本发明涉及压缩机，特别是涉及一种多级直流线性压缩机。
背景技术：
1、在航天领域，空间探测器的稳定运行需要依赖于稳定的低温环境，直流线性压缩机驱动的焦耳-汤姆逊（joule-thomson，jt）节流制冷机由于其结构紧凑、效率高、寿命长等特点被各机构广泛应用。直流线性压缩机由直线电机驱动活塞，免去了曲柄连杆机构，减少了摩擦损失；利用板弹簧支撑技术与无油间隙密封技术，又满足了空间应用条件；通过阀片的启闭，使得工质实现单向流动，提高压比，满足jt节流制冷机的高低压需求。
2、一般情况下，单级直流线性压缩机只能提供3~4的压比，但由于jt节流制冷机温度与冷量的需求，需要直流线性压缩机提供远大于此的压比，故通常采用多台直流线性压缩机串联的方式逐级压缩，以达到实际所需压比与流量需求。例如，公开号为cn112989505a的中国专利公开了一种极低温区氦气循环多级直流线性压缩系统及设计方法，通过四台直流压缩机串联，为温度在2k以下极低温区制冷循环提供所需压比与流量。但由于空间条件的限制，多台直流线性压缩机虽能满足压比与流量需求，却带来了更大的体积与重量。
3、因此，如何在确保实现四级压缩功能前提下，降低设备整体体积与重量是本领域面临的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种多级直流线性压缩机，以解决上述现有技术存在的问题，将四级压缩的功能集合于单台直流线性压缩机中，极大的减小了直流线性压缩机体积与重量以及系统连接管路布置的复杂性。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案。
3、本发明提供一种多级直流线性压缩机，包括：气缸体，所述气缸体设有四个；活塞体，两个所述活塞体同轴布置，每个所述活塞体两端均分别设有一个活塞头，每个所述活塞头均分别位于一个对应的所述气缸体内，且所述活塞头一侧与所在气缸体内的空间能够形成一压缩腔；同一所述活塞体上的两个活塞头所形成的压缩腔之间通过连接管路和单向阀门连通，连通方向为自位于内侧的压缩腔至位于外侧的压缩腔；其中一个所述活塞体外侧的压缩腔通过连接管路和单向阀门与另一个所述活塞体内侧的压缩腔连通；直线电机，两个所述直线电机同轴布置，且每个所述直线电机的动子均分别传动连接有一个所述活塞体，两个所述直线电机能够驱动两个所述活塞体同向或反向运动。
4、可选的，所述阀门包括进气阀和排气阀，位于同一活塞体内侧的压缩腔通过排气阀和连接管路与位于同一活塞体外侧的压缩腔的进气阀连通；其中一个所述活塞体外侧的压缩腔通过排气阀和连接管路与另一个所述活塞体内侧的压缩腔的进气阀连通；所述压缩腔内壁设有耐磨层。
5、可选的，所述活塞头一侧与所在气缸体内的空间能够形成一所述压缩腔，所述活塞头另一侧与所在气缸内的空间能够形成一背压腔，位于所述直线电机内侧的所述活塞头上设有连通该活塞头内侧背压腔和该活塞头外侧压缩腔的进气阀；其中一个所述活塞体外侧的压缩腔通过连接管路和排气阀与另一个所述活塞体内侧的活塞头形成的背压腔连通。
6、可选的，所述气缸体包括第一级气缸体、第二级气缸体、第三级气缸体和第四级气缸体，所述活塞体包括一二级活塞体和三四级活塞体，所述直线电机包括一二级直线电机和三四级直线电机，所述一二级活塞体连接有所述一二级直线电机，所述三四级活塞体连接有所述三四级直线电机；所述一二级活塞体两端分别设有第一级活塞头和第二级活塞头，所述第一级活塞头与所述第一级气缸体的空间形成的压缩腔为第一级压缩腔，所述第二级活塞头与所述第二级气缸体的空间形成的压缩腔为第二级压缩腔；所述三四级活塞体两端分别设有第三级活塞头和第四级活塞头，所述第三级活塞头与所述第三级气缸体的空间形成的压缩腔为