[发明专利]单台直线压缩机驱动两台U型脉管冷指的结构及制造方法

权利要求书

1.一种单台直线压缩机驱动两台U型脉管冷指的结构，包括主基座（1）、次基座（2）、双通型压缩机基座（3）、对置式直线压缩机主构件（4）、压缩机左外壳（5）、压缩机右外壳（6）、压缩机上连管（7）、上主换热器（8）、上次换热器（9）、上蓄冷器（10）、上脉冲管（11）、上冷端换热器（12）、上真空罩（13）、上脉冲管连管（14）、上惯性管（15）、上气库（16）、上保护罩（17）、以及压缩机下连管（7′）、下主换热器（8′）、下次换热器（9′）、下蓄冷器（10′）、下脉冲管（11′）、下冷端换热器（12′）、下真空罩（13′）、下脉冲管连管（14′）、下惯性管（15′）、下气库（16′）和下保护罩（17′），其特征在于，主基座（1）作为整个结构的总支撑基座；次基座（2）的下端加工出次基座下端面（18），并支撑于主基座上端面（19）之上，次基座（2）的上端加工出支撑弧面（20），支撑弧面（20）支撑于双通型压缩机基座（3）的外壳面下侧；双通型压缩机基座（3）、对置式直线压缩机主构件（4）、压缩机左外壳（5）、及压缩机右外壳（6）构成一台对置式直线压缩机；该压缩机采用双活塞对置式结构，左右两部分沿中心轴线（36）完全对称；在双通型压缩机基座（3）的上下两侧沿中央分别垂直开通压缩机上出气孔（22）和压缩机上出气孔（22′），通过压缩机上出气孔（22）实现对置式直线压缩机的压缩腔（23）和压缩机上连管（7）之间的连通，通过压缩机下出气孔（22′）实现对置式直线压缩机的压缩腔（23）和压缩机下连管（7′）之间的连通；在双通型压缩机基座（3）的两侧分别加工出压缩机上支撑台（24）和压缩机下支撑台（24′），压缩机上支撑台（24）通过上支撑台平面（25）对上主换热器（8）进行接触连接支撑，压缩机下支撑台（24′）通过下支撑台平面（25′）对下主换热器（8′）进行接触连接支撑；在压缩机上支撑台（24）和压缩机下支撑台（24′）上分别加工出上支撑台贯穿孔（21）和下支撑台贯穿孔（21′）；压缩机左外壳（5）的开口端与双通型压缩机基座（3）的基座左下侧面（26）密封焊接，压缩机右外壳（6）的开口端与双通型压缩机基座（3）的基座右下侧面（27）密封焊接；上次换热器（9）同心地插入上主换热器（8）之内并焊接连接，下次换热器（9′）同心地插入下主换热器（8′）之内并焊接连接；压缩机上连管（7）的一端与压缩机上出气孔（22）连接，另一端与上次换热器（8）连接，并通过上次换热器（8）内的上蓄冷器端漏斗形孔道（28）与上蓄冷器（10）连通；压缩机下连管（7′）的一端与压缩机下出气孔（22′）连接，另一端与下次换热器（9′）连接，并通过下次换热器（9′）内的下蓄冷器端漏斗形孔道（28′）与下蓄冷器（10′）连通；上蓄冷器（10）和上脉冲管（11）平行布置，上蓄冷器（10）和上脉冲管（11）的一端平行地插入上冷端换热器（12）的上蓄冷器端凸台（39）和上脉冲管端凸台（40）并焊接连接，另一端平行地插入上次换热器（9）内并焊接连接；下蓄冷器（10′）和下脉冲管（11′）平行布置，下蓄冷器（10′）和下脉冲管（11′）的一端平行地插入下冷端换热器（12′）的下蓄冷器端凸台（39′）和下脉冲管端凸台（40′）并焊接连接，另一端平行地插入下次换热器（9′）内并焊接连接；上脉冲管连管（14）的一端与上次换热器（9）连接，并通过上次换热器（9）内的上脉冲管端漏斗形孔道（29）与上脉冲管（11）连通，上脉冲管连管（14）的另一端穿过上主换热器（8）下部的上右贯通槽（40）引出，然后再穿过上支撑台贯穿孔（21），与惯性管进口（30）连通；下脉冲管连管（14′）的一端与下次换热器（9′）连接，并通过下次换热器（9′）内的下脉冲管端漏斗形孔道（29′）与下脉冲管（11′）连通，下脉冲管连管（14′）的另一端穿过下主换热器（8′）的下右贯通槽（46′）引出，然后穿过下支撑台贯穿孔（21′），与下惯性管进口（30′）连通；上惯性管（15）紧密盘绕于压缩机右外壳（6）之上，上惯性管出口（31）与上气库进气口（32）连接；下惯性管（15′）紧密盘绕于压缩机左外壳（5）之上，下惯性管出口（31′）与下气库进气口（32′）连接；上气库（16）为一内环直径略大于压缩机右外壳（6）外径的中空密闭容积，上气库内环面（33）紧扣在压缩机右外壳（6）之上；下气库（16）为一内环直径略大于压缩机左外壳（5）外径的中空密闭容积，下气库内环面（33′）紧扣在压缩机左外壳（5）之上；工作气体在由双通型压缩机基座（3）、对置式直线压缩机主构件（4）、压缩机左外壳（5）、压缩机右外壳（6）、压缩机上连管（7）、上主换热器（8）、上次换热器（9）、上蓄冷器（10）、上脉冲管（11）、上冷端换热器（12）、上脉冲管连管（14）、上惯性管（15）、气库（16）以及压缩机下连管（7′）、下主换热器（8′）、下次换热器（9′）、下蓄冷器（10′）、下脉冲管（11′）、下冷端换热器（12′）、下脉冲管连管（14′）、下惯性管（15′）、下气库（16′）组成的密闭空间内往复振荡；上保护罩（17）为一端封闭的罩壳，其开口端与双通型压缩机基座（3）的右上侧面（34）密封焊接，将上惯性管（15）、上气库（16）以及压缩机右外壳（6）罩于其中；下保护罩（17′）为一端封闭的罩壳，其开口端与双通型压缩机基座（3）的左上侧面（34′）密封焊接，将下惯性管（15′）、下气库（16′）以及压缩机左外壳（5）罩于其中，从而共同形成一种单台直线压缩机驱动两台U型脉管冷指的结构。

2.一种如权利要求1所述的单台直线压缩机驱动两台U型脉管冷指的结构的制造方法，其特征在于，主基座（1）由厚度为20～40mm的高导热率金属平板制作而成，平板上下表面的平面度均使用精密车床、铣床和磨床加工保证处于1.0～5.0μm之间，平板水平放置，对整个结构进行垂直支撑；次基座（2）由高导热金属材料制作而成，次基座下端面（18）的平面度使用精密车床、铣床和磨床加工保证处于1.0～5.0μm之间，支撑弧面（20）使用慢走丝线切割的方法加工，与双通型压缩机基座（3）的外壳面下侧弧面相配合；双通型压缩机基座（3）采用高导热率和高强度的金属材料制作，其两侧采用精密数控机床分别加工出压缩机上支撑台（24）和压缩机下支撑台（24′），二者的外表面分别使用精密车床、铣床和磨床加工出上支撑台平面（25）和下支撑台平面（25′），在压缩机上支撑台（24）和压缩机下支撑台（24′）上分别使用钻床加工出上支撑台贯穿孔（21）和下支撑台贯穿孔（21′）；压缩机左外壳（5）和压缩机右外壳（6）均采用高强度的金属材料制作，其中压缩机左外壳（5）的开口端与双通型压缩机基座（3）的基座左下侧面（26）采用电子束技术密封焊接，压缩机右外壳（6）的开口端与双通型压缩机基座（3）的基座右下侧面（27）采用电子束技术密封焊接；压缩机上连管（7）采用内径3.0～8.0mm的纯铜管制作而成，其一端与压缩机上出气孔（22）采用真空钎焊技术焊接连接，另一端通过上主换热器（8）下部的中空结构引出，并采用真空钎焊技术焊接在上次换热器（9），与上次换热器（9）内的上蓄冷器端漏斗形孔道（28）连通；

