專利名稱：一種單屏真空多層絕熱的單級脈管制冷機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷與低溫技術(shù)領(lǐng)域中的小型低溫制冷機，尤其涉及一種單屏 真空多層絕熱的單級脈管制冷機。
技術(shù)背景脈管制冷機技術(shù)在現(xiàn)代低溫制冷技術(shù)領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位。因其消除了低溫下的排出器，所以要比傳統(tǒng)的G-M制冷機和斯特林制冷機更加可靠， 無維護運行時間大大延長，因此在航天、軍事等方面有著非常廣泛的應(yīng)用前景。 脈管制冷機的基本原理是利用高低壓氣體對脈管空腔的充放氣過程而獲得 制冷效果的?；?zé)崞鞯淖饔檬抢鄯e上一次循環(huán)所得的冷量，并傳遞給下一次循 環(huán)流入氣體而使脈管冷端溫度逐漸降低下去，其工作過程如下-a、 高壓氣體通過被控制的旋轉(zhuǎn)閥流經(jīng)回?zé)崞饕詫訝盍鲃有问竭M入脈管，漸 次推擠管內(nèi)氣體向封閉端移動，同時使之受到擠壓，壓力升高，溫度上升，在 脈管封閉端氣體的溫度達到最高值。b、 布設(shè)在脈管熱端的換熱器將熱量帶走，使管內(nèi)氣體因放熱其溫度和壓力 稍有降低。c、 旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動使系統(tǒng)內(nèi)氣體與壓縮機低壓側(cè)直接連通，脈管內(nèi)氣體又以層 狀流動漸次向壓縮機推移擴張，氣體膨脹降壓而獲得低溫。d、 旋轉(zhuǎn)閥再次轉(zhuǎn)換，使系統(tǒng)與壓縮機高壓側(cè)連通，重復(fù)上述循環(huán)。 在課題組成員的不斷努力下，我們研制出了可達到IOK溫區(qū)的單級脈管制冷機，但目前采用的單一真空多層絕熱的方法已不適應(yīng)制冷機的發(fā)展需要。經(jīng) 計算分析表明，IOK溫區(qū)的漏熱較大，為了能使單級脈管制冷機獲得更低的無 負荷制冷溫度和在20K溫區(qū)有更大的制冷量，這就需要一種新的絕熱技術(shù)，本 發(fā)明由此產(chǎn)生。目前低溫制冷機通常采用的保溫方式是真空多層絕熱，即在制冷機的冷頭、 脈管和回?zé)崞魃戏謩e包多層單面鍍鋁滌綸，然后將其放入真空腔中，腔內(nèi)的真 空度在10—g—10—^a。該種絕熱方式存在一個問題由于絕熱材料的層數(shù)比較多， 因此無法得知制冷機冷頭處確切的真空度，由此產(chǎn)生的漏熱對制冷機的性能有較大影響。從其他研究者的工作中，可以看出，在回?zé)崞髦胁恳霾糠掷淞繉χ评錂C
冷頭的制冷溫度和整機功耗幾乎沒有太大的影響。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了提高制冷機冷頭附近的真空度，同時降低冷頭所在環(huán) 境的背景溫度以減少由于導(dǎo)熱和輻射漏熱引起的冷量損失，提供一種單屏真空 多層絕熱的單級脈管制冷機。它包括壓縮機、旋轉(zhuǎn)閥、小孔閥、雙向進氣閥、氣庫、封蓋、法蘭、回?zé)?器、脈管、銅環(huán)、冷屏、冷頭和絕熱材料，壓縮機與旋轉(zhuǎn)閥相連接，旋轉(zhuǎn)閥分 別與回?zé)崞鳠岫撕碗p向進氣閥的一端相連接，氣庫經(jīng)小孔閥分別與脈管熱端、雙向進氣閥另一端相連接，在回?zé)崞飨虏?0-40K溫區(qū)位置設(shè)有銅環(huán)，銅環(huán)與冷 屏相連接，在冷頭和冷屏的外表面包有真空鍍鋁薄膜絕熱材料。所述的銅環(huán)套在回?zé)崞鞑讳P鋼管外表面，或者兩不銹鋼管分別嵌焊在銅環(huán) 上。銅環(huán)與回?zé)崞鞴鼙凇~環(huán)與冷屏之間設(shè)有銦片，并用螺栓緊固。本發(fā)明將回?zé)崞髦胁康牟糠掷淞恳频嚼淦辽希估淦恋臏囟仍?0-40K之間， 大大降低了冷頭所在環(huán)境的背景溫度；且制冷機冷頭附近的真空度也能夠得到 保證。這樣可以大大減少制冷機在低溫下的漏熱，以使單級脈管制冷機能達到 更低的無負荷制冷溫度和有更大的制冷量。


