[实用新型]调节脉冲管制冷机冷端气流相位的装置

说明书

本实用新型属于制冷与低温技术领域，特别涉及一种调节脉冲管制冷机冷端气流相位的装置。

对于封闭循环制冷机，脉冲管制冷机近年来得到迅速发展。它利用一股压力周期性变化的气流在一根低导热率的管中振荡来完成制冷过程。与传统的GM制冷机和斯特林制冷机根本区别在于，脉冲管制冷机的低温端没有机械运动活塞或排出器，它以薄壁管内振荡的“气体活塞”代替冷头作往复运动的排出器。它们的热力循环是类似的，都是通过一个室温工作的压缩机产生压力波和质量流，使之通过一个填有大比热多孔介质的蓄冷器，通过调节蓄冷器另一端的压力波和质量流之间的相位差，获得制冷效果。对于GM制冷机和斯特林制冷机，这个相位差是由冷端机械运动活塞或排出器与压缩机活塞以一定的相位关系的相对运动来实现的。而对于脉冲管制冷机，这个相位差是通过由小孔和气库调节“气体活塞”的运动来实现的，所以提高其效率的根本原因在于合适的相位关系。

脉冲管制冷机已经经历了小孔、双向进气，双活塞，多路旁通，第二小孔等多次重大的改进，它们都是为了改善脉冲管制冷机内部工质气流压力和流量之间的相位，在脉冲管制冷机的热端布置的各种相移器，这大大提高脉冲管制冷机效率和制冷性能。根据已报导的数据，单级脉冲管制冷机的制冷性能和效率已达到GM制冷机和斯特林制冷机的水平。但是，对于液氦温区多级脉冲管制冷机来说，目前的效率只是GM制冷机的30％-50％，通过我们的实验测量发现，其中最主要的问题是上述热端相移器虽然可以有效调节脉冲管热端的气流压力和流量之间的相位，使之达到最佳值，但对于液氦温区脉冲管制冷机冷端的气流压力和流量之间的相位调节作用不大，因为此时冷端的气体温度处于液氦温区，密度很大，热端相移器的调相作用已经很小。

本实用新型的目的在于克服上述热端相移器只能调节脉冲管制冷机热端相位的不足，而提供一种可调节脉冲管制冷机冷端的气流压力和流量之间的相位，提高液氦温区脉冲管制冷机的效率和制冷性能的调节脉冲管制冷机冷端气流相位的装置。

本实用新型的实施方案如下：

本实用新型提供的调节脉冲管制冷机冷端气流相位的装置，其特征在于，在脉冲管制冷机冷端设置液氦槽，液氦槽由薄壁不锈钢管连通脉冲管制冷机的热端，并通过脉冲管制冷机冷端换热器法兰盘上的微孔与脉冲管相连通；所述薄壁不锈钢管缠绕在脉冲管制冷机的蓄冷器管壁上；所述脉冲管制冷机冷端换热器法兰盘上的微孔直径为0.2～0.3毫米；所述液氦槽的材质为紫铜或高纯无氧铜；所述脉冲管制冷机为小孔型脉冲管制冷机或双向进气型脉冲管制冷机；所述脉冲管制冷机为单级脉冲管制冷机或多级脉冲管制冷机，每一脉冲管制冷机冷端同时或不同时设置有液氦槽；所述液氦槽的体积为与之相连通的脉冲管体积的1/4～1/2。

本实用新型优点在于：

本实用新型提供的调节脉冲管制冷机冷端气流相位的装置，在现有脉冲管制冷机的冷端安装液氦槽，从制冷机热端(如压缩机高压气管道、低压气管道、或蓄冷器热端)，采用一根薄壁不锈钢管连接，向该冷端的液氦槽引入一股微量气流，该微量气流通过蓄冷器管壁的预冷进入液氦槽中；液氦槽内的部分微量气流通过脉冲管冷端和液氦槽内的压差进入脉冲管制冷机的冷端，以调节脉冲管冷端的工质气流压力和流量之间的相位，提高制冷机的制冷量；脉冲管热端直接通过管壁的预冷向脉冲管冷端的液氦槽引入一股微量气流，在不引入任何机械运动部件，保持脉冲管制冷机固有特点的情况下，调节脉冲管冷端气流的相位，结构简单，可靠性及制冷效率均较高。

下面结合附图及实施例进一步描述本实用新型：

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为液氦槽与脉冲管相连通的示意图；

其中：氦压缩机1    旋转阀2            薄壁不锈钢管3

蓄冷器4、5         真空罩6            液氦槽7

换热器8            脉冲管9            微孔10

小孔13、14         双向进气15、16     气库17、18