專利名稱：一種單屏真空多層絕熱的單級(jí)脈管制冷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷與低溫技術(shù)領(lǐng)域中的小型低溫制冷機(jī)，尤其涉及一種單屏 真空多層絕熱的單級(jí)脈管制冷機(jī)。
技術(shù)背景脈管制冷機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代低溫制冷技術(shù)領(lǐng)域中占有舉足輕重的地位。因其消除了低溫下的排出器，所以要比傳統(tǒng)的G-M制冷機(jī)和斯特林制冷機(jī)更加可靠， 無(wú)維護(hù)運(yùn)行時(shí)間大大延長(zhǎng)，因此在航天、軍事等方面有著非常廣泛的應(yīng)用前景。 脈管制冷機(jī)的基本原理是利用高低壓氣體對(duì)脈管空腔的充放氣過程而獲得 制冷效果的。回?zé)崞鞯淖饔檬抢鄯e上一次循環(huán)所得的冷量，并傳遞給下一次循 環(huán)流入氣體而使脈管冷端溫度逐漸降低下去，其工作過程如下-a、 高壓氣體通過被控制的旋轉(zhuǎn)閥流經(jīng)回?zé)崞饕詫訝盍鲃?dòng)形式進(jìn)入脈管，漸 次推擠管內(nèi)氣體向封閉端移動(dòng)，同時(shí)使之受到擠壓，壓力升高，溫度上升，在 脈管封閉端氣體的溫度達(dá)到最高值。b、 布設(shè)在脈管熱端的換熱器將熱量帶走，使管內(nèi)氣體因放熱其溫度和壓力 稍有降低。c、 旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動(dòng)使系統(tǒng)內(nèi)氣體與壓縮機(jī)低壓側(cè)直接連通，脈管內(nèi)氣體又以層 狀流動(dòng)漸次向壓縮機(jī)推移擴(kuò)張，氣體膨脹降壓而獲得低溫。d、 旋轉(zhuǎn)閥再次轉(zhuǎn)換，使系統(tǒng)與壓縮機(jī)高壓側(cè)連通，重復(fù)上述循環(huán)。 在課題組成員的不斷努力下，我們研制出了可達(dá)到IOK溫區(qū)的單級(jí)脈管制冷機(jī)，但目前采用的單一真空多層絕熱的方法已不適應(yīng)制冷機(jī)的發(fā)展需要。經(jīng) 計(jì)算分析表明，IOK溫區(qū)的漏熱較大，為了能使單級(jí)脈管制冷機(jī)獲得更低的無(wú) 負(fù)荷制冷溫度和在20K溫區(qū)有更大的制冷量，這就需要一種新的絕熱技術(shù)，本 發(fā)明由此產(chǎn)生。目前低溫制冷機(jī)通常采用的保溫方式是真空多層絕熱，即在制冷機(jī)的冷頭、 脈管和回?zé)崞魃戏謩e包多層單面鍍鋁滌綸，然后將其放入真空腔中，腔內(nèi)的真 空度在10—g—10—^a。該種絕熱方式存在一個(gè)問題由于絕熱材料的層數(shù)比較多， 因此無(wú)法得知制冷機(jī)冷頭處確切的真空度，由此產(chǎn)生的漏熱對(duì)制冷機(jī)的性能有較大影響。從其他研究者的工作中，可以看出，在回?zé)崞髦胁恳霾糠掷淞繉?duì)制冷機(jī)
冷頭的制冷溫度和整機(jī)功耗幾乎沒有太大的影響。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了提高制冷機(jī)冷頭附近的真空度，同時(shí)降低冷頭所在環(huán) 境的背景溫度以減少由于導(dǎo)熱和輻射漏熱引起的冷量損失，提供一種單屏真空 多層絕熱的單級(jí)脈管制冷機(jī)。它包括壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)閥、小孔閥、雙向進(jìn)氣閥、氣庫(kù)、封蓋、法蘭、回?zé)?器、脈管、銅環(huán)、冷屏、冷頭和絕熱材料，壓縮機(jī)與旋轉(zhuǎn)閥相連接，旋轉(zhuǎn)閥分 別與回?zé)崞鳠岫撕碗p向進(jìn)氣閥的一端相連接，氣庫(kù)經(jīng)小孔閥分別與脈管熱端、雙向進(jìn)氣閥另一端相連接，在回?zé)崞飨虏?0-40K溫區(qū)位置設(shè)有銅環(huán)，銅環(huán)與冷 屏相連接，在冷頭和冷屏的外表面包有真空鍍鋁薄膜絕熱材料。所述的銅環(huán)套在回?zé)崞鞑讳P鋼管外表面，或者兩不銹鋼管分別嵌焊在銅環(huán) 上。銅環(huán)與回?zé)崞鞴鼙凇~環(huán)與冷屏之間設(shè)有銦片，并用螺栓緊固。本發(fā)明將回?zé)崞髦胁康牟糠掷淞恳频嚼淦辽?，使冷屏的溫度?0-40K之間， 大大降低了冷頭所在環(huán)境的背景溫度；且制冷機(jī)冷頭附近的真空度也能夠得到 保證。這樣可以大大減少制冷機(jī)在低溫下的漏熱，以使單級(jí)脈管制冷機(jī)能達(dá)到 更低的無(wú)負(fù)荷制冷溫度和有更大的制冷量。


