專利名稱：具有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)的雙向進(jìn)氣型脈管制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)的雙向進(jìn)氣型脈管制裝置。
背景技術(shù)：
脈管制冷機(jī)由于去除了低溫運(yùn)動(dòng)部件——排出器，從而避免了低溫下的滑動(dòng)密封、機(jī)械磨損等問(wèn)題，可望真正成為低成本、低振動(dòng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的長(zhǎng)壽命低溫制冷機(jī)。特別是隨著小孔和氣庫(kù)、雙向進(jìn)氣等調(diào)相結(jié)構(gòu)的提出和成功運(yùn)用，脈管制冷機(jī)制冷溫度不斷降低，制冷量和制冷效率也大幅提高，已經(jīng)接近甚至在某些工況下超過(guò)傳統(tǒng)的回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)(如G-M制冷機(jī)、Stirling制冷機(jī)等)，已在超導(dǎo)器件和紅外設(shè)備的冷卻，以及低溫流體的液化等方面得以實(shí)際應(yīng)用。然而，雙向進(jìn)氣調(diào)相結(jié)構(gòu)通過(guò)管路連通回?zé)崞鬟M(jìn)氣口和脈管熱端，形成第二進(jìn)氣，在旁通了部分流經(jīng)回?zé)崞鞯墓べ|(zhì)流量而提高回?zé)崞餍?，增?qiáng)制冷機(jī)內(nèi)部壓力波與速度波相位關(guān)系的調(diào)節(jié)能力，以及強(qiáng)化脈管內(nèi)壓力波振幅的同時(shí)，也形成了由回?zé)崞?、脈管和第二進(jìn)氣構(gòu)成的閉合回路，制冷機(jī)運(yùn)行時(shí)，回路中可能出現(xiàn)從回?zé)崞鹘?jīng)冷頭流向脈管或相反方向的附加凈質(zhì)量流，也稱Gedeon直流。Gedeon直流的存在，不僅影響制冷溫度，損耗部分制冷量，而且造成制冷機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定，阻礙了脈管制冷機(jī)的實(shí)用化進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種具有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)的雙向進(jìn)氣型脈管制冷裝置。
它包括依次相連接的壓縮機(jī)、回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、回?zé)崞?、冷頭、脈管、脈管熱端換熱器、小孔閥、氣庫(kù)，在脈管的熱端設(shè)有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)，在回?zé)崞鬟M(jìn)氣口與脈管的熱端之間設(shè)有毛細(xì)管。
所述的波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)為一段一端封閉的波紋管，位于脈管內(nèi)，與脈管呈同軸布置，其開(kāi)口端緊靠脈管熱端換熱器，并與脈管內(nèi)壁焊接，波紋管內(nèi)腔與脈管熱端換熱器連通。
本實(shí)用新型采用波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)，既保證了第二進(jìn)氣通過(guò)分流減小回?zé)崞鲹p失的優(yōu)點(diǎn)，以及對(duì)脈管內(nèi)工質(zhì)交變流動(dòng)壓力波與速度波相位關(guān)系的調(diào)節(jié)能力和對(duì)脈管內(nèi)壓力振幅的強(qiáng)化作用，同時(shí)又隔斷了循環(huán)于回?zé)崞鳌⒚}管和第二進(jìn)氣回路的直流流動(dòng)，進(jìn)而消除直流對(duì)制冷溫度和制冷量的消極影響，解決了傳統(tǒng)雙向進(jìn)氣型脈管制冷機(jī)中由于直流導(dǎo)致的運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題。
此外，本實(shí)用新型采用毛細(xì)管代替針閥作為第二進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，避免了由于針閥開(kāi)度調(diào)節(jié)給用戶使用帶來(lái)的不便。


附圖是具有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)的雙向進(jìn)氣型脈管制冷裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如附圖所示，具有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)的雙向進(jìn)氣型脈管制冷機(jī)包括依次相連接的壓縮機(jī)1、回?zé)崞鳠岫藫Q熱器2、回?zé)崞?、冷頭4、脈管5、脈管熱端換熱器6、小孔閥7、氣庫(kù)8，在脈管5的熱端設(shè)有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)9，在回?zé)崞?進(jìn)氣口與脈管5的熱端之間設(shè)有毛細(xì)管10。
所述的波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)9為一段一端封閉的波紋管，位于脈管內(nèi)，與脈管呈同軸布置，其開(kāi)口端緊靠脈管熱端換熱器，并與脈管內(nèi)壁焊接，波紋管內(nèi)腔與脈管熱端換熱器連通。
