一种GM制冷机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种GM制冷机，所述GM制冷机包括一级冷头和连接在一级冷头一端的二级冷头，所述二级冷头包括二级气缸和位于所述二级气缸内部的二级活塞；所述二级活塞内设置有冷端填充区，所述冷端填充区内填充有第一蓄冷物，所述第一蓄冷物为硫氧化钆小球；所述硫氧化钆小球为多孔结构小球，所述多孔结构小球的多孔内可以在运行中储存液氦；所述硫氧化钆小球的直径为d，所述d的取值范围为：0.25mm≤d≤0.8mm。所述GM制冷机采用多孔结构的硫氧化钆小球作为蓄冷材料，通过液氦浸润提高硫氧化钆小球的换热效率。通过增大硫氧化钆小球的尺寸，降低液氦流经硫氧化钆小球的压降，提高制冷机的制冷效率。冷机的制冷效率。冷机的制冷效率。

【技术实现步骤摘要】
一种GM制冷机


[0001]本技术主要涉及制冷机
，具体涉及一种GM制冷机。

技术介绍

[0002]GM制冷机是基于西蒙膨胀原理用来获取超低温的装置，其广泛应用于医疗核磁共振和半导体领域。GM制冷机通过驱动装置带动活塞沿气缸内壁做往复运动，对氦气进行压缩和膨胀，从而达到降温，实现制冷。
[0003]GM制冷机需要实现从室温到4K温度的制冷效果，一般通过一级冷头实现室温到40K的制冷效应，然后通过二级冷头实现40K到4K的制冷效应，二级冷头的制冷效率主要与内部蓄冷材料的换热效率，换热效率越高，制冷效率越高。为了提高二级冷头的制冷效率，目前多采用钬铜(HoCu2)和硫氧化钆(Gd2O2S)作为蓄冷材料，在二级冷头的冷端上分区域填充，但是硫氧化钆的换热效率低，需要将硫氧化钆加工为小尺寸的高致密小球，但是这种结构的硫氧化钆小球在装填后间隙小，导致液氦在流经二级冷头时受到的阻力大，导致流经所述硫氧化钆小球的压降较大，从而影响制冷机的换热效率和制冷效果。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服现有技术的不足，本技术提供了一种GM制冷机，所述GM制冷机采用多孔结构的硫氧化钆小球作为蓄冷材料，通过液氦浸润提高其换热效率。同时增大硫氧化钆小球的尺寸，降低液氦流经后的压降，提高制冷机的制冷效率。
[0005]本技术提供了一种GM制冷机，所述GM制冷机包括一级冷头和连接在一级冷头一端的二级冷头，所述二级冷头包括二级气缸和位于所述二级气缸内部的二级活塞；
[0006]所述二级活塞内设置有冷端填充区，所述冷端填充区内填充有第一蓄冷物，所述第一蓄冷物为硫氧化钆小球；
[0007]所述硫氧化钆小球为多孔结构小球，所述多孔结构小球的多孔内可以储存液氦；
[0008]所述硫氧化钆小球的直径为d，所述d的取值范围为：0.25mm≤d≤0.8mm。
[0009]进一步的，所述硫氧化钆小球的密度在65％至95％之间。
[0010]进一步的，所述二级活塞内还设置有热端填充区，所述热端填充区内填充有第二蓄冷物。
[0011]进一步的，所述第二蓄冷物为铅球，或锌合金，或铋合金。
[0012]进一步的，所述冷端填充区内还填充有第三蓄冷物，所述第三蓄冷物位于所述第一蓄冷物和所述第二蓄冷物之间。
[0013]进一步的，所述第三蓄冷物为钬铜。
[0014]进一步的，所述热端装填区的工作温度为t1，所述t1的区间为：10K<t1<40K。
[0015]进一步的，所述冷端装填区的工作温度为t2，所述t2的区间为：2K<t2<10K。
[0016]进一步的，所述GM制冷机还包括驱动部件，所述驱动部件包括驱动电机、连接在所述驱动电机输出端的曲柄凸轮轴和套接在所述曲柄凸轮轴上的曲柄连杆；
[0017]所述曲柄连杆的一端连接着法兰盘，所述曲柄连杆基于所述法兰盘连接所述一级冷头。
[0018]进一步的，所述一级冷头包括一级气缸、位于在所述一级气缸内部的一级活塞和设置在所述一级活塞一端上的连接部件；
[0019]所述二级活塞的一端基于所述连接部件连接所述一级活塞的一端。