第三级压缩腔，所述第四级活塞头与所述第四级气缸体的空间形成的压缩腔为第四级压缩腔；所述第一级活塞头和第二级活塞头之间的背压腔为一二级背压腔，所述第三级活塞头和第四级活塞头之间的背压腔为三四级背压腔；所述第一级压缩腔通过第一级排气阀和连接管路与所述第二级压缩腔的第二级进气阀连通，所述第二级压缩腔通过第二级排气阀和连接管路与所述三四级背压腔连通，所述三四级背压腔通过设置于所述第三级活塞头上的第三级进气阀与所述第三级压缩腔连通，所述第三级压缩腔通过第三级排气阀和连接管路与所述第四级压缩腔的第四级进气阀连通；所述第一级压缩腔通过设置于所述第一级活塞头上的第一级进气阀与所述一二级背压腔连通，所述一二级背压腔外接有进气口，所述第四级压缩腔通过第四级排气阀外接有排气口。
7、可选的，所述气缸体包括第一级气缸体、第二级气缸体、第三级气缸体和第四级气缸体，所述活塞体包括一二级活塞体和三四级活塞体，所述直线电机包括一二级直线电机和三四级直线电机，所述一二级活塞体连接有所述一二级直线电机，所述三四级活塞体连接有所述三四级直线电机；所述一二级活塞体两端分别设有第一级活塞头和第二级活塞头，所述第一级活塞头与所述第一级气缸体的空间形成的压缩腔为第一级压缩腔，所述第二级活塞头与所述第二级气缸体的空间形成的压缩腔为第二级压缩腔；所述三四级活塞体两端分别设有第三级活塞头和第四级活塞头，所述第三级活塞头与所述第三级气缸体的空间形成的压缩腔为第三级压缩腔，所述第四级活塞头与所述第四级气缸体的空间形成的压缩腔为第四级压缩腔；所述第一级压缩腔通过第一级排气阀和连接管路与所述第二级压缩腔的第二级进气阀连通，所述第二级压缩腔通过第二级排气阀和连接管路与所述第三级压缩腔的第三级进气阀连通，所述第三级压缩腔通过第三级排气阀和连接管路与所述第四级压缩腔的第四级进气阀连通；所述第一级压缩腔通过第一级进气阀外接有进气口，所述第四级压缩腔通过第四级排气阀外接有排气口。
8、可选的，所述活塞体包括活塞连杆，每个所述活塞连杆两端均分别固定连接有一个所述活塞头，每个所述直线电机的动子均与一个所述活塞连杆传动连接。
9、可选的，每个所述活塞连杆上套设有两个板弹簧，所述板弹簧与所述活塞连杆通过压块连接，所述板弹簧外周采用螺钉与所在气缸体内壁固定连接，所述直线电机位于所在活塞连杆的两个所述板弹簧之间。
10、可选的，所述板弹簧采用阿基米德螺旋线型、圆渐开线型或偏心圆开线型。
11、可选的，所述进气阀能够采用板阀、舌簧阀、环状阀、网状阀或蝶阀；所述排气阀能够采用板阀、舌簧阀、环状阀、网状阀或蝶阀。
12、可选的，所述直线电机能够采用动圈式、动磁式或动铁式直线电机。
13、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明采用同轴布置的两台直线电机，驱动活塞体运动，形成分布的第一级到第四级压缩腔，采用单台直流线性压缩机实现四级输出性能，结构紧凑，减小了压缩机体积与重量以及系统连接管路布置的复杂性，通过活塞对置结构布置，双向的振动冲击能够相互抵消，从而提高压缩过程的稳定性。本发明在第一级活塞头和第三级活塞头上设置有连接压缩腔与背压腔的进气阀，该方案能有效减小余隙容积，提高压缩机的输出性能。
1.一种多级直流线性压缩机，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多级直流线性压缩机，其特征在于，所述活塞头一侧与所在气缸体内的空间能够形成一所述压缩腔，所述活塞头另一侧与所在气缸内的空间能够形成一背压腔，位于所述直线电机内侧的所述活塞头上设有连通该活塞头内侧背压腔和该活塞头外侧压缩腔的进气阀；其中一个所述活塞体外侧的压缩腔通过连接管路和排气阀与另一个所述活塞体内侧的活塞头形成的背压腔连通。
