[发明专利]一种声能制冷机及其膨胀活塞

说明书

本发明提供一种声能制冷机及其膨胀活塞，膨胀活塞包括上活塞体、下活塞体、橡胶挡圈以及密封圈，上活塞体的开口端设置有轴肩部，轴肩部的外壁上具有外螺纹和密封圈槽，密封圈套在密封圈槽上，下活塞体的开口端具有内螺纹，内螺纹与外螺纹配合，橡胶挡圈嵌入上活塞体的开口端，橡胶挡圈和上活塞体的内部之间形成密封腔，密封腔内具有导热系数很小的填料。上活塞体与下活塞体通过螺纹连接，密封腔内具有导热系数很小的填料，能更好地减小膨胀活塞的轴向导热损失。通过密封圈将膨胀活塞内部的气体与环隙隔绝开，保证膨胀活塞内部气体不与环隙和膨胀腔内气体串气，减小了膨胀活塞在轴向的导热损失，提高声能制冷机的使用性能。

技术领域

本发明涉及制冷机技术领域，尤其涉及一种声能制冷机，以及用于声能制冷机的膨胀活塞。

背景技术

声能制冷机采用声能逆循环，理论制冷效率和逆卡诺循环的效率相等。声能制冷机采用直线压缩机驱动、柔性弹簧支撑、间隙密封等技术，使得和其他制冷系统相比，具有结构紧凑、噪音小、寿命长、可靠性高等优点。凭借以上优点，声能制冷机在航空、航天、超导、低温冰箱，甚至家用制冷领域得到了广泛应用。

声能制冷机的膨胀活塞两侧分别压缩腔和膨胀腔，压缩腔温度可达40℃～50℃，而膨胀腔温度可低至-200℃甚至更低。因此膨胀活塞两侧存在着巨大的温度梯度，由此造成的轴向导热损失是十分可观的。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种用于声能制冷机且减小轴向导热损失的膨胀活塞。

本发明的第二目的是提供一种使用上述膨胀活塞的声能制冷机。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种膨胀活塞，包括上活塞体、下活塞体、橡胶挡圈以及密封圈，上活塞体的开口端设置有轴肩部，轴肩部的外壁上具有外螺纹和密封圈槽，密封圈套在密封圈槽上，下活塞体的开口端具有内螺纹，内螺纹与外螺纹配合，橡胶挡圈嵌入上活塞体的开口端，橡胶挡圈和上活塞体的内部之间形成密封腔，密封腔内具有导热系数很小的填料。

更进一步的方案是，填料为羊绒或毛毡，填料的填充率为30％至80％。

更进一步的方案是，上活塞体由PEEK塑料、PPO塑料、MPPO塑料、尼龙1010、尼龙6、尼龙66中的其中一种材料制成。

更进一步的方案是，下活塞体由铝材料制成，且下活塞体的外壁上喷涂一层耐磨材料。

更进一步的方案是，下活塞体在轴向的长度为10至40毫米。

更进一步的方案是，下活塞体的底部开设有阶梯孔。

更进一步的方案是，阶梯孔位于下活塞体的轴线上。

由上述方案可见，上活塞体与下活塞体通过螺纹连接，橡胶挡圈和上活塞体的内部之间形成密封腔，密封腔内具有导热系数很小的填料，能更好地减小膨胀活塞的轴向导热损失。通过密封圈将膨胀活塞内部的气体与外部隔绝开，保证膨胀活塞内部气体不与外部气体串气，减小了膨胀活塞在轴向的导热损失。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种声能制冷机，包括气缸、活塞杆以及膨胀活塞，膨胀活塞包括上活塞体、下活塞体、橡胶挡圈以及密封圈，上活塞体的开口端设置有轴肩部，轴肩部的外壁上具有外螺纹和密封圈槽，密封圈套在密封圈槽上，下活塞体的开口端具有内螺纹，内螺纹与外螺纹配合，橡胶挡圈嵌入上活塞体的开口端，橡胶挡圈和上活塞体的内部之间形成密封腔，密封腔内具有导热系数很小的填料，活塞杆与下活塞体的底部连接，膨胀活塞设置在气缸内并可沿气缸的轴线方向往复运动，下活塞体的外壁与气缸的内壁之间设置有间隙密封环。

更进一步的方案是，下活塞体的外壁与气缸的内壁之间的间距为8.0至20微米。

更进一步的方案是，上活塞体的外壁与气缸的内壁之间的间距为200至400微米。