[实用新型]斯特林制冷机

说明书

本申请涉及低温制冷领域，公开一种斯特林制冷机。包括排出器外壳；波纹管，设置在排出器外壳内，顶端为封闭端，且波纹管的外表面与排出器外壳的内表面之间存在间隙；活塞连杆，一端伸入波纹管内，与波纹管底端密封滑动连接；压缩活塞，位于波纹管的下方，受控运动产生交变气体；交变气体作用于波纹管的底端和顶端，使波纹管做伸缩运动。波纹管的伸缩运动代替了柱形排出器本体的往复运动，由于波纹管的外表面存在褶皱，排出器本体与排出器外壳之间的间隙更加曲折，有效防止气体泄漏。此外，由于波纹管具有足够的径向刚度，因此可以与活塞连杆的末端直接固定，从而省略了现有斯特林制冷机中的板弹簧，简化了斯特林制冷机的结构。

技术领域

本申请涉及低温制冷领域，例如涉及一种斯特林制冷机。

背景技术

结合图1所示，现有的斯特林制冷机包括膨胀机和压缩机。膨胀机是实现冷热效应的元件，压缩机是实现交变电向交变压力波转换的元件。膨胀机包括冷端换热器1，热端换热器6，排出器外壳2，排出器本体9。压缩机包括压缩活塞5，板弹簧10。活塞连杆4将膨胀机中的排出器和压缩机相连接。排出器外壳2的上端连接冷端换热器1，下端连接热端换热器6，排出器本体9设置在排出器外壳2的内部，活塞连杆4上端连接排出器本体9，下端穿过压缩活塞5后与板弹簧10相连接。压缩活塞5受控运动，产生交变气体。交变气体依次经过换热器6和回热器7，在换热器6中放出热量，在回热器7内和多孔介质进行热交换形成线性温度分布，如25℃到-80℃，在冷端换热器1处膨胀制冷，提供冷量，同时，气体作用在排出器本体9的底端和顶端，推动排出器本体9在排出器外壳2内做轴向往复运动，板弹簧10为排出器本体9的运动提供径向刚度。交变气体在膨胀机中实现冷热交换，从而在膨胀机的膨胀腔中实现制冷。排出器本体9与排出器外壳2之间的密封对于斯特林制冷机的工作性能和使用寿命有很重要的影响。气体泄漏是导致斯特林制冷机性能下降的重要原因之一，不仅会使压缩机提供的质量流量和容积效率降低，还会使部分能量外流，会造成排出器上下端泄露冷量严重，因此密封是斯特林制冷机中的一项关键技术。

目前，常用的密封方式是柱状的排出器本体9与排出器外壳2之间形成间隙密封，排出器本体9的表面与排出器外壳2的内表面均为平整光滑表面。

在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：气体容易通过排出器本体与排出器外壳之间的间隙泄露。

实用新型内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本公开实施例提供一种斯特林制冷机，提升排出器本体与排出器外壳之间的密封性，减少气体泄漏。

在一些实施例中，所述斯特林制冷机包括：排出器外壳；波纹管，设置在所述排出器外壳内，顶端为封闭端，且波纹管的外表面与排出器外壳的内表面之间存在间隙；冷端换热器，设置在排出器外壳的上端，冷端换热器的下端、排出器外壳的内表面以及波纹管围合成膨胀腔；活塞连杆，一端伸入所述波纹管内，与所述波纹管的底端密封滑动连接，另一端固定；压缩活塞，位于波纹管的下方，受控运动产生交变气体；交变气体作用于波纹管的底端和顶端，使波纹管在排出器外壳内作伸缩运动。

可选地，活塞连杆伸入波纹管的长度与波纹管的轴向长度之比为[0.5，0.8]。这样，既能避免因波纹管伸入长度过短导致波纹管脱离活塞连杆，又能避免活塞连杆伸入长度过长导致收缩过程受到限制。

可选地，波纹管的长度与膨胀腔长度之比为[0.8，0.95]。这样，保证波纹管长度在合适的范围内，波纹管长度过长或过短都会影响波纹管的伸缩运动。

可选地，波纹管的外表面与排出器外壳的内表面之间的间隙的宽度范围为[8μm，20μm]。这样，既能保证波纹管上下两个空腔的密封效果，又能保证波纹管伸缩运动过程中不与排出器外壳发生摩擦。