CN111238076A - 一种脉管制冷机推移活塞的布置结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种脉管制冷机推移活塞的布置结构，其包括推移活塞脉管制冷机本体，推移活塞脉管制冷机本体包括安装于脉管的冷端换热器、热端换热器，冷端换热器处依次安装有蓄冷器、冷却器、压缩机，热端换热器右侧的管体内安装有推移活塞，推移活塞与管体之间留有缝隙，安装推移活塞的管体安装有与推移活塞杆相连的膜片弹簧，安装推移活塞的管体右端部设置有与活塞活塞杆自由端相连的反推推移活塞的弹性件。本发明将推移活塞放入了脉管内，中间通过热端换热器将脉管段和推移活塞段分开，省去了热端换热器与推移活塞之间的连接管，但推移活塞与管壁间存在缝隙，气体可以流过，可以起到小孔的作用。

Description

一种脉管制冷机推移活塞的布置结构
技术领域
本发明涉及低温制冷技术领域，尤其涉及一种脉管制冷机推移活塞的布置结构。
背景技术
自1964年基本型脉管制冷机被发明出来以来，研究人员已经研究出了各种类型的脉管制冷机。惯性管是目前应用最广的调相机构，但惯性管不能实现冷端换热器处速度波和压力波相角差的自由调节，并且当惯性管入口声功很小的时候，调相作用很小，甚至达不到调相所需的角度。而主动调相则可以弥补惯性管的不足，实现更大范围的相位调节，还可以回收气体的膨胀功。移动活塞式脉管制冷机是在1988年首先由日本大学的Matsubara等人提出的，通过在脉管热端添加移动活塞，用主动调相的方式实现了更大范围的相位调节，可以提升制冷机制冷性能。在1993年，Ishizaki等人对推移活塞结构进行了更进一步的研究，获得了23.5K的无负载制冷温度。王晓涛等人在2015年提出了斯特林/脉管复合型制冷结构，在脉管的热端采用了气动型驱动活塞，并在输入功微290W时获得了26.4W@80K的制冷量。使用推移活塞这种结构省去了气库，能大大减少制冷机的体积。
现有的推移活塞不论是直线型还是U型，都是通过连接管连接在脉管热端之后，本发明则是将推移活塞直接安装在脉管内，可以进一步节省制冷机的体积，使机体更加紧凑，且推移活塞与脉管管壁缝隙间形成小孔，可兼有小孔调相功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脉管制冷机推移活塞的布置结构，其可以节省制冷机的体积，使机体更加紧凑，且推移活塞与脉管管壁缝隙间形成小孔，可兼有小孔调相功能。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种脉管制冷机推移活塞的布置结构，其包括推移活塞脉管制冷机本体，推移活塞脉管制冷机本体包括安装于脉管的冷端换热器、热端换热器，冷端换热器处依次安装有蓄冷器、冷却器、压缩机，热端换热器右侧的管体内安装有推移活塞，推移活塞与管体之间留有缝隙，安装推移活塞的管体安装有与推移活塞杆相连的膜片弹簧，安装推移活塞的管体右端部设置有与活塞活塞杆自由端相连的反推推移活塞的弹性件。
如前文提到的膜片弹簧，其不仅起到支撑推移活塞的作用，还在一定程度上减小了推移活塞的振荡，使其运行比较稳定。
如前文提到的推移活塞，其加工精度不需要特别高，管径与推移活塞之间留有缝隙，这样一来，一方面，降低了设备的加工难度，另一方面，活塞与管壁间形成的缝隙比较小，气体流过时相当于从小孔流过，也可以起到调相的作用
进一步，弹性件为弹簧。
进一步，推移活塞脉管制冷机本体所采用的脉管制冷机为直线型。
进一步，缝隙为沿着推移活塞周向布置的缺口，缺口与推移活塞安装管体的管壁之间形成气流通过小孔。
进一步，推移活塞布置的缺口对称布置。
与现有技术相比，本发明的优点为：该发明使脉管制冷机的结构更加紧凑，稳定性提高。本发明是将推移活塞放入了脉管内，中间通过热端换热器将脉管段和推移活塞段分开，省去了热端换热器与推移活塞之间的连接管，但推移活塞与管壁间存在缝隙，气体可以流过，可以起到小孔的作用，并且，推移活塞靠一组膜片弹簧支撑，可以在固定推移活塞的同时，随活塞一起振动，这样一来，既降低了加工难度，又保证了制冷机可以稳定可靠的运行。