[0020]本技术提供了一种GM制冷机，所述GM制冷机在二级活塞内填充有多孔结构的硫氧化钆小球作为蓄冷材料，通过液氦浸润提高所述硫氧化钆小球的换热效率。同时通过增大所述多孔结构的硫氧化钆小球的尺寸，增大填充后硫氧化钆小球的间隙，减少液氦流经时受到的阻力，从而降低所述液氦流经所述硫氧化钆小球时的压降，提高所述制冷机的制冷效率。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0022]图1是本技术实施例中GM制冷机结构示意图；
[0023]图2是本技术实施例中二级活塞结构示意图；
[0024]图3是硫氧化钆和钬铜在不同温度下体积比热容示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]实施例一：
[0027]图1示出了本技术实施例中GM制冷机结构示意图，所述GM制冷机包括驱动装置1、连接在所述驱动装置1的驱动端的一级冷头2以及连接在所述一级冷头2一端上的二级冷头3，所述驱动装置1包括驱动电机11、带有配合槽131的曲柄连杆13和套接在所述配合槽131内的曲柄凸轮轴12，所述曲柄凸轮轴12基于联轴器连接着所述驱动电机11的输出轴，所述驱动电机11驱动所述曲柄凸轮轴12转动，所述曲柄凸轮轴12基于所述配合槽131带动所述曲柄连杆13往复运动。
[0028]进一步的，所述曲柄凸轮轴12外套接有电机驱动套14，所述电机驱动套14用于减少所述曲柄凸轮轴12和所述配合槽131之间的摩擦，保证设备的使用寿命。
[0029]具体的，所述一级冷头2包括一级气缸21、一级活塞22和顶端端盖23，所述一级活塞22套接在所述一级气缸21内，所述顶端端盖23固定在所述一级气缸21的一端上，所述顶端端盖23内设置有导向槽231和连接通槽232，所述导向槽231基于所述连接通槽232与所述一级气缸21连通，所述曲柄连杆13的一端设置在所述导向槽231内。
[0030]具体的，所述一级冷头2还包括法兰盘24，所述法兰盘24用于连接所述一级活塞22
和所述曲柄连杆13，所述一级活塞22的一端固定在所述法兰盘24，所述曲柄连杆的另一端通过所述连接通槽232延伸在所述一级气缸21内部，并连接在所述法兰盘24上。所述驱动电机11带动所述曲柄连杆13运动时，所述曲柄连杆13在所述导向槽231内往复运动，所述导向槽231能够限制所述曲柄连杆13的运动，起导向作用。所述一级活塞22随所述曲柄连杆13在所述一级气缸21内做往复运动。
[0031]进一步的，所述一级活塞22和所述曲柄连杆13的连接位置上设置有活塞动密封环，所述活塞动密封环保证所述一级活塞22的密封性，确保所述制冷机的制冷效果。
[0032]具体的，所述二级冷头3包括二级气缸31和二级活塞32，所述二级活塞32套接在所述二级气缸31内，所述一级气缸21和所述二级气缸31相互连通，所述二级活塞32的一端上设置有连接部件33，所述二级活塞32基于所述连接部件33与所述一级活塞22连接，所述二级活塞32在所述一级活塞22的作用下在所述二级气缸31内部做往复运动。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GM制冷机，其特征在于，所述GM制冷机包括一级冷头和连接在一级冷头一端的二级冷头，所述二级冷头包括二级气缸和位于所述二级气缸内部的二级活塞；所述二级活塞内设置有冷端填充区，所述冷端填充区内填充有第一蓄冷物，所述第一蓄冷物为硫氧化钆小球；所述硫氧化钆小球为多孔结构小球，所述多孔结构小球的多孔内储存有液氦；所述硫氧化钆小球的直径为d，所述d的取值范围为：0.25mm≤d≤0.8mm。2.如权利要求1所述的GM制冷机，其特征在于，所述硫氧化钆小球的密度在65％至95％之间。3.如权利要求1所述的GM制冷机，其特征在于，所述二级活塞内还设置有热端填充区，所述热端填充区内填充有第二蓄冷物。4.如权利要求3所述的GM制冷机，其特征在于，所述第二蓄冷物为铅球，或锌合金，或铋合金。5.如权利要求3所述的GM制冷机，其特征在于，所述冷端填充区内还填充有第三蓄冷物，所述第三蓄冷物位于所述第一蓄冷物和所述第二蓄冷物之间。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜希阳，梁志炜，艾青，冯苌春，
申请(专利权)人：氢合科技广州有限公司，
类型：新型
国别省市：