一种脉管制冷机的一级回热器冷端换热器结构的制作方法

本发明涉及制冷机，尤其涉及一种脉管制冷机的一级回热器冷端换热器结构。

背景技术：

1、gm型4k脉管制冷机在制冷机端没有运动部件，具有很低的振动特性及电隔离特性，通常可以应用于量子计算用稀释制冷机、核磁共振波谱设备nmr以及低温光学仪器等领域。图1所示出的是典型的双向进气型脉管制冷机，其中氦气通过氦气压缩机1被压缩成高压气体，通过配气阀2的旋转，制冷机根据压缩机频率的时序控制交替连通氦气压缩机1的高压和低压管路，使得气体在制冷机内部循环被压缩和膨胀，通过调节一级脉管气库小孔阀20和二级脉管气库小孔阀19，一级脉管双向进气阀17和二级脉管双向进气阀18，使得制冷机在一级冷头和二级冷头达到符合要求的制冷量。制冷机在热端布置有一级脉管热端换热器16和二级脉管热端换热器5，通常在一级脉管冷端布置2个换热器，二级脉管冷端布置2个换热器，分别是位于一级脉管冷端的一级脉管冷端换热器14、位于一级回热器13的一级回热器冷端换热器22、位于二级脉管冷端的二级脉管冷端换热器7和位于二级回热器10的二级回热器冷端换热器21。

2、根据上述典型结构的脉管制冷机，一级脉管冷端换热器14，二级脉管冷端换热器7和二级回热器冷端换热器21一般采用将换热器过盈安装在一级冷端铜块11或二级冷端铜块8上，或者焊接在上述一级冷端铜块11或二级冷端铜块8上，使得换热器和铜块有良好的接触以降低接触热阻。针对一级回热器冷端换热器22，其除了承担换热器的功能外，还承担一级和二级的流量分配功能，并且为了方便脉管制冷机组装和后续售后服务，具有可拆卸功能对于一级回热器冷端换热器22而言尤为重要。

3、在现有技术中，在制冷机组装过程中，二级回热器10要进行填料，填料完成后，再进行一级回热器冷端换热器22的安装。目前典型的设计方法是采用过盈配合，在安装过程中采用冷装配方式，将一级回热器冷端换热器22用液氮冷却至较小尺寸，再安装到一级冷端铜块11上，等到温度上升后就变成过盈配合，降低一级回热器冷端换热器22和一级冷端铜块11之间的接触热阻。但是在过盈安装后，存在的问题在于一级回热器冷端换热器22很难从一级冷端铜块11上取出，如果二级回热器10的蓄冷材料在长期运行后效率降低，或遇到二级回热器10的蓄冷材料有质量问题需要更换，则无法有效取出过盈的换热器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决前述讨论的技术问题，由此提供了一种脉管制冷机的回热器冷端换热器结构，具体如下：

2、一种脉管制冷机回热器冷端换热器结构，包括一级回热器气缸、一级回热器、一级冷端铜块、一级回热器冷端换热器、固定螺栓、二级回热器气缸以及二级回热器；其中蓄冷材料分别装填于一级回热器气缸和二级回热器气缸以形成一级回热器和二级回热器，一级回热器冷端换热器设置在一级回热器和二级回热器之间并分别与一级回热器和二级回热器接触，一级回热器冷端换热器外围连接有与其相接触以传递冷量的一级冷端铜块；一级回热器冷端换热器具有与一级冷端铜块相接触的锥面，一级冷端铜块上具有与其相适配的表面形状和倾斜角度，使得二者在接触后紧密贴合在一起以减少接触热阻，并且还包括连接一级冷端铜块和一级回热器冷端换热器的固定螺栓，其从上至下贯穿一级回热器冷端换热器并连接到一级冷端铜块上的螺纹孔里。

3、进一步地，一级回热器冷端换热器的外围锥面的倾斜角度α为1-10度，优选地为5度。

4、进一步地，为了实现一级和二级进气量的调节，一级回热器冷端换热器具有狭缝式结构，可通过调节狭缝宽度来调节一级和二级进气量。

5、进一步地，在一级回热器冷端换热器上开设有螺纹孔，如需将一级回热器冷端换热器取出，可以用螺杆拧入到一级回热器冷端换热器的螺纹孔中，向上提则可以方便取出一级回热器冷端换热器。

