緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)，該制冷機(jī)由主基座、次基座、壓縮機(jī)異形基座、對置式直線壓縮機(jī)主構(gòu)件、壓縮機(jī)左外殼、壓縮機(jī)右外殼、壓縮機(jī)連管、主換熱器、次換熱器、蓄冷器、脈沖管、冷端換熱器、真空罩、脈沖管連管、慣性管、氣庫以及保護(hù)罩組成。該實(shí)用新型可以充分發(fā)揮同軸脈沖管制冷機(jī)、慣性管調(diào)相裝置以及直線壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的緊湊性和高可靠，對同軸脈沖管制冷機(jī)在航空航天等特殊領(lǐng)域的實(shí)用化具有重要意義。
【專利說明】緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利屬于制冷與低溫工程領(lǐng)域，涉及脈沖管制冷機(jī)，特別涉及一種緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖管制冷機(jī)是對回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)的一次重大革新，它取消了廣泛應(yīng)用于常規(guī)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)(如斯特林和G-M制冷機(jī)沖的冷端排出器，實(shí)現(xiàn)了冷端的低振動(dòng)、低干擾和無磨損；而經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)相方式上的重要改進(jìn)，在典型溫區(qū)，其實(shí)際效率也已達(dá)到回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)的最高值。這些顯著優(yōu)點(diǎn)使得脈沖管制冷機(jī)成為近30年來低溫制冷機(jī)研究的一大熱門，在航空航天、低溫電子學(xué)、超導(dǎo)工業(yè)和低溫醫(yī)療業(yè)等方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]根據(jù)脈沖管與蓄冷器的相互關(guān)系，脈沖管制冷機(jī)又可分為如下三種典型布置方式:u型、同軸型和直線型。三類脈沖管制冷機(jī)都主要由壓縮機(jī)、連管、脈沖管冷指(包括蓄冷器熱端換熱器、蓄冷器、冷端換熱器、脈沖管、脈沖管熱端換熱器以及調(diào)相機(jī)構(gòu))組成。直線型布置中脈沖管和蓄冷器處于一條直線上；U型布置是指脈沖管和蓄冷器平行布置，脈沖管和蓄冷器的冷端通過管道連接；同軸型布置是指脈沖管和蓄冷器同心地布置在一起。
[0004]調(diào)相機(jī)構(gòu)是脈沖管制冷機(jī)的關(guān)鍵部件之一。脈沖管制冷機(jī)區(qū)別于常規(guī)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)(如斯特林或G-M制冷機(jī))的最大特點(diǎn)便是取消了冷端用于調(diào)節(jié)相位的排出器，而在熱端布置了相應(yīng)的調(diào)相機(jī)構(gòu)。常用的調(diào)相機(jī)構(gòu)主要有小孔加氣庫、閥門加氣庫、噴嘴加氣庫以及慣性管加氣庫等，相應(yīng)地，脈沖管制冷機(jī)根據(jù)上述調(diào)相機(jī)構(gòu)的不同而分為小孔型、閥門型、噴嘴型、慣性管型脈沖管制冷機(jī)等等。其中慣性管型脈沖管制冷機(jī)因其調(diào)相范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點(diǎn)成為航天及軍事應(yīng)用脈沖管制冷機(jī)的首選機(jī)種。
