[實(shí)用新型]帶調(diào)相機(jī)構(gòu)的G-M制冷機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020511105.0
• 申請日: 2010-08-31
• 公開（公告）號: CN201764746U
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 巢偉;陳杰;莊坤融;高金林
• 申請（專利權(quán)）人: 南京柯德超低溫技術(shù)有限公司
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 夏平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種低溫制冷機(jī)，尤其是一種回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)，具體地說是一種帶調(diào)相機(jī)構(gòu)的G-M制冷機(jī)。

背景技術(shù)

G-M制冷循環(huán)是由吉福特（Gifford）和麥克馬洪（Mcmahon）共同實(shí)用新型的，其原理是利用絕熱氣體放氣制冷。目前，G-M制冷機(jī)已廣泛應(yīng)用于低溫泵和冷卻多種超導(dǎo)磁體。在應(yīng)用時，一般使用制冷機(jī)冷頭直接接觸或者使用高導(dǎo)熱率的材料作為熱橋來實(shí)現(xiàn)冷卻作用。

目前，普遍使用的G-M制冷機(jī)的汽缸壁和活塞之間存在縫隙，制冷機(jī)中壓力作周期性變化，縫隙會造成泵氣損失。在活塞和氣缸的熱端有密封環(huán)封死，而冷端是開放的。當(dāng)冷腔處于低壓時，間隙中氣量最少，當(dāng)壓力升高時，便有一些冷氣進(jìn)入間隙中，并從氣缸壁和活塞吸收熱量，直至達(dá)到最高壓力，然后在下一個周期壓力下降時，這些氣體返回冷腔，于是就把剛才吸收的熱量帶到冷腔，造成冷量損失。

另外，密封環(huán)隨活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動，密封環(huán)與氣缸之間以及密封環(huán)與活塞之間密封不嚴(yán)，熱腔內(nèi)高溫氣體通過密封環(huán)漏到冷腔，冷腔中的低溫氣體通過密封環(huán)漏到熱腔，均會引起冷量損失，這部分損失稱為漏氣損失。隨著制冷機(jī)運(yùn)行時間的增長，密封環(huán)的磨損會逐漸增大，密封環(huán)與氣缸和活塞的密封會越來越松，通過密封環(huán)的漏氣量就會越來越大，產(chǎn)生的冷量損失也會越來越大。此外，密封環(huán)在氣缸內(nèi)的滑動密封產(chǎn)生的摩擦熱也會引起冷量損失。

這些冷量損失嚴(yán)重影響制冷機(jī)的性能，難以滿足低溫超導(dǎo)的試驗(yàn)與應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是通過引入調(diào)相機(jī)構(gòu)，提供一種帶調(diào)相機(jī)構(gòu)的G-M制冷機(jī)。解決了以下技術(shù)問題：改變G-M制冷機(jī)的活塞與氣缸之間間隙內(nèi)氣體的工作過程，充分利用該部分氣體膨脹做功，并阻止通過密封環(huán)的漏氣損失，從而使G-M制冷機(jī)獲得更好的性能。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種帶調(diào)相機(jī)構(gòu)的G-M制冷機(jī)，其特征是包括壓縮機(jī)、進(jìn)氣閥、排氣閥、回?zé)崞鳌飧住⒒钊崆弧⒗淝弧Ⅱ?qū)動機(jī)構(gòu)、環(huán)形間隙和換熱器，所述壓縮機(jī)的出氣端連接進(jìn)氣閥，壓縮機(jī)的進(jìn)氣端連接排氣閥，進(jìn)氣閥、排氣閥與回?zé)崞魅哌B通連接，回?zé)崞髋c氣缸連通連接，回?zé)崞髋c氣缸之間設(shè)有換熱器；氣缸內(nèi)設(shè)有活塞，活塞下方為冷腔，活塞上方為熱腔，活塞與氣缸內(nèi)壁之間為環(huán)形間隙，活塞上連接驅(qū)動機(jī)構(gòu)；環(huán)形間隙與調(diào)相機(jī)構(gòu)連通。

所述環(huán)形間隙可分為熱端氣體、氣體活塞和冷端氣體。

所述調(diào)相機(jī)構(gòu)包括小孔閥和氣庫，環(huán)形間隙通過小孔閥與氣庫連通；所述的活塞與氣缸之間位于環(huán)形間隙上方位置設(shè)有密封環(huán)。

所述的調(diào)相機(jī)構(gòu)為與氣缸熱端連通的小孔氣庫結(jié)構(gòu)或雙向進(jìn)氣機(jī)構(gòu)或四閥機(jī)構(gòu)或其他更有效的調(diào)相機(jī)構(gòu)。

所述的調(diào)相機(jī)構(gòu)可內(nèi)置，包括內(nèi)置小孔閥和氣庫，內(nèi)置小孔閥置于活塞熱端的環(huán)形間隙內(nèi)，熱腔作為調(diào)相機(jī)構(gòu)的氣庫。

所述的進(jìn)氣閥和排氣閥都處在室溫下。

所述的回?zé)崞鲀?nèi)裝有回?zé)崽盍稀?/p>

所述的活塞上連接的驅(qū)動機(jī)構(gòu)為曲柄連桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括活塞桿、連桿和曲柄。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型通過引入調(diào)相機(jī)構(gòu)，改變了環(huán)形間隙內(nèi)氣體的工作過程，能夠充分利用該部分氣體膨脹做功，并阻止了通過密封環(huán)的漏氣損失，從而使G-M制冷機(jī)獲得更好的性能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的帶調(diào)相機(jī)構(gòu)的G-M制冷機(jī)系統(tǒng)原理圖。

圖2是將調(diào)相機(jī)構(gòu)引入?G-M制冷機(jī)后環(huán)形間隙內(nèi)氣體工作過程圖之一。

圖3是將調(diào)相機(jī)構(gòu)引入?G-M制冷機(jī)后環(huán)形間隙內(nèi)氣體工作過程圖之二。

圖4是將調(diào)相機(jī)構(gòu)引入?G-M制冷機(jī)后環(huán)形間隙內(nèi)氣體工作過程圖之三。

圖5是調(diào)相機(jī)構(gòu)內(nèi)置的G-M制冷機(jī)系統(tǒng)圖。

圖6是將調(diào)相機(jī)構(gòu)引入兩級G-M制冷機(jī)第二級的系統(tǒng)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

如圖1所示。一種帶調(diào)相機(jī)構(gòu)的G-M制冷機(jī)，包括壓縮機(jī)1、進(jìn)氣閥2、排氣閥3、回?zé)崞?、氣缸5、活塞6、熱腔7、冷腔8、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、環(huán)形間隙13和換熱器14，所述壓縮機(jī)1的出氣端連接進(jìn)氣閥2，壓縮機(jī)1的進(jìn)氣端連接排氣閥3，進(jìn)氣閥2、排氣閥3與回?zé)崞?三者連通連接，回?zé)崞?與氣缸5連通連接，回?zé)崞?與氣缸5之間設(shè)有換熱器14；氣缸5內(nèi)設(shè)有活塞6，活塞6下方為冷腔8，活塞6上方為熱腔7，活塞6與氣缸5內(nèi)壁之間為環(huán)形間隙13，活塞6上連接驅(qū)動機(jī)構(gòu)；環(huán)形間隙13與調(diào)相機(jī)構(gòu)連通。