專(zhuān)利名稱(chēng)：一種帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置的斯特林型脈沖管制冷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫制冷機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中的斯特林型脈沖管制冷機(jī)，特別是一種工作于40K以下溫區(qū)的帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置的斯特林型脈沖管制冷機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、空間技術(shù)、超導(dǎo)電子學(xué)、紅外探測(cè)、低溫生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)飛速發(fā)展，尤其是低溫電子學(xué)器件及低溫超導(dǎo)磁體在各領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，促進(jìn)了用于直接冷卻器件或者裝置的小型低溫制冷機(jī)的發(fā)展。相比于G-M制冷機(jī)或斯特林制冷機(jī)，脈沖管制冷機(jī)在冷端采用脈沖管結(jié)構(gòu)，去除了排出器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、振動(dòng)小、可靠性高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。而斯特林型脈沖管制冷機(jī)采用無(wú)閥壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓力波驅(qū)動(dòng)，制冷側(cè)氣體經(jīng)過(guò)壓縮與膨脹熱力過(guò)程，從而產(chǎn)生制冷效應(yīng)，具有體積小、效率聞等優(yōu)點(diǎn)。研究表明，脈沖管制冷機(jī)中壓力波動(dòng)與制冷工質(zhì)的體積流率的阻抗匹配關(guān)系對(duì)于提升制冷機(jī)的制冷性能非常重要，尤其在回?zé)崞髦胁扛浇膲毫Σ▌?dòng)與制冷工質(zhì)的體積流率處于同相時(shí)，回?zé)崞鲀?nèi)流動(dòng)損失最小，因此需在脈沖管熱端壓力相位大約需要領(lǐng)先制冷工質(zhì)的體積流率60°，并且對(duì)于一定的壓力波動(dòng)值，制冷工質(zhì)的體積流率的大小也需要處于一定范圍。傳統(tǒng)調(diào)相機(jī)構(gòu)包括小孔氣庫(kù)、雙向進(jìn)氣、慣性管等。選擇合適的調(diào)相機(jī)構(gòu)已經(jīng)成為提升脈沖管制冷機(jī)制冷性能的一個(gè)關(guān)鍵途徑。然而對(duì)于工作于40K以下溫區(qū)小冷量脈沖管制冷機(jī)，在脈沖管熱端耗散聲功較小，即使采用小孔閥門(mén)、雙向進(jìn)氣與慣性管結(jié)合的方式仍不能提供所需的最佳相角。影響相角改善的主要原因在于調(diào)相機(jī)構(gòu)所提供慣性過(guò)小，而粘性阻力損失較大。而在調(diào)相機(jī)構(gòu)中引入動(dòng)質(zhì)量結(jié)構(gòu)，將有效利用動(dòng)質(zhì)量運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性，提供更大范圍的阻抗調(diào)節(jié)。根據(jù)力學(xué)平衡方程，采用動(dòng)質(zhì)量塊調(diào)相機(jī)構(gòu)所獲得阻抗為
_7]
權(quán)利要求
1.一種帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置的斯特林型脈沖管制冷機(jī)，其由依次相連的壓力波發(fā)生器(I)、室溫端換熱器(2)、回?zé)崞?3)，冷端換熱器(4)、冷頭連接管(5)、脈沖管(6)、脈管熱端換熱器(7)及調(diào)相裝置組成；所述調(diào)相裝置通過(guò)連接管與脈管熱端換熱器(7)相連；所述壓力波發(fā)生器(I)通過(guò)連接管與室溫端換熱器(2)相連；其特征在于，所述調(diào)相裝置為帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置，該帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置包括依次連接于脈管熱端換熱器(7)的動(dòng)質(zhì)量模塊(8)、閥門(mén)(9)和氣庫(kù)(11);所述動(dòng)質(zhì)量模塊(8)由一氣缸(13),裝于氣缸(13)內(nèi)的動(dòng)質(zhì)量活塞(12)，和通過(guò)中心連接桿(14)連接動(dòng)質(zhì)量活塞(12)的支撐彈簧(15)組成，所述中心連接桿(14)兩端分別連接于所述支撐彈簧(15)與動(dòng)質(zhì)量活塞(12)的軸向中心；所述動(dòng)質(zhì)量模塊的支撐彈簧(15)位于所述氣缸(13)之內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1所述的帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置的斯特林型脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述的帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置還包括安裝于閥門(mén)(9)和氣庫(kù)(11)之間的慣性管(10)。
