專利名稱:一種斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器及制冷機的制作方法
【專利摘要】根據(jù)本實用新型所涉及的一種斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器及制冷機，斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器包括螺旋換熱板、上封板以及下封板，其中，螺旋換熱板的一面設(shè)置有以中心為起點的上螺旋漸開線溝槽，螺旋換熱器的另一面也設(shè)置有以中心為起點的下螺旋漸開線溝槽，上下兩層螺旋漸開線，形狀相同而螺旋線方向相反。換熱介質(zhì)從上導(dǎo)流口進入，經(jīng)過上螺旋漸開線溝槽到達中心處的導(dǎo)流孔，再通過導(dǎo)流孔到達下螺旋漸開線溝槽的起點，經(jīng)過下螺旋漸開線溝槽從下導(dǎo)流口流出，因此換熱面積較大，比表面積高，所以換熱效率較高，特別適合應(yīng)用于大制冷量斯特林制冷機。
【專利說明】
一種斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器及制冷機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種全新的斯特林制冷機環(huán)形換熱器，屬于工程熱物理的流動與傳熱領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]斯特林制冷機由壓縮單元與膨脹單元無閥連通而成，它采用氣體膨脹壓縮方式制冷。自問世以來，受到了航天、軍事等部門的青睞，現(xiàn)已應(yīng)用于光電、電子、真空、制冷等諸多領(lǐng)域。目前斯特林制冷機向大冷量、中高溫區(qū)(10K?270K)發(fā)展，同時制冷溫區(qū)也變廣。
[0003]換熱器是斯特林制冷機的重要部件，換熱器效率的高低對制冷機的制冷效率影響很大。換熱器的設(shè)計原則是流阻小、熱容大、比表面積高。換熱器安裝在斯特林制冷機的膨脹機部分，對于小型斯特林制冷機，一般把換熱器和膨脹活塞集成在一起，即在膨脹活塞內(nèi)部填充金屬絲作為換熱器。而在大制冷量的斯特林制冷機中，為了機器的動力學(xué)優(yōu)化匹配，需要減輕膨脹活塞的重量，因而金屬絲不再填充在膨脹活塞內(nèi)部，而是把填充金屬絲的換熱器單獨置于膨脹氣缸外側(cè)，其缺點是填充不均勻，影響換熱效果。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器。
[0005]本實用新型提供了一種斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器，設(shè)置在斯特林制冷機的冷頭端，用于斯特林制冷機熱量交換，具有這樣的特征:螺旋換熱板;設(shè)置在螺旋換熱板一面的上封板，與螺旋換熱板連接，用作螺旋換熱板的上蓋板；以及設(shè)置在螺旋換熱板另外一面的下封板，下封板的一面與螺旋換熱板連接，用作螺旋換熱板的下蓋板，下封板的另一面與冷頭連接，其中，螺旋換熱板的一面設(shè)置有以中心為起點的上螺旋漸開線溝槽，螺旋換熱器的另一面也設(shè)置有以中心為起點的下螺旋漸開線溝槽，上下兩層螺旋漸開線，形狀相同而螺旋線方向相反。
[0006]在本實用新型提供的斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，螺旋換熱板在中心處設(shè)置有導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔用于聯(lián)通螺旋換熱板的兩面。
[0007]另外，在本實用新型提供的斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，螺旋換熱板的上螺旋漸開線溝槽穿過旋換熱板的上層外緣構(gòu)成上導(dǎo)流口，螺旋換熱板的下螺旋漸開線溝槽穿過旋換熱板的下層外緣構(gòu)成下導(dǎo)流口。
[0008]另外，在本實用新型提供的斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，上螺旋漸開線和下螺旋漸開線溝槽的深度為2-4mm。
[0009]另外，在本實用新型提供的斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，上螺旋漸開線和下螺旋漸開線溝槽的槽口寬度為l_2mm。
[0010]另外，在本實用新型提供的斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，上封板、下封板及螺旋換熱板的材料為金屬。
[0011]另外，在本實用新型提供的斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，所述上封板、所述下封板及所述螺旋換熱板的材料為紫銅，其材料牌號為TU2。
[0012]另外，在本實用新型提供的斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器中，還可以具有這樣的特征:其中，所述上封板與所述螺旋換熱板之間通過焊接連接，所述下封板與所述螺旋換熱板之間通過焊接連接。
