單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構，該結構由主基座、次基座、雙通型壓縮機基座、對置式直線壓縮機主構件、壓縮機左外殼、壓縮機右外殼、壓縮機上連管、上主換熱器、上次換熱器、上蓄冷器、上脈沖管、上冷端換熱器、上真空罩、上脈沖管連管、上慣性管、上氣庫、上保護罩以及壓縮機下連管、下主換熱器、下次換熱器、下蓄冷器、下脈沖管、下冷端換熱器、下真空罩、下脈沖管連管、下慣性管、下氣庫、下保護罩組成。本實用新型充分利用同軸脈沖管制冷機、慣性管調相裝置以及直線壓縮機的結構特點，可以實現單臺直線壓縮機同時驅動兩臺同軸脈管冷指，對脈沖管制冷機在航空航天等特殊領域的實用化具有重要意義。
【專利說明】單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構
【技術領域】
[0001]本專利屬于制冷與低溫工程領域，涉及脈沖管制冷機，特別涉及一種單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構。
【背景技術】
[0002]脈沖管制冷機是對回熱式低溫制冷機的一次重大革新，它取消了廣泛應用于常規回熱式低溫制冷機(如斯特林和G-M制冷機)中的冷端排出器，實現了冷端的低振動、低干擾和無磨損；而經過結構優化和調相方式上的重要改進，在典型溫區，其實際效率也已達到回熱式低溫制冷機的最高值。這些顯著優點使得脈沖管制冷機成為近30年來低溫制冷機研究的一大熱門，在航空航天、低溫電子學、超導工業和低溫醫療業等方面都獲得了廣泛的應用。
[0003]脈沖管制冷機的驅動壓縮機分為直線壓縮機和G-M型壓縮機兩種。航天及軍事等應用領域的脈沖管制冷機，對重量和體積有非常嚴格的限制，針對這部分應用的脈沖管制冷機一般都采用輕量化高頻運轉的直線壓縮機，直線壓縮機的工作頻率在30Hz以上，而針對地面應用的較為笨重的G-M型壓縮機的頻率一般在I?2Hz。因而，根據驅動壓縮機的不同，又將脈沖管制冷機分為由直線壓縮機驅動的高頻脈沖管制冷機和由G-M型壓縮機驅動的低頻脈沖管制冷機兩種。由直線壓縮機驅動的高頻脈沖管制冷機由于結構緊湊、重量輕、體積小、效率高、運轉可靠、預期壽命長等突出優點，正日益成為新一代航天回熱式低溫制冷機的更新換代品種。
[0004]根據脈沖管與蓄冷器的相互關系，脈沖管制冷機又可分為如下三種典型布置方式:u型、同軸型和直線型。三類脈沖管制冷機都主要由壓縮機、連管、脈管冷指(包括蓄冷器熱端換熱器、蓄冷器、冷端換熱器、脈沖管、脈沖管熱端換熱器以及調相機構)組成。直線型布置中脈沖管和蓄冷器處于一條直線上;u型布置是指脈沖管和蓄冷器平行布置，脈沖管和蓄冷器的冷端通過管道連接；同軸型布置是指脈沖管和蓄冷器同心地布置在一起。調相方式對于脈沖管制冷機而言至關重要，脈沖管制冷機區別于常規回熱式低溫制冷機(如斯特林或G-M制冷機)的最大特點便是取消了冷端用于調節相位的排出器，而在熱端布置了相應的調相機構。其中，慣性管加氣庫的調相方式因為調相范圍寬、結構簡單、性能穩定可靠等突出優點，在航空航天以及軍事應用等特殊領域成為首選方式。
[0005]傳統上來講，脈沖管制冷機都采用單臺壓縮機驅動單臺脈沖管冷指的布置方式。圖1顯示了單臺直線壓縮機驅動三種典型布置形式的慣性管型脈沖管制冷機的示意圖，其中:(1)為單臺直線壓縮機驅動U型脈管冷指，(2)為單臺直線壓縮機驅動同軸型脈管冷指，
(3)為單臺直線壓縮機驅動直線型脈管冷指。
[0006]在具體的應用實踐中，常常會遇到需要在兩個不同的溫區提供制冷量的情況。如在航天遙感遙測系統中，同一系統可能同時用到了短波和中波紅外探測器，或者中波和長波紅外探測器，不同探測器的工作溫區不同；或者有時需要同時冷卻探測器和光學系統，探測器和光學系統的工作溫度也不相同。這時，常規的方法是采用兩臺低溫制冷機在不同的溫度點制冷，系統松散，而且重量、體積、功耗都大大增加，在一些特殊應用領域(如航空航天和軍事應用)，帶來極大不便，有時甚至不可接受。在強調結構緊湊和應用可靠性的航空航天及軍事等領域，尋求以單臺直線壓縮機驅動兩臺脈管冷指的方案已經逐漸成為應用實踐中迫切需要解決的一大難題。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，本專利提出一種單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構。
[0008]所發明的單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構由主基座1、次基座2、雙通型壓縮機基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、壓縮機右外殼6、壓縮機上連管7、上主換熱器8、上次換熱器9、上蓄冷器10、上脈沖管11、上冷端換熱器12、上真空罩13、上脈沖管連管14、上慣性管15、上氣庫16、上保護罩17、以及壓縮機下連管7'、下主換熱器8'、下次換熱器9'、下蓄冷器10'、下脈沖管11'、下冷端換熱器12'、下真空罩13'、下脈沖管連管14'、下慣性管15'、下氣庫16'、下保護罩17'組成，其特征在于，主基座I作為整個結構的總支撐基座；次