CN201688618U - 集成式斯特林制冷机 - Google Patents

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    • F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor

Abstract

本实用新型涉及一种集成式斯特林制冷机，由压缩机和膨胀机两部分组成，压缩机的壳体设计为内外相套而形成一个压缩腔，活塞与板弹簧相连，支撑固定活塞的往复运动来压缩气体，线圈固定在壳体内部与支架之间，磁体固定在支架与支撑架之间，支架与支撑架分别与壳体相连，所述的膨胀机内由固定在一起的小活塞和回热器分为膨胀腔、气动腔两个腔，膨胀机的底部放置一圆柱弹簧；在压缩机的中心处设计成凹槽，将膨胀机嵌入压缩机的凹槽内，膨胀机的底部设计有小孔与压缩机的压缩腔相通。本实用新型具有结构更加紧凑，体积更加小巧，更利于广泛应用。

Description

集成式斯特林制冷机
技术领域
本实用新型属于超低温用的斯特林制冷机，特别涉及一种结构紧凑灵巧型的集成式斯特林制冷机。
背景技术
斯特林制冷机是采用逆斯特林循环的主动型制冷机器。荷兰菲利浦实验室在1954年首次制成实用的微型斯特林循环低温制冷机，在77K具有580W制冷量。这种结构紧凑的斯特林制冷机很快就在工业和军事应用中显示出诱人的潜力。随着技术水平的提高和加工工艺的进步，人们采用了高效蓄冷材料、精密间隙密封技术、柔性轴承设计以及先进电子技术，使斯特林制冷机变成非常可靠、耐用，应用于低温电子器件、红外探测器、超导器件等的冷却，在导弹制导、红外前视和夜视、热像仪等军事和民用装备上发挥了重要作用。
初期的斯特林制冷机将压缩部分与膨胀制冷部分制成一体，其压缩活塞与排出器通过曲柄连杆机构将电机的旋转运动变为活塞的简谐运动，工质在压缩空间、蓄冷器和膨胀空间等部分来回交替流动，而气体质量不变，构成闭式循环。斯特林循环的机器内没有阀门，内部不可逆损失小，因此效率高、结构紧凑、体积小、重量轻，但由于机器的旋转运动导致振动大、噪音大。除了用于制造液氮和液氢的菲利浦制冷机之外，斯特林制冷机一直向微型化和长寿命的方向发展，实现在液氮温区高效率制冷。这些机器从结构上来分主要有整体式和分置式两种，可以适应许多地面和空间应用的要求。
在地面应用的战术式斯特林制冷机产品中，通常有独立式(Slipon)和集成式(Integrated Dewar Cooler Assembly)两种。传统制冷机的排出器大多套装在一个薄壁不锈钢管的气缸内，排出器与套管壁间具有微小的间隙，保证排出器与缸壁的不接触运动，套管气缸的存在使制冷机成为一个独立的封闭系统，故称之为独立式结构。独立式结构的一个缺点就是当制冷机的冷头从300K被冷却到77K时，在排出器套管上出现300K-77K的温度梯度，通过管壁的导热损失将导致冷头的有效制冷量减少。集成式(IDCA)是指与杜瓦及传感器集成的制冷机组件，针对独立套管式的缺点，直接将杜瓦的内筒体制成排出器的缸套，免除了传统的排出器外套管，因而也消除了其管壁的导热损失，使冷却传感器的有效制冷量增大。显然，集成式不仅提高了热效率，而且使系统的结构紧凑、体积和重量减小，这对于某些应用是至关重要的。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑灵巧型的集成式斯特林制冷机，将膨胀机嵌入压缩机整合成整体，整合后的斯特林制冷机结构更加紧凑，体积更加小巧，更利于广泛应用。
