专利名称：用于同轴脉管制冷机的螺纹焊接整体狭缝式冷头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制冷技术领域的制冷机的构件，具体是一种用于同轴脉管制 冷机的螺纹焊接整体狭缝式冷头。
背景技术：
脉管制冷机是利用高低压气体对脉管空腔的充放气过程获得制冷效果的。根 据脉管制冷机中蓄冷器和脉管的位置，又可以分为同轴型，U型和连轴型。从结 构上来看，对于优化的同轴布置的脉管制冷机，它们更以结构紧凑，体积小受到 广泛的关注。
人们一直在改进脉管制冷机的结构来进一步提高它的性能。同轴型脉管制冷 机中的气体在冷端产生制冷效应，蓄冷器中的气体经过冷端换热器后折弯180° 进入脉管中，因此脉管冷端的导流、换热结构对制冷机的性能影响很大。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利CN101067523 "—种用于同轴型脉 管制冷机的整体式冷头"，其冷头由紫铜块的圆柱体构成，整体式冷头为圆柱体， 圆柱体底部沿外周有一用于与蓄冷器外壳焊接的翻边，圆柱体中心开有圆孔，圆 孔四周开有均布的放射状的狭缝，狭缝深度与圆孔深度相等，在柱状体上与圆孔 同轴开有一用于制冷机的脉管插入的环形槽道，环形槽道的深度要小于狭缝深 度，以便蓄冷器冷端气体通过狭缝与脉管中的气体交流。此冷头在中心开有圆孔， 并且有一定深度，形成比较大的冷头空体积。而且做为脉管冷端的层流化元件， 中心圆孔及辐射式狭缝结构对工质气体的层流化效果不佳。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种用于同轴脉管制冷机的螺纹 焊接整体狭缝式冷头，该冷头集脉管冷端气体导流器、蓄冷器冷端气体均布器、 冷端换热器于一体，本发明用了独特的螺纹焊接方式及整体狭缝式结构，可以保 证焊接的可靠性，提高了在高压气体下检漏的安全性。同时选择合适的槽数和槽 宽可以使该冷头具有换热面积大，低的冷头空体积和低的压力损失。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明所述冷头整体包括上冷头、下冷 头、冷端挡板和紫铜丝网，上冷头和下冷头螺纹连接后再焊接，冷头整体中间有 冷端挡板，冷端挡板内填充有紫铜丝网。
所述下冷头为一块圆柱体，分为两层即底座和凸台，凸台上有轴向对称的均 匀分布的狭缝，狭缝深度与凸台的高度相同。底座外周有外螺纹。
所述上冷头为一圆柱体，其中心有一圆孔，圆孔四周有均布的放射状的狭缝， 狭缝的宽度长度与下冷头上的狭缝一致，下端有沉 L，沉孔深度与下冷头凸台高 度相同，并与下冷头的凸台形成配合，沉孔外径圆周与狭缝的外径圆周相同。狭 缝的宽度与数目和下冷头的相同。
所述上冷头两端为内螺纹结构，与所述下冷头的外螺纹进行配合，另一端可 以与蓄冷器螺纹配合，并且配合后均留有余量以供焊接。
本发明上述结构可以保证焊接的可靠性，提高了在高压气体下检漏的安全 性。同时选择合适的狭缝数和狭缝宽可以使该冷头具有换热面积大，低的冷头空 体积和低的压力损失。
所述冷端挡板为一环状圆柱体结构，靠近下冷头的部分填充有紫铜丝网，余 下部分为脉管插入部分，蓄冷器中的气体通过冷头的狭缝和紫铜丝网进入到脉管 中。
所述狭缝可以采用开槽的方式形成，沿上冷头中心圆孔向外开数条均匀分布 的径向槽，沿下冷头凸台上表面向下开槽，开至下冷头底座上表面，上下冷头的 槽对齐，形成所述的狭缝。
