采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞骷懊}管制冷機(jī)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞饕约懊}管制冷機(jī)，其中回?zé)崞靼ɑ責(zé)崞魍鈿ぁ⒁约疤畛湓诨責(zé)崞魍鈿?nèi)的回?zé)崽盍希约霸O(shè)于回?zé)崞魍鈿?nèi)的一個(gè)或多個(gè)阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件，該阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件兩側(cè)的回?zé)崞骺臻g分隔開來，保證各個(gè)回?zé)崞骺臻g工作在各自的最佳充氣壓力下，且可將相鄰回?zé)崞骺臻g的聲功傳輸。本發(fā)明專利技術(shù)在回?zé)崞鞑煌奈恢貌贾米韪袅鲃?dòng)的聲功傳輸部件，可以實(shí)現(xiàn)回?zé)崞鞑煌瑓^(qū)域之間的流動(dòng)阻隔，使得其兩側(cè)的回?zé)崞鲀?nèi)可以運(yùn)行在不同的充氣壓力，同時(shí)不阻礙來自壓縮機(jī)的聲功的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)回?zé)崞髟谡麄€(gè)溫區(qū)內(nèi)的當(dāng)?shù)剡\(yùn)行壓力與當(dāng)?shù)毓ぷ鳒囟纫灰蛔罴疡詈希罱K實(shí)現(xiàn)回?zé)崾街评錂C(jī)的高效制冷，且結(jié)構(gòu)更加緊湊。

Regenerator and pulse tube refrigerator using acoustic power transmission component with blocking flow

The invention discloses a regenerator and pulse tube refrigerator for sound power transmission components using barrier flow, the heat exchanger comprises a regenerator shell, and filled in the heat exchanger shell regenerator filler, and a return to one or more flow barrier heat exchanger shell acoustic power transmission parts, sound power transmission parts on both sides of the barrier flow in the regenerator is separated from the space, ensure each regenerator space in the best air pressure respectively, and the sound power transmission of adjacent regenerator space. The present invention in location barrier regenerator of different sound power transmission components, can realize the regenerator flow barrier between different regions, the regenerator is on both sides of the inner air pressure can be run in different transmission, while not impeding the acoustic power from the compressor, so as to realize the heat exchanger in the whole the temperature range of local operation pressure and working temperature by local optimum coupling, finally realize the regenerative refrigeration machine, refrigeration, and more compact structure.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種回?zé)崾降蜏刂评錂C(jī)，尤其是涉及一種采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞骷皫в性摶責(zé)崞鞯拿}管制冷機(jī)。
技術(shù)介紹
回?zé)崾降蜏刂评浼夹g(shù)在國(guó)防軍事、能源醫(yī)療、航空航天、低溫物理等領(lǐng)域有著不可或缺的重要作用。其中回?zé)崞魇腔責(zé)崾降蜏刂评浼夹g(shù)的關(guān)鍵，當(dāng)前的回?zé)崾街评浼夹g(shù)在80K溫區(qū)技術(shù)相對(duì)成熟，但是對(duì)20K以下的溫區(qū)，當(dāng)前回?zé)崾街评浼夹g(shù)的效率低下，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。脈管制冷機(jī)由Gifford和Longsworth于1964年提出，它在冷端不存在運(yùn)動(dòng)部件，具有高可靠性和長(zhǎng)壽命的潛在優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，脈管制冷機(jī)目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、低溫超導(dǎo)等領(lǐng)域。根據(jù)驅(qū)動(dòng)源的不同，脈管制冷機(jī)主要分為G-M脈管制冷機(jī)(也稱低頻脈管制冷機(jī))和Stirling脈管制冷機(jī)(也稱高頻脈管制冷機(jī))；G-M脈管制冷機(jī)由G-M制冷機(jī)的壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)，其工作頻率一般為1～2Hz，Stirling脈管制冷機(jī)由線性壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)，其工作頻率一般在30Hz。