[發(fā)明專(zhuān)利]基于脈管制冷機(jī)的面向?qū)ο罄鋮s裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010141061.1
• 申請(qǐng)日: 2010-04-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101818981A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱利民;董文慶;甘智華;張楷浩;王超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F25D15/00
• 分類(lèi)號(hào): F25D15/00
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制冷與低溫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于脈管制冷機(jī)的面向?qū)ο罄鋮s裝置。

背景技術(shù)

脈管制冷機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代低溫制冷技術(shù)領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位。因其消除了低溫下的排出器，所以要比傳統(tǒng)的G-M制冷機(jī)和斯特林制冷機(jī)更加可靠，無(wú)維護(hù)運(yùn)行時(shí)間大大延長(zhǎng)，因此在航天、軍事、通訊、超導(dǎo)等高科技領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。

脈管制冷機(jī)的基本原理是利用高低壓氣體對(duì)脈管空腔的充放氣過(guò)程而獲得制冷效果的。回?zé)崞鞯淖饔檬抢鄯e上一次循環(huán)所得的冷量，并傳遞給下一次循環(huán)流入氣體而使脈管冷端溫度逐漸降低下去，其工作過(guò)程如下：

a、高壓氣體通過(guò)被控制的旋轉(zhuǎn)閥流經(jīng)回?zé)崞饕詫訝盍鲃?dòng)形式進(jìn)入脈管，漸次推擠管內(nèi)氣體向封閉端移動(dòng)，同時(shí)使之受到擠壓，壓力升高，溫度上升，在脈管封閉端氣體的溫度達(dá)到最高值。

b、布設(shè)在脈管熱端的換熱器將熱量帶走，使管內(nèi)氣體因放熱其溫度和壓力稍有降低。

c、旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動(dòng)使系統(tǒng)內(nèi)氣體與壓縮機(jī)低壓側(cè)直接連通，脈管內(nèi)氣體又以層狀流動(dòng)漸次向壓縮機(jī)推移擴(kuò)張，氣體膨脹降壓而獲得低溫。

d、旋轉(zhuǎn)閥再次轉(zhuǎn)換，使系統(tǒng)與壓縮機(jī)高壓側(cè)連通，重復(fù)上述循環(huán)。

眾所周知，一般小型回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)主要依靠對(duì)流換熱將冷量從工作流體傳遞到冷端換熱器，再由換熱器將冷量傳至冷頭以冷卻相關(guān)器件。受制冷機(jī)結(jié)構(gòu)限制，制冷機(jī)冷頭與被冷卻器件之間的接觸面積通常較小，因此其傳熱能力往往不足，在傳遞一定的冷量時(shí)，制冷機(jī)冷頭與被冷卻器件之間的傳熱溫差(熱阻)會(huì)比較大，這在一定程度上限制了制冷機(jī)冷量的輸出。同時(shí)，由于低溫制冷機(jī)中的材料會(huì)受到磁場(chǎng)影響而降低性能，同時(shí)為了避免低溫制冷機(jī)的機(jī)械振動(dòng)等問(wèn)題，因此，很多應(yīng)用中往往要求低溫制冷機(jī)遠(yuǎn)離被冷卻對(duì)象，從而進(jìn)一步降低了低溫制冷機(jī)的冷卻效果。為了增強(qiáng)低溫制冷機(jī)的冷量輸出能力，這就需要一種新的面向?qū)ο蟮睦淞枯敵鲅b置，本發(fā)明由此產(chǎn)生。

從我們的計(jì)算結(jié)果可知，連接脈管制冷機(jī)脈管冷端和回?zé)崞骼涠说淖香~管長(zhǎng)度大小對(duì)制冷機(jī)性能影響并不顯著。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了降低制冷機(jī)冷頭與被冷卻器件之間的傳熱溫差，增強(qiáng)制冷機(jī)的冷量輸出能力，提高冷量傳輸效率，提供一種基于脈管制冷機(jī)的面向?qū)ο罄鋮s裝置。

基于脈管制冷機(jī)的面向?qū)ο罄鋮s裝置包括壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)閥、小孔閥、雙向進(jìn)氣閥、氣庫(kù)、封蓋、法蘭、回?zé)崞鳌⒚}管、冷頭連接盤(pán)管、被冷卻器件，壓縮機(jī)與旋轉(zhuǎn)閥相連接，旋轉(zhuǎn)閥分別與回?zé)崞鳠岫撕碗p向進(jìn)氣閥的一端相連接，氣庫(kù)經(jīng)小孔閥分別與脈管熱端、雙向進(jìn)氣閥另一端相連接，回?zé)崞骱兔}管的冷端用冷頭連接盤(pán)管連接。

所述的脈管制冷機(jī)是GM型脈管制冷機(jī)或Stirling型脈管制冷機(jī)。所述的壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式是電驅(qū)動(dòng)或熱能驅(qū)動(dòng)。所述的冷頭連接盤(pán)管是一根或多根。所述的冷頭連接盤(pán)管是光管或翅片管。

本發(fā)明將脈管制冷機(jī)的冷端換熱器直接布置在被冷卻器件的表面，大大簡(jiǎn)化了從低溫流體到器件的傳熱過(guò)程，減小了傳熱溫差，提高了冷量傳輸?shù)男剩徊粌H如此，制冷機(jī)還可以面向?qū)ο笸瑫r(shí)冷卻多個(gè)器件，提高了制冷機(jī)的冷卻效率。

附圖說(shuō)明

圖1是基于脈管制冷機(jī)的面向?qū)ο罄鋮s系統(tǒng)示意圖；

圖2是基于低溫制冷機(jī)的常規(guī)冷卻裝置示意圖；

圖3是基于斯特林型脈管制冷機(jī)的面向?qū)ο罄鋮s系統(tǒng)示意圖；

圖4、5是基于兩級(jí)GM型脈管制冷機(jī)的面向?qū)ο罄鋮s系統(tǒng)示意圖；

圖中：壓縮機(jī)1、旋轉(zhuǎn)閥2、小孔閥3、雙向進(jìn)氣閥4、氣庫(kù)5、封蓋6、法蘭7、回?zé)崞?、脈管9、冷頭連接盤(pán)管10、被冷卻器件11、一級(jí)冷頭12、二級(jí)冷頭連接盤(pán)管外翅片13。

具體實(shí)施方式

如圖所示，基于脈管制冷機(jī)的面向?qū)ο罄鋮s裝置包括壓縮機(jī)1、旋轉(zhuǎn)閥2、小孔閥3、雙向進(jìn)氣閥4、氣庫(kù)5、封蓋6、法蘭7、回?zé)崞?、脈管9、冷頭連接盤(pán)管10、被冷卻器件11，壓縮機(jī)1與旋轉(zhuǎn)閥2相連接，旋轉(zhuǎn)閥2分別與回?zé)崞?熱端和雙向進(jìn)氣閥4的一端相連接，氣庫(kù)5經(jīng)小孔閥3分別與脈管9熱端、雙向進(jìn)氣閥4另一端相連接，回?zé)崞?和脈管9的冷端用冷頭連接盤(pán)管10連接。

所述的脈管制冷機(jī)是GM型脈管制冷機(jī)或Stirling型脈管制冷機(jī)。所述的壓縮機(jī)1的驅(qū)動(dòng)方式是電驅(qū)動(dòng)或熱能驅(qū)動(dòng)。所述的冷頭連接盤(pán)管10是一根或多根。所述的冷頭連接盤(pán)管10是光管或翅片管。