所述下冷头凸台与上冷头下端的沉孔形成配合，蓄冷器与脉管通过上下冷头 形成的对齐的狭缝相通。
本发明中，冷端挡板以外部分的为蓄冷器冷端气体均布器部分，冷端挡板以 内部分为脉管冷端导流器层叠的紫铜丝网和脉管伸入段，紫铜丝网作为脉管冷端 导流器作用。蓄冷器和脉管中的气体通过焊接式上、下冷头的狭缝导通。气体流 经狭缝时，脉管制冷机产生的冷量通过对流换热传输到冷头内表面，再经导热传 输到冷头外表面；均布的狭缝在换热同时，起到对气体均布和导流的作用。
本发明的最大优点是
1.该焊接式冷头与工作气体换热面积大，冷量能有效地传输到冷头外表面。 均布的狭缝对蓄冷器的气体均布和导流效果好，在脉管冷端利用层叠的紫铜丝网做为导流器，减少了冷端空体积，同时也对流入脉管内的气体起到了层流化的作 用，降低产生涡旋的可能性。
2.脉管制冷机冷端部分存在冷头上部分与蓄冷器，上冷头和下冷头之间的 两个焊接点，而且均是先螺纹连接，再焊接的结构，保证焊接的可靠性和检漏的 安全性。
图l为本发明实施例俯视其中只标注下冷头、上冷头和冷端挡板。
图2为本发明实施例轴向剖视其中剖切面经过狭缝的剖视图。
图3为本发明实施例轴向剖视其中剖切面不经过狭缝的剖视图。
图4为本发明实施例上冷头的俯视和轴向剖视其中(a)为俯视图，(b)为剖切面经过狭缝的剖视图，(c)为剖切面 不经过狭缝的剖视图。
图5为本发明实施例下冷头的主视和俯视其中(a)为主视图，(b)为俯视图中上冷头l、下冷头2、冷端挡板3、紫铜丝网4、脉管5、蓄冷器6;沉孔 101、内螺纹102、凸台202上的槽201、凸台202和底座203。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。
如图所示，本发明包括上冷头1、下冷头2、冷端挡板3和层叠紫铜丝网4 四部分构成。上冷头l两端都有内螺纹， 一端与下冷头2的外螺纹连接后焊接， 另一端与蓄冷器6—端螺纹连接后焊接；上冷头l中心开有圆孔，圆孔四周开有 均布的放射状的狭缝，圆孔内装有冷端挡板3。在本发明的螺纹焊接一体式冷头 中，冷端挡板3以外部分的为蓄冷器冷端气体均布器部分，冷端挡板以内部分为 脉管冷端导流器层叠的紫铜丝网4和脉管伸入段，紫铜丝网4作为脉管冷端导流 器作用。蓄冷器6和脉管5中的气体通过焊接式下冷头2的狭缝导通。气体流经狭缝时，脉管制冷机产生的冷量通过对流换热传输到冷头内表面，再经导热传输 到冷头外表面；均布的狭缝在换热同时，起到对气体均布和导流的作用。
图l所示为本发明实施例俯视图，图中显示了上冷头l、下冷头2和冷端挡 板3三个零件，紫铜丝网4未显示出。上冷头1从中心圆孔向外径向开18条槽， 槽宽为0.4rara，槽的外径与蓄冷器6丝网的外径相同，槽的深度与冷端挡板3的 高度相同。下冷头2凸台部分也开有18条0.4mm宽的槽。上下冷头的槽对齐后 形成狭缝。中间冷端挡板3起到阻隔上冷头1气体和层叠紫铜丝网4中的气体互 窜的作用，防止气体不经过下冷头2的槽直接进入到紫铜丝网4中去而降低冷头 的整体换热效果。
如图2-3所示，为本发明实施例轴向剖视图。冷端挡板3为一环状圆柱体结 构，其内壁上半部分紧密配合脉管5冷端外壁，下部分填充紫铜丝网4做为脉管 的冷端导流器，并且利用下冷头2和脉管5端面压紧。紫铜丝网4为紫铜圆形丝 网。
如图2-4所示，上冷头1中心开有圆孔，其内壁与冷端挡板3外壁形成紧密 配合。上冷头1下端有一沉孔101，沉孔101深度2mm，其内径与槽的外径相同。 上冷头1上下两端均有内螺纹102，上端与蓄冷器6相连后焊接，下端与下冷头 2相连后焊接。上冷头1的内螺纹102和退刀槽的总长度略长于蓄冷器6冷端螺 纹长度和下冷头2的螺纹长度，以便留出余量焊接。