3.按權(quán)利要求1所述的帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置的斯特林型脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述的動(dòng)質(zhì)量活塞(12)與氣缸(13)的氣缸壁之間留有間隙，該間隙同時(shí)起到密封作用和隔絕動(dòng)質(zhì)量活塞兩側(cè)氣體作用。
4.一種帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置的斯特林型脈沖管制冷機(jī)，其由依次相連的壓力波發(fā)生器(I)、室溫端換熱器(2)、回?zé)崞?3)，冷端換熱器(4)、冷頭連接管(5)、脈沖管(6)、脈管熱端換熱器(7)及調(diào)相裝置組成；所述調(diào)相裝置通過(guò)連接管與脈管熱端換熱器(7)相連；所述壓力波發(fā)生器(I)通過(guò)連接管與室溫端換熱器(2)相連；其特征在于，所述調(diào)相裝置為帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置，該帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置包括依次連接于脈管熱端換熱器(7)的動(dòng)質(zhì)量模塊(8)、慣性管(10)和氣庫(kù)(11);所述動(dòng)質(zhì)量模塊(8)由一氣缸(13),裝于氣缸(13)內(nèi)的動(dòng)質(zhì)量活塞(12),和通過(guò)中心連接桿(14)連接所述動(dòng)質(zhì)量活塞(12)的支撐彈簧(15)組成，所述中心連接桿(14)兩端連接于所述支撐彈簧(15)與動(dòng)質(zhì)量活塞(12)的軸向中心。
5.按權(quán)利要求4所述的帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置的斯特林型脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述的動(dòng)質(zhì)量活塞(12)與氣缸(13)的氣缸壁之間留有間隙，該間隙同時(shí)起到密封作用和隔絕動(dòng)質(zhì)量活塞兩側(cè)氣體作用。。
6.一種帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置的斯特林型脈沖管制冷機(jī)，其由依次相連的壓力波發(fā)生器(I)、室溫端換熱器(2)、回?zé)崞?3)，冷端換熱器(4)、冷頭連接管(5)、脈沖管(6)、脈管熱端換熱器(7)及調(diào)相裝置組成；所述調(diào)相裝置通過(guò)連接管與脈管熱端換熱器(7)相連；所述壓力波發(fā)生器(I)通過(guò)連接管與室溫端換熱器(2)相連；其特征在于，所述調(diào)相裝置為帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置，該帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置包括依次連接于脈管熱端換熱器(7)的閥門(mén)(9)、慣性管(10)、動(dòng)質(zhì)量模塊(8)和氣庫(kù)(11);所述動(dòng)質(zhì)量模塊(8)由一氣缸(13),裝于氣缸(13)內(nèi)的動(dòng)質(zhì)量活塞(12)，和通過(guò)中心連接桿(14)連接所述動(dòng)質(zhì)量活塞(12)的支撐彈簧(15)組成，所述中心連接桿(14)兩端連接于所述支撐彈簧(15)與動(dòng)質(zhì)量活塞(12)的軸向中心；所述動(dòng)質(zhì)量模塊(8 )的支撐彈簧(15 )位于所述氣庫(kù)(11)之內(nèi)。
7.按權(quán)利要求6所述的帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置的斯特林型脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，所述動(dòng)質(zhì)量活塞(12)與氣缸(13)的氣缸壁之間留有間隙，該間隙同時(shí)起到密封作用和隔絕動(dòng)質(zhì)量活塞兩側(cè)氣體作用。
全文摘要
本發(fā)明的帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置的斯特林型脈沖管制冷機(jī)，特點(diǎn)是調(diào)相裝置為帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置，該帶動(dòng)質(zhì)量模塊調(diào)相裝置可包括依次連接于脈管熱端換熱器的動(dòng)質(zhì)量模塊、閥門(mén)和氣庫(kù)；也可包括依次連接于脈管熱端換熱器的動(dòng)質(zhì)量模塊、閥門(mén)和氣庫(kù)；換可以包括依次連接于脈管熱端換熱器的閥門(mén)、慣性管、動(dòng)質(zhì)量模塊和氣庫(kù)；動(dòng)質(zhì)量模塊均由裝于氣缸內(nèi)的動(dòng)質(zhì)量活塞；和通過(guò)中心連接桿連接動(dòng)質(zhì)量活塞的支撐彈簧組成；本發(fā)明依靠動(dòng)質(zhì)量模塊慣性、慣性管或閥門(mén)阻力等形成壓力波動(dòng)相位領(lǐng)先體積流率的阻抗邊界調(diào)節(jié)；相對(duì)于傳統(tǒng)調(diào)相裝置，動(dòng)質(zhì)量塊能夠利用自身慣性形成較高相角，進(jìn)而在脈沖管制冷機(jī)核心部件回?zé)崞髦挟a(chǎn)生較好聲學(xué)阻抗關(guān)系，從而提高制冷機(jī)性能。
文檔編號(hào)F25B9/14GK103047789SQ201310001328
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者戴巍, 王曉濤, 羅二倉(cāng), 王海敏 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所