[发明专利]一种共用活塞的并联气体弹簧活塞组件

说明书

本申请涉及空间制冷领域，具体而言，涉及一种共用活塞的并联气体弹簧活塞组件，包括运动部件、活塞组件以及气体通道，其中：运动部件内部设置有第一气体弹簧腔体和第二气体弹簧腔体；第一气体弹簧腔体通过气体通道与第二气体弹簧腔体连通；活塞组件设置在运动部件的内部，并与运动部件装配成一体；运动部件能够沿活塞组件做直线往复运动。本申请配合面少、动子质量轻，在运动部件运行过程中具有无机械疲劳失效风险优势，尤其在高温工况下优势明显。

技术领域

本申请涉及空间制冷领域，具体而言，涉及一种共用活塞的并联气体弹簧活塞组件。

背景技术

直线振荡电机(Linear oscillating machine)是一种可以将电能和直线运动所产生的机械能量直接进行快速转换的传动装置。由于直线振荡电机不需要把旋转运动变为直线运动的附加装置，使得系统本身的结构大为简化，质量和体积减小。在直线驱动领域，直线振荡电机可以直接传动，可以消除中间环节带来的各种定位误差。

直线振荡电机等其他往复直线运动的部件，在运行过程中需要采用可靠的径向支撑和轴向刚度。尤其是以线性斯特林制冷机和发电机产品中，排出器(配气活塞)和动力活塞均按照设计的行程和频率做直线往复运动，该类型的设备在低温环境获得、电能获取等方面具有重要的应用前景。

斯特林制冷机和发电机产品中，运动部件的轴向刚度和径向支撑特性直接决定了相关产品的性能特性参数，传统的斯特林机中轴向刚度提供的方式主要有：普通的圆柱弹簧、气体弹簧和柔性板弹簧等；径向支撑的方式主要有：气体静压轴承和柔性板弹簧。

但是现有的柔性板弹簧支撑/气体弹簧复位方式重量大，刚度不易调节，具有机械疲劳失效的风险。

发明内容

本申请提供了一种共用活塞的并联气体弹簧活塞组件，能够对做直线往复运动的部件提供适宜的轴向刚度。

为了实现上述目的，本申请提供了一种共用活塞的并联气体弹簧活塞组件，包括运动部件、活塞组件以及气体通道，其中：运动部件内部设置有第一气体弹簧腔体和第二气体弹簧腔体；第一气体弹簧腔体通过气体通道与第二气体弹簧腔体连通；活塞组件设置在运动部件的内部，并与运动部件装配成一体；运动部件能够沿活塞组件做直线往复运动。

进一步的，第一气体弹簧腔体和第二气体弹簧腔体内部均充有一定压力的气体。

进一步的，活塞组件为阶梯状，包括固定部、连接杆以及活塞头，其中：固定部设置在运动部件的外部，活塞头设置在运动部件的内部；连接杆分别与固定部和活塞头连接。

进一步的，初始状态下，活塞头设置在第一气体弹簧腔体和第二气体弹簧腔体之间。

进一步的，运动部件向左运动时，活塞头会进入第二气体弹簧腔体的内部，并挤压其内部气体；运动部件向右运动时，活塞头会进入第一气体弹簧腔体内部，并挤压其内部气体；随着运动部件做直线往复运动，能够实现第一气体弹簧腔体和第二气体弹簧腔体内部气体压力的调节。

进一步的，活塞组件采用间隙密封，并且在活塞组件上喷涂有耐磨润滑材料。

本发明提供的一种共用活塞的并联气体弹簧活塞组件，具有以下有益效果：

本申请通过调节共用活塞的面积、气体弹簧腔体的容积及内部充气压力，实现对振动系统的轴向刚度的调节，与传统的柔性板弹簧支撑/气体弹簧复位方式相比在运动部件运行过程中具有无机械疲劳失效风险优势，尤其在高温工况下优势明显，与传统的单腔体气体弹簧活塞相比具有配合面少、动子质量轻的优势。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的共用活塞的并联气体弹簧活塞组件的示意图；