同軸型脈沖管制冷的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及低溫【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開了一種同軸型脈沖管制冷機，其包括熱端、蓄冷器和設(shè)置于蓄冷器內(nèi)部的脈沖管，脈沖管的下端和蓄冷器的下端均與熱端連接；熱端的上部設(shè)有脈沖管連接孔，下部設(shè)有出氣孔，脈沖管連接孔與出氣孔相通，脈沖管安裝在脈沖管連接孔內(nèi)，熱端設(shè)有沿出氣孔軸心線周向分布的多個進氣孔，多個進氣孔均與蓄冷器相通。本發(fā)明提供的同軸型脈沖管制冷機通過沿著軸心線設(shè)置的多個進氣孔，氣體可直線進入蓄冷器中，流動阻力減?。欢鄠€進氣孔還起到導(dǎo)流器的作用，保證了進氣的均勻性；多個進氣孔增大了與工質(zhì)氣體的換熱面積，換熱效果也得到了很大的改善。另外，安排長頸管等調(diào)相元件穿過壓縮機內(nèi)部，使得制冷機整體更加緊湊。
【專利說明】同軸型脈沖管制冷機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低溫【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種同軸型脈沖管制冷機。
【背景技術(shù)】
[0002]脈沖管制冷機按照蓄冷器和脈沖管的布置方式分直線型、U型和同軸型三大種類。直線型脈沖管制冷機的脈沖管和蓄冷器處于一條直線上，該結(jié)構(gòu)最大限度的降低了工質(zhì)的流動阻力，制冷效率最高；但是結(jié)構(gòu)尺寸較大，冷頭處于中間部位，不利于與器件耦合。同軸型脈沖管制冷機中(如圖1所示)的脈沖管9 ’處于蓄冷器8 ’里邊，工質(zhì)在冷頭需要轉(zhuǎn)180 °，流動阻力大，效率最低；但是結(jié)構(gòu)最為緊湊，易于與耦合器件。U型脈沖管制冷機并列布置脈沖管和蓄冷器，效率介于上述兩者之間。
[0003]為了盡量克服同軸型脈沖管制冷機自身的缺陷，提高其效率，需要精心設(shè)計同軸型脈沖管制冷機的各個部件。然而，現(xiàn)有的同軸型脈沖管制冷機(參見圖1)存在以下缺陷:
[0004](I)進氣孔7’與蓄冷器8’垂直設(shè)置，從壓縮機3’出來的氣體先進入進氣孔7’中，然后需要轉(zhuǎn)一定的角度后才能進入到蓄冷器8’，這中間存在著一定的流動阻力，效率低；
[0005](2)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的熱端通常并沒有特別設(shè)計的導(dǎo)流器，或者只采用幾片目數(shù)較低的絲網(wǎng)作為導(dǎo)流器，因此很難保證進氣均勻，用絲網(wǎng)作導(dǎo)流器也一定程度的增加了其流動阻力，影響制冷機的性能；
[0006](3)熱端換熱器的設(shè)計也是脈沖管制冷機設(shè)計的一個很重要的方面，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的熱端通過單一的狹縫或者單一的孔進出氣，熱端換熱器與制冷機內(nèi)部的工作介質(zhì)接觸面很小，不利于制冷機熱端內(nèi)部的熱量傳出，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)如果要增大與內(nèi)部工質(zhì)氣體的換熱面積，只有通過增大其熱端尺寸才能實現(xiàn)，這樣導(dǎo)致制冷機體積大，結(jié)構(gòu)笨重；
[0007](4)制冷機和壓縮機是分離的，中間通過連接管進行連接，結(jié)構(gòu)松散，抗沖擊能力較差；
