低温冷却器以及低温冷却器连杆弯曲部分的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型提供一种低温冷却器，其包括：回热器活塞（135）；驱动联轴器（115）；及连杆弯曲部分（400），连杆弯曲部分具有通过第一销（120）耦接至驱动联轴器的近端，还具有通过第二销（130）耦接至回热器活塞的远端，其中连杆弯曲部分形成叶片，叶片具有平坦的相对的面，相对的面正交于第一销和第二销的纵轴。还提供一种用于连接在驱动联轴器和回热器活塞之间的低温冷却器连杆弯曲部分，包括：形成叶片的细长轴，叶片具有相对的平坦的面，平坦的面在近端和远端之间延伸，其中，远端配置成接收回热器连接销，近端配置成接收驱动联轴器连接销，其中回热器连接销的纵轴平行于驱动联轴器连接销，其中相对的平坦的面与销纵轴正交。
【专利说明】低温冷却器以及低温冷却器连杆弯曲部分
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2011年8月2日提交的美国临时专利申请N0.61/514，411以及2012年2月16日提交的美国专利申请N0.13/398，024的权益，通过引用将上述申请的全部内容并入本文中。
【技术领域】
[0003]本实用新型大体上涉及斯特林发动机，具体地，涉及改进的斯特林发动置换器驱动。
【背景技术】
[0004]举例来说，低温冷却器系统用于冷却运行中的红外传感器。低温冷却器系统通常包括往复压缩活塞和往复回热器/置换器活塞。在一些低温冷却器系统中，单个旋转电机用于驱动这两个活塞。这些系统包括布置在旋转电机的轴和压缩活塞之间的第一驱动联轴器以及布置在旋转电机的轴和回热器活塞之间的第二驱动联轴器。电机轴的旋转与每个活塞联动，由此在驱动汽缸内往复地驱动每个活塞。活塞的往复运动彼此之间是异相的。
[0005]常见的问题是活塞驱动联轴器引发了冷却器系统的震动。这些震动联动至红外传感器并且可能降低图像的质量。当活塞驱动联轴器以其固有频率激励低温冷却器系统的元件时，这尤其成问题。另一问题是活塞驱动联轴器会生成不期望的听得见的噪声。不期望的震动以及听得见的噪声部分是由于过度的松动和联轴器元件的错位导致的。
[0006]为了降低多余的游隙并改善听得见的噪声，常规的做法是收紧联轴器元件机械接头配合公差。例如，驱动联轴器驱动回热器活塞穿过回热器连杆，该回热器连杆通过连接销附接到驱动联轴器。因此，驱动联轴器、回热器连杆和回热器活塞均具有相应的轴承以接收连接销。连接销轴承和连接销之间的间隙代表了常见类型的被收紧以降低过度游隙和噪声的机械接头配合公差。然而，由于朝着O降低该间隙，由于错位引发的高压力导致弯曲应力，已经较紧的机械联轴器导致回热器连杆失效。如此靠近的公差可能导致冷却器以最大输入功率和最大转速工作，导致其他移动部件(例如球轴承、联动装置和相关部件)的加速失效。具体地，电机驱动轴纵轴和回热器活塞纵轴之间的小错位(理想地，错位是完全正交的)迫使回热器连杆随着驱动联轴器的致动而以周期性的方式弯曲。因此，回热器连杆在错位低温冷却器中经受周期性的应力，这导致连接杆的材料疲劳或空难性的故障。但是，由于真实环境中的制造公差问题，确保电机轴纵轴完全地正交于回热器活塞纵轴是不可行的。联动装置的最终周期性弯曲导致膨胀机置换器摩擦内汽缸壁，这导致冷端的摩擦热的聚积，并由此降低了制冷量。此外，汽缸壁的摩擦显著地增加了噪声。
[0007]因此，现有技术需要一种改进的机械低温冷却器联动装置，其能够收紧机械公差，而且不会引发过度的弯曲应力。此外，现有技术需要一种改进的机械低温冷却器联动装置，其能够收紧机械公差，同时提供增加的冷却量并且降低噪声。实用新型内容
[0008]根据本公开的第一方面，提供了一种低温冷却器，其包括:回热器活塞；驱动联轴器；以及连杆弯曲部分，该连杆弯曲部分具有通过第一销耦接至驱动联轴器的近端，并且还具有通过第二销耦接至回热器活塞的远端，其中，连杆弯曲部分形成叶片，该叶片具有平坦的相对的面，相对的面正交于第一销和第二销的纵轴。
[0009]根据本公开的第二方面，提供了一种用于连接在驱动联轴器和回热器活塞之间的低温冷却器连杆弯曲部分，其包括:
[0010]形成叶片的细长轴，该叶片具有相对的平坦的面，所述平坦的面在近端和远端之间延伸，其中，远端配置成接收回热器连接销，近端配置成接收驱动联轴器连接销，并且其中回热器连接销的纵轴平行于驱动联轴器连接销，并且其中相对的平坦的面与销纵轴正交。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是根据实施方式的低温冷却器曲柄箱和相邻的冷指的近端基部的纵向横截面视图；