圖1是用于單級(jí)脈管制冷機(jī)的單屏真空多層絕熱系統(tǒng)示意圖；圖2是上下兩部分不銹鋼管分別嵌套在銅環(huán)里面的局部示意圖；圖中壓縮機(jī)l、旋轉(zhuǎn)閥2、小孔閥3、雙向進(jìn)氣閥4、氣庫(kù)5、封蓋6、法蘭7、回?zé)崞?、脈管9、銅環(huán)IO、冷屏ll、冷頭12和絕熱材料13。
具體實(shí)施方式
如圖1、 2所示，單屏真空多層絕熱的單級(jí)脈管制冷機(jī)包括壓縮機(jī)1、旋轉(zhuǎn) 閥2、小孔閥3、雙向進(jìn)氣閥4、氣庫(kù)5、封蓋6、法蘭7、回?zé)崞?、脈管9、 銅環(huán)10、冷屏11、冷頭12和絕熱材料13，壓縮機(jī)1與旋轉(zhuǎn)閥2相連接，旋轉(zhuǎn) 閥2分別與回?zé)崞?熱端和雙向進(jìn)氣閥4的一端相連接，氣庫(kù)5經(jīng)小孔閥3分 別與脈管9熱端、雙向進(jìn)氣閥4另一端相連接，在回?zé)崞?下部30-40K溫區(qū)位 置設(shè)有銅環(huán)10，銅環(huán)10與冷屏11相連接，在冷頭12和冷屏11的外表面包有 真空鍍鋁薄膜絕熱材料13。所述的銅環(huán)10套在回?zé)崞?不銹鋼管外表面，或者兩不銹鋼管分別嵌焊在 銅環(huán)10上。銅環(huán)10與回?zé)崞?管壁、銅環(huán)與冷屏之間設(shè)有銦片，并用螺栓緊 固。 具體連接方法是，首先在制冷機(jī)的冷頭包上絕熱材料，其次將銅環(huán)固定在 回?zé)崞飨虏?，然后把冷屏連接到銅環(huán)上，以上連接均用螺栓緊固，最后再在冷 屏外部包上絕熱材料。
權(quán)利要求
1. 一種單屏真空多層絕熱的單級(jí)脈管制冷機(jī)，其特征在于它包括壓縮機(jī) (1)、旋轉(zhuǎn)閥(2)、小孔閥(3)、雙向進(jìn)氣閥(4)、氣庫(kù)(5)、封蓋(6)、法蘭(7)、回?zé)?器(8)、脈管(9)、銅環(huán)(IO)、冷屏(ll)、冷頭(12)和絕熱材料(13)，壓縮機(jī)(l)與旋 轉(zhuǎn)閥(2)相連接，旋轉(zhuǎn)閥(2)分別與回?zé)崞?8)熱端和雙向進(jìn)氣閥(4)的一端相連接， 氣庫(kù)(5)經(jīng)小孔閥(3)分別與脈管(9)熱端、雙向進(jìn)氣閥(4)另一端相連接，在回?zé)崞?(8)下部30-40K溫區(qū)位置設(shè)有銅環(huán)(10)，銅環(huán)(10)與冷屏(11)相連接，在冷頭(12) 和冷屏(11)的外表面包有真空鍍鋁薄膜絕熱材料(13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單屏真空多層絕熱的單級(jí)脈管制冷機(jī)，其特 征在于，所述的銅環(huán)(10)套在回?zé)崞?8)不銹鋼管外表面，或者兩不銹鋼管分別嵌 焊在銅環(huán)(10)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單屏真空多層絕熱的單級(jí)脈管制冷機(jī)， 其特征在于，所述的銅環(huán)(10)與回?zé)崞?8)管壁、銅環(huán)(10)與冷屏(11)之間設(shè)有銦片，并用螺栓緊固。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單屏真空多層絕熱的單級(jí)脈管制冷機(jī)。它包括壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)閥、小孔閥、雙向進(jìn)氣閥、氣庫(kù)、封蓋、法蘭、回?zé)崞?、脈管、銅環(huán)、冷屏、冷頭和絕熱材料，壓縮機(jī)與旋轉(zhuǎn)閥相連接，旋轉(zhuǎn)閥分別與回?zé)崞鳠岫撕碗p向進(jìn)氣閥的一端相連接，氣庫(kù)經(jīng)小孔閥分別與脈管熱端、雙向進(jìn)氣閥另一端相連接，在回?zé)崞飨虏?0-40K溫區(qū)位置設(shè)有銅環(huán)，銅環(huán)與冷屏相連接，在冷頭和冷屏的外表面包有真空鍍鋁薄膜絕熱材料。本發(fā)明將回?zé)崞髦胁康牟糠掷淞恳频嚼淦辽?，使冷屏的溫度?0-40K之間，降低了冷頭所在環(huán)境的背景溫度；且制冷機(jī)冷頭附近的真空度也能夠得到保證。這樣可以減少制冷機(jī)在低溫下的漏熱，以使單級(jí)脈管制冷機(jī)能達(dá)到更低的無(wú)負(fù)荷制冷溫度和有更大的制冷量。
文檔編號(hào)F25B9/14GK101144658SQ20071015633
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者賀 孫, 烈 徐, 甘智華, 董文慶, 邱利民 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)