[0005]驅(qū)動(dòng)脈沖管制冷機(jī)的壓縮機(jī)分為直線壓縮機(jī)和G-M型壓縮機(jī)兩種。航天及軍事等應(yīng)用領(lǐng)域的脈沖管制冷機(jī)，對重量和體積有非常嚴(yán)格的限制，針對這部分應(yīng)用的脈沖管制冷機(jī)一般都采用輕量化高頻運(yùn)轉(zhuǎn)的直線壓縮機(jī)，直線壓縮機(jī)的工作頻率在30Hz以上，而針對地面應(yīng)用的較為笨重的G-M型壓縮機(jī)的頻率一般在I?2Hz。因而，根據(jù)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的不同，又將脈沖管制冷機(jī)分為由直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的高頻脈沖管制冷機(jī)和由G-M型壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的低頻脈沖管制冷機(jī)兩種。由直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的高頻脈沖管制冷機(jī)由于結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、預(yù)期壽命長等突出優(yōu)點(diǎn)，正日益成為新一代航天回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)的更新?lián)Q代品種。
[0006]圖1顯示了三種典型布置形式的直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的慣性管型高頻脈沖管制冷機(jī)的常規(guī)組合示意圖，其中:(1)為U型，(2)為同軸型，(3)為直線型。根據(jù)圖1，三種典型布置形式都主要由直線壓縮機(jī)、蓄冷器熱端換熱器、蓄冷器、冷端換熱器、脈沖管、脈沖管熱端換熱器、慣性管以及氣庫組成。
[0007]由圖1可以看出，在脈管制冷機(jī)的三種典型布置方式中，同軸型的結(jié)構(gòu)是最為緊湊的，它的低溫端與曾經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用的斯特林制冷機(jī)的冷指十分相似，因而可以直接采用已經(jīng)成熟的插入式杜瓦，并且可以直接借鑒成熟的與器件耦合技術(shù)。因而，同軸型脈管制冷機(jī)逐漸成為相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域(如航天及軍事應(yīng)用的紅外器件冷卻應(yīng)用)的主要應(yīng)用機(jī)型之
O
[0008]由圖1可以看出，慣性管主要使用一些長徑比很大的細(xì)長金屬管，氣庫主要使用能提供一定空容積的金屬容器。對于實(shí)際應(yīng)用而言，由慣性管和氣庫組成的調(diào)相機(jī)構(gòu)與直線壓縮機(jī)、同軸脈沖管冷指的耦合需要在不影響效率情況下的結(jié)構(gòu)緊湊化是一個(gè)至關(guān)重要的問題(特別是對于航天及軍事應(yīng)用而言)。在很多情況下，往往因?yàn)闊o法提供一個(gè)能實(shí)用化的緊湊結(jié)構(gòu)，或者緊湊化后帶來了很可觀的效率降低，而使得許多已研制成功的脈沖管制冷機(jī)原理樣機(jī)無法進(jìn)入真正的實(shí)用化。
[0009]對于同軸型脈沖管制冷機(jī)而言，由于其應(yīng)用的廣泛性，對其緊湊化設(shè)計(jì)的需求更為迫切，成為慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)在實(shí)用化方面的重要瓶頸之一。在強(qiáng)調(diào)應(yīng)用可靠性與高制冷效率的航天及軍事等領(lǐng)域，尋找實(shí)用化的緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)已經(jīng)逐漸成為應(yīng)用實(shí)踐中迫切需要解決的一大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]有鑒于此，本專利提出一種緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)。
[0011]所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)由主基座1、次基座2、壓縮機(jī)異形基座3、對置 式直線壓縮機(jī)主構(gòu)件4、壓縮機(jī)左外殼5、壓縮機(jī)右外殼6、壓縮機(jī)連管7、主換熱器8、次換熱器9、蓄冷器10、脈沖管11、冷端換熱器12、真空罩13、脈沖管連管14、慣性管15、氣庫16以及保護(hù)罩17組成，其特征在于，主基座I作為整個(gè)結(jié)構(gòu)的總支撐基座；次基座2的下端加工出次基座下端面18，并支撐于主基座上端面19之上，次基座2的上端分別加工出次基座左上支撐弧面20及次基座右上支撐弧面21，分別支撐于壓縮機(jī)左外殼5及保護(hù)罩17的外殼面下側(cè)；壓縮機(jī)異形基座3、對置式直線壓縮機(jī)主構(gòu)件4、壓縮機(jī)左外殼