[0008](5)對于熱端散熱器，導(dǎo)流器，雙向進氣結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中這三者通常是分離的，它們都屬于不同的部件，這樣也導(dǎo)致結(jié)構(gòu)松散，體積膨大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009](一)要解決的技術(shù)問題
[0010]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種同軸型脈沖管制冷機，以解決現(xiàn)有技術(shù)中從壓縮機出來的氣體需要轉(zhuǎn)一定的角度才能進入到蓄冷器，效率低；另外，熱端沒有導(dǎo)流作用，進氣均勻性差；熱端與制冷機內(nèi)部的工作介質(zhì)接觸面小，不利于制冷機熱端內(nèi)部的熱量傳出等問題。進一步地，本發(fā)明還解決了制冷機結(jié)構(gòu)松散、體積膨大、抗沖擊能力差等問題。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種同軸型脈沖管制冷機，包括熱端、蓄冷器和設(shè)置于蓄冷器內(nèi)部的脈沖管，所述脈沖管與蓄冷器同軸設(shè)置，所述脈沖管的下端和所述蓄冷器的下端均與熱端連接；其特征在于，所述熱端的上部設(shè)有脈沖管連接孔，下部設(shè)有出氣孔，所述脈沖管連接孔與出氣孔相通，所述脈沖管安裝在脈沖管連接孔內(nèi)，所述熱端還設(shè)有沿出氣孔的軸心線周向分布的多個進氣孔，多個進氣孔均與所述蓄冷器相通。
[0013]優(yōu)選地，多個進氣孔均勻分布。
[0014]優(yōu)選地，所述熱端內(nèi)部設(shè)有一個或多個雙向進氣結(jié)構(gòu)，所述雙向進氣結(jié)構(gòu)既與進氣孔直接相通，又與出氣孔直接相通。
[0015]優(yōu)選地，所述雙向進氣機構(gòu)為通孔、針閥、噴嘴或毛細管。
[0016]優(yōu)選地，所述同軸型脈沖管制冷機還包括連接法蘭、壓縮機及與出氣孔下端連接的調(diào)相元件，所述熱端通過連接法蘭與壓縮機連成一體，所述調(diào)相元件穿過壓縮機內(nèi)部后與氣庫連接。
[0017]優(yōu)選地，所述調(diào)相元件為長頸管或接有連接管的小孔閥。
[0018]優(yōu)選地，所述熱端與冷卻設(shè)備連接。
[0019]優(yōu)選地，所述熱端的下端設(shè)有進氣導(dǎo)向錐。
[0020]優(yōu)選地，所述熱端的材料為紫銅、黃銅、無氧銅或者不銹鋼中的一種或多種的組
八
口 ο
[0021](三)有益效果
[0022]本發(fā)明提供的同軸型脈沖管制冷機通過沿著軸心線設(shè)置多個進氣孔，進氣不用拐彎，氣體可直線進入蓄冷器中，流動阻力減??；多個進氣孔起到了導(dǎo)流器的作用，保證了進氣的均勻性；多個進氣孔增大了與工質(zhì)氣體的換熱面積，換熱效果也得到了很大的改善。進一步地，通過連接法蘭將熱端和壓縮機等耦合成一體，安排調(diào)相元件穿過壓縮機內(nèi)部，使得制冷的結(jié)構(gòu)緊湊、移動方便、抗沖擊能力高。此外，本發(fā)明的熱端結(jié)構(gòu)同時起到了散熱器、導(dǎo)流器、雙向進氣的功能，結(jié)構(gòu)緊湊，有效提高了制冷機的制冷性能和效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中脈沖管制冷機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明同軸型脈沖管制冷機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是圖2中熱端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是圖3中熱端的的俯視示意圖。