基座2的下端加工出次基座下端面18，并支撐于主基座上端面19之上，次基座2的上端加工出支撐弧面20，支撐弧面20支撐于雙通型壓縮機基座3的外殼面下側；雙通型壓縮機基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、及壓縮機右外殼6構成一臺對置式直線壓縮機；該壓縮機采用雙活塞對置式結構，左右兩部分沿中心軸線36完全對稱；在雙通型壓縮機基座3的上下兩側沿中央分別垂直開通壓縮機上出氣孔22和壓縮機下出氣孔22'，通過壓縮機上出氣孔22實現對置式直線壓縮機的壓縮腔23和壓縮機上連管7之間的連通，通過壓縮機下出氣孔22'實現對置式直線壓縮機的壓縮腔23和壓縮機下連管7'之間的連通；在雙通型壓縮機基座3的兩側分別加工出壓縮機上支撐臺24和壓縮機下支撐臺24'，壓縮機上支撐臺24通過上支撐臺平面25對上主換熱器8進行接觸連接支撐，壓縮機下支撐臺24'通過下支撐臺平面25'對下主換熱器8'進行接觸連接支撐；在壓縮機上支撐臺24和壓縮機下支撐臺24'上分別加工出上支撐臺貫穿孔21和下支撐臺貫穿孔21';壓縮機左外殼5的開口端與雙通型壓縮機基座3的基座左下側面26密封焊接，壓縮機右外殼6的開口端與雙通型壓縮機基座3的基座右下側面27密封焊接；上次換熱器9同心地插入上主換熱器8之內并焊接連接，下次換熱器9'同心地插入下主換熱器8'之內并焊接連接；壓縮機上連管7的一端與壓縮機上出氣孔22連接，另一端與上主換熱器8連接，并通過上主換熱器8與上次換熱器9之間形成的上環形間隙28與上蓄冷器10連通；壓縮機下連管7'的一端與壓縮機下出氣孔22'連接，另一端與下主換熱器8'連接，并通過下主換熱器8'與下次換熱器9'之間形成的下環形間隙28'與下蓄冷器10'連通；上脈沖管11同心地插入上蓄冷器10之中，上蓄冷器10和上脈沖管11的一端同心地插入上冷端換熱器12之內，上蓄冷器10和上脈沖管11的另一端分別插入上主換熱器8及上次換熱器9之內；下脈沖管1Γ同心地插入下蓄冷器10'之中，下蓄冷器10'和下脈沖管1Γ的一端同心地插入下冷端換熱器12'之內，下蓄冷器10'和下脈沖管11'的另一端分別插入下主換熱器8'及下次換熱器9'之內；上脈沖管連管14的一端與上次換熱器9連接，并通過上次換熱器9內的上漏斗形孔道29與上脈沖管11連通，上脈沖管連管14的另一端穿過上支撐臺貫穿孔21，然后與上慣性管進口 30連通；下脈沖管連管14'的一端與下次換熱器9'連接，并通過下次換熱器9'內的下漏斗形孔道29'與下脈沖管Ir連通，下脈沖管連管14'的另一端穿過下支撐臺貫穿孔21'，然后與下慣性管進口 30'連通；上慣性管15緊密盤繞于壓縮機右外殼6之上，上慣性管出口 31與上氣庫進氣口 32連接；下慣性管15'緊密盤繞于壓縮機左外殼5之上，下慣性管出口 31'與下氣庫進氣口 32'連接；上氣庫16為一內環直徑略大于壓縮機右外殼6外徑的中空密閉容積，上氣庫內環面33緊扣在壓縮機右外殼6之上；下氣庫16為一內環直徑略大于壓縮機左外殼5外徑的中空密閉容積,下氣庫內環面33'緊扣在壓縮機左外殼5之上；工作氣體在由雙通型壓縮機基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、壓縮機右外殼6、壓縮機上連管7、上主換熱器8、上次換熱器9、上蓄冷器10、上脈沖管11、上冷端換熱器12、上脈沖管連管14、上慣性管15、上氣庫16以及壓縮機下連管7'、下主換熱器8'、下次換熱器9'、下蓄冷器10'、下脈沖管IΓ、下冷端換熱器12'、下脈沖管連管14'、下慣性管15'、下氣庫16'組成的密閉空間內往復振蕩；上保護罩17為一端封閉的罩殼，其開口端與雙通型壓縮機基座3的右上側面34密封焊接，將上慣性管15、上氣庫16以及壓縮機右外殼6罩于其中；下保護罩17'為一端封閉的罩殼,其開口端與雙通型壓縮機基座3的左上側面34'密封焊接，將下慣性管15'、下氣庫16'以及壓縮機左外殼5罩于其中；從而共同形成一種單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構。
[0009]下面結合附圖對所發明的單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構的制造方法說明如下:
[0010]圖2為所發明的單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構的平面剖視圖；圖3為主基座I和次基座2支撐對置式直線壓縮機的剖面示意圖；圖4為次基座2的立體示意圖；圖5(1)和圖5(2)分別為雙通型壓縮機基座3的平面剖視圖和立體示意圖；圖6(1)和圖6(2)分別為上主換熱器8和下主換熱器8'的立體示意圖；圖7(1)為上主換熱器8和上次換熱器9的組合剖視圖，圖7(2)為下主換熱器8'和下次換熱器9'的組合剖視圖；圖8(1)和圖8(2)分別為上冷端換熱器12和下冷端換熱器12'的立體示意圖；圖9(1)為上蓄冷器10、上脈沖管11和上冷端換熱器12的組合剖視圖，圖9(2)為下蓄冷器10'、下脈沖管11'和下冷端換熱器12'的組合剖視圖；圖10(1)和圖10(2)分別為上真空罩13和下真空罩13'的立體示意圖；圖11 (I)和圖11 (2)分別為上慣性管15和下慣性管15'的立體不意圖；圖12(1)和圖12(2)分別為上氣庫16和下氣庫16'的立體不意圖。