[实用新型]一种分置式斯特林制冷机调试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种分置式斯特林制冷机调试装置。

背景技术

斯特林制冷机是按逆向斯特林循环工作的气体回热式闭循环制冷机，具有结构紧凑、工作温度范围宽、启动快、效率高、可靠耐用等优点，现被广泛地应用于军事、航天、超导、红外探测等领域。斯特林制冷机分为整体式制冷机和分置式制冷机，其中分置式斯特林制冷机属于由两个分离的往复运动气缸组成的活塞-排出器型制冷机，膨胀机气缸中的排出器与曲轴没有机械连接，可在气缸中自由移动。因此，分置式斯特林制冷机的主要问题是如何维持膨胀机活塞在膨胀机气缸中的正确行程，并且保持与压缩机的运动具有合适的相位关系。

膨胀机活塞由压缩机产生的周期性压力波所驱动，膨胀机活塞及其支撑弹簧组成一个受迫振动系统。气体在膨胀机活塞中运动及气体压力的变化形成了系统阻尼，产生的阻尼力能产生合适的相位差，使膨胀机活塞的运动比压缩机活塞的运动总是超前一个相位角，从而产生有效的制冷效率。因斯特林制冷机是机电一体化产品，实际工况下的计算需要假设和忽略很多因素，并且国内机械加工件的一致性较难保证。因此，膨胀机的设计是先通过理论计算出膨胀机活塞在膨胀机气缸中的正确行程及膨胀机弹簧的刚度，再进行一些调试，从而获得膨胀机最佳的参数。目前，在分置式斯特林制冷机的膨胀机调试过程中，先通过计算得到膨胀机弹簧的刚度，考虑到计算结果的不精确性，再在计算范围内进行重复调试试验获得最佳参数。每次试验都经由拆装、检漏、抽真空、充气、降温、加载等多个步骤完成，且需进行反复拆装改变参数并试验，增加了调试人员的工作量，浪费时间和资源，效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分置式斯特林制冷机调试装置，该调试装置能够有效缩短调试时间、提高调试效率，且无需反复调试，减少了工作量。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种分置式斯特林制冷机调试装置，包括调节螺杆、设在调节螺杆外周的波纹管和设在波纹管外周的支架，所述的支架通过连接法兰与膨胀机气缸相连，所述的波纹管一端与连接法兰固定连接，另一端与调节螺杆固定连接，所述的调节螺杆一端经连接法兰与膨胀机弹簧相连，另一端经所述支架的端部延伸出一延伸调节部，所述的延伸调节部上设有调节螺母。

所述的连接法兰与膨胀机气缸之间、所述的调节螺杆与所述的波纹管之间均设有密封件。

所述支架有调节螺杆伸出的一端固定连接有挡圈，所述的调节螺杆经挡圈和支架延伸出一延伸调节部。

所述的连接法兰的内孔中固定连接有弹簧卡头，所述的调节螺杆经弹簧卡头与膨胀机弹簧相连。

所述的调节螺杆上设有法兰，所述的波纹管通过法兰与所述的调节螺杆固定连接。

所述的密封件为O型密封圈。

本实用新型的原理：

利用斯特林制冷机动力学模型，建立膨胀机谐振的振动方程                                                。从该方程可知，通过调整系统的刚度M，可使压缩机与膨胀机相互匹配，保持运动具有合适的相位关系。通过调整膨胀机弹簧的有效长度，进而调整膨胀机的整个综合刚度值，使得膨胀机综合刚度与综合质量比值尽量接近(2πf)²，从而能够保证膨胀机工作在谐振状态。这样就能将压缩机与膨胀机有效地匹配起来，保持运动具有合适的相位关系，使制冷效果更加优化。

分置式斯特林制冷机调试是制冷机最关键的工艺之一，通过分置式斯特林制冷机调试装置，可在不考虑制冷机膨胀机网片装配质量、膨胀机弹簧刚度、膨胀机加工精度等单个影响因素，利用膨胀机弹簧对膨胀机综合刚度的影响，改变膨胀机弹簧刚度，使膨胀机与压缩机输出的压力波正确地匹配起来。这不仅减少了根据经验进行盲调的次数，大大缩短了调试时间，还提高了制冷机调试生产效率及成功率。

本实用新型的优点：

（1）本实用新型通过调整膨胀机弹簧的有效长度，进而调整膨胀机的整个综合刚度值，使得膨胀机综合刚度与综合质量比值接近(2πf)²，从而保证膨胀机工作在谐振状态，使压缩机与膨胀机相匹配并保持运动具有合适的相位关系，使制冷效果更加优化。

（2）本实用新型通过旋转调节螺母，使调节螺杆沿轴线上下往复运动，进而带动膨胀机弹簧上下往复运动，从而可确定膨胀机弹簧的有效长度。因为调节螺母的旋转精度很高，所以通过紧密螺纹的微小调整，就可实现膨胀机弹簧有效长度的微小调整，从而能够保证调试结果的精度和准确性。