附图说明
图1为本发明实施例中一种脉管制冷机推移活塞的布置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明所采用的技术方案作进一步的说明。
本发明的实施例提供了一种脉管制冷机推移活塞的布置结构，其包括推移活塞脉管制冷机本体，参见图1，其包括压缩机1、冷却器2、蓄冷器3、冷端换热器4、脉管5、热端换热器6、推移活塞7、膜片弹簧8、弹簧9。
继续见图1，本发明的脉管制冷机推移活塞的布置结构中推移活塞脉管制冷机本体具有安装于脉管5的冷端换热器4、热端换热器6，在冷端换热器4左侧依次安装有蓄冷器3、冷却器2、压缩机1，而热端换热器6右侧的管体内安装有推移活塞7，该推移活塞7与推移活塞脉管制冷机本体的管体之间具有供气流通过的小孔，该小孔是由推移活塞7与管体之间留有的缝隙所形成，而安装推移活塞的管体同时也安装有与推移活塞杆相连的膜片弹簧8，该膜片弹簧不仅起到支撑推移活塞的作用，还在一定程度上减小了推移活塞的振荡，使其运行比较稳定。而安装推移活塞的管体右端部设置有与活塞活塞杆自由端相连的反推推移活塞的弹簧9。
如前文提到的推移活塞，其加工精度不需要特别高，管径与推移活塞之间留有缝隙，这样一来，一方面，降低了设备的加工难度，另一方面，活塞与管壁间形成的缝隙比较小，气体流过时相当于从小孔流过，也可以起到调相的作用
需要指出的是，推移活塞脉管制冷机本体所采用的脉管制冷机包括但不仅限于直线型，本发明实施例仅仅以直线型脉管制冷机加以示例而已。
另外，本发明中推移活塞与管径之间留有的缝隙为沿着推移活塞周向布置的缺口与管体内壁所形成，缺口与推移活塞安装管体的管壁之间形成气流通过小孔，这里的缺口包括但不仅限于方形缺口，还可以是圆弧形缺口、三角形缺口等。而推移活塞布置的缺口可以采用对称形式布置。
本发明的工作原理如下：气体从气源进入压缩机，被压缩后的气体经冷却器冷却后经蓄冷器到达冷端换热器，接着进入脉管，气体被压缩至热端，然后与热端换热器换热后，气体推动推移活塞向右移动，弹簧被压缩，蓄积势能，当压缩腔气体膨胀到压力低于背压腔压力时，弹簧反弹，推动推移活塞向左运动，压缩气体反向运动，完成膨胀过程。膜片弹簧不仅起到支撑推移活塞的作用，还在一定程度上减小了推移活塞的振荡，使其运行比较稳定。
综上，本发明将脉管制冷机主动调相机构---推移活塞直接置于脉管内，省去了热端换热器与推移活塞之间的连接管，使得脉管制冷机的结构更加紧凑；另外，推移活塞与管壁间留有间隙，即可以降低加工精度要求，缝隙又可以起到小孔调相作用。本发明的推移活塞通过一组膜片弹簧固定于管内，并可随推移活塞往复移动。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种脉管制冷机推移活塞的布置结构，其包括推移活塞脉管制冷机本体，所述推移活塞脉管制冷机本体包括安装于脉管的冷端换热器、热端换热器，所述冷端换热器处依次安装有蓄冷器、冷却器、压缩机，其特征在于，所述热端换热器右侧的管体内安装有推移活塞，所述推移活塞与管体之间留有缝隙，安装所述推移活塞的管体安装有与推移活塞杆相连的膜片弹簧，安装所述推移活塞的管体右端部设置有与所述活塞活塞杆自由端相连的反推推移活塞的弹性件。
2.根据权利要求1所述的一种脉管制冷机推移活塞的布置结构，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种脉管制冷机推移活塞的布置结构，其特征在于，所述推移活塞脉管制冷机本体所采用的脉管制冷机为直线型。
4.根据权利要求1所述的一种脉管制冷机推移活塞的布置结构，其特征在于，所述缝隙为沿着推移活塞周向布置的缺口，所述缺口与推移活塞安装管体的管壁之间形成气流通过小孔。
5.根据权利要求4所述的一种脉管制冷机推移活塞的布置结构，其特征在于，所述推移活塞布置的缺口对称布置。
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