[实用新型]一种二级循环深冷制冷机

说明书

技术领域：

本实用新型涉及深冷制冷领域，具体涉及一种二级循环深冷制冷机。

背景技术：

G-M循环制冷机是1959年由吉福特(Gifford)和麦克马洪(Mcmahon)提出并研制成功，其原理是绝热气体放气制冷。因其结构简单、运转可靠等特点，很快就获得了商业化发展。近年来随着高温超导技术在电工领域方面日益广泛的应用，如高温超导限流器、高温超导变压器和高温超导储能系统等方面，对工作在60K～70K，并可提供50W～100W制冷量的低温制冷机提出了迫切需求。德国和美国等国家的一些知名低温公司都设计开发了满足要求的产品。我国的一些研究机构也已开始进行大冷量GM制冷机的研究工作。

目前，国内现有的GM循环制冷机多采用一级循环制冷工作原理，只有一组汽缸活塞及一个回热器，虽然结构简单，但制冷效率低，只能在液氮温度(60K-70K)下提供有效制冷量，使得一级GM循环制冷机应用范围局限在液氮温度(60K-70K)条件下，无法在更低温度要求的条件下具备有效的应用价值。

所以，开发一种在原有一级GM循环深冷制冷机基础上，通过增加第二级GM制冷循环，使得制冷效率大大提高，使其具备比一级GM制冷机更高的应用价值的二级循环深冷制冷机，就成为较为迫切的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种二级循环深冷制冷机，通过增加一组GM制冷活塞和汽缸，使经过一级GM制冷循环在一级冷腔中形成的冷媒，继续输送到二级GM制冷循环中，以一级冷腔作为二级汽缸的热腔，冷媒通过第二次膨胀压缩循环，在二级冷腔中产生出比仅采用一级GM制冷循环的结构更低温度(10K-20K)的有效制冷量。

本实用新型为实现上述目的所采用的具体技术方案是：

一种二级循环深冷制冷机，其包括压缩气动组件和活塞循环组件，所述的压缩气动组件包括压缩机、冷却器、滤油器、吸附器和进出气管路；所述的活塞循环系统包括驱动马达、进气阀、排气阀、一级活塞、一级汽缸、一级热腔、一级冷腔、一级回热器、一级密封圈、二级活塞、二级汽缸、二级热腔、二级冷腔、二级回热器和二级密封圈；所述的压缩机的出气端经过冷却器，滤油器，吸附器与进气阀连接，压缩机的进气端与排气阀连接，进气阀和排气阀与一级回热器互相连接，一级回热器与一级汽缸连接，二级回热器的两端分别与一级汽缸和二级汽缸连接；一级活塞在一级汽缸中，并由马达驱动，一级活塞上方为一级热腔，下方为一级冷腔；二级活塞在二级汽缸中，并与一级活塞机械联动，二级活塞上方为二级热腔，下方为二级冷腔。

所述的二级汽缸与一级汽缸为一整体，二级热腔即为一级冷腔。

所述的一级汽缸和二级汽缸中充有高压氦气。

由压缩气动组件提供的高压冷媒为具备液化温度的气体。

所述的一级活塞与一级汽缸之间，二级活塞与二级汽缸之间，均设置有密封圈。

所述的马达控制所述的进气阀与排气阀的开启或闭合状态。

所述的马达通过与其连接的曲柄连杆驱动机构驱动一级活塞工作。

所述的一级回热器和二级回热器分别设置在一级活塞和二级活塞中。

所述的回热器中装有回热填料；其中一级回热器中的回热填料为高传导性金属网，二级回热器中的回热填料为高传导性金属网和高热传导性的金属珠。

所述的高传导性金属网为磷铜网或具有类似功能的其他金属网，所述的高热传导性的金属珠为铅珠或具有类似功能的其他金属珠。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在一级GM制冷机基础上增加一个二级GM制冷循环，通过增加一组GM制冷活塞和汽缸，使经过一级GM制冷循环在一级冷腔中形成的冷媒，继续输送到二级GM制冷循环中，以一级冷腔作为二级汽缸的热腔，冷媒通过第二次膨胀压缩循环，在二级冷腔中产生出比仅采用一级GM制冷循环的结构更低温度(10K-20K)的有效制冷量。

附图说明：

图1是本实用新型压缩气动及二级汽缸活塞循环的工作原理示意图。

图2是本实用新型的整体剖面结构示意图。

具体实施方式