圖1是用于單級脈管制冷機的單屏真空多層絕熱系統(tǒng)示意圖；圖2是上下兩部分不銹鋼管分別嵌套在銅環(huán)里面的局部示意圖；圖中壓縮機l、旋轉(zhuǎn)閥2、小孔閥3、雙向進氣閥4、氣庫5、封蓋6、法蘭7、回?zé)崞?、脈管9、銅環(huán)IO、冷屏ll、冷頭12和絕熱材料13。
具體實施方式
如圖1、 2所示，單屏真空多層絕熱的單級脈管制冷機包括壓縮機1、旋轉(zhuǎn) 閥2、小孔閥3、雙向進氣閥4、氣庫5、封蓋6、法蘭7、回?zé)崞?、脈管9、 銅環(huán)10、冷屏11、冷頭12和絕熱材料13，壓縮機1與旋轉(zhuǎn)閥2相連接，旋轉(zhuǎn) 閥2分別與回?zé)崞?熱端和雙向進氣閥4的一端相連接，氣庫5經(jīng)小孔閥3分 別與脈管9熱端、雙向進氣閥4另一端相連接，在回?zé)崞?下部30-40K溫區(qū)位 置設(shè)有銅環(huán)10，銅環(huán)10與冷屏11相連接，在冷頭12和冷屏11的外表面包有 真空鍍鋁薄膜絕熱材料13。所述的銅環(huán)10套在回?zé)崞?不銹鋼管外表面，或者兩不銹鋼管分別嵌焊在 銅環(huán)10上。銅環(huán)10與回?zé)崞?管壁、銅環(huán)與冷屏之間設(shè)有銦片，并用螺栓緊 固。 具體連接方法是，首先在制冷機的冷頭包上絕熱材料，其次將銅環(huán)固定在 回?zé)崞飨虏?，然后把冷屏連接到銅環(huán)上，以上連接均用螺栓緊固，最后再在冷 屏外部包上絕熱材料。
權(quán)利要求
1. 一種單屏真空多層絕熱的單級脈管制冷機，其特征在于它包括壓縮機 (1)、旋轉(zhuǎn)閥(2)、小孔閥(3)、雙向進氣閥(4)、氣庫(5)、封蓋(6)、法蘭(7)、回?zé)?器(8)、脈管(9)、銅環(huán)(IO)、冷屏(ll)、冷頭(12)和絕熱材料(13)，壓縮機(l)與旋 轉(zhuǎn)閥(2)相連接，旋轉(zhuǎn)閥(2)分別與回?zé)崞?8)熱端和雙向進氣閥(4)的一端相連接， 氣庫(5)經(jīng)小孔閥(3)分別與脈管(9)熱端、雙向進氣閥(4)另一端相連接，在回?zé)崞?(8)下部30-40K溫區(qū)位置設(shè)有銅環(huán)(10)，銅環(huán)(10)與冷屏(11)相連接，在冷頭(12) 和冷屏(11)的外表面包有真空鍍鋁薄膜絕熱材料(13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單屏真空多層絕熱的單級脈管制冷機，其特 征在于，所述的銅環(huán)(10)套在回?zé)崞?8)不銹鋼管外表面，或者兩不銹鋼管分別嵌 焊在銅環(huán)(10)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單屏真空多層絕熱的單級脈管制冷機， 其特征在于，所述的銅環(huán)(10)與回?zé)崞?8)管壁、銅環(huán)(10)與冷屏(11)之間設(shè)有銦片，并用螺栓緊固。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單屏真空多層絕熱的單級脈管制冷機。它包括壓縮機、旋轉(zhuǎn)閥、小孔閥、雙向進氣閥、氣庫、封蓋、法蘭、回?zé)崞?、脈管、銅環(huán)、冷屏、冷頭和絕熱材料，壓縮機與旋轉(zhuǎn)閥相連接，旋轉(zhuǎn)閥分別與回?zé)崞鳠岫撕碗p向進氣閥的一端相連接，氣庫經(jīng)小孔閥分別與脈管熱端、雙向進氣閥另一端相連接，在回?zé)崞飨虏?0-40K溫區(qū)位置設(shè)有銅環(huán)，銅環(huán)與冷屏相連接，在冷頭和冷屏的外表面包有真空鍍鋁薄膜絕熱材料。本發(fā)明將回?zé)崞髦胁康牟糠掷淞恳频嚼淦辽?，使冷屏的溫度?0-40K之間，降低了冷頭所在環(huán)境的背景溫度；且制冷機冷頭附近的真空度也能夠得到保證。這樣可以減少制冷機在低溫下的漏熱，以使單級脈管制冷機能達到更低的無負荷制冷溫度和有更大的制冷量。
文檔編號F25B9/14GK101144658SQ20071015633
公開日2008年3月19日 申請日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者賀 孫, 烈 徐, 甘智華, 董文慶, 邱利民 申請人:浙江大學(xué)