一种独立评价线性振荡压缩机性能的装置及评价方法与流程

本发明隶属于回热式低温制冷机领域，具体涉及一种适用于独立评价线性振荡压缩机性能的装置及评价方法。

背景技术：
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线性振荡压缩机采用直线感应电机驱动，具有效率高、结构紧凑、体积小的特点。活塞不存在径向力或径向力非常小，极大地减少了活塞的摩擦功耗和磨损，可以通过非接触的气体间隙进行动态密封，压缩机运行寿命长，可靠性高。活塞轴向行程可以自由控制，给压缩机的变容量调节提供了更大的自由度，在变工况下效率比传统的屈杆式压缩机高。

线性振荡压缩机是根据其所驱动的膨胀机性能要求进行匹配设计，当整机性能未达到设计目标时，需要甄别出压缩机还是膨胀机设计出现了问题，这就要对压缩机性能进行独立评价。另外，由于线性振荡压缩机零部件较多，加工精度要求高，工艺复杂，很容易造成多台制作流程完全相同的压缩机性能一致性较差，进而影响与膨胀机的匹配效果。目前由于回热式低温制冷机中压缩机与膨胀机的强耦合特性，只能根据制冷机的整体性能进行间接的问题诊断，并未有一种有效的方法能够完全将压缩机与膨胀机从整机中分离开来进行独立评价与问题解决。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种结构简单、操作便捷的独立评价线性振荡压缩机性能的装置及方法，解决现有回热式低温制冷机无法对线性压缩机性能进行独立、有效的评价的问题。

本发明独立评价装置包括待评价线性振荡压缩机1、第一连管41、第一动态压力传感器21、第二连管42、计量针阀3、第三连管43、第二动态压力传感器22，第四连管44和气体容腔5；其中：

所述待评价线性振荡压缩机1出气孔截面上开密封槽，安装适配的橡胶密封圈进行密封，并且与第一连管41通过螺纹连接；第一动态压力传感器21左端与第一连管41右端采用真空钎焊密封连接；第一动态压力传感器21右端与第二连管42左端采用真空钎焊密封连接；计量针阀3左端面上安装适配的金属密封环进行密封，并且与第二连管42右端采用螺纹连接；计量针阀3右端面上安装适配的金属密封环进行密封，并且与第三连管43左端采用螺纹连接；第二动态压力传感器22左端与第三连管43右端采用真空钎焊密封连接；第二动态压力传感器22右端与第四连管44左端采用真空钎焊密封连接；气体容腔5进气孔截面上开密封槽，安装适配的橡胶密封圈进行密封，并与第四连管44通过螺纹连接。第一动态压力传感器21和第二动态压力传感器22均为压电传感器类型，其与传感器三通阀座采用螺接形式连接，密封垫圈采用铍青铜材料，并在传感器上绕制生胶带进行辅助密封。

所述计量针阀3为旋柄调节式计量针阀，流量系数0.16，调节量程十圈，调节精度18°/格。

所述气体容腔5外形为金属材质的规则圆柱体，内部空心体积范围为50cc～500cc。

本发明的一种独立评价线性振荡压缩机性能装置的评价方法，包括以下步骤：

(1)、通过第一动态压力传感器21测量得到待评价线性振荡压缩机1与计量针阀3之间的压力波P₁；

(2)、通过第二动态压力传感器22测量得到计量针阀3与气体容腔5之间的压力波P₂；

(3)、根据线性负载理论间接计算得到待评价线性振荡压缩机1出气孔处的体积流U为：其中γ为绝热指数，P₀为平均压力，f为运行频率，V_g为气库体积。

(4)、待评价线性振荡压缩机1出气孔处的输出声功W_a计算方法为：

其中cosφ为P₁和P₂之间相位角余弦值。

(5)、最后得到待评价线性振荡压缩机1的功能转化效率为：其中W_e为输入电功，该效率是评价线性振荡压缩机1性能优劣的重要评价指标。

以上所述参数全部能够通过调节计量针阀3的开度和气体容腔5的容积达到与实际膨胀机一致，因此本发明装置的等效阻抗值与待评价线性振荡压缩机1所驱动的真实膨胀机的阻抗值相等，因此得到的评价效率是等效的。

本发明的优点在于：对膨胀机的负载要求与工作条件进行等效模拟，使压缩机性能评价从整机中独立出来，更加明确了问题根源，提高压缩机设计优化效率，同时对压缩机进行有效的质量检测与规模化筛选，确保产品一致性。

附图说明：

图1为本发明用于独立评价线性振荡压缩机性能的装置原理示意图；

图2为本发明用于独立评价线性振荡压缩机性能的装置结构示意图；

具体实施方式：

下面结合附图及实施例进一步描述本发明。

如图1所示，本发明独立评价线性振荡压缩机的装置，包括待评价线性振荡压缩机1、第一连管41、第一动态压力传感器21、第二连管42、计量针阀3、第三连管43、第二动态压力传感器22，第四连管44和气体容腔5。

如图2所示，待评价线性振荡压缩机1出气孔截面上开密封槽，安装适配的橡胶密封圈，并与第一连管41左端通过螺纹密封连接；第一动态压力传感器21左端与第一连管41右端采用真空钎焊密封连接；第一动态压力传感器21右端与第二连管42左端采用真空钎焊密封连接；计量针阀3左端面和右端面上对称安装适配的金属密封环，左端与第二连管42右端采用螺纹密封连接，右端与第三连管43左端采用螺纹密封连接；第二动态压力传感器22左端与第三连管43右端采用真空钎焊密封连接；第二动态压力传感器22右端与第四连管44左端采用真空钎焊密封连接；气体容腔5进气孔截面上开密封槽，安装适配的橡胶密封圈，与第四连管44右端通过螺纹密封连接。第一动态压力传感器21和第二动态压力传感器22的三通阀座采用螺接形式连接，密封垫圈采用铍青铜材料，并在传感器上绕制生胶带进行辅助密封。气体容腔5外形为金属材质的规则圆柱体，内部空心体积为200cc。

实际应用时，计量针阀3采用Swagelok SS-6L-MM-MH型号的针阀，通过旋柄调节流量，用来模拟膨胀机工作状态下的体积流，其流量系数0.16，调节量程十圈，调节精度18°/格。第一动态压力传感器21和第二动态压力传感器22均为压电传感器类型，其型号为Kistler 5015A1000。

该发明装置的评价方法按以下步骤进行：

(1)、通过第一动态压力传感器21测量得到待评价线性振荡压缩机1与计量针阀3之间的压力波P₁；

(2)、通过第二动态压力传感器22测量得到计量针阀3与气体容腔5之间的压力波P₂；

(3)、根据线性负载理论间接计算得到待评价线性振荡压缩机1出气孔处的体积流U为：其中γ为绝热指数，P₀为平均压力，f为运行频率，V_g为气库体积。

(4)、待评价线性振荡压缩机1出气孔处的输出声功W_a计算方法为：

其中cosφ为P₁和P₂之间相位角余弦值。

(5)、最后得到待评价线性振荡压缩机1的功能转化效率为：其中W_e为输入电功，该效率是评价线性振荡压缩机1性能优劣的重要评价指标。

最后应说明的是：本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。