緊湊耦合的慣性管型直線脈沖管制冷的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機，該制冷機由主基座、次基座、壓縮機異形基座、對置式直線壓縮機主構件、壓縮機左外殼、壓縮機右外殼、脈沖管熱端換熱器、主換熱器、次換熱器、蓄冷器、脈沖管、冷端換熱器、真空罩、脈沖管連管、慣性管、氣庫、保護罩、托舉支撐組成。該專利可以充分發(fā)揮直線脈沖管制冷機、慣性管調相裝置以及直線壓縮機的結構特點，實現整體系統(tǒng)的緊湊性和高可靠，對直線脈管制冷機在航空航天等特殊領域的實用化具有重要意義。
【專利說明】緊湊耦合的慣性管型直線脈沖管制冷機
【技術領域】
[0001]本專利屬于制冷與低溫工程領域，涉及脈沖管制冷機，特別涉及一種緊湊耦合的慣性管型直線脈沖管制冷機。
【背景技術】
[0002]脈沖管制冷機是對回熱式低溫制冷機的一次重大革新，它取消了廣泛應用于常規(guī)回熱式低溫制冷機(如斯特林和G-M制冷機沖的冷端排出器，實現了冷端的低振動、低干擾和無磨損；而經過結構優(yōu)化和調相方式上的重要改進，在典型溫區(qū)，其實際效率也已達到回熱式低溫制冷機的最高值。這些顯著優(yōu)點使得脈沖管制冷機成為近30年來低溫制冷機研究的一大熱門，在航空航天、低溫電子學、超導工業(yè)和低溫醫(yī)療業(yè)等方面都獲得了廣泛的應用。
[0003]根據脈沖管與蓄冷器的相互關系，脈沖管制冷機又可分為如下三種典型布置方式:u型、同軸型和直線型。三類脈沖管制冷機都主要由壓縮機、連管、脈沖管冷指(包括蓄冷器熱端換熱器、蓄冷器、冷端換熱器、脈沖管、脈沖管熱端換熱器以及調相機構)組成。直線型布置中脈沖管和蓄冷器處于一條直線上；U型布置是指脈沖管和蓄冷器平行布置，脈沖管和蓄冷器的冷端通過管道連接；同軸型布置是指脈沖管和蓄冷器同心地布置在一起。
[0004]調相機構是脈沖管制冷機的關鍵部件之一。脈沖管制冷機區(qū)別于常規(guī)回熱式低溫制冷機(如斯特林或G-M制冷機)的最大特點便是取消了冷端用于調節(jié)相位的排出器，而在熱端布置了相應的調相機構。常用的調相機構主要有小孔加氣庫、閥門加氣庫、噴嘴加氣庫以及慣性管加氣庫等，相應地，脈沖管制冷機根據上述調相機構的不同而分為小孔型、閥門型、噴嘴型、慣性管型脈沖管制冷機等等。其中慣性管型脈沖管制冷機因其調相范圍寬、結構簡單、性能穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點成為航天及軍事應用脈沖管制冷機的首選機種。
[0005]驅動脈沖管制冷機的壓縮機分為直線壓縮機和G-M型壓縮機兩種。航天及軍事等應用領域的脈沖管制冷機，對重量和體積有非常嚴格的限制，針對這部分應用的脈沖管制冷機一般都采用輕量化高頻運轉的直線壓縮機，直線壓縮機的工作頻率在30Hz以上，而針對地面應用的較為笨重的G-M型壓縮機的頻率一般在I?2Hz。因而，根據驅動壓縮機的不同，又將脈沖管制冷機分為由直線壓縮機驅動的高頻脈沖管制冷機和由G-M型壓縮機驅動的低頻脈沖管制冷機兩種。由直線壓縮機驅動的高頻脈沖管制冷機由于結構緊湊、重量輕、體積小、效率高、運轉可靠、預期壽命長等突出優(yōu)點，正日益成為新一代航天回熱式低溫制冷機的更新換代品種。
[0006]圖1顯示了三種典型布置形式的直線壓縮機驅動的慣性管型高頻脈沖管制冷機的常規(guī)組合示意圖，其中:(1)為U型，(2)為同軸型，(3)為直線型。根據圖1，三種典型布置形式都由直線壓縮機、連管、蓄冷器熱端換熱器、蓄冷器、冷端換熱器、脈沖管、脈沖管熱端換熱器、慣性管以及氣庫組成。
