[发明专利]多用途脉管系统

说明书

技术领域

本发明涉及脉管系统，尤其涉及一种既可作为脉管制冷机工作、又可作为脉管型热压缩机工作的多用途脉管系统。

背景技术

现有的脉管制冷机作为一种新型制冷机，是通过进出脉管的气体周期性压缩和膨胀而获得低温的制冷装置。和常规回热式制冷机相比(如G-M制冷机)相比，其优点在于低温端没有运动部件且结构简单，完全消除了密封材料的磨损现象，具有更高的可靠性、更小的振动，使彻底解决回热式低温制冷机可靠性差的问题成为可能。这种脉管制冷机在气象、军事、空间技术、低温电子学器件、低温医学、天然气液化等领域有广泛的应用。

另外，热压缩机是一种外燃、闭式循环热力压缩机，它是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。这种外燃式热压缩机，使燃料连续地燃烧，系统内工质如氢气(或氦)受热膨胀，压力升高，遇冷系统内工质压力降低，反复地进行这样的循环过程。

目前，还没有一种既可用作脉管制冷机，也可用作热压缩机工作的脉管系统。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种多用途脉管系统，该系统既可以作为脉管制冷机工作，也可以作为脉管型热压缩机工作。

因此，本发明提供一种多用途脉管系统，其包括以流体连通方式顺次连接的冷却器、回热器、换热器、脉管和散热器，该系统还包括装有工质的气缸，以及设置该气缸内将其隔离成膨胀气缸和压缩气缸的活塞，该膨胀气缸通过连接管道与所述冷却器流体连通，而该压缩气缸通过连接管道与散热器流体连通；在该系统还设有主轴与所述活塞同轴布置的直线电机。其中，当直线电机用驱动活塞在气缸内往复运动时，换热器从外界吸收热量，该脉管系统作为脉管制冷机工作。在换热器处输入热量，直线电机驱动活塞在气缸内往复移动，使系统内的工质产生周期性变化的压力波，此时该脉管系统作为热压缩机工作。另外，该直线电机还设有行程限制器，用于控制活塞在气缸内的往复运动。

在本发明中，封闭在系统内的工质例如可选自氦气、氮气、氢气、空气及其混合物中的任一种。当然，可以想到根据具体需求也可以选用其它合适的工质。

另外，在本发明中，根据需要脉管可按照直线布置、U形布置和同轴布置中的任一方式布置。在这里，直线电机可以为电磁振动直线电机，也可以采用复合次级直线电机和直线步进电机中的任一种。

根据本发明，当该系统作为热压缩机工作时，在换热器处还设有加热器，以将热量输入系统中。在这里加热器可以使用例如液体燃料、气体燃料、固体燃料、余热、太阳能、化学反应能和放射性同位素能源等中的任一种进行加热。只要是能产生一定温度的热量，该脉管型热压缩机系统就可以工作。为了提高系统的能量利用效率，在加热器的外侧还设有绝热材料层和/或防辐射层。

另外，在本发明中，散热器为风冷式散热器或水冷式散热器。应当理解，根据不同的需要，可以采用任何合适形式的散热方式。

本发明的脉管系统具有多用途性，不仅能用作脉管制冷机用于较宽温度范围的制冷；此外还可以利用各种能源所产生的热量，用作热压缩机带动负载工作。这种脉管系统还具有系统振动小、噪音低、排放污染小的优点。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1为根据本发明的脉管系统一个实施例的结构示意图；

图2为图1所示脉管系统用作热压缩机时的结构示意图。

具体实施方式

图1为根据本发明的多用途脉管系统的一个实施例的结构示意图。从图中可以看出，该脉管系统包括以流体连通方式顺次连接的冷却器1、回热器2、换热器3、脉管4和散热器5。该系统还包括内部装有工质的气缸8，在气缸8内设有活塞9将其隔离成膨胀气缸7和压缩气缸10两部分，膨胀气缸7和压缩气缸10通过连接管道6分别与冷却器1和散热器5流体连通。

在上述多用途脉管系统中，还设有直线电机11，直线电机的主轴与活塞同轴布置。在该实施例中，直线电机11为电磁振动直线电机，但本领域技术人员应当理解，其它任何合适的直线电机例如复合次级直线电机、直线步进电机等也是允许的。另外，直线电机11具有行程限制器(未示出)，通过该行程限制器的控制，实现活塞在气缸内周期性往复运动。

在本发明中，使用的回热器2和脉管4均是低温制冷技术中常用到的装置。回热器2由具有高比热容和低阻力系数的多孔介质固体填料组成，填料可以是细金属丝网例如不锈钢、磷青铜等，小金属球或颗粒以及磁性材料等组成。脉管4是是一种空管，两端设有换热器，通过周期性的绝热充气和绝热放气，气体在管内不停地交变流动，以实现制冷效应。