[实用新型]一种三级循环深冷制冷机

说明书

技术领域：

本实用新型涉及深冷制冷技术领域，具体涉及三级循环深冷制冷机。

背景技术：

目前，国内现有的GM循环制冷机多采用一级或二级循环制冷工作原理，一级GM制冷机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，一级GM制冷机虽然增加了第二级GM制冷循环，提高了制冷效率，可以在液氢温度(10K-20K)下提供有效制冷量，但还没有达到GM制冷机的应用极限，所以，本实用新型在现有二级GM制冷循环的基础上，进一步开发，使GM制冷机达到更高的极限应用价值。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种三级循环深冷制冷机，通过再增加一组GM制冷活塞和汽缸，使经过二级GM制冷循环在二级冷腔中形成的冷媒，继续输送到三级GM制冷循环中，以二级冷腔作为三级汽缸的热腔，冷媒通过第三次膨胀压缩循环，在三级冷腔中产生出比仅采用二级GM制冷循环的结构更低温度的有效制冷量。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：

一种三级循环深冷制冷机，其包括压缩气动组件和活塞循环组件，其特征在于，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；活塞循环组件包括驱动马达、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、三级活塞、三级汽缸、三级热腔、三级冷腔、三级回热器和三级密封圈；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，三级回热器的两端分别与二级汽缸和三级汽缸相连接，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，三级活塞在三级汽缸中，并与二级活塞机械联动，三级活塞上方为三级热腔，下方为三级冷腔。

所述的一级汽缸、二级汽缸和三级汽缸中充有高压冷媒。

其还包括与所述的压缩气动组件配合工作的高压冷媒，该高压冷媒为具备液化温度的气体。

所述一级活塞与一级汽缸之间，二级活塞与二级汽缸之间，三级活塞与三级汽缸之间，均设置有密封圈。

所述马达控制进气阀和排气阀的开启和闭合状态。

所述马达通过与相连接的曲柄连杆驱动机构驱动一级活塞工作。

一级回热器、二级回热器及三级回热器分别设置在一级活塞、二级活塞及三级活塞中。

所述的回热器中装有回热填料；其中所述的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填充有铅珠，三级回热器中的回热填料为高传导性金属网和铒三镍合金珠。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的三级循环深冷制冷机，通过再增加一组GM制冷活塞和汽缸，使经过二级GM制冷循环在二级冷腔中形成的冷媒，继续输送到三级GM制冷循环中，以二级冷腔作为三级汽缸的热腔，冷媒通过第三次膨胀压缩循环，在三级冷腔中产生出比仅采用二级GM制冷循环的结构更低温度的有效制冷量；在二级GM制冷机基础上增加一个三级GM制冷循环，提高了制冷效率，从而在三级冷腔中产生更低的深冷温度(3K-5K)的有效制冷量。

下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型进一步说明。

附图说明：

图1是本实用新型压缩气动及三级汽缸活塞循环的工作原理图；

图2是本实用新型整体剖面结构示意图。

具体实施方式：

参见图1至图2，本实用新型提供的三级循环深冷制冷机，其包括压缩气动组件和活塞循环组件，压缩气动组件包括压缩机1、冷却器2、滤油器3、吸附器4和进出气管路；活塞循环组件包括驱动马达9、进气阀5、排气阀6、一级活塞13、一级汽缸10、一级热腔11、一级冷腔14、一级回热器7、一级密封圈12、二级活塞16、二级汽缸17、二级热腔(即为一级冷腔14)、二级冷腔18、二级回热器8和二级密封圈15、三级活塞22、三级汽缸21、三级热腔(即为二级冷腔18)、三级冷腔23、三级回热器19和三级密封圈20；所述的二级汽缸与一级汽缸为一整体，三级汽缸与一二级汽缸为一整体。