主基座I由厚度為20?40mm的高導熱率金屬平板制作而成，平板上下表面的平面度均使用精密車床、纟先床和磨床加工保證處于1.0?5.0 μ m之間,平板水平放置,對整個結構進行垂直支撐；次基座2由高導熱金屬材料制作而成，次基座下端面18的平面度使用精密車床、銑床和磨床加工保證處于1.0?5.0 μ m之間，支撐弧面20使用慢走絲線切割的方法加工，與雙通型壓縮機基座3的外殼面下側弧面相配合；雙通型壓縮機基座3采用高導熱率和高強度的金屬材料制作，其兩側采用精密數控機床分別加工出壓縮機上支撐臺24和壓縮機下支撐臺24'，二者的外表面分別使用精密車床、銑床和磨床加工出上支撐臺平面25和下支撐臺平面25'，在壓縮機上支撐臺24和壓縮機下支撐臺24'上分別使用鉆床加工出上支撐臺貫穿孔21和下支撐臺貫穿孔21，;壓縮機左外殼5和壓縮機右外殼6均采用高強度的金屬材料制作，其中壓縮機左外殼5的開口端與雙通型壓縮機基座3的基座左下側面26采用電子束技術密封焊接，壓縮機右外殼6的開口端與雙通型壓縮機基座3的基座右下側面27采用電子束技術密封焊接；壓縮機上連管7采用內徑3.0?8.0mm的純銅管制作而成，其一端與壓縮機上出氣孔22采用真空釬焊技術焊接連接，另一端從上主換熱器8下部的上左貫通槽35引出，并采用真空釬焊技術焊接在上主換熱器8上，與上主換熱器8及上次換熱器9之間形成的上環形間隙28連通；壓縮機下連管7'采用內徑3.0?8.0mm的純銅管制作而成，其一端與壓縮機下出氣孔22'采用真空釬焊技術焊接連接，另一端從下主換熱器8,下部的下左貫通槽35'引出，并采用真空釬焊技術焊接在下主換熱器8'上，與下主換熱器8'及下次換熱器9'之間形成的下環形間隙28'連通；上脈沖管11和下脈沖管11'均采用低導熱率的金屬材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內壁研磨拋光，保證內壁光潔度優于0.5μπι;上蓄冷器10由上蓄冷管37和填充于上蓄冷管37內部的環形上蓄冷填料38組成，下蓄冷器10'由下蓄冷管37'和填充于下蓄冷管37'內部的環形下蓄冷填料38,組成，其中上蓄冷管37和下蓄冷管37'均采用低導熱率的金屬材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內壁研磨拋光，均保證內壁光潔度優于2.0 μ m，上蓄冷填料38和下蓄冷填料38'均由高比熱的絲網或者球狀物緊密充填而成；上主換熱器8、上次換熱器9以及下主換熱器8'和下次換熱器9'均采用高導熱率的高純無氧銅材料制作；上主換熱器8內部使用慢走絲線切割技術加工成一中空結構，上次換熱器9同心地插入上主換熱器8內，二者之間的連接面使用真空釬焊技術焊接；上次換熱器9內使用精密數控機床加工出上漏斗形孔道29，上漏斗形孔道29的漏斗開口內徑與上脈沖管11的外徑相同，上脈沖管11通過上漏斗形孔道29實現與上脈沖管連管14之間的連通；上主換熱器8和上次換熱器9之間形成上環形間隙28，壓縮機上連管7通過上環形間隙28與上蓄冷器10連通；上主換熱器下端面44與壓縮機上支撐臺24的上支撐臺平面25密切貼合，二者之間使用螺栓連接；上蓄冷器10和上脈沖管11的一端分別同心地插入上主換熱器8和上次換熱器9之內，插入深度均保持在2.0?4.0mm之間，插入部位的接觸面均使用真空釬焊技術焊接；在上主換熱器8的左右兩側分別使用線切割方法加工出上左貫通槽35和上右貫通槽39 ;下主換熱器8'內部使用慢走絲線切割技術加工成一中空結構，下次換熱器9'同心地插入下主換熱器8'內，二者之間的連接面使用真空釬焊技術焊接；下次換熱器9'內使用精密數控機床加工出下漏斗形孔道29'，下漏斗形孔道29'的漏斗開口內徑與下脈沖管11'的外徑相同，下脈沖管11'通過下漏斗形孔道29'實現與下脈沖管連管14'之間的連通；下主換熱器8'和下次換熱器9'之間形成下環形間隙28'，壓縮機下連管7'通過下環形間隙28'與下蓄冷器10'連通；下主換熱器下端面44'與壓縮機下支撐臺24'的下支撐臺平面25'密切貼合，二者之間使用螺栓連接；下蓄冷器10'和下脈沖管11'的一端分別同心地插入下主換熱器8'和下次換熱器9'之內，插入深度均保持在2.0?4.0mm之間，插入部位的接觸面均使用真空釬焊技術焊接；在下主換熱器8'的左右兩側分別使用線切割方法加工出下左貫通槽35'和下右貫通槽39';上冷端換熱器12和下冷端換熱器12'均采用高導熱的無氧銅材料制作；上冷端換熱器12的內部使用慢走絲線切割技術均勻切割出狹縫，狹縫內壁形成上凹槽40，狹縫之上形成上焊接環面41，在上焊接環面41之上使用精密車床、銑床和磨床加工出一個平面度處于1.0?2.Ομπι之間的上冷平臺42，上蓄冷器10和上脈沖管11同心地插入上冷端換熱器12之內，其中上蓄冷器10的管壁與上焊接環面41的接觸面采用真空釬焊技術焊接，上脈沖管11插入上凹槽40內，插入深度保持在2.0?3.0mm之間，上脈沖管11的外壁與上凹槽40的內壁接觸面采用過盈配合的方法緊配，過盈量為上脈沖管11的外徑超過上凹槽40的內徑處于0.03?0.05mm之間；下冷端換熱器12'的內部使用慢走絲線切割技術均勻切割出狹縫，狹縫內壁形成下凹槽40'，狹縫之上形成下焊接環面41'，在下焊接環面41'之上使用精密車床、銑床和磨床加工出一個平面度處于1.0?2.