專利名稱：一種熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及制冷與低溫領(lǐng)域，特別涉及一種在熱耦合型脈沖管制冷機(jī)中 的低溫脈沖管制冷機(jī)的回?zé)崞魅肟诎惭b一熱緩沖管，從而減少回?zé)崞鲏航祿p失和 導(dǎo)熱損失的方法。
背景技術(shù)：
脈沖管制冷機(jī)按照其耦合方式可以分為氣耦合型和熱耦合型。熱耦合型脈沖 管制冷機(jī)的典型結(jié)構(gòu)如圖l所示，它主要由兩部分組成預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)和低 溫脈沖管制冷機(jī)，預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)的冷頭通過熱橋跟低溫脈沖管制冷機(jī)的回?zé)?器中部相連，對(duì)回?zé)崞鬟M(jìn)行預(yù)冷。這樣進(jìn)入低溫脈沖管制冷機(jī)的工作氣流先被預(yù) 冷到一定的溫度，再在冷頭產(chǎn)生更低的制冷溫度。
這樣的結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)不足第一，低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞鞯娜肟诙我簿褪?從制冷機(jī)入口到熱橋之間的部分，由于其內(nèi)部填充了回?zé)崞魈盍?，工作氣體在流 經(jīng)此段時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的壓力幅值損失，不利于獲得更低的制冷溫度；第二，入口 段回?zé)崞鲀?nèi)回?zé)崞魈盍系拇嬖谠黾恿藢?dǎo)熱損失，也不利于提高制冷機(jī)性能。鑒于 這兩點(diǎn)原因，我們提出用一段熱緩沖管取代入口段回?zé)崞?，從而達(dá)到減少導(dǎo)熱損 失和壓力損失的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型結(jié)構(gòu)的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)，減少制冷 機(jī)的導(dǎo)熱損失和壓力損失，使脈沖管制冷機(jī)可以獲得更好的制冷性能。 本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明提供的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)，包括預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A和低溫脈 沖管制冷機(jī)B;其特征在于，還包括連接于所述低溫脈沖管制冷機(jī)B的低溫脈沖 管制冷機(jī)回?zé)崞?和低溫脈沖管制冷機(jī)室溫?fù)Q熱器3之間的低溫脈沖管制冷機(jī)熱
緩沖管2;所述預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A的預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)冷頭10通過一熱橋9 與所述低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?的靠近所述低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖管2的一端相連。
本發(fā)明提供的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)，還可進(jìn)一步包括連接于所述低溫脈 沖管制冷機(jī)B的低溫脈沖管制冷機(jī)入口 4和低溫脈沖管制冷機(jī)脈管熱端層流化元 件7之間的雙向閥32。
所述低溫脈沖管制冷機(jī)B可為多級(jí)，其上一級(jí)低溫脈沖管制冷機(jī)的低溫脈沖 管制冷機(jī)冷頭通過熱橋與下一級(jí)低溫脈沖管制冷機(jī)的低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞鞯?靠近該下一級(jí)的低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖管的一端相連。
所述預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A也可為多級(jí)脈沖管制冷機(jī)。
所述低溫脈沖管制冷機(jī)B的低溫脈沖管制冷機(jī)調(diào)相部件8為慣性管結(jié)構(gòu)、連 接有氣庫的慣性管結(jié)構(gòu)或帶小孔閥的氣庫結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其關(guān)鍵在于，用熱 緩沖管連接低溫脈沖管制冷機(jī)的室溫?fù)Q熱器和回?zé)崞?，減少了其回?zé)崞鞯目傞L(zhǎng)度， 因此可以減少回?zé)崞鲀?nèi)的壓力損失和導(dǎo)熱損失，提高制冷機(jī)效率，獲得更低的制 冷溫度。


圖1為已有技術(shù)中的熱耦合型脈沖管制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)(兩級(jí)熱耦合脈沖管制冷機(jī))的結(jié)構(gòu) 示意圖。
圖3為本發(fā)明的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)(三級(jí)熱耦合脈沖管制冷機(jī))的結(jié)構(gòu) 示意圖。
圖4為本發(fā)明的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)(四級(jí)熱耦合脈沖管制冷機(jī))的結(jié)構(gòu) 示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明
