[發(fā)明專利]單臺(tái)直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直線脈管冷指的結(jié)構(gòu)及制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410258938.3
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104034081A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黨海政
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制冷與低溫工程領(lǐng)域，涉及脈沖管制冷機(jī)，特別涉及一種單臺(tái)直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直線脈管冷指的結(jié)構(gòu)及制造方法。

背景技術(shù)

脈沖管制冷機(jī)是對回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)的一次重大革新，它取消了廣泛應(yīng)用于常規(guī)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)(如斯特林和G-M制冷機(jī))中的冷端排出器，實(shí)現(xiàn)了冷端的低振動(dòng)、低干擾和無磨損；而經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)相方式上的重要改進(jìn)，在典型溫區(qū)，其實(shí)際效率也已達(dá)到回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)的最高值。這些顯著優(yōu)點(diǎn)使得脈沖管制冷機(jī)成為近30年來低溫制冷機(jī)研究的一大熱門，在航空航天、低溫電子學(xué)、超導(dǎo)工業(yè)和低溫醫(yī)療業(yè)等方面都獲得了廣泛的應(yīng)用。

脈沖管制冷機(jī)的驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)分為直線壓縮機(jī)和G-M型壓縮機(jī)兩種。航天及軍事等應(yīng)用領(lǐng)域的脈沖管制冷機(jī)，對重量和體積有非常嚴(yán)格的限制，針對這部分應(yīng)用的脈沖管制冷機(jī)一般都采用輕量化高頻運(yùn)轉(zhuǎn)的直線壓縮機(jī)，直線壓縮機(jī)的工作頻率在30Hz以上，而針對地面應(yīng)用的較為笨重的G-M型壓縮機(jī)的頻率一般在1～2Hz。因而，根據(jù)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的不同，又將脈沖管制冷機(jī)分為由直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的高頻脈沖管制冷機(jī)和由G-M型壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的低頻脈沖管制冷機(jī)兩種。由直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的高頻脈沖管制冷機(jī)由于結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、預(yù)期壽命長等突出優(yōu)點(diǎn)，正日益成為新一代航天回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)的更新?lián)Q代品種。

根據(jù)脈沖管與蓄冷器的相互關(guān)系，脈沖管制冷機(jī)又可分為如下三種典型布置方式：U型、同軸型和直線型。三類脈沖管制冷機(jī)都主要由壓縮機(jī)、連管、脈管冷指(包括蓄冷器熱端換熱器、蓄冷器、冷端換熱器、脈沖管、脈沖管熱端換熱器以及調(diào)相機(jī)構(gòu))組成。直線型布置中脈沖管和蓄冷器處于一條直線上；U型布置是指脈沖管和蓄冷器平行布置，脈沖管和蓄冷器的冷端通過管道連接；同軸型布置是指脈沖管和蓄冷器同心地布置在一起。調(diào)相方式對于脈沖管制冷機(jī)而言至關(guān)重要，脈沖管制冷機(jī)區(qū)別于常規(guī)回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)(如斯特林或G-M制冷機(jī))的最大特點(diǎn)便是取消了冷端用于調(diào)節(jié)相位的排出器，而在熱端布置了相應(yīng)的調(diào)相機(jī)構(gòu)。其中，慣性管加氣庫的調(diào)相方式因?yàn)檎{(diào)相范圍寬、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點(diǎn)，在航空航天以及軍事應(yīng)用等特殊領(lǐng)域成為首選方式。

傳統(tǒng)上來講，脈沖管制冷機(jī)都采用單臺(tái)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)單臺(tái)脈沖管冷指的布置方式。圖1顯示了單臺(tái)直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)三種典型布置形式的慣性管型脈沖管制冷機(jī)的示意圖，其中：(1)為單臺(tái)直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)U型脈管冷指，(2)為單臺(tái)直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)同軸型脈管冷指，(3)為單臺(tái)直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)直線型脈管冷指。

在具體的應(yīng)用實(shí)踐中，常常會(huì)遇到需要在兩個(gè)不同的溫區(qū)提供制冷量的情況。如在航天遙感遙測系統(tǒng)中，同一系統(tǒng)可能同時(shí)用到了短波和中波紅外探測器，或者中波和長波紅外探測器，不同探測器的工作溫區(qū)不同；或者有時(shí)需要同時(shí)冷卻探測器和光學(xué)系統(tǒng)，探測器和光學(xué)系統(tǒng)的工作溫度也不相同。這時(shí)，常規(guī)的方法是采用兩臺(tái)低溫制冷機(jī)在不同的溫度點(diǎn)制冷，系統(tǒng)松散，而且重量、體積、功耗都大大增加，在一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域(如航空航天和軍事應(yīng)用)，帶來極大不便，有時(shí)甚至不可接受。在強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)緊湊和應(yīng)用可靠性的航空航天及軍事等領(lǐng)域，尋求以單臺(tái)直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)脈管冷指的方案已經(jīng)逐漸成為應(yīng)用實(shí)踐中迫切需要解決的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出一種單臺(tái)直線壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直線脈管冷指的結(jié)構(gòu)及制造方法。