Ομπι之間的下冷平臺42'，下蓄冷器10'和下脈沖管11'同心地插入下冷端換熱器12'之內，其中下蓄冷器10'的管壁與下焊接環面41'的接觸面采用真空釬焊技術焊接，下脈沖管11'插入下凹槽40'內，插入深度保持在2.0?3.0mm之間，下脈沖管11'的外壁與下凹槽4(V的內壁接觸面采用過盈配合的方法緊配，過盈量為下脈沖管1Γ的外徑超過下凹槽40'的內徑處于0.03?0.05mm之間；上真空罩13和下真空罩13'均采用不銹鋼材料使用精密數控機床加工而成，上真空罩13的一端封閉，其上開口端環面43與上主換熱器上端面45通過螺栓和“O”型橡膠圈密封連接；下真空罩13'的一端封閉，其下開口端環面43'與下主換熱器上端面45'通過螺栓和“O”型橡膠圈密封連接，上真空罩13和下真空罩13'內部均使用真空分子泵保持優于3.0X 10_5Pa的真空度；上脈沖管連管14和下脈沖管連管14'均采用內徑1.0?10.0mm的純銅管制作而成，上脈沖管連管14的一端與上次換熱器9使用真空釬焊技術焊接在一起，上脈沖管連管14的另一端穿過上主換熱器8下部的上右貫通槽39引出，然后穿過上支撐臺貫穿孔21，使用真空釬焊技術與上慣性管進口 30焊接在一起；下脈沖管連管14'的一端與下次換熱器9'使用真空釬焊技術焊接在一起，下脈沖管連管14'的另一端穿過下主換熱器8'下部的下右貫通槽39'引出，然后穿過下支撐臺貫穿孔21'，使用真空釬焊技術與下慣性管進口 30'焊接在一起；上慣性管15和下慣性管15'均采用單段或多段細長金屬銅管制作，上慣性管15緊密盤繞于壓縮機右外殼6之上，上慣性管出口 31與上氣庫進氣口 32使用真空釬焊技術焊接在一起；下慣性管15'緊密盤繞于壓縮機左外殼5之上，下慣性管出口 31'與下氣庫進氣口 32'使用真空釬焊技術焊接在一起；上氣庫16和下氣庫16'均采用高導熱率的柔韌金屬材料制作，上氣庫16使用精密數控機床與真空釬焊技術制作成一個內環直徑略大于壓縮機右外殼6外徑、而外環直徑略小于上保護罩17內徑的中空密閉容積，上氣庫16的內環緊扣于壓縮機右外殼6之上；下氣庫16'使用精密數控機床與真空釬焊技術制作成一個內環直徑略大于壓縮機左外殼6'外徑、而外環直徑略小于下保護罩17'內徑的中空密閉容積，下氣庫16'的內環緊扣于壓縮機左外殼5之上；上保護罩17和下保護罩17'均采用高導熱率的金屬材料制作，分別使用精密數控機床制作成一端封閉的殼體，其中上保護罩17的開口端與雙通型壓縮機基座3的右上側面34采用電子束技術密封焊接，將上慣性管15、上氣庫16以及壓縮機右外殼6罩于其中；下保護罩17'的開口端與雙通型壓縮機基座3的左上側面34'采用電子束技術密封焊接，將下慣性管15'、下氣庫16'以及壓縮機左外殼5罩于其中。
[0011]本專利的優點在于充分利用同軸脈沖管制冷機、慣性管調相裝置以及直線壓縮機的結構特點，可以實現單臺直線壓縮機同時驅動兩臺同軸脈管冷指，對脈沖管制冷機在航空航天等特殊領域的實用化具有重要意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為單臺直線壓縮機驅動三種典型布置形式的慣性管型脈沖管制冷機的示意圖，其中:(1)為單臺直線壓縮機驅動U型脈管冷指，(2)為單臺直線壓縮機驅動同軸型脈管冷指，(3)為單臺直線壓縮機驅動直線型脈管冷指；其中46為直線壓縮機，47為蓄冷器熱端換熱器，48為蓄冷器，49為冷端換熱器，50為脈沖管，51為脈沖管熱端換熱器，52為慣性管，53為氣庫；
[0013]圖2為所發明的單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構的平面剖視圖，其中I為主基座，2為次基座，3為雙通型壓縮機基座，4為對置式直線壓縮機主構件，5為壓縮機左外殼，6為壓縮機右外殼，7為壓縮機上連管，8為上主換熱器，9為上次換熱器，10為上蓄冷器，11為上脈沖管，12為上冷端換熱器、13為上真空罩，14為上脈沖管連管，15為上慣性管，16為上氣庫16，17為上保護罩17，22為壓縮機上出氣孔，23為壓縮腔，36為中心軸線，7'為壓縮機下連管，8'為下主換熱器，9'為下次換熱器，10'為下蓄冷器，1Γ為下脈沖管，12'為下冷端換熱器，13'為下真空罩、14'為下脈沖管連管，15'為下慣性管，16'為下氣庫，17'為下保護罩，22'為壓縮機下出氣孔；
[0014]圖3為主基座I和次基座2支撐對置式直線壓縮機的剖面示意圖，其中18為次基座下端面，19為主基座上端面；
[0015]圖4為為次基座2的立體不意圖，其中20為支撐弧面；
[0016]圖5(1)和圖5(2)分別為雙通型壓縮機基座3的平面剖視圖和立體示意圖，其中24為壓縮機上支撐臺，25為支撐臺平面，26為基座左下側面，27為基座右下側面，34為右上側面，34'為左上側面，21為上支撐臺貫穿孔，21'為下支撐臺貫穿孔；
[0017]圖6(1)和圖6(2)分別為上主換熱器8和下主換熱器8'的立體示意圖，其中35為上左貫通槽，39為上右貫通槽，35'為下左貫通槽，39'為下右貫通槽；
