[发明专利]一种用于驱动双制冷机的四缸直线压缩机

说明书

本发明属于低温制冷机相关技术领域，其公开了一种用于驱动双制冷机的四缸直线压缩机，压缩机为对称圆柱体结构，其包括两个压缩活塞、主机架及两个侧机架，两个压缩活塞分别设置在两个侧机架内且两者沿四缸直线压缩机的轴向间隔设置，主机架设置在两个侧机架之间，且其与压缩活塞活动连接；两个侧机架相连接，且两者关于主机架的中心轴对称设置；主机架形成有相连通的第一中心压缩腔及第二中心压缩腔，两个侧机架分别形成相连通的左侧压缩腔及右侧压缩腔，压缩活塞呈阶梯状，一个压缩活塞的两端分别收容于左侧压缩腔及第一中心压缩腔；另一个压缩活塞的两端分别收容于右侧压缩腔及第二中心压缩腔。本发明压缩效率更高，结构也更加紧凑，经济可靠。

技术领域

本发明属于低温制冷机相关技术领域，更具体地，涉及一种用于驱动双制冷机的四缸直线压缩机。

背景技术

斯特林制冷机和脉管制冷机均为闭式循环回热式制冷机，振荡流体分别在制冷循环的冷周期和热周期内，在同一个高比热容填料填充的回热器内进行热量交换，同时伴随热与功的相互转换，实现低温制冷。目前斯特林制冷机和脉管制冷机大多采用单台直线压缩机作为驱动源，直线压缩机的压缩活塞部件在压缩腔内做直线往复振荡运动，驱动制冷机内部工作流体产生同频率的往复振荡。斯特林制冷机具有结构紧凑、热效率高等优点，脉管制冷机冷头无运动部件因此可靠性更高、机械振动更小。斯特林制冷机和脉管制冷机基于上述优点，广泛用于冷却高性能中波和长波红外探测器芯片。制冷机冷端工作温度设定在红外探测器芯片的需求温度点上，比如中波红外探测器芯片典型工作温度为80K，长波红外探测器芯片典型工作温度为65K。

中波红外探测器通常用于对高温目标的探测，如喷气式发动机的尾焰等，长波红外探测器通常用于对常温目标的探测，如人体目标等。为了进一步提高红外成像系统的探测精度和环境适应性，越来越多的应用场合开始采用双波段红外探测器，即在一套成像系统中同时采用中波和长波红外探测器，中波探测器工作在80K，长波探测器工作在65K。在地球大气红外辐射探测卫星上使用的红外成像系统，不仅需要将探测器冷却到65K温度，还需要将光学系统如透镜、滤光片等冷却到150K温区。为满足上述双温区制冷工作的需求，一般采用两台单独的制冷机分别工作在不同的温度点上，如图1所示，单台制冷机分别由单台直线压缩机驱动。由于两台制冷机要采用两台直线压缩机、两套驱动控制电路、两套固定及散热工装，导致系统的尺寸、重量和成本都增大，在航天应用等领域对尺寸、重量等有严格限制，导致该方案应用受限。中国科学院理化技术研究所报道了采用单台直线压缩机驱动两台脉管制冷机工作在不同制冷温区的方案，如图2所示。又如中国发明专利CN103759452、CN103759453、CN104034081、CN104034080、CN103851820等公开了采用单台直线压缩机驱动直线和同轴脉管制冷机、驱动U型和同轴脉管制冷机、驱动两台直线脉管制冷机、驱动两台同轴脉管制冷机、驱动两台U型脉管制冷机的结构和制造方法。采用单台压缩机驱动两台制冷机的方案虽然简化了整机结构，但由于两台制冷机共用一个压缩腔和进气管路，两台制冷机存在严重的互相干扰，影响制冷机控温稳定性，给系统调试和整机运行可靠性带来极大风险。因此，寻求一种结构紧凑、稳定性好、可靠性高的驱动双制冷机的直线压缩机技术成为目前急需解决的难题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于驱动双制冷机的四缸直线压缩机，所述四缸直线压缩机在内部轴向分布四个压缩气缸，分别布置在两个对置式压缩活塞动子的左冲程和右冲程上，压缩机左冲程和右冲程压缩的气体分别用于驱动两台制冷机，从而解决了双制冷机高效可靠驱动的难题，同时克服了采用两台直线压缩机驱动双制冷机带来的尺寸重量大、成本高的问题和采用单台直线压缩机驱动双制冷机带来的控温稳定性差、可靠性差的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于驱动双制冷机的四缸直线压缩机，所述四缸直线压缩机为对称的圆柱体结构，其包括两个压缩活塞、主机架及两个侧机架，两个所述压缩活塞分别设置在两个所述侧机架内且两者沿所述四缸直线压缩机的轴向间隔设置，所述主机架设置在两个所述侧机架之间，且其与所述压缩活塞活动连接；两个所述侧机架相连接，且两者关于所述主机架的中心轴对称设置；