a)压缩机下连管（7′）采用内径3.0～8.0mm的纯铜管制作而成，其一端与压缩机下出气孔（22′）采用真空钎焊技术焊接连接，另一端通过下主换热器（8′）下部的中空结构引出，并采用真空钎焊技术焊接在下次换热器（9′），与下次换热器（9′）内的下蓄冷器端漏斗形孔道（28′）连通；上脉冲管（11）和下脉冲管（11′）均采用低导热率的不锈钢或者钛合金材料制作，采用慢走丝线切割方法加工而成，内壁研磨抛光，保证内壁光洁度优于0.5μm；上蓄冷器（10）由上蓄冷管（37）和填充于上蓄冷管（37）内部的圆片形上蓄冷填料（38）组成，下蓄冷器（10′）由下蓄冷管（37′）和填充于下蓄冷管（37′）内部的圆片形下蓄冷填料（38′）组成，其中上蓄冷管（37）和下蓄冷管（37′）均采用低导热率的不锈钢或者钛合金材料制作，采用慢走丝线切割方法加工而成，内壁研磨抛光，均保证内壁光洁度优于2.0μm，上蓄冷填料（38）和下蓄冷填料（38′）由高比热的丝网或者球状物紧密充填而成；上主换热器（8）、上次换热器（9）以及下主换热器（8′）、下次换热器（9′）均采用高导热率的高纯无氧铜材料制作；上主换热器（8）内部使用慢走丝线切割技术加工成一中空结构，上次换热器（9）同心地插入上主换热器（8）内，二者之间的连接面使用真空钎焊技术焊接；上主换热器下端面（44）与上支撑台平面（25）密切贴合，二者之间使用螺栓连接；上蓄冷器（10）和上脉冲管（11）的下端分别同心地插入上主换热器（8）之内，插入深度均保持在2.0～4.0mm之间，插入部位的接触面均使用真空钎焊技术焊接；在上主换热器（8）的右两侧使用线切割方法加工出上右贯通槽（46）；在上次换热器（9）内与上蓄冷器（10）和上脉冲管（11）垂直同心的位置分别使用精密机床加工出上蓄冷器端漏斗形孔道（28）和上脉冲管端漏斗形孔道（29），且使用珩磨机研磨二者内壁，使其表面光洁度均高于0.01mm；上蓄冷器端漏斗形孔道（28）的漏斗开口内径与上蓄冷器（10）的外径相同，通过上蓄冷器端漏斗形孔道（28）实现上压缩机连管（7）与上蓄冷器（10）之间的连通，上脉冲管端漏斗形孔道（29）的漏斗开口内径与上脉冲管（11）的外径相同，通过上脉冲管端漏斗形孔道（29）实现上脉冲管连管（14）与上脉冲管（11）之间的连通；下主换热器（8′）内部使用慢走丝线切割技术加工成一中空结构，下次换热器（9′）同心地插入上主换热器（8′）内，二者之间的连接面使用真空钎焊技术焊接；下主换热器下端面（44′）与下支撑台平面（25′）密切贴合，二者之间使用螺栓连接；下蓄冷器（10′）和下脉冲管（11′）的下端分别同心地插入下主换热器（8′）之内，插入深度均保持在2.0～4.0mm之间，插入部位的接触面均使用真空钎焊技术焊接；在下主换热器（8′）的右两侧使用线切割方法加工出下右贯通槽（46′）；在下次换热器（9′）内与下蓄冷器（10′）和下脉冲管（11′）垂直同心的位置分别使用精密机床加工出下蓄冷器端漏斗形孔道（28′）和下脉冲管端漏斗形孔道（29′），且使用珩磨机研磨二者内壁，使其表面光洁度均高于0.01mm；下蓄冷器端漏斗形孔道（28′）的漏斗开口内径与下蓄冷器（10′）的外径相同，通过下蓄冷器端漏斗形孔道（28′）实现下压缩机连管（7′）与下蓄冷器（10′）之间的连通，下脉冲管端漏斗形孔道（29′）的漏斗开口内径与下脉冲管（11′）的外径相同，通过下脉冲管端漏斗形孔道（29′）实现下脉冲管连管（14′）与下脉冲管（11′）之间的连通；上冷端换热器（12）和下冷端换热器（12′）均采用高导热的无氧铜材料制作；上冷端换热器（12）的