[0007]由圖1可以看出，脈沖管制冷機采用直線型布置方式時，脈沖管和蓄冷器處于一條直線上，氣流在冷端不需要折返，因而最大限度地降低了冷端換熱器的流動阻力，給冷端氣流以最小的擾動，因而在三種布置方式中制冷效率最高，在給定能耗時的制冷潛力最大。近年來，隨著相關應用(如航天與軍事紅外器件冷卻應用等)對制冷機提出的要求越來越苛亥IJ，直線型脈沖管制冷機高制冷效率和大制冷量潛力的優(yōu)勢正日益受到高度重視，逐漸顯示出越來越廣闊的應用前景。
[0008]由圖1可以看出，慣性管主要使用一些長徑比很大的細長金屬管，氣庫主要使用能提供一定空容積的金屬容器。對于實際應用而言，由慣性管和氣庫組成的調相機構與直線壓縮機、直線脈沖管冷指的耦合需要在不影響效率情況下的結構緊湊化是一個至關重要的問題(特別是對于航天及軍事應用而言)。在很多情況下，往往因為無法提供一個能實用化的緊湊結構，或者緊湊化后帶來了很可觀的效率降低，而使得許多已研制成功的脈沖管制冷機原理樣機無法進入真正的實用化。
[0009]對于直線型脈沖管制冷機而言，由于脈沖管與蓄冷器成一條直線，結構十分松散，對于其緊湊化設計更提出了非常大的挑戰(zhàn)，成為慣性管型高頻U型脈沖管制冷機在實用化方面的重要瓶頸之一。在強調應用可靠性與高制冷效率的航天及軍事等領域，獲得實用化的緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機已經逐漸成為應用實踐中迫切需要解決的
一大難題。

【發(fā)明內容】

[0010]有鑒于此，本專利提出一種適用于慣性管型直線脈沖管冷指與直線壓縮機的緊湊耦合結構。
[0011]所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機，由主基座1、次基座2、壓縮機異形基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、壓縮機右外殼6、脈沖管熱端換熱器7、主換熱器8、次換熱器9、蓄冷器10、脈沖管11、冷端換熱器12、真空罩13、脈沖管連管14、慣性管15、氣庫16、保護罩17、托舉支撐29組成，其特征在于，主基座I作為整個結構的總支撐基座；次基座2的下端加工出次基座下端面18，并支撐于主基座上端面19之上，次基座2的上端分別加工出次基座左上支撐弧面20及次基座右上支撐弧面21，分別支撐于壓縮機左外殼5及保護罩17的外殼面下側；壓縮機異形基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、及壓縮機右外殼6構成一臺對置式直線壓縮機；該壓縮機采用雙活塞對置式結構，左右兩部分沿中心軸線36完全對稱；在壓縮機異形基座3上部中央垂直開通壓縮機出氣孔22，通過壓縮機出氣孔22實現對置式直線壓縮機的壓縮腔23和漏斗形孔道28之間的連通；在壓縮機異形基座3的上側加工出一個壓縮機上支撐臺24，壓縮機上支撐臺24通過支撐臺平面25對主換熱器8進行垂直支撐，同時作為直線脈沖管制冷機熱端的主散熱結構；在壓縮機上支撐臺24上加工出上支撐臺貫穿孔40 ;壓縮機左外殼5的開口端與壓縮機異形基座3的基座左下側面26密封焊接，壓縮機右外殼6的開口端與壓縮機異形基座3的基座右下側面27密封焊接；次換熱器9從下部同心地插入主換熱器8之內并焊接連接；壓縮機出氣孔22直接連接在次換熱器11上，并通過次換熱器11內的漏斗形孔道28實現與蓄冷器10連通；蓄冷器10從上部同心地插入主換熱器8之內并焊接連接；冷端換熱器12設置于蓄冷器10和脈沖管11的連接處，冷端換熱器12為一方型中通結構，左右開通錐形狹縫孔41，分別與蓄冷器10和脈沖管11連通；脈沖管11和蓄冷器10分別從上下方同心地垂直插入冷端換熱器12內并焊接連接；在脈沖管11上部設置脈沖管熱端換熱器7，脈沖管11從下部垂直插入脈沖管熱端換熱器7內部并焊接連接；脈沖管熱端換熱器7為一異形復合結構，其下部為一從內部密集切割狹縫的圓柱形狹縫換熱體35，上部為一內部開通連通孔42的連接蓋頭43，圓柱形狹縫換熱體35和連接蓋頭43焊接在一起組成脈沖管熱端換熱器7，托舉支撐29的一端與支撐臺平面25連接固定，另一端對脈沖管熱端換熱器7起托舉支撐作用；脈沖管連管14的一端與脈沖管熱端換熱器7連接，并通過脈沖管熱端換熱器7內的連通孔42以及圓柱形狹縫換熱體35與脈沖管11連通，脈沖管連管14的另一端穿過上支撐臺貫穿孔40，然后與慣性管進口 