目前G-M脈管制冷機(jī)可以獲得的最低溫度為1.3K，已實(shí)現(xiàn)液氦及以上溫區(qū)的商業(yè)化應(yīng)用，但是其在液氦溫區(qū)的效率很低(在4.2K獲得1W的制冷量需要輸入6～10kW的電功)；而與G-M脈管制冷機(jī)相比，Stirling脈管制冷機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、重量輕等一系列優(yōu)勢(shì)，而且它在35K及以上溫區(qū)的技術(shù)相對(duì)成熟，目前已廣泛應(yīng)用于上述溫區(qū)的航空航天任務(wù)中。當(dāng)前，為獲得較低的制冷溫度(如20K以下)必須采用多級(jí)制冷結(jié)構(gòu)，其中制冷機(jī)的耦合方式主要有熱耦合和氣耦合兩種方式。雖然熱耦合的方式能夠使各級(jí)之間獨(dú)立運(yùn)行在彼此的最佳工況，但是由于存在多段回?zé)崞?如兩級(jí)脈管制冷機(jī)采用熱耦合方式便存在三段回?zé)崞鳎謩e為預(yù)冷級(jí)回?zé)崞鳎蜏丶?jí)預(yù)冷段回?zé)崞骱偷蜏丶?jí)回?zé)崞鳎渲蓄A(yù)冷級(jí)回?zé)崞骱偷蜏丶?jí)預(yù)冷段回?zé)崞鞴ぷ髟谙嗤瑴囟?，與氣耦合方式相比，其存在較大的回?zé)崞鲹p失，且預(yù)冷級(jí)與低溫級(jí)之間需要由熱橋進(jìn)行熱傳導(dǎo)，熱阻的存在進(jìn)一步降低了其效率。對(duì)于氣耦合方式而言，雖然其回?zé)崞鞫螖?shù)較少，但是由于回?zé)崞髟诓煌臏貐^(qū)存在不同的最佳運(yùn)行壓力，而氣耦合回?zé)崞髦荒茉谝粋€(gè)充氣壓力下工作，導(dǎo)致高溫段回?zé)崞骱偷蜏囟位責(zé)崞餍阅軣o法兼顧，從而導(dǎo)致氣耦合方式的回?zé)崾街评錂C(jī)效率也不高。圖4展示了不同冷端溫度(80K，35K，4K)下的最佳運(yùn)行壓力，從圖中可以看出對(duì)80K，35K和4K溫度而言，對(duì)應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)行壓力分別3MPa，1.5MPa和1Mpa，如上所述不同溫區(qū)之間最優(yōu)運(yùn)行壓力不同，氣耦合的方式使得回?zé)崞髟谡麄€(gè)溫區(qū)內(nèi)只能選擇一個(gè)充氣壓力，而且往往選擇低溫段回?zé)崞鳎瑥亩鴮?dǎo)致高溫段回?zé)崞鬏^大的偏離了最佳運(yùn)行工況，進(jìn)而造成深低溫溫區(qū)的回?zé)崾街评浞绞叫蕵O低。當(dāng)前氣耦合的方式雖然效率不高，但是由于其存在較少的回?zé)崞鞫螖?shù)減小了回?zé)崞鲹p失，同時(shí)由于其采用內(nèi)預(yù)冷的方式減少了預(yù)冷的熱阻，使其成為一種非常具有前景的深低溫回?zé)崾街评錂C(jī)耦合方式，其關(guān)鍵技術(shù)難題為如何實(shí)現(xiàn)整個(gè)溫區(qū)內(nèi)充氣壓力與工作溫度的耦合。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述氣耦合方式的難以實(shí)現(xiàn)全溫區(qū)溫度與最優(yōu)充氣壓力之間匹配的難題，本專利技術(shù)提供了一種采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞鳎摶責(zé)崞髟诨責(zé)崞魍鈿?nèi)填充回?zé)崽盍希瑫r(shí)根據(jù)回?zé)崞鞯臏囟确植迹诨責(zé)崞鞑煌奈恢貌贾米韪袅鲃?dòng)的聲功傳輸部件，如密封彈性膜片等材料，阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件可以實(shí)現(xiàn)回?zé)崞鲀?nèi)不同區(qū)域之間的流動(dòng)阻隔，使得其兩側(cè)的回?zé)崞鲀?nèi)可以運(yùn)行在不同的充氣壓力，同時(shí)不阻礙來自壓縮機(jī)的聲功的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)回?zé)崞髟谡麄€(gè)溫區(qū)內(nèi)的當(dāng)?shù)剡\(yùn)行壓力與當(dāng)?shù)毓ぷ鳒囟纫灰蛔罴疡詈希罱K實(shí)現(xiàn)回?zé)崾街评錂C(jī)的高效制冷，使用該回?zé)崞鞯闹评錂C(jī)效率高的同時(shí)，結(jié)構(gòu)更加緊湊。一種采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞鳎ɑ責(zé)崞魍鈿ぁ⒁约疤畛湓诨責(zé)崞魍鈿?nèi)的回?zé)崽盍希€包括設(shè)于回?zé)崞魍鈿?nèi)的一個(gè)或多個(gè)阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件，該阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件將兩側(cè)的回?zé)崞骺臻g分隔開來，保證各個(gè)回?zé)崞骺臻g工作在各自的最佳充氣壓力下，且可將相鄰回?zé)崞骺臻g的聲功傳輸。作為優(yōu)選，所述阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件可選擇具有流動(dòng)阻隔和聲功傳輸功能的彈性密封材料。所述阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件可選擇彈性密封材料，在回?zé)崞鞑煌墓ぷ鳒貐^(qū)內(nèi)，布置若干阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件，從而將回?zé)崞鞣殖扇舾蓚€(gè)相互獨(dú)立且密封的子回?zé)崞鳎鶕?jù)各子回?zé)崞鞯墓ぷ鳒囟龋梢愿鶕?jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試或者數(shù)值模擬，采用現(xiàn)有的方法，確定與之對(duì)應(yīng)的最優(yōu)充氣壓力，同時(shí)由于該部件具有彈性可以實(shí)現(xiàn)來自壓縮機(jī)的聲功的近乎無損的高效傳輸，使得該回?zé)崞髟谌魏我粋€(gè)溫度區(qū)間都工作在最優(yōu)的工況，從而使整個(gè)回?zé)崞鞴ぷ髟谳^大的溫度區(qū)間(如4-300K)的同時(shí)具有較高的效率。作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件為密封彈性膜片。