本發明涉及一種脈管裝置，尤其是涉及一種脈管制冷機。
背景技術：
脈管制冷機是一種氣體制冷機，其原理是氣體在脈管里膨脹做功制冷，脈管里的氣體可分為三部分，一部分是要膨脹的氣體，是低溫的，一部分是充當氣體活塞的氣體，一部分是從調相裝置流來又流回調相裝置的氣體，是室溫的。在一種階梯活塞壓縮機的脈管制冷機中，階梯活塞形成兩個工作腔，分別與冷頭相連。一般為了提高壽命，活塞與氣缸間采用間隙密封。這樣間隙密封與冷頭之間會形成環路，有環路就會和雙向進氣脈管制冷機一樣產生直流分量，從而使制冷性能下降或溫度不穩定，甚至不能制冷。為了獲得更低的制冷溫度，可采用多級脈管制冷機，也同樣可采用階梯活塞壓縮機，或階梯推移活塞，這樣壓縮機與冷頭，或推移活塞與冷頭形成環路，從而產生直流分量。凡是有通過間隙密封與冷頭形成環路的脈管制冷機都會有同樣的現象。
技術實現要素：
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種直流分量可控，制冷機性能提升的脈管制冷機，本發明對任何有回路的制冷機都有效。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
一種脈管制冷機，包括冷頭和可動部；所述冷頭包括散熱器、回熱器、冷量換熱器、脈管，所述的可動部包括氣缸活塞系統，氣缸活塞系統內氣缸和活塞間設有間隙密封；所述間隙密封與冷頭構成回路；所述間隙密封處設有調節槽，通過控制調節槽在活塞運動軸向的長度控制間隙密封長度，進而控制直流分量。
所述的調節槽為設在活塞外壁和/或氣缸內壁的凹槽。
所述的可動部的氣缸活塞系統包括階梯活塞型壓縮機，階梯活塞形成至少兩個工作腔，工作腔間的間隙密封與冷頭構成回路。
所述的可動部的氣缸活塞系統包括壓縮機和推移活塞裝置，推移活塞裝置形成至少兩個工作腔，工作腔間的間隙密封與冷頭構成回路。
所述的冷頭為多級冷頭。
所述的活塞為二級階梯活塞，所述的氣缸為二級氣缸，所述的調節槽設在二級階梯活塞的外壁。
所述的活塞為二級階梯活塞，所述的氣缸為二級氣缸，所述的調節槽設在二級氣缸的內壁。
所述的活塞為二級階梯活塞，所述的氣缸為二級氣缸，所述的調節槽設在二級階梯活塞的外壁和二級氣缸的內壁。
所述的活塞為三級階梯活塞，所述的氣缸為三級氣缸，所述的調節槽設在三級階梯活塞的活塞外壁和三級氣缸內壁。
所述的推移活塞裝置內活塞為階梯推移活塞，氣缸為階梯推移活塞氣缸，所述的調節槽設在階梯推移活塞外壁或階梯推移活塞氣缸內壁，或同時設在階梯推移活塞外壁和階梯推移活塞氣缸內壁。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
1、通過設置調節槽控制制冷回路中由于間隙密封產生的直流分量，使制冷機性能提高；
2、調節槽結構簡單，設置方便，且組合形式多樣；
3、調節槽適用范圍廣，可適用于單級脈管制冷機、階梯活塞二級脈管制冷機、階梯推移活塞二級脈管制冷機和多級脈管制冷機等。
附圖說明
圖1為階梯活塞脈管制冷機示意圖；
圖2為調節槽設置方式一示意圖；
圖3為調節槽設置方式二示意圖；
圖4為調節槽設置方式三示意圖；
圖5為調節槽設置方式四示意圖；
圖6為調節槽設置方式五示意圖；
圖7為階梯活塞二級脈管制冷機示意圖；
圖8為階梯推移活塞二級脈管制冷機示意圖；
圖9為階梯推移活塞脈管制冷機示意圖。
附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
1、壓縮機，11、階梯活塞，12、階梯氣缸，13、第二工作腔，14、第一工作腔，11a、第一調節槽，11b、第二調節槽，12a、第三調節槽，1211、第一間隙密封；
2、冷頭，20、第一級冷頭，21、第一散熱器，22、第一回熱器，23、第一冷量換熱器，24、第一脈管，241、第一冷端氣體均勻器，242、第一熱端氣體均勻器，25、慣性管，26、氣庫；
