《紧凑耦合的惯性管型直线脉冲管制冷机及制造方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《紧凑耦合的惯性管型直线脉冲管制冷机及制造方法.pdf（13页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103851822 A (43)申请公布日 2014.06.11 CN 103851822 A (21)申请号 201410020987.3 (22)申请日 2014.01.17 F25B 9/14(2006.01) (71)申请人 中国科学院上海技术物理研究所 地址 200083 上海市虹口区玉田路 500 号 (72)发明人 党海政 (74)专利代理机构 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人 郭英 (54) 发明名称 紧凑耦合的惯性管型直线脉冲管制冷机及制 造方法 (57) 摘要 本发明公开了一种紧凑耦合的惯性管型高频 直线脉冲管制冷机及制造方法， 该制冷。
2、机由主基 座、 次基座、 压缩机异形基座、 对置式直线压缩机 主构件、 压缩机左外壳、 压缩机右外壳、 脉冲管热 端换热器、 主换热器、 次换热器、 蓄冷器、 脉冲管、 冷端换热器、 真空罩、 脉冲管连管、 惯性管、 气库、 保护罩、 托举支撑组成。 该发明可以充分发挥直线 脉冲管制冷机、 惯性管调相装置以及直线压缩机 的结构特点， 实现整体系统的紧凑性和高可靠， 对 直线脉管制冷机在航空航天等特殊领域的实用化 具有重要意义。 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 7 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书7页 附图2。
3、页 (10)申请公布号 CN 103851822 A CN 103851822 A 1/3 页 2 1. 一种紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机， 包括主基座 （1） 、 次基座 （2） 、 压 缩机异形基座 （3） 、 对置式直线压缩机主构件 （4） 、 压缩机左外壳 （5） 、 压缩机右外壳 （6） 、 脉冲管热端换热器 （7） 、 主换热器 （8） 、 次换热器 （9） 、 蓄冷器 （10） 、 脉冲管 （11） 、 冷端换热 器 （12） 、 真空罩 （13） 、 脉冲管连管 （14） 、 惯性管 （15） 、 气库 （16） 、 保护罩 （17）及托举支撑 （29） ， 其特征在。
4、于， 主基座 （1） 作为整个结构的总支撑基座 ； 次基座 （2） 的下端加工出次基 座下端面 （18） ， 并支撑于主基座上端面 （19） 之上， 次基座 （2） 的上端分别加工出次基座左 上支撑弧面 （20） 及次基座右上支撑弧面 （21） ， 分别支撑于压缩机左外壳 （5） 及保护罩 （17） 的外壳面下侧 ； 压缩机异形基座 （3） 、 对置式直线压缩机主构件 （4） 、 压缩机左外壳 （5） 、 及 压缩机右外壳 （6） 构成一台对置式直线压缩机 ； 该压缩机采用双活塞对置式结构， 左右两 部分沿中心轴线 （36） 完全对称 ； 在压缩机异形基座 （3） 上部中央垂直开通压缩机出气孔。
5、 （22） ， 通过压缩机出气孔 （22） 实现对置式直线压缩机的压缩腔 （23） 和漏斗形孔道 （28） 之 间的连通 ； 在压缩机异形基座 （3） 的上侧加工出一个压缩机上支撑台 （24） ， 压缩机上支撑 台 （24） 通过支撑台平面 （25） 对主换热器 （8） 进行垂直支撑， 同时作为同轴脉冲管制冷机 热端的主散热结构 ； 在压缩机上支撑台 （24） 上加工出上支撑台贯穿孔 （40） ； 压缩机左外壳 （5） 的开口端与压缩机异形基座 （3） 的基座左下侧面 （26） 密封焊接， 压缩机右外壳 （6） 的 开口端与压缩机异形基座 （3） 的基座右下侧面 （27） 密封焊接 ； 次换热。
6、器 （9） 从下部同心地 插入主换热器 （8） 之内并焊接连接 ； 压缩机出气孔 （22） 直接连接在次换热器 （11） 上， 并通 过次换热器 （11） 内的漏斗形孔道 （28） 实现与蓄冷器 （10） 连通 ； 蓄冷器 （10） 从上部同心 地插入主换热器 （8） 之内并焊接连接 ； 冷端换热器 （12） 设置于蓄冷器 （10） 和脉冲管 （11） 的连接处， 冷端换热器 （12） 为一方型中通结构， 左右开通锥形狭缝孔 （41） ， 分别与蓄冷器 （10） 和脉冲管 （11） 连通 ； 脉冲管 （11） 和蓄冷器 （10） 分别从上下方同心地垂直插入冷端换 热器 （12） 内并焊接连接 。
