一种采用平面密封阀和回热器预冷的jt/gm制冷机及制冷方法
阅读说明：本技术 一种采用平面密封阀和回热器预冷的jt/gm制冷机及制冷方法 (JT/GM refrigerator precooled by planar seal valve and heat regenerator and refrigeration method ) 是由 张海峰 武义锋 丁怀况 曾环 俞杰 王建勇 邓家良 冯欣宇 程祥 韩雨松 杨杨 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机及制冷方法,包括压缩机、管道、储气腔、一级回热器、节流制冷器,所述压缩机通过管道与储气腔相连通,所述储气腔的内腔安装有阀组,所述阀组包括固定阀、旋转阀,所述固定阀的内腔圆周分布开设有三个排气孔,且所述排气孔均与旋转阀相连通,所述旋转阀的表面相位角均开设有与排气孔相对应的第二进气孔,所述阀组通过管道与一级回热器相连通,所述一级回热器的下端通过管道贯通连接有二级回热器,所述二级回热器的下端通过管道与节流制冷器相连通,有效的提高了制冷效率,同时提升了有效的制冷量,大大提高了装置的实用性,取消了外部的预冷部件,结构上整合成一套设备,更加紧凑。(The invention discloses a JT/GM refrigerator precooled by a plane seal valve and a regenerator and a refrigeration method, the JT/GM refrigerator comprises a compressor, a pipeline, a gas storage cavity, a primary regenerator and a throttling refrigerator, the compressor is communicated with the gas storage cavity through the pipeline, a valve bank is arranged in the inner cavity of the gas storage cavity, the valve bank comprises a fixed valve and a rotary valve, three exhaust holes are distributed on the circumference of the inner cavity of the fixed valve and are communicated with the rotary valve, second air inlet holes corresponding to the exhaust holes are arranged on the surface phase angle of the rotary valve, the valve bank is communicated with the primary regenerator through the pipeline, the lower end of the primary regenerator is communicated with a secondary regenerator through the pipeline, the lower end of the secondary regenerator is communicated with the throttling refrigerator through the pipeline, the refrigeration efficiency is effectively improved, and the effective refrigeration amount is improved at the same time, the practicality of the device is greatly improved, an external precooling component is eliminated, and the device is structurally integrated into a set of equipment and is more compact.)
技术领域
本发明涉及制冷设备领域，更具体涉及一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机及制冷方法。
背景技术
制冷机是指将具有较低温度的被冷却物体的热量转移给环境介质从而获得冷量的机器，主要性能指标有工作温度(对蒸气压缩式制冷机为蒸发温度和冷凝温度，对气体压缩式制冷机和半导体制冷器为被冷物体的温度和冷却介质的温度)，制冷量(制冷机单位时间内从被冷却物体移去的热量)、功率或耗热量、制冷系数(衡量压缩式制冷机经济性的指标，指消耗单位功所能得到的冷量)以及热力系数(衡量吸收式和蒸汽喷射式制冷机经济性的指标，指消耗单位热量所能得到的冷量)等。
