惯性管脉管装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种惯性管脉管装置，包括冷头和发动机，所述的冷头包括脉管、惯性管、回热器及室温换热器，所述的惯性管介于脉管与回热器之间，所述的发动机具有两个反相工作腔或具有两个同相工作腔，所述的脉管与发动机其中一个工作腔连接，所述的室温换热器与发动机另一个工作腔连接；惯性管使冷头两端的压力波有一个相位差，或在惯性管内压力波相位差发生变化。与现有技术相比，本发明专利技术在脉管与回热器之间接入惯性管，这样惯性管在低温下工作，密度增大，惯性增强，同时，粘度减小，功耗散减小，因而效率增大，又不改变其只有一个室温下的运动部件的特点。

【技术实现步骤摘要】
惯性管脉管装置及其应用
本专利技术涉及一种脉管装置，尤其是涉及一种惯性管脉管装置及其应用。
技术介绍
一种阶梯活塞型压缩机惯性管脉管制冷机中，冷头由室温换热器、回热器、低温换热器、脉管、惯性管和气库组成。阶梯活塞与阶梯气缸形成两个工作腔，一个工作腔通过放热器连接于回热器室温端，另一个工作腔连接于气库。脉管的冷端的气体的膨胀功一部分通过惯性管耗散掉，余下的通过惯性管到达气库被连接于气库的工作腔回收。其效率要高于简单的惯性管脉管制冷机。惯性管是一根细长管，气体在里面高速往复流动，形成半波长振动。阶梯活塞型压缩机惯性管脉管制冷机的逆向循环为发动机，因而可作为利用液化天然气冷量的冷源的脉管发动机。但其惯性管是在室温，其气体密度不够大，惯性效果不很好，而气体的粘度在室温也很大，很大一部分功由于气体在惯性管内的流动儿消耗，因而效率低。但其优点是只有一个室温下的运动部件，造价低廉，可靠性高。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、用途广泛的惯性管脉管装置及其应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种惯性管脉管装置，包括冷头和发动机，所述的冷头包括脉管、惯性管、回热器及室温换热器，所述的惯性管介于脉管与回热器之间，所述的发动机具有两个反相工作腔或具有两个同相工作腔，所述的脉管与发动机其中一个工作腔连接，所述的室温换热器与发动机另一个工作腔连接。所述的惯性管使冷头两端的压力波有一个相位差，或在惯性管内压力波相位差发生变化。进一步地，所述的冷头由脉管、第一喇叭口、惯性管、第二喇叭口、低温换热器、回热器及室温换热器顺次连接。脉管可由等同容积的惯性管末段代替。进一步地，所述的发动机内设有发动机阶梯气缸及发动机阶梯活塞，所述的发动机阶梯气缸与发动机阶梯活塞形成两个同相的发动机工作腔，所述的惯性管为半波长形惯性管。进一步地，所述的发动机包括直线电机、由直线电机带动的发动机活塞杆、连接在发动机活塞杆两端的发动机活塞以及分别容纳发动机活塞的发动机气缸，两个发动机气缸分别与发动机活塞形成二个反相的发动机工作腔，所述的惯性管为全波形惯性管。进一步地，所述的发动机包括直线电机、由直线电机带动的发动机活塞杆、连接在发动机活塞杆一端的发动机活塞以及容纳发动机活塞的发动机气缸，发动机气缸内设有发动机气缸挡板，发动机活塞的两侧即为两个反相的发动机工作腔，所述的惯性管为全波形惯性管。进一步地，所述的惯性管由上下两段惯性管及连接在上下两段惯性管之间的气库构成。进一步地，所述的冷头设有1～5个，当设有2个或2个以上冷头时，相邻的冷头之间通过并联连接。一种惯性管脉管装置的应用，惯性管脉管装置用作发动机，此时所述的惯性管与冷源接触，所述的室温换热器与室温加热回路热接触，发动机工作腔扫气容积比率大于临界比率，使功从脉管室温端向冷端输入，惯性管对冷源加热，室温换热器从室温吸热，发动机在室温换热器侧吸收功。一种惯性管脉管装置的应用，惯性管脉管装置用作发电系统，此时液化天然气流路作为冷源，与惯性管热接触，从而对惯性管冷却，室温加热回路与室温换热器热接触，功从脉管室温端向冷端输入，惯性管对冷源加热，室温换热器从室温吸热，发动机在在室温换热器侧吸收功，对外输出电力。进一步地，液化天然气通过夹套式流路或绕管式流路与惯性管及低温换热器热接触进行换热。一种惯性管脉管装置的应用，惯性管脉管装置用作制冷机、高温热源发动机或热泵。与现有技术相比，本专利技术的惯性管介于脉管和回热器之间，惯性管由液化天然气冷却，这样惯性管在低温下工作，密度增大，惯性增强，同时，粘度减小，功耗散减小，因而效率增大，又不改变其只有一个室温下的运动部件的特点。虽然惯性管耗散的功白白加热了液化天然气，浪费了冷量，但与简单地用海水加热液化天然气使其汽化要好许多。