7、； 在脉冲管 （11） 上部设置脉冲管热端换热器 （7） ， 脉冲管 （11） 从下 部垂直插入脉冲管热端换热器 （7） 内部并焊接连接 ； 脉冲管热端换热器 （7） 为一异形复合 结构， 其下部为一从内部密集切割狭缝的圆柱形狭缝换热体 （35） ， 上部为一内部开通连通 孔 （42） 的连接盖头 （43） ， 圆柱形狭缝换热体 （35） 和连接盖头 （43） 焊接在一起组成脉冲管 热端换热器 （7） ， 托举支撑 （29） 的一端与支撑台平面 （25） 连接固定， 另一端对脉冲管热端 换热器 （7） 起托举支撑作用 ； 脉冲管连管 （14） 的一端与脉冲管热端换热器 （7） 连接， 并通 过。
8、脉冲管热端换热器 （7） 内的连通孔 （42） 以及圆柱形狭缝换热体 （35） 与脉冲管 （11） 连 通， 脉冲管连管 （14） 的另一端穿过上支撑台贯穿孔 （40） ， 然后与惯性管进口 （30） 连通 ； 惯 性管 （15） 紧密盘绕于压缩机右外壳 （6） 之上， 惯性管出口 （31） 与气库进气口 （32） 连接 ； 气 库 （16） 为一内环直径略大于压缩机右外壳 （6） 外径的中空密闭容积， 气库内环面 （33） 紧 扣在压缩机右外壳 （6） 之上 ； 工作气体在由压缩机异形基座 （3） 、 对置式直线压缩机主构件 （4） 、 压缩机左外壳 （5） 、 压缩机右外壳 （6） 、 主。
9、换热器 （8） 、 次换热器 （9） 、 蓄冷器 （10） 、 脉冲 管 （11） 、 冷端换热器 （12） 、 脉冲管热端换热器 （7） 、 脉冲管连管 （14） 、 惯性管 （15） 以及气库 （16） 组成的密闭空间内往复振荡 ； 保护罩 （17） 为一端封闭的罩壳， 其开口端与压缩机异形 基座 （3） 的右上侧面 （34） 密封焊接， 将惯性管 （15） 、 气库 （16） 以及压缩机右外壳 （6） 罩于 其中 ； 从而共同形成一种紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机。 2. 一种如权利要求 1 所述的紧凑耦合的惯性管型高频直线型脉冲管制冷机的制造方 法， 其特征在于， 主基座 （1。
10、） 由厚度为 20 40mm 的高导热率金属平板制作而成， 平板上下 权 利 要 求 书 CN 103851822 A 2 2/3 页 3 表面的平面度均使用精密车床、 铣床和磨床加工保证处于 1.0 5.0m 之间， 平板水平放 置， 对整个结构进行垂直支撑 ； 次基座 （2） 由高导热金属材料制作而成， 次基座下端面 （18） 的平面度使用精密车床、 铣床和磨床加工保证处于 1.0 5.0m 之间， 次基座左上支撑弧 面 （20） 及次基座右上支撑弧面 （21） 均使用慢走丝线切割的方法加工， 分别与压缩机左外 壳 （5） 及保护罩 （17） 的外壳面弧面相配合 ； 压缩机异形基座 （3）。
11、 采用高导热率和高强度 的金属材料制作， 其上侧采用精密数控机床加工出压缩机上支撑台 （24） ， 压缩机上支撑台 （24） 的上表面使用精密车床、 铣床和磨床加工出支撑台平面 （25） ， 保证支撑台平面 （25） 本 身的平面度处于 3.0 5.0m 之间， 且支撑台平面 （25） 与主基座 （1） 之间的平行度保持在 2.0 3.0m 之间 ； 在压缩机上支撑台 （24） 上使用钻床加工出上支撑台贯穿孔 （40） ； 压缩 机左外壳 （5） 和压缩机右外壳 （6） 均采用高强度的金属材料制作， 其中压缩机左外壳 （5） 的 开口端与压缩机异形基座 （3） 的基座左下侧面 （26） 采用电。
12、子束技术密封焊接， 压缩机右外 壳 （6） 的开口端与压缩机异形基座 （3） 的基座右下侧面 （27） 采用电子束技术密封焊接 ； 压 缩机出气孔 （22） 以及次换热器 （9） 内的漏斗形孔道 （28） 的漏斗下开口 （44） 均使用线切割 方法切割而成， 保证压缩机出气孔 （22） 与漏斗下开口 （44） 的孔径均相同， 最大误差不超过 5.0m， 且保证连接时压缩机出气孔 （22） 与漏斗下开口 （44） 的孔心在一条直线上， 最大误 差不超过 10.0m ； 通过压缩机出气孔 （22） 与漏斗形孔道 （28） 实现对置式直线压缩机的压 缩腔 （23） 和蓄冷器 （10） 之间的连通 ；。