[0018]圖7(1)為上主換熱器8和上次換熱器9的組合剖視圖，圖7(2)為下主換熱器8'和下次換熱器9'的組合剖視圖，其中28為上環形間隙，29為上漏斗形孔道，44為上主換熱器下端面，45為上主換熱器上端面，28'為下環形間隙，29'為下漏斗形孔道，44'為下主換熱器下端面，45'為下主換熱器上端面；
[0019]圖8(1)和圖8(2)分別為上冷端換熱器12和下冷端換熱器12'的立體示意圖，其中40為上凹槽，41為上焊接環面，42為上冷平臺，40'為下凹槽，4Γ為下焊接環面，42'為下冷平臺；
[0020]圖9 (I)為上蓄冷器10、上脈沖管11和上冷端換熱器12的組合剖視圖，圖9 (2)為下蓄冷器10'、下脈沖管11'和下冷端換熱器12'的組合剖視圖，其中37為上蓄冷管，38為上蓄冷填料，37,為下蓄冷管，38,為下蓄冷填料；
[0021]圖10⑴和圖10⑵分別為上真空罩13和下真空罩13'的立體示意圖，其中43為上開口端環面，43'為下開口端環面；
[0022]圖11(1)和圖11⑵分別為上慣性管15和下慣性管15'的立體示意圖，其中30為上慣性管進口，31為上慣性管出口，3(V為下慣性管進口，3Γ為下慣性管出口；
[0023]圖12⑴和圖12⑵分別為上氣庫16和下氣庫16'的立體示意圖，其中32為上氣庫進氣口，33為上氣庫內環面，32'為下氣庫進氣口，33'為下氣庫內環面。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖及實施例對本專利的【具體實施方式】作進一步地詳細說明:
[0025]圖2為所發明的單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構的平面剖視圖；圖3為主基座I和次基座2支撐對置式直線壓縮機的剖面示意圖；圖4為次基座2的立體示意圖；圖5(1)和圖5(2)分別為雙通型壓縮機基座3的平面剖視圖和立體示意圖；圖6(1)和圖6(2)分別為上主換熱器8和下主換熱器8'的立體示意圖；圖7(1)為上主換熱器8和上次換熱器9的組合剖視圖，圖7(2)為下主換熱器8'和下次換熱器9'的組合剖視圖；圖8(1)和圖8(2)分別為上冷端換熱器12和下冷端換熱器12'的立體示意圖；圖9(1)為上蓄冷器10、上脈沖管11和上冷端換熱器12的組合剖視圖，圖9(2)為下蓄冷器10'、下脈沖管11'和下冷端換熱器12'的組合剖視圖；圖10(1)和圖10(2)分別為上真空罩13和下真空罩13'的立體示意圖；圖11 (I)和圖11 (2)分別為上慣性管15和下慣性管15'的立體不意圖；圖12(1)和圖12(2)分別為上氣庫16和下氣庫16'的立體不意圖；
[0026]所發明的單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構由主基座1、次基座2、雙通型壓縮機基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、壓縮機右外殼6、壓縮機上連管7、上主換熱器8、上次換熱器9、上蓄冷器10、上脈沖管11、上冷端換熱器12、上真空罩13、上脈沖管連管14、上慣性管15、上氣庫16、上保護罩17、以及壓縮機下連管7'、下主換熱器8'、下次換熱器9'、下蓄冷器10'、下脈沖管11'、下冷端換熱器12'、下真空罩13'、下脈沖管連管14'、下慣性管15'、下氣庫16'、下保護罩17'組成，其特征在于，主基座I作為整個結構的總支撐基座；次基座2的下端加工出次基座下端面18，并支撐于主基座上端面19之上，次基座2的上端加工出支撐弧面20，支撐弧面20支撐于雙通型壓縮機基座3的外殼面下側；雙通型壓縮機基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、及壓縮機右外殼6構成一臺對置式直線壓縮機；該壓縮機采用雙活塞對置式結構，左右兩部分沿中心軸線36完全對稱；在雙通型壓縮機基座3的上下兩側沿中央分別垂直開通壓縮機上出氣孔22和壓縮機下出氣孔22'，通過壓縮機上出氣孔22實現對置式直線壓縮機的壓縮腔23和壓縮機上連管7之間的連通，通過壓縮機下出氣孔22'實現對置式直線壓縮機的壓縮腔23和壓縮機下連管7'之間的連通；在雙通型壓縮機基座3的兩側分別加工出壓縮機上支撐臺24和壓縮機下支撐臺24'，壓縮機上支撐臺24通過上支撐臺平面25對上主換熱器8進行接觸連接支撐，壓縮機下支撐臺24'通過下支撐臺平面25'對下主換熱器8'進行接觸連接支撐；在壓縮機上支撐臺24和壓縮機下支撐臺24'上分別加工出上支撐臺貫穿孔21和下支撐臺貫穿孔21';壓縮機左外殼5的開口端與雙通型壓縮機基座3的基座左下側面26密封焊接，壓縮機右外殼6的開口端與雙通型壓縮機基座3的基座右下側面27密封焊接；上次換熱器9同心地插入上主換熱器8之內并焊接連接，下次換熱器9'同心地插入下主換熱器8'之內并焊接連接；壓縮機上連管7的一端與壓縮機上出氣孔22連接，另一端與上主換熱器8連接，并通過上主換熱器8與上次換熱器9之間形成的上環形間隙28與上蓄冷器10連通；壓縮機下連管7'的一端與壓縮機下出氣孔22'連接，另一端與下主換熱器8'連接，并通過下主換熱器8'與下次換熱器9'之間形成的下環形間隙28'與下蓄冷器10'連通；上脈沖管11同心地插入上蓄冷器10之中，上蓄冷器10和上脈沖管11的一端同心地插入上冷端換熱器12之內，上蓄冷器10和上脈沖管11的另一端分別插入上主換熱器8及上次換熱器9之內；下脈沖管11'同心地插入下蓄冷器10'之中，下蓄冷器10'和下脈沖管11'的一端同心地插入下冷端換熱器12'之內，下蓄冷器10'和下脈沖管11'的另一端分別插入下主換熱器8'及下次換熱器9'之內；上脈沖管連管14的一端與上次換熱器9連接，并通過上次換熱器9內的上漏斗形孔道29與上脈沖管11連通，上脈沖管連管14的另一端穿過上支撐臺貫穿孔21，然后與上慣性管進口 