[其他]低温制冷机

说明书

本实用新型涉及一种低温回热式气体制冷机，特别是按索尔文（Solvay）循环工作的制冷机。

按索尔文循环，研究制成的索尔文制冷机已为公知（参见西安交通大学边绍雄主编的《小型低温制冷机》，该制冷机应用机械或气动控制的进气阀和排气阀、来控制通过回热器、换热器和膨胀机冷腔的气流和确定压力－容积循环，并特设与膨胀机热腔通过节流元件（小孔或毛细管）相通的波动腔，造成结构复杂，使加工和制造困难，成本高；该制冷机只有一个换热器，使制冷机的利用效力低；并且该制冷机的推移活塞要求较长，相应造成了推移活塞的重量较重，使得制冷机在运行时振动和冲击较大。

鉴于上述已有技术存在的问题，本实用新型的目的是设计一种结构简单，便于加工、制造，成本低的；在运行中振动和冲击较小的；利用效率较高的按索尔文循环工作的低温回热式气体制冷机。

解决上述目的之设计方案为：按索尔文循环工作的低温回热式气体制冷机具有压缩机、冷却器、换热器、汽缸体、推移活塞和装在推移活塞中的回热器，其特征是由节流元件、把两个对称的汽缸体和在汽缸体中自由移动的推移活塞分置于左右，汽缸体分别与有曲轴带动的两个相位差为180°的活塞压缩机的两个压缩腔连通，并在汽缸与压缩机之间设置冷却器。推移活塞分别将汽缸分为两腔，靠近节流元件的为热腔，远离节流元件的为膨胀腔，在推移活塞上有一凹槽和开口设于环形凹槽内与膨胀腔相通的进、出口气道；冷却器为列管式冷却器，即管中通过气体工质，管外通水冷却。现假定制冷机工作进入稳定状态，开始时压缩机一活塞处于下死点，与之相通的汽缸体中的推移活塞处于远离节流元件的位置，另一活塞处于上死点，与之相通的汽缸体中的推移活塞处于最近节流元件的位置。此时，前者热腔最大，后者热腔为零，随着压缩机曲轴的转动，使处于下死点的活塞上移，该压缩腔中压力不断上升，高压气体被排入冷却器冷却后，通过推移活塞的进、出口气道、回热器、换热器进入推移活塞底部；由于前一周期末部分高压气体流入热腔，使热腔的气压较高，所以推移活塞不动。当活塞继续上升，使膨胀腔的压力高于热腔的压力时，推移活塞在两端压力差的作用下迅速向节流元件方向移动。膨胀腔体积增大，高压气体进入膨胀腔，与此同时热腔很快被压缩，当推移活塞向节流元件方向移动，使热腔的气压上升几乎等于进气压力时，热腔气体通过节流元件等速进入另一汽缸中的热腔，故而推移活塞也等速移动，高压气体继续进入膨胀腔，直到最近节流元件的位置。同时，由于通过节流元件流入另一汽缸热腔，使之推移活塞也在两端的压力差作用下，向远离节流元件的方向移动。随着压缩机的曲轴的转动，使处在上死点的活塞下移、压缩腔压力不断下降，使膨胀腔内的冷气体经换热器、回热器推移活塞的进、出口气道、冷却器，流入压缩腔，产生冷效应，直到推移活塞远离节流元件的位置。冷气体流经换热器，向外输出冷量，由于左右对称，当曲轴转过180°产生一相反而类同的工作过程，这样周而复始，即可连续制取冷量。

本实用新型由于采用了用节流元件相隔的二个对称的推移活塞气缸结构，使汽缸的热腔相互作为对方的波动腔，省去了另外设计波动腔；整个制冷机省去了以控制进、出回热器、换热器和膨胀腔的气流的机械或气动控制的进气阀和排气阀，使结构大大地简化，便于加工和制造，使制冷机的成本大大下降。由于采用二个推移活塞和可采用比索尔文制冷机短得多的推移活塞，使重量大大下降，使制冷机在运行时振动和冲击明显减小；由于采用了对称的二个推移活塞形成二个膨胀机，使两端能同时输出冷量，从而使在不增加功耗的前提下输出冷量增加一部、提高了制冷机的利用效率。

下面根据附图所描述的实施例来详细说明。

图1为低温回热式气体制冷机的结构图。

图2为压缩机活塞缸体的散热结构示意图。