30、第二級冷頭，31、第二散熱器，32a、第二左回熱器，32b、第二回熱器預冷換熱器，32c、第二右回熱器，33、第二冷端氣體均勻器，341、第二冷量換熱器，34、第二脈管，342、第二熱端氣體均勻器；
4、推移活塞裝置，41、階梯推移活塞，42、階梯推移活塞氣缸，4241、第二間隙密封，43、推移活塞第一工作腔，44、推移活塞第二工作腔，45、推移活塞背腔。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應屬于本發明保護的范圍。
實施例1
如圖1所示的階梯活塞脈管制冷機，包括可動部和冷頭2，該裝置中可動部為壓縮機1。壓縮機1和冷頭2構成回路。所述的壓縮機包括階梯活塞11和階梯活塞氣缸12，階梯活塞11與階梯活塞氣缸12形成第一工作腔14和第二工作腔13；所述冷頭2為第一級冷頭，第一級冷頭包括依次連接的第一散熱器21、第一回熱器22、第一冷量換熱器23、第一冷端氣體均勻器241、第一脈管24、第一熱端氣體均勻器242，所述的第一冷頭還包括調相裝置，設在第一熱端氣體均勻器242后，調相裝置包括慣性管25和氣庫26。所述氣庫26與第二工作腔13相連，所述第一散熱器21與第一工作腔14相連。
工作時，階梯活塞被驅動左右往復運動產生壓力波動，和氣體的往復流動，從而在散熱器散熱，在第一冷量換熱器23處獲得低溫下的冷量。由于慣性管25的慣性，其兩端的壓力相位大約相反，從而使第一工作腔14的pv功的積分為負，第二工作腔13的pv功的積分為正，或第一工作腔14輸入功，第二工作腔13獲得膨脹功。這個膨脹功源于脈管冷端氣體的膨脹功。
由于膨脹功的回收，該制冷機的理論效率和斯特林制冷機一樣，但只有一個運動部件，從而簡化了結構。
一般為了提高壽命，活塞與氣缸間采用間隙密封。間隙密封的意思是氣缸與活塞之間有一個微小的間隙，活塞與氣缸不接觸，從而保證壽命。保證活塞與氣缸不接觸可采用片彈簧支撐。是間隙就要有漏氣，如果間隙足夠小，漏氣就足夠小。這樣第二工作腔13和第一工作腔14間由于間隙密封1211的漏氣，使制冷機形成一個環路。氣體可以從第二工作腔13流向第一工作腔14，并通過冷頭2又流回第二工作腔13，或相反方向流。如果在一個周期里氣體流量從第二工作腔13流向第一工作腔14或從第一工作腔14流向第二工作腔13的積分為零，則無直流分量存在，不為零，則有直流分量存在，為零的幾率非常小，控制在一定量即可。大的直流分量嚴重影響回熱器與脈管的效率，從而影響制冷效率，嚴重時，制冷機將無法工作。
第一級階梯活塞和第一級階梯氣缸之間采用間隙密封1211，間隙密封處設有調節槽，通過控制調節槽在活塞運動軸向的長度控制間隙密封產生的直流分量。
所述調節槽設置方式如圖2所示，第一調節槽11a為設在第一級階梯活塞外壁的凹槽，控制調節槽的長度，從而控制第一級階梯活塞與第一級階梯氣缸內壁的貼合長度，即間隙密封的長度。如果第一調節槽11a軸向足夠長，階梯活塞11在向下運動時，第一級階梯活塞外壁下端線不會越過第一級階梯氣缸，活塞運動過程中間隙密封長度為定值。如果第一調節槽11a軸向不夠長，階梯活塞11在向下運動時，第一級階梯活塞外壁下端線越過第一級階梯氣缸，則活塞運動過程中間隙密封長度在一個周期內一部分時間為定值，一部分時間內隨時間而改變。
一般間隙密封的寬間隙寬度在幾微米到幾十微米，調節槽處的間隙寬度要大于間隙密封的寬度，其寬度要大于間隙密封的寬度，比如是間隙密封寬度的1.1-數倍，或更大。
實施例2
