一种蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置，包括：压缩机；通过进气管与压缩机相连通的热端换热器；和一级及二级制冷机；一级和二级制冷机并联地安装于热端换热器；一级制冷机的脉冲管和蓄冷器为并列布置的Ｕ型或同轴结构；二级制冷机的脉冲管和蓄冷器为并列布置的Ｕ型结构；一级气库通过第一热端调相机构与一级脉冲管相连；二级气库通过第二热端调相机构与二级脉冲管相连通；所述热端调相机构均由串连的惯性管、小孔阀和双向阀组成。其各级制冷机具有独立气路，各级蓄冷器同轴布置，利用一级制冷机对二级制冷机高温段预冷却，具有级联热损失小、结构简单紧凑、便于调节工作参数，可达到更低制冷温度和获得更大制冷量等优点。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于制冷与低温
，特别涉及一种蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置。
技术介绍
小型低温制冷机在军事、空间技术、低温电子学、低温医学、低温生物学、天然气液化等许多领域有着广泛的应用背景。近年来，小型低温制冷技术在民用科技和国防科技中的重要性日益增加。随着各种红外和超导电子学器件和产品进入实用化阶段，小型低温制冷机得到了迅速发展，为这些相关的技术器件低温提供有效的低温冷源，保证其正常工作。脉冲管制冷机是近年来得到迅速发展的一种气体回热式机械制冷机。它具有结构简单、运行可靠、机械振动小、效率高、寿命长等优点。特别是在抗电磁干扰、降低振动和长寿命方面优势明显。它可与各种器件配合形成小型特种仪器，在军事武器(如夜视仪)，超导技术(如SQUID器件)，科研及工业(如红外热像仪)，医疗仪器设备(如医用局部MRI)，移动通信基站(超导过滤器)等领域具有较大的优越性和广泛的应用前景。脉冲管制冷机主要由压缩机、蓄冷器、脉冲管和各种热端调相机构组成。目前主要有3种布置方式，即直线型、并列型(U型)和同轴型。区别主要在于脉冲管和蓄冷器之间的连接方式和位置不同。直线型脉冲管制冷机的蓄冷器和脉冲管布置在一条直线上，因此流动阻力最小，但由于冷头位于制冷器的中部，不利于与器件耦合且结构不紧凑；同轴型脉冲管制冷机，将脉冲管套设在蓄冷器中，两者同轴布置，其结构紧凑，冷头可直接与器件耦合，缺点是脉冲管和蓄冷器轴向温度梯度不一致，使得两者之间的耦合传热增大，另外工质流经脉冲管冷头时转向180度，流动阻力较大且流场分布不够均匀；U型脉冲管制冷机，将脉冲管和蓄冷器并列布置，与直线型相比，其优点是冷头在同一侧，便于与器件耦合，与同轴型相比，效率较高。通常情况下，单级脉冲管制冷机直接降低到20K以下温区存在较大困难。为进一步降低制冷温度，且满足不同温区制冷量的需要，需采用多级布置方案。公知的两级脉冲管的结构方式有以下三种布置方式其一，采用各级脉管的热端均处于室温，冷端与同级蓄冷器相联，各级蓄冷器为同一气路，这样可以减小冷损，称之为并行结构。但是，这种结构各级之间气体相互影响，不宜进行气体的合理分配和运行工作参数的优化。其二，下一级脉冲管制冷机的热端与上一级脉管制冷机的冷端相连，用前级制冷机直接预冷后级制冷机的热端。称之为串行结构。这种结构不便于对后级脉冲管制冷机的热端调相机构的优化。其三，采用各级脉冲管制冷机相互独立，用前级脉冲管制冷机的冷端通过热桥冷却下一级回热器的中部。这样可以避免各级之间的相互干扰，便于分别采用不同的调相机构，频率，充气压力等参数进行性能优化。但是这种布置方案结构不紧凑，而且前后级热桥连接处不可逆损失比较大，一级冷头和二级蓄冷器连接处有较大的温差，不能达到充分预冷的目的。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服已有的两级脉冲管制冷机布置方案的不足，而提供一种蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置；该制冷装置不仅能减少一、二级之间的换热损失，而且还省去了热桥，结构更加紧凑，并且可以对一、二级脉冲管制冷机工作参数和热端调相机构进行分别优化，从而达到更好的制冷效果。本技术的技术方案如下本技术提供的蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置，包括一台或两台压缩机； 一台通过进气管2与所述至少一台压缩机相连通的热端换热器5；和一级制冷机和二级制冷机；其特征在于，所述一级制冷机和二级制冷机并联地安装于热端换热器5；所述一级制冷机的脉冲管和蓄冷器采用并列布置的U型结构或同轴结构；所述二级制冷机的脉冲管和蓄冷器采用并列布置的U型结构；所述一级制冷机的一级气库10通过第一热端调相机构与一级制冷机的一级脉冲管7相连；所述第一热端调相机构由串连的第一惯性管9、第一小孔阀4和第一双向阀3组成；所述二级制冷机的二级气库18通过第二热端调相机构与二级制冷机的二级脉冲管15相连通；所述第二热端调相机构由串连的第二惯性管17、第二小孔阀16和第二双向阀11组成。