热驱动斯特林制冷机制造技术

本发明专利技术提供热驱动斯特林制冷机，包括发动机、制冷机和谐振子，发动机包括依次相连的热端换热器、回热器、室温换热器和排出器，制冷机包括依次相连的室温换热器、回热器、冷端换热器和排出器，发动机和制冷机上下相对设置且两者之间设有气缸，谐振子设于气缸内，还包括高压气源与低压气源，高压气源和低压气源分别与热驱动斯特林制冷机连接，用于向热驱动斯特林制冷机内充放气。本发明专利技术通过设置高压气源与低压气源，向气缸充放气。当其他参数等发生变化引起谐振子的位移发生变化时，通过高低压气源来改变气缸的充气压力，从而抵消其他参数变化所引起的谐振子位移变化，使活谐振子位移保持在恒定值，增强热驱动斯特林制冷机的运行稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制冷机
，特别是涉及一种热驱动斯特林制冷机。
技术介绍
热驱动的低温制冷机在电能缺乏的场合具有非常好的应用前景。比方说，我国天然气储量虽然非常丰富，但大部分属于煤层气、页岩气等非常规天然气，通常气源分布散、气量较小、地点偏僻，传统的管道输运或电驱动的大型液化设备无法使用，因此这些天然气的利用受到了很大的限制。如果采用热驱动的低温制冷机，就可以燃烧部分天然气作为热源，驱动制冷机将剩余部分的气体液化，从而便于这些非常规天然气的运输和利用。图1为现有技术中的热驱动斯特林制冷机结构，它主要包括斯特林发动机、斯特林制冷机和谐振子三部分，谐振子位于所述发动机与制冷机之间。当发动机的热端换热器3被加热，第一室温换热器1冷却时，第一回热器2内就会形成一定的温度梯度，当该梯度达到一定的值时，就会产生自激振荡，将热能转化为声波形式的机械能，推动谐振子6(谐振子6是位于发动机与制冷机之间的气缸5内的活塞)进行往复运动，将声功传递进入斯特林制冷机；斯特林制冷机在受到声功的驱动时，声功在第二回热器2’内进行热量搬运，在冷端换热器3’内获得低温，将机械能转化为热能。上述热驱动斯特林制冷机存在一个重大的缺陷：谐振子位移的敏感性，其振幅非常容易受到其他参数的影响。这些参数包括：加热温度、制冷温度、压力、谐振子阻尼、排出器阻尼等，这些参数的微小变化都会引起谐振子位移发生很大的改变。谐振子位移的敏感性一方面使得热驱动斯特林制冷机工作很不稳定，因为加热温度、制冷温度等参数在工作过程中很容易发生变化；另一方面因为阻尼等一些参数受到工艺的影响，实际值通常容易偏离设计值，设计软件本身的误差也会使一些设计参数与实际所需值发生偏离，因此热驱动斯特林制冷机容易出现难以预知的性能特性，例如无法工作、振幅远超设计值等。谐振子位移的敏感性不但会使热驱动斯特林制冷机性能受到影响，而且会使谐振子非常容易受到损伤，因为位移过大时，支撑谐振的板簧就会疲劳断裂。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种热驱动斯特林制冷机，提高谐振子抵抗外界因素的影响，以解决现有技术中热驱动斯特林制冷机工作不稳定，设计参数与实际所需值发生偏离的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种热驱动斯特林制冷机，包括发动机、制冷机和谐振子，所述发动机包括从上到下依次相连的热端换热器、第一回热器、第一室温换热器和发动机排出器，所述制冷机包括从上到下依次相连的第二室温换热器、第二回热器、冷端换热器和制冷机排出器，所述发动机和制冷机上下相对设置且两者之间设有共用的气缸，所述谐振子设于所述气缸内，还包括高压气源与低压气源，所述高压气源和低压气源分别与所述热驱动斯特林制冷机连接，用于向所述热驱动斯特林制冷机内充放气。其中，还包括直线电机，所述直线电机包括定子和动子，所述定子与所述气缸的侧壁固定连接，所述动子与所述谐振子固定连接，所述动子带动所述谐振子沿所述定子做往复运动，或，所述谐振子带动所述动子沿所述定子做往复运动。其中，所述谐振子与所述气缸采用无接触的间隙密封。其中，所述高压气源与所述气缸之间连接有第一阀门，所述低压气源与所述气缸之间连接有第二阀门。其中，所述谐振子包括两个活塞，两个所述活塞相对设置于所述气缸中，并沿所述气缸做相对往复运动。其中，两个所述活塞关于所述发动机或制冷机的中心轴线左右对称设置。其中，所述气缸中位于所述活塞的外侧分别设有直线电机，所述直线电机包括定子和动子，所述定子与所述气缸的内壁固定连接，所述动子与相应的所述活塞固定连接，所述动子带动所述活塞沿所述定子做往复运动，或，所述活塞带动所述动子沿所述定子做往复运动。其中，所述活塞的外端面设有连杆，所述直线电机的动子固定在所述连杆上。其中，所述活塞与所述气缸采用无接触的间隙密封。