制冷机的不锈钢壳体及其加工方法

文档序号:565343 发布日期:2021-05-18 浏览:5次 >En<

阅读说明:本技术 制冷机的不锈钢壳体及其加工方法 (Stainless steel shell of refrigerator and machining method thereof ) 是由 吕志玲 李传炉 于 2020-12-22 设计创作,主要内容包括:一种制冷机的不锈钢壳体及其加工方法,其特征在于:该壳体包括中间壳体(1),位于中间壳体(1)一端用于封闭其端头的冷端盖(2),位于中间壳体(1)另一端的冲座(3);且所述的冲座(3)、中间壳体(1)和冷端盖(2)为分体式设置,并经焊接构成完整的壳体。本申请具有分体式的结构,从而有效的解决了传统多道拉伸工艺的不足,降低了成本,提高了生产效率、简化了制备工序的优点。(A stainless steel shell of a refrigerator and a processing method thereof are characterized in that: the shell comprises a middle shell (1), a cold end cover (2) which is positioned at one end of the middle shell (1) and used for sealing the end of the middle shell, and a punch seat (3) which is positioned at the other end of the middle shell (1); and the punch seat (3), the middle shell (1) and the cold end cover (2) are arranged in a split mode and form a complete shell through welding. The multi-channel stretching device has a split structure, so that the defects of the traditional multi-channel stretching process are effectively overcome, the cost is reduced, the production efficiency is improved, and the preparation process is simplified.)

制冷机的不锈钢壳体及其加工方法

技术领域

本申请涉及斯特林制冷机的技术领域,具体的涉及一种制冷机的不锈钢壳体及其加工方法。

背景技术

斯特林制冷机是由电力驱动的一种机械式制冷机。其工作原理是气体以绝热膨胀做功,即按逆向斯特林循环工作而制冷。斯特林制冷器具有结构紧凑、工作温度范围宽、启动快、效率高、操作简便等优点。两空间制冷机温度可达80K,三空间机制冷温度可达10.5-20K,四空间制冷机温度可达7.8K,冷头最底温度达到6K到3.1K的斯特林制冷器也已研制成功。

斯特林制冷机的结构大致包括上壳体和下壳体,设置于壳体内的气缸、板簧和制冷基体等结构件(如气缸、回热器等),其中位于制冷基体外部的壳体其大致的结构包括柱状的壳体,柱状壳体的一端是冷端盖,另一端是座体(或者说是法兰座、冲座)用于连接内部的结构件如气缸等结构;这种传统壳体的结构是一种一体式的结构,因为壳体需要有一定的深度来容置制冷基体等部件,传统都是采用一整块金属板材通过多次拉伸(拉升)形变和硬化处理才能构成上述这种结构,虽然这种一体式的结构表面光滑,外观洁净,但是整个的制备工艺过程却是非常的复杂,需要至少9道反复的拉伸和硬化才能实现使用要求,增加了制造成本,降低了生产效率;且这种工艺对金属拉伸率要求高很容易导致金属拉伸过程各个部位厚薄不均匀,影响使用;还容易导致尺寸偏差大、报废率比较高等等缺陷和不足。

发明内容

本申请针对现有技术的上述不足,提供一种分体式的结构,从而有效的解决了传统多道拉伸工艺的不足,降低了成本,提高了生产效率、简化了制备工序的制冷机的不锈钢壳体。

为了解决上述技术问题,本申请采用的技术方案为:一种制冷机的不锈钢壳体,该壳体包括中间壳体,位于中间壳体一端用于封闭其端头的冷端盖,位于中间壳体另一端的冲座;且所述的冲座、中间壳体和冷端盖为分体式设置,并经焊接构成完整的壳体。

