低振動大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機的制作方法
【技術領域】
[0001]本專利涉及制冷與低溫領域的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，特別涉及一種采用環(huán)形柱狀蓄冷器與排出器分置的低振動、大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機。
【背景技術】
[0002]斯特林制冷機在航天紅外遙感領域廣泛應用，用來對紅外探測器焦平面進行制冷。自由活塞式斯特林制冷機中，膨脹機沒有電機驅動，依靠壓縮機提供的壓力波驅動排除器往復運動；膨脹機中排出器依靠圓柱彈簧或者膜片彈簧支撐并提供系統(tǒng)剛度。相對與牛津型斯特林制冷機，其具有體積小、重量輕的優(yōu)點。傳統(tǒng)的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機采取的是蓄冷器與排出器集成的方式，金屬絲網填料填置在排出器殼體內，與排出器一起做往復運動，隨著冷量增加，需要的蓄冷填料體積增加，因此導致膨脹機排出器的質量增大，膨脹機振動隨之大幅增大，限制了大冷量自由活塞式斯特林制冷機在紅外焦平面探測器制冷領域的應用。

【發(fā)明內容】

[0003]本專利的目的是提供一種低振動大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，可有效地解決大冷量自由活塞式斯特林制冷機膨脹機振動大的問題。
[0004]本專利提供一種低振動大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，所述的膨脹機包括蓄冷器外殼、氣缸、熱端換熱器、蓄冷器、排出器、冷端換熱器和排出器支撐彈簧。
[0005]膨脹機通過連管8與壓縮機相連；振蕩的工質氣體通過連管進入膨脹機熱端腔體9，部分振蕩工質經熱端換熱器3進入蓄冷器填料4，通過冷端換熱器5與膨脹腔10內的氣體實現(xiàn)換熱；部分作用于排出器6推動其往復運動，在膨脹腔10實現(xiàn)制冷。
[0006]所述的排出器6中不填充蓄冷器填料，將蓄冷器填料4置于排出器6外側成環(huán)形布置，使得排出器6成為一個空心的真空殼體或填充輕質絕熱填料的殼體；所述的排出器6依靠彈簧8支撐，在氣動力的作用下做往復運動。
[0007]蓄冷器填料4為環(huán)形網片，填充在蓄冷器外殼I與氣缸2構成的圓柱體空間內。
[0008]所述的熱端換熱器3為環(huán)形柱狀結構，在氣體流動的軸向方向割多條狹縫301，用于氣體換熱和導流。
[0009]冷端換熱器5為階梯環(huán)柱狀結構，在氣體流動的軸向方向割多條狹縫501，用于氣體換熱和導流。
[0010]本專利提供的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，將傳統(tǒng)自由活塞式斯特林制冷機膨脹機排出器內的絲網填料置于排出器外側成環(huán)形布置，使得排出器成為一個小質量活塞體，可有效地降低膨脹機振動。
【附圖說明】
[0011]圖1為一種傳統(tǒng)的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機的結構示意圖。
[0012]圖2為本專利實施例的結構示意圖。其中I為蓄冷器外殼，2為氣缸，3為熱端換熱器，4為蓄冷器填料，5為冷端換熱器，6為排出器，7為彈簧。
[0013]圖3為本專利熱端換熱器3的結構圖，熱端換熱器為環(huán)形柱狀結構，在氣體流動的軸向方向割多條狹縫301，圖(a)為主視圖，圖(b)為剖面圖。
[0014]圖4為本專利冷端換熱器5的結構圖，冷端換熱器5為階梯環(huán)柱狀結構，在
[0015]氣體流動的軸向方向割多條狹縫501，圖(a)為主視圖，圖(b)為剖面圖。
【具體實施方式】
[0016]下面根據附圖及實施例(圖2?圖4)進一步描述本專利。
[0017]圖2所示為本專利實施例的結構示意圖。
