本发明专利技术公开了一种脉冲管制冷机的直线型流线形进气结构及制造方法，由过渡管、直线型流线形扩压结构、蓄冷器耦合座三部分组成。过渡管与连管在进气口端连接；直线型流线形扩压结构由两个对称的槽结构剖面件焊接为一体，槽结构剖面件沿对称的内表面型线加工精铣制成；蓄冷器耦合座为出气口端耦合接口，与蓄冷器相连，其贯穿狭缝对气流起导流和散热作用。直线型流线形扩压结构与过渡管银焊连结；直线型流线形扩压结构出气口端与蓄冷器耦合座钎焊连接。在振荡气流条件下，采用本发明专利技术的直线型流线形进气结构可最大限度地减少直线型进气结构对气流的流动阻力和紊流扰动，有利于气流流场的流畅平滑，从而提高脉冲管制冷机的整机性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及脉冲管制冷机，特别涉及一种。
技术介绍
脉冲管制冷机技术在20世纪60年代提出并于80年代获得迅速发展。与斯特林制冷机或G-M制冷机相比，脉冲管制冷机以脉冲管来代替排出器，通过热端调相机构实现相位调机，具有机械振动小、结构简单、运行寿命长、可靠性高等优点，在航空航天、低温电子、超导技术、医疗仪器、移动通信基站等领域有较大的优越性和广泛的应用前景。根据蓄冷器2和脉冲管的相对位置不同，脉冲管制冷机主要有直线性布置、U形布置和同轴形布置三种结构，如图1所示。直线形布置中脉冲管3与蓄冷器2处于一条直线上，气流在其中流动无折返，阻力最小，制冷效率是三种方式中最高的，但由于其冷头位于制冷机中部，不利于与器件耦合，且制冷机轴向尺寸成倍增加，管路布置及真空容器结构变得非常复杂。同轴形布置指将中空的脉冲管3同轴布置在蓄冷器2中心，主要优点是结构紧凑，冷头方便与器件耦合，但这种布置使得气流从环形蓄冷器2流入脉冲管时转折180度，局部阻力增大，引起较大的不可逆损失，并且在蓄冷器2与脉冲管3共同管壁上产生热交换损失也影响其性能，这种布置适用于对空间尺寸有特殊要求的场合。U形布置介于直线形和同轴形之间，与直线形相比其结构较紧凑，与同轴形相比其流体通过U形过渡流到脉冲管，因转折引起的损失较小。进气结构位于压缩机I与蓄冷器2之间，蓄冷器2与压缩机I之间通过进气结构来实现压力与质量的传递。理想情况下的进气结构应具备:1)空体积无限小；2)对流体产生的流动阻力无限小两个特点。常用进气结构采用垂直型和直线型两种布置方式，图2给出针对U型和直线型布置的脉冲管制冷机的进气结构的布置形式。图2 (a)和图2 (b)所示脉冲管制冷机采用垂直型布置方式的进气结构，气流在经过进气结构进入蓄冷器2时流动方向发生直角偏转；图2 (c)和图2 (d)所示脉冲管制冷机采用了直线型布置方式的进气结构，气流在经过进气结构进入蓄冷器2时流动方向未发生偏转。图3给出采用常规直线型进气结构的脉冲管制冷机示意图。直线型进气结构包括常规直线型扩压结构25、压缩机端连管接头7、连管9和蓄冷器端连管接头11等部件，冷器端连管接头11嵌入常规直线型扩压结构25联结，连管9与压缩机端连管接头7及蓄冷器端连管接头11分别通过银焊在焊接点一 8和焊接点二 10进行连接，通过密封圈一 6和密封圈二 12进行密封。常规直线型进气结构缺点主要体现在其形状或构造对流体产生的阻力上，如图3所示，工作气体流经常规直线型进气结构时，由于常规直线型进气结构构造造成流动截面突然扩大而产生紊流乃至射流，从而引起较大的不可逆损失
技术实现思路
鉴于上述已有技术中存在的缺点，本专利技术提出一种适用于。本专利技术的目的在于，当进气结构为直线型布置时，在脉冲管制冷机的压缩机I和蓄冷器2之间设计一个流线形进气结构，通过优化进气结构的形状和结构，使气流在通过直线型进气结构时的流动阻力和紊流扰动最小，从而提升脉冲管制冷机的整机效率。图4给出了使用所专利技术的直线型流线形进气结构的脉冲管制冷机的示意图。直线型流线形进气结构14通过压缩机端连管接头7及连管9与压缩机I进行连接，直线型流线形进气结构14与蓄冷器2在焊接点15处四周转一周采用激光焊技术进行连接密封。图5给出了所专利技术的脉冲管制冷机直线型流线型进气结构示意图。图5中直线型流线形进气结构由过渡管16、直线型流线形扩压结构18、蓄冷器耦合座20等三部分组成。过渡管16进气口端有深度3 5mm的孔，孔径等于或略小于连管9外径，两者在焊接点三13处进行银焊密封连接；过渡管16出气口端插入直线型流线形扩压结构18进气口端I 3mm，在焊接点五17处进行钎焊密封；蓄冷器耦合座20底部圆柱平台27放置于直线型流线形扩压结构18出气口端阶梯面上，蓄冷器耦合座20底端锥形凸台28深入直线型流线形扩压结构18出气口端，其底端平齐或略高于直线型流线形扩压结构18过d点垂直面，蓄冷器耦合座20的底部圆柱平台27与底端锥形凸台28的均布狭缝起到导流与散热作用，底端锥形凸台28深入直线型流线形扩压结构18出气口端有效减小直线型流线形扩压结构18的死体积。直线型流线形扩压结构18和蓄冷器耦合座20通过钎焊在焊接点六19处密封连接。蓄冷器耦合座20与蓄冷器2在焊接点四15处进行激光焊密封连接。从而形成脉冲管制冷机的直线型流线形进气结构。