5、及壓縮機(jī)右外殼6構(gòu)成一臺(tái)對置式直線壓縮機(jī)；該壓縮機(jī)采用雙活塞對置式結(jié)構(gòu)，左右兩部分沿中心軸線36完全對稱；在壓縮機(jī)異形基座3上部中央垂直開通壓縮機(jī)出氣孔22，通過壓縮機(jī)出氣孔22實(shí)現(xiàn)對置式直線壓縮機(jī)的壓縮腔23和壓縮機(jī)連管7之間的連通；在壓縮機(jī)異形基座3的上側(cè)加工出一個(gè)壓縮機(jī)上支撐臺(tái)24，壓縮機(jī)上支撐臺(tái)24通過支撐臺(tái)平面25對主換熱器8進(jìn)行垂直支撐，同時(shí)作為同軸脈沖管制冷機(jī)熱端的主散熱結(jié)構(gòu)，在壓縮機(jī)上支撐臺(tái)24上加工出上支撐臺(tái)貫穿孔46 ;壓縮機(jī)左外殼5的開口端與壓縮機(jī)異形基座3的基座左下側(cè)面26密封焊接，壓縮機(jī)右外殼6的開口端與壓縮機(jī)異形基座3的基座右下側(cè)面27密封焊接；次換熱器9從下部同心地插入主換熱器8之內(nèi)并焊接連接；壓縮機(jī)連管7的一端與壓縮機(jī)出氣孔22連接，另一端與主換熱器8連接，并通過主換熱器8與次換熱器9之間形成的環(huán)形間隙28與蓄冷器10連通；脈沖管11同心地插入蓄冷器10之中；蓄冷器10和脈沖管11的上端同心地插入冷端換熱器12之內(nèi)，蓄冷器10和脈沖管11的下端分別插入主換熱器8及次換熱9之內(nèi)；脈沖管連管14的一端與次換熱器9連接，并通過次換熱器9內(nèi)的漏斗形孔道29與脈沖管11連通，脈沖管連管14的另一端穿過上支撐臺(tái)貫穿孔46，然后與慣性管進(jìn)口 30連通；慣性管15緊密盤繞于壓縮機(jī)右外殼6之上，慣性管出口31與氣庫進(jìn)氣口 32連接；氣庫16為一內(nèi)環(huán)直徑略大于壓縮機(jī)右外殼6外徑的中空密閉容積，氣庫內(nèi)環(huán)面33緊扣在壓縮機(jī)右外殼6之上；工作氣體在由壓縮機(jī)異形基座3、對置式直線壓縮機(jī)主構(gòu)件4、壓縮機(jī)左外殼5、壓縮機(jī)右外殼6、壓縮機(jī)連管7、主換熱器8、次換熱器
9、蓄冷器10、脈沖管11、冷端換熱器12、脈沖管連管14、慣性管15以及氣庫16組成的密閉空間內(nèi)往復(fù)振蕩；保護(hù)罩17為一端封閉的罩殼,其開口端與壓縮機(jī)異形基座3的右上側(cè)面34密封焊接,將慣性管15、氣庫16以及壓縮機(jī)右外殼6罩于其中。從而共同形成一種緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)。
[0012]下面結(jié)合附圖對所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)的制造方法說明如下:
[0013]圖2為所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)的平面剖視圖；圖3為次基座2的立體示意圖；圖4 (I)和圖4 (2)分別為壓縮機(jī)異形基座3的平面剖視圖和立體示意圖；圖5為主換熱器8的立體示意圖；圖6為主換熱器8和次換熱器9的組合剖視圖；圖7為冷端換熱器12的立體示意圖；圖8為蓄冷器10、脈沖管11和冷端換熱器12的組合剖視圖；圖9為真空罩13的立體示意圖；圖10為慣性管15的立體示意圖；圖11為氣庫16的立體示意圖。主基座I由厚度為20?40mm的高導(dǎo)熱率金屬平板制作而成,平板上下表面的平面度均使用精密車床、銑床和磨床加工保證處于1.0?5.0ym之間，平板水平放置，對整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直支撐；次基座2由高導(dǎo)熱金屬材料制作而成，次基座下端面18的平面度使用精密車床、銑床和磨床加工保證處于1.0?5.0ym之間，次基座左上支撐弧面20及次基座右上支撐弧面21均使用慢走絲線切割的方法加工，分別與壓縮機(jī)左外殼5及保護(hù)罩17的外殼面弧面相配合；壓縮機(jī)異形基座3采用高導(dǎo)熱率和高強(qiáng)度的金屬材料制作，其上側(cè)采用精密數(shù)控機(jī)床加工出壓縮機(jī)上支撐臺(tái)24，壓縮機(jī)上支撐臺(tái)24的上表面使用精密車床、銑床和磨床加工出支撐臺(tái)平面25，保證支撐臺(tái)平面25本身的平面度處于3.0?