基于上述采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞饕约艾F(xiàn)有脈管制冷技術(shù)，本專利技術(shù)還提供了一種脈管制冷機(jī)，包括一個(gè)或多個(gè)回?zé)崞鳎辽儆幸粋€(gè)回?zé)崞鳛樯鲜鋈我患夹g(shù)方案所述的采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞鳌１緦＠夹g(shù)提供了如下幾種優(yōu)選的脈管制冷機(jī)，下述幾種脈管制冷機(jī)的制冷效率均較高，均能高效達(dá)到20K及更低的工作溫區(qū)。作為優(yōu)選，所述多個(gè)回?zé)崞飨噙B的部位設(shè)有所述的阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件。作為優(yōu)選，所述脈管制冷機(jī)包括通過管路依次連接的壓縮機(jī)、回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、第一級(jí)回?zé)崞鳌⒌谝患?jí)冷端換熱器、第一級(jí)脈管、第一級(jí)脈管熱端換熱器、第一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)；通過管路依次連接的第二級(jí)回?zé)崞鳌⒌诙?jí)冷端換熱器、第二級(jí)脈管、第二級(jí)脈管熱端換熱器、第二級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)；通過管路依次連接的第三級(jí)回?zé)崞鳌⒌谌?jí)冷端換熱器、第三級(jí)脈管第三級(jí)脈管熱端換熱器、第三級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)；第一級(jí)回?zé)崞骼涠送ㄟ^第一級(jí)阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件與第二級(jí)回?zé)崞鳠岫诉B接；第二級(jí)回?zé)崞骼涠送ㄟ^第二級(jí)阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件與第三級(jí)回?zé)崞鳠岫诉B接。上述技術(shù)方案中，所述壓縮機(jī)通過管路依次與回?zé)崞鳠岫藫Q熱器、第一級(jí)回?zé)崞鳌⒌谝患?jí)冷端換熱器、第一級(jí)脈管、第一級(jí)脈管熱端換熱器、第一級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)連接；所述第二級(jí)回?zé)崞髋c第二級(jí)冷端換熱器、第二級(jí)脈管、第二級(jí)脈管熱端換熱器、第二級(jí)調(diào)相結(jié)構(gòu)依次連接；所述第三級(jí)回?zé)崞髋c第三級(jí)冷端換熱器、第三級(jí)脈管、第三級(jí)脈管熱端換熱器、第三級(jí)調(diào)相結(jié)構(gòu)依次連接；所述第一級(jí)回?zé)崞骼涠伺c第二級(jí)回?zé)崞鳠岫送ㄟ^第一級(jí)阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件連接耦合；所述第二級(jí)回?zé)崞骼涠伺c第三級(jí)回?zé)崞鳠岫送ㄟ^第二級(jí)阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件連接耦合。所述第一級(jí)調(diào)相機(jī)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞鳎ɑ責(zé)崞魍鈿?W)、以及填充在回?zé)崞魍鈿?W)內(nèi)的回?zé)崽盍?RM)，其特征在于，還包括設(shè)于回?zé)崞魍鈿?W)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件(MIAT)，該阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件(MIAT)將兩側(cè)的回?zé)崞骺臻g分隔開來，保證各個(gè)回?zé)崞骺臻g工作在各自的最佳充氣壓力下，且可將相鄰回?zé)崞骺臻g的聲功傳輸。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞鳎ɑ責(zé)崞魍鈿?W)、
以及填充在回?zé)崞魍鈿?W)內(nèi)的回?zé)崽盍?RM)，其特征在于，還包括設(shè)于
回?zé)崞魍鈿?W)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件(MIAT)，該阻隔
流動(dòng)的聲功傳輸部件(MIAT)將兩側(cè)的回?zé)崞骺臻g分隔開來，保證各個(gè)回?zé)?br>器空間工作在各自的最佳充氣壓力下，且可將相鄰回?zé)崞骺臻g的聲功傳
輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞鳎?br>其特征在于，所述阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件(MIAT)為彈性密封材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件的回?zé)崞鳎?br>其特征在于，所述阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件(MIAT)為密封彈性膜片。
4.一種脈管制冷機(jī)，包括一個(gè)或多個(gè)回?zé)崞鳎涮卣髟谟冢辽儆?br>一個(gè)回?zé)崞鳛闄?quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的采用阻隔流動(dòng)的聲功傳輸
部件的回?zé)崞鳌?br>5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈管制冷機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)回?zé)?br>器相連的部位設(shè)有所述的阻隔流動(dòng)的聲功傳輸部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈管制冷機(jī)，其特征在于，包括通過管路
依次連接的壓縮機(jī)(C)、回?zé)崞鳠岫藫Q熱器(HX1)、第一級(jí)回?zé)崞?RG1)、
第一級(jí)冷端換熱器(HX2)、第一級(jí)脈管(PT1)、第一級(jí)脈管熱...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王博，王龍一，甘智華，尹成厚，郭永祥，王建軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江;33