本实用新型的技术方案为：
集成式斯特林制冷机，由压缩机和膨胀机两部分组成，所述的压缩机由壳体、活塞、板弹簧、磁体、线圈、支架与支撑架组成，压缩机的壳体设计为内外相套而形成一个压缩腔，活塞与板弹簧相连，支撑固定活塞的往复运动，线圈固定在壳体内部与支架之间，磁体固定在支架与支撑架之间，支架与支撑架分别与壳体相连，线圈与磁体之间产生电磁力来驱动活塞往复运动；所述的膨胀机内由固定在一起的小活塞和回热器分为膨胀腔、气动腔两个腔，膨胀机的底部放置一圆柱弹簧，压缩气体推移小活塞上的回热器在气动腔和膨胀腔间作往复运动，回热器与冷指间为间隙迷宫密封，推移小活塞的支撑元件为圆柱弹簧，其特征在于：在压缩机的中心处设计成凹槽，将膨胀机嵌入压缩机的凹槽内，膨胀机的底部设计有小孔与压缩机的压缩腔相通。
由于斯特林用膨胀机在使用的过程中需要与微型杜瓦组件实现互连，因此压缩机中心处的凹槽要求保证能够嵌入常用的微型杜瓦组件。
本实用新型对传统压缩机内部结构和组件进行改造以在压缩机中间形成凹槽。首先是压缩腔的结构，常规的压缩腔都是柱状结构，通过一个细小的气体管路同膨胀机相连。本实用新型在压缩机中心处设计出凹槽并嵌入膨胀机，在压缩机的压缩腔与嵌入的膨胀机底部小孔相通。
本实用新型提高的灵巧型集成式斯特林制冷机与传统集成式斯特林制冷机最大的区别在于结构更加紧凑。一个典型的斯特林制冷机外形尺寸是：压缩机为Φ50mm×200mm，膨胀机冷指为Φ10mm×60mm。膨胀机和压缩机的外形尺寸差异大，使制冷机整体结构不规则，体积难以缩小。而本实用新型提供的灵巧型集成式斯特林制冷机由于将膨胀机嵌入进压缩机中间，可以有效的缩小体积，对某些应用会有重要的作用。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2a是压缩腔体的截面图。
图2b是带圆孔的板弹簧示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细的说明：
下面给出一个本实用新型较好的实施例，结合附图予以详细描述，以更好说明本实用新型的结构特征和功能特点。如图1所示，集成式斯特林制冷机，由压缩机和膨胀机两部分组成，所述的压缩机由壳体1、活塞4、板弹簧8、磁体9、线圈10、支架14与支撑架15组成，压缩机的壳体由压缩腔外壳11和压缩腔内壳12两个内外相套的圆筒形成环形的压缩腔3，其截面见图2a，活塞4与板弹簧8相连，板弹簧8的结构如图2b，支撑固定活塞的往复运动来压缩气体，线圈10固定在壳体1内部与支架14之间，磁体9固定在支架14与支撑架15之间，支架14与支撑架15分别与壳体1相连，线圈10与磁体9之间产生电磁力来驱动活塞4往复运动；所述的膨胀机内由固定在一起的小活塞和回热器7分为膨胀腔6、气动腔两个腔，膨胀机的底部放置一圆柱弹簧16，压缩气体推移小活塞上的回热器7在气动腔和膨胀腔间作往复运动，回热器7与冷指间为间隙迷宫密封，推移小活塞的支撑元件为圆柱弹簧16，在压缩机的中心处设计成凹槽，将膨胀机2嵌入压缩机的凹槽内，膨胀机的底部设计有小孔13与压缩机的压缩腔3相通，工作介质为氦气。
本实用新型的工作原理与普通的斯特林制冷机相同，通过活塞的简谐运动，工质在压缩腔3、回热器7和膨胀腔6等部分来回交替流动，而气体质量不变，构成闭式逆斯特林循环，冷量由冷头5输出。而本实用新型的优越性在于，不仅具有普通集成式斯特林制冷机热效率高的特点，而且结构比普通的集成式斯特林制冷机更加紧凑，体积更加小巧，在很多应用场合能发挥重要的作用。

Claims (1)