如圖1所示的階梯活塞脈管制冷機，所述調節槽設置方式如圖3和圖4所示，第三調節槽12a設在第一級階梯氣缸內壁，控制調節槽軸向的長度，從而控制第一級階梯活塞與第一級階梯氣缸內壁的貼合長度，即間隙密封的長度。如圖3所示，第三調節槽12a設在第一級氣缸內壁一端處，如果第三調節槽12a軸向足夠長，階梯活塞11在向上運動時，第一級階梯活塞的下端線駛入該級氣缸壁范圍，則間隙密封長度發生改變，反之則沒變；階梯活塞11向下運動時，若第一級階梯活塞的上端面駛入該級氣缸壁范圍，則間隙密封長度發生改變，反之則沒變。如圖4所示，第三調節槽12a設在第一級氣缸內壁兩端處，當階梯活塞向上運行時，若第一級階梯活塞上端面進入階梯活塞內壁調節槽區域，則在向上運動的半周內的一部分時間內，間隙密封長度發生改變，反之則沒改變；亦或第一級階梯活塞向下運行至下端點時，若第一級階梯活塞下端線駛出第一級階梯氣缸壁范圍，則在向下運動的半周內的一部分時間內，間隙密封長度發生改變，反之則沒改變。該制冷機除調節槽部分之外，其他與實施例1中相同。
實施例3
如圖1所示的階梯活塞脈管制冷機，所述調節槽設置方式如圖5所示，所述的調節槽為設在第一級階梯活塞外壁的第一調節槽11a和第一級階梯氣缸內壁的第三調節槽12a。一般活塞在氣缸里有一個中心位置，活塞上下往復運動，氣缸里的壓力波動，從而使氣體通過間隙密封1211上下往復流動，通過控制第一調節槽11a與第三調節槽12a在軸向距中心線o-o的距離可控制密封的長度，從而控制氣體向下流與向上流時的密封的長度，從而控制直流分量。當第一級階梯活塞向上運行至上端點時，若第一級階梯活塞上端面進入階梯活塞內壁調節槽區域，則在向上運動的半周內的一部分時間內，間隙密封長度發生改變，反之則沒改變；亦或第一級階梯活塞向下運行至下端點時，若第一級階梯活塞下端線駛出第一級階梯氣缸壁范圍，則在向下運動的半周內的一部分時間內，間隙密封長度發生改變，反之，則沒改變。這樣在向上運動的半周與向下運動的半周內密封長度都可改變，從而實現更靈活的密封長度的調節能力。該制冷機除調節槽部分之外，其他與實施例1中相同。
實施例4
如圖1所示的階梯活塞脈管制冷機，壓縮機內為三級活塞，則壓縮機要更多個氣缸，則所述調節槽設置方式如圖6所示，所述的階梯氣缸為三級氣缸，其中第一級階梯活塞和第二級階梯活塞外壁設有第一調節槽11a和第二調節槽11b，以及第一級氣缸內壁均設有調節槽。該制冷機除調節槽和氣缸部分之外，其他與實施例1中相同。
實施例5
如圖7所示的階梯活塞二級脈管制冷機，包括可動部和冷頭2。該裝置中可動部為壓縮機1，壓縮機和冷頭構成回路。所述的壓縮機包括階梯活塞11和階梯活塞氣缸12，階梯活塞11與階梯活塞氣缸12形成第一工作腔14和第二工作腔13；冷頭由第一級冷頭20和第二級冷頭30組成，所述的冷頭還包括調相裝置。這里，調相裝置為第一級冷頭20和第二級冷頭30共用，包括慣性管25和氣庫26。第一級冷頭20包括依次連接的第一散熱器21、第一回熱器22、第一冷量換熱器23、第一冷端氣體均勻器241、第一脈管24、第一熱端氣體均勻器242，第一脈管24通過第一熱端氣體均勻器242與慣性管25相接；第二級冷頭30由第二散熱器31，第二左回熱器32a，第二回熱器預冷換熱器32b，第二右回熱器32c，第二冷量換熱器33，第二脈管34，順次連接而成；第二脈管34冷端有第二冷端氣體均勻器341；熱端有第二熱端氣體均勻器342。第二脈管34通過第二熱端氣體均勻器342與慣性管25相接。慣性管25與氣庫26相連。第一工作腔14與第一散熱器21相連，第二工作腔13與第二散熱器31相連。工作時，第一工作腔14與第二工作腔13分別向第一級冷頭20與第二級冷頭30供氣。第二級冷量換熱器33處可獲得更低溫度冷量。
第一級階梯活塞和第一級階梯氣缸之間采用間隙密封，壓縮機內的氣缸、活塞間的間隙密封與冷頭的第一級與第二級間形成環路，間隙密封處設有調節槽，通過控制調節槽在活塞運動軸向的長度控制間隙密封產生的直流分量。
所述的調節槽設置方式與實施例1相同，如圖2。
實施例6
如圖7所示的階梯活塞二級脈管制冷機，所述調節槽設置方式與實施例2相同，如圖3或4。該制冷機除調節槽外，其他部分與實施例5中相同。
實施例7