所述一级制冷机的一级蓄冷器6管内充填有紧密叠压的不锈钢丝网薄片，其管内中部充填紫铜换热器；所述二级制冷机的二级蓄冷器13管内高温段充填有紧密叠压的不锈钢丝网薄片，管内低温段13充填有不锈钢丝网薄片+小铅球，高低温级蓄冷器之间充填紫铜换热器。所述一级制冷机的一级冷头8和二级制冷机的二级冷头14均为紫铜材质的冷头。所述一级制冷机冷头也可与二级脉冲管中部相连。本技术的蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置，各级脉冲管制冷机具有独立气路，脉冲管制冷机由一台或两台压缩机驱动，各级蓄冷器同轴布置，利用第一级制冷机对第二级制冷机的高温段进行预冷却，具有级联热损失小、结构简单紧凑、便于调节工作参数，可以达到更低的制冷温度和获得更大的制冷量等优点。附图说明图1为本技术的蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置(单台压缩机驱动)的结构示意图；图2为本技术的蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置(两台压缩机驱动)的结构示意图； 图3为本技术的蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置(一级制冷级为同轴结构)的结构示意图；其中压缩机1，19 进气管2 第一双向阀3第一小孔阀4 热端换热器5 一级蓄冷器6一级冷头8 一级脉冲管7 第一惯性管9第一气库10第二双向阀11级高温级蓄冷器二级低温级蓄冷器13二级冷头14 二级脉冲管15第二小孔阀16 第二惯性管17第二气库18具体实施方式以下结合附图及实施例进一步描述本技术。图1和图2为本技术的两个实施例的结构示意图；有图可知，本技术提供的蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置，包括一台或两台压缩机；一台通过进气管2与所述至少一台压缩机相连通的热端换热器5；和一级制冷机和二级制冷机；其特征在于，所述一级制冷机和二级制冷机并联地安装于热端换热器5；所述一级制冷机的脉冲管和蓄冷器采用并列布置的U型结构或同轴结构；所述二级制冷机的脉冲管和蓄冷器采用并列布置的U型结构；所述一级制冷机的一级气库10通过第一热端调相机构与一级制冷机的一级脉冲管7相连；所述第一热端调相机构由串连的第一惯性管9、第一小孔阀4和第一双向阀3组成；所述二级制冷机的二级气库18通过第二热端调相机构与二级制冷机的二级脉冲管15相连通；所述第二热端调相机构由串连的第二惯性管17、第二小孔阀16和第二双向阀组成。所述一级制冷机的一级蓄冷器6管内充填有紧密叠压的不锈钢丝网薄片，其管内中部充填紫铜换热器；所述二级制冷机的二级蓄冷器管内高温段12充填有紧密叠压的不锈钢丝网薄片，管内低温段13充填有不锈钢丝网薄片+小铅球，高低温级蓄冷器之间充填紫铜换热器。所述一级制冷机的一级冷头8和二级制冷机的二级冷头14均为紫铜材质的冷头。图1本技术的蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置(单台压缩机驱动)的结构示意图工质从一台第一压缩机1中出来，通过进气管2进入热端换热器5，其中一部分工质进入一级蓄冷器6，另一部分工质进入二级蓄冷器12，一级脉冲管制冷机的一级脉冲管7和一级蓄冷器6采用并列布置的U型结构，紧密叠压的不锈钢丝网薄片同轴填充在一级蓄冷器6和二级蓄冷器13中；其中在两级蓄冷器管内中部还填有导热性能好的紫铜换热器；一级脉冲管7后面连接热端调相机构(小孔+双向+惯性管+气库)。二级脉冲管制冷机也采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄冷器同轴布置的两级脉冲管制冷装置，包括：　　　　一台或两台压缩机；　　　　一台通过进气管（２）与所述至少一台压缩机相连通的热端换热器（５）；和　　　　一级制冷机和二级制冷机；其特征在于，　　　　所述一级制冷机和二级制冷机并联地安装于热端换热器（５）；　　　　所述一级制冷机的脉冲管和蓄冷器采用并列布置的Ｕ型结构或同轴结构；　　　　所述二级制冷机的脉冲管和蓄冷器采用并列布置的Ｕ型结构；　　　　所述一级制冷机的一级气库（１０）通过第一热端调相机构与一级制冷机的一级脉冲管（７）相连；所述第一热端调相机构由串连的第一惯性管（９）、第一小孔阀（４）和第一双向阀（３）组成；　　　　所述二级制冷机的二级气库（１８）通过第二热端调相机构与二级制冷机的二级脉冲管（１５）相连通；所述第二热端调相机构由串连的第二惯性管（１７）、第二小孔阀（１６）和第二双向阀（１１）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁惊涛，王国平，靖葳，蔡京辉，杨鲁伟，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]