本发明是涉及一种内置球形颗粒填料的回热器，属于低温制冷机技术领域。
背景技术：
声能制冷机是采用声波驱动制冷的回热式低温制冷机，被广泛用于低温医疗、冰箱、军事、航天领域中，与节流制冷器相比较，声能制冷机工作时不需要高压气瓶或高压供气系统，具有制冷工质闭式循环、结构紧凑、可靠性高等特点，已逐渐成为红外探测器组件应用的主流制冷方式，在超导滤波器的冷却上也获得广泛应用。
回热器也称蓄冷器，是一种再生式换热器，应用于声能制冷机时，通常套装在制冷机机体上机壳内的膨胀气缸上。从热力学效率方面来讲，采用回热器所实现的回热过程可以提高制冷循环的热力效率。在低温制冷机工作过程中，回热器周期地积累上一次循环所得冷量，并将其传递给下一次循环的入流工质，充分利用了制冷过程中不同温位的制冷量，提高了能量的利率。回热器是低温气体制冷机的关键部件。通过回热器所传递的热量要比气体制冷机的制冷量大10～50倍，所以其性能的优劣，对气体制冷机的性能有决定性影响。回热器的填料的材料和几何形状对回热器的有决定性的影响，回热器中填料对气体的阻力造成的压力损失和轴向导热损失均是制冷机的主要损失，使冷量减少，能耗增大。因此，研发一种内置球形颗粒填料的回热器，通过优化填料结构和材质使回热器填充率高、孔隙率小、比表面积大，可减少填料对气体的阻力造成的压力损失和轴向导热损失，以满足人们对回热器增强换热效果、提高回热性能的使用需求。
技术实现要素：
针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种内置球形颗粒填料的回热器，通过优化填料结构和材质使回热器填充率高、孔隙率小、比表面积大，减少流动阻力和轴向导热损失小，以满足人们对回热器增强换热效果、提高回热性能的使用需求。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种内置球形颗粒填料的回热器，套装在制冷机机体上机壳内的膨胀气缸上，其特征在于：包括内壳体、外壳体、球形颗粒填料、上封接丝网和下封接丝网，圆筒状的所述内壳体套装在所述外壳体内部以形成空腔，所述球形颗粒填料填充于所述空腔内，环状的所述上封接丝网和所述下封接丝网分别与所述内壳体和所述外壳体的端部连接以封接所述空腔的两端；或者，包括壳体、球形颗粒填料、上封接丝网和下封接丝网，所述壳体套装在所述膨胀气缸上并紧贴机体上机壳内侧，环状结构的所述上封接丝网和所述下封接丝网内边缘分别与所述壳体的两端边缘连接，所述上封接丝网和所述下封接丝网分别抵住所述膨胀气缸两端设有的冷端换热器和热端换热器，所述球形颗粒填料填充在所述膨胀气缸外壁、所述壳体、所述上封接丝网和所述下封接丝网形成的空腔内。
作为优选方案，所述球形颗粒填料的材质采用特氟龙、尼龙、聚苯醚、不锈钢和铅中一种或多种。
作为优选方案，所述内壳体、所述外壳体和所述壳体的材质均采用导热系数和容积比热较低的非金属材料。
作为进一步优选方案，所述内壳体、所述外壳体和所述壳体采用聚四氟乙烯材质。
作为优选方案，所述球形颗粒填料的直径为0.08～0.20毫米。
作为优选方案，所述内壳体、所述外壳体和所述壳体的厚度为0.5毫米。
作为优选方案，所述上封接丝网和所述下封接丝网的材质为不锈钢。
作为优选方案，所述上封接丝网和所述下封接丝网的厚度为0.2～1.0毫米，所述上封接丝网和所述下封接丝网的孔径小于所述球形颗粒填料的直径。
一种实施方式，所述外壳体与所述机体上机壳的内侧紧贴，所述内壳体与所述膨胀气缸的外侧紧贴，所述上封接丝网和所述下封接丝网分别抵住所述膨胀气缸两端设有的热端换热器和冷端换热器。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所述内置球形颗粒填料的回热器通过内置球形颗粒填料代替传统片状或块状填料，减少流动阻力和轴向导热损失小，进而增强了换热效果、提高了回热性能，球形颗粒填料不仅具有较小的孔隙率，使回热器传热面积增大，换热效果好，而且具有较大的比表面积，增大了回热器与工质气体的接触换热面积，提高了回热器回热性能，采用具有较小导热系数的材质制得球形颗粒填料，有利于减小回热器的轴向导热损失，另外，本发明还具有结构紧凑、与机体装配方便，实施简单、与机体连接牢固等优点，具有显著的进步性和良好的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种内置球形颗粒填料的回热器的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的球形颗粒填料的填充位置示意图；
图3为本发明实施例1提供的上封接丝网和下封接丝网的结构示意图；
图4为本发明实施例1提供的装配于声能制冷机内的内置球形颗粒填料的回热器的结构示意图；