附图说明图1为实施例1中惯性管脉管装置的结构示意图；图2为实施例1中惯性管脉管装置用作发电系统时的结构示意图；图3为绕管式液化天然气流路与冷惯性管和冷量换热器结合的示意图；图4夹套式液化天然气流路与冷惯性管和冷量换热器结合的示意图；图5为实施例1中惯性管脉管装置内的最大压力与最小压力分布；图6为实施例1中发动机第一工作腔与第二工作腔的压力示意图；图7为实施例1中发动机第一工作腔与第二工作腔的PV图；图8为实施例2中惯性管脉管装置的结构示意图；图9为实施例3中惯性管脉管装置的结构示意图；图10为实施例4中惯性管脉管装置的结构示意图；图11为实施例5中惯性管脉管装置的结构示意图。图中标号：1为冷头，11为脉管室温端连接管，121为脉管室温端气体均匀器，12为脉管，122为脉管冷端气体均匀器，130为惯性管部分，131为惯性管第一喇叭口，13为惯性管，13a为第一惯性管，13b为第二惯性管，132为惯性管第二喇叭口，133为第一惯性管气库喇叭口，134为气库，135为第二惯性管气库喇叭口，14为低温换热器，15为回热器，16为室温换热器，17为回热器室温端连接管，2为液化天然气流路，21为直列式液化天然气流路，22为绕管式液化天然气流路，23为夹套式液化天然气流路，231为气态天然气出口，232为夹套，233为液化天然气流道，234为液化天然气入口，3为发动机，31为发动机前工作腔，31a为发动机第一工作腔，31b为发动机第二工作腔，31c为发动机背工作腔，32为发动机前气缸，32b为发动机阶梯气缸，33为发动机前活塞，33b为发动机阶梯活塞，34为发动机活塞杆，35为直线电机，351为发动机弹簧，352为外定子，353为线圈，354为磁铁，355为磁铁支撑，356为内定子，357为电机空腔，358为电机壳，36为发动机后活塞，37为发动机后气缸，38为发动机后工作腔，39为发动机前气缸挡板，41为室温换热回路。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种惯性管脉管装置，如图1所示，包括冷头1及发动机3，冷头1由脉管室温端连接管11、脉管室温端气体均匀器121、脉管12、脉管低温端气体均匀器122、惯性管第一喇叭口131、惯性管13、惯性管第二喇叭口132、低温换热器14、回热器15、室温换热器16及回热器室温端连接管17顺次连接而成。其中，惯性管第一喇叭口131、惯性管13、惯性管第二喇叭口132构成惯性管部分130。脉管12的上端称为脉管室温端，下端称为脉管冷端，回热器15的下端称为回热器室温端，上端称为回热器冷端。惯性管13介于脉管12与回热器15之间。脉管是空管，由导热差的材料如不锈钢制成。其中部的气体可看作是气体活塞。回热器也是空管，由导热差的材料如不锈钢制成，里面填充热填料，如不锈钢丝网等。惯性管材料最好导热良好，可用铜制成，但也可用不锈钢制成。换热器用导热好的材料制成，如用铜等，如用管式换热器，则可用簿壁不锈钢管。如果惯性管是不锈钢等导热差的材料，脉管可由等同容积的惯性管末段代替。发动机3由发动机阶梯气缸32b、发动机阶梯活塞33b、发动机活塞杆34及直线电机35组成。发动机阶梯气缸32b与发动机阶梯活塞33b形成发动机第一工作腔31a和发动机第二工作腔31b。直线电机35由发动机弹簧351、外定子352、线圈353、磁铁354、磁铁支撑355、内定子356及电机壳3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种惯性管脉管装置，其特征在于，包括冷头和发动机，所述的冷头包括脉管、惯性管、回热器及室温换热器，所述的惯性管介于脉管与回热器之间，所述的发动机具有两个反相工作腔或具有两个同相工作腔，所述的脉管与发动机其中一个工作腔连接，所述的室温换热器与发动机另一个工作腔连接。

【技术特征摘要】
1.一种惯性管脉管装置，其特征在于，包括冷头和发动机，所述的冷头包括脉管、惯性管、回热器及室温换热器，所述的惯性管介于脉管与回热器之间，所述的发动机具有两个反相工作腔或具有两个同相工作腔，所述的脉管与发动机其中一个工作腔连接，所述的室温换热器与发动机另一个工作腔连接。2.根据权利要求1所述的一种惯性管脉管装置，其特征在于，所述的惯性管使冷头两端的压力波有一个相位差，或在惯性管内压力波相位差发生变化。3.根据权利要求1所述的一种惯性管脉管装置，其特征在于，所述的冷头由脉管、第一喇叭口、惯性管、第二喇叭口、低温换热器、回热器及室温换热器顺次连接。4.根据权利要求1所述的一种惯性管脉管装置，其特征在于，所述的发动机内设有发动机阶梯气缸及发动机阶梯活塞，所述的发动机阶梯气缸与发动机阶梯活塞形成两个同相的发动机工作腔，所述的惯性管为半波长形惯性管。5.根据权利要求1所述的一种惯性管脉管装置，其特征在于，所述的脉管由等同容积的惯性管末段代替。6.根据权利要求1所述的一种惯性管脉管装置，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱绍伟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31