[发明专利]一种低温制冷机

说明书

本发明公开一种低温制冷机，包括：气缸(13)，以及在气缸(13)内轴向往复运动的活塞(10)，并且热端与罩体(2)形成热腔(8)，配气阀(6)安装在罩体(2)内，由阀体定位销(16)限制其绕自身轴旋转运动，配气阀(6)上的配气阀气孔(63)气密地与罩体气孔(21)、热腔(8)连通并形成连通通路，在罩体气孔(21)及热腔(8)所构成区域与低压通路(22)之间气密地连接有压差控制机构(100)，压差机构(100)控制压差的方向为连通通路向低压通路(22)释放气体压力的方向。本发明能将过高的压力气体排泄到低压通路中，避免制冷剂气体损失，同时还可调节制冷机内部高低压差，避免内部压差引起功耗过大问题。

技术领域

本发明涉及低温制冷机技术领域，尤其涉及一种低温制冷机。

背景技术

以吉福德-麦克马洪(Gifford-McMahon；GM)制冷机为代表的超低温制冷机具有工作气体(也称为制冷剂气体)的膨胀机及压缩机。该类制冷机由压缩机提供排出的高压气流，经由配气机构进入到置于气缸内，上下往复运动的推移活塞内，与蓄冷材料进行换热，再到膨胀腔内做功膨胀，再经过推移活塞，流出配气机构，回到压缩机低压腔内。通过上述连续循环过程，形成制冷效应。

低温制冷机特别针对4K双级制冷机，如图2所示，4K温区氦气的密度是高温下的十多倍到一百多倍，当出现紧急情况(停电)低温制冷机内部压力急剧上升时，氦气如果无法排出，造成气缸内的气压急剧升高，造成设备损坏、人员伤亡。现有技术通常通过安全机构进行释放压力，用以保护气缸。但是安全阀并未连通到低压通路侧，一旦安全阀开启，内部的气流将向制冷机外部排放造成制冷机剂气体损失，引起经济损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种低温制冷机，以有效控制气缸内的压力。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种低温制冷机，包括：气缸，以及在气缸内轴向往复运动的活塞，并且热端与罩体形成容积变化的热腔，配气阀安装在罩体内，由阀体定位销限制其绕自身轴旋转运动，配气阀上的配气阀气孔气密地与罩体气孔、热腔连通并形成连通通路，在所述罩体气孔及热腔所构成区域与低压通路之间气密地连接有压差控制机构，所述压差机构控制压差的方向为所述连通通路向低压通路释放气体压力的方向。

进一步地，所述活塞的冷端与气缸形成膨胀腔，所述活塞由连杆带动，并在连杆上、下两端同轴紧配有导向套。

进一步地，旋转阀沿着配气阀轴线正面紧压于配气阀，配气阀上的高压气孔气密地将压缩机排出的高压气流与旋转阀上的高压槽连通，旋转阀低压孔与低压通路气密连通。

进一步地，在电机带动的凸轮驱动下，旋转阀沿着自身轴线旋转，一个周期内部分时间，高压槽与配气阀上的配气阀气孔连通，形成高压气流流入进入热腔到活塞并最终进入到膨胀腔内；剩余时间高压槽不与配气阀气孔连通，由低压孔与配气阀气孔连通，形成低压气流从膨胀流出，经过活塞到热腔从配气阀气孔流出。

进一步地，所述压差控制机构为单向阀、安全阀或泄压阀。

进一步地，所述罩体气孔和热腔所构成区域内的压力为Pa，低压通路内的压力为PL，则满足下式：

Pa-PL≤23bar。

进一步地，所述低温制冷机为单级制冷机或多级制冷机。

本发明实施例的有益效果在于：本发明将压差控制机构气密安装在罩体气孔和热腔的连通区域与低压通路之间，当热腔内的压力过高时，能将过高的压力气体排泄到低压通路中，避免制冷剂气体损失。同时还可调节制冷机内部高低压差，避免内部压差引起功耗过大问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。