5.0 μ m之間，且支撐臺(tái)平面25與主基座I之間的平行度保持在2.0?3.0 μ m之間；在壓縮機(jī)上支撐臺(tái)24上使用鉆床加工出上支撐臺(tái)貫穿孔46 ;壓縮機(jī)左外殼5和壓縮機(jī)右外殼6均采用高強(qiáng)度的金屬材料制作，其中壓縮機(jī)左外殼5的開口端與壓縮機(jī)異形基座3的基座左下側(cè)面26采用電子束技術(shù)密封焊接，壓縮機(jī)右外殼6的開口端與壓縮機(jī)異形基座3的基座右下側(cè)面27采用電子束技術(shù)密封焊接；壓縮機(jī)連管7采用內(nèi)徑3.0?8.0mm的純銅管制作而成，其一端與壓縮機(jī)出氣孔22采用真空釬焊技術(shù)焊接連接，另一端從主換熱器8下部的左貫通槽35引出，并采用真空釬焊技術(shù)焊接在主換熱器8上，與主換熱器8及次換熱器9之間形成的環(huán)形間隙28連通；脈沖管11采用低導(dǎo)熱率的金屬材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內(nèi)壁研磨拋光，保證內(nèi)壁光潔度優(yōu)于0.5 μ m ;蓄冷器10由蓄冷管37和填充于蓄冷管37內(nèi)部的環(huán)形蓄冷填料38組成，其中蓄冷管37采用低導(dǎo)熱率的金屬材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內(nèi)壁研磨拋光，保證內(nèi)壁光潔度優(yōu)于2.0 μ m，蓄冷填料38由高比熱的絲網(wǎng)或者球狀物緊密充填而成；主換熱器8和次換熱器9均采用高導(dǎo)熱率的高純無氧銅材料制作，其中主換熱器8內(nèi)部使用慢走絲線切割技術(shù)加工成一中空結(jié)構(gòu)，次換熱器9從下部同心地插入主換熱器8內(nèi)，二者之間的連接面使用真空釬焊技術(shù)焊接；次換熱器9內(nèi)使用精密數(shù)控機(jī)床加工出漏斗形孔道29，漏斗形孔道29的漏斗開口內(nèi)徑與脈沖管11的外徑相同，脈沖管11通過漏斗形孔道29實(shí)現(xiàn)與脈沖管連管14之間的連通；主換熱器8和次換熱器9之間形成環(huán)形間隙28，壓縮機(jī)連管7通過環(huán)形間隙28與蓄冷器10連通；主換熱器下端面44與支撐臺(tái)平面25密切貼合，二者之間使用螺栓連接；蓄冷器10和脈沖管11的下端分別從上部同心地插入主換熱器8和次換熱器9之內(nèi)，插入深度均保持在2.0?4.0mm之間，插入部位的接觸面均使用真空釬焊技術(shù)焊接；在主換熱器8的左右兩側(cè)分別使用線切割方法加工出左貫通槽35和右貫通槽39 ;冷端換熱器12采用高導(dǎo)熱率的無氧銅材料制作，內(nèi)部使用慢走絲線切割技術(shù)均勻切割出狹縫，狹縫內(nèi)壁形成凹槽40，狹縫之上形成焊接環(huán)面41，在焊接環(huán)面41之上使用精密車床、銑床和磨床加工出一個(gè)平面度處于1.0?2.0 μ m之間的冷平臺(tái)42 ;蓄冷器10和脈沖管11同心地插入冷端換熱器12之內(nèi)，其中蓄冷器10的管壁與焊接環(huán)面41的接觸面采用真空釬焊技術(shù)焊接，脈沖管11插入凹槽40內(nèi)，插入深度保持在2.0?3.0mm之間，脈沖管11的外壁與凹槽40的內(nèi)壁接觸面采用過盈配合的方法緊配，過盈量為脈沖管11的外徑超過凹槽40的內(nèi)徑處于0.03?0.05mm之間；真空罩13采用不銹鋼材料使用精密數(shù)控機(jī)床加工而成，其一端封閉，開口端環(huán)面43與主換熱器上端面45通過螺栓和“O”型橡膠圈密封連接，真空罩13內(nèi)部使用真空分子泵保持優(yōu)于3.0X 10_5Pa的真空度；脈沖管連管14采用內(nèi)徑1.0?10.0mm的純銅管制作而成,其一端與次換熱器9使用真空釬焊技術(shù)焊接在一起，脈沖管連管14的另一端穿過主換熱器8下部的右貫通槽39引出，然后再穿過上支撐臺(tái)貫穿孔46，使用真空釬焊技術(shù)與慣性管進(jìn)口 