具有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)的雙向進(jìn)氣型脈管制冷機(jī)運(yùn)行時(shí)，以壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓力波作為驅(qū)動(dòng)源，在往復(fù)的充放氣過(guò)程中實(shí)現(xiàn)制冷效應(yīng)。具體來(lái)講，在充氣過(guò)程中，來(lái)自壓縮機(jī)的高壓氣體在回?zé)崞鬟M(jìn)氣口分流，一部分流經(jīng)回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、回?zé)崞鬟M(jìn)行預(yù)冷后，通過(guò)冷頭進(jìn)入脈管冷端，另一部分經(jīng)毛細(xì)管第二進(jìn)氣和脈管熱端換熱器進(jìn)入波紋管內(nèi)腔(其中部分工質(zhì)經(jīng)小孔閥流入氣庫(kù))，推移波紋管封閉端向脈管冷端方向移動(dòng)，脈管內(nèi)工質(zhì)被壓縮，脈管熱端換熱器將壓縮熱帶出系統(tǒng)。在放氣過(guò)程中，回?zé)崞鬟M(jìn)氣口處于低壓，脈管中工質(zhì)膨脹降溫，脈管冷端的部分工質(zhì)，將冷量傳遞給冷頭后，從回?zé)崞骼涠肆飨驘岫?，冷卻回?zé)崞髦械奶盍希瑸橄乱怀錃膺^(guò)程儲(chǔ)備冷量，最后返回到壓縮機(jī)；而脈管內(nèi)波紋管封閉端向脈管熱端方向移動(dòng)，推動(dòng)波紋管內(nèi)的工質(zhì)經(jīng)脈管熱端換熱器和毛細(xì)管第二進(jìn)氣回到壓縮機(jī)(此時(shí)，氣庫(kù)中的部分工質(zhì)也經(jīng)毛細(xì)管第二進(jìn)氣返回到壓縮機(jī))。如此周而復(fù)始，冷端溫度逐漸下降，直到達(dá)到平衡狀態(tài)。
由于第二進(jìn)氣旁通了部分流經(jīng)回?zé)崞鞯墓べ|(zhì)，減小了回?zé)崞髁鲃?dòng)損失，提高了回?zé)崞餍省２⑶?，根?jù)焓流調(diào)相理論，脈管制冷機(jī)的理論制冷量等于流經(jīng)脈管的焓流，而當(dāng)脈管中壓力波與速度波同相時(shí)，脈管內(nèi)的焓流最大。在小孔和氣庫(kù)調(diào)相結(jié)構(gòu)運(yùn)行模式下，脈管內(nèi)的壓力波總是滯后于質(zhì)量波，而通過(guò)第二進(jìn)氣向脈管熱端引入的質(zhì)量流，能夠促使在脈管的冷端實(shí)現(xiàn)壓力波與速度波同相，甚至于壓力波超前于速度波，從而提供高效脈管制冷過(guò)程所需的壓力波與速度波相位關(guān)系。同時(shí)，通過(guò)第二進(jìn)氣向脈管熱端引入的質(zhì)量流還可強(qiáng)化脈管內(nèi)工質(zhì)的壓縮膨脹過(guò)程，提高其制冷性能。在本實(shí)用新型中，一段一端封閉的波紋管被安裝在脈管熱端，波紋管的封閉端在其兩側(cè)壓力差作用下而往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓力波和速度波的傳遞，同時(shí)將脈管內(nèi)空間分隔為兩個(gè)部分，阻斷沿回?zé)崞?、脈管和第二進(jìn)氣管構(gòu)成回路的Gedeon直流，可實(shí)現(xiàn)脈管制冷機(jī)長(zhǎng)期高效、穩(wěn)定運(yùn)行。必須注意的是，波紋管的尺寸是保證制冷機(jī)能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)。設(shè)計(jì)中，需根據(jù)通過(guò)第二進(jìn)氣進(jìn)入脈管熱端的充放氣量確定波紋管封閉端的掃氣容積，在確保波紋管往復(fù)伸縮過(guò)程不與脈管內(nèi)壁發(fā)生摩擦前提下，盡量采用較大直徑的波紋管，以便縮短波紋管的長(zhǎng)度和減小其封閉端的行程，同時(shí)確保波紋管工作在室溫附近溫區(qū)。這樣既可保證制冷機(jī)正常工作，又有利于延長(zhǎng)波紋管的壽命。
在本實(shí)用新型中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化作為第二進(jìn)氣的毛細(xì)管的流阻特性，確定其長(zhǎng)度和直徑，用戶無(wú)需再對(duì)第二進(jìn)氣做任何調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種具有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)的雙向進(jìn)氣型脈管制冷裝置，它包括依次相連接的壓縮機(jī)(1)、回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(2)、回?zé)崞?3)、冷頭(4)、脈管(5)、脈管熱端換熱器(6)、小孔閥(7)、氣庫(kù)(8)，其特征在于，在脈管(5)的熱端設(shè)有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)(9)，在回?zé)崞?3)進(jìn)氣口與脈管(5)的熱端之間設(shè)有毛細(xì)管(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)的雙向進(jìn)氣型脈管制冷裝置，其特征在于，所述的波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)(9)為一段一端封閉的波紋管，位于脈管內(nèi)，與脈管呈同軸布置，其開(kāi)口端緊靠脈管熱端換熱器，并與脈管內(nèi)壁焊接，波紋管內(nèi)腔與脈管熱端換熱器連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)的雙向進(jìn)氣型脈管制冷裝置。它包括依次相連接的壓縮機(jī)、回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、回?zé)崞鳌⒗漕^、脈管、脈管熱端換熱器、小孔閥、氣庫(kù)，在脈管的熱端設(shè)有波紋管直流阻斷結(jié)構(gòu)，在回?zé)崞鬟M(jìn)氣口與脈管的熱端之間設(shè)有毛細(xì)管。本實(shí)用新型既保持了原第二進(jìn)氣通過(guò)分流部分流經(jīng)回?zé)崞鞯墓べ|(zhì)流量而減小回?zé)崞鲹p失，提高制冷機(jī)內(nèi)工質(zhì)交變流動(dòng)壓力波與速度波相位關(guān)系的調(diào)節(jié)能力，強(qiáng)化脈管內(nèi)壓力振幅等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又阻斷了沿回?zé)崞?、脈管和第二進(jìn)氣回路的直流流動(dòng)，消除了直流對(duì)制冷溫度和制冷量的影響，解決了傳統(tǒng)雙向進(jìn)氣型脈管制冷機(jī)中由于直流導(dǎo)致的運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題。
文檔編號(hào)F25B9/14GK2859382SQ20052001539
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2005年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月9日
發(fā)明者陳國(guó)邦, 湯珂, 金滔, 顏鵬達(dá) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)