脈管型斯特林制冷機的製作方法

2023-05-05 18:41:01

專利名稱：脈管型斯特林制冷機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種脈管制冷機，特別涉及一種斯特林脈管制冷機。
脈管制冷機是在60年代發明而在80年代迅速發展的一種新型低溫制冷機，結構比較簡單，壓比亦低，但最大的不足是熱效率低;而斯特林制冷機則具有在理論上可達到卡諾循環相同的效率，但其高效率的工作溫度是在-196℃，當用於-40℃時，則由於受到傳熱溫差增大的影響，效率要下降，為此要使斯特林制冷機應用於-40℃左右的溫度時需要改進原有循環。
參考文獻1)ProceedingofⅢJapanese-SinoJointSeminaronSmallRefrigerationRelatedTopics1989.(PerformanceofModifiedPulseTubeRefrigerator)P154-1592)科技日報1992.3.19日本發明的目的在於提出一種脈管型斯特林制冷機，克服了斯特林制冷機用於-40℃時的缺點，綜合了脈管制冷機和斯特林制冷機的優點，具有熱效率高，無環境汙染的特點。
本發明包括一壓力發生器，壓力發生器通過一氣體冷卻管與一回熱器相連通，回熱器與一脈衝管相連通，脈衝管的兩端分別配置有冷端換熱器和熱端換熱器，冷端換熱器與一膨脹腔相連通，膨脹腔上配置有冷缸換熱器，熱端換熱器通過一閥門與一氣庫相連通。


圖1是本發明的系統示意圖。
圖2是本發明的實施例之一。
圖3是本發明的實施例之二。
下面，結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作詳細的說明。
參照圖1，本實用新型包括一壓力發生器(1)，壓力發生器(1)通過一氣體冷卻管(2)與一回熱器(3)相連通，回熱器(3)同軸配置有脈衝管(4);脈衝管(4)的兩端分別配置有層流化元件(8)和(9)，層流化元件(9)的外端是熱端換熱器(10)，熱端換熱器(10)通過一閥門(11)和管道(12)與一氣庫(13)相連通;回熱器(3)的冷端配置有冷端換熱器(5)，冷端換熱器(5)與一膨脹腔(7)相連通，膨脹腔(7)上配置有冷缸換熱器(6)。
壓力發生器(1)和膨脹腔(7)的推移活塞兩者可由同一電機通過曲柄連杆機構驅動，但兩者具有一相位角φ，即膨脹腔(7)的推移活塞比壓力發生器(1)的活塞超前一相位角φ運動。兩者亦可由直線電機驅動，通過控制電相位角來保證兩者的相位角。
壓力發生器(1)的活塞向上運動，使氣體壓縮，高壓氣體經氣體冷卻管(2)將熱量傳給大氣，然後進入回熱器(3)，由於回熱器填料已被前一個循環的氣體所冷卻，因此氣體經回熱器填料後被冷卻，通過冷端的層流化元件(8)進入脈衝管(4)，在脈衝管(4)內氣體從冷端流至熱端層流化元件(9)，壓力又再次升高，在脈管熱端換熱器(10)內將熱量傳給大氣，高壓氣體經閥門(11)進入氣庫(13);當壓力發生器(1)的活塞向下運動時，整機內壓力下降，氣庫(13)內的高壓氣體經閥門(11)流經熱端換熱器(10)和層流化元件(9)後流至脈衝管(4)，在脈衝管(4)內氣流逐漸膨脹至低壓產生冷量，同時由於膨脹腔(7)的推移活塞較壓力發生器(1)的活塞有一相位角，提前運動，因此氣流經脈管冷端層流化元件(8)後一部分氣流流至冷缸換熱器(6)內膨脹產生冷量，當壓力發生器(1)內的活塞降至最低點時，膨脹腔(7)的推移活塞則上升至冷缸換熱器(6)的頂部，將冷氣體推出冷缸，經回熱器(3)升溫，並將回熱器內的填料冷卻，最後經氣體冷卻管(2)回至壓力發生器(1)內。當壓力發生器(1)內的活塞再次向上運動，氣體又開始壓縮，再重複上述過程，如此循環重複進行，則在冷缸換熱器(6)和脈管冷端換熱器(5)處就可得到低溫的冷量，以供應用。
參照圖2，脈衝管(4)與冷缸換熱器(6)平行排列。壓力發生器(1)的活塞和膨脹腔(7)的推移活塞由同一電機通過曲柄連杆機構(14)驅動。
參照圖3，脈衝管(4)與冷缸換熱器(6)垂直置。壓力發生器(1)的活塞和膨脹腔(7)的推移活塞由同一電機通過曲柄連杆機構(14)驅動。
由此可見，由於壓力發生器(1)、氣體冷卻管(2)、回熱器(3)、脈衝管(4)、冷端換熱器(5)、層流化元件(8)、(9)、熱端換熱器(10)、閥門(11)、管道(12)、氣庫(13)組成了脈管制冷機系統，壓力發生器(1)、氣體冷卻管(2)、回熱器(3)、膨脹腔(7)、冷缸換熱器(6)組成了斯特林製冷系統，因此，本發明具有上述兩種制冷機的優點，應用於-40℃左右時的熱效率可比單純的斯特林制冷機的熱效率高15%左右(或在同樣冷量或同樣製冷溫度時可節約能量12%左右)。
權利要求
1.脈管型斯特林制冷機，包括一壓力發生器，本發明的特徵是，所說的壓力發生器通過一氣體冷卻管與一回熱器相連通，回熱器與一脈衝管相連通，脈衝管的兩端分別配置有熱端換熱器和冷端換熱器，熱端換熱器通過一閥門與氣庫相連通，冷端換熱器與一膨脹腔相連通，膨脹腔上配置有冷缸換熱器。
2.根據權利要求1所述的制冷機，其特徵在於，所說壓力發生器通過一氣體冷卻管與一回熱器相連通，回熱器同軸配置有脈衝管，脈衝管的兩端分別配置有冷端層流化元件和熱端層流化元件，熱端層流化元件的外端是熱端換熱器，熱端換熱器通過一閥門和管道與一氣庫相連通，回熱器的冷端配置有冷端換熱器，冷端換熱器與一膨脹腔相連通，膨脹腔上配置有冷缸換熱器。
3.根據權利要求1、2所述的制冷機，其特徵在於，所說的壓力發生器的活塞和膨脹腔的推移活塞由同一電機通過曲柄連杆機構驅動，兩者具有一相位角。
4.根據權利要求1、2所述的制冷機，其特徵在於，所說的壓力發生器的活塞和膨脹腔的推移活塞由直線電機驅動，其相位角通過控制電相位角來保證。
5.根據權利要求1所述的制冷機，其特徵在於，所說的脈衝管與冷缸換熱器平行排列。
6.根據權利要求1所述的制冷機，其特徵在於，所說的脈衝管與冷缸換熱器垂直布置。
全文摘要
脈管型斯特林制冷機，包括一壓力發生器及與之相連通的回熱器、脈衝管，脈衝管的兩端分別配置有冷端換熱器和熱端換熱器，冷端換熱器與一膨脹腔相連通，膨脹腔上配置有冷缸換熱器。它綜合了脈管制冷機和斯特林制冷機的優點，應用於-40℃左右時的熱效率，可比單純的斯特林制冷機的熱效率高15％左右。
文檔編號F25B9/06GK1079044SQ9210396
公開日1993年12月1日 申請日期1992年5月21日 優先權日1992年5月21日
發明者邊紹雄 申請人:西安交通大學