[0012]图2是根据实施方式的图1的低温冷却器中的曲柄箱部件的立体分解图；
[0013]图3示出了根据实施方式的驱动电机轴纵轴和回热器活塞纵轴之间的错位；
[0014]图4是根据实施方式的调节图3中示出的错位的连杆弯曲部分的横截面视图；
[0015]图5是根据实施方式的图4的连杆弯曲部分的立体图；
[0016]图6是根据实施方式的结合到低温冷却器回热器活塞驱动机构中的图4的连杆弯曲部分的纵向横截面视图；及
[0017]图7是根据实施方式的部分切出的图6的机构的立体图。
【具体实施方式】
[0018]现在参考附图，相对于图1和2中所示的斯特林低温冷却器曲柄箱100，可以更好地理解本文公开的改进的机械低温冷却器机械联动装置。驱动曲柄销105相对于电机轴110偏离中心地安装。因此，当电机轴110旋转时，驱动曲柄销105将绕着电机轴110的中心纵轴经过图2的圆形路径200。驱动联轴器115通过轴承接合驱动曲柄销105，从而驱动联轴器115不会旋转，而只是遵循圆形路径200。第一曲柄枢转销120将回热器连杆125的近端连接至驱动联轴器115。类似地，第二曲柄枢转销130将回热器连杆125的远端连接至回热器活塞的连接帽135。
[0019]随着驱动联轴器115经过圆形路径200，相同的圆形运动被传递给第一曲柄枢转销120，并由此传递给回热器连杆125。当电机155旋转图1的电机轴110时，通过驱动联轴器115的圆形运动产生回热器活塞135的往复运动。这种往复是相对于封闭活塞135的冷指(未示出)的纵轴而言的。
[0020]为了降低震动和噪声，同时为了降低由活塞135与冷指汽缸壁的摩擦导致的摩擦引发的热损失，回热器连杆125远端处的第二曲柄枢转销130和接收轴承145之间的间隙应当在制造技术允许条件下尽可能接近于O。可以在第一曲柄枢转销120和接收轴承150之间维持类似的紧间隙。但是这些紧密的间隙加剧了回热器连杆125的弯曲，这种弯曲是由于电机轴110的中心纵轴和回热器活塞135的纵轴之间的错位而发生。这种错位在图3中示出。回热器连杆125的弯曲导致活塞135摩擦冷指汽缸壁，这降低了冷却量且增加了噪声。
[0021]在理想的制造中，活塞135的中心纵轴300正交于电机轴110的中心纵轴305。但是由于真实环境的制造公差，电机轴的中心纵轴305可以从正交于活塞纵轴300的位置倾斜1.6mrad或更多。这种错位连同销和回热器连杆125的相应销轴承之间的紧密间隙导致了回热器连杆125如前所述的那样周期性弯曲。此外，错位导致活塞135摩擦如上所述的那样与冷指汽缸壁摩擦。为了调节弯曲应力，诸如连杆125的常规的回热器连杆包括圆柱轴以实现最大的纵向刚度。由于机械疲劳和应力开裂，这种圆柱轴的弯曲导致连杆失效。
[0022]应力引发的连杆失效可以部分地通过使回热器销至轴承的间隙更加宽松来缓解，使间隙更加宽松转而导致了活塞震动和噪声。如果低温冷却器要用于冷却红外成像仪，最终的震动尤其成问题，这是因为图像由于震动而模糊。回热器连杆弯曲部分400 (例如图4中所示出的)有利地调节这种错位，还能够实现第二曲柄枢转销130和轴承之间以及第一曲柄枢转销120和连杆轴承150之间的紧密间隙。连杆弯曲部分400形成叶片，该叶片具有相对的平坦面405，该平坦面405具有宽度W，该平坦面405正交于销120的纵轴。由于与宽度W相比，连杆弯曲部分400具有薄的厚度，弯曲部分400将在垂直于宽度W的横向方向上相对更柔韧，如箭头410和415所示。这种柔韧性在图5中再次示出，其中，弯曲部分400的纵轴被认为是平行于笛卡尔坐标系的X轴,该坐标系在参考点O处具有原点。销120的纵轴平行于Y轴。因此，平坦面405的宽度W平行于Z轴。因而，弯曲部分400相比于Z轴上的旋转(来自施加给弯曲部分400的远端的线性力)相对柔韧，但相比于沿X轴的屈曲(buckling)相对坚硬，并且相比于绕Y轴的弯曲十分坚硬。