實(shí)施例1:圖2為本發(fā)明的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)(兩級(jí)熱耦合脈沖管制冷 機(jī))的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A為單級(jí)結(jié)構(gòu)，低溫脈沖管制 冷機(jī)B的低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?和低溫脈沖管制冷機(jī)室溫?fù)Q熱器3之間連接 有低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖管2;預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A的預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)冷頭10通過一熱橋9與低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?的靠近所述低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩 沖管2的一端相連；低溫脈沖管制冷機(jī)B的低溫脈沖管制冷機(jī)調(diào)相部件8為連接 有氣庫的慣性管結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例中，預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A通過熱橋9將低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞? 預(yù)冷到60K左右；低溫脈沖管制冷機(jī)B的工作壓力為2.5MPa，工作氣流在進(jìn)入 低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?之前的壓力幅值為0.25MPa，經(jīng)過低溫脈沖管制冷機(jī) 回?zé)崞?之后，在脈管內(nèi)的壓力幅值仍然能夠達(dá)到0.21MPa;因?yàn)樵诘蜏孛}沖管 制冷機(jī)脈管6內(nèi)較大的壓力幅值，同時(shí)也因?yàn)榈蜏孛}沖管制冷機(jī)熱緩沖管2內(nèi)較 小的導(dǎo)熱損失，所以低溫脈沖管制冷機(jī)B的無負(fù)荷制冷溫度可以達(dá)到15K左右。
實(shí)施例2:圖3為本發(fā)明的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)(三級(jí)熱耦合脈沖管制冷 機(jī))的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖3可知，它主要由一個(gè)預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A和第一和第 二兩個(gè)低溫脈沖管制冷機(jī)B和B'組成；預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A為單級(jí)結(jié)構(gòu)，低溫 脈沖管制冷機(jī)B的低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?和低溫脈沖管制冷機(jī)室溫?fù)Q熱器3 之間連接有低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖2，第二低溫脈沖管制冷機(jī)B'的第二低溫脈 沖管制冷機(jī)回?zé)崞鱮和第二低溫脈沖管制冷機(jī)室溫?fù)Q熱器3'之間連接有第二低溫 脈沖管制冷機(jī)熱緩沖管2';預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A的預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)冷頭10通 過一熱橋9與低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?的靠近所述低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖管 2的一端相連，第一低溫脈沖管制冷機(jī)B的第一低溫脈沖管制冷機(jī)冷頭5通過第 二熱橋9'與第二低溫脈沖管制冷機(jī)B'的第二低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞鱨'的靠近 第二低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖管2'的一端相連；第一和第二低溫脈沖管制冷機(jī)B 和B'的第一和第二低溫脈沖管制冷機(jī)調(diào)相部件8和8'均為慣性管結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例中，預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A通過熱橋9將第一低溫脈沖管制冷機(jī)B的 第一低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?預(yù)冷到70K左右。第一低溫脈沖管制冷機(jī)B的第 一低溫脈沖管制冷機(jī)冷頭5的制冷溫度為18K左右，第二低溫脈沖管制冷機(jī)B' 的第二低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞鱨'的預(yù)冷溫度也是18K左右。第二低溫脈沖管制 冷機(jī)B'的工作壓力為2.0MPa,工作氣流在其熱緩沖管內(nèi)壓力幅值為0.2MPa，在 脈管內(nèi)的壓力幅值仍然能夠達(dá)到0.16MPa。因?yàn)樵诿}管內(nèi)較大的壓力幅值，同時(shí) 也因?yàn)闊峋彌_管內(nèi)較小的導(dǎo)熱損失，所以第二低溫脈沖管制冷機(jī)B'的無負(fù)荷制冷 溫度可以達(dá)到4K左右。實(shí)施例3:圖4為本發(fā)明的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)(四級(jí)熱耦合脈沖管制冷 機(jī))的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖4可知，它主要由一個(gè)預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A和一個(gè)低溫 脈沖管制冷機(jī)B組成。，預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A為三級(jí)氣耦合脈沖管制冷機(jī)，低溫 脈沖管制冷機(jī)B的低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?