30連通；慣性管15緊密盤繞于壓縮機右外殼6之上,慣性管出口 31與氣庫進氣口 32連接；氣庫16為一內環(huán)直徑略大于壓縮機右外殼6外徑的中空密閉容積,氣庫內環(huán)面33緊扣在壓縮機右外殼6之上；工作氣體在由壓縮機異形基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、壓縮機右外殼6、主換熱器8、次換熱器9、蓄冷器10、脈沖管11、冷端換熱器12、脈沖管熱端換熱器7、脈沖管連管14、慣性管15以及氣庫16組成的密閉空間內往復振蕩；保護罩17為一端封閉的罩殼，其開口端與壓縮機異形基座3的右上側面34密封焊接，將慣性管15、氣庫16以及壓縮機右外殼6罩于其中。從而共同形成一種緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機。
[0012]下面結合附圖對所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機的制造方法說明如下:
[0013]圖2為所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機的平面剖視圖；圖3為次基座2的立體示意圖；圖4 (I)和圖4 (2)分別為壓縮機異形基座3的平面剖視圖和立體示意圖；圖5為蓄冷器10、脈沖管11、冷端換熱器12以及脈沖管熱端換熱器7的組合剖視圖；圖6為真空罩13的立體示意圖；圖7為慣性管15的立體示意圖；圖8為氣庫16的立體示意圖；主基座I由厚度為20?40mm的高導熱率金屬平板制作而成，平板上下表面的平面度均使用精密車床、纟先床和磨床加工保證處于1.0?5.0 μ m之間,平板水平放置，對整個結構進行垂直支撐；次基座2由高導熱金屬材料制作而成，次基座下端面18的平面度使用精密車床、銑床和磨床加工保證處于1.0?5.0 μ m之間，次基座左上支撐弧面20及次基座右上支撐弧面21均使用慢走絲線切割的方法加工，分別與壓縮機左外殼5及保護罩17的外殼面弧面相配合；壓縮機異形基座3采用高導熱率和高強度的金屬材料制作，其上側采用精密數控機床加工出壓縮機上支撐臺24，壓縮機上支撐臺24的上表面使用精密車床、銑床和磨床加工出支撐臺平面25，保證支撐臺平面25本身的平面度處于3.0?5.0 μ m之間，且支撐臺平面25與主基座I之間的平行度保持在2.0?3.0ym之間；在壓縮機上支撐臺24上使用鉆床加工出上支撐臺貫穿孔40 ;壓縮機左外殼5和壓縮機右外殼6均采用高強度的金屬材料制作，其中壓縮機左外殼5的開口端與壓縮機異形基座3的基座左下側面26采用電子束技術密封焊接，壓縮機右外殼6的開口端與壓縮機異形基座3的基座右下側面27采用電子束技術密封焊接；壓縮機出氣孔22以及次換熱器9內的漏斗形孔道28的漏斗下開口 44均使用線切割方法切割而成，保證壓縮機出氣孔22與漏斗下開口 44的孔徑均相同，最大誤差不超過5.0 μ m，且保證連接時壓縮機出氣孔22與漏斗下開口 44的孔心在一條直線上，最大誤差不超過10.0 μ m ;通過壓縮機出氣孔22與漏斗形孔道28實現對置式直線壓縮機的壓縮腔23和蓄冷器10之間的連通；脈沖管11采用低導熱率的不銹鋼或者鈦合金材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內壁研磨拋光，保證內壁光潔度優(yōu)于