30連通；下脈沖管連管14'的一端與下次換熱器9'連接，并通過下次換熱器9'內的下漏斗形孔道29'與下脈沖管Ir連通，下脈沖管連管14'的另一端穿過下支撐臺貫穿孔21'，然后與下慣性管進口 30'連通；上慣性管15緊密盤繞于壓縮機右外殼6之上，上慣性管出口 31與上氣庫進氣口 32連接；下慣性管15'緊密盤繞于壓縮機左外殼5之上，下慣性管出口 31'與下氣庫進氣口 32'連接；上氣庫16為一內環直徑略大于壓縮機右外殼6外徑的中空密閉容積，上氣庫內環面33緊扣在壓縮機右外殼6之上；下氣庫16為一內環直徑略大于壓縮機左外殼5外徑的中空密閉容積,下氣庫內環面33'緊扣在壓縮機左外殼5之上；工作氣體在由雙通型壓縮機基座3、對置式直線壓縮機主構件4、壓縮機左外殼5、壓縮機右外殼6、壓縮機上連管7、上主換熱器8、上次換熱器9、上蓄冷器10、上脈沖管11、上冷端換熱器12、上脈沖管連管14、上慣性管15、上氣庫16以及壓縮機下連管7'、下主換熱器8'、下次換熱器9'、下蓄冷器10'、下脈沖管IΓ、下冷端換熱器12'、下脈沖管連管14'、下慣性管15'、下氣庫16'組成的密閉空間內往復振蕩；上保護罩17為一端封閉的罩殼，其開口端與雙通型壓縮機基座3的右上側面34密封焊接，將上慣性管15、上氣庫16以及壓縮機右外殼6罩于其中；下保護罩17'為一端封閉的罩殼,其開口端與雙通型壓縮機基座3的左上側面34'密封焊接，將下慣性管15'、下氣庫16'以及壓縮機左外殼5罩于其中；從而共同形成一種單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構。
[0027]主基座I由厚度為20?40mm的高導熱率金屬平板制作而成，平板上下表面的平面度均使用精密車床、銑床和磨床加工保證為3.0 μ m，平板水平放置，對整個結構進行垂直支撐；次基座2由高導熱金屬材料制作而成，次基座下端面18的平面度使用精密車床、銑床和磨床加工保證為4.0 μ m，支撐弧面20使用慢走絲線切割的方法加工，與雙通型壓縮機基座3的外殼面下側弧面相配合；雙通型壓縮機基座3采用高導熱率和高強度的金屬材料制作，其兩側采用精密數控機床分別加工出壓縮機上支撐臺24和壓縮機下支撐臺24'，二者的外表面分別使用精密車床、銑床和磨床加工出上支撐臺平面25和下支撐臺平面25'，在壓縮機上支撐臺24和壓縮機下支撐臺24'上分別使用鉆床加工出上支撐臺貫穿孔21和下支撐臺貫穿孔21，;壓縮機左外殼5和壓縮機右外殼6均采用高強度的金屬材料制作，其中壓縮機左外殼5的開口端與雙通型壓縮機基座3的基座左下側面26采用電子束技術密封焊接，壓縮機右外殼6的開口端與雙通型壓縮機基座3的基座右下側面27采用電子束技術密封焊接；壓縮機上連管7采用內徑4.0mm的純銅管制作而成，其一端與壓縮機上出氣孔22采用真空釬焊技術焊接連接，另一端從上主換熱器8下部的上左貫通槽35引出，并采用真空釬焊技術焊接在上主換熱器8上，與上主換熱器8及上次換熱器9之間形成的上環形間隙28連通；壓縮機下連管T采用內徑4.0mm的純銅管制作而成，其一端與壓縮機下出氣孔22'采用真空釬焊技術焊接連接，另一端從下主換熱器8'下部的下左貫通槽35'引出，并采用真空釬焊技術焊接在下主換熱器8'上，與下主換熱器8'及下次換熱器9'之間形成的下環形間隙28'連通；上脈沖管11和下脈沖管1Γ均采用低導熱率的金屬材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內壁研磨拋光，保證內壁光潔度優于0.5μπι ;上蓄冷器10由上蓄冷管37和填充于上蓄冷管37內部的環形上蓄冷填料38組成，下蓄冷器10'由下蓄冷管37'和填充于下蓄冷管37'內部的環形下蓄冷填料38'組成，其中上蓄冷管37和下蓄冷管37'均采用低導熱率的金屬材料制作，采用慢走絲線切割方法加工而成，內壁研磨拋光，均保證內壁光潔度優于2.0 μ m，上蓄冷填料38和下蓄冷填料38'均由高比熱的絲網或者球狀物緊密充填而成；上主換熱器8、上次換熱器9以及下主換熱器8'和下次換熱器9'均采用高導熱率的高純無氧銅材料制作；上主換熱器8內部使用慢走絲線切割技術加工成一中空結構，上次換熱器9同心地插入上主換熱器8內，二者之間的連接面使用真空釬焊技術焊接；上次換熱器9內使用精密數控機床加工出上漏斗形孔道29，上漏斗形孔道29的漏斗開口內徑與上脈沖管11的外徑相同，上脈沖管11通過上漏斗形孔道29實現與上脈沖管連管14之間的連通；上主換熱器8和上次換熱器9之間形成上環形間隙28，壓縮機上連管7通過上環形間隙28與上蓄冷器10連通；上主換熱器下端面44與壓縮機上支撐臺24的上支撐臺平面25密切貼合，二者之間使用螺栓連接；上蓄冷器10和上脈沖管11的一端分別同心地插入上主換熱器8和上次換熱器9之內，插入深度均為3.0mm,插入部位的接觸面均使用真空釬焊技術焊接；在上主換熱器8的左右兩側分別使用線切割方法加工出上左貫通槽35和上右貫通槽39 ;下主換熱器8'內部使用慢走絲線切割技術加工成一中空結構，下次換熱器V同心地插入下主換熱器V內，二者之間的連接面使用真空釬焊技術焊接；下次換熱器9'內使用精密數控機床加工出下漏斗形孔道29'，下漏斗形孔道29'的漏斗開口內徑與下脈沖管1Γ的外徑相同，下脈沖管1Γ通過下漏斗形孔道29'實現與下脈沖管連管14'之間的連通；下主換熱器8'和下次換熱器9'之間形成下環形間隙28'，壓縮機下連管7'通過下環形間隙28'與下蓄冷器10'連通；下主換熱器下端面44'與壓縮機下支撐臺24'的下支撐臺平面25'密切貼合，二者之間使用螺栓連接；下蓄冷器10'和下脈沖管11'的一端分別同心地插入下主換熱器8'和下次換熱器9'之內，插入深度均為3.0mm，插入部位的接觸面均使用真空釬焊技術焊接；在下主換熱器8'的左右兩側分別使用線切割方法加工出下左貫通槽35'和下右貫通槽39';上冷端換熱器12和下冷端換熱器12'均采用高導熱的無氧銅材料制作；上冷端換熱器12的內部使用慢走絲線切割技術均勻切割出狹縫，狹縫內壁形成上凹槽40，狹縫之上形成上焊接環面41，在上焊接環面41之上使用精密車床、銑床和磨床加工出一個平面度為2.0ym之間的上冷平臺42，上蓄冷器10和上脈沖管11同心地插入上冷端換熱器12之內，其中上蓄冷器10的管壁與上焊接環面41的接觸面采用真空釬焊技術焊接，上脈沖管11插入上凹槽40內，插入深度為2.0mm，上脈沖管11的外壁與上凹槽40的內壁接觸面采用過盈配合的方法緊配，過盈量為上脈沖管11的外徑超過上凹槽40的內徑為0.04mm ;下冷端換熱器12'的內部使用慢走絲線切割技術均勻切割出狹縫，狹縫內壁形成下凹槽40'，狹縫之上形成下焊接環面41'，在下焊接環面41'之上使用精密車床、銑床和磨床加工出一個平面度為1.5μπι的下冷平臺42'，下蓄冷器10'和下脈沖管11'同心地插入下冷端換熱器12'之內，其中下蓄冷器10'的管壁與下焊接環面41'的接觸面采用真空釬焊技術焊接，下脈沖管11'插入下凹槽40'內，插入深度為2.5mm，下脈沖管11'的外壁與下凹槽40'的內壁接觸面采用過盈配合的方法緊配，過盈量為下脈沖管1Γ的外徑超過下凹槽40'的內徑為0.04mm ;上真空罩13和下真空罩13 ^均采用不銹鋼材料使用精密數控機床加工而成，上真空罩13的一端封閉，其上開口端環面43與上主換熱器上端面45通過螺栓和“O”型橡膠圈密封連接；下真空罩13'的一端封閉，其下開口端環面43'與下主換熱器上端面45'通過螺栓和“O”型橡膠圈密封連接，上真空罩13和下真空罩13'內部均使用真空分子泵保持優于3.0X 10_5Pa的真空度；上脈沖管連管14和下脈沖管連管14'均采用內徑3.0mm的純銅管制作而成，上脈沖管連管14的一端與上次換熱器9使用真空釬焊技術焊接在一起，上脈沖管連管14的另一端穿過上主換熱器8下部的上右貫通槽39引出，然后穿過上支撐臺貫穿孔21，使用真空釬焊技術與上慣性管進口 30焊接在一起；下脈沖管連管14'的一端與下次換熱器9'使用真空釬焊技術焊接在一起，下脈沖管連管14'的另一端穿過下主換熱器8'下部的下右貫通槽39'引出，然后穿過下支撐臺貫穿孔21'，使用真空釬焊技術與下慣性管進口 30'焊接在一起；上慣性管15和下慣性管15'均采用單段或多段細長金屬銅管制作，上慣性管15緊密盤繞于壓縮機右外殼6之上，上慣性管出口 31與上氣庫進氣口32使用真空釬焊技術焊接在一起；下慣性管15'緊密盤繞于壓縮機左外殼5之上，下慣性管出口 31'與下氣庫進氣口 32'使用真空釬焊技術焊接在一起；上氣庫16和下氣庫16'均采用高導熱率的柔韌金屬材料制作，上氣庫16使用精密數控機床與真空釬焊技術制作成一個內環直徑略大于壓縮機右外殼6外徑、而外環直徑略小于上保護罩17內徑的中空密閉容積，上氣庫16的內環緊扣于壓縮機右外殼6之上；下氣庫16'使用精密數控機床與真空釬焊技術制作成一個內環直徑略大于壓縮機左外殼6'外徑、而外環直徑略小于下保護罩17'內徑的中空密閉容積,下氣庫16'的內環緊扣于壓縮機左外殼5之上；上保護罩17和下保護罩17'均采用高導熱率的金屬材料制作，分別使用精密數控機床制作成一端封閉的殼體，其中上保護罩17的開口端與雙通型壓縮機基座3的右上側面34采用電子束技術密封焊接，將上慣性管15、上氣庫16以及壓縮機右外殼6罩于其中；下保護罩17'的開口端與雙通型壓縮機基座3的左上側面34'采用電子束技術密封焊接，將下慣性管15'、下氣庫16'以及壓縮機左外殼5罩于其中。
【權利要求】
