一种液氦温区的V-M型热压缩机驱动的脉冲管制冷机制造技术

一种液氦温区的V-M型热压缩机驱动的脉冲管制冷机包括液氮温区斯特林脉冲管制冷机、V-M热压缩机、低温侧脉冲管制冷机及热桥；低温侧制冷机热端换热器与气库间装阀门；热端换热器出入口间装阀门，二阀门及低温侧制冷机气库组成调相机构；斯特林制冷机及热压缩机冷端换热器分别与热桥接触，低温侧制冷机冷端换热器与中间换热器连通，通过热桥对低温侧制冷机中间换热器预冷；在热压缩机冷端换热器处，一部分气体压力波动进入热压缩机热缓冲管，另一部分进入中间换热器，在低温侧制冷机回热器出口及冷端换热器得到液氦温区制冷；斯特林制冷机为冷源；热压缩机室温与冷源间温度梯度产生压力波动；低温侧制冷机由压力波驱动，最终达到液氦温区。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种液氦温区的V-M型热压缩机驱动的脉冲管制冷机包括液氮温区斯特林脉冲管制冷机、V-M热压缩机、低温侧脉冲管制冷机及热桥；低温侧制冷机热端换热器与气库间装阀门；热端换热器出入口间装阀门，二阀门及低温侧制冷机气库组成调相机构；斯特林制冷机及热压缩机冷端换热器分别与热桥接触，低温侧制冷机冷端换热器与中间换热器连通，通过热桥对低温侧制冷机中间换热器预冷；在热压缩机冷端换热器处，一部分气体压力波动进入热压缩机热缓冲管，另一部分进入中间换热器，在低温侧制冷机回热器出口及冷端换热器得到液氦温区制冷；斯特林制冷机为冷源；热压缩机室温与冷源间温度梯度产生压力波动；低温侧制冷机由压力波驱动，最终达到液氦温区。【专利说明】—种液氦温区的V-M型热压缩机驱动的脉冲管制冷机
本专利技术属于低温制冷机
，特别涉及一种采用热压缩机驱动脉冲管制冷机的液氦温区的V-M型热压缩机驱动的脉冲管制冷机。
技术介绍
随着现代信息技术、空间技术、超导电子学、红外探测、低温生物医学等行业飞速发展，尤其是低温电子学器件及低温超导磁体在各领域的推广应用，促进了用于直接冷却器件或者装置的小型液氦温区制冷机的发展。目前液氦温区小型低温制冷机主要为G-M制冷机或G-M型脉冲管制冷机(二者由何区别？)。它们采用油压缩机与高低压切换阀配合，提供低频高压比的压力波，制冷侧气体经过压缩与膨胀热力过程，从而产生制冷效应，频率通常为几赫兹；油压缩机需配备油分离器等设备，系统体积庞大，并需要进行定期维护，寿命难以保证。同时气体流经高低压切换阀，产生压降损失，因此热效率较低。斯特林型制冷机采用无阀压缩机驱动，其工作频率通常在30Hz以上，由于低温温区蓄冷填料形式并不适合高频运行，导致现有能实现液氦温区的斯特林型系统热效率远低于G-M型制冷机。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决现有技术中液氦温区小型低温制冷机体积庞大、效率低、振动大等缺陷，而提供一种工作于液氦温区的V-M型热压缩机驱动的脉冲管制冷机；其利用冷热端温差产生压力波动驱动脉冲管制冷机获得低温；具有结构紧凑、效率高、长寿命等特点。本专利技术的技术方案如下:本专利技术提供的液氦温区的V-M型热压缩机驱动的脉冲管制冷机，其包括:液氮温区斯特林型脉冲管制冷机、V-M型热压缩机和低温侧脉冲管制冷机和热桥；所述的液氮温区斯特林型脉冲管制冷机由依次相连的压力波发生器、第一热端换热器、第一回热器、第一冷端换热器、第一脉冲管、第一脉冲管热端换热器、惯性管以及第一气库组成；所述V-M型热压缩机由依次相连的驱动电机、第二热端换热器、第二回热器、第二冷端换热器、热缓冲管和热缓冲管热端换热器组成；其中所述的热缓冲管热端换热器通过连接管与活塞上部空间连通；所述低温侧脉冲管制冷机由依次相连的中间换热器、第三回热器、第四回热器、低温端冷端换热器、第二脉冲管、第二脉冲管热端换热器、第一阀门、第二阀门和第二气库组成；所述第二脉冲管热端换热器与第二气库之间的连接管路上装有第一阀门；所述第二脉冲管热端换热器出口与第二热端换热器入口之间的连接管路上装有第二阀门，所述第一阀门、第二阀门及第二气库共同组成第一调相机构；所述液氮温区斯特林脉冲管制冷机的第一冷端换热器和所述V-M型热压缩机的第二冷端换热器分别与所述热桥接触连接，所述的第二冷端换热器与低温侧脉冲管制冷机的中间换热器相连通并通过热桥并对低温脉冲管制冷机的中间换热器进行预冷；在第二冷端换热器处，一部分气体压力波动进入热缓冲管，另一部分进入中间换热器，在第四回热器出口端以及低温端冷端换热器得到液氦温区制冷。所述低温侧脉冲管制冷机采用两级脉冲管结构:在所述第三回热器的出口端依次连接第三脉冲管、第三脉冲管热端换热器和第三气库，在第三气库与第三脉冲管热端换热器之间的连接管路上安装第四阀门；在所述第二热端换热器出口与第三脉冲管热端换热器入口之间的连接管路上装有第三阀门；所述第三阀门、第四阀门以及第三气库共同组成第二调相机构。所述第一调相机构由第一直线电机替代。所述的第二调相机构由第二直线电机替代。所述的液氮温区斯特林脉冲管制冷机有二种型式:第一种型式为:所述第一脉冲管与第一回热器并列放置的U型液氮温区斯特林脉冲管制冷机；第二种型式为:第一脉冲管位于第一回热器之中的同轴型液氮温区斯特林型脉冲管制冷机，该第一回热器呈环形状。所述的低温侧脉冲管制冷机中第四回热器18采用磁性材料作为填充物。所述液氮温区斯特林型脉冲管制冷机中采用He4作为气体工质；所述V-M型热压缩机和低温侧脉冲管制冷机采用He3或者He4作为气体工质。