0.5 μ m ;蓄冷器10由蓄冷管37和填充于蓄冷管37內部的圓片形蓄冷填料38組成，其中蓄冷管37采用低導熱率的不銹鋼或者鈦合金材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內壁研磨拋光，保證內壁光潔度優(yōu)于2.0 μ m，圓片形蓄冷填料38由高比熱的絲網或者球狀物緊密充填而成；主換熱器8和次換熱器9均采用高導熱率的高純無氧銅材料制作，其中主換熱器8內部使用慢走絲線切割技術加工成一中空結構，次換熱器9從下部同心地插入主換熱器8內，二者之間的連接面使用真空釬焊技術焊接；次換熱器下端面45與支撐臺平面25密切貼合，二者之間使用螺栓連接；在次換熱器9內與蓄冷器10垂直同心的位置使用精密機床加工出漏斗形孔道28，內壁研磨拋光，使其表面光潔度均高于0.0lmm ;蓄冷器10的下端從上部同心地插入主換熱器8之內，插入深度保持在2.0?4.0mm之間，插入部位的接觸面均使用真空釬焊技術焊接；冷端換熱器12采用高導熱率的無氧銅材料制作，設置在蓄冷器10和脈沖管11之間，其外部為方形結構，在方形結構的中部采用慢走絲線切割加工方法開通錐形狹縫孔41，與脈沖管11和蓄冷器10連通，冷端換熱器12的上下兩端分別與脈沖管11及蓄冷器10的管壁采用真空釬焊技術焊接連接；托舉支撐29采用較高強度的金屬材料加工而成，其下端支撐于支撐臺平面25之上并連接固定，上端對脈沖管熱端換熱器7起托舉支撐作用，托舉支撐29的上下兩端均采用真空釬焊技術分別與脈沖管熱端換熱器7和壓縮機上支撐臺24進行焊接連接；真空罩13采用不銹鋼材料使用精密數控機床加工而成，其一端封閉，開口端環(huán)面43與主換熱器8的上端面通過螺栓和“O”型橡膠圈密封連接，真空罩13內部使用真空分子泵保持優(yōu)于3.0 X IO-5Pa的真空度；脈沖管連管14采用內徑1.0?
10.0mm的純銅管制作而成，其一端與脈沖管熱端換熱器7內的連通孔42使用真空釬焊技術焊接在一起，脈沖管連管14的另一端穿過上支撐臺貫穿孔40，然后使用真空釬焊技術與慣性管進口 30焊接在一起；慣性管15采用單段或多段細長金屬銅管制作，然后緊密盤繞于壓縮機右外殼6之上，慣性管出口 31與氣庫進氣口 32使用真空釬焊技術焊接在一起；氣庫16采用高導熱率的柔韌金屬材料制作，使用精密數控機床與真空釬焊技術制作成一個內環(huán)直徑略大于壓縮機右外殼6外徑、而外環(huán)直徑略小于保護罩17內徑的中空密閉容積，氣庫16的內環(huán)緊扣于壓縮機右外殼6之上；保護罩17采用高導熱率的金屬材料制作，使用精密數控機床加工成一個一端封閉的殼體，保護罩17的開口端與壓縮機異形基座3的右上側面34采用電子束技術密封焊接，將慣性管15、氣庫16以及壓縮機右外殼6罩于其中；
[0014]所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機的制造方法，壓縮機左外殼5與壓縮機右外殼6關于中心軸線36對稱，由慣性管15、氣庫16和保護罩17組成的調相機構既可以耦合到壓縮機右外殼6之上，也可以耦合到壓縮機左外殼5之上。
[0015]本專利的優(yōu)點在于充分適應了直線脈沖管制冷機、慣性管調相裝置以及直線壓縮機的結構特點，實現了整體系統(tǒng)的緊湊性和高可靠，對直線脈沖管制冷機在航空航天等特殊領域的實用化具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為三種典型布置形式的直線壓縮機驅動的慣性管型高頻脈沖管制冷機的常規(guī)組合示意圖，其中:(I)為U型，(2)為同軸型，(3)為直線型。其中46為直線壓縮機，47為蓄冷器熱端換熱器，48為蓄冷器,49為冷端換熱器,50為脈沖管,51為脈沖管熱端換熱器,52為慣性管,53為氣庫；