1.一種單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構，包括主基座(I)、次基座(2)、雙通型壓縮機基座(3)、對置式直線壓縮機主構件(4)、壓縮機左外殼(5)、壓縮機右外殼(6)、壓縮機上連管(7)、上主換熱器(8)、上次換熱器(9)、上蓄冷器(10)、上脈沖管(11)、上冷端換熱器(12)、上真空罩(13)、上脈沖管連管(14)、上慣性管(15)、上氣庫(16)、上保護罩(17)、以及壓縮機下連管(7')、下主換熱器(8')、下次換熱器(9')、下蓄冷器(10')、下脈沖管(11')、下冷端換熱器(12')、下真空罩(13')、下脈沖管連管(14')、下慣性管(15')、下氣庫(16')、和下保護罩(17')，其特征在于，主基座(I)作為整個結構的總支撐基座；次基座(2)的下端加工出次基座下端面(18)，并支撐于主基座上端面(19)之上，次基座(2)的上端加工出支撐弧面(20)，支撐弧面(20)支撐于雙通型壓縮機基座(3)的外殼面下側；雙通型壓縮機基座(3)、對置式直線壓縮機主構件(4)、壓縮機左外殼(5)、及壓縮機右外殼(6)構成一臺對置式直線壓縮機；該壓縮機采用雙活塞對置式結構，左右兩部分沿中心軸線(36)完全對稱；在雙通型壓縮機基座(3)的上下兩側沿中央分別垂直開通壓縮機上出氣孔(22)和壓縮機下出氣孔(22')，通過壓縮機上出氣孔(22)實現對置式直線壓縮機的壓縮腔(23)和壓縮機上連管(7)之間的連通，通過壓縮機下出氣孔(22')實現對置式直線壓縮機的壓縮腔(23)和壓縮機下連管(V )之間的連通；在雙通型壓縮機基座(3)的兩側分別加工出壓縮機上支撐臺(24)和壓縮機下支撐臺(24')，壓縮機上支撐臺(24)通過上支撐臺平面(25)對上主換熱器(8)進行接觸連接支撐，壓縮機下支撐臺(24')通過下支撐臺平面(25')對下主換熱器(8')進行接觸連接支撐；在壓縮機上支撐臺(24)和壓縮機下支撐臺(24')上分別加工出上支撐臺貫穿孔(21)和下支撐臺貫穿孔(21');壓縮機左外殼(5)的開口端與雙通型壓縮機基座(3)的基座左下側面(26)密封焊接，壓縮機右外殼(6)的開口端與雙通型壓縮機基座(3)的基座右下側面(27)密封焊接；上次換熱器(9)同心地插入上主換熱器(8)之內并焊接連接，下次換熱器(9')同心地插入下主換熱器(8')之內并焊接連接；壓縮機上連管(7)的一端與壓縮機上出氣孔(22)連接，另一端與上主換熱器(8)連接，并通過上主換熱器(8)與上次換熱器(9)之間形成的上環形間隙(28)與上蓄冷器(10)連通；壓縮機下連管(V )的一端與壓縮機下出氣孔(22')連接，另一端與下主換熱器(8')連接，并通過下主換熱器(8')與下次換熱器(9')之間形成的下環形間隙(28')與下蓄冷器(10')連通；上脈沖管(11)同心地插入上蓄冷器(10)之中，上蓄冷器(10)和上脈沖管(11)的一端同心地插入上冷端換熱器(12)之內，上蓄冷器(10)和上脈沖管(11)的另一端分別插入上主換熱器(8)及上次換熱器(9)之內；下脈沖管(1Γ )同心地插入下蓄冷器(10')之中，下蓄冷器(10')和下脈沖管(1P )的一端同心地插入下冷端換熱器(12')之內，下蓄冷器(10')和下脈沖管(1P )的另一端分別插入下主換熱器(8')及下次換熱器(9')之內；上脈沖管連管(14)的一端與上次換熱器(9)連接，并通過上次換熱器(9)內的上漏斗形孔道(29)與上脈沖管(11)連通，上脈沖管連管(14)的另一端穿過上支撐臺貫穿孔(21)，然后與上慣性管進口(30)連通；下脈沖管連管(14')的一端與下次換熱器(9')連接，并通過下次換熱器(9')內的下漏斗形孔道(29')與下脈沖管(11')連通，下脈沖管連管(14')的另一端穿過下支撐臺貫穿孔(21')，然后與下慣性管進口(30')連通；上慣性管(15)緊密盤繞于壓縮機右外殼(6)之上，上慣性管出口(31)與上氣庫進氣口(32)連接；下慣性管(15')緊密盤繞于壓縮機左外殼(5)之上，下慣性管出口(3Γ )與下氣庫進氣口(32')連接；上氣庫(16)為一內環直徑略大于壓縮機右外殼(6)外徑的中空密閉容積,上氣庫內環面(33)緊扣在壓縮機右外殼(6)之上；下氣庫(16)為一內環直徑略大于壓縮機左外殼(5)外徑的中空密閉容積,下氣庫內環面(33')緊扣在壓縮機左外殼(5)之上；工作氣體在由雙通型壓縮機基座(3)、對置式直線壓縮機主構件(4)、壓縮機左外殼(5)、壓縮機右外殼￠)、壓縮機上連管(7)、上主換熱器(8)、上次換熱器(9)、上蓄冷器(10)、上脈沖管(11)、上冷端換熱器(12)、上脈沖管連管(14)、上慣性管(15)、上氣庫(16)以及壓縮機下連管(7')、下主換熱器(8')、下次換熱器(9')、下蓄冷器(10')、下脈沖管(1P )、下冷端換熱器(12')、下脈沖管連管(14')、下慣性管(15')、下氣庫(16')組成的密閉空間內往復振蕩；上保護罩(17)為一端封閉的罩殼，其開口端與雙通型壓縮機基座(3)的右上側面(34)密封焊接，將上慣性管(15)、上氣庫(16)以及壓縮機右外殼￠)罩于其中；下保護罩(17')為一端封閉的罩殼，其開口端與雙通型壓縮機基座(3)的左上側面(34')密封焊接，將下慣性管(15')、下氣庫(16')以及壓縮機左外殼(5)罩于其中；從而共同形成一種單臺直線壓縮機驅動兩臺同軸脈管冷指的結構。
【文檔編號】F25B9/14GK204084932SQ201420310481
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年1月17日
【發明者】黨海政 申請人:中國科學院上海技術物理研究所