30焊接在一起；慣性管15采用單段或多段細(xì)長金屬銅管制作，然后緊密盤繞于壓縮機(jī)右外殼6之上，慣性管出口 31與氣庫進(jìn)氣口 32使用真空釬焊技術(shù)焊接在一起；氣庫16采用高導(dǎo)熱率的柔韌金屬材料制作，使用精密數(shù)控機(jī)床與真空釬焊技術(shù)制作成一個(gè)內(nèi)環(huán)直徑略大于壓縮機(jī)右外殼6外徑、而外環(huán)直徑略小于保護(hù)罩17內(nèi)徑的中空密閉容積，氣庫16的內(nèi)環(huán)緊扣于壓縮機(jī)右外殼6之上；保護(hù)罩17采用高導(dǎo)熱率的金屬材料制作，使用精密數(shù)控機(jī)床制作成一個(gè)一端封閉的殼體，保護(hù)罩17的開口端與壓縮機(jī)異形基座3的右上側(cè)面34米用電子束技術(shù)密封焊接，將慣性管15、氣庫16以及壓縮機(jī)右外殼6罩于其中；
[0014]所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)的制造方法，壓縮機(jī)左外殼5與壓縮機(jī)右外殼6關(guān)于中心軸線36對稱，由慣性管15、氣庫16和保護(hù)罩17組成的調(diào)相機(jī)構(gòu)既可以耦合到壓縮機(jī)右外殼6之上，也可以耦合到壓縮機(jī)左外殼5之上。
[0015]本專利的優(yōu)點(diǎn)在于充分發(fā)揮了同軸脈沖管制冷機(jī)、慣性管調(diào)相裝置以及直線壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了整體系統(tǒng)的緊湊性和高可靠，對同軸脈沖管制冷機(jī)在航空航天等特殊領(lǐng)域的實(shí)用化具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為三種典型布置形式的直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的慣性管型高頻脈沖管制冷機(jī)的常規(guī)組合示意圖，其中:(I)為U型，(2)為同軸型，(3)為直線型。其中47為直線壓縮機(jī)，48為蓄冷器熱端換熱器，49為蓄冷器,50為冷端換熱器,51為脈沖管,52為脈沖管熱端換熱器，53為慣性管,54為氣庫；
[0017]圖2為所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)的平面剖視圖，其中I為主基座，2為次基座，3為壓縮機(jī)異形基座，4為對置式直線壓縮機(jī)主構(gòu)件，5為壓縮機(jī)左外殼，6為壓縮機(jī)右外殼，7為壓縮機(jī)連管，8為主換熱器，9為次換熱器，10為蓄冷器，11為脈沖管，12為冷端換熱器，13為真空罩，14為脈沖管連管，15為慣性管，16為氣庫，17為保護(hù)罩，18為次基座下端面，19為主基座上端面，22為壓縮機(jī)出氣孔，23為壓縮腔，36為中心軸線；
[0018]圖3為次基座2的立體示意圖，其中20為次基座左上支撐弧面，21為次基座右上支撐弧面；
[0019]圖4 (I)和圖4 (2)分別為壓縮機(jī)異形基座3的平面剖視圖和立體示意圖，其中24為壓縮機(jī)上支撐臺(tái)，25為支撐臺(tái)平面，26為基座左下側(cè)面，27為基座右下側(cè)面，34為右上側(cè)面，46為上支撐臺(tái)貫穿孔；
[0020]圖5為主換熱器8的立體示意圖，其中35為左貫通槽，39為右貫通槽；
[0021]圖6為主換熱器8和次換熱器9的組合剖視圖，其中28為環(huán)形間隙，29為漏斗形孔道，44為主換熱器下端面，45為主換熱器上端面；
[0022]圖7為冷端換熱器12的立體示意圖，其中40為凹槽，41為焊接環(huán)面，42為冷平臺(tái)；
[0023]圖8為蓄冷器10、脈沖管11和冷端換熱器12的組合剖視圖，其中37為蓄冷管，38為蓄冷填料；
[0024]圖9為真空罩13的立體示意圖，其中43為開口端環(huán)面；