1.集成式斯特林制冷机，由压缩机和膨胀机两部分组成，所述的压缩机由壳体、活塞、板弹簧、磁体、线圈、支架与支撑架组成，压缩机的壳体设计为内外相套而形成一个压缩腔，活塞与板弹簧相连，线圈固定在壳体内部与支架之间，磁体固定在支架与支撑架之间，支架与支撑架分别与壳体相连，所述的膨胀机内由固定在一起的小活塞和回热器分为膨胀腔、气动腔两个腔，膨胀机的底部放置一圆柱弹簧；其特征在于：在压缩机的中心处设计成凹槽，将膨胀机嵌入压缩机的凹槽内，膨胀机的底部设计有小孔与压缩机的压缩腔相通。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103225568A (zh) * 2012-02-10 2013-07-31 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 热气机
CN103292508A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 住友重机械工业株式会社 超低温制冷机
CN103486784A (zh) * 2013-08-12 2014-01-01 上海卫星工程研究所 大功率星载斯特林制冷机热控制系统
CN104048437A (zh) * 2014-06-13 2014-09-17 中国电子科技集团公司第十六研究所 一种内嵌型整体式斯特林制冷机
CN112923807A (zh) * 2021-02-24 2021-06-08 上海机电工程研究所 一种适合变弹径红外导弹供气机构的浮动式回弹装置
CN113218097A (zh) * 2021-06-02 2021-08-06 苏州大学张家港工业技术研究院 一种集成式斯特林制冷机
CN114396736A (zh) * 2021-08-13 2022-04-26 中国科学院上海技术物理研究所 一种大行程柱弹簧支撑的大冷量集成式斯特林气动制冷机

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104406320A (zh) * 2014-08-14 2015-03-11 宁波华斯特林电机制造有限公司 一种斯特林循环机的磁石支撑结构

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3220201A (en) * 1965-01-25 1965-11-30 Little Inc A Cryogenic refrigerator operating on the stirling cycle
JPH0788985B2 (ja) * 1990-01-17 1995-09-27 三菱電機株式会社 冷凍機
EP0500992B1 (en) * 1991-02-28 1993-06-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Cryogenic refrigerator
JPH0510617A (ja) * 1991-07-01 1993-01-19 Mitsubishi Electric Corp 冷凍機
JP2000205681A (ja) * 1999-01-14 2000-07-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd 圧縮機及び冷凍機及び圧縮機の設計方法
CN2438993Y (zh) * 2000-06-30 2001-07-11 昆明物理研究所 微型梳状集成斯特林制冷设备
KR100568050B1 (ko) * 2001-12-26 2006-04-07 샤프 가부시키가이샤 스털링 기관
JP3860137B2 (ja) * 2003-05-15 2006-12-20 シャープ株式会社 スターリング機関およびその製造方法
JP2005331130A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Sharp Corp スターリング冷凍機

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103225568A (zh) * 2012-02-10 2013-07-31 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 热气机
CN103225568B (zh) * 2012-02-10 2015-06-10 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 热气机
CN103292508A (zh) * 2012-02-24 2013-09-11 住友重机械工业株式会社 超低温制冷机
CN103486784A (zh) * 2013-08-12 2014-01-01 上海卫星工程研究所 大功率星载斯特林制冷机热控制系统
CN103486784B (zh) * 2013-08-12 2015-07-15 上海卫星工程研究所 大功率星载斯特林制冷机热控制系统
CN104048437A (zh) * 2014-06-13 2014-09-17 中国电子科技集团公司第十六研究所 一种内嵌型整体式斯特林制冷机
CN104048437B (zh) * 2014-06-13 2016-08-24 中国电子科技集团公司第十六研究所 一种内嵌型整体式斯特林制冷机
CN112923807A (zh) * 2021-02-24 2021-06-08 上海机电工程研究所 一种适合变弹径红外导弹供气机构的浮动式回弹装置
CN112923807B (zh) * 2021-02-24 2023-02-28 上海机电工程研究所 一种适合变弹径红外导弹供气机构的浮动式回弹装置
CN113218097A (zh) * 2021-06-02 2021-08-06 苏州大学张家港工业技术研究院 一种集成式斯特林制冷机
CN114396736A (zh) * 2021-08-13 2022-04-26 中国科学院上海技术物理研究所 一种大行程柱弹簧支撑的大冷量集成式斯特林气动制冷机

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