[实用新型]一种膨胀机及其分段式回热器

说明书

本实用新型提供一种膨胀机及其分段式回热器，分段式回热器包括热端换热段、中段换热段以及冷端换热段，中段换热段位于热端换热段和冷端换热段之间，热端换热段由圆环状的纤维材料制成，中段换热段由聚酯类薄膜制成，通过多层缠绕形成圆环状，冷端换热段由薄片状的圆环形不锈钢丝网制成。分段式回热器通过采取不同的回热材料能在最大程度上提升不同温区工作下的斯特林制冷机的回热效率，可以实现‑50℃至‑200℃的制冷温度，在流动阻尼损失和回热器损失之间实现平衡，并减小轴向导热损失，一定程度上增强了回热器的回热效率。并且分段式回热器的结构简单，制作材料常见，操作步骤简单。

技术领域

本实用新型涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种膨胀制冷机及其分段式回热器。

背景技术

膨胀机属于斯特林制冷机的主要组成部分，回热器作为膨胀机的核心部件，其作用为系统中交变流动的工质储存能量。回热器必须有高传热速度的能力，这需要高传热面积和对工作流体的低流阻。因此，影响回热器回热效率的参数，如回热器材料、结构以及回热器尺寸等必须进行重点选择与设计。

各种类型的回热器已经在市场上可获得，这样的回热器典型地包括金属网、圆柱形卷绕的线规或3D随机纤维网状结构，如专利申请 JP1240760、JP2091463和WO01/65099中所述。回热器还包括短金属纤维，如专利申请EP1341630中所述。

由于回热器两端存在着明显的温差，因此，回热器需要在轴向，即流体流动的方向上具有很低的热导率。同时，为了可以让工质能迅速地于回热器进行热交换，所以还要求回热器在垂直于流体流动的方向上具有很高的热导率。最后，回热器必须具有低损失的流动路径，使得当工质移动通过时将产生很小的压降。

中国专利CN102341586B，公开了一种用于热循环发动机的回热器，包括纤维的网状结构，其中纤维的大多数至少部分地环绕回热器的轴线上，纤维是被盘绕和烧结而由此获得回热器的纤维网的一部分。该回热器只采用一种纤维材料制成网状结构，回热器的回热能力调整的余地较小。

中国专利CN1053273C，公开了一种回热器，它具有一个松散材料组成的、并置于两个轴圆柱形栅栏之间的环形蓄热节制，一个由靠里面的热栅栏围成的热收集室和一个围在一面是靠外面的冷栅栏，另一面是回热器壳璧之间的冷收集室。该回热器的回热材料为松散的材料，需要通过一定的操作才能将材料输入空室内，因此，其显著的缺点是操作步骤复杂。

中国专利CN201010133118，公开了一种回热式低温制冷机的回热器，该回热器填料填充于膨胀活塞内部，且存在径向填料的填充和轴向填料交替填充的过程，因此，填充过程较为复杂，不易操作。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种用于膨胀机的分段式回热器，可以实现-50℃至-200℃的制冷温度，减小轴向导热损失，增强回热效率。

本实用新型的第二目的是提供一种使用上述分段式回热器的膨胀制冷机，可以实现-50℃至-200℃的制冷温度，减小轴向导热损失，增强回热效率。

为了实现本实用新型的第一目的，本实用新型提供一种分段式回热器包括热端换热段、中段换热段以及冷端换热段，中段换热段位于热端换热段和冷端换热段之间，热端换热段由圆环状的纤维材料制成，中段换热段由聚酯类薄膜制成，通过多层缠绕形成圆环状，冷端换热段由薄片状的圆环形不锈钢丝网制成。

更进一步的方案是，纤维材料为PET纤维或尼龙纤维。

更进一步的方案是，纤维材料的纤维丝直径为0.02毫米至0.03 毫米。

更进一步的方案是，通过多层缠绕的相邻两层聚酯类薄膜之间形成间隙，间隙在径向的宽度为0.02毫米至0.05毫米。

更进一步的方案是，聚酯类薄膜上开设有交错且均匀分布的穿孔，穿孔的直径为0.1毫米至0.2毫米。