[0025]圖10為慣性管15的立體示意圖，其中30為慣性管進(jìn)口，31為慣性管出口 ；
[0026]圖11為氣庫16的立體示意圖，其中32為氣庫進(jìn)氣口，33為氣庫內(nèi)環(huán)面。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本專利的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步地詳細(xì)說明:
[0028]圖2為所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)的平面剖視圖；圖3為次基座2的立體示意圖；圖4 (I)和圖4 (2)分別為壓縮機(jī)異形基座3的平面剖視圖和立體示意圖；圖5為主換熱器8的立體示意圖；圖6為主換熱器8和次換熱器9的組合剖視圖；圖7為冷端換熱器12的立體示意圖；圖8為蓄冷器10、脈沖管11和冷端換熱器12的組合剖視圖；圖9為真空罩13的立體示意圖；圖10為慣性管15的立體示意圖；圖11為氣庫16的立體示意圖；主基座I由厚度為30mm的高導(dǎo)熱率金屬平板制作而成，平板上下表面的平面度均使用精密車床、銑床和磨床加工保證處于3.0 μ m以下，平板水平放置，對整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直支撐；次基座2由高導(dǎo)熱金屬材料制作而成，次基座下端面18的平面度使用精密車床、銑床和磨床加工保證處于4.0 μ m以下，次基座左上支撐弧面20及次基座右上支撐弧面21均使用慢走絲線切割的方法加工，分別與壓縮機(jī)左外殼5及保護(hù)罩17的外殼面弧面相配合；壓縮機(jī)異形基座3采用高導(dǎo)熱率和高強(qiáng)度的金屬材料制作，其上側(cè)采用精密數(shù)控機(jī)床加工出壓縮機(jī)上支撐臺(tái)24，壓縮機(jī)上支撐臺(tái)24的上表面使用精密車床、銑床和磨床加工出支撐臺(tái)平面25，保證支撐臺(tái)平面25本身的平面度優(yōu)于4.0 μ m，且支撐臺(tái)平面25與主基座I之間的平行度優(yōu)于2.5 μ m ;在壓縮機(jī)上支撐臺(tái)24上使用鉆床加工出上支撐臺(tái)貫穿孔46 ;壓縮機(jī)左外殼5和壓縮機(jī)右外殼6均采用高強(qiáng)度的金屬材料制作，其中壓縮機(jī)左外殼5的開口端與壓縮機(jī)異形基座3的基座左下側(cè)面26采用電子束技術(shù)密封焊接，壓縮機(jī)右外殼6的開口端與壓縮機(jī)異形基座3的基座右下側(cè)面27采用電子束技術(shù)密封焊接；壓縮機(jī)連管7采用內(nèi)徑4.0?6.0mm的純銅管制作而成，其一端與壓縮機(jī)出氣孔22采用真空釬焊技術(shù)焊接連接，另一端從主換熱器8下部的左貫通槽35引出，并采用真空釬焊技術(shù)焊接在主換熱器8上，與主換熱器8及次換熱器9之間形成的環(huán)形間隙28連通；脈沖管11采用低導(dǎo)熱率的金屬材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內(nèi)壁研磨拋光，保證內(nèi)壁光潔度優(yōu)于0.5 μ m ;蓄冷器10由蓄冷管37和填充于蓄冷管37內(nèi)部的環(huán)形蓄冷填料38組成，其中蓄冷管37采用低導(dǎo)熱率的金屬材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內(nèi)壁研磨拋光，保證內(nèi)壁光潔度優(yōu)于2.0 μ m，蓄冷填料38由高比熱的絲網(wǎng)或者球狀物緊密充填而成；主換熱器8和次換熱器9均采用高導(dǎo)熱率的高純無氧銅材料制作，其中主換熱器8內(nèi)部使用慢走絲線切割技術(shù)加工成一中空結(jié)構(gòu)，次換熱器9從下部同心地插入主換熱器8內(nèi)，二者之間的連接面使用真空釬焊技術(shù)焊接；次換熱器9內(nèi)使用精密數(shù)控機(jī)床加工出漏斗形孔道29，漏斗形孔道29的漏斗開口內(nèi)徑與脈沖管11的外徑相同，脈沖管11通過漏斗形孔道29實(shí)現(xiàn)與脈沖管連管14之間的連通；主換熱器8和次換熱器9之間形成環(huán)形間隙28，壓縮機(jī)連管7通過環(huán)形間隙28與蓄冷器10連通；主換熱器下端面44與支撐臺(tái)平面25密切貼合，二者之間使用螺栓連接；蓄冷器10和脈沖管11的下端分別從上部同心地插入主換熱器8和次換熱器9之內(nèi)，插入深度均保持在2.0?4.0mm之間，插入部位的接觸面均使用真空釬焊技術(shù)焊接；在主換熱器8的左右兩側(cè)分別使用線切割方法加工出左貫通槽35和右貫通槽39 ;冷端換熱器12采用高導(dǎo)熱率的無氧銅材料制作，內(nèi)部使用慢走絲線切割技術(shù)均勻切割出狹縫，狹縫內(nèi)壁形成凹槽40，狹縫之上形成焊接環(huán)面41，在焊接環(huán)面41之上使用精密車床、銑床和磨床加工出一個(gè)平面度處于1.5μπι之間的冷平臺(tái)42 ;蓄冷器10和脈沖管11同心地插入冷端換熱器12之內(nèi)，其中蓄冷器10的管壁與焊接環(huán)面41的接觸面采用真空釬焊技術(shù)焊接，脈沖管11插入凹槽40內(nèi)，插入深度保持在2.5mm之間，脈沖管11的外壁與凹槽40的內(nèi)壁接觸面采用過盈配合的方法緊配，過盈量為脈沖管11的外徑超過凹槽40的內(nèi)徑處于0.04mm之間；真空罩13采用不銹鋼材料使用精密數(shù)控機(jī)床加工而成，其一端封閉，開口端環(huán)面43與主換熱器上端面45通過螺栓和“O”型橡膠圈密封連接，真空罩13內(nèi)部使用真空分子泵保持優(yōu)于3.0X 10_5Pa的真空度；脈沖管連管14采用內(nèi)徑3.0?7.0mm的純銅管制作而成，其一端與次換熱器9使用真空釬焊技術(shù)焊接在一起，脈沖管連管14的另一端穿過主換熱器8下部的右貫通槽39引出，然后再穿過上支撐臺(tái)貫穿孔46，使用真空釬焊技術(shù)與慣性管進(jìn)口 30焊接在一起；慣性管15采用單段或多段細(xì)長金屬銅管制作，然后緊密盤繞于壓縮機(jī)右外殼6之上，慣性管出口 31與氣庫進(jìn)氣口 32使用真空釬焊技術(shù)焊接在一起；氣庫16采用高導(dǎo)熱率的柔韌金屬材料制作，使用精密數(shù)控機(jī)床與真空釬焊技術(shù)制作成一個(gè)內(nèi)環(huán)直徑略大于壓縮機(jī)右外殼6外徑、而外環(huán)直徑略小于保護(hù)罩17內(nèi)徑的中空密閉容積，氣庫16的內(nèi)環(huán)緊扣于壓縮機(jī)右外殼6之上；保護(hù)罩17采用高導(dǎo)熱率的金屬材料制作，使用精密數(shù)控機(jī)床制作成一個(gè)一端封閉的殼體，保護(hù)罩17的開口端與壓縮機(jī)異形基座3的右上側(cè)面34采用電子束技術(shù)密封焊接，將慣性管15、氣庫16以及壓縮機(jī)右外殼6罩于其中；
[0029]所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)的制造方法，壓縮機(jī)左外殼5與壓縮機(jī)右外殼6關(guān)于中心軸線36對稱，由慣性管15、氣庫16和保護(hù)罩17組成的調(diào)相機(jī)構(gòu)既可以耦合到壓縮機(jī)右外殼6之上，也可以耦合到壓縮機(jī)左外殼5之上。
【權(quán)利要求】
1.一種緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)，包括主基座(I)、次基座(2)、壓縮機(jī)異形基座(3)、對置式直線壓縮機(jī)主構(gòu)件(4)、壓縮機(jī)左外殼(5)、壓縮機(jī)右外殼(6)、壓縮機(jī)連管(7)、主換熱器(8)、次換熱器(9)、蓄冷器(10)、脈沖管(11)、冷端換熱器(12)、真空罩(13)、脈沖管連管(14)、慣性管(15)、氣庫(16)以及保護(hù)罩(17)，其特征在于，主基座(O作為整個(gè)結(jié)構(