13、 脉冲管 （11） 采用低导热率的不锈钢或者钛合金材料 制作， 采用慢走丝线切割方法加工而成， 内壁研磨抛光， 保证内壁光洁度优于 0.5m ； 蓄冷 器 （10） 由蓄冷管 （37） 和填充于蓄冷管 （37） 内部的圆片形蓄冷填料 （38） 组成， 其中蓄冷管 （37） 采用低导热率的不锈钢或者钛合金材料制作， 采用慢走丝线切割方法加工而成， 内壁 研磨抛光， 保证内壁光洁度优于 2.0m， 圆片形蓄冷填料 （38） 由高比热的丝网或者球状物 紧密充填而成 ； 主换热器 （8） 和次换热器 （9） 均采用高导热率的高纯无氧铜材料制作， 其中 主换热器 （8） 内部使用慢走丝线切割技术加工成一。
14、中空结构， 次换热器 （9） 从下部同心地 插入主换热器 （8） 内， 二者之间的连接面使用真空钎焊技术焊接 ； 次换热器下端面 （45） 与 支撑台平面 （25） 密切贴合， 二者之间使用螺栓连接 ； 在次换热器 （9） 内与蓄冷器 （10） 垂直 同心的位置使用精密机床加工出漏斗形孔道 （28） ， 内壁研磨抛光， 使其表面光洁度均高于 0.01mm ； 蓄冷器 （10） 的下端从上部同心地插入主换热器 （8） 之内， 插入深度保持在 2.0 4.0mm 之间， 插入部位的接触面均使用真空钎焊技术焊接 ； 冷端换热器 （12） 采用高导热率 的无氧铜材料制作， 设置在蓄冷器 （10） 和脉。
15、冲管 （11） 之间， 其外部为方形结构， 在方形结 构的中部采用慢走丝线切割加工方法开通锥形狭缝孔 （41） ， 与脉冲管 （11） 和蓄冷器 （10） 连通， 冷端换热器 （12） 的上下两端分别与脉冲管 （11） 及蓄冷器 （10） 的管壁采用真空钎焊 技术焊接连接 ； 托举支撑 （29） 采用较高强度的金属材料加工而成， 其下端支撑于支撑台平 面 （25） 之上并连接固定， 上端对脉冲管热端换热器 （7） 起托举支撑作用， 托举支撑 （29） 的 上下两端均采用真空钎焊技术分别与脉冲管热端换热器 （7） 和压缩机上支撑台 （24） 进行 焊接连接 ； 真空罩 （13） 采用不锈钢材料使。
16、用精密数控机床加工而成， 其一端封闭， 开口端 环面 （43） 与主换热器 （8） 的上端面通过螺栓和 “O” 型橡胶圈密封连接， 真空罩 （13） 内部使 用真空分子泵保持优于 3.010-5Pa 的真空度 ； 脉冲管连管 （14） 采用内径 1.0 10.0mm 的 纯铜管制作而成， 其一端与脉冲管热端换热器 （7） 内的连通孔 （42） 使用真空钎焊技术焊接 在一起， 脉冲管连管 （14） 的另一端穿过上支撑台贯穿孔 （40） ， 然后使用真空钎焊技术与惯 权 利 要 求 书 CN 103851822 A 3 3/3 页 4 性管进口 （30） 焊接在一起 ； 惯性管 （15） 采用单段。
17、或多段细长金属铜管制作， 然后紧密盘绕 于压缩机右外壳 （6） 之上， 惯性管出口 （31） 与气库进气口 （32） 使用真空钎焊技术焊接在一 起 ； 气库 （16） 采用高导热率的柔韧金属材料制作， 使用精密数控机床与真空钎焊技术制作 成一个内环直径略大于压缩机右外壳 （6） 外径、 而外环直径略小于保护罩 （17） 内径的中空 密闭容积， 气库 （16） 的内环紧扣于压缩机右外壳 （6） 之上 ； 保护罩 （17） 采用高导热率的金 属材料制作， 使用精密数控机床加工成一个一端封闭的壳体， 保护罩 （17） 的开口端与压缩 机异形基座 （3） 的右上侧面 （34） 采用电子束技术密封焊接，。
18、 将惯性管 （15） 、 气库 （16） 以及 压缩机右外壳 （6） 罩于其中。 3. 根据权利要求 1 所述的一种紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机， 其特征在 于， 由所述的惯性管 （15） 、 气库 （16） 和保护罩 （17） 组成的调相机构除耦合在压缩机右外壳 （6） 上外， 还能耦合到压缩机左外壳 （5） 上。 权 利 要 求 书 CN 103851822 A 4 1/7 页 5 紧凑耦合的惯性管型直线脉冲管制冷机及制造方法 技术领域 0001 本发明属于制冷与低温工程领域， 涉及脉冲管制冷机， 特别涉及一种紧凑耦合的 惯性管型直线脉冲管制冷机及制造方法。 背景技术 0002 。