现有的制冷机大多数都是采用的JT/GM制冷机需要一个外部的节流阀门，同时需要一个外部的预冷单元，系统结构比较复杂，没法进行产品化生产。
中国专利105783319B，公开了一种回热式制冷机预冷的低温J-T节流制冷机，该装置通过预冷压缩机C1、回热器热端换热器HX1、第一级回热器RG1、第一级冷端换热器HX2、第一级脉管PT1、第一级脉管热端换热器HX3、第一级惯性管I1、第一级气库R1、第一级充气阀V1、阻隔流动的声功传输部件MIAT1、第二级回热器RG2等结构组成，该发明具有循环高，可靠性强，寿命长的优点，但采用这种方式的JT/GM制冷机需要一个外部的节流阀门，同时需要一个外部的预冷单元，系统结构比较复杂，没法进行产品化生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种无需外部的预冷部件及外部节流阀的制冷机及其该制冷机的制冷方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机及制冷方法，包括压缩机、管道、储气腔、一级回热器、节流制冷器，所述压缩机通过管道与储气腔相连通，所述储气腔的内腔安装有阀组，所述阀组包括固定阀、旋转阀，所述固定阀的内腔圆周分布开设有三个排气孔，且所述排气孔均与旋转阀相连通，所述旋转阀的表面相位角均开设有与排气孔相对应的第二进气孔，所述固定阀与旋转阀之间形成六个通道，且所述通道呈串联设置，所述阀组通过管道与一级回热器相连通，所述一级回热器的下端通过管道贯通连接有二级回热器，所述二级回热器的下端通过管道与节流制冷器相连通。
本发明通过采用阀组对气体的输送通道进行整合，并通过设有六个通道，使其呈串联形式，并在通道串联的过程中设有延迟通道；延迟通道带有自闭和功能，可以对气体产生减压作用，从而产生制冷效应，有效的提高了设备的实用性。
优选的：所述阀组通过管道贯通连接有缓冲罐，所述缓冲罐的下端通过管道与压缩机相连通。
优选的：所述阀组开启时，所述一级回热器、节流制冷器与缓冲罐均与储气腔相连通，所述阀组闭合时，所述一级回热器、节流制冷器与缓冲罐均与储气腔相隔断。
优选的：所述固定阀的后端开设有第一进气孔，所述第一进气孔与旋转阀相连通。
优选的：所述固定阀的两侧均开设有至少一个通孔，所述通孔均与排气孔相连通。
优选的：所述旋转阀的内腔位于多个第二进气孔之间开设有与第一进气孔相对应的长圆形阀孔。
优选的：所述阀组还包括驱动连接孔，所述管道的外侧固定连接有驱动机构，所述驱动机构的输出端与驱动连接孔相连接。
优选的：多个所述排气孔与第二进气孔之间形成的通道之间设置有延迟通道。
优选的：所述一级回热器通过外部驱动机构进行往复式的运动，所述二级回热器与所述一级回热器连接在一起，并被带动一起进行往复式的运动。
本发明还提供一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机及制冷方法，其特征在于，包括如下步骤：压缩机提供的高压氦气进入到管道的内腔，通过阀组进行控制，当阀组打开时，高压氦气进入一级回热器的内腔，进行绝热膨胀，产生第一次制冷效应，绝热膨胀后的气体温度会有所降低，并将产生的制冷量保留下来；降低温度的气体进入到二级回热器的内腔，且二级回热器与一级回热器通过管道连接在一起，同步进行往复式的运动，使得进入到二级回热器内腔的气体会再次进行绝热膨胀，产生第二次的制冷效应；经过第二次制冷效应的一部分低温气体从二级回热器的内腔通过管道输送到一级回热器内再回到阀组的内腔，另一部分更低温的氦气进入到节流制冷器的内腔，在节流制冷器的内腔产生第三级的制冷效应，从节流制冷器内腔出来的气体通过阀组再输送到缓冲罐的内腔，气体在缓冲罐的内腔经过缓冲后回到压缩机的内腔。
本发明的优点在于：通过采用回热器制冷产生的制冷量对气体进行直接预冷，取消了外部的预冷部件，结构上整合成一套设备，更加紧凑；
通过对阀组对气体的输送通道进行整合，并设有六个通道，使其呈串联的形式，并且在通道串联的过程中设有延迟通道；且延迟通道带有自闭和功能，有效的对气体产生减压作用，从而产生制冷效应；经过两次回热器预冷后的气体进行JT制冷循环，可以获得更低的温度，有效的提高了装置的实用性。
附图说明
图1为为本发明实施例一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机的平面结构示意图；
图2为本发明实施例一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机的局部结构立体图；
图3为本发明实施例一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机的局部结构立体图；
图4为本发明实施例一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机的局部结构正视图；
图5为本发明实施例一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机图4的A-A剖视图；
图6为本发明实施例一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机图4的B-B剖视图；