如图2-5所示下冷头2分为凸台202和底座203。凸台202高为2mm，上有 轴向对称均匀分布的槽201，槽深至底座203上表面。凸台高度和外径与上冷头 l沉孔的深度和内径相同，两者形成配合。凸台202上的槽与上冷头1的槽对齐 形成狭缝，使蓄冷器6和脉管5能够相通。底座203外周有螺纹，可与上冷头l 下端的内螺纹102配合。
本发明冷头由高导热率材料紫铜制成，冷头整体由上冷头和下冷头两部分焊 接而成，上下冷头均可通过线切割的方法获得很高的精度，焊接时可以保证上下 冷头的槽能够对齐。这种结构可以保证焊接的可靠性，提高了在高压气体下检漏 的安全性。同时选择合适的槽数和槽宽可以使该冷头具有换热面积大，低的冷头 空体积和低的压力损失。
权利要求
1、一种用于同轴脉管制冷机的螺纹焊接整体狭缝式冷头，其特征在于包括上冷头、下冷头、冷端挡板和紫铜丝网，上冷头和下冷头螺纹连接后再焊接，冷头整体中间有冷端挡板，冷端挡板内填充有紫铜丝网，其中所述下冷头分为底座和凸台，凸台上有轴向对称的均匀分布的狭缝，狭缝深度与凸台的高度相同，底座外周有外螺纹；所述上冷头为一圆柱体，其中心有一圆孔，圆孔四周有均布的放射状的狭缝，狭缝的宽度长度与下冷头上的狭缝一致，下端有沉孔，沉孔深度与下冷头凸台高度相同，并与下冷头的凸台形成配合，上冷头狭缝的宽度与数目和下冷头上狭缝的宽度与数目相同；所述上冷头两端为内螺纹，与所述下冷头的外螺纹进行配合，另一端与蓄冷器螺纹配合。
2、 根据权利要求1所述的用于同轴脉管制冷机的螺纹焊接整体狭缝式冷头， 其特征是，所述冷端挡板为一环状圆柱体结构，靠近下冷头的部分填充有紫铜丝 网，余下部分为脉管插入部分，蓄冷器中的气体通过冷头的狭缝和紫铜丝网进入 到脉管中。
3、 根据权利要求1所述的用于同轴脉管制冷机的螺纹焊接整体狭缝式冷头， 其特征是，所述上冷头，其上的沉孔外径圆周与狭缝的外径圆周相同。
4、 根据权利要求1或3所述的用于同轴脉管制冷机的螺纹焊接整体狭缝式 冷头，其特征是，所述狭缝为槽，沿上冷头中心圆孔向外开数条均匀分布的径向 槽，沿下冷头凸台上表面向下开槽，开至下冷头底座上表面，上下冷头的槽对齐， 形成所述的狭缝。
5、 根据权利要求1所述的用于同轴脉管制冷机的螺纹焊接整体狭缝式冷头， 其特征是，所述下冷头凸台与上冷头下端的沉孔形成配合，蓄冷器与脉管通过上 下冷头形成的对齐的狭缝相通。
全文摘要
本发明公开了一种制冷技术领域的用于同轴脉管制冷机的螺纹焊接整体狭缝式冷头，包括上冷头、下冷头、冷端挡板和紫铜丝网，上冷头和下冷头螺纹连接后再焊接，冷头整体中间有冷端挡板，冷端挡板内填充有紫铜丝网，其中下冷头分为底座和凸台，凸台上有轴向对称的均匀分布的狭缝，狭缝深度与凸台的高度相同，底座外周有外螺纹；上冷头为一圆柱体，其中心有一圆孔，圆孔四周有均布的放射状的狭缝，狭缝的宽度长度与下冷头上的狭缝一致；所述上冷头两端为内螺纹结构与所述下冷头的外螺纹进行配合，另一端与蓄冷器螺纹配合，并且配合后均留有余量以供焊接。本发明具有很大的换热面积，焊接结构保证了高压气体检漏的安全性和焊接的可靠性。
文档编号F25B9/14GK101298948SQ20081003957
公开日2008年11月5日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年6月26日
发明者刘华萱, 巨永林, 伟 苏 申请人:上海交通大学