本专利技术的液氦温区的V-M型热压缩机驱动的脉冲管制冷机具有下述优点:相对于传统液氦温区制冷机，本专利技术利用V-M型热压缩机，可克服电驱动机械式压缩机的缺点，利用温差产生压力波动，充分利用了该压缩机运行频率低、结构紧凑等优点，整机系统采用无阀无油压缩机，可靠性得以提高，同时体积大幅减小；此外核心部件为可逆的斯特林循环，能够比传统类型制冷机更高的系统效率；另外本专利技术低温侧消除了排出器等运动部件，采用脉冲管等结构隔离低温与室温，可靠性及寿命得到大幅提高，同时传递到冷头负载的振动减小；有潜力保证数万小时以上的连续运行。【专利附图】【附图说明】图1是一种V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机实施例1的结构示意图；图2是一种V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机实施例2的结构示意图；图3是一种V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机实施例3的结构示意图；图4是一种V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机实施例4的结构示意图；图5是一种V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机实施例5的结构示意图；图6是一种V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机实施例6的结构示意图；图7是一种V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机实施例7的结构示意图；图8是一种V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机实施例8的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图及具体实施例进一步描述本专利技术。图1是本专利技术的V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机(实施例1)的结构示意图；图2本专利技术的V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机(实施例2)的结构示意图；图3是本专利技术的V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机(实施例3)的结构示意图；图4是本专利技术的V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机(实施例4)的结构示意图；图5是本专利技术的V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机(实施例5)的结构示意图；图6是本专利技术的V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机(实施例6)的结构示意图；图7是本专利技术的V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机(实施例7)的结构示意图；图8是本专利技术的种V-M型热压缩机驱动单级脉冲管制冷机(实施例8)的结构示意图；由图可知，本专利技术的液氦温区的V-M型热压缩机驱动的脉冲管制冷机，其包括:液氮温区斯特林型脉冲管制冷机、V-M型热压缩机和低温侧脉冲管制冷机和热桥15 ；所述的液氮温区斯特林型脉冲管制冷机由依次相连的压力波发生器1、第一热端换热器2、第一回热器3、第一冷端换热器4、第一脉冲管5、第一脉冲管热端换热器6、惯性管7以及第一气库8组成；所述V-M型热压缩机由依次相连的驱动电机9、第二热端换热器10、第二回热器11、第二冷端换热器12、热缓冲管13和热缓冲管热端换热器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液氦温区的V?M型热压缩机驱动的脉冲管制冷机，其包括：液氮温区斯特林型脉冲管制冷机、V?M型热压缩机和低温侧脉冲管制冷机和热桥；所述的液氮温区斯特林型脉冲管制冷机由依次相连的压力波发生器、第一热端换热器、第一回热器、第一冷端换热器、第一脉冲管、第一脉冲管热端换热器、惯性管以及第一气库组成；所述V?M型热压缩机由依次相连的驱动电机、第二热端换热器、第二回热器、第二冷端换热器、热缓冲管和热缓冲管热端换热器组成；其中所述的热缓冲管热端换热器通过连接管与活塞上部空间连通；所述低温侧脉冲管制冷机由依次相连的中间换热器、第三回热器、第四回热器、低温端冷端换热器、第二脉冲管、第二脉冲管热端换热器、第一阀门、第二阀门和第二气库组成；所述第二脉冲管热端换热器与第二气库之间的连接管路上装有第一阀门；所述第二脉冲管热端换热器出口与第二热端换热器入口之间的连接管路上装有第二阀门，所述第一阀门、第二阀门及第二气库共同组成第一调相机构；所述液氮温区斯特林脉冲管制冷机的第一冷端换热器和所述V?M型热压缩机的第二冷端换热器分别与所述热桥接触连接，所述的第二冷端换热器与低温侧脉冲管制冷机的中间换热器相连通并通过热桥并对低温脉冲管制冷机的中间换热器进行预冷；在第二冷端换热器处，一部分气体压力波动进入热缓冲管，另一部分进入中间换热器，在第四回热器出口端以及低温端冷端换热器得到液氦温区制冷。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴巍，罗二仓，周远，王晓涛，陈燕燕，
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：