[發明專利]一種制冷機用低溫氣體節流閥板

無效

• 申請號: 201210122909.5
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102679642A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 郝熙歡;巨永林
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F25B41/06
• 分類號: F25B41/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種制冷機，更具體的說，涉及一種用于G-M制冷機的低溫氣體節流閥板。

背景技術

隨著航天技術、紅外技術、原子能技術、超導技術等現代科學技術的迅速發展，由于與這些技術相關的許多科學儀器在低溫條件下性能更好，運行速度更快，效率和靈敏度更高，因此與上述技術相關的低溫技術中的一個重要分支——小型低溫制冷機也隨之蓬勃發展，其應用從國防、軍事、宇航部門向交通、信息、醫療、電子等商業領域滲透。在許多場合，如氣象衛星上的紅外輻射計、醫學領域中的核磁成像儀和低溫醫療冷刀等，均需簡便可靠的小型低溫制冷機提供穩定的低溫冷源。G-M制冷機是國際上唯一得到工業化大批量生產的低溫制冷機，年產量超過3萬臺。隨著高溫超導磁體在電工技術方面日益廣泛的應用，如高溫超導限流器、高溫超導變壓器、高溫超導儲能系統等，對工作在30K～40K、并可提供50W～100W制冷量的低溫制冷機提出了迫切需求，而常規的單、雙級G-M制冷機產品不能滿足高溫超導磁體的冷卻要求。因此，開展大冷量高性能G-M制冷機的研究，滿足國內外現代工業及科學研究的需要，具有特別重要的社會和經濟效益，并已成為低溫制冷機領域中的一個重要的研究方向。回熱器是G-M制冷機的關鍵部件，通過回熱器的傳熱量要比制冷機的冷量大幾十倍，所以其換熱效率，對制冷機的性能有決定性影響。因此，應盡可能提高回熱器自身的回熱能力及換熱效率。通常的做法是增加低溫下高比熱容蓄冷材料的充填量和填充率，但在實際過程中，該因素受到氣缸、回熱器等結構尺寸的限制，因此，如何在上述結構尺寸和氣體流量一定的條件下，減少低溫回熱器的熱負荷，提高換熱效率，從而提高雙級G-M制冷機的整體性能，已成為制冷機發展過程中一個急待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術中存在的技術問題，提出一種用于G-M制冷機低溫回熱器的氣體節流閥板。對于雙級G-M制冷機，一級冷頭的溫度通常在40K左右，即二級回熱器的進氣溫度低于氦氣體的最大轉化溫度45K。此時在低溫回熱器熱端進口處加裝該微孔節流孔板，可以對二級進氣起到節流降溫的作用，以減少低溫回熱器的熱負荷，同時，加裝該閥板能夠改善回熱器內的氣流分布，提高氣體與蓄冷材料間的熱交換效率，減少流動阻力損失，起到氣體分配器的作用，從而提高制冷機的整體性能。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種制冷機用低溫氣體節流閥板，安裝于G-M制冷機低溫回熱器熱端，該閥板采用小于50K低溫下具有高比熱容的材料制成，閥板的外徑與低溫回熱器的內徑之間采用過盈配合，閥板上開有若干個微孔，所述微孔的直徑為0.2～0.6mm，閥板厚度為5～15mm。

所述閥板采用紫銅材料制成。

所述微孔在閥板上均勻分布。

所述微孔面積之和大于低溫回熱器總進氣面積的30％，以保證節流的同時氣體流量不會受到較大的影響。

與現有技術相比，本發明的最大優點是：

1.低溫回熱器熱端進口處加裝該節流閥板后，可以對二級進氣進行節流降溫預冷，以減少低溫回熱器的熱負荷，同時，可起到整流的作用，改善回熱器內的氣流分布，減少氣流阻力，提高換熱效率。

2.該節流閥板結構簡單，加工、安裝和拆卸方便，無需更改氣缸、回熱器尺寸就可降低回熱器的熱負荷，提高換熱性能。

附圖說明

圖1為本發明所公開的節流閥板一實施例的結構示意圖；

圖2(a)為回熱器熱端未加裝節流閥板的結構示意圖；

圖2(b)為回熱器熱端加裝節流閥板的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡述本發明。這些實施例應理解為僅用于說明本發明而不用于限制本發明的保護范圍。在閱讀了本發明記載的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發明權利要求所限定的范圍。

如圖1中所示，本發明所提供的用于G-M制冷機低溫回熱器氣體節流閥板結構。該閥板1采用紫銅等低溫下(＜50K)具有高比熱容的材料制成。閥板1上所開微孔2的直徑范圍為0.2～0.6mm，閥板1厚度范圍為5～15mm，微孔2在閥板1上均勻分布，微孔2面積之和大于低溫回熱器總進氣面積的30％。

圖2(a)和圖2(b)為低溫回熱器熱端加裝節流閥板前后的結構示意圖。在傳統結構中，低溫回熱器3內通常充填小粒徑的鉛丸或磁性蓄冷材料顆粒4，在入口處充填高目數的金屬絲網5，以阻擋顆粒狀蓄冷材料4外漏，其布置方式如圖2(a)所示。通過在低溫回熱器3熱端進口處加裝氣體節流閥板1后，如圖2(b)所示，可以對二級進氣起到節流降溫預冷的作用，減少了低溫回熱器3的熱負荷，同時，可以改善回熱器內3的氣流分布，提高氣體與蓄冷材料4間的熱交換效率，減少流動阻力損失，從而提高制冷機的整體性能。