19、脉冲管制冷机是对回热式低温制冷机的一次重大革新， 它取消了广泛应用于常规 回热式低温制冷机 （如斯特林和G-M制冷机） 中的冷端排出器， 实现了冷端的低振动、 低干扰 和无磨损 ； 而经过结构优化和调相方式上的重要改进， 在典型温区， 其实际效率也已达到回 热式低温制冷机的最高值。这些显著优点使得脉冲管制冷机成为近 30 年来低温制冷机研 究的一大热门， 在航空航天、 低温电子学、 超导工业和低温医疗业等方面都获得了广泛的应 用。 0003 根据脉冲管与蓄冷器的相互关系， 脉冲管制冷机又可分为如下三种典型布置方 式 ： U 型、 同轴型和直线型。三类脉冲管制冷机都主要由压缩机、 连管、 脉冲管。
20、冷指 （包括蓄 冷器热端换热器、 蓄冷器、 冷端换热器、 脉冲管、 脉冲管热端换热器以及调相机构） 组成。直 线型布置中脉冲管和蓄冷器处于一条直线上 ； U 型布置是指脉冲管和蓄冷器平行布置， 脉 冲管和蓄冷器的冷端通过管道连接 ； 同轴型布置是指脉冲管和蓄冷器同心地布置在一起。 0004 调相机构是脉冲管制冷机的关键部件之一。 脉冲管制冷机区别于常规回热式低温 制冷机 （如斯特林或 G-M 制冷机） 的最大特点便是取消了冷端用于调节相位的排出器， 而在 热端布置了相应的调相机构。 常用的调相机构主要有小孔加气库、 阀门加气库、 喷嘴加气库 以及惯性管加气库等， 相应地， 脉冲管制冷机根据上述。
21、调相机构的不同而分为小孔型、 阀门 型、 喷嘴型、 惯性管型脉冲管制冷机等等。其中惯性管型脉冲管制冷机因其调相范围宽、 结 构简单、 性能稳定可靠等突出优点成为航天及军事应用脉冲管制冷机的首选机种。 0005 驱动脉冲管制冷机的压缩机分为直线压缩机和 G-M 型压缩机两种。航天及军事等 应用领域的脉冲管制冷机， 对重量和体积有非常严格的限制， 针对这部分应用的脉冲管制 冷机一般都采用轻量化高频运转的直线压缩机， 直线压缩机的工作频率在 30Hz 以上， 而针 对地面应用的较为笨重的 G-M 型压缩机的频率一般在 1 2Hz。因而， 根据驱动压缩机的 不同， 又将脉冲管制冷机分为由直线压缩机驱动。
22、的高频脉冲管制冷机和由 G-M 型压缩机驱 动的低频脉冲管制冷机两种。由直线压缩机驱动的高频脉冲管制冷机由于结构紧凑、 重量 轻、 体积小、 效率高、 运转可靠、 预期寿命长等突出优点， 正日益成为新一代航天回热式低温 制冷机的更新换代品种。 0006 图 1 显示了三种典型布置形式的直线压缩机驱动的惯性管型高频脉冲管制冷机 的常规组合示意图， 其中 ：（1） 为 U 型，（2） 为同轴型，（3） 为直线型。根据图 1， 三种典型布 置形式都由直线压缩机、 连管、 蓄冷器热端换热器、 蓄冷器、 冷端换热器、 脉冲管、 脉冲管热 端换热器、 惯性管以及气库组成。 0007 由图 1 可以看出， 。
23、脉冲管制冷机采用直线型布置方式时， 脉冲管和蓄冷器处于一 条直线上， 气流在冷端不需要折返， 因而最大限度地降低了冷端换热器的流动阻力， 给冷端 说 明 书 CN 103851822 A 5 2/7 页 6 气流以最小的扰动， 因而在三种布置方式中制冷效率最高， 在给定能耗时的制冷潜力最大。 近年来， 随着相关应用 （如航天与军事红外器件冷却应用等） 对制冷机提出的要求越来越苛 刻， 直线型脉冲管制冷机高制冷效率和大制冷量潜力的优势正日益受到高度重视， 逐渐显 示出越来越广阔的应用前景。 0008 由图 1 可以看出， 惯性管主要使用一些长径比很大的细长金属管， 气库主要使用 能提供一定空容积。
24、的金属容器。对于实际应用而言， 由惯性管和气库组成的调相机构与直 线压缩机、 直线脉冲管冷指的耦合需要在不影响效率情况下的结构紧凑化是一个至关重要 的问题 （特别是对于航天及军事应用而言） 。在很多情况下， 往往因为无法提供一个能实用 化的紧凑结构， 或者紧凑化后带来了很可观的效率降低， 而使得许多已研制成功的脉冲管 制冷机原理样机无法进入真正的实用化。 0009 对于直线型脉冲管制冷机而言， 由于脉冲管与蓄冷器成一条直线， 结构十分松散， 对于其紧凑化设计更提出了非常大的挑战， 成为惯性管型高频 U 型脉冲管制冷机在实用化 方面的重要瓶颈之一。在强调应用可靠性与高制冷效率的航天及军事等领域，。
25、 获得实用化 的紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机已经逐渐成为应用实践中迫切需要解决的 一大难题。 发明内容 0010 有鉴于此， 本发明提出一种适用于惯性管型直线脉冲管冷指与直线压缩机的紧凑 耦合结构及制造方法。 0011 所发明的紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机， 由主基座 1、 次基座 2、 压 缩机异形基座3、 对置式直线压缩机主构件4、 压缩机左外壳5、 压缩机右外壳6、 脉冲管热端 换热器 7、 主换热器 8、 次换热器 9、 蓄冷器 10、 脉冲管 11、 冷端换热器 12、 真空罩 13、 脉冲管 连管 14、 惯性管 15、 气库 16、 保护罩 17、 托举支撑 。
