一种混合型蓄冷结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种混合型蓄冷结构，特别是用于制冷机中活塞超低温储存的混合型蓄冷结构，包括活塞壳体，所述活塞壳体内设为内空的活塞腔体，所述活塞壳体的一端设有氦气进气口，所述活塞壳体的另一端密封有封头；所述活塞腔体内靠近封头处设有氦气排气孔，所述活塞腔体内氦气进气口与氦气排气孔之间填充有蓄冷层结构；所述蓄冷层结构由铅球颗粒层与Er3Ni颗粒层交替相邻布置。通过在活塞腔体中填充上述两种蓄冷层结构，既能使该结构蓄冷超低温，甚至10K以下的温度，又能达到降低使用成本的目的。

A kind of hybrid cold storage structure

【技术实现步骤摘要】
一种混合型蓄冷结构
本技术涉及一种混合型蓄冷结构，特别是涉及一种用于制冷机中活塞超低温储存的混合型蓄冷结构。
技术介绍
超低温制冷机在国防军事以及现代工业中扮演着重要角色，其广泛应用于航空航天、能源工业、电子信息产业和生物医疗等各个领域。蓄冷材料的选择对超低温制冷机制冷效果及制冷功率非常关键，通常采用作为蓄冷材料的铅等金属在20K以下的超低温中比热随着温度的下降急剧减少，甚至在10K以下，其比热低于氦气的比热，达不到10K以下温度的蓄冷。但从理论上讲,由于铅的热容大,以铅为主的蓄冷材料比不锈钢更适合40～10K温区工作。磁性蓄冷材料基于磁性相变所导致的比热异常，其量级比非磁性材料大得多，作为10K以下温区蓄冷材料使用显示出良好的应用前景。因此，近年来，为了更进一步实现接近绝对零度的温度，常采用由在超低温区域体积比热大的Er3Ni、ErNi、ErNi2、ErRh、HoCu2等金属化合物制造的磁性蓄冷材料。超低温制冷机在蓄冷时常选择一种蓄冷材料，选择金属作为蓄冷材料往往达不到理想的低温，选择磁性蓄冷材料（比如Er3Ni）时，又由于这些磁性蓄冷材料都是稀土元素和过渡金属元素构成的金属化合物，其制造成本和销售价格相对较为昂贵。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于：提供一种混合型蓄冷结构，以便能够达到10K以下的超低温蓄冷并且减少制造成本。本技术采用如下技术方案：一种混合型蓄冷结构，包括活塞壳体，所述活塞壳体内设为内空的活塞腔体，所述活塞壳体的一端设有氦气进气口，所述活塞壳体的另一端密封有封头，所述活塞腔体内靠近封头处设有氦气排气孔，所述活塞腔体内氦气进气口与氦气排气孔之间填充有蓄冷层结构。进一步地，所述蓄冷层结构由铅球颗粒层与Er3Ni颗粒层相邻布置；或所述蓄冷层结构由铅球颗粒层置于两Er3Ni颗粒层之间，或所述蓄冷层结构由Er3Ni颗粒层置于两铅球颗粒层之间；或所述蓄冷层结构由若干层铅球颗粒层与Er3Ni颗粒层相互交替布置。上述混合型蓄冷结构主要是用于制冷机中活塞超低温的储存，该结构以氦气作为制冷介质，在活塞腔体内填充铅球颗粒和Er3Ni颗粒，使蓄冷温度容易达到10K以下，在接近10K蓄冷温度后，在大比热的Er3Ni颗粒作用下还能够进一步蓄冷，最低蓄冷温度甚至可达到4-5K；在活塞内设置氦气进气口处、氦气排气孔及具有通气作用的网片的目的，是为了使不断降温的低温氦气能够流经活塞腔体，与蓄冷材料（铅球和Er3Ni）完成热量交换进行蓄冷。进一步地，所述的活塞腔体靠近氦气进气口处设有网片一，所述活塞腔体靠近封头处设有网片二，所述网片一与网片二处分别设有毛毡层，所述蓄冷层结构设于两个毛毡层之间。上述设置的网片是为了通气并能防止铅球颗粒与Er3Ni颗粒漏出；设置毛毡层的作用是防止细小颗粒的铅球和Er3Ni从网片进一步泄漏出去，并且毛毡具有良好通气、隔热保温作用。进一步地，所述的铅球颗粒层与Er3Ni颗粒层在活塞腔体中从左至右填充层数为2至20层。进一步地，所述铅球颗粒层由直径为0.1至1.2mm的铅球颗粒组成，所述Er3Ni颗粒层由大小为0.2至0.7mm的Er3Ni颗粒组成，Er3Ni颗粒最好是圆球形。进一步地，所述铅球颗粒层与相邻的Er3Ni颗粒层的厚度比为1:5至5:1；所述铅球颗粒层占活塞腔体体积的20%至80%，剩余体积占比为Er3Ni颗粒层。进一步地，所述铅球颗粒含铅量大于60%，所述Er3Ni颗粒含Er3Ni量大于55%。这样，可以通过改变蓄冷材料颗粒的大小、分层交替填充的层数和填充量占比大小等，对蓄冷最低温度进行一定程度的调整，还可对制造成本作一些调控。