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供一种热驱动斯特林制冷机，通过设置高压气源与低压气源，且所述高压气源和低压气源分别与气缸连接，用于向所述气缸充放气；通过改变气缸中的压力改变谐振子的振幅，也就是位移，当其他参数例如谐振子阻尼、排出器阻尼等参数发生变化引起谐振子的位移发生变化时，通过高低压气源来改变气缸内充气压力，从而抵消其他参数变化所引起的谐振子位移变化，从而使谐振子位移保持在恒定值，增强热驱动斯特林制冷机的运行稳定性。附图说明图1为现有技术中热驱动斯特林制冷机的结构示意图；图2为本专利技术热驱动斯特林制冷机实施例一的结构示意图；图3为本专利技术热驱动斯特林制冷机实施例二的结构示意图；附图标记说明1-第一室温换热器；2-第一回热器；3-热端换热器；4-发动机的排出器；5-气缸；6-谐振子；7-动子；8-定子；9-第一阀门；10-高压气源；11-第二阀门；12-低压气源；1’-第二室温换热器；2’-第二回热器；3’-冷端换热器；4’-制冷机的排出器；6’-活塞。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。实施例1：如图2所示，一种热驱动斯特林制冷机，包括发动机、制冷机和谐振子6，所述发动机包括从上到下依次相连的热端换热器3、第一回热器2和第一室温换热器1，所述制冷机包括从上到下依次相连的第二室温换热器1’、第二回热器2’和冷端换热器3’，所述发动机和制冷机上下相对设置且两者之间设有共用的气缸5，所述谐振子6水平设于所述气缸5内，其中，所述谐振子6与所述气缸5无接触的间隙密封。还包括高压气源10与低压气源12，所述高压气源10与低压气源12分别与所述热驱动斯特林制冷机连接。本实施例中，所述高压气源10和低压气源12分别与所述气缸5连接，其中，所述高压气源10与所述气缸5之间连接有第一阀门9，所述低压气源12与所述气缸5之间连接有第二阀门11，高压气源10与低压气源12用于向所述气缸5充放气。所述气缸5上设有直线电机，所述直线电机包括定子8和动子7，所述定子8与所述气缸5的内壁或外壁固定连接，所述动子7与所述谐振子6固定连接，所述动子7带动所述谐振子6沿所述定子8做往复运动，或，所述谐振子6带动所述动子7沿所述定子8做往复运动。下面通过具体的过程，进一步的详细说明。当其他参数例如活塞阻尼、排出器阻尼等参数发生变化(这类变化对于同一个制冷机来产品说是不可逆转的，除非重新加工修理)引起谐振子6的位移发生变化时，我们可以通过高低压气源10与低压气源12对气缸5进行充放气，改变热驱动斯特林制冷机内的充气压力，对谐振子6进行调节，从而抵消其他参数变化所引起的谐振子6位移变化，使谐振子6位移保持在恒定值。具体的，当谐振子6的位移小于设计值时，高压气源10向热驱动斯特林制冷机内注入气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热驱动斯特林制冷机，包括发动机、制冷机和谐振子，所述发动机包括从上到下依次相连的热端换热器、第一回热器、第一室温换热器和发动机排出器，所述制冷机包括从上到下依次相连的第二室温换热器、第二回热器、冷端换热器和制冷机排出器，所述发动机和制冷机上下相对设置且两者之间设有共用的气缸，所述谐振子设于所述气缸内，其特征在于，还包括高压气源与低压气源，所述高压气源和低压气源分别与所述热驱动斯特林制冷机连接，用于向所述热驱动斯特林制冷机内充放气。

【技术特征摘要】
1.一种热驱动斯特林制冷机，包括发动机、制冷机和谐振子，所述发动机包括从上到下依次相连的热端换热器、第一回热器、第一室温换热器和发动机排出器，所述制冷机包括从上到下依次相连的第二室温换热器、第二回热器、冷端换热器和制冷机排出器，所述发动机和制冷机上下相对设置且两者之间设有共用的气缸，所述谐振子设于所述气缸内，其特征在于，还包括高压气源与低压气源，所述高压气源和低压气源分别与所述热驱动斯特林制冷机连接，用于向所述热驱动斯特林制冷机内充放气。2.根据权利要求1所述的一种热驱动斯特林制冷机，其特征在于，还包括直线电机，所述直线电机包括定子和动子，所述定子与所述气缸的侧壁固定连接，所述动子与所述谐振子固定连接，所述动子带动所述谐振子沿所述定子做往复运动，或，所述谐振子带动所述动子沿所述定子做往复运动。3.根据权利要求1或2所述的一种热驱动斯特林制冷机，其特征在于，所述谐振子与所述气缸采用无接触的间隙密封。4.根据权利要求3所述的一种热驱动斯特林制冷机，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡剑英，罗二仓，戴巍，张丽敏，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11