26、29 组成， 其特征在于， 主基座 1 作为整个 结构的总支撑基座 ； 次基座 2 的下端加工出次基座下端面 18， 并支撑于主基座上端面 19 之 上， 次基座 2 的上端分别加工出次基座左上支撑弧面 20 及次基座右上支撑弧面 21， 分别支 撑于压缩机左外壳 5 及保护罩 17 的外壳面下侧 ； 压缩机异形基座 3、 对置式直线压缩机主 构件4、 压缩机左外壳5、 及压缩机右外壳6构成一台对置式直线压缩机 ； 该压缩机采用双活 塞对置式结构， 左右两部分沿中心轴线 36 完全对称 ； 在压缩机异形基座 3 上部中央垂直开 通压缩机出气孔 22， 通过压缩机出气孔 22 实现对置式直线压缩。
27、机的压缩腔 23 和漏斗形孔 道 28 之间的连通 ； 在压缩机异形基座 3 的上侧加工出一个压缩机上支撑台 24， 压缩机上支 撑台 24 通过支撑台平面 25 对主换热器 8 进行垂直支撑， 同时作为直线脉冲管制冷机热端 的主散热结构 ； 在压缩机上支撑台24上加工出上支撑台贯穿孔40 ； 压缩机左外壳5的开口 端与压缩机异形基座 3 的基座左下侧面 26 密封焊接， 压缩机右外壳 6 的开口端与压缩机异 形基座 3 的基座右下侧面 27 密封焊接 ； 次换热器 9 从下部同心地插入主换热器 8 之内并焊 接连接 ； 压缩机出气孔 22 直接连接在次换热器 11 上， 并通过次换热器 11。
28、 内的漏斗形孔道 28 实现与蓄冷器 10 连通 ； 蓄冷器 10 从上部同心地插入主换热器 8 之内并焊接连接 ； 冷端 换热器 12 设置于蓄冷器 10 和脉冲管 11 的连接处， 冷端换热器 12 为一方型中通结构， 左右 开通锥形狭缝孔 41， 分别与蓄冷器 10 和脉冲管 11 连通 ； 脉冲管 11 和蓄冷器 10 分别从上 下方同心地垂直插入冷端换热器 12 内并焊接连接 ； 在脉冲管 11 上部设置脉冲管热端换热 说 明 书 CN 103851822 A 6 3/7 页 7 器7， 脉冲管11从下部垂直插入脉冲管热端换热器7内部并焊接连接 ； 脉冲管热端换热器7 为一异形复合结。
29、构， 其下部为一从内部密集切割狭缝的圆柱形狭缝换热体 35， 上部为一内 部开通连通孔42的连接盖头43， 圆柱形狭缝换热体35和连接盖头43焊接在一起组成脉冲 管热端换热器 7， 托举支撑 29 的一端与支撑台平面 25 连接固定， 另一端对脉冲管热端换热 器 7 起托举支撑作用 ； 脉冲管连管 14 的一端与脉冲管热端换热器 7 连接， 并通过脉冲管热 端换热器 7 内的连通孔 42 以及圆柱形狭缝换热体 35 与脉冲管 11 连通， 脉冲管连管 14 的 另一端穿过上支撑台贯穿孔 40， 然后与惯性管进口 30 连通 ； 惯性管 15 紧密盘绕于压缩机 右外壳 6 之上， 惯性管出口 3。
30、1 与气库进气口 32 连接 ； 气库 16 为一内环直径略大于压缩机 右外壳 6 外径的中空密闭容积， 气库内环面 33 紧扣在压缩机右外壳 6 之上 ； 工作气体在由 压缩机异形基座3、 对置式直线压缩机主构件4、 压缩机左外壳5、 压缩机右外壳6、 主换热器 8、 次换热器 9、 蓄冷器 10、 脉冲管 11、 冷端换热器 12、 脉冲管热端换热器 7、 脉冲管连管 14、 惯性管 15 以及气库 16 组成的密闭空间内往复振荡 ； 保护罩 17 为一端封闭的罩壳， 其开口 端与压缩机异形基座 3 的右上侧面 34 密封焊接， 将惯性管 15、 气库 16 以及压缩机右外壳 6 罩于其中。
31、。从而共同形成一种紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机。 0012 下面结合附图对所发明的紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机的制造方 法说明如下 ： 0013 图 2 为所发明的紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机的平面剖视图 ； 图 3 为次基座 2 的立体示意图 ； 图 4（1） 和图 4（2） 分别为压缩机异形基座 3 的平面剖视图和 立体示意图 ； 图 5 为蓄冷器 10、 脉冲管 11、 冷端换热器 12 以及脉冲管热端换热器 7 的组合 剖视图 ； 图 6 为真空罩 13 的立体示意图 ； 图 7 为惯性管 15 的立体示意图 ； 图 8 为气库 16 的立体示意图 ； 主。