[0027]圖1中，3’:壓縮機;7，:進氣孔;8，:蓄冷器;9，:脈沖管；
[0028]圖2-4中，1:氣庫；2:長頸管；3:壓縮機；4:連接法蘭；5:進氣導(dǎo)向維；6:嗔嘴；
7、進氣孔；8:蓄冷器；9:脈沖管；10:脈沖管連接孔；11:針閥；12:出氣孔；13:錐形接口 ；14:0型橡皮圈；15:噴嘴堵蓋。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0030]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附
圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示
相對重要性。
[0031]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0032]此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”、“多根”、“多組”的含義是兩個或兩個以上。
[0033]需要說明的是，本發(fā)明所述進氣孔的中心距是指進氣孔的軸心線與出氣孔的軸心線之間的距離。
[0034]如圖2至圖4所示，本發(fā)明提供一種同軸型脈沖管制冷機，其包括:熱端、蓄冷器8和設(shè)置于蓄冷器8內(nèi)部的脈沖管9，脈沖管9與蓄冷器8同軸設(shè)置，脈沖管9的下端和蓄冷器8的下端均與熱端連接；熱端的上部設(shè)有脈沖管連接孔10，下部設(shè)有出氣孔12，脈沖管連接孔10與出氣孔12相通，脈沖管9安裝在脈沖管連接孔10內(nèi)，熱端還設(shè)有沿出氣孔12的軸心線周向分布的多個進氣孔7，多個進氣孔7均與蓄冷器8相通。
[0035]本發(fā)明提供的同軸型脈沖管制冷機通過沿著軸心線設(shè)置多個進氣孔，進氣不用拐彎，氣體可直線進入蓄冷器中，流動阻力減??；多個進氣孔起到了導(dǎo)流器的作用，保證了進氣的均勻性；多個進氣孔增大了與工質(zhì)氣體的換熱面積，換熱效果也得到了很大的改善；熱端直接與外部環(huán)境接觸，可以通過外界風冷或者水冷加強冷卻。
[0036]其中，熱端為圓盤狀，或其他形狀，優(yōu)選圓盤狀。出氣孔12設(shè)置在熱端的中心，出氣孔12的軸心線與圓盤狀熱端的軸心線基本重合；出氣孔12的形狀可以是圓孔、方孔等，也可以是其它形狀的通孔，孔深為Omm到100mm。較優(yōu)地，出氣孔12的上端設(shè)有錐形接口13，錐形接口 13的錐度為大于零度且小于180度。錐形接口 13主要是避免脈沖管連接孔10與出氣孔12之間有突變截面，起過渡緩沖的作用。
[0037]其中，進氣孔7為一定數(shù)量的小孔，其形狀可以是圓形、方形或者其它形狀，其數(shù)量為I到360個，每個進氣孔7的大小可以相同，也可以不相同，當量直徑為0.0lmm到30mm，進氣孔7可以沿出氣孔12的軸心線周向均勻分布，也可以非均勻分布，優(yōu)選多個進氣孔7周向均勻分布。進氣孔7的軸心線距出氣孔12的軸心線的距離大于脈沖管連接孔10的外徑。進氣孔7的作用除了進氣外，還能起到導(dǎo)流器的作用，對進氣進行導(dǎo)流，使進氣均勻；此外多個進氣孔7增大了熱端與工質(zhì)氣體的換熱面積，熱端溫度較高的工質(zhì)氣體通過與進氣孔7表面的接觸交換熱量，因此換熱效果也得到了很大的改善。制冷機采用軸向進氣，不僅使得制冷機進氣順暢，流動阻力減少，性能也得到改善。