[0017]圖2為所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機的平面剖視圖，其中I為主基座，2為次基座，3為壓縮機異形基座，4為對置式直線壓縮機主構件，5為壓縮機左外殼，6為壓縮機右外殼，7為壓縮機連管，8為主換熱器，9為次換熱器，10為蓄冷器，11為脈沖管，12為冷端換熱器，13為真空罩，14為脈沖管連管，15為慣性管，16為氣庫，17為保護罩，18為次基座下端面，19為主基座上端面，22為壓縮機出氣孔，23為壓縮腔，29為托舉支撐，36為中心軸線；
[0018]圖3為次基座2的立體示意圖，其中20為次基座左上支撐弧面，21為次基座右上支撐弧面；
[0019]圖4 (I)和圖4 (2)分別為壓縮機異形基座3的平面剖視圖和立體示意圖，其中
24為壓縮機上支撐臺，25為支撐臺平面，26為基座左下側面，27為基座右下側面，34為右上側面，40為上支撐臺貫穿孔；
[0020]圖5為蓄冷器10、脈沖管11、冷端換熱器12以及脈沖管熱端換熱器7的組合剖視圖，28為漏斗形孔道,35為圓柱形狹縫換熱體,37為蓄冷管,38為蓄冷填料,41為錐形狹縫孔，42為連通孔,43為連接蓋頭,44為漏斗下開口，45為次換熱器下端面；
[0021]圖6為真空罩13的立體示意圖，其中43為開口端環(huán)面；
[0022]圖7為慣性管15的立體示意圖，其中30為慣性管進口，31為慣性管出口 ；
[0023]圖8為氣庫16的立體示意圖，其中32為氣庫進氣口，33為氣庫內環(huán)面。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖及實施例對本專利的【具體實施方式】作進一步地詳細說明:
[0025]圖2為所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機的平面剖視圖；圖3為次基座2的立體示意圖；圖4 (I)和圖4 (2)分別為壓縮機異形基座3的平面剖視圖和立體示意圖；圖5為蓄冷器10、脈沖管11、冷端換熱器12以及脈沖管熱端換熱器7的組合剖視圖；圖6為真空罩13的立體示意圖；圖7為慣性管15的立體示意圖；圖8為氣庫16的立體示意圖；
[0026]所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機由主基座1、次基座2、壓縮機異形基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、壓縮機右外殼6、脈沖管熱端換熱器7、主換熱器8、次換熱器9、蓄冷器10、脈沖管11、冷端換熱器12、真空罩13、脈沖管連管14、慣性管15、氣庫16、保護罩17、托舉支撐29組成，其特征在于，主基座I作為整個結構的總支撐基座；次基座2的下端加工出次基座下端面18，并支撐于主基座上端面19之上，次基座2的上端分別加工出次基座左上支撐弧面20及次基座右上支撐弧面21，分別支撐于壓縮機左外殼5及保護罩17的外殼面下側；壓縮機異形基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、及壓縮機右外殼6構成一臺對置式直線壓縮機；該壓縮機采用雙活塞對置式結構，左右兩部分沿中心軸線36完全對稱；在壓縮機異形基座3上部中央垂直開通壓縮機出氣孔22，通過壓縮機出氣孔22實現對置式直線壓縮機的壓縮腔23和漏斗形孔道28之間的連通；在壓縮機異形基座3的上側加工出一個壓縮機上支撐臺24，壓縮機上支撐臺24通過支撐臺平面25對主換熱器8進行垂直支撐，同時作為直線脈沖管制冷機熱端的主散熱結構；在壓縮機上支撐臺24上加工出上支撐臺貫穿孔40 ;壓縮機左外殼5的開口端與壓縮機異形基座3的基座左下側面26密封焊接，壓縮機右外殼6的開口端與壓縮機異形基座3的基座右下側面27密封焊接；次換熱器9從下部同心地插入主換熱器8之內并焊接連接；壓縮機出氣孔22直接連接在次換熱器11上，并通過次換熱器11內的漏斗形孔道28實現與蓄冷器10連通；蓄冷器10從上部同心地插入主換熱器8之內并焊接連接；冷端換熱器12設置于蓄冷器10和脈沖管11的連接處，冷端換熱器12為一方型中通結構，左右開通錐形狹縫孔41，分別與蓄冷器10和脈沖管11連通；脈沖管11和蓄冷器10分別從上下方同心地垂直插入冷端換熱器12內并焊接連接；在脈沖管11上部設置脈沖管熱端換熱器7，脈沖管11從下部垂直插入脈沖管熱端換熱器7內部并焊接連接；脈沖管熱端換熱器7為一異形復合結構，其下部為一從內部密集切割狹縫的圓柱形狹縫換熱體35，上部為一內部開通連通孔42的連接蓋頭43，圓柱形狹縫換熱體35和連接蓋頭43焊接在一起組成脈沖管熱端換熱器7，托舉支撐29的一端與支撐臺平面25連接固定，另一端對脈沖管熱端換熱器7起托舉支撐作用；脈沖管連管14的一端與脈沖管熱端換熱器7連接，并通過脈沖管熱端換熱器7內的連通孔42以及圓柱形狹縫換熱體35與脈沖管11連通，脈沖管連管14的另一端穿過上支撐臺貫穿孔40，然后與慣性管進口 30連通；慣性管15緊密盤繞于壓縮機右外殼6之上,慣性管出口 31與氣庫進氣口 32連接；氣庫16為一內環(huán)直徑略大于壓縮機右外殼6外徑的中空密閉容積,氣庫內環(huán)面33緊扣在壓縮機右外殼6之上；工作氣體在由壓縮機異形基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、壓縮機右外殼6、主換熱器8、次換熱器9、蓄冷器10、脈沖管11、冷端換熱器12、脈沖管熱端換熱器7、脈沖管連管14、慣性管15以及氣庫16組成的密閉空間內往復振蕩；保護罩17為一端封閉的罩殼，其開口端與壓縮機異形基座3的右上側面34密封焊接，將慣性管15、氣庫16以及壓縮機右外殼6罩于其中。從而共同形成一種緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機。
[0027]所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機可按如下方法制造:主基座I由厚度為25mm的高導熱率金屬平板制作而成，平板上下表面的平面度均使用精密車床、銑床和磨床加工保證為4.0 μ m，平板水平放置，對整個結構進行垂直支撐；次基座2由高導熱金屬材料制作而成，次基座下端面18的平面度使用精密車床、銑床和磨床加工保證為3.0ym,次基座左上支撐弧面20及次基座右上支撐弧面21均使用慢走絲線切割的方法加工，分別與壓縮機左外殼5及保護罩17的外殼面弧面相配合；壓縮機異形基座3采用高導熱率和高強度的金屬材料制作，其上側采用精密數控機床加工出壓縮機上支撐臺24，壓縮機上支撐臺24的上表面使用精密車床、銑床和磨床加工出支撐臺平面25，保證支撐臺平面
25本身的平面度為4.0 μ m，且支撐臺平面25與主基座I之間的平行度保持為2.5 μ m ;在壓縮機上支撐臺24上使用鉆床加工出上支撐臺貫穿孔40 ;壓縮機左外殼5和壓縮機右外殼6均采用高強度的金屬材料制作，其中壓縮機左外殼5的開口端與壓縮機異形基座3的基座左下側面26采用電子束技術密封焊接，壓縮機右外殼6的開口端與壓縮機異形基座3的基座右下側面27采用電子束技術密封焊接；壓縮機出氣孔22以及次換熱器9內的漏斗形孔道28的漏斗下開口 44均使用線切割方法切割而成，保證壓縮機出氣孔22與漏斗下開口 44的孔徑均相同，最大誤差不超過5.0 μ m，且保證連接時壓縮機出氣孔22與漏斗下開口 44的孔心在一條直線上，最大誤差不超過10.0 μ m ;通過壓縮機出氣孔22與漏斗形孔道28實現對置式直線壓縮機的壓縮腔23和蓄冷器10之間的連通；脈沖管11采用低導熱率的不銹鋼或者鈦合金材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內壁研磨拋光，保證內壁光潔度優(yōu)于0.5 μ m ;蓄冷器10由蓄冷管37和填充于蓄冷管37內部的圓片形蓄冷填料38組成，其中蓄冷管37采用低導熱率的不銹鋼或者鈦合金材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內壁研磨拋光，保證內壁光潔度優(yōu)于2.0 μ m，圓片形蓄冷填料38由高比熱的絲網或者球狀物緊密充填而成；主換熱器8和次換熱器9均采用高導熱率的高純無氧銅材料制作，其中主換熱器8內部使用慢走絲線切割技術加工成一中空結構，次換熱器9從下部同心地插入主換熱器8內，二者之間的連接面使用真空釬焊技術焊接；次換熱器下端面45與支撐臺平面25密切貼合，二者之間使用螺栓連接；在次換熱器9內與蓄冷器10垂直同心的位置使用精密機床加工出漏斗形孔道28，內壁研磨拋光，使其表面光潔度均高于0.0lmm ;蓄冷器10的下端從上部同心地插入主換熱器8之內，插入深度保持為3.0_，插入部位的接觸面均使用真空釬焊技術焊接；冷端換熱器12采用高導熱率的無氧銅材料制作，設置在蓄冷器10和脈沖管11之間，其外部為方形結構，在方形結構的中部采用慢走絲線切割加工方法開通錐形狹縫孔41，與脈沖管11和蓄冷器10連通，冷端換熱器12的上下兩端分別與脈沖管11及蓄冷器10的管壁采用真空釬焊技術焊接連接；托舉支撐29采用較高強度的金屬材料加工而成，其下端支撐于支撐臺平面25之上并連接固定，上端對脈沖管熱端換熱器7起托舉支撐作用，托舉支撐29的上下兩端均采用真空釬焊技術分別與脈沖管熱端換熱器7和壓縮機上支撐臺24進行焊接連接；真空罩13采用不銹鋼材料使用精密數控機床加工而成，其一端封閉，開口端環(huán)面43與主換熱器8的上端面通過螺栓和“O”型橡膠圈密封連接，真空罩13內部使用真空分子泵保持優(yōu)于3.0X 10_5Pa的真空度；脈沖管連管14采用內徑2.0?8.0mm的純銅管制作而成，其一端與脈沖管熱端換熱器7內的連通孔42使用真空釬焊技術焊接在一起，脈沖管連管14的另一端穿過上支撐臺貫穿孔40，然后使用真空釬焊技術與慣性管進口 30焊接在一起；慣性管15采用單段或多段細長金屬銅管制作，然后緊密盤繞于壓縮機右外殼6之上，慣性管出口 31與氣庫進氣口 32使用真空釬焊技術焊接在一起；氣庫16采用高導熱率的柔韌金屬材料制作，使用精密數控機床與真空釬焊技術制作成一個內環(huán)直徑略大于壓縮機右外殼6外徑、而外環(huán)直徑略小于保護罩17內徑的中空密閉容積,氣庫16的內環(huán)緊扣于壓縮機右外殼6之上；保護罩17采用高導熱率的金屬材料制作，使用精密數控機床加工成一個一端封閉的殼體,保護罩17的開口端與壓縮機異形基座3的右上側面34米用電子束技術密封焊接，將慣性管15、氣庫16以及壓縮機右外殼6罩于其中；
[0028]所發(fā)明的緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機的制造方法，壓縮機左外殼5與壓縮機右外殼6關于中心軸線36對稱，由慣性管15、氣庫16和保護罩17組成的調相機構既可以耦合到壓縮機右外殼6之上，也可以耦合到壓縮機左外殼5之上。
【權利要求】
1.一種緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機，包括主基座(1)、次基座(2)、壓縮機異形基座(3)、對置式直線壓縮機主構件(4)、壓縮機左外殼(5)、壓縮機右外殼(6)、脈沖管熱端換熱器(7)、主換熱器(8)、次換熱器(9)、蓄冷器(10)、脈沖管(11)、冷端換熱器(12)、真空罩(13)、脈沖管連管(14)、慣性管(15)、氣庫(16)、保護罩(17)及托舉支撐(29)，其特征在于，主基座(1)作為整個結構的總支撐基座；次基座(2)的下端加工出次基座下端面(18)，并支撐于主基座上端面(19)之上，次基座(2)的上端分別加工出次基座左上支撐弧面(20