图5为本发明实施例2提供的装配于声能制冷机内的内置球形颗粒填料的回热器的结构示意图。
图中标号示意如下：1、机体上机壳；2、膨胀气缸；3、内壳体；4、外壳体；5、球形颗粒填料；6、上封接丝网；7、下封接丝网；8、热端换热器；9、冷端换热器；10、壳体；11、压缩腔；12、膨胀腔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。
实施例1
结合图1至图4所示，本实施例提供的一种内置球形颗粒填料的回热器，套装在制冷机机体上机壳1内的膨胀气缸2上，包括内壳体3、外壳体4、球形颗粒填料5、上封接丝网6和下封接丝网7，圆筒状的所述内壳体3套装在所述外壳体4内部以形成空腔，所述球形颗粒填料5填充于所述空腔内，环状的所述上封接丝网6和所述下封接丝网7分别与所述内壳体3和所述外壳体4的端部连接以封接所述空腔的两端。
为了获得较小导热系数，减小回热器轴向导热损失，在本实施例中，所述球形颗粒填料5的材质采用特氟龙、尼龙、聚苯醚、不锈钢和铅中一种或多种。
考虑到壁效应，在本实施例中，所述内壳体3和所述外壳体4采用导热系数和容积比热较低的非金属材料，作为优选，本实施采用聚四氟乙烯材质。
为了优化孔隙率，在本实施例中，所述球形颗粒填料5的直径为0.08～0.20毫米。
为了减小回热器壳体能量损失，在本实施例中，所述内壳体3和所述外壳体4的厚度为0.5毫米。
在本实施例中，所述上封接丝网6和所述下封接丝网7的材质为不锈钢，所述上封接丝网6和所述下封接丝网7的厚度为0.2～1.0毫米，所述上封接丝网6和所述下封接丝网7的孔径小于所述球形颗粒填料5的直径，如图3所示。
本实施例还提供一种用于声能制冷机的实施方案，所述外壳体4与所述机体上机壳1的内侧紧贴，所述内壳体3与所述膨胀气缸2的外侧紧贴，所述上封接丝网6和所述下封接丝网7分别抵住所述膨胀气缸2两端设有的热端换热器8和冷端换热器9，如图4所示。
本实施例所述回热器为一构件整体，可直接套装在制冷机机体上机壳1内的膨胀气缸2上，安装便利、拆卸维护方便。
实施例2
结合图5所示，本实施例提供的一种内置球形颗粒填料的回热器，套装在制冷机机体上机壳1内的膨胀气缸2上，包括壳体10、球形颗粒填料5、上封接丝网6和下封接丝网7，所述壳体10套装所述膨胀气缸2上并紧贴机体上机壳1内侧，环状结构的所述上封接丝网6和所述下封接丝网7内边缘分别与所述壳体10的两端边缘连接，所述上封接丝网6和所述下封接丝网7分别抵住所述膨胀气缸2两端设有的冷端换热器9和热端换热器8，所述球形颗粒填料5填充在所述膨胀气缸2外壁、所述壳体10、所述上封接丝网6和所述下封接丝7网形成的空腔内。本实施例仅具有单层壳体，充分利用机体上机壳内的空间，节省原料。
在本实施例中，所述壳体10的材质均采用导热系数和容积比热较低的非金属材料，作为优选，在本实施中采用聚四氟乙烯材质，所述壳体10的厚度为0.5毫米。
在本实施例所述球形颗粒填料5的材质、所述球形颗粒填料5的直径、所述上封接丝网6和所述下封接丝网7的材质、所述上封接丝网6和所述下封接丝网7的厚度、所述上封接丝网6和所述下封接丝网7的孔径均同实施例1。
本实施例所述回热器在安装时，先将上封接丝网6固定在壳体10一端，然后将壳体10套装在制冷机机体上机壳1内的膨胀气缸2上并紧贴机体上机壳1内侧，使得上封接丝网6抵住冷端换热器9，之后将球形颗粒填料5填充在所述膨胀气缸2外壁、所述壳体10、和所述上封接丝网6形成的空腔内，最后下封接丝网7固定在壳体40的另一端，以将球形颗粒填料5封装在空腔内完成本实施例所述回热器的安装。
本实施例所述回热器实施过程简单，与制冷机机体连接牢固，而且便于调整以适应机体上机壳1内的空间结构。
本发明作为声能制冷机的回热器工作过程如下：如图4和图5所示，工质气体在制冷机的压缩腔11内被压缩，然后经过热端换热器8，将压缩过程产生的热量释放给外界环境，接着流经回热器，工质气体被冷却，将热量传给回热器中的球形颗粒填料5，此时工质气体的温度压力都下降，随后进入制冷机的膨胀腔12膨胀制冷，利用冷端换热器9将热量导出；膨胀过后的工质气体流回回热器，吸收回热器内球形颗粒填料5的热量，此时工质气体的温度压力均上升，最后返回压缩腔11被压缩以继续下一个循环。
综上所述可见：本发明所述内置球形颗粒填料的回热器通过内置球形颗粒填料5代替传统片状或块状填料，球形颗粒填料5不仅具有较小的孔隙率，使回热器传热面积增大，换热效果好，而且具有较大的比表面积，增大了回热器与工质气体的接触换热面积，提高了回热器回热性能，采用具有较小导热系数的材质制得球形颗粒填料5，有利于减小回热器的轴向导热损失，减少流动阻力，进而增强换热效果、提高回热性能明显。
最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。