一种共用活塞的并联气体弹簧活塞组件的制作方法

1.本技术涉及空间制冷领域，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：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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。

技术实现要素：

6.本技术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。
7.为了实现上述目的，本技术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。
8.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。
9.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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.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：
14.本技术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
15.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，使得本技术的其它特征、目的和优点变得更明显。本技术的示意性实施例附图及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
16.图1是根据本技术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；
17.图2是根据本技术实施例提供的共用活塞的并联气体弹簧活塞组件的立体剖视图；
18.图中：1-运动部件、2-活塞组件、21-固定部、22-连接杆、23-活塞头、3-第一气体弹簧腔体、4-第二气体弹簧腔体、5-气体通道。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
20.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
21.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
22.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
23.另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
25.如图1-2所示，本技术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1、活塞组件2以及气体通道5，其中：运动部件1内部设置有第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4；第一气体弹簧腔体3通过气体通道5与第二气体弹簧腔体4连通；活塞组件2设置在运动部件1的内部，并与运动部件1装配成一体；运动部件1能够沿活塞组件2做直线往复运动。
26.具体的，本技术实施例提供的共用活塞的并联气体弹簧活塞组件通过单一活塞的结构，实现了两个并联气体弹簧，具有重量轻、刚度容易调节，同时具备无疲劳运行的特征，在高温工况下具有明显的优势，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。工作时，活塞组件2保持静止，运动部件1会进行直线往复运动，运动过程中，第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4的容积会发生变化(当第一气体弹簧腔体3的容积增大时，第二气体弹簧腔体4的容积会减小，反之亦然)，这样就会导致封闭在两个腔体内的气体压力发生变化，从而作用于活塞组件2的作用力发生变化，其总体行为内部压力的变化作用于活塞组件2后，会产生回复至平衡位置的作用力，使运动部件1回复到平衡位置，从而实现气体弹簧的效果，对振动系统的轴向刚度进行调节，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1运行过程中没有机械疲劳失效的风险。
27.进一步的，第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4内部均充有一定压力的气体。气体的具体压力根据实际需要进行选择，第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4共用一个活塞组件2，在活塞组件2的作用下，第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4在运动过程中能够对内部的气体进行挤压，为了保持两个腔室内部压力的平衡，在气体的压力的作用下，能够实现运动部件1整体沿直线进行往复运动。
28.进一步的，活塞组件2为阶梯状，包括固定部21、连接杆22以及活塞头23，其中：固定部21设置在运动部件1的外部，活塞头23设置在运动部件1的内部；连接杆22分别与固定部21和活塞头23连接。
29.进一步的，初始状态下，活塞头23设置在第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4之间。
30.进一步的，运动部件1向左运动时，活塞头23会进入第二气体弹簧腔体4的内部，并挤压其内部气体；运动部件1向右运动时，活塞头23会进入第一气体弹簧腔体3内部，并挤压其内部气体；随着运动部件1做直线往复运动，能够实现第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4内部气体压力的调节。
31.具体的，直线往复运动部件1在外界驱动作用力下实现第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4容积的同时变化，从而导致第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4的内部气体压力的变化，从而实现能量的存储，第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4之间通过气体通道5进行气体的连通，在直线往复运动过程中，因为第一气体弹簧腔体3和第二气体弹簧腔体4内的压力不平衡，在压差的作用下会有高压气体通过气体通道5流向低压腔体，后续在外界驱动力降低或转化方向直线往复运动部件1在弹簧腔体内压力作用下，会慢慢恢复到初始状态下的平衡位置。
32.进一步的，活塞组件2采用间隙密封，并且在活塞组件2上喷涂有耐磨润滑材料。活塞组件2采用间隙密封，防止两个腔体之间的气体泄漏，能够提高微小间隙处气体的密封性，活塞组件2上喷涂有耐磨润滑材料，降低活塞组件2与腔体之间的摩擦力，保证运动部件1直线往复运动的流畅性。
33.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种共用活塞的并联气体弹簧活塞组件，其特征在于，包括运动部件、活塞组件以及气体通道，其中：所述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；所述第一气体弹簧腔体通过所述气体通道与所述第二气体弹簧腔体连通；所述活塞组件设置在所述运动部件的内部，并与所述运动部件装配成一体；所述运动部件能够沿所述活塞组件做直线往复运动。2.根据权利要求1所述的共用活塞的并联气体弹簧活塞组件，其特征在于，所述第一气体弹簧腔体和所述第二气体弹簧腔体内部均充有一定压力的气体。3.根据权利要求2所述的共用活塞的并联气体弹簧活塞组件，其特征在于，所述活塞组件为阶梯状，包括固定部、连接杆以及活塞头，其中：所述固定部设置在所述运动部件的外部，所述活塞头设置在所述运动部件的内部；所述连接杆分别与所述固定部和所述活塞头连接。4.根据权利要求3所述的共用活塞的并联气体弹簧活塞组件，其特征在于，初始状态下，所述活塞头设置在所述第一气体弹簧腔体和所述第二气体弹簧腔体之间。5.根据权利要求4所述的共用活塞的并联气体弹簧活塞组件，其特征在于，所述运动部件向左运动时，所述活塞头会进入所述第二气体弹簧腔体的内部，并挤压其内部气体；所述运动部件向右运动时，所述活塞头会进入所述第一气体弹簧腔体内部，并挤压其内部气体；随着所述运动部件做直线往复运动，能够实现所述第一气体弹簧腔体和所述第二气体弹簧腔体内部气体压力的调节。6.根据权利要求3所述的共用活塞的并联气体弹簧活塞组件，其特征在于，所述活塞组件采用间隙密封，并且在所述活塞组件上喷涂有耐磨润滑材料。

技术总结

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。尤其在高温工况下优势明显。尤其在高温工况下优势明显。