[0038]其中，脈沖管連接孔10的直徑可略小于、等于或大于與之連接的脈沖管9的外徑，其深度為Omm到20mm。脈沖管連接孔10的直徑和深度也可根據(jù)具體的脈沖管9設(shè)定。
[0039]進一步地，熱端內(nèi)部設(shè)有一個或多個雙向進氣結(jié)構(gòu)，雙向進氣結(jié)構(gòu)既與進氣孔7直接相通，又與出氣孔12直接相通。雙向進氣機構(gòu)可為通孔、針閥11、噴嘴6或毛細管。若雙向進氣結(jié)構(gòu)的數(shù)量為一個，則可以是單一的小孔、針閥11、噴嘴6、毛細管或者其它的雙向元件；若雙向進氣結(jié)構(gòu)的數(shù)量為多個，則可以是小孔、針閥11、噴嘴6、毛細管或者其它一些阻力元件中的任意兩個或者多個的組合。雙向進氣結(jié)構(gòu)使得制冷機的整體結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)節(jié)方便，能夠有效的發(fā)揮雙向進氣的作用。
[0040]本實施例提供的雙向進氣結(jié)構(gòu)為兩個，由一個針閥11和一個噴嘴6組成(如圖3中所示)。針閥11和噴嘴6位于熱端一條直徑的兩端，針閥11的閥針的直徑為1.5mm，針尖錐度。，閥針和熱端之間用O形橡皮圈14側(cè)封，以防漏氣。噴嘴6安裝后，用噴嘴堵蓋15和O形橡皮圈14側(cè)封，防止系統(tǒng)內(nèi)部氣體外漏。
[0041]雙向進氣過程如下:從壓縮機3出來的氣體直接沿著軸向流過連接法蘭4的內(nèi)孔，經(jīng)氣體導(dǎo)向錐導(dǎo)向后進入進氣孔7中，之后通過雙向進氣結(jié)構(gòu)分成兩部分:一部分直接進入到脈沖管9，然后經(jīng)過長頸管2等調(diào)相元件進入氣庫I中；另一部分流出進氣孔7，然后依次進入蓄冷器8、脈沖管9、錐形接口 13、出氣孔12進入到長頸管2等調(diào)相元件中，然后流回氣庫I。
[0042]進一步地，同軸型脈沖管制冷機還包括連接法蘭4、壓縮機3及與出氣孔12下端連接的調(diào)相元件，熱端通過連接法蘭4與壓縮機3連成一體，調(diào)相元件穿過壓縮機3內(nèi)部后與氣庫I連接，氣庫I位于壓縮機3下方。熱端與壓縮機3設(shè)置成一體的結(jié)構(gòu)使制冷機的結(jié)構(gòu)更加緊湊而且移動方便。另外，熱端和蓄冷器8之間可用法蘭連接，使結(jié)構(gòu)緊湊。
[0043]其中，調(diào)相元件可以是長頸管2、接有連接管的小孔閥或其它調(diào)相元件。出氣孔12下端與調(diào)相元件密封連接，具體連接方式可以是焊接(例如錫焊、釬焊等)、螺紋連接或其它密封連接方式。
[0044]進一步地，熱端的下端設(shè)有進氣導(dǎo)向錐5，作用是對進氣進行導(dǎo)向，使氣體順利進入到進氣孔7中，其錐度范圍為0-180度，可根據(jù)需要設(shè)置錐度值。本實施例中的進氣導(dǎo)向錐5為圓錐形，其上端面直徑大于下端面的直徑，且上端面的直徑不能大于進氣孔7的軸心線與出氣孔12軸心線之間的距離。
[0045]進一步地，熱端的下端設(shè)有凸塊狀的連接法蘭止口，連接法蘭4與連接法蘭止口相對的位置設(shè)有與連接法蘭止口相匹配的凹槽。連接法蘭止口主要是為了保證安裝時連接法蘭4和熱端嚴格同心。連接法蘭止口的外徑小于或等于連接法蘭4的內(nèi)徑，連接法蘭止口的內(nèi)徑大于等于進氣孔7的中心距與進氣孔7的孔徑之和，其縱向長度為Omm到20mm，也可根據(jù)需要具體設(shè)置。
[0046]熱端采用銅質(zhì)或其它導(dǎo)熱性能優(yōu)良的材料加工而成，例如紫銅、黃銅、無氧銅或不銹鋼，銅類材料導(dǎo)熱性好，有助于散熱。熱端的材料可以是單一材料，也可以是多種材料的