32、基座 1 由厚度为 20 40mm 的高导热率金属平板制作而成， 平板上下表 面的平面度均使用精密车床、 铣床和磨床加工保证处于1.05.0m之间， 平板水平放置， 对整个结构进行垂直支撑 ； 次基座 2 由高导热金属材料制作而成， 次基座下端面 18 的平面 度使用精密车床、 铣床和磨床加工保证处于 1.0 5.0m 之间， 次基座左上支撑弧面 20 及 次基座右上支撑弧面21均使用慢走丝线切割的方法加工， 分别与压缩机左外壳5及保护罩 17 的外壳面弧面相配合 ； 压缩机异形基座 3 采用高导热率和高强度的金属材料制作， 其上 侧采用精密数控机床加工出压缩机上支撑台 24， 压缩机上支撑台。
33、 24 的上表面使用精密车 床、 铣床和磨床加工出支撑台平面 25， 保证支撑台平面 25 本身的平面度处于 3.0 5.0m 之间， 且支撑台平面 25 与主基座 1 之间的平行度保持在 2.0 3.0m 之间 ； 在压缩机上 支撑台 24 上使用钻床加工出上支撑台贯穿孔 40 ； 压缩机左外壳 5 和压缩机右外壳 6 均采 用高强度的金属材料制作， 其中压缩机左外壳 5 的开口端与压缩机异形基座 3 的基座左下 侧面 26 采用电子束技术密封焊接， 压缩机右外壳 6 的开口端与压缩机异形基座 3 的基座右 下侧面 27 采用电子束技术密封焊接 ； 压缩机出气孔 22 以及次换热器 9 内的。
34、漏斗形孔道 28 的漏斗下开口 44 均使用线切割方法切割而成， 保证压缩机出气孔 22 与漏斗下开口 44 的孔 径均相同， 最大误差不超过 5.0m， 且保证连接时压缩机出气孔 22 与漏斗下开口 44 的孔 心在一条直线上， 最大误差不超过 10.0m ； 通过压缩机出气孔 22 与漏斗形孔道 28 实现对 置式直线压缩机的压缩腔23和蓄冷器10之间的连通 ； 脉冲管11采用低导热率的不锈钢或 者钛合金材料制作， 采用慢走丝线切割方法加工而成， 内壁研磨抛光， 保证内壁光洁度优于 0.5m ； 蓄冷器 10 由蓄冷管 37 和填充于蓄冷管 37 内部的圆片形蓄冷填料 38 组成， 其中蓄。
35、 说 明 书 CN 103851822 A 7 4/7 页 8 冷管 37 采用低导热率的不锈钢或者钛合金材料制作， 采用慢走丝线切割方法加工而成， 内 壁研磨抛光， 保证内壁光洁度优于 2.0m， 圆片形蓄冷填料 38 由高比热的丝网或者球状物 紧密充填而成 ； 主换热器8和次换热器9均采用高导热率的高纯无氧铜材料制作， 其中主换 热器 8 内部使用慢走丝线切割技术加工成一中空结构， 次换热器 9 从下部同心地插入主换 热器 8 内， 二者之间的连接面使用真空钎焊技术焊接 ； 次换热器下端面 45 与支撑台平面 25 密切贴合， 二者之间使用螺栓连接 ； 在次换热器 9 内与蓄冷器 10 垂。
36、直同心的位置使用精密 机床加工出漏斗形孔道 28， 内壁研磨抛光， 使其表面光洁度均高于 0.01mm ； 蓄冷器 10 的下 端从上部同心地插入主换热器 8 之内， 插入深度保持在 2.0 4.0mm 之间， 插入部位的接触 面均使用真空钎焊技术焊接 ； 冷端换热器 12 采用高导热率的无氧铜材料制作， 设置在蓄冷 器10和脉冲管11之间， 其外部为方形结构， 在方形结构的中部采用慢走丝线切割加工方法 开通锥形狭缝孔 41， 与脉冲管 11 和蓄冷器 10 连通， 冷端换热器 12 的上下两端分别与脉冲 管11及蓄冷器10的管壁采用真空钎焊技术焊接连接 ； 托举支撑29采用较高强度的金属材 。
37、料加工而成， 其下端支撑于支撑台平面 25 之上并连接固定， 上端对脉冲管热端换热器 7 起 托举支撑作用， 托举支撑29的上下两端均采用真空钎焊技术分别与脉冲管热端换热器7和 压缩机上支撑台24进行焊接连接 ； 真空罩13采用不锈钢材料使用精密数控机床加工而成， 其一端封闭， 开口端环面43与主换热器8的上端面通过螺栓和 “O” 型橡胶圈密封连接， 真空 罩13内部使用真空分子泵保持优于3.010-5Pa的真空度 ； 脉冲管连管14采用内径1.0 10.0mm 的纯铜管制作而成， 其一端与脉冲管热端换热器 7 内的连通孔 42 使用真空钎焊技 术焊接在一起， 脉冲管连管 14 的另一端穿过上。
