用於同軸脈管制冷機的螺紋焊接整體狹縫式冷頭的製作方法
2023-05-29 09:58:31 2
專利名稱：用於同軸脈管制冷機的螺紋焊接整體狹縫式冷頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製冷技術領域的制冷機的構件，具體是一種用於同軸脈管制 冷機的螺紋焊接整體狹縫式冷頭。
背景技術：
脈管制冷機是利用高低壓氣體對脈管空腔的充放氣過程獲得製冷效果的。根 據脈管制冷機中蓄冷器和脈管的位置，又可以分為同軸型，U型和連軸型。從結 構上來看，對於優化的同軸布置的脈管制冷機，它們更以結構緊湊，體積小受到 廣泛的關注。
人們一直在改進脈管制冷機的結構來進一步提高它的性能。同軸型脈管制冷 機中的氣體在冷端產生製冷效應，蓄冷器中的氣體經過冷端換熱器後折彎180° 進入脈管中，因此脈管冷端的導流、換熱結構對制冷機的性能影響很大。
經對現有技術的文獻檢索發現，中國專利CN101067523 "—種用於同軸型脈 管制冷機的整體式冷頭"，其冷頭由紫銅塊的圓柱體構成，整體式冷頭為圓柱體， 圓柱體底部沿外周有一用於與蓄冷器外殼焊接的翻邊，圓柱體中心開有圓孔，圓 孔四周開有均布的放射狀的狹縫，狹縫深度與圓孔深度相等，在柱狀體上與圓孔 同軸開有一用於制冷機的脈管插入的環形槽道，環形槽道的深度要小於狹縫深 度，以便蓄冷器冷端氣體通過狹縫與脈管中的氣體交流。此冷頭在中心開有圓孔， 並且有一定深度，形成比較大的冷頭空體積。而且做為脈管冷端的層流化元件， 中心圓孔及輻射式狹縫結構對工質氣體的層流化效果不佳。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種用於同軸脈管制冷機的螺紋 焊接整體狹縫式冷頭，該冷頭集脈管冷端氣體導流器、蓄冷器冷端氣體均布器、 冷端換熱器於一體，本發明用了獨特的螺紋焊接方式及整體狹縫式結構，可以保 證焊接的可靠性，提高了在高壓氣體下檢漏的安全性。同時選擇合適的槽數和槽 寬可以使該冷頭具有換熱面積大，低的冷頭空體積和低的壓力損失。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明所述冷頭整體包括上冷頭、下冷 頭、冷端擋板和紫銅絲網，上冷頭和下冷頭螺紋連接後再焊接，冷頭整體中間有 冷端擋板，冷端擋板內填充有紫銅絲網。
所述下冷頭為一塊圓柱體，分為兩層即底座和凸臺，凸臺上有軸向對稱的均 勻分布的狹縫，狹縫深度與凸臺的高度相同。底座外周有外螺紋。
所述上冷頭為一圓柱體，其中心有一圓孔，圓孔四周有均布的放射狀的狹縫， 狹縫的寬度長度與下冷頭上的狹縫一致，下端有沉 L，沉孔深度與下冷頭凸臺高 度相同，並與下冷頭的凸臺形成配合，沉孔外徑圓周與狹縫的外徑圓周相同。狹 縫的寬度與數目和下冷頭的相同。
所述上冷頭兩端為內螺紋結構，與所述下冷頭的外螺紋進行配合，另一端可 以與蓄冷器螺紋配合，並且配合後均留有餘量以供焊接。
本發明上述結構可以保證焊接的可靠性，提高了在高壓氣體下檢漏的安全 性。同時選擇合適的狹縫數和狹縫寬可以使該冷頭具有換熱面積大，低的冷頭空 體積和低的壓力損失。
所述冷端擋板為一環狀圓柱體結構，靠近下冷頭的部分填充有紫銅絲網，餘 下部分為脈管插入部分，蓄冷器中的氣體通過冷頭的狹縫和紫銅絲網進入到脈管 中。
所述狹縫可以採用開槽的方式形成，沿上冷頭中心圓孔向外開數條均勻分布 的徑向槽，沿下冷頭凸臺上表面向下開槽，開至下冷頭底座上表面，上下冷頭的 槽對齊，形成所述的狹縫。