图7为本发明实施例一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机的工作原理图。
图中：1-压缩机；2-管道；3-储气腔；4-阀组；41-固定阀；411-第一进气孔；412-通孔；413-排气孔；42-旋转阀；421-第二进气孔；422-阀孔；43-驱动连接孔；5-驱动机构；6-一级回热器；7-二级回热器；8-节流制冷器；9-缓冲罐。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，本实施例公开了一种采用平面密封阀和回热器预冷的JT/GM制冷机，包括压缩机1、管道2、储气腔3、阀组4、驱动机构5、一级回热器6、二级回热器7、节流制冷器8、缓冲罐9。
参阅图1，压缩机1通过管道2与储气腔3相连通，储气腔3的内腔安装有阀组4。
参阅图2-6，阀组4包括固定阀41、旋转阀42，且固定阀41、旋转阀42均为圆形结构，且呈一体式构造，固定阀41的后端开设有第一进气孔411，且第一进气孔411与旋转阀42相连通，在固定阀41的两侧均开设有至少一个通孔412，固定阀41的内腔圆周分布开设有三个排气孔413，多个通孔412均与排气孔413相连通；
旋转阀42的内腔位于多个第二进气孔421之间开设有与第一进气孔411相对应的长圆形阀孔422，且旋转阀42的表面相位角均开设有与排气孔413相对应的第二进气孔421。
本实施例中，旋转阀42内腔的长圆形阀孔422和旋转阀42圆周分布的三个通孔412，组合成三个进气通道，再通过旋转阀42表面相位角的三个第二进气孔421和通孔412组合成三个排气通道，通过整合，形成六个通道，并使其呈串联形式；
本实施例中，固定阀41保持不动，旋转阀42作自转运动，六个不同的通道依次打开和关闭，形成延迟通道，按照设计的不同角度方向，在既定的时间里打开和关闭进气通道，使得延迟通道提供了自闭合功能，有效的对气体产生减压作用，大大提高了装置的实用性。
本实施例中，阀组4还包括驱动连接孔43，配气腔3的外侧连接有驱动机构5，驱动机构5的输出端与驱动连接孔46相连接，进而带动阀门做周期性运动。
参阅图1，阀组4通过管道2与一级回热器6相连通，一级回热器6的下端通过管道2贯通连接有二级回热器7。
本实施例中，一级回热器6通过外部驱动机构进行往复式的运动，二级回热器7与一级回热器6连接在一起，并被带动一起进行往复式的运动，有效的提高了装置的制冷效应。
参阅图1，二级回热器7的下端通过管道2与节流制冷器8相连通，阀组4通过管道2贯通连接有缓冲罐9，缓冲罐9的下端通过管道2与压缩机1相连通。
本实施例中，当阀组4开启时，一级回热器6、节流制冷器8与缓冲罐9均与储气腔3相连通，阀组4闭合时，一级回热器6、节流制冷器8与缓冲罐9均与储气腔3相隔断
使用上述制冷机进行制冷的方法如下：压缩机1提供的高压氦气进入到管道2的内腔，通过阀组4进行控制，当阀组4打开时，高压氦气进入一级回热器6的内腔，进行绝热膨胀，产生第一次制冷效应，绝热膨胀后的气体温度会有所降低，并将产生的制冷量保留下来；降低温度的气体进入到二级回热器7的内腔，且二级回热器7与一级回热器6通过管道2连接在一起，同步进行往复式的运动，使得进入到二级回热器7内腔的气体会再次进行绝热膨胀，产生第二次的制冷效应；经过第二次制冷效应的一部分低温气体从二级回热器7的内腔通过管道2输送到一级回热器6内再回到阀组4的内腔，另一部分更低温的氦气进入到节流制冷器8的内腔，在节流制冷器8的内腔产生第三级的制冷效应，从节流制冷器8内腔出来的气体通过阀组4再输送到缓冲罐9的内腔，气体在缓冲罐9的内腔经过缓冲后回到压缩机1的内腔。
工作原理：参阅图7，通过启动压缩机1，使得高压氦气通过管道2进入储气腔3的内腔，再通过启动驱动机构5开启阀组4，收到压缩机1内腔的高压氦气依次通过第一进气孔411、排气孔413、第二进气孔421进入到一级回热器6的内腔，进行绝热膨胀，产生制冷量，由于一级回热器6与二级回热器7连接在一起，使得一级回热器6外侧的驱动机构带动二级回热器7同步进行往复式的运动，将产生的制冷量保留下来，有效的使得下一波进来的高压常温氦气会被回热器保留的制冷量冷却成高压低温氦气，高压低温氦气绝热膨胀后，会产生更低温度的制冷量，同时变成低压低温氦气，一部分低温气体从二级回热器7的内腔通过管道2输送到一级回热器6内再回到阀组4的内腔，另一部分更低温的氦气进入到节流制冷器8的内腔，在节流制冷器8的内腔产生第三级的制冷效应，从节流制冷器8内腔出来的气体通过阀组4再输送到缓冲罐9的内腔，气体在缓冲罐9的内腔经过缓冲后回到压缩机1的内腔，有效的提高了制冷效率，同时提升了有效的制冷量，大大提高了装置的实用性，本发明通过采用阀组对气体的输送通道进行整合，并通过设有六个通道，使其串联，并设有延迟通道；可以有效的对气体产生减压作用，从而产生制冷效应，有效的提高了设备的实用性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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