38、支撑台贯穿孔 40， 然后使用真空钎焊技术与 惯性管进口30焊接在一起 ； 惯性管15采用单段或多段细长金属铜管制作， 然后紧密盘绕于 压缩机右外壳6之上， 惯性管出口31与气库进气口32使用真空钎焊技术焊接在一起 ； 气库 16 采用高导热率的柔韧金属材料制作， 使用精密数控机床与真空钎焊技术制作成一个内环 直径略大于压缩机右外壳 6 外径、 而外环直径略小于保护罩 17 内径的中空密闭容积， 气库 16 的内环紧扣于压缩机右外壳 6 之上 ； 保护罩 17 采用高导热率的金属材料制作， 使用精密 数控机床加工成一个一端封闭的壳体， 保护罩17的开口端与压缩机异形基座3的右上侧面 34 采用。
39、电子束技术密封焊接， 将惯性管 15、 气库 16 以及压缩机右外壳 6 罩于其中 ； 0014 所发明的紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机的制造方法， 压缩机左外壳 5 与压缩机右外壳 6 关于中心轴线 36 对称， 由惯性管 15、 气库 16 和保护罩 17 组成的调相 机构既可以耦合到压缩机右外壳 6 之上， 也可以耦合到压缩机左外壳 5 之上。 0015 本发明的优点在于充分适应了直线脉冲管制冷机、 惯性管调相装置以及直线压缩 机的结构特点， 实现了整体系统的紧凑性和高可靠， 对直线脉冲管制冷机在航空航天等特 殊领域的实用化具有重要意义。 附图说明 0016 图 1 为三种典型布。
40、置形式的直线压缩机驱动的惯性管型高频脉冲管制冷机的常 规组合示意图， 其中 ：（1） 为 U 型，（2） 为同轴型，（3） 为直线型。其中 46 为直线压缩机， 47 为蓄冷器热端换热器， 48 为蓄冷器， 49 为冷端换热器， 50 为脉冲管， 51 为脉冲管热端换热 器， 52 为惯性管， 53 为气库 ； 0017 图 2 为所发明的紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机的平面剖视图， 其中 说 明 书 CN 103851822 A 8 5/7 页 9 1 为主基座， 2 为次基座， 3 为压缩机异形基座， 4 为对置式直线压缩机主构件， 5 为压缩机左 外壳， 6 为压缩机右外壳， 7。
41、 为压缩机连管， 8 为主换热器， 9 为次换热器， 10 为蓄冷器， 11 为 脉冲管， 12 为冷端换热器， 13 为真空罩， 14 为脉冲管连管， 15 为惯性管， 16 为气库， 17 为保 护罩， 18 为次基座下端面， 19 为主基座上端面， 22 为压缩机出气孔， 23 为压缩腔， 29 为托举 支撑， 36 为中心轴线 ； 0018 图 3 为次基座 2 的立体示意图， 其中 20 为次基座左上支撑弧面， 21 为次基座右上 支撑弧面 ； 0019 图 4（1） 和图 4（2） 分别为压缩机异形基座 3 的平面剖视图和立体示意图， 其中 24为压缩机上支撑台， 25为支撑台平面。
42、， 26为基座左下侧面， 27为基座右下侧面， 34为右上 侧面， 40 为上支撑台贯穿孔 ； 0020 图 5 为蓄冷器 10、 脉冲管 11、 冷端换热器 12 以及脉冲管热端换热器 7 的组合剖视 图， 28 为漏斗形孔道， 35 为圆柱形狭缝换热体， 37 为蓄冷管， 38 为蓄冷填料， 41 为锥形狭缝 孔， 42 为连通孔， 43 为连接盖头， 44 为漏斗下开口， 45 为次换热器下端面 ； 0021 图 6 为真空罩 13 的立体示意图， 其中 43 为开口端环面 ； 0022 图 7 为惯性管 15 的立体示意图， 其中 30 为惯性管进口， 31 为惯性管出口 ； 0023。
43、 图 8 为气库 16 的立体示意图， 其中 32 为气库进气口， 33 为气库内环面。 具体实施方式 0024 下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式作进一步地详细说明 ： 0025 图 2 为所发明的紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机的平面剖视图 ； 图 3 为次基座 2 的立体示意图 ； 图 4（1） 和图 4（2） 分别为压缩机异形基座 3 的平面剖视图和 立体示意图 ； 图 5 为蓄冷器 10、 脉冲管 11、 冷端换热器 12 以及脉冲管热端换热器 7 的组合 剖视图 ； 图6为真空罩13的立体示意图 ； 图7为惯性管15的立体示意图 ； 图8为气库16的 立体示意图 ； 。
