[發(fā)明專利]氣動驅(qū)動制冷機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980038403.6
• 申請日: 2019-04-05
• 公開（公告）號: CN112236630B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·J·巴特萊特;M·F·薩爾韋蒂;S·西索埃夫;M·A·斯蒂拉
• 申請（專利權(quán)）人: 愛德華茲真空泵有限責(zé)任公司
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;劉茜

Gifford?McMahon低溫制冷器包括在制冷體積內(nèi)的往復(fù)式位移器。位移器由氣動驅(qū)動體積內(nèi)的驅(qū)動活塞氣動驅(qū)動。氣動驅(qū)動體積中的壓力由閥調(diào)控制，所述閥調(diào)導(dǎo)致驅(qū)動活塞通過驅(qū)動活塞的沖程而遵循編程位移曲線。驅(qū)動閥調(diào)可包括比例閥，所述比例閥提供驅(qū)動流體的連續(xù)可變的供應(yīng)和排放。在成比例控制的反饋系統(tǒng)中，控制到驅(qū)動體積中的閥門，以最小化位移信號和編程位移曲線之間的誤差。閥調(diào)與制冷體積的暖端部也可成比例。被動力發(fā)生器（諸如，機械彈簧或磁體）可與由驅(qū)動流體施加的驅(qū)動力相對地向活塞施加力。

相關(guān)申請

本申請要求2018年4月9日提交的美國臨時申請第62/655,093號的權(quán)益。上述申請的全部教導(dǎo)通過參考并入本文。

背景技術(shù)

在Gifford-McMahon（GM）型制冷器（諸如，美國專利2,906,101和2,966,035中公開的）中，高壓工作流體（諸如，氦氣）被閥調(diào)到氣缸中的制冷體積的暖端部中。然后，通過壓差和位移器活塞朝向暖端部的移動（其可攜帶再生矩陣），流體穿過再生矩陣。流體隨著其穿過再生矩陣而被冷卻。流體然后在位移器活塞的冷端部處膨脹，并且被進(jìn)一步冷卻，其中，流體從暖端部通過排放閥排放。隨著流體流動通過，位移器活塞移動返回朝向制冷體積的冷端部，以冷卻再生矩陣。在最初的Gifford專利中，活塞由來自旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的曲柄驅(qū)動，并且對于氣缸的暖端部的閥門由相同的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器控制，以使活塞移動與閥調(diào)同步。還參見美國專利3,625,015，其中，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)控制旋轉(zhuǎn)閥，并且通過止轉(zhuǎn)軛以線性移動驅(qū)動位移器活塞。如今，該方法用于大多數(shù)GM制冷器。

多年來，市場上已經(jīng)存在GM制冷器，所述GM制冷器依靠氣動力，以導(dǎo)致位移器在制冷器氣缸內(nèi)往復(fù)移動。參見例如美國專利3,620,029和6,256,997。那些設(shè)計可在位移器上經(jīng)歷力不平衡，這導(dǎo)致位移器撞擊氣缸的底部或頂部。隨著寄生力（諸如，摩擦力或粘性力）隨著時間而變化，那些力不平衡可出現(xiàn)。美國專利6,256,997提出了使用能量吸收緩沖墊，以吸收位移器對于氣缸沖擊的能量。然而，沖擊仍然導(dǎo)致不必要的振動和其它不利的功能特性。

已經(jīng)提出了利用閥門而控制到氣動驅(qū)動體積的流體流動的氣動驅(qū)動設(shè)計。美國專利3,188,819、3,188,821和3,218,815提出了通過諸如凸輪的機械裝置而控制閥定時。在一種方法中，與滑閥相關(guān)聯(lián)的凸輪由從制冷器位移器延伸的桿上的圓盤驅(qū)動。在其它實施例中，滑閥通過與位移器相關(guān)聯(lián)的端口而被氣動控制。在每種情況下，閥門和位移器在結(jié)構(gòu)上密切相關(guān)聯(lián)，并且閥門的定時不容易調(diào)整。美國專利3,188,821附加地建議了一種實施例，其中，滑閥由獨立于位移器位置的螺線管控制。最近，美國專利4,543,793提出了氣動閥，其中，對于氣動驅(qū)動體積的閥調(diào)由電子驅(qū)動的滑閥響應(yīng)于位移器位置而控制。由那些閥調(diào)氣動驅(qū)動系統(tǒng)導(dǎo)致的實際的實施方式是未知的。

發(fā)明內(nèi)容

低溫制冷器包括制冷體積，所述制冷體積包括具有暖端部和冷端部的一個或多個互連膨脹室以及在制冷體積內(nèi)的往復(fù)式位移器。制冷體積的暖端部處的氣動驅(qū)動體積中的驅(qū)動活塞聯(lián)接到位移器。制冷體積閥調(diào)控制加壓制冷劑氣體到制冷體積的暖端部以及從制冷體積的暖端部的循環(huán)供應(yīng)和排放。驅(qū)動閥調(diào)將驅(qū)動流體供應(yīng)到氣動驅(qū)動體積以及從氣動驅(qū)動體積排放。電子控制器利用一個或多個輸入的驅(qū)動控制信號而控制驅(qū)動閥調(diào)，所述驅(qū)動控制信號通過驅(qū)動活塞的沖程而變化，以導(dǎo)致驅(qū)動活塞通過驅(qū)動活塞的沖程而遵循編程位移曲線。

低溫制冷器可包括位移傳感器，所述位移傳感器響應(yīng)于驅(qū)動活塞或位移器的移動，以提供位移信號，并且電子控制器可控制驅(qū)動閥調(diào)，以通過驅(qū)動活塞的沖程而最小化位移信號和編程位移曲線之間的誤差。低溫制冷器還包括被動力發(fā)生器，所述被動力發(fā)生器與由驅(qū)動流體施加驅(qū)動力相對地將力施加到活塞。

驅(qū)動閥調(diào)可為比例驅(qū)動閥調(diào)，所述比例驅(qū)動閥調(diào)與來自電子控制器的驅(qū)動控制信號成比例地提供驅(qū)動流體的連續(xù)可變的供應(yīng)和排放。可選地，電子控制器可以足夠的速率打開和關(guān)閉對于相應(yīng)供應(yīng)管線和排放管線的驅(qū)動閥調(diào)，以在氣動驅(qū)動體積中的供應(yīng)壓力和排放壓力之間提供可變的壓力控制。