[实用新型]脉管式低温制冷设备

说明书

本实用新型涉及一种制冷设备，即应用脉管制冷技术设计的制冷设备。

现有的脉管制冷机效率低，因此实际应用的范围有限。但由于它在低温区内无运动部件，使机械结构简单，制造与维修均比较方便。目前随着脉管制冷技术的发展，其效率已基本接近G－M制冷机的效率。但由于现有的脉管制冷机进气脉动波形不易控制在最佳状态，因此还未发挥出主机的最大潜力。如采用曲柄连杆机构驱动活塞，实现气体脉动波形的可变化性有限。如采用阀门实现进气脉动波形，则阀门节流影响较大。对于采用脉管与回热器同轴布置的方案，其脉管热端进气口和回热器热端进气口的布局至少其中之一需采用侧向进气。一般采用回热器热端侧向进气结构，这样导致回热器热端进气口周围环向气流流动的均匀性及回热效率会受到影响。现有制冷设备中的换热器结构复杂，一般效率低，如要提高效率，就要增加气流阻力，还有主机由于机件均为金属制件，轴向热传导损失大。

本实用新型的目的正是为了克服上述已有技术的不足而提供的一种脉管式低温制冷设备。它制冷效率高，产生的气体脉动波形为理想的梯形脉动波形。

本实用新型的目的是由以下措施来实现：由主机、冷箱及电控部分构成的低温制冷设备，冷箱的外层与受热端均装有绝热层。冷箱的上端装有脉管主机，通过法兰盘和螺栓与冷箱相连。主机与冷箱之间装有隔离罩。主机包括主副两个压气机。各自经主副气管与主机相通。电控部分包括电控板，通过导线来控制隔离罩起闭装置、主机冷端的热电偶、冷箱内的热电偶以及主副压气机。

本实用新型与已有技术相比具有如下优点：

1.由于本方案采用两组直线电机驱动两个活塞，分别向脉管的冷热两端提供脉动气体，可以充分利用直线电机具有工作方式去除，可以自调、自控的特点和电机具有能够同步驱动活塞的结构，使排出气体能达到特殊波形，如梯形波、矩形波、锯齿波及特定曲线波等，从而使主机内气体循环波形达到最佳效率状态。还可以充分利用直线电机行程可调的优势，调节活塞的排气行程，即调节排气量，使脉管两侧进排气量达到最佳值，相位也可调整到最佳值。还可免除脉管热端与回热器热端之间的配气管及调节阀结构。

2.回热器偏心配气室结构，提高回热器回热效率。

3.主机部件采用复合结构，轴向导热损失小。

4.主机与冷箱采用隔离方案，减小主机停机后内部气体导热损失。

下面结合附图对本实用新型做详细说明：图1为制冷设备整体示意图。图2为脉管主机与压气机及电控部分示意图。图3a为脉管机壳结构之一，图3b为脉管机壳结构之二。图4a为脉管结构之一，图4b为脉管结构之二。图5为回热器结构。图6为回热器热端气流通道与偏心配气室。图7为换热器结构。

该制冷设备的冷箱41外层装有绝热层。冷箱内上端装有脉管主机，通过法兰盘与螺栓49与冷箱连接。冷箱与主机之间装有隔离罩42。它装在隔离罩起闭装置43上，由导线44与电控板39接通。主压气机29、副压气机19均通过主气管15、副气管16与主机相通。脉管1的冷端4与热端5均装有整流栅。机架6内加工有回热器热端气流通道7和偏心配气室8，这样使回热器进排气沿环向分配均匀，减小死角，同时能提高回热器效率。换热器采用间隙式换热器，换热面积大，气体容积小。进排水管同轴布置，结构紧凑。走气间隙内填充有金属网14，增加换热面积，增大气体流动紊流程度。换热器还包括外壳9，隔流板11，进水管13，排水管12及进排水转换接头17。换热器的外面装有换热器盖10。螺栓40将换热器盖与机壳固定连接并密封。主副压气机包括冷水套19、29，气缸20、31，活塞21、32，轴承22、33，轴25、34，电机壳26、35，电机动子24、36，电机定子23、30，及导线27、37。主副压气机之间有水连接管28，冷却水进水管18装于副压气机冷水套19上。出水管38装于主压气机冷水套29上。主机的机壳3可用金属骨架49内外包覆绝热层制成，如图3a，也可采用非金属材料制成，其冷端内外用螺栓装金属散热器50，如图3b。脉管1采用金属环片51与非金属环片52轴向间隔串叠组装而成，如图4a，也可采用金属短管与非金属环片轴向间隔串叠组装，如图4b，上述两种方案的外围均包覆有绝热材料。回热器2采用金属网或金属球粒53与非金属网54轴向间隔组装而成，如图5。电控部分包括电控板39，导线46连接主机冷端的热电偶45，导线48连接冷箱内热电偶47。导线27连接主副压气机。导线44连接隔离罩起闭装置43。

下面详细描述制冷设备的工作过程：