)及次基座右上支撐弧面(21)，分別支撐于壓縮機左外殼(5)及保護罩(17)的外殼面下側；壓縮機異形基座(3)、對置式直線壓縮機主構件(4)、壓縮機左外殼(5)、及壓縮機右外殼(6)構成一臺對置式直線壓縮機；該壓縮機采用雙活塞對置式結構，左右兩部分沿中心軸線(36)完全對稱；在壓縮機異形基座(3)上部中央垂直開通壓縮機出氣孔(22)，通過壓縮機出氣孔(22)實現對置式直線壓縮機的壓縮腔(23)和漏斗形孔道(28)之間的連通；在壓縮機異形基座(3)的上側加工出一個壓縮機上支撐臺(24)，壓縮機上支撐臺(24)通過支撐臺平面(25)對主換熱器(8)進行垂直支撐，同時作為同軸脈沖管制冷機熱端的主散熱結構；在壓縮機上支撐臺(24)上加工出上支撐臺貫穿孔(40);壓縮機左外殼(5)的開口端與壓縮機異形基座(3)的基座左下側面(26)密封焊接，壓縮機右外殼(6)的開口端與壓縮機異形基座(3)的基座右下側面(27)密封焊接；次換熱器(9)從下部同心地插入主換熱器(8)之內并焊接連接；壓縮機出氣孔(22)直接連接在次換熱器(11)上，并通過次換熱器(11)內的漏斗形孔道(28)實現與蓄冷器(10)連通；蓄冷器(10)從上部同心地插入主換熱器(8)之內并焊接連接；冷端換熱器(12)設置于蓄冷器(10)和脈沖管(11)的連接處，冷端換熱器(12)為一方型中通結構，左右開通錐形狹縫孔(41)，分別與蓄冷器(10)和脈沖管(11)連通；脈沖管(11)和蓄冷器(10)分別從上下方同心地垂直插入冷端換熱器(12 )內并焊接連接；在脈沖管(11)上部設置脈沖管熱端換熱器(7 )，脈沖管(11)從下部垂直插入脈沖管熱端換熱器(7)內部并焊接連接；脈沖管熱端換熱器(7)為一異形復合結構，其下部為一從內部密集切割狹縫的圓柱形狹縫換熱體(35)，上部為一內部開通連通孔(42)的連接蓋頭(43)，圓柱形狹縫換熱體(35)和連接蓋頭(43)焊接在一起組成脈沖管熱端換熱器(7)，托舉支撐(29)的一端與支撐臺平面(25)連接固定,另一端對脈沖管熱端換熱器(7)起托舉支撐作用；脈沖管連管(14)的一端與脈沖管熱端換熱器(7)連接，并通過脈沖管熱端換熱器(7)內的連通孔(42)以及圓柱形狹縫換熱體(35)與脈沖管(11)連通，脈沖管連管(14)的另一端穿過上支撐臺貫穿孔(40)，然后與慣性管進口(30)連通；慣性管(15 )緊密盤繞于壓縮機右外殼(6 )之上，慣性管出口( 31)與氣庫進氣口( 32 )連接；氣庫(16)為一內環(huán)直徑略大于壓縮機右外殼(6)外徑的中空密閉容積，氣庫內環(huán)面(33)緊扣在壓縮機右外殼(6)之上；工作氣體在由壓縮機異形基座(3)、對置式直線壓縮機主構件(4)、壓縮機左外殼(5)、壓縮機右外殼(6)、主換熱器(8)、次換熱器(9)、蓄冷器(10)、脈沖管(11)、冷端換熱器(12)、脈沖管熱端換熱器(7)、脈沖管連管(14)、慣性管(15)以及氣庫(16)組成的密閉空間內往復振蕩；保護罩(17)為一端封閉的罩殼，其開口端與壓縮機異形基座(3)的右上側面(34)密封焊接，將慣性管(15)、氣庫(16)以及壓縮機右外殼(6)罩于其中；從而共同形成一種緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機。
2.根據權利要求1所述的一種緊湊耦合的慣性管型高頻直線脈沖管制冷機，其特征在于，由所述的慣性管(15)、氣庫(16)和保護罩(17)組成的調相機構除耦合在壓縮機右外殼(6 )上外，還能耦 合到壓縮機左外殼(5 )上。
【文檔編號】F25B9/14GK203771768SQ201420028408
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權日:2014年1月17日
【發(fā)明者】黨海政 申請人:中國科學院上海技術物理研究所