所述下冷頭凸臺與上冷頭下端的沉孔形成配合，蓄冷器與脈管通過上下冷頭 形成的對齊的狹縫相通。
本發明中，冷端擋板以外部分的為蓄冷器冷端氣體均布器部分，冷端擋板以 內部分為脈管冷端導流器層疊的紫銅絲網和脈管伸入段，紫銅絲網作為脈管冷端 導流器作用。蓄冷器和脈管中的氣體通過焊接式上、下冷頭的狹縫導通。氣體流 經狹縫時，脈管制冷機產生的冷量通過對流換熱傳輸到冷頭內表面，再經導熱傳 輸到冷頭外表面；均布的狹縫在換熱同時，起到對氣體均布和導流的作用。
本發明的最大優點是
1.該焊接式冷頭與工作氣體換熱面積大，冷量能有效地傳輸到冷頭外表面。 均布的狹縫對蓄冷器的氣體均布和導流效果好，在脈管冷端利用層疊的紫銅絲網做為導流器，減少了冷端空體積，同時也對流入脈管內的氣體起到了層流化的作 用，降低產生渦旋的可能性。
2.脈管制冷機冷端部分存在冷頭上部分與蓄冷器，上冷頭和下冷頭之間的 兩個焊接點，而且均是先螺紋連接，再焊接的結構，保證焊接的可靠性和檢漏的 安全性。
圖l為本發明實施例俯視其中只標註下冷頭、上冷頭和冷端擋板。
圖2為本發明實施例軸向剖視其中剖切面經過狹縫的剖視圖。
圖3為本發明實施例軸向剖視其中剖切面不經過狹縫的剖視圖。
圖4為本發明實施例上冷頭的俯視和軸向剖視其中(a)為俯視圖，(b)為剖切面經過狹縫的剖視圖，(c)為剖切面 不經過狹縫的剖視圖。
圖5為本發明實施例下冷頭的主視和俯視其中(a)為主視圖，(b)為俯視圖中上冷頭l、下冷頭2、冷端擋板3、紫銅絲網4、脈管5、蓄冷器6;沉孔 101、內螺紋102、凸臺202上的槽201、凸臺202和底座203。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 範圍不限於下述的實施例。
如圖所示，本發明包括上冷頭1、下冷頭2、冷端擋板3和層疊紫銅絲網4 四部分構成。上冷頭l兩端都有內螺紋， 一端與下冷頭2的外螺紋連接後焊接， 另一端與蓄冷器6—端螺紋連接後焊接；上冷頭l中心開有圓孔，圓孔四周開有 均布的放射狀的狹縫，圓孔內裝有冷端擋板3。在本發明的螺紋焊接一體式冷頭 中，冷端擋板3以外部分的為蓄冷器冷端氣體均布器部分，冷端擋板以內部分為 脈管冷端導流器層疊的紫銅絲網4和脈管伸入段，紫銅絲網4作為脈管冷端導流 器作用。蓄冷器6和脈管5中的氣體通過焊接式下冷頭2的狹縫導通。氣體流經狹縫時，脈管制冷機產生的冷量通過對流換熱傳輸到冷頭內表面，再經導熱傳輸 到冷頭外表面；均布的狹縫在換熱同時，起到對氣體均布和導流的作用。
圖l所示為本發明實施例俯視圖，圖中顯示了上冷頭l、下冷頭2和冷端擋 板3三個零件，紫銅絲網4未顯示出。上冷頭1從中心圓孔向外徑向開18條槽， 槽寬為0.4rara，槽的外徑與蓄冷器6絲網的外徑相同，槽的深度與冷端擋板3的 高度相同。下冷頭2凸臺部分也開有18條0.4mm寬的槽。上下冷頭的槽對齊後 形成狹縫。中間冷端擋板3起到阻隔上冷頭1氣體和層疊紫銅絲網4中的氣體互 竄的作用，防止氣體不經過下冷頭2的槽直接進入到紫銅絲網4中去而降低冷頭 的整體換熱效果。
如圖2-3所示，為本發明實施例軸向剖視圖。冷端擋板3為一環狀圓柱體結 構，其內壁上半部分緊密配合脈管5冷端外壁，下部分填充紫銅絲網4做為脈管 的冷端導流器，並且利用下冷頭2和脈管5端面壓緊。紫銅絲網4為紫銅圓形絲 網。
如圖2-4所示，上冷頭1中心開有圓孔，其內壁與冷端擋板3外壁形成緊密 配合。上冷頭1下端有一沉孔101，沉孔101深度2mm，其內徑與槽的外徑相同。 上冷頭1上下兩端均有內螺紋102，上端與蓄冷器6相連後焊接，下端與下冷頭 2相連後焊接。上冷頭1的內螺紋102和退刀槽的總長度略長於蓄冷器6冷端螺 紋長度和下冷頭2的螺紋長度，以便留出餘量焊接。
