式低温制冷机中的活塞式蓄冷密封结构，这种活塞式蓄冷密封结构可减少活塞式低温制冷机工质沿活塞方向上的泄漏量，减少冷损，增强活塞式低温制冷机制冷的稳定性，并提高活塞式低温制冷机制冷的使用寿命。

本实用新型的实施方案如下：

本实用新型提供的用于活塞式低温制冷机的活塞式蓄冷密封结构，特征在于：活塞由活塞外套及位于活塞外套之中的内部装有蓄冷填料的活塞内衬组成，活塞外表面上刻有凹槽，凹槽及活塞内衬中均装填有蓄冷材料；活塞内衬的材质与汽缸的材质相同或热收缩率相近似；活塞外表面上所刻凹槽的型线为螺旋型、环型、波浪型、轴向沟通的环型或网状型；凹槽的槽道宽为2-3mm，槽道节距为3-6mm，槽道脊部与汽缸的半径间隙为0.01-0.03mm，凹槽中装填蓄冷材料后的槽深为0.6-0.7mm

本实用新型提供的用于活塞式低温制冷机的活塞式蓄冷密封结构具有以下优点：

本实用新型提供的用于活塞式低温制冷机的活塞式蓄冷密封结构由于不需要使用传统的活塞式密封环，而是在活塞外表面上刻有凹槽，并且在凹槽及活塞内衬中均装填有蓄冷材料，这种结构具有双重意义，一方面由于活塞外表面上刻有凹槽，活塞与汽缸间间隙较小，之间从而构成了迷宫密封，密封效果好，另一方面由于在凹槽内装填有蓄冷材料，构成效率较高的缝隙式蓄冷器，从而可利用该缝隙式蓄冷器回收不完全密封所泄漏的气体冷量，降低对低温密封的要求。

下面结合附图及实施例进一步描述本实用新型：

图1为本实用新型的结构示意图

图2为凹槽的型线示意图

其中：蓄冷材料1     活塞外套2    活塞内衬3

      蓄冷材料4     汽缸5        凹槽6

      槽道脊部7

由图1知，本实用新型提供的用于活塞式低温制冷机的活塞式蓄冷密封结构，特征在于：活塞由活塞外套2及位于活塞外套2之中的内部装有蓄冷填料4的活塞内衬3组成，活塞外表面上刻有凹槽6，凹槽6及活塞内衬3中分别装填有蓄冷材料1和蓄冷材料4，凹槽6的型线为螺旋型、环型、波浪型、轴向沟通的环型或网状型，凹槽6的槽道宽为2-3mm，槽道节距为3-6mm，槽道脊部与汽缸的半径间隙为0.01-0.03mm，凹槽6中装填有蓄冷材料1应为在120K特别是40K以下温区具有较大的积分比热容，如铅或稀土磁性材料，活塞外套2及活塞内衬3之间采用紧配合，活塞内衬3的材质与汽缸5的材质相同或热收缩率相近似，活塞外表面上所刻凹槽的槽道型线，如图2所示，在图2中，A为螺旋型槽道的示意图，B为环型槽道的示意图，C为波浪型槽道的示意图，D和E分别为轴向沟通的环型和网状型槽道的示意图，其目的在于一方面增加轴向的流动阻力，减少工质的泄露量，另一方面加强工质与凹槽内附着的蓄冷材料的换热效果，提高间隙蓄冷器的蓄冷能力。