一个端面加工出上蓄冷器端凸台（39）和上脉冲管端凸台（40），另一个端面使用精密车床、铣床和磨床加工出一个平面度处于2.0～3.0μm之间的上冷平台（42），上蓄冷器端凸台（39）和上脉冲管端凸台（40）分别插入上蓄冷器（10）和上脉冲管（11）各自的管壁内，插入深度均保持在2.0～4.0mm之间，接触面均采用真空钎焊技术焊接，在上冷端换热器（12）内开通上U型孔（41）连通上蓄冷器（10）和上脉冲管（11）；下冷端换热器（12′）的一个端面加工出下蓄冷器端凸台（39′）和下脉冲管端凸台（40′），另一个端面使用精密车床、铣床和磨床加工出一个平面度处于2.0～3.0μm之间的下冷平台（42′），下蓄冷器端凸台（39′）和下脉冲管端凸台（40′）分别插入下蓄冷器（10′）和下脉冲管（11′）各自的管壁内，插入深度均保持在2.0～4.0mm之间，接触面均采用真空钎焊技术焊接，在下冷端换热器（12′）内开通下U型孔（41′）连通下蓄冷器（10′）和下脉冲管（11′）；上真空罩（13）和下真空罩（13′）均采用不锈钢材料使用精密数控机床加工而成，上真空罩（13）的一端封闭，其上开口端环面（43）与上主换热器上端面（45）通过螺栓和“O”型橡胶圈密封连接，下真空罩（13′）的一端封闭，其下开口端环面（43′）与下主换热器上端面（45′）通过螺栓和“O”型橡胶圈密封连接，上真空罩（13）和下真空罩（13′）内部均使用真空分子泵保持优于3.0×10^-5Pa的真空度；上脉冲管连管（14）和下脉冲管连管（14′）均采用内径1.0～10.0mm的纯铜管制作而成，上脉冲管连管（14）的一端与下次换热器（9）使用真空钎焊技术焊接在一起，上脉冲管连管（14）的另一端穿过上主换热器（8）的上右贯通槽（46）引出，然后再穿过上支撑台贯穿孔（21），使用真空钎焊技术与上惯性管进口（30）焊接在一起；下脉冲管连管（14′）的一端与下次换热器（9′）使用真空钎焊技术焊接在一起，下脉冲管连管（14′）的另一端穿过下主换热器（8′）的下右贯通槽（46′）引出，然后再穿过下支撑台贯穿孔（21′），使用真空钎焊技术与下惯性管进口（30′）焊接在一起；上惯性管（15）和下惯性管（15′）均采用单段或多段细长金属铜管制作，上惯性管（15）紧密盘绕于压缩机右外壳（6）之上，上惯性管出口（31）与上气库进气口（32）使用真空钎焊技术焊接在一起；下惯性管（15′）紧密盘绕于压缩机左外壳（5）之上，下惯性管出口（31′）与下气库进气口（32′）使用真空钎焊技术焊接在一起；上气库（16）和下气库（16′）均采用高导热率的柔韧金属材料制作，上气库（16）使用精密数控机床与真空钎焊技术制作成一个内环直径略大于压缩机右外壳（6）外径、而外环直径略小于上保护罩（17）内径的中空密闭容积，上气库（16）的内环紧扣于压缩机右外壳（6）之上；下气库（16′）使用精密数控机床与真空钎焊技术制作成一个内环直径略大于压缩机左外壳（6′）外径、而外环直径略小于下保护罩（17′）内径的中空密闭容积，下气库（16′）的内环紧扣于压缩机左外壳（5）之上；上保护罩（17）和下保护罩（17′）均采用高导热率的金属材料制作，分别使用精密数控机床制作成一端封闭的壳体，其中上保护罩（17）的开口端与双通型压缩机基座（3）的右上侧面（34）采用电子束技术密封焊接，将上惯性管（15）、上气库（16）以及压缩机右外壳（6）罩于其中；下保护罩（17′）的开口端与双通型压缩机基座（3）的左上侧面（34′）采用电子束技术密封焊接，将下惯性管（15′）、下气库（16′）以及压缩机左外壳（5）罩于其中。