CN2324500Y - 一种减小节流损失的喷管型脉冲管制冷机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种减小节流损失的喷管型脉冲管制冷机,本实用新型由压缩机、回热器热端换热器、回热器、冷端换热器、脉冲管、脉冲管热端换热器、调节阀、气库按顺序依次连接组成,其特征在于:调节阀是拉伐尔喷管,分别安装在脉冲管与回热器热端换热器之间和气库之间的管子上。本实用新型提供的制冷机降低了节流损失,提高了脉冲管制冷机的热效率。

Description

一种减小节流损失的喷管型脉冲管制冷机

本实用新型涉及一种制冷机械，特别是涉及一种减小节流损失的脉冲管制冷机。

最基本的脉冲管制冷机是1963年由美国的Gifford及Longsworth发明，前苏联的Mikulin对基本型的脉冲管制冷机作了改进，改进后的脉冲管制冷机称之为小孔型脉冲管制冷机。改进后的小孔脉冲管制冷机较之基本型脉冲管机在热效率上有较大的提高，其根本原因在于有效地调节了脉冲管制冷机中动态参数的相位匹配。其后，1990年西安交通大学朱绍伟及1992年中国科学院低温技术中心周远分别提出的双向进气及多路进气进一步改善了小孔型脉冲管制冷机中的动态参数及其匹配，使脉冲管制冷机的性能得到了较大的提高参见专利文献CN2052510V、CN1067499A。然而，由于这些形式的脉冲管制冷机中采用了普通的小孔调节阀、双向进气调节阀及多路进调节气阀等，从而引入了一些新的内损失，即节流损失。

图1是目前多路进气脉冲管制冷机的流程示意图。它包括了小孔型、双向进气型及多路进气型脉冲管制冷机。它主要由压缩机、热端冷却器、回热器、冷端换热器、脉冲管、脉冲管热端冷却器、小孔调节阀、气库、双向进气调节阀及多路进气调节阀(多路进气只画出一路作为示意)构成。常规脉冲管制冷机中采用的小孔调节阀、双向进气调节阀、多路进气调节阀为可调针阀、固定小孔或毛细管，分别如图2a、2b、2c所示。这些形式的阀门由于流道突变，会造成极大的节流损失，尤其对交变流动更是如此；此外，对脉冲管中的流场也有极大的破坏，从而加剧了脉冲管或者回热器冷热湍动损失。为此，本发明采用图3所示的流线型拉伐尔喷管代替了图2中的普通阀门，用以减小阀门本身的节流损失。

本实用新型的目的在于减小脉冲管制冷机的节流损失，并降低对脉冲管及回热器稳定流场的破坏提高脉冲管制冷机的热力效率，从而提出一种喷管型的脉冲管制冷机。

本实用新型的目的是这样实现的：本实用新型提供的一种减小节流损失的喷管型脉冲管制冷机是由压缩机、回热器热端换热器、回热器、冷端换热器、脉冲管和脉冲管热端换热器、调节阀及气库依次按顺序连接组成，其特征在于：所述的调节阀包括小孔进气调节阀、双向进气调节阀、多路进气调节阀，这些调节阀是用拉伐尔喷管替代，在脉冲管热端换热器与回热器热端换热器之间连接一根管子，并在其上安置一拉伐尔喷管，以及在脉冲管热端换热器与气库联接管上安置一拉伐尔喷管；拉伐尔喷管包括光滑型拉伐尔喷管、简易拉伐尔喷管和单向渐扩(渐缩)型喷管。脉冲管制冷机中的调节阀门对提高脉冲管制冷机的性能起着重要的作用。常规的脉冲管制冷机的调节阀是采用图2a所示的针形阀(或者分别如图2a、图2b所示的突缩孔板节流小孔及一段毛细管)，这些常规的阀门对脉冲管及回热器内流场会产生较大的扰动而引起损失，此外，振荡的压力波在来回通过节流阀时也会产生较大的节流损失。为此，本发明采用图3所示的流线型拉伐尔喷管代替了图2中的普通阀门，用以减小阀门本身的节流损失，并降低对脉冲管及回热器稳定流场的破坏。