采用上述结构,只需要单独的加工出来冲座、中间壳体和冷端盖,然后将三者进行焊接构成完整的壳体即可;由于单独加工三个部分,不需要采用一块整个的金属板材进行多次的拉伸、硬化等工序,从而减少了制作工序,提高了生产效率,降低了制造成本;其中的中间壳体不需要多次拉伸、而是只需要采用金属板材卷绕焊接构成或者板材简单的拉伸构成,或者直接冲压形成均可,而冷端盖和冲座也不需要复杂的冲压工序,也没有很深的轴向深度,加工起来更加方便快捷。

优选的,所述的冷端盖顶端为轴向向外的凸起结构;采用该结构为内部的制冷提供更多的空间,提升制冷效果,此外还可以提高壳体内的冷媒与冷端盖的接触面积,提升制冷效果。

优选的,所述的冲座包括与中间壳体焊接的焊接部,和用于与气缸连接的底座部;所述的焊接部的内径与中间壳体的外径相等、且焊接部的内壁设置有用于与中间壳体配合的环状台阶槽;所述的底座部为自与焊接部连接端至底端逐渐扩大的锥形结构,且底座部的底端面上设置有安装孔;采用上述结构可以提高中间壳体与冲座之间的接触面积、提高二者的焊接牢固度,而且事先可将中间壳体插入套合至焊接部的内壁的环状台阶槽的位置,然后再进行激光焊接,不会发生因偏移、错位而导致焊接处气密性不好的问题出现;此外,底座部设置了锥形的结构方便与下壳体进行结合,同时还能够实现与气缸等的固定安装。

优选的,所述的底座部的底端设置有径向向内的环形凹槽,所述的环形凹槽用于与下壳体卡接;采用上述结构方便本申请的壳体与下壳体配合安装。

优选的,所述的环形凹槽所在的侧壁的底端凸出于底端面;即环形凹槽的底端面轴向向着下壳体方向要凸出于底端面;这样的结构设计可以实现内部气缸与底端面的平稳安装,同时凸出的环形凹槽的底端面将气缸进行保护,也方便与下壳体安装。

优选的,所述的冲座的壁厚大于中间壳体的壁厚;采用该结构一方面可以提高中间壳体与冲座之间的焊接牢固度,同时还能够有效的保证壳体的使用强度和气缸的安装稳定效果。

优选的,所述的冲座的底端面为环形平面,其所述的安装孔位于该环形平面上、并沿着轴向方向向上延伸;采用该结构方便气缸与冲座之间的安装,保证气缸运行的平稳性。

优选的,所述的中间壳体为圆筒状结构,且中间壳体位于冷端盖的一端包覆冷端盖,位于冲座的一端套合于冲座内;采用上述结构,通过中间壳体两头交替的位于相邻部件的外侧和内侧的这种设置,提高焊接效果,并能够满足制冷机的使用要求。

上述的焊接可以是激光焊接,或者其他焊接方式,只要能实现将上述三个部件焊接成完成的壳体,不会发生开裂泄露的、并能满足斯特林制冷机壳体的使用压力要求的焊接技术均适应于于本申请。

本申请还提供一种上述制冷机的不锈钢壳体的加工方法,具体的加工步骤包括:

(1)首先根据壳体的结构将壳体的三部分组件准备好:冲座、中间壳体和冷端盖;

(2)然后按照如下顺序将上述的三部分组件先进行组装配合:从下至上为冲座、中间壳体和冷端盖,组装配合构成壳体结构初坯;

(3)将上述组装配合后的壳体结构初坯分布在冲座和中间壳体的连接处进行激光焊接,在中间壳体与冷端盖的连接处进行激光焊接,构成完整的壳体结构。

优选的,本申请所述的中间壳体采用金属材料加工出直管状的,中间壳体位于冷端盖所在端的内壁铣出一圈环状台阶槽体、以供冷端盖套合;

