[实用新型]斯特林循环制冷机的热力组件

说明书

本实用新型属于制冷技术领域，涉及对斯特林循环制冷机的改进。

已公开的各种改良斯特林循环制冷机方案都有一个共同的缺点，例如美国专利3074244和4796430公开的改良斯特林循环制冷机方案，其回热器和冷头内部的气流通道成90°角，回热器和微型散热器的连接也有一个转折角。由于在高压区存在这两个曲折，使工质流道不够通畅，压力损失较大。又由于高压工质流从微型散热器进入回热器需有一个转折整流区而增加了死容积。这两者都导致了热效率的降低。此外，这种结构使高压腔多出一个安装接合面，增加了工质气体泄漏的隐患，降低了可靠性。

本实用新型的目的是克服现有改良斯特林循环制冷机方案的上述缺点，提供一种改良斯特林循环制冷机热力组件的新结构，降低工质流道的阻力，提高热效率和工作的可靠性。

本实用新型的技术方案是：一种斯特林循环制冷机的热力组件，由带有气流通道2的冷头1、回热器3、微型散热器4、膨胀活塞缸5、汽缸头6、回热器压板8组成，回热器3的冷端与冷头1中的气流通道2连通，回热器3的热端与安装在汽缸头6中的微型散热器4连通，膨胀活塞缸5的一端与气流通道2的另一端连接，膨胀活塞缸5的另一端安装在汽缸头6中，回热器压板8固定在活塞缸5和回热器3上，回热器3、微型散热器4和膨胀活塞缸5通过冷头1上的气流通道2连通，构成一个封闭的通道，其特征在于，回热器3与微型散热器4共轴并焊接为一体；回热器3与气流通道2的夹角α为135°±15°。

本实用新型的优点是：第一、微型散热器和回热器共轴成一条直线，而且高压工质流又以135°±15°的角度进入膨胀腔，使工质得到整流，大大减少了流阻和死容积，提高了热效率。第二、由于微型散热器和回热器共轴成一直线，并焊接为一体，消除了它们之间的安装接合面，在最容易泄漏高压工质的部位，改善了流道的密封性，从而提高了整机工作可靠性。第三、回热器的布局突破了传统的垂直方式，而采用倾斜方式，扩大了压缩缸和膨胀缸之间的距离，大大扩大了将马达与曲轴合二为一的机电一体化的先进驱动机构的适用范围，并扩大了工程设计的优化裕度。例如，按本实用新型设计的一个改良斯特林循环制冷机方案，其内腔由Φ260毫米减小到Φ210毫米，大幅度减轻了作为压力容器的曲轴箱的压力负荷，也减少了整机的外径尺寸。

附图说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是回热器3、微型散热器4、气流通道2之间的角度示意图。

下面结合附图给出的实施例对本实用新型做进一步说明。参见图1，本热力组件由带有气流通道2的冷头1、回热器3、微型散热器4、膨胀活塞缸5、汽缸头6、回热器压板8组成。以不锈钢管为管壁的回热器3的冷端与气流通道2的一端密封连通，回热器3的热端与安装在汽缸头6中的铜质微型散热器4连通。膨胀活塞缸5的一端与气流通道2的另一端密封连接，膨胀活塞缸5的另一端安装在汽缸头6中的安装孔内。回热器压板8固定在活塞缸5和回热器3上。回热器3、微型散热器4和膨胀活塞缸5通过冷头1上的气流通道2连通，构成一个可变容积的密闭腔。被压缩缸压缩的高压气体工质，一般为氮气或氦气，在这个密闭腔内实现等温压缩、等容降压、等温膨胀和等容增压四个热力过程，也就是完成一个近似逆斯特林循环的热力循环。本实用新型的改进在于，第一、回热器3与微型散热器4共轴，连成直线，并焊接为一体。参见图2，线段AD代表气流通道2的轴线，线段AB代表回热器3的轴线，线段BC代表微型散热器4的轴线，在已有技术中线段ABC为折线通道，在本实用新型中，线段ABC变成直线通道，消除了转折整流区的死容积。而且，回热器3和微型散热器4焊接为一体，提高了密封性。第二、将回热器3与冷头1由垂直连接改为倾斜连接，使回热器3与气流通道2的夹角α即图2中线段AD与AB的夹角，形成135°±15°的整流角度。从而减少工质在过渡界面上高速流动的压力损失。

为了增加冷头的刚性并承受拉力，可以在冷头1的两侧各固定一个拉力管7，其一端与冷头1固定，另一端与回热器压板8固定。