如圖2-5所示下冷頭2分為凸臺202和底座203。凸臺202高為2mm，上有 軸向對稱均勻分布的槽201，槽深至底座203上表面。凸臺高度和外徑與上冷頭 l沉孔的深度和內徑相同，兩者形成配合。凸臺202上的槽與上冷頭1的槽對齊 形成狹縫，使蓄冷器6和脈管5能夠相通。底座203外周有螺紋，可與上冷頭l 下端的內螺紋102配合。
本發明冷頭由高導熱率材料紫銅製成，冷頭整體由上冷頭和下冷頭兩部分焊 接而成，上下冷頭均可通過線切割的方法獲得很高的精度，焊接時可以保證上下 冷頭的槽能夠對齊。這種結構可以保證焊接的可靠性，提高了在高壓氣體下檢漏 的安全性。同時選擇合適的槽數和槽寬可以使該冷頭具有換熱面積大，低的冷頭 空體積和低的壓力損失。
權利要求
1、一種用於同軸脈管制冷機的螺紋焊接整體狹縫式冷頭，其特徵在於包括上冷頭、下冷頭、冷端擋板和紫銅絲網，上冷頭和下冷頭螺紋連接後再焊接，冷頭整體中間有冷端擋板，冷端擋板內填充有紫銅絲網，其中所述下冷頭分為底座和凸臺，凸臺上有軸向對稱的均勻分布的狹縫，狹縫深度與凸臺的高度相同，底座外周有外螺紋；所述上冷頭為一圓柱體，其中心有一圓孔，圓孔四周有均布的放射狀的狹縫，狹縫的寬度長度與下冷頭上的狹縫一致，下端有沉孔，沉孔深度與下冷頭凸臺高度相同，並與下冷頭的凸臺形成配合，上冷頭狹縫的寬度與數目和下冷頭上狹縫的寬度與數目相同；所述上冷頭兩端為內螺紋，與所述下冷頭的外螺紋進行配合，另一端與蓄冷器螺紋配合。
2、 根據權利要求1所述的用於同軸脈管制冷機的螺紋焊接整體狹縫式冷頭， 其特徵是，所述冷端擋板為一環狀圓柱體結構，靠近下冷頭的部分填充有紫銅絲 網，餘下部分為脈管插入部分，蓄冷器中的氣體通過冷頭的狹縫和紫銅絲網進入 到脈管中。
3、 根據權利要求1所述的用於同軸脈管制冷機的螺紋焊接整體狹縫式冷頭， 其特徵是，所述上冷頭，其上的沉孔外徑圓周與狹縫的外徑圓周相同。
4、 根據權利要求1或3所述的用於同軸脈管制冷機的螺紋焊接整體狹縫式 冷頭，其特徵是，所述狹縫為槽，沿上冷頭中心圓孔向外開數條均勻分布的徑向 槽，沿下冷頭凸臺上表面向下開槽，開至下冷頭底座上表面，上下冷頭的槽對齊， 形成所述的狹縫。
5、 根據權利要求1所述的用於同軸脈管制冷機的螺紋焊接整體狹縫式冷頭， 其特徵是，所述下冷頭凸臺與上冷頭下端的沉孔形成配合，蓄冷器與脈管通過上 下冷頭形成的對齊的狹縫相通。
全文摘要
本發明公開了一種製冷技術領域的用於同軸脈管制冷機的螺紋焊接整體狹縫式冷頭，包括上冷頭、下冷頭、冷端擋板和紫銅絲網，上冷頭和下冷頭螺紋連接後再焊接，冷頭整體中間有冷端擋板，冷端擋板內填充有紫銅絲網，其中下冷頭分為底座和凸臺，凸臺上有軸向對稱的均勻分布的狹縫，狹縫深度與凸臺的高度相同，底座外周有外螺紋；上冷頭為一圓柱體，其中心有一圓孔，圓孔四周有均布的放射狀的狹縫，狹縫的寬度長度與下冷頭上的狹縫一致；所述上冷頭兩端為內螺紋結構與所述下冷頭的外螺紋進行配合，另一端與蓄冷器螺紋配合，並且配合後均留有餘量以供焊接。本發明具有很大的換熱面積，焊接結構保證了高壓氣體檢漏的安全性和焊接的可靠性。
文檔編號F25B9/14GK101298948SQ20081003957
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月26日 優先權日2008年6月26日
發明者劉華萱, 巨永林, 偉 蘇 申請人:上海交通大學