优选的,本申请所述的冷端盖采用金属板材进行冲压制备获得具有轴向向外的凸起的结构,且凸起结构的下端延伸有用于与中间壳体套合的延长段。

优选的,本申请所述的冲座采用将金属材料加热然后置于模具中、经过压力机床一次性往复运动红冲出冲座结构。

优选的,本申请所述的冲座、中间壳体和冷端盖组装配合为紧配合。

附图说明

图1为本申请分体式结构的制冷机的不锈钢壳体的结构示意图。

图2为本申请分体式结构的制冷机的不锈钢壳体装配图结构示意图。

图3为本申请冲座的第一角度结构示意图。

图4为本申请冲座的第二角度结构示意图。

如附图所示:1.中间壳体,2.冷端盖,2.1凸起,3.冲座,3.1.焊接部,3.2.底座部,3.3.环状台阶槽,3.4.安装孔,3.5.环形凹槽,3.6.底端面。

具体实施方式

下面将结合实施例中的附图,对本申请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优选实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本发明保护的范围;

此外要说明的是:当部件被称为“固定于”另一个部件,它可以直接在另一个部件上或者也可以存在另一中间部件,通过中间部件固定。当一个部件被认为是“连接”另一个部件,它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在另一中间部件。当一个部件被认为是“设置于”另一个部件,它可以是直接设置在另一个部件上或者可能同时存在另一中间部件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如附图1-2所示,为本申请的制冷机的不锈钢壳体的结构示意图,具体的该壳体包括中间壳体1,位于中间壳体1的一端连接有用于封闭其端头的冷端盖2,位于中间壳体另一端连接有冲座3;且所述的冲座3、中间壳体1和冷端盖2为分体式设置,并经焊接构成完整的壳体(即上述的冲座3、中间壳体1和冷端盖2顺次连接然后连接处通过焊接构成完整的壳体结构,即所述的壳体由冲座3、中间壳体1和冷端盖2顺次激光焊接而成;此处的焊接可以采用激光焊接,更加的方便快捷,焊接的效果好,焊接处的密封性能有保证),即上述三个组件通过焊接以实现连接构成完成的壳体结构。

采用上述结构,只需要单独的加工出来冲座、中间壳体和冷端盖,然后将三者进行焊接构成完整的壳体即可;由于单独加工三个部分,不需要采用一块整个的金属板材进行多次的拉伸、硬化等工序,从而减少了制作工序,提高了生产效率,降低了制造成本;其中的中间壳体不需要多次拉伸、采用金属板材卷绕焊接构成或者板材简单的拉伸构成,或者直接冲压形成均可,而冷端盖和冲座也不需要复杂的冲压工序,也没有很深的轴向深度,加工起来更加方便快捷。通过激光焊接能够实现冲座、中间壳体和冷端盖三者之间很好的密封,也很容易实现1.5MPa的承受压力下不开裂,在简化工序的前提下完全能够满足使用要求。

如附图1-2所示,所述的冷端盖2的顶端为轴向向外的凸起结构2.1(可以是弧形的凸起结构),即凸起结构的方向是向着冷端盖的外侧面、即远离中间壳体的那一端的方向延伸;采用该结构为内部的制冷提供更多的空间,提升制冷效果,也方便冷介质的流动;此外还可以提高壳体内的冷媒体与冷端盖的接触面积,提升制冷效果。

如附图3-4所示,本申请所述的冲座3包括与中间壳体焊接的焊接部3.1,和用于与气缸(即斯特拉制冷剂内部的气缸结构,也可以通过机架与冲座连接、气缸固定于机架上)连接的底座部3.2;所述的焊接部3.1的内径与中间壳体1的外径相等、且焊接部3.1的内壁设置有用于与中间壳体配合的环状台阶槽3.3;所述的底座部3.2为自与焊接部连接端至底端逐渐扩大的锥形结构(就是底座部是一个从上至下逐渐扩大的锥形结构),且底座部的底端面上设置有安装孔3.4;采用上述结构可以提高中间壳体与冲座之间的接触面积、提高二者的焊接牢固度,先是可以将中间壳体插入套合至焊接部的内壁的环状台阶槽的位置,然后再进行激光焊接;此外,设置了锥形的结构方便与下壳体进行结合,同时还能够实现与气缸等的固定安装;上述中间壳体与冲座的插入套合可以采用紧配合的方式,这样可以提高二者之间的位置准确度,为后续焊接提供良好的基础,紧配合可以采用先对套合件进行预热,进行热套合、冷却后收缩实现紧配合的技术效果。

