[实用新型]一种机架及脉管型自由活塞斯特林制冷机

说明书

根据本实用新型的机架及脉管型自由活塞斯特林制冷机，机架包括法兰、膨胀活塞管、压缩活塞管以及底座，膨胀活塞管为直管，一端与圆盘相连，另一端为自由端，用于连接制冷机的脉冲管，膨胀活塞管内具有柱形的热交换腔和柱形的膨胀活塞腔，热交换腔连通脉冲管，脉冲管、热交换腔以及膨胀活塞腔同轴线且相连通，压缩活塞管为直管，设置在底座中，一端与法兰相连，另一端为自由端，压缩活塞管内具有柱形压缩活塞腔，压缩活塞腔与膨胀活塞腔同轴线且相连通，平行于压缩活塞腔轴线，圆盘上设置有多个连通压缩活塞腔与外部的通孔，压缩活塞腔的内径大于膨胀活塞腔的内径，膨胀活塞腔的内径大于热交换腔的内径，热交换腔的内径与脉冲管的内径相同。

技术领域

本实用新型属于制冷领域，具体涉及一种机架及脉管型自由活塞斯特林制冷机。

背景技术

低温制冷机制冷作为一种重要的获取低温的方法，其广泛应用于航空、军事、超导、通信、电子、冶金、工业气体液化以及生物医疗等领域。特别是近年来，我国航天事业的蓬勃发展，使得低温制冷机在航空航天的应用需求越来越明显，低温制冷机在超导、红外探测器以及气体低温液化方面的应用也越来越广泛。

GLACIER(General Laboratory Active Cryogenic ISS ExperimentRefrigerator)是NASA研制的第一台可同时用于空间站及飞船两个平台的-80℃低温存储装置，采用自由活塞斯特林制冷机制冷，在风模式下，可实现4℃至-95℃的制冷温度；在水冷却模式下，可实现4℃至-160℃的低温存储。为进一步提高在轨及上、下行过程中低温存储能力，NASA与阿拉巴马大学伯明翰分校合作开发了单模块单元尺寸(273x460x522mm)的低温存储产品Polar。该装置同样采用了自由活塞斯特林制冷机作为冷源，可实现-80℃低温存储及样本运输，最大保存容积为12.7L。

由于空间制冷对能耗有严格的要求，因此提高制冷机的效率一直就是空间制冷机的主流研究方向，目前主流的空间制冷机主要是斯特林制冷机和脉管制冷机，比较二者的理论制冷效率，从热力学角度而言，同温限工作下的脉管制冷机效率总是低于斯特林制冷机的。

脉管制冷机的效率之所以低于斯特林制冷机，主要是因为脉管制冷机不像斯特林制冷机有膨胀活塞这样的结构将气体的膨胀功“反馈”至压缩腔，脉管热端的膨胀功主要以热量的形式通过调相机构如惯性管和小孔等耗散至环境中，造成脉管制冷机效率较低。

实用新型内容

为了在保证脉管制冷机自身优点的同时，提高其制冷效率，声功回收型脉管制冷机应运而生。对于小冷量需求的场合，脉管制冷机在调相机构中耗散的声功非常小，声功回收的意义并不十分显著，而对于在中高温区制冷的大功率脉管制冷机而言，其热端耗散的声功十分可观，对这部分声功的有效回收有望大幅提高其制冷效率。因此，声功回收型脉管制冷机在中温区大冷量方面具有较高研究价值。

本实用新型的目的之一在于提供一种用于自由活塞斯特林制冷机的新型机架及脉管型自由活塞斯特林制冷机。

本实用新型提供了一种用于自由活塞斯特林制冷机的机架，具有这样的特征，包括：法兰、膨胀活塞管、压缩活塞管以及底座，其中，法兰呈圆盘形状，该法兰的一侧面设置有同心的圆盘，另一侧面与底座相连，底座呈筒状，一端与法兰相连，另一端为自由端，底座的中心线与法兰的中心线重合，膨胀活塞管为直管，一端与圆盘相连，另一端为自由端，用于连接制冷机的脉冲管，膨胀活塞管内具有柱形的热交换腔和柱形的膨胀活塞腔，热交换腔连通脉冲管，脉冲管、热交换腔以及膨胀活塞腔同轴线且相连通，压缩活塞管为直管，设置在底座中，一端与法兰相连，另一端为自由端，压缩活塞管内具有柱形压缩活塞腔，压缩活塞腔与膨胀活塞腔同轴线且相连通，平行于压缩活塞腔轴线，圆盘上设置有多个连通压缩活塞腔与外部的通孔，压缩活塞腔的内径大于膨胀活塞腔的内径，膨胀活塞腔的内径大于热交换腔的内径，热交换腔的内径与脉冲管的内径相同。

在本实用新型提供的用于自由活塞斯特林制冷机的机架中，还可以具有这样的特征：其中，通孔的数量在3-9个之间。