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：1.通过在活塞腔中填充两种蓄冷材料，既能使蓄冷温度达到10K以下，又能有效节约成本；2.由于没有增加新的功能模块，且蓄冷结构简单，便于填充，因而容易制造生产，方便推广应用。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是一种具有两层填充的蓄冷结构示意图。图中标记：1是活塞壳体，2是铅球颗粒层，3是Er3Ni颗粒层，4是毛毡层，5是网片一，6是网片二，7是固定孔，8是封头，9是氦气进气口，10是氦气排气孔，11是活塞腔体。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例1如图1所示，本技术是一种混合型蓄冷结构，包括活塞壳体1，所述活塞壳体1内设为内空的活塞腔体11，所述活塞壳体1的一端设有氦气进气口9，所述活塞壳体1的另一端密封有封头8，所述活塞腔体11内靠近封头8处设有氦气排气孔10，所述活塞腔体11内氦气进气口9与氦气排气孔10之间填充有蓄冷层结构。进一步地，所述蓄冷层结构从左至右共六层，其中由三层铅球颗粒层2与三层Er3Ni颗粒层3相互交替布置。进一步地，所述的活塞腔体11靠近氦气进气口9处设有网片一5，所述活塞腔体11靠近封头处设有网片二6，所述网片一5与网片二6处分别设有毛毡层4，所述蓄冷层结构设于两个毛毡层4之间。进一步地，所述铅球颗粒层2由直径为0.6mm的铅球颗粒组成，所述Er3Ni颗粒层3由大小为0.4mm的Er3Ni圆球状颗粒组成。进一步地，所述铅球颗粒层2与相邻的Er3Ni颗粒层3的厚度比约为1:1；所述铅球颗粒层2约占活塞腔体11体积的50%，剩余体积占比为Er3Ni颗粒层3。进一步地，所述铅球颗粒含铅量大于80%，所述Er3Ni颗粒含Er3Ni量大于80%。实施例2如图2所示，与实施例1的区别在于：蓄冷层结构在活塞腔体11中的填充只有两层，铅球颗粒层2和Er3Ni颗粒层3各一层，且铅球颗粒层2的填充量约占65%，Er3Ni颗粒层3的填充量约占35%，当然蓄冷材料颗粒的大小也可以有所不同。通过比较，在蓄冷材料大小相同的情况下，实施例1采用多层蓄冷层结构交叉排列设置的方式，蓄冷效果要优于实施例2的两层蓄冷层结构。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，皆应属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合型蓄冷结构，包括活塞壳体(1)，所述活塞壳体(1)内设为内空的活塞腔体(11)，其特征在于：所述活塞壳体(1)的一端设有氦气进气口(9)，所述活塞壳体(1)的另一端密封有封头(8)，所述活塞腔体(11)内靠近封头(8)处设有氦气排气孔(10)，所述活塞腔体(11)内氦气进气口(9)与氦气排气孔(10)之间填充有蓄冷层结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种混合型蓄冷结构，包括活塞壳体(1)，所述活塞壳体(1)内设为内空的活塞腔体(11)，其特征在于：所述活塞壳体(1)的一端设有氦气进气口(9)，所述活塞壳体(1)的另一端密封有封头(8)，所述活塞腔体(11)内靠近封头(8)处设有氦气排气孔(10)，所述活塞腔体(11)内氦气进气口(9)与氦气排气孔(10)之间填充有蓄冷层结构。


2.如权利要求1所述的混合型蓄冷结构，其特征在于：所述蓄冷层结构由铅球颗粒层(2)与Er3Ni颗粒层(3)相邻布置；或所述蓄冷层结构由铅球颗粒层(2)置于两Er3Ni颗粒层(3)之间，或所述蓄冷层结构由Er3Ni颗粒层(3)置于两铅球颗粒层(2)之间；或所述蓄冷层结构由若干层铅球颗粒层(2)与Er3Ni颗粒层(3)相互交替布置。


3.如权利要求2所述的混合型蓄冷结构，其特征在于：所述的铅球颗粒层(2)与Er3Ni颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，何先毅，
申请(专利权)人：成都黄金地真空技术开发有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51