本发明的优点是降低了节流损失，减少了对流场的破坏，提高了脉冲管制冷机的热效率。通常，采用喷管型的脉冲管制冷机可以使脉冲管制冷机的制冷温度多降5-20K。

下面结合附图1及实施例对本实用新型作进一步的说明：

图1是目前多路进气脉冲管制冷机的组成框图。

图2a是一种常规的针型调节阀剖面图；

图2b是另一种常规的孔板调节阀剖面图；

图2c是另一种常规的毛细管调节阀剖面图；

图3a是本实施例中使用的一种光滑的拉伐尔喷管剖面图；

图3b是本实施例中使用的一种简易渐扩(渐缩)的拉伐尔喷管剖面图；

图面说明如下：

    1、压缩机；        2、回热器热端换热器；

    3、回热器；        4、冷端换热器；

    5、脉冲管；        6、脉冲管热端换热器；

    7、气库；          8、小孔进气调节阀；

    9、双向进气调节阀；10、多路进气调节阀。

实施例1：

按图1所示的通常脉冲管制冷机，采用图3a所示的拉伐尔喷管结构代替图1中的小孔调节阀8，制作一台减小节流损失的喷管型脉冲管制冷机。该脉冲管制冷机的回热器热端换热器为一填充100目铜网的紫铜换热器。脉冲管与回热器为同轴结构，回热器外径为8毫米，脉冲管外径为5毫米，回热器填入400目的不锈钢丝网。气库的体积为50立方厘米。压缩机为0.8cm³扫气容积的无阀压缩机，工作频率为50Hz。脉冲管制冷机中调节阀被替代前、后的性能如表1：

                         表1

工作参数(充气压力，MPa)	替代前(最低制冷温度K)	替代后(最低制冷温度K)
			1.2	132	128
1.5	130	125
			2.0	128	120

脉冲管制冷机的工作原理是：由图1中所示的无阀压缩机1(或者有阀压缩机通过高低压切换阀)提供一股振荡的压力波，振荡的压力波依次通过回热器热端换热器2、回热器3、冷端换热器4、脉冲管5、脉冲管热端换热器6、小孔调节阀8及气库8，而双向进气调节阀9及多路进气调节阀10作为进一步的调节措施。振荡的压力波在回热器中得到回热，并在脉冲管产生膨胀而制冷，泵热量由热端的换热器排出。其中，小孔阀及双向进气阀通过调节回热器及脉冲管压力波和速度波的相位及幅值来增大脉冲管中的膨胀功，并减少回热器的损失。实施例2：

按图1所示通常的脉冲管制冷机中，其结构尺寸同实使例1，采用图3b所示的简易的拉伐尔喷管结构安置在图1中代替小孔调节阀8，替代前、后的脉冲管制冷机的性能如表2：

                          表2

工作参数(充气压力，MPa)	替代前(最低制冷温度K)	替代后(最低制冷温度K)
			1.2	132	129.
1.5	130	126.5
			2.0	128	121

实施例3：

按图1和实施例2的装置上做成有2根脉冲管和脉冲管热端换热器和另一个气库的喷管型脉脉冲管制冷机。在另一个热端换热器与另一个气库中间用管子联接，并在其上按顺序安置一脉冲管、脉冲管热端换热器和气库，其中脉冲管一端与气库相连的一根管子上安置一拉伐尔喷管。在压缩机与回热器热端换热器连接管子上通过三通接出一根管线到与气库管连接的管线上，并在这根管线上安置一拉伐尔喷管。

Claims (4)

1、一种包括压缩机、回热器热端换热器、回热器、冷端换热器、脉冲管、脉冲管热端换热器、调节阀、气库组成的减小节流损失的喷管型脉冲管制冷机，其特征在于：所述的调节阀是拉伐尔喷管，其分别固定在回热器热端换热器与脉冲管热端换热器之间和回热器热端换热器与气库之间的管子上。

2、按权利要求1所述的一种减小节流损失的喷管型脉冲管制冷机，其特征在于：还包括在回热器与脉冲管之间的连接管子中安置一拉伐尔喷管。

3、按权利要求1、2所述的一种减小节流损失的喷管型脉冲管制冷机，其特征在于：还包括另一根脉冲管、另一根脉冲管热端换热器和另一个气库时，其中另一根脉冲管一端与回热器热端换热器相接，另一端通过一根管子与气库相接，在其管子上有一拉伐尔喷管；在压缩机与回热器热端换热器连接管子上，通过三通接出一根管线到另一根脉冲管与另一气库的管线上。

4、按权利要求1、2、3所述的一种减小节流损失的喷管型脉冲管制冷机，其特征在于：所述的拉伐尔喷管包括：光滑型拉伐尔喷管、简易的拉伐尔喷管、渐扩型拉伐尔喷管和渐缩型拉伐尔喷管。

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