專利名稱：低溫壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
低溫壓縮機(jī)。本實(shí)用新型是用于產(chǎn)生低溫(77K溫區(qū)或77K以下溫區(qū))高壓氣體的裝置。它適用于低溫制冷機(jī)系統(tǒng)以及一切需要低溫高壓氣體的場(chǎng)合。本實(shí)用新型屬于氣體制冷機(jī)領(lǐng)域，也涉及到機(jī)械制造行業(yè)和活塞式壓縮機(jī)領(lǐng)域。
獲得高壓氣體的方法有許多種。目前，大多數(shù)方法已經(jīng)工業(yè)化并大規(guī)模生產(chǎn)。但是要對(duì)氣體實(shí)現(xiàn)低溫壓縮，產(chǎn)生低溫(77K溫區(qū)或77K以下溫區(qū))高壓氣體，仍然沒(méi)有成熟的方法應(yīng)用于氣體制冷機(jī)領(lǐng)域。然而，低溫壓縮機(jī)又是氣體制冷機(jī)一個(gè)理想的、必要的關(guān)鍵設(shè)備。目前，現(xiàn)有熱壓縮機(jī)一般是利用800K以上的高溫做熱源，以室溫做冷源，只能實(shí)現(xiàn)室溫壓縮?；钊綁嚎s機(jī)一般也同樣是在室溫下完成氣體壓縮的。這些壓縮機(jī)與制冷機(jī)匹配必須用換熱器和制冷機(jī)相連接。這種結(jié)合使得制冷機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且室溫狀態(tài)下的壓縮機(jī)很容易產(chǎn)生低溫下堵塞系統(tǒng)的雜質(zhì)，使制冷機(jī)的可靠性降低。如果實(shí)現(xiàn)了低溫壓縮，和制冷機(jī)結(jié)合就省去了一個(gè)換熱器，并能得到不容易堵塞制冷機(jī)的高純氣體，那將使得制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊，效率提高，可靠性增加。
本實(shí)用新型的目的是為了克服不能使氣體實(shí)現(xiàn)低溫壓縮的缺陷而通過(guò)對(duì)現(xiàn)有室溫?zé)釅嚎s機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，利用液氮等低溫條件實(shí)現(xiàn)低溫壓縮，使得其適用于低溫制冷機(jī)領(lǐng)域或者其它一切需要低溫高壓氣體的場(chǎng)合。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施方案作詳細(xì)敘述。
低溫?zé)釅嚎s機(jī)是利用氣體壓力隨溫度升降漲落的原理而工作的，其結(jié)構(gòu)如


圖1示。其中①是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它是由能夠產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)的任意機(jī)械結(jié)構(gòu)組成；②是氣缸；③是推移活塞；④和⑤分別是在低溫下工作的高壓排氣閥門和低壓進(jìn)氣閥門，它們可以采用低溫電磁閥門、低溫簧片閥、低溫單向閥、低溫旋轉(zhuǎn)閥和其它一些低溫閥門；⑥是低溫端換熱器，低溫端一般是采用液氮(77K)做為冷源，也可以采用液氫(20K)或液氦(4.2K)等低溫條件作為冷源；⑦是回?zé)崞?，它是由不同目?shù)的高熱容網(wǎng)狀材料組成；⑧是熱端換熱器，其中熱端可以是室溫，也可以是利用太陽(yáng)能、化學(xué)能、電能等熱能產(chǎn)生的高于室溫的溫度。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)①用來(lái)驅(qū)動(dòng)氣缸②中的推移活塞③，使其在氣缸③中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，高壓排氣閥④和低壓進(jìn)氣閥門⑤連接在氣缸②下端，低溫端換熱器⑥連接在氣缸②下端和回?zé)崞鳍呦露酥g，熱端換熱器⑧連接在氣缸②上端和回?zé)崞鳍呱隙酥g。