[0013]本實用新型還提供了一種具有雙層環(huán)形換熱器的斯特林制冷機，其特征在于，包括:斯特林制冷機本體，具有冷頭；以及雙層環(huán)形換熱器，具有下封板，所述下封板與所述冷頭固定連接，其中，雙層環(huán)形換熱器為斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器。
[0014]在本實用新型提供的具有雙層環(huán)形換熱器的斯特林制冷機，還可以具有這樣的特征:冷頭與下封板為粘結(jié)連接，粘合劑為含有環(huán)氧樹脂的低溫導(dǎo)熱膠。
[0015]實用新型的作用與效果
[0016]本實用新型所提供的用于斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器設(shè)置在斯特林制冷機的冷頭端，用于制冷機熱量交換，而不是像目前的斯特林制冷機那樣把換熱器和膨脹活塞集成在一起，這樣就能減輕膨脹活塞的重量，從而提高了制冷機的運行效率。
[0017]另外，因為本實用新型提供的斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器具有上下兩層螺旋漸開線溝槽，換熱介質(zhì)從上導(dǎo)流口進入，經(jīng)過上螺旋漸開線溝槽到達中心處的導(dǎo)流孔，再通過導(dǎo)流孔到達下螺旋漸開線溝槽的起點，經(jīng)過下螺旋漸開線溝槽從下導(dǎo)流口流出，因此換熱面積較大，比表面積高，所以換熱效率較高，特別適合應(yīng)用于大制冷量斯特林制冷機。
【附圖說明】

[0018]圖1是本實用新型的實施例中斯特林制冷機本體及雙層環(huán)形換熱器示意圖；
[0019]圖2是本實用新型的實施例中螺旋換熱板的俯視圖；以及
[0020]圖3是本實用新型的實施例中螺旋換熱板的中心剖面圖。
【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，以下實施例結(jié)合附圖對本實用新型提供的斯特林制冷機環(huán)形換熱器作具體闡述。
[0022]實施例
[0023]圖1是本實用新型實施例中斯特林制冷機本體及雙層環(huán)形換熱器示意圖。
[0024]如圖1所示，具有雙層環(huán)形換熱器的斯特林制冷機100具有:斯特林制冷機本體10及雙層環(huán)形換熱器20。
[0025]斯特林制冷機本體10包括冷頭，冷頭設(shè)置在斯特林制冷機本體10的上部。
[0026]其中，雙層環(huán)形換熱器20，包括:下封板21、螺旋換熱板22、上封板23。
[0027]下封板21，呈圓形，直徑為200mm，厚度為5mm，下封板21的制作材料為紫銅，其材料牌號為TU2。下封板21的一面內(nèi)部設(shè)置有空腔，下封板21與斯特林制冷機本體10的冷頭在空腔內(nèi)通過粘結(jié)連接，粘合劑為含有環(huán)氧樹脂的低溫導(dǎo)熱膠。
[0028]下封板21的另一面與設(shè)置在其上方的螺旋換熱板22通過焊接連接。
[O O2 9 ] 如圖2所示，螺旋換熱板2 2，呈圓形，直徑為2 O O mm，厚度為7 mm，螺旋換熱板2 2的面上開有從圓心開始的螺旋漸開線溝槽。
[0030]如圖3所示，螺旋換熱板22的一面設(shè)置有從圓心開始的上螺旋漸開線溝槽221，螺旋換熱板22的另一面也設(shè)置有從圓心開始的下螺旋漸開線溝槽222，上下兩層螺旋漸開線溝槽，方向相反，大小相等。螺旋換熱板22的上螺旋漸開線溝槽221穿過螺旋換熱板22的上層外緣構(gòu)成上導(dǎo)流口，螺旋換熱板22的下螺旋漸開線溝槽222穿過螺旋換熱板22下層外緣構(gòu)成下導(dǎo)流口，上導(dǎo)流口和下導(dǎo)流口呈豎直直線排列。螺旋換熱板22在中心處設(shè)置有導(dǎo)流孔223，通過導(dǎo)流孔223聯(lián)通螺旋換熱板22的兩面。上螺旋漸開線溝槽、下螺旋漸開線溝槽的深度為3mm，槽口寬度為2mm，螺旋換熱板22的制作材料為紫銅，其材料牌號為TU2，用于提供熱量交換。
[0031]上封板23，設(shè)置在螺旋換熱板22的上面，呈圓形，直徑為200mm，厚度為4mm，上封板23的制作材料為紫銅，其材料牌號為TU2，與螺旋換熱板22通過焊接連接，用作螺旋換熱板的上蓋板。
[0032]具有雙層環(huán)形換熱器的斯特林制冷機100工作原理如下:
[0033]雙層環(huán)形換熱器20安裝在斯特林制冷機本體10的冷頭上，操作人員連接雙層環(huán)形換熱器20與輸送換熱介質(zhì)的管路，換熱前的介質(zhì)從上導(dǎo)流口進入上螺旋漸開線溝槽221，通過中心處設(shè)置的導(dǎo)流孔223，流經(jīng)下螺旋漸開線溝槽222，換熱介質(zhì)經(jīng)過冷頭的冷卻，換熱后的介質(zhì)從下導(dǎo)流口輸出，用于對低溫真空栗、低溫超導(dǎo)材料的冷卻。
[0034]操作人員將換熱介質(zhì)氦氣從上導(dǎo)流口輸入，進口的溫度為80k，經(jīng)過雙層環(huán)形換熱器的換熱后，出口的溫度降為30-50k，輸出的溫度比輸入前的溫度低，用于對低溫真空栗、低溫超導(dǎo)材料的冷卻，這樣即完成了換熱過程。