[0018]根據圖2所示的結構，本實施例的一種低振動大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，它包括蓄冷器外殼1、氣缸2、熱端換熱器3、蓄冷器填料4、冷端換熱器5排出器6和彈簧7。為了減輕大冷量膨脹機推移活塞的質量，將蓄冷器4的絲網填料置于排出器5外側成環(huán)形布置，使得排出器5成為一個空心的真空殼體或填充輕質絕熱填料的殼體，排出器5依靠彈簧8支撐，在氣動力的作用下做往復運動，彈簧8可以是圓柱彈簧或膜片彈簧。
[0019]該膨脹機通過連管8與壓縮機相連。振蕩的工質氣體通過連管8進入膨脹機熱端腔體9，部分振蕩工質經熱端換熱器3進入蓄冷器填料4，通過冷端換熱器5與膨脹腔10內的氣體實現(xiàn)換熱；部分作用于排出器6推動其往復運動，在膨脹腔10實現(xiàn)制冷。
[0020]在該結構中，蓄冷器4兩端連接熱端換熱器3和冷端換熱器5，熱端換熱器3的作用是實現(xiàn)膨脹機熱腔9與外界的換熱及氣體從熱腔9到蓄冷器填料4的導流；冷端換熱器5的作用是實現(xiàn)膨脹機冷端取冷和氣體從蓄冷器填料4到膨脹腔10的導流。
【主權項】
1.一種低振動大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，它包括蓄冷器外殼(I)、氣缸(2)、熱端換熱器(3)、蓄冷器填料(4)、冷端換熱器(5)排出器(6)和彈簧(7)，其特征在于: 所述的膨脹機通過連管(8)與壓縮機相連；振蕩的工質氣體通過連管進入膨脹機熱端腔體(9)，部分振蕩工質經熱端換熱器(3)進入蓄冷器填料(4)，通過冷端換熱器(5)與膨脹腔(10)內的氣體實現(xiàn)換熱；部分作用于排出器(6)推動其往復運動，在膨脹腔(10)實現(xiàn)制冷。
2.根據權利要求1所述的一種低振動大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，其特征在于:所述的排出器(6)中不填充蓄冷器填料，將蓄冷器填料⑷置于排出器(6)外側成環(huán)形布置，使得排出器(6)成為一個空心的真空殼體或填充輕質絕熱填料的殼體；所述的排出器(6)依靠彈簧(8)支撐，在氣動力的作用下做往復運動。
3.根據權利要求1所述的一種低振動大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，其特征在于:所述的蓄冷器填料(4)為環(huán)形網片，填充在蓄冷器外殼(I)與氣缸(2)構成的圓柱體空間內。
4.根據權利要求1所述的一種低振動大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，其特征在于:所述的熱端換熱器(3)為環(huán)形柱狀結構，在氣體流動的軸向方向割多條狹縫(301)，用于氣體換熱和導流。
5.根據權利要求1所述的一種低振動大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，其特征在于:所述的冷端換熱器(5)為階梯環(huán)柱狀結構，在氣體流動的軸向方向割多條狹縫(501)，用于氣體換熱和導流。
【專利摘要】本專利公開了一種低振動大冷量的自由活塞式斯特林制冷機膨脹機，其包括蓄冷器外殼、氣缸、熱端換熱器、蓄冷器、排出器、冷端換熱器和排出器支撐彈簧。該膨脹機通過連管與壓縮機相連，振蕩的工質氣體通過連管進入膨脹機熱端腔體，部分振蕩工質經熱端換熱器進入蓄冷器，通過冷端換熱器與膨脹腔內的氣體實現(xiàn)換熱；部分作用于排出器推動其往復運動，在膨脹腔實現(xiàn)制冷。本專利將蓄冷器絲網填料置于排出器外側成環(huán)形布置，使得排出器成為一個小質量活塞體，可有效地降低膨脹機振動。
【IPC分類】F25B9-14
【公開號】CN204373254
【申請?zhí)枴緾N201420770485
【發(fā)明人】李娜, 吳亦農, 蔣珍華, 曲曉萍, 府華
【申請人】中國科學院上海技術物理研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月9日