新型雙閥雙向進氣結構脈管制冷機的製作方法
2023-05-09 19:33:46 1
專利名稱：新型雙閥雙向進氣結構脈管制冷機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型雙閥雙向進氣結構脈管制冷機。
背景技術：
在由簡諧運動的壓縮機驅動的脈管制冷機中，工作流體是以交變流動為特徵的。當脈管制冷機處於雙向進氣模式工作時，由於閥門流量係數的不對稱性，進排氣過程中流進和流出雙向進氣閥的氣量不完全相同，在流經脈管、回熱器的閉合迴路中會引起直流。研究表明，即使直流流動只佔交變質量流的很小比例，它所引起的寄生熱流卻與脈管制冷機的理論製冷量處於同一數量級。這些從熱端流向冷端的附加熱流，不僅增加了冷端換熱器的負載，降低了脈管制冷機的性能，而且還是引起脈管制冷機製冷溫度不穩定的一個重要原因。消除和控制直流的方法有很多種，例如在高頻情況下採用內調相，低頻下採用四閥、主動氣庫型調相等。這些方法的共同缺點是結構複雜，不利於調節。
發明內容
本發明的目的是提供一種新型雙閥雙向進氣結構脈管制冷機。
它包括氣庫、小孔閥、脈管熱端換熱器、脈管、脈管冷端換熱器、冷頭、回熱器冷端換熱器、回熱器、回熱器熱端換熱器；所說的脈管熱端換熱器與回熱器熱端換熱器之間設有雙閥雙向進氣閥。
本發明用兩個並聯排列、流向相反的雙閥門結構代替傳統的雙向進氣的單閥門結構，具有操作簡單，效果明顯等優點。它利用了進排氣過程閥門流量係數的不對稱型，有效地實現了對循環於回熱器和脈管的直流流動進行控制，克服了傳統雙向進氣結構誘發的直流流動帶來的消極影響，從而改善了雙向進氣型脈管制冷機性能，避免了脈管和回熱器溫度反常分布、制冷機長壽命運行溫度不穩等問題。
圖1是新型雙閥雙向進氣結構脈管制冷機示意圖；圖2是雙閥雙向進氣結構布置圖。
具體實施例方式
新型雙閥雙向進氣結構脈管制冷機包括氣庫3、小孔閥4、脈管熱端換熱器5、脈管6、脈管冷端換熱器7、冷頭8、回熱器冷端換熱器9、回熱器10、回熱器、熱端換熱器11；所說的脈管熱端換熱器5與回熱器熱端換熱器11之間設有雙閥雙向進氣閥1、2。
雙閥雙向進氣閥為流向相反的並聯雙閥結構。
由於閥門流量係數的不對稱性，當按不同流向布置時，其產生的直流方向也將不同。為此，我們提出了如圖2所示的由正流閥門和逆流閥門並聯布置的雙閥結構，圖中箭頭代表閥門的主流方向，通常生產廠家會在閥門上用箭頭標出。由於兩支閥門的流向不同，此時它們各自由交變流引起直流方向正好相反，因此可以通過對兩個閥門開度的合理配置，實現對直流的控制和調節。需要說明的是，對於通常採用單閥雙向進氣結構，由於未對直流進行控制，當雙向進氣閥在開度很小的時候就獲得了最優開度，這是由於直流引起的溫度分布不合理使得閥門開度進一步增大帶來的壓比增加所引起的有利影響被直流所帶來的附加熱流的消極影響抵消了。而當採用雙閥結構對直流進行控制和調節時，雙向進氣閥開度可以增大，以利於提高脈管內壓比，減少回熱器流阻損失，進一步改善了脈管制冷機性能。必須說明，由於回熱器和脈管的壓差很小，即使雙向進氣閥開度很大，通過的流量也是有限的，不會惡化回熱性能。該結構對直流的控制原理清晰，操作簡便，可以十分有效地實現對雙向進氣脈管制冷機直流的控制和調節，極大地改善制冷機的性能。
對於脈管制冷機，在沒有直流情形下，脈管和回熱器各測溫點的溫度應基本呈線形分布。直流的存在將極大的影響回熱器和脈管各測溫點的溫度分布。因此，可以通過對回熱器和脈管溫度分布的考察直觀地判斷出直流的方向和大小。需要指出的是，對於雙向進氣脈管制冷機其性能除了直流的影響外，還與雙向進氣閥開度有關，即與流經回熱器和雙向進氣閥的氣量配比有關，因此在調節過程中，應充分考慮閥門開度和直流控制兩個環節。在初始調節的時候，先打開其中的一個雙向閥設為D1至DIV1開度，此時制冷機將會存在有循環於一定方向的直流，設其方向為從脈管熱端流向冷端，其幅度將隨閥門D1開度的增加而增大。然後打開另一個閥門D2，由於閥門流量係數具有方向性，此時D2引起的直流將與閥門D1引起的直流方向相反，從而可以實現對直流的控制，設當閥門D2開度為DIV2時可以將閥門D1開度為DIV1時引起的直流消除。而後再進一步開大閥門D1至DIV1』，與上述調節方式一樣，當閥門D2開度增至DIV2』時可以將閥門D1開度為DIV1』時引起的直流消除，依次類推直至性能最佳為止。藉助於測試系統顯示的溫度分布圖可以十分方便地實現對直流的控制。
權利要求
1.一種新型雙閥雙向進氣結構脈管制冷機，它包括氣庫[3]、小孔閥[4]、脈管熱端換熱器[5]、脈管[6]、脈管冷端換熱器[7]、冷頭[8]、回熱器冷端換熱器[9]、回熱器[10]、回熱器熱端換熱器[11]；其特徵在於在所說的脈管熱端換熱器[5]與回熱器熱端換熱器[11]之間設有雙閥雙向進氣閥[1]、[2]。
2.根據權利要求1所述的一種新型雙閥雙向進氣結構脈管制冷機，其特徵在於所說的雙閥雙向進氣閥為流向相反的並聯雙閥結構。
全文摘要
本發明公開了一種新型雙閥雙向進氣結構脈管制冷機。它包括氣庫、小孔閥、脈管熱端換熱器、脈管、脈管冷端換熱器、冷頭、回熱器冷端換熱器、回熱器、回熱器熱端換熱器;所說的脈管熱端換熱器與回熱器熱端換熱器之間設有雙閥雙向進氣閥。本發明能有效控制和調節循環於回熱器和脈管閉合迴路的直流流動,以提高制冷機的性能。消除和控制直流的方法有很多種,例如在高頻情況下採用內調相,低頻下採用四閥、主動氣庫型等調相方式來避免直流的產生。這些方法的共同缺點是結構複雜,不利於調節,無法發揮雙向進氣具有改善回熱器性能和提高脈管內壓比的優點。
文檔編號F25B41/04GK1389694SQ02112248
公開日2003年1月8日 申請日期2002年6月25日 優先權日2002年6月25日
發明者陳國邦, 蔣彥龍, 甘智華 申請人:浙江大學