[0023]可以看到，连杆弯曲部分400的相对的平坦面405正交于两个销130和120的纵轴而对准。如图6的横截面视图可见，连杆弯曲部分400的最终柔韧性调节了电机轴的纵轴605和回热器活塞纵轴610之间的错位。如所示，这些轴正确地正交。但是，如果电机轴600如相对于图3描述的那样与轴610错位，连杆弯曲部分400可以如双向箭头605所示的那样弯曲以释放任意最终的机械应力。相比之下，常规圆柱连杆弯曲部分将由于这种弯曲而承受机械应力。此外，常规圆柱连杆弯曲部分上的弯曲应力将导致膨胀机活塞摩擦冷指汽缸壁。图7以立体图示出了相对的面405相对于销120和130的纵轴的对齐。相对的面405与正交于这些纵轴和电机轴110的纵轴的平面平行。
[0024]在一种实施方式中，连杆弯曲部分400可以包括钛。与钢或铝相比，钛具有最高弹性强度比的独特属性。同样地，已知钛具有比钢或铝高的阻尼系数，因此其提供更好的噪声和震动控制/降低。连杆弯曲部分400的有利的柔韧性被设计成以相对于销120和130与它们各自的轴承150和145之间的间隙的零“线至线”配合(例如0.0002至0.000050英寸)工作，同时将错位引发的应力保持在最小值。这种低应力和高机械顺从性的组合有利地提供了最小化听得见的噪声且增加可靠性的最优方案。而且，这种连杆弯曲部分通过最小化活塞和汽缸壁之间的摩擦接触而减少了聚集在冷端的热量。此外，已知当钛用作薄壁结构时，其具有优越的加工性。钛的低弯曲固有频率降低了错位导致的震动负载，这导致较低(与基于硬质工具钢的弯曲部分设计相比)的自激震动，由此降低了震动响声。
[0025]现在，本领域技术人员将意识到，取决于当前特定的应用，可以在本公开的材料、装置、配置和设备的使用方法中(或对它们)进行许多改进、替换和改变，而不脱离本公开的精神和范围。鉴于这点，本公开的范围不应该被限制于本文所示出和描述的特定实施方式的范围，这是因为这些实施方式仅仅是通过其一些实例来展示，本公开的范围应该与随附权利要求及其功能性等价物的范围完全相当。
【权利要求】
1.一种低温冷却器,包括: 回热器活塞； 驱动联轴器；及 连杆弯曲部分，该连杆弯曲部分具有通过第一销耦接至驱动联轴器的近端，还具有通过第二销耦接至回热器活塞的远端，其中，连杆弯曲部分形成叶片，该叶片具有平坦的相对的面，所述相对的面与第一销的纵轴以及第二销的纵轴正交对齐。
2.如权利要求1所述的低温冷却器，其特征在于，连杆弯曲部分包括钛。
3.如权利要求1所述的低温冷却器，其特征在于，连杆弯曲部分包括钢。
4.如权利要求1所述的低温冷却器，其特征在于，连杆弯曲部分包括铝。
5.如权利要求1所述的低温冷却器，其特征在于，还包括: 电机，该电机能操作以旋转电机轴，其中，电机轴的纵轴相对于回热器活塞的纵轴的正交对齐错位。
6.如权利要求5所述的低温冷却器，其特征在于，错位为6mrad或更少。
7.如权利要求1所述的低温冷却器，其特征在于，还包括配置用于接收第二销的连杆弯曲部分轴承，其中，连杆弯曲部分轴承和第二销之间的间隙小于或等于0.0002英寸。
8.如权利要求1所述的低温冷却器，其特征在于，还包括配置用于接收第一销的连杆弯曲部分轴承，其中，连杆弯曲部分轴承和第一销之间的间隙小于或等于0.0002英寸。
9.如权利要求1所述的低温冷却器，其特征在于，所述回热器活塞位于冷指内，所述冷指具有接近所述低温冷却器将要冷却的物体的远端。
10.如权利要求9所述的低温冷却器，其特征在于，所述物体是红外传感器。
11.一种用于连接在驱动联轴器和回热器活塞之间的低温冷却器连杆弯曲部分，包括: 形成叶片的细长轴，该叶片具有相对的平坦的面，所述平坦的面在近端和远端之间延伸，其中，远端配置成接收回热器连接销，近端配置成接收驱动联轴器连接销，并且其中回热器连接销的纵轴平行于驱动联轴器连接销，并且其中相对的平坦的面与销纵轴正交。
12.如权利要求11所述的连杆弯曲部分，其特征在于，连杆弯曲部分包括钛。
13.如权利要求11所述的连杆弯曲部分，其特征在于，连杆弯曲部分包括钢。
14.如权利要求11所述的连杆弯曲部分，其特征在于，连杆弯曲部分包括铝。
15.如权利要求11所述的连杆弯曲部分，其特征在于，还包括用于接收第一销的第一连杆弯曲部分轴承以及用于接收第二销的第二连杆弯曲部分轴承。
16.如权利要求11所述的连杆弯曲部分，其特征在于，所述回热器活塞位于冷指内，所述冷指具有接近将要冷却的物体的远端。
17.如权利要求16所述的连杆弯曲部分，其特征在于，所述物体是红外传感器。
【文档编号】F25B9/14GK203949403SQ201290000811
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2012年7月30日 优先权日:2011年8月2日
【发明者】U·宾-努 申请人:菲力尔系统公司