gòu)的總支撐基座；次基座(2)的下端加工出次基座下端面(18)，并支撐于主基座上端面(19)之上，次基座(2)的上端分別加工出次基座左上支撐弧面(20)及次基座右上支撐弧面(21)，分別支撐于壓縮機(jī)左外殼(5)及保護(hù)罩(17)的外殼面下側(cè)；壓縮機(jī)異形基座(3)、對置式直線壓縮機(jī)主構(gòu)件(4)、壓縮機(jī)左外殼(5)、及壓縮機(jī)右外殼(6)構(gòu)成一臺(tái)對置式直線壓縮機(jī)；該壓縮機(jī)采用雙活塞對置式結(jié)構(gòu)，左右兩部分沿中心軸線(36)完全對稱；在壓縮機(jī)異形基座(3)上部中央垂直開通壓縮機(jī)出氣孔(22)，通過壓縮機(jī)出氣孔(22)實(shí)現(xiàn)對置式直線壓縮機(jī)的壓縮腔(23)和壓縮機(jī)連管(7)之間的連通；在壓縮機(jī)異形基座(3)的上側(cè)加工出一個(gè)壓縮機(jī)上支撐臺(tái)(24)，壓縮機(jī)上支撐臺(tái)(24)通過支撐臺(tái)平面(25)對主換熱器(8)進(jìn)行垂直支撐，同時(shí)作為同軸脈沖管制冷機(jī)熱端的主散熱結(jié)構(gòu)，在壓縮機(jī)上支撐臺(tái)(24)上加工出上支撐臺(tái)貫穿孔(46);壓縮機(jī)左外殼(5)的開口端與壓縮機(jī)異形基座(3)的基座左下側(cè)面(26)密封焊接，壓縮機(jī)右外殼(6)的開口端與壓縮機(jī)異形基座(3)的基座右下側(cè)面(27 )密封焊接；次換熱器(9 )從下部同心地插入主換熱器(8 )之內(nèi)并焊接連接；壓縮機(jī)連管(7)的一端與壓縮機(jī)出氣孔(22)連接，另一端與主換熱器(8)連接，并通過主換熱器(8)與次換熱器(9)之間形成的環(huán)形間隙(28)與蓄冷器(10)連通；脈沖管(11)同心地插入蓄冷器(10)之中；蓄冷器(10)和脈沖管(11)的上端同心地插入冷端換熱器(12)之內(nèi)，蓄冷器(10)和脈沖管(11)的下端分別插入主換熱器(8)及次換熱器(9)之內(nèi)；脈沖管連管(14)的一端與次換熱器(9)連接，并通過次換熱器(9)內(nèi)的漏斗形孔道(29)與脈沖管(11)連通，脈沖管連管(14)的另一端穿過上支撐臺(tái)貫穿孔(46)，然后與慣性管進(jìn)口(30)連通；慣性管(15)緊密盤繞于壓縮機(jī)右外殼(6)之上，慣性管出口(31)與氣庫進(jìn)氣口(32)連接；氣庫(16)為一內(nèi)環(huán)直徑略大于壓縮機(jī)右外殼(6)外徑的中空密閉容積，氣庫內(nèi)環(huán)面(33)緊扣在壓縮機(jī)右外殼(6)之上；工作氣體在由壓縮機(jī)異形基座(3)、對置式直線壓縮機(jī)主構(gòu)件(4)、壓縮機(jī)左外殼(5)、壓縮機(jī)右外殼(6)、壓縮機(jī)連管(7)、主換熱器(8)、次換熱器(9)、蓄冷器(10)、脈沖管(11)、冷端換熱器(12)、脈沖管連管(14)、慣性管(15)以及氣庫(16)組成的密閉空間內(nèi)往復(fù)振蕩；保護(hù)罩(17)為一端封閉的罩殼，其開口端與壓縮機(jī)異形基座(3)的右上側(cè)面(34)密封焊接，將慣性管(15)、氣庫(16)以及壓縮機(jī)右外殼(6)罩于其中；從而共同形成一種緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊耦合的慣性管型高頻同軸脈沖管制冷機(jī)，其特征在于，由所述的慣性管(15)、氣庫(16)和保護(hù)罩(17)組成的調(diào)相機(jī)構(gòu)除耦合在壓縮機(jī)右外殼(6)上外,還能稱合在壓縮機(jī)左外殼(5)上。
【文檔編號(hào)】F25B9/14GK203771765SQ201420028363
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】黨海政 申請人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所