[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

说明书

技术领域

本发明属于制冷与低温工程领域，涉及脉冲管制冷机，特别涉及一种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。

背景技术

脉冲管制冷机是对回热式低温制冷机的一次重大革新，它取消了广泛应用于常规回热式低温制冷机（如斯特林和G-M制冷机）中的冷端排出器，实现了冷端的低振动、低干扰和无磨损；而经过结构优化和调相方式上的重要改进，在典型温区，其实际效率也已达到回热式低温制冷机的最高值。这些显著优点使得脉冲管制冷机成为近30年来低温制冷机研究的一大热门，在航空航天、低温电子学、超导工业和低温医疗业等方面都获得了广泛的应用。

脉冲管制冷机的驱动压缩机分为直线压缩机和G-M型压缩机两种。航天及军事等应用领域的脉冲管制冷机，对重量和体积有非常严格的限制，针对这部分应用的脉冲管制冷机一般都采用轻量化高频运转的直线压缩机，直线压缩机的工作频率在30Hz以上，而针对地面应用的较为笨重的G-M型压缩机的频率一般在1～2Hz。因而，根据驱动压缩机的不同，又将脉冲管制冷机分为由直线压缩机驱动的高频脉冲管制冷机和由G-M型压缩机驱动的低频脉冲管制冷机两种。由直线压缩机驱动的高频脉冲管制冷机由于结构紧凑、重量轻、体积小、效率高、运转可靠、预期寿命长等突出优点，正日益成为新一代航天回热式低温制冷机的更新换代品种。

根据脉冲管与蓄冷器的相互关系，脉冲管制冷机又可分为如下三种典型布置方式：U型、同轴型和直线型。三类脉冲管制冷机都主要由压缩机、连管、脉管冷指（包括蓄冷器热端换热器、蓄冷器、冷端换热器、脉冲管、脉冲管热端换热器以及调相机构）组成。直线型布置中脉冲管和蓄冷器处于一条直线上；U型布置是指脉冲管和蓄冷器平行布置，脉冲管和蓄冷器的冷端通过管道连接；同轴型布置是指脉冲管和蓄冷器同心地布置在一起。调相方式对于脉冲管制冷机而言至关重要，脉冲管制冷机区别于常规回热式低温制冷机（如斯特林或G-M制冷机）的最大特点便是取消了冷端用于调节相位的排出器，而在热端布置了相应的调相机构。其中，惯性管加气库的调相方式因为调相范围宽、结构简单、性能稳定可靠等突出优点，在航空航天以及军事应用等特殊领域成为首选方式。

传统上来讲，脉冲管制冷机都采用单台压缩机驱动单台脉冲管冷指的布置方式。图1显示了单台直线压缩机驱动三种典型布置形式的惯性管型脉冲管制冷机的示意图，其中：（1）为单台直线压缩机驱动U型脉管冷指，（2）为单台直线压缩机驱动同轴型脉管冷指，（3）为单台直线压缩机驱动直线型脉管冷指。

在具体的应用实践中，常常会遇到需要在两个不同的温区提供制冷量的情况。如在航天遥感遥测系统中，同一系统可能同时用到了短波和中波红外探测器，或者中波和长波红外探测器，不同探测器的工作温区不同；或者有时需要同时冷却探测器和光学系统，探测器和光学系统的工作温度也不相同。这时，常规的方法是采用两台低温制冷机在不同的温度点制冷，系统松散，而且重量、体积、功耗都大大增加，在一些特殊应用领域（如航空航天和军事应用），带来极大不便，有时甚至不可接受。在强调结构紧凑和应用可靠性的航空航天及军事等领域，寻求以单台直线压缩机驱动两台脉管冷指的方案已经逐渐成为应用实践中迫切需要解决的一大难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种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。