[发明专利]一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法

说明书

本发明涉及一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，具体涉及采用间隙密封的有片弹簧悬浮的气缸活塞系统中，如何保持活塞与气缸有高同轴度的安装方法，其包括以下步骤：(1)采用热胀系数不同的两种材料制成活塞组件与气缸；(2)在工作温度下，先将片弹簧组件与活塞组件或气缸中的一个组装成一个固定组件，该固定组件与活塞组件或气缸中的另一个之间存在补偿间隙，活塞组件与气缸之间存在定位间隙；(3)改变温度，使定位间隙为零或为负，并保证补偿间隙仍为正；(4)固定补偿间隙，恢复到工作温度，使得定位间隙恢复到为正，即完成活塞、片弹簧和气缸的安装。

技术领域

本发明属于脉管制冷机零部件技术领域，涉及一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，具体涉及采用间隙密封的有片弹簧悬浮的气缸活塞系统中，如何保持活塞与气缸有高同轴度的安装方法。

背景技术

室温推移活塞脉管制冷机是目前效率最高的一种低温制冷机，但多了一个运动部件。如果推移活塞与推移活塞气缸之间的密封采用间隙密封，其寿命可做到很长。间隙密封的原理是推移活塞气缸与推移活塞之间由片弹簧连接，从而使推移活塞气缸与推移活塞不接触。间隙密封的间隙要在数微米到数十微米。间隙越小漏气越小，制冷效率越高，理想的是间隙为零。这就要求推移活塞气缸与推移活塞要高度同心，推移活塞气缸与推移活塞可以采用目前已有的高精度加工保证高度的圆度和精度，但片弹簧是弹性的，当用螺栓直接固定气缸与活塞之后，总归会有微弱的形变，因此很难保证推移活塞气缸与推移活塞的同轴度，这样，推移活塞气缸与推移活塞的间隙就要放大，以免接触，这样就导致漏气率增大，制冷效率降低，反而不如惯性管。

压缩机也有同样的问题。气缸与活塞间的间隙是靠片弹簧悬浮的，很难做到气缸与活塞有高的同轴度，因此，间隙不得不大，以防活塞与气缸接触。大间隙产生大漏气量，则降低压缩机效率，进而降低制冷机效率。

中国专利CN105464941提出了一种将推移活塞轴与推移活塞做成一个同轴的单元的的装配方法，可部分解决装配的困难，将推移活塞气缸与推移活塞保持高同轴度的困难变为推移活塞轴与推移活塞保持高同轴度。如果推移活塞轴与推移活塞不同轴，则进行二次加工以保证高同轴度。但推移活塞轴与推移活塞的连接是片弹簧，在轴向是柔性的，在径向刚度很大，但与金属相比，仍然是柔性的，普通的车床很难加工，可能需要专用机床，这是一个未知数。中国CN201610928637.6具体提出了采用夹具安装的方法，但螺栓的拧紧带来片弹簧的形变仍然存在，高同轴度依然很难保证，因此需要反复试。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种活塞组件、片弹簧组件和气缸的安装方法，组装好的活塞气缸单元可以应用于脉管制冷机或压缩机中，可以在保证活塞与气缸不接触的情况下有效减小两者之间间隙，保证压缩机和制冷机的效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的目的之一在于提出了一种活塞、片弹簧和气缸的安装方法，其具体包括以下步骤：

(1)采用热胀系数(即热膨胀系数)不同的两种材料制成活塞组件与气缸；

(2)在工作温度下，先将片弹簧组件与活塞组件或气缸中的一个组装成一个固定组件，该固定组件与活塞组件或气缸中的另一个之间存在补偿间隙，气缸与活塞组件之间存在定位间隙；

(3)改变温度，使定位间隙为零或为负，并保证补偿间隙为正；

(4)固定补偿间隙，恢复到工作温度，使得定位间隙恢复为正，即完成活塞、片弹簧和气缸的安装。

本发明中，活塞组件与气缸中的热胀系数不同，如活塞组件采用热胀系数大的材料，气缸采用热胀系数小的材料，则采用温度升高的方式使得定位间隙为零或为负；反之，则采用温度降低的方式使得定位间隙为零或为负。热胀系数不同的材料可以采用铝和不锈钢等组合。本发明的安装方法中，没有提到的组装方式以及组装结构等技术内容，则表示此处为现有已知的技术内容。