任意組合。
[0047]熱端可連接冷卻設(shè)備，以加強其換熱效果，例如，風冷設(shè)備和水冷設(shè)備；當然也可不連接其它設(shè)備，直接與外界環(huán)境接觸。本發(fā)明提供的制冷機中的熱端直接與外界環(huán)境接觸，一方面便于通過外界風冷或者水冷或者其它冷卻方式進行冷卻，另一方面也便于雙向進氣的調(diào)節(jié)。
[0048]本發(fā)明提供的同軸型脈沖管制冷機適用的制冷溫度范圍為120K至1K，適用的制冷量范圍為毫瓦級至千瓦級。
[0049]本發(fā)明改善了同軸型脈沖管制冷機的進氣方式，可以在熱端同時集中實現(xiàn)高效熱端換熱器、熱端導(dǎo)流器和雙向進氣結(jié)構(gòu)的功能，提高了同軸型脈沖管制冷機的緊湊性和制冷性能。其中，沿著軸心線安排多個進氣孔，對制冷機進氣進行導(dǎo)流，保證了進氣的均勻性；多個進氣孔還增大了與工質(zhì)氣體的換熱面積，換熱效果也得到了很大的改善；通過連接法蘭將制冷機和壓縮機完全耦合成一體，使制冷機的結(jié)構(gòu)非常緊湊，抗沖擊能力高，使用、移動方便。采用本發(fā)明同軸型脈沖管在實驗研制調(diào)試過程中會更加方便，研發(fā)時間會得到縮短，而且制冷性能和效率得到很大程度的提高。
[0050]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種同軸型脈沖管制冷機，包括熱端、蓄冷器和設(shè)置于蓄冷器內(nèi)部的脈沖管，所述脈沖管與蓄冷器同軸設(shè)置，所述脈沖管的下端和所述蓄冷器的下端均與熱端連接；其特征在于，所述熱端的上部設(shè)有脈沖管連接孔，下部設(shè)有出氣孔，所述脈沖管連接孔與出氣孔相通，所述脈沖管安裝在脈沖管連接孔內(nèi)，所述熱端還設(shè)有沿出氣孔的軸心線周向分布的多個進氣孔，多個進氣孔均與所述蓄冷器相通。
2.如權(quán)利要求1所述的同軸型脈沖管制冷機，其特征在于，多個進氣孔均勻分布。
3.如權(quán)利要求1所述的同軸型脈沖管制冷機，其特征在于，所述熱端內(nèi)部設(shè)有一個或多個雙向進氣結(jié)構(gòu)，所述雙向進氣結(jié)構(gòu)既與進氣孔直接相通，又與出氣孔直接相通。
4.如權(quán)利要求3所述的同軸型脈沖管制冷機，其特征在于，所述雙向進氣機構(gòu)為通孔、針閥、噴嘴或毛細管。
5.如權(quán)利要求1所述的同軸型脈沖管制冷機，其特征在于，所述同軸型脈沖管制冷機還包括連接法蘭、壓縮機及與出氣孔下端連接的調(diào)相元件，所述熱端通過連接法蘭與壓縮機連成一體，所述調(diào)相元件穿過壓縮機內(nèi)部后與氣庫連接。
6.如權(quán)利要求5所述的同軸型脈沖管制冷機，其特征在于，所述調(diào)相元件為長頸管或接有連接管的小孔閥。
7.如權(quán)利要求1所述的同軸型脈沖管制冷機，其特征在于，所述熱端與冷卻設(shè)備連接。
8.如權(quán)利要求1所述的同軸型脈沖管制冷機，其特征在于，所述熱端的下端設(shè)有進氣導(dǎo)向錐。
9.如權(quán)利要求1-8任一項所述的同軸型脈沖管制冷機，其特征在于，所述熱端的材料為紫銅、黃銅、無氧銅或者不銹鋼中的一種或多種的組合。
【文檔編號】F25B9/14GK103884126SQ201210556732
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月19日
【發(fā)明者】王俊杰, 陳六彪, 金海 , 周遠, 朱文秀 申請人:中國科學院理化技術(shù)研究所