如图6所示，直线型流线形扩压结构18由槽结构剖面件一 21和槽结构剖面件二22组成，两槽结构剖面件以B-B面为对称面，并以内表面型线为基准的槽结构为主要特征。以槽结构剖面件一 21为例，如图6 (C)、图6 (d)所示，槽结构剖面件一 21的槽结构以内表面型线CDdc为基准，截面为半圆，槽内表面光滑，表面粗糙度控制在0.05 0.1mm，有利于减小流体流动阻力；槽结构剖面件一 21配合面平面度控制在(T0.03mm,以使配合时与槽结构剖面件二 22相应配合面紧密贴合。槽结构剖面件在进气口端半圆槽面半径等于或略小于过渡管16外圆半径，深度约f 3mm，出气口端半圆槽面半径等于或略小于蓄冷器耦合座20底部圆柱平台27半径，深度等于蓄冷器耦合座20底部圆柱平台27的高度，从而形成相应的阶梯面以与过渡管16和蓄冷器耦合座20进行装配。如图6 Ca)所示，槽结构剖面件一 21和槽结构剖面件二 22，通过背部钎焊位置焊接点七23、腹部钎焊位置焊接点八24焊接为一体，从而形成直线型流线形扩压结构18。图6 (b)给出了直线型流线形扩压结构18的剖面视图。如图6 (b)所示，直线型流线形扩压结构18的流线形槽道用于气流的扩散，流线形槽道外的其他区域对气流有散热作用。直线型流线形扩压结构18内表面型线⑶dc由椭圆弧段⑶、dc和线段Dd三段线光滑连接构成，其中点C为直线型流线形扩压结构18进气口端背部点，点C、点h分别为直线型流线形扩压结构18出气口端与蓄冷器耦合座20配合面背部点及腹部点，点K为过渡管16进气口端背部点。如图9所示，点C距点K的距离约为cK水平方向距离的1/4，点c与点h距离等于蓄冷器2直径。椭圆弧段CD所在椭圆长短轴长度之比均为5:1，长轴长度与CK距离为1: 1，椭圆弧段Cd所在椭圆长轴长度与椭圆弧段CD所在椭圆长轴长度之比为1:1，圆心a位于Ch连线上，且距点C距离为0.5 (ch-2R)，其中R为连管I半径。线段Dd光滑的连接椭圆弧段⑶、dc于点D、点d。图7给出了过渡管16的剖视图。过渡管16作为进气口端耦合接口连接连管9与直线型流线形扩压结构18，对气流起导流作用。过渡管16长度为25 30mm，为一段中空管，其内径与连管9内径相等，在进气口端有深度约3 5mm的孔，孔径等于或略小于连管9外径，沿孔边一周有角度为3(Γ60度、深度0.Γ0.5mm的倒角，以供在过渡管16与连管9紧配后进行银焊。图8给出了蓄冷器耦合座20的示意图。如图8 Ca)所示，蓄冷器耦合座20距端面约为顶端厚度的1/3处有一平台26，其直径略小于或等于蓄冷器2外径；底部有一圆柱平台27，其外径大于蓄冷器2外径；圆柱平台27上有锥形凸台28，其基底外径略大于或等于蓄冷器2外径，并小于圆柱平台27外径，装配后锥形凸台28底端端面应平齐于或略高于直线型流线形扩压结构18过点d本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种脉冲管制冷机的直线型流线形进气结构，包括过渡管（16）、直线型流线形扩压结构（18）和蓄冷器耦合座（20），其特征在于：过渡管（16）的内径等于连管（9）的内径，其进气口端有深度约3~5mm的孔，孔径等于或略小于连管（9）外径，进气口端倒角角度为30~60度，深度0.1~0.5mm；直线型流线形扩压结构（18）由两个焊接为一体的对称槽结构剖面件组成，槽结构剖面件主要以内表面型线CDdc为基准的槽结构为特征，槽表面粗糙度控制在0.05～0.1mm，内表面型线CDdc由椭圆弧段CD、dc，线段Dd等三段线平滑连接而成，点C距点K的距离约为cK水平方向距离的1/4；线段Dd分别光滑的连接椭圆弧段CD、dc，交点分别为点D、点d；蓄冷器耦合座（20）距端面约为顶端厚度的1/3处有一平台（26），其直径略小于或等于蓄冷器（2）外径；底部有一圆柱平台（27），其外径大于蓄冷器（2）外径；圆柱平台（27）上有锥形凸台（28），其基底外径略大于或等于蓄冷器（2）外径，小于圆柱平台（27）外径，锥形凸台（28）底端与直线型流线形扩压结构（18）过点d垂直面平齐；自顶端平台（26）至锥形凸台（28）底端中心有直径约1~1.5mm通孔，以通孔为中心周围2~15mm区域，约45~60条集成狭缝呈辐射状均布并贯穿；过渡管（16）与连管（9）在焊接点三（13）处银焊连接；过渡管（16）出气口端插入直线型流线形扩压结构（18）进气口端约1~3mm，在焊接点五（17）处采用钎焊密封连接；蓄冷器耦合座（20）底部圆柱平台（27）放置于直线型流线形扩压结构（18）出气口端阶梯面上，底端锥形凸台（28）插入直线型流线形扩压结构（18）出气口端；二者通过钎焊在焊接点六（19）处密封连接；蓄冷器耦合座（20）与蓄冷器（2）在焊接点四（15）处四周进行激光焊密封连接，从而形成脉冲管制冷机的直线型流线形进气结构。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：党海政，宋宇尧，周炳露，邹瑞祺，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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