44、0026 所发明的紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机由主基座 1、 次基座 2、 压缩 机异形基座 3、 对置式直线压缩机主构件 4、 压缩机左外壳 5、 压缩机右外壳 6、 脉冲管热端 换热器 7、 主换热器 8、 次换热器 9、 蓄冷器 10、 脉冲管 11、 冷端换热器 12、 真空罩 13、 脉冲管 连管 14、 惯性管 15、 气库 16、 保护罩 17、 托举支撑 29 组成， 其特征在于， 主基座 1 作为整个 结构的总支撑基座 ； 次基座 2 的下端加工出次基座下端面 18， 并支撑于主基座上端面 19 之 上， 次基座 2 的上端分别加工出次基座左上支撑弧面 20 及次基。
45、座右上支撑弧面 21， 分别支 撑于压缩机左外壳 5 及保护罩 17 的外壳面下侧 ； 压缩机异形基座 3、 对置式直线压缩机主 构件4、 压缩机左外壳5、 及压缩机右外壳6构成一台对置式直线压缩机 ； 该压缩机采用双活 塞对置式结构， 左右两部分沿中心轴线 36 完全对称 ； 在压缩机异形基座 3 上部中央垂直开 通压缩机出气孔 22， 通过压缩机出气孔 22 实现对置式直线压缩机的压缩腔 23 和漏斗形孔 道 28 之间的连通 ； 在压缩机异形基座 3 的上侧加工出一个压缩机上支撑台 24， 压缩机上支 撑台 24 通过支撑台平面 25 对主换热器 8 进行垂直支撑， 同时作为直线脉冲管制。
46、冷机热端 的主散热结构 ； 在压缩机上支撑台24上加工出上支撑台贯穿孔40 ； 压缩机左外壳5的开口 端与压缩机异形基座 3 的基座左下侧面 26 密封焊接， 压缩机右外壳 6 的开口端与压缩机异 形基座 3 的基座右下侧面 27 密封焊接 ； 次换热器 9 从下部同心地插入主换热器 8 之内并焊 说 明 书 CN 103851822 A 9 6/7 页 10 接连接 ； 压缩机出气孔 22 直接连接在次换热器 11 上， 并通过次换热器 11 内的漏斗形孔道 28 实现与蓄冷器 10 连通 ； 蓄冷器 10 从上部同心地插入主换热器 8 之内并焊接连接 ； 冷端 换热器 12 设置于蓄冷器 。
47、10 和脉冲管 11 的连接处， 冷端换热器 12 为一方型中通结构， 左右 开通锥形狭缝孔 41， 分别与蓄冷器 10 和脉冲管 11 连通 ； 脉冲管 11 和蓄冷器 10 分别从上 下方同心地垂直插入冷端换热器 12 内并焊接连接 ； 在脉冲管 11 上部设置脉冲管热端换热 器7， 脉冲管11从下部垂直插入脉冲管热端换热器7内部并焊接连接 ； 脉冲管热端换热器7 为一异形复合结构， 其下部为一从内部密集切割狭缝的圆柱形狭缝换热体 35， 上部为一内 部开通连通孔42的连接盖头43， 圆柱形狭缝换热体35和连接盖头43焊接在一起组成脉冲 管热端换热器 7， 托举支撑 29 的一端与支撑台平。
48、面 25 连接固定， 另一端对脉冲管热端换热 器 7 起托举支撑作用 ； 脉冲管连管 14 的一端与脉冲管热端换热器 7 连接， 并通过脉冲管热 端换热器 7 内的连通孔 42 以及圆柱形狭缝换热体 35 与脉冲管 11 连通， 脉冲管连管 14 的 另一端穿过上支撑台贯穿孔 40， 然后与惯性管进口 30 连通 ； 惯性管 15 紧密盘绕于压缩机 右外壳 6 之上， 惯性管出口 31 与气库进气口 32 连接 ； 气库 16 为一内环直径略大于压缩机 右外壳 6 外径的中空密闭容积， 气库内环面 33 紧扣在压缩机右外壳 6 之上 ； 工作气体在由 压缩机异形基座3、 对置式直线压缩机主构件。
49、4、 压缩机左外壳5、 压缩机右外壳6、 主换热器 8、 次换热器 9、 蓄冷器 10、 脉冲管 11、 冷端换热器 12、 脉冲管热端换热器 7、 脉冲管连管 14、 惯性管 15 以及气库 16 组成的密闭空间内往复振荡 ； 保护罩 17 为一端封闭的罩壳， 其开口 端与压缩机异形基座 3 的右上侧面 34 密封焊接， 将惯性管 15、 气库 16 以及压缩机右外壳 6 罩于其中。从而共同形成一种紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机。 0027 所发明的紧凑耦合的惯性管型高频直线脉冲管制冷机可按如下方法制造 ： 主基座 1 由厚度为 25mm 的高导热率金属平板制作而成， 平板上下表面的平面度均使用精密车床、 铣床和磨床加工保证为 4.0m， 平板水平放置， 对整个结构进行垂直支撑 ； 次基座 2 由高 导热金属材料制作而成， 次基座下端面 18 的平面度使用精密车床、 铣床和磨床加工保证为 3.0m， 次基座左上支撑弧面 20 及次基座右上支撑弧面 21 均使用慢走丝线切割的方法加 工， 分别与压缩机左外壳 5 及保护罩 17 的外壳面弧面相配合 ； 压缩机异形基座 3 采。