和低溫脈沖管制冷機(jī)室溫?fù)Q熱器3 之間連接有低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖2;預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)A的預(yù)冷脈沖管制冷 機(jī)冷頭10通過一熱橋9與低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?的靠近所述低溫脈沖管制冷 機(jī)熱緩沖管2的一端相連；低溫脈沖管制冷機(jī)B的低溫脈沖管制冷機(jī)調(diào)相部件8 為帶小孔閥的氣庫結(jié)構(gòu)，低溫脈沖管制冷機(jī)B的低溫脈沖管制冷機(jī)入口 4和低溫 脈沖管制冷機(jī)脈管熱端層流化元件7之間安裝了雙向進(jìn)氣閥17。 本實(shí)施例中，在低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞鱨的入口，預(yù)冷溫度達(dá)到7K。低溫脈沖
管制冷機(jī)的工作壓力為1.5MPa，工作氣流在其熱緩沖管內(nèi)壓力幅值為0.I5MPa， 在脈管內(nèi)的壓力幅值仍然能夠達(dá)到0.12MPa。因?yàn)樵诿}管內(nèi)較大的壓力幅值，同 時(shí)也因?yàn)闊峋彌_管內(nèi)較小的導(dǎo)熱損失，所以低溫脈沖管制冷機(jī)的無負(fù)荷制冷溫度 可以達(dá)到2K左右。
權(quán)利要求
1、一種熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)，包括預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)(A)和低溫脈沖管制冷機(jī)(B)；其特征在于，還包括連接于所述低溫脈沖管制冷機(jī)(B)的低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?1)和低溫脈沖管制冷機(jī)室溫?fù)Q熱器(3)之間的低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖管(2)；所述預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)(A)的預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)冷頭(10)通過一熱橋(9)與所述低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞?1)的靠近所述低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖管(2)的一端相連。
2、 按照權(quán)利要求書1所述的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，還進(jìn)一 步包括連接于所述低溫脈沖管制冷機(jī)(B)的低溫脈沖管制冷機(jī)入口 (4)和低溫 脈沖管制冷機(jī)脈管熱端層流化元件(7)之間的雙向閥(17)。
3、 按照權(quán)利要求書1所述的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述低 溫脈沖管制冷機(jī)(B)為多級(jí)，其上一級(jí)低溫脈沖管制冷機(jī)的低溫脈沖管制冷機(jī) 冷頭通過熱橋與下一級(jí)低溫脈沖管制冷機(jī)的低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞鞯目拷撓?一級(jí)的低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖管的一端相連。
4、 按照權(quán)利要求書1所述的一種熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所 述預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)(A)為多級(jí)脈沖管制冷機(jī)。
5、 按照權(quán)利要求書2所述的熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)，其特征在于所述低 溫脈沖管制冷機(jī)(B)的低溫脈沖管制冷機(jī)調(diào)相部件(8)為慣性管結(jié)構(gòu)、連接有 氣庫的慣性管結(jié)構(gòu)或帶小孔閥的氣庫結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱耦合多級(jí)脈沖管制冷機(jī)，包括預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)和低溫脈沖管制冷機(jī)；其特征在于，還包括連接于所述低溫脈沖管制冷機(jī)的低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞骱偷蜏孛}沖管制冷機(jī)室溫?fù)Q熱器之間的低溫脈沖管制冷機(jī)熱緩沖管；所述預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)的預(yù)冷脈沖管制冷機(jī)冷頭通過一熱橋與所述低溫脈沖管制冷機(jī)回?zé)崞鞯目拷龅蜏孛}沖管制冷機(jī)熱緩沖管的一端相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其關(guān)鍵在于，用熱緩沖管連接低溫脈沖管制冷機(jī)的室溫?fù)Q熱器和回?zé)崞?，減少了其回?zé)崞鞯目傞L(zhǎng)度，因此可以減少回?zé)崞鲀?nèi)的壓力損失和導(dǎo)熱損失，提高制冷機(jī)效率，獲得更低的制冷溫度。
文檔編號(hào)F25B9/14GK101294752SQ20071009893
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月29日
發(fā)明者吳劍峰, 巍 戴, 羅二倉, 胡劍英 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所