CN101067523A - 一种用于同轴型脉管制冷机的整体式冷头 - Google Patents

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Abstract

一种用于同轴型脉管制冷机的整体式冷头，该冷头由高导热率材料制成，冷头底部沿外周有一用于与蓄冷器外壳焊接的翻边，中心开有圆孔，圆孔四周开有均布的放射状的狭缝，狭缝深度与圆孔深度相等，与圆孔同轴开有一用于制冷机的脉管插入的环形槽道。脉管紧配合插入环形槽道，冷头紧配合插入蓄冷器外壳，冷头的翻边与蓄冷器外壳焊接。从而构成环形槽道以外部分的为蓄冷器冷端气体均布器部分，环形槽道以内部分为脉管冷端气体导流器部分，蓄冷器和脉管中的气体通过整体式冷头底部的狭缝导通。其最大的优点在于：具有换热面积大、导流效果好、冷端焊点少，能有效地将脉管制冷机的制冷量传输到冷头外表面，从而大大提高同轴型脉管制冷机的性能。

Description

一种用于同轴型脉管制冷机的整体式冷头
技术领域
本发明涉及同轴型脉管制冷机，具体是指一种用于同轴型脉管制冷机的整体式冷头，该冷头是集脉管冷端气体导流器、蓄冷器冷端气体均布器、冷端换热器于一体的整体式冷头。
背景技术
由于脉管制冷机不存在低温下的运动部件，因此，具有机械振动小、电磁干扰小、寿命长等优点。并且其结构简单、可靠性高、冷头抗冲击性能强、控制电路简单，在航天、移动通讯基站、医疗等领域具有广泛的应用价值。根据脉管制冷机中蓄冷器与脉管的位置，可分为直线型、U型和同轴型。同轴型脉管制冷机具有结构紧凑、与器件耦合方便等优点。一种典型的同轴型脉管制冷机如图1所示，其主要由压缩机1、热端换热器2、蓄冷器3、冷头4、脉管5、调相元件6、气库7组成。同轴型脉管制冷机中的气体在冷端产生制冷效应，蓄冷器中的气体经过冷端换热器后折弯180°进入脉管中，因此脉管冷端的导流、换热结构对制冷机的性能影响很大。
经对现有技术文献检索发现，中国专利2566196Y公开的“无磁低振同轴脉管制冷机”，其冷头由开设垂直向槽的拱形脉管冷端导流器、蓄冷器冷端均布器、罩盖型冷端换热器三部分组成。中国专利1851355A公开的“双冷头狭缝冷指同轴脉管制冷机”，其冷头由一个带喇叭型结构脉管冷端导流器的内冷指、蓄冷器冷端均布器、冷端外套三部分组成。上述两个专利中的冷头的共同缺点是冷端换热器与工作气体换热面积小，脉管冷端导流器、蓄冷器冷端导流器与冷头外套之间存在间隙，带来很大的导热热阻，所以导致冷端工作气体的冷量不能有效地传输到冷头外表面，从而影响脉管制冷机实际制冷量的利用。
发明内容
基于上述已有技术中存在的缺点，本发明的目的是提出一种集脉管冷端气体导流器、蓄冷器冷端气体均布器、冷端换热器于一体的整体式冷头。
本发明的整体式冷头为柱状体，柱状体底部沿外周有一用于与蓄冷器外壳焊接的翻边，圆柱体中心开有圆孔，圆孔四周开有均布的放射状的狭缝，狭缝深度与圆孔深度相等，在柱状体上与圆孔同轴开有一用于制冷机的脉管插入的环形槽道，环形槽道的深度要小于狭缝深度2-4mm，以便蓄冷器冷端气体通过狭缝与脉管中的气体交流。
在本发明的整体式冷头中，环形槽道以外部分为蓄冷器冷端气体均布器部分，环形槽道以内部分为脉管冷端气体导流器部分，蓄冷器和脉管中的气体通过整体式冷头底部的狭缝导通。气体流经狭缝时，脉管制冷机产生的冷量通过对流换热传输到冷头内表面，再经导热传输到冷头外表面；均布的狭缝在换热同时，起到对气体均布和导流的作用。
本发明的最大优点是：
1.该整体式冷头与工作气体换热面积大，冷量能有效地传输到冷头外表面。均布的狭缝对气体均布和导流效果好，且在狭缝加工时可以精确控制冷端空容积。
2.脉管制冷机冷端部分仅存在冷头与蓄冷器之间的一个焊接点，且可以根据焊接技术和工艺不同，将焊缝设计在冷头的侧面或者底部，因此焊点少，焊接方便。
附图说明
图1为典型的同轴型脉管制冷机结构示意图。
图2为本发明的整体式冷头与蓄冷器、脉管连接示意图。
图3为本发明的整体式冷头示意图。图3(a)为轴向剖视图，图3(b)为俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明：
见图2，本实施例的蓄冷器3外径为20mm，蓄冷器外壳由不锈钢材料加工而成；脉管5内径为10mm，壁厚0.3mm，采用钛合金加工而成。
整体式冷头为圆柱体，圆柱体底部沿外周有一用于与蓄冷器外壳焊接的翻边401，整体式冷头紧配合插入蓄冷器下部的外壳内，翻边401与蓄冷器3外壳采用银焊连接。冷头4中心开有圆孔402，圆孔402直径为2.3mm，圆孔四周开有均布的18道放射状的狭缝403，狭缝宽0.4mm，狭缝深度为18mm，狭缝深度与圆孔深度相等；在圆柱体上与圆孔同轴开有一用于制冷机的脉管5插入的环形槽道404，其内径为9.98mm，环形槽道宽度为0.32mm，深为16mm，脉管紧配合插入冷头的环形槽中。整体式冷头采用紫铜材料，狭缝由线切割加工而成。

Claims (1)

1.一种用于同轴型脉管制冷机的整体式冷头，该整体式冷头(4)为柱状体，其特征在于：
在柱状体底部沿外周有一用于与蓄冷器(3)外壳焊接的翻边(401)，柱状体中心开有圆孔(402)，圆孔四周开有均布的放射状的狭缝(403)，狭缝深度与圆孔深度相等，在柱状体上与圆孔同轴开有一用于制冷机的脉管(5)插入的环形槽道(404)，环形槽道的深度要小于狭缝(403)深度2-4mm，以便蓄冷器冷端气体通过狭缝与脉管中的气体交流。
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