本方案的工作原理如下當(dāng)推移活塞處于下死點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的氣體大部分處于熱腔中，此時(shí)，由于系統(tǒng)內(nèi)氣體的平均溫度最高，因此，系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力也為最高；當(dāng)推移活塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)使熱腔中的熱氣體經(jīng)回?zé)崞髁飨蚶淝?，這樣系統(tǒng)內(nèi)氣體的平均溫度開(kāi)始下降，因此系統(tǒng)內(nèi)氣體的平均壓力也隨之降低，這實(shí)際上是一個(gè)膨脹過(guò)程；當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力下降到進(jìn)氣壓力時(shí)，進(jìn)氣閥門打開(kāi)，開(kāi)始吸入低壓氣體，直到推移活塞到達(dá)上死點(diǎn)，這是一個(gè)等壓吸氣過(guò)程；接著，推移活塞向下運(yùn)動(dòng)，與膨脹過(guò)程相反，冷腔中的冷氣體經(jīng)回?zé)崞髁飨驘崆唬到y(tǒng)內(nèi)氣體的平均溫度隨之上升，因此系統(tǒng)內(nèi)氣體的平均壓力也相應(yīng)增加，這實(shí)際上是一個(gè)壓縮過(guò)程；當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力上到排氣壓力時(shí)，排氣閥打開(kāi)，開(kāi)始排出高壓氣體，直到推移活塞到達(dá)下死點(diǎn)，這是一個(gè)等壓排氣過(guò)程；以后往復(fù)循環(huán)。由于熱腔和冷腔之間通過(guò)一個(gè)回?zé)崞飨噙B接，而且由于回?zé)崞鲀啥说膲翰詈苄?，因此，系統(tǒng)內(nèi)各處氣體壓力幾乎相等，所以，推移活塞運(yùn)動(dòng)只需要克服摩擦和氣體流動(dòng)阻力而消耗很少的機(jī)械功。這也是本方案的重要特征之一。本方案的特點(diǎn)是利用熱能來(lái)直接壓縮氣體的，而不需要大量的機(jī)械能。因此低溫?zé)釅嚎s機(jī)和普通壓縮機(jī)相比較，具有振動(dòng)小、噪音低、運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)，而且氣體不受污染的特點(diǎn)；和制冷機(jī)結(jié)合就減少了一個(gè)室溫到液氨(77K)或液氫(20K)和液氦(4.2K)溫區(qū)的換熱器，那將使得制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊、效率提高、可靠性增加。低溫?zé)釅嚎s機(jī)和普通熱壓縮機(jī)比較，具有壓比高的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)①，氣缸②，推移活塞③，進(jìn)排氣閥門④和⑤，換熱器⑥和⑧，回?zé)崞鳍呓M成的低溫?zé)釅嚎s機(jī)，其特征在于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)①和氣缸②中的推移活塞③相連接，高壓排氣閥④和低壓進(jìn)氣閥門⑤連接在氣缸②下端，低溫端換熱器⑥連接在氣缸②下端和回?zé)崞鳍呦露?，熱端換熱器⑧連接在氣缸②上端和回?zé)崞鳍呱隙恕?br> 2.按權(quán)利要求書1所述的低溫壓縮機(jī)，其特征在于所說(shuō)的高壓排氣閥門④和低壓進(jìn)氣閥門⑤是可以采用低溫電磁閥門、低溫簧片閥、低溫單向閥、低溫旋轉(zhuǎn)閥和其它低溫閥門。
3.按權(quán)利要求書1所述的低溫壓縮機(jī)，其特征在于所說(shuō)的低溫端換熱器⑥是采用液氮(77K)做為冷源，也可以采用液氫(20K)或液氦(4.2K)等低溫條件作為冷源。
4.按權(quán)利要求書1所述的低溫壓縮機(jī)，其特征在于所說(shuō)的熱端換熱器⑧是室溫，也可以是利用太陽(yáng)能、化學(xué)能、電能等熱能產(chǎn)生的高于室溫的溫度。
專利摘要本實(shí)用新型提供產(chǎn)生低溫高壓氣體的低溫壓縮機(jī)。由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)①，氣缸②，推移活塞③，進(jìn)排氣閥門④和⑤，換熱器⑥和⑧，回?zé)崞鳍呓M成。本實(shí)用新型的特征在于壓縮機(jī)的進(jìn)、排氣閥門均在液氮等低溫條件下工作，實(shí)現(xiàn)了低溫壓縮。低溫壓縮機(jī)的冷端可以是液氮、液氫或液氦等低溫溫區(qū)；低溫?zé)釅嚎s機(jī)的熱端可以是室溫，也可以是利用熱能產(chǎn)生的高于室溫的溫度。本實(shí)用新型為氣體制冷機(jī)提供了一種新的壓縮機(jī)。
文檔編號(hào)F04B37/00GK2092613SQ9022541
公開(kāi)日1992年1月8日 申請(qǐng)日期1990年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月1日
發(fā)明者王俊杰, 周遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院低溫技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心