3.根据权利要求2所述的多级直流线性压缩机，其特征在于，所述气缸体包括第一级气缸体、第二级气缸体、第三级气缸体和第四级气缸体，所述活塞体包括一二级活塞体和三四级活塞体，所述直线电机包括一二级直线电机和三四级直线电机，所述一二级活塞体连接有所述一二级直线电机，所述三四级活塞体连接有所述三四级直线电机；所述一二级活塞体两端分别设有第一级活塞头和第二级活塞头，所述第一级活塞头与所述第一级气缸体的空间形成的压缩腔为第一级压缩腔，所述第二级活塞头与所述第二级气缸体的空间形成的压缩腔为第二级压缩腔；所述三四级活塞体两端分别设有第三级活塞头和第四级活塞头，所述第三级活塞头与所述第三级气缸体的空间形成的压缩腔为第三级压缩腔，所述第四级活塞头与所述第四级气缸体的空间形成的压缩腔为第四级压缩腔；所述第一级活塞头和第二级活塞头之间的背压腔为一二级背压腔，所述第三级活塞头和第四级活塞头之间的背压腔为三四级背压腔；所述第一级压缩腔通过第一级排气阀和连接管路与所述第二级压缩腔的第二级进气阀连通，所述第二级压缩腔通过第二级排气阀和连接管路与所述三四级背压腔连通，所述三四级背压腔通过设置于所述第三级活塞头上的第三级进气阀与所述第三级压缩腔连通，所述第三级压缩腔通过第三级排气阀和连接管路与所述第四级压缩腔的第四级进气阀连通；所述第一级压缩腔通过设置于所述第一级活塞头上的第一级进气阀与所述一二级背压腔连通，所述一二级背压腔外接有进气口，所述第四级压缩腔通过第四级排气阀外接有排气口。
4.根据权利要求1所述的多级直流线性压缩机，其特征在于，所述气缸体包括第一级气缸体、第二级气缸体、第三级气缸体和第四级气缸体，所述活塞体包括一二级活塞体和三四级活塞体，所述直线电机包括一二级直线电机和三四级直线电机，所述一二级活塞体连接有所述一二级直线电机，所述三四级活塞体连接有所述三四级直线电机；所述一二级活塞体两端分别设有第一级活塞头和第二级活塞头，所述第一级活塞头与所述第一级气缸体的空间形成的压缩腔为第一级压缩腔，所述第二级活塞头与所述第二级气缸体的空间形成的压缩腔为第二级压缩腔；所述三四级活塞体两端分别设有第三级活塞头和第四级活塞头，所述第三级活塞头与所述第三级气缸体的空间形成的压缩腔为第三级压缩腔，所述第四级活塞头与所述第四级气缸体的空间形成的压缩腔为第四级压缩腔；所述第一级压缩腔通过第一级排气阀和连接管路与所述第二级压缩腔的第二级进气阀连通，所述第二级压缩腔通过第二级排气阀和连接管路与所述第三级压缩腔的第三级进气阀连通，所述第三级压缩腔通过第三级排气阀和连接管路与所述第四级压缩腔的第四级进气阀连通；所述第一级压缩腔通过第一级进气阀外接有进气口，所述第四级压缩腔通过第四级排气阀外接有排气口。
5.根据权利要求1所述的多级直流线性压缩机，其特征在于，所述活塞体包括活塞连杆，每个所述活塞连杆两端均分别固定连接有一个所述活塞头，每个所述直线电机的动子均与一个所述活塞连杆传动连接。
6.根据权利要求5所述的多级直流线性压缩机，其特征在于，每个所述活塞连杆上套设有两个板弹簧，所述板弹簧与所述活塞连杆通过压块连接，所述板弹簧外周采用螺钉与所在气缸体内壁固定连接，所述直线电机位于所在活塞连杆的两个所述板弹簧之间。
7.根据权利要求6所述的多级直流线性压缩机，其特征在于，所述板弹簧采用阿基米德螺旋线型、圆渐开线型或偏心圆开线型。
8.根据权利要求1所述的多级直流线性压缩机，其特征在于，所述进气阀能够采用板阀、舌簧阀、环状阀、网状阀或蝶阀；所述排气阀能够采用板阀、舌簧阀、环状阀、网状阀或蝶阀。
9.根据权利要求1所述的多级直流线性压缩机，其特征在于，所述直线电机能够采用动圈式、动磁式或动铁式直线电机。