6、更进一步，还提供了一种一级回热器冷端换热器的安装与拆卸方法，具体包括如下步骤：在制冷机组装过程中，先安装好二级回热器；然后将一级回热器冷端换热器用固定螺栓连接固定到一级冷端铜块上，使得一级回热器冷端换热器与一级冷端铜块保持有效接触且不会松动；接着，再组装一级回热器，一级回热器在安装过程中会受到一定的压紧力，压紧力可以通过接触一级回热器冷端换热器，使得一级回热器冷端换热器与一级冷端铜块接触得更紧密，从而达到更好的热接触效果；当需要拆卸一级回热器冷端换热器时，松开固定螺栓，将螺杆拧入到一级回热器冷端换热器上开设的螺纹孔中，向上提则可以方便取出一级回热器冷端换热器。

7、本发明通过将换热器和一级冷端铜块的接触表面设计成彼此相互配合的锥面形状以提高接触的紧密程度进而降低接触热阻；进一步地，通过固定螺栓将二者紧密连接到一起，螺栓连接也方便后续的拆卸；更进一步地，为了实现一级和二级进气量的调节，一级回热器冷端换热器采用狭缝式结构，并且可通过调节狭缝宽度来调节一级和二级进气量，进而提高换热效率；再进一步地，通过在一级回热器冷端换热器上开设螺纹孔，在需要取出换热器时，将螺杆拧入到螺纹孔中就可以很方便地将换热器取出。

技术特征：

1.一种脉管制冷机的一级回热器冷端换热器结构，包括一级回热器气缸（31）、一级回热器（32）、一级冷端铜块（33）、一级回热器冷端换热器（34）、固定螺栓（35）、二级回热器气缸（36）以及二级回热器（37）；其中蓄冷材料分别装填于一级回热器气缸（31）和二级回热器气缸（36）以形成一级回热器（32）和二级回热器（37），一级回热器冷端换热器（34）设置在一级回热器（32）和二级回热器（37）之间并分别与一级回热器（32）和二级回热器（37）接触，一级回热器冷端换热器（34）外围连接有与其相接触以传递冷量的一级冷端铜块（33）；

2.如权利要求1所述的脉管制冷机的一级回热器冷端换热器结构，在一级回热器冷端换热器（34）上还开设有便于将螺杆拧入到其中以取出一级回热器冷端换热器（34）的工艺螺纹孔（40）。

3.如权利要求1-2任一项所述的脉管制冷机的一级回热器冷端换热器结构，其中一级回热器冷端换热器（34）上具有狭缝（39）。

4.如权利要求1-2任一项所述的脉管制冷机的一级回热器冷端换热器结构，其中一级回热器冷端换热器（34）外围锥面的倾斜角度α为1-10度。

5.如权利要求4所述的脉管制冷机的一级回热器冷端换热器结构，其中一级回热器冷端换热器（34）外围锥面的倾斜角度α具体为5度。

6.一种权利要求1-5所述的脉管制冷机的一级回热器冷端换热器结构的安装与拆卸方法，具体包括如下步骤：

技术总结
本发明提供一种脉管制冷机的一级回热器冷端换热器结构，其中一级回热器冷端换热器上具有与一级冷端铜块相接触的锥面，一级冷端铜块上具有与其相适配的表面形状和倾斜角度，使得二者在接触后能够紧密贴合在一起以减少接触热阻，并且还包括连接一级冷端铜块和一级回热器冷端换热器的固定螺栓，其从上至下贯穿一级回热器冷端换热器并连接到一级冷端铜块上的螺纹孔里。这样的一级回热器冷端换热器结构能够在保持很好的热接触效果的同时，方便在需要时对一级回热器冷端换热器进行拆卸和安装。

技术研发人员：杜希阳,梁志炜
受保护的技术使用者：氢合科技（广州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/16