[0035]實施例的作用與效果
[0036]本實用新型所提供的用于斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器設(shè)置在斯特林制冷機的冷頭端，用于制冷機熱量交換，而不是像目前的斯特林制冷機那樣把換熱器和膨脹活塞集成在一起，這樣就能減輕膨脹活塞的重量，從而提高了制冷機的運行效率。另外，因為本實用新型提供的斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器具有上下兩層螺旋漸開線溝槽，換熱介質(zhì)從上導(dǎo)流口進入，經(jīng)過上螺旋漸開線溝槽到達中心處的導(dǎo)流孔，再通過導(dǎo)流孔到達下螺旋漸開線溝槽的起點，經(jīng)過下螺旋漸開線溝槽從下導(dǎo)流口流出，因此換熱面積較大，比表面積高，所以換熱效率較高，特別適合應(yīng)用于大制冷量斯特林制冷機。
[0037]另外，因為本實施例雙層環(huán)形換熱器的上封板、下封板及螺旋換熱板的材料采用金屬，材料牌號為TU2，以及上封板與螺旋換熱板為焊接連接，下封板與螺旋換熱板為焊接連接，所以本實施雙層環(huán)形換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單，材料采購容易獲得，制造方便的優(yōu)點。
[0038]上述實施方式為本實用新型的優(yōu)選案例，并不用來限制本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器，設(shè)置在斯特林制冷機的冷頭端，用于所述斯特林制冷機熱量交換，其特征在于，具有: 螺旋換熱板； 設(shè)置在所述螺旋換熱板一面的上封板，與所述螺旋換熱板連接，用作所述螺旋換熱板的上蓋板；以及 設(shè)置在所述螺旋換熱板另外一面的下封板，所述下封板的一面與所述螺旋換熱板連接，用作所述螺旋換熱板的下蓋板，所述下封板的另一面與所述冷頭連接， 其中，所述螺旋換熱板的一面設(shè)置有以中心為起點的上螺旋漸開線溝槽，所述螺旋換熱器的另一面也設(shè)置有以中心為起點的下螺旋漸開線溝槽，上下兩層螺旋漸開線，形狀相同而螺旋線方向相反。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層環(huán)形換熱器，其特征在于: 其中，所述螺旋換熱板在所述中心處設(shè)置有導(dǎo)流孔，所述導(dǎo)流孔用于聯(lián)通所述螺旋換熱板的兩面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層環(huán)形換熱器，其特征在于: 其中，所述螺旋換熱板的所述上螺旋漸開線溝槽穿過所述旋換熱板的上層外緣構(gòu)成上導(dǎo)流口， 所述螺旋換熱板的所述下螺旋漸開線溝槽穿過所述旋換熱板的下層外緣構(gòu)成下導(dǎo)流□ O4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層環(huán)形換熱器，其特征在于: 其中，所述上螺旋漸開線和下螺旋漸開線溝槽的深度為2_4mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層環(huán)形換熱器，其特征在于: 其中，所述上螺旋漸開線和下螺旋漸開線溝槽的槽口寬度為l_2mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層環(huán)形換熱器，其特征在于: 其中，所述上封板、所述下封板及所述螺旋換熱板的材料為金屬。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙層環(huán)形換熱器，其特征在于: 其中，所述上封板、所述下封板及所述螺旋換熱板的材料為紫銅，其材料牌號為TU2。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層環(huán)形換熱器，其特征在于: 其中，所述上封板與所述螺旋換熱板之間通過焊接連接，所述下封板與所述螺旋換熱板之間通過焊接連接。9.一種具有雙層環(huán)形換熱器的斯特林制冷機，其特征在于，包括: 斯特林制冷機本體，具有冷頭；以及 雙層環(huán)形換熱器，具有下封板，所述下封板與所述冷頭固定連接， 其中，所述雙層環(huán)形換熱器為權(quán)利要求1-8中所述的斯特林制冷機雙層環(huán)形換熱器。10.如權(quán)利要求9所述的一種具有雙層環(huán)形換熱器的斯特林制冷機，其特征在于: 所述冷頭與所述下封板為粘結(jié)連接，粘合劑為含有環(huán)氧樹脂的低溫導(dǎo)熱膠。
【文檔編號】F25B9/14GK205718043SQ201620357943
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月26日
【發(fā)明人】陳曦, 葛睿涵, 申璐, 許睿飏, 黃大理
【申請人】上海理工大學(xué)