如附图4所示,本申请所述的底座部3.2的底端(外侧面上)设置有径向向内的环形凹槽3.5(即沿着底座部的靠近下端面的侧壁一周开槽形成),所述的环形凹槽用于与下壳体(下壳体是与本申请的壳体相互结合构成完整的斯特林冷却机的外壳体的一部分壳体)卡接;采用上述结构方便本申请的壳体与下壳体配合安装。

本申请所述的冲座3的壁厚大于中间壳体1的壁厚;因为冲座不仅仅要构成壳体的一部分,还需要作为安装座与内部的气缸等部件安装结合,因此采用该结构一方面可以提高中间壳体与冲座之间的焊接牢固度,同时还能够有效的保证壳体的使用强度和气缸的安装效果。

如附图4所示,本申请所述的冲座3的底端面3.6为环形平面,所述的安装孔3.4位于该环形平面上、并沿着轴向方向向上延伸;采用该结构方便气缸与冲座之间的安装,提高气缸的连接牢固度以及保证气缸运行的平稳性。

如附图4所示,本申请所述的环形凹槽3.5所在的侧壁的底端凸出于底端面3.6;即环形凹槽3.5所在的侧壁的底端面轴向向着下壳体方向延伸要凸出于底端面3.6;这样的结构设计可以实现内部气缸与底端面的平稳安装,同时环形凹槽3.5所在的侧壁凸出的的底端面将气缸进行保护,也方便与下壳体安装。

如附图1-2所示,本申请所述的中间壳体1为圆筒状结构,且中间壳体位于冷端盖的一端包覆冷端盖(中间壳体的端部部分包覆冷端盖即该端中间壳体套合于冷端盖的外侧壁上),位于冲座3的一端套合于冲座内(即冲座该端包覆在中间壳体该端的外壁上);采用上述结构,通过中间壳体两头交替的位于相邻部件的外侧和内侧的这种设置,提高焊接效果,并能够满足制冷机的使用要求。

本申请还提高一种上述制冷机的不锈钢壳体的加工方法,具体的加工步骤包括:

(1)首选采用金属材料加工出直管状的中间壳体,且中间壳体位于冷端盖所在端的内壁铣出一圈环状台阶槽体、以供冷端盖套合;

(2)将金属板材进行一道冲压制备获得具有轴向向外的凸起结构的冷端盖,且凸起结构的下端延伸有用于与中间壳体套合的延长段;

(3)将金属材料加热然后置于模具中、经过压力机床一次性往复运动红冲出冲座结构;

(4)将中间壳体插接套合于冲座的焊接部设置的环状台阶槽位置,将冷端盖插接套合于中间壳体的内侧壁上,然后在上述两处插接套合的接缝处进行激光焊接获得完整的壳体结构。

采用上述加工工艺,将可以分解成三个部分,分布进行简单的加工即可获得,不需要现有技术9道的拉伸和硬化处理,然后套合插接之后进行激光焊接即获得完成的壳体结构,工艺简单,加工难度降低,加工成本也大大降低,而且激光焊接获得的壳体其耐压程度完全满足使用要求。

加工完成后,将壳体模拟使用环境测量耐压性能,结果显示本申请的激光焊接三部分分体式构成的壳体,其内部耐压压力可以达到15MPa不开裂,而正常的斯特林制冷机的壳体耐压要求仅仅在1.5MPa即可满足要求,因此本申请的这种工艺,不仅仅简化的工艺操作步骤,降低的制作成本,还有效的保持了耐高压性能,完全满足斯特林制冷机壳体的使用环境要求。

本申请的三部分组件均可以采用不锈钢材料制备,不锈钢材料采用激光焊接工艺,焊接工艺简单,操作方便,连接牢固度也比较可靠。

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