如圖7所示的階梯活塞二級脈管制冷機，所述調節槽設置方式與實施例3相同，如圖5。該制冷機除調節槽外，其他部分與實施例5中相同。
實施例8
如圖7所示的階梯活塞脈管制冷機如果改為三級脈管制冷機，壓縮機要三級階梯活塞，階梯氣缸為三級氣缸，所述調節槽設置方式與實施例4相同，如圖6。該制冷機除氣缸及調節槽部分調節槽外，其他部分與實施例5中相同。
實施例9
如圖8所示的階梯推移活塞二級脈管制冷機，包括可動部和冷頭2。該裝置中可動部包括壓縮機和推移活塞裝置4。推移活塞裝置內的氣缸、活塞間的間隙密封與冷頭的第一級與第二級間形成環路。所述的冷頭2包括第一級冷頭20和第二級冷頭30。所述的第一級冷頭20包括依次連接的第一散熱器21、第一回熱器22、第一冷量換熱器23、第一冷端氣體均勻器241、第一脈管24和第一熱端氣體均勻器242，所述的第二級冷頭30包括依次連接的第二散熱器31、第二左回熱器32a、第二回熱器預冷換熱器32b、第二右回熱器32c、第二冷量換熱器33、第二冷端氣體均勻器341、第二脈管34和第二熱端氣體均勻器342；所述的第一冷量換熱器23與第二回熱器預冷換熱器32b熱相連。所述的壓縮機1包括單級活塞和單級氣缸。推移活塞裝置4包括階梯推移活塞41和階梯推移活塞氣缸42，階梯推移活塞41與階梯推移活塞氣缸42形成推移活塞第一工作腔43、推移活塞第二工作腔44和推移活塞背腔45；所述的第一熱端氣體均勻器242與推移活塞第一工作腔43相連，所述的第二熱端氣體均勻器342與推移活塞第二工作腔44相連，壓縮機第一工作腔14和推移活塞背腔45分別與第一散熱器21和第二散熱器31相連。
階梯推移活塞為二級活塞，階梯推移活塞氣缸42為二級氣缸，推移活塞第一工作腔43和推移活塞第二工作腔44間有第二間隙密封4241，也即階梯推移活塞和階梯推移活塞氣缸之間采用間隙密封，采用調節槽的方式控制直流分量，推移活塞背腔45與推移活塞第一工作腔43間的間隙密封也同樣可采用調節槽的方式控制直流分量。兩處調節槽設置方式與實施例1中第一級階梯活塞和第一級階梯氣缸上調節槽的設置方式相同，如圖2所示，通過控制調節槽在活塞運動軸向的長度控制間隙密封產生的直流分量。
實施例10
如圖8所示的階梯推移活塞二級脈管制冷機，推移活塞第一工作腔43和推移活塞第二工作腔44間有第二間隙密封4241，也即第一級階梯推移活塞和第一級階梯推移活塞氣缸之間采用間隙密封，采用調節槽的方式控制直流分量，推移活塞背腔45與推移活塞第一工作腔43間的間隙密封也同樣可采用調節槽的方式控制直流分量。兩處調節槽設置方式與實施例2中第一級階梯活塞和第一級階梯氣缸上調節槽的設置方式相同，如圖3或4。該制冷機除調節槽外，其他部分與實施例9相同。
實施例11
如圖8所示的階梯推移活塞二級脈管制冷機，推移活塞第一工作腔43和推移活塞第二工作腔44間有第二間隙密封4241，也即第一級階梯推移活塞和第一級階梯推移活塞氣缸之間采用間隙密封，采用調節槽的方式控制直流分量，推移活塞背腔45與推移活塞第一工作腔43間的間隙密封也同樣可采用調節槽的方式控制直流分量。兩處調節槽設置方式與實施例3中第一級階梯活塞和第一級階梯氣缸上調節槽的設置方式相同，如圖5。該制冷機除調節槽外，其他部分與實施例9相同。
實施例12
如圖8所示的階梯推移活塞脈管制冷機改造為三級脈管制冷機，推移活塞裝置為三級活塞，則推移活塞要更多個氣缸，所述的階梯推移活塞氣缸為三級氣缸，其調節槽設置方式與實施例4相同，如圖6，同時第三級階梯推移活塞壁上也設有調節槽。該制冷機除氣缸和調節槽外，其他部分與實施例9相同。
實施例13
如圖9所示的階梯推移活塞脈管制冷機，包括可動部和冷頭2。該裝置中可動部包括壓縮機和推移活塞裝置，推移活塞內氣缸、活塞間的間隙密封與冷頭間形成環路，所述的冷頭包括第一級冷頭，推移活塞裝置4包括階梯推移活塞41和階梯推移活塞氣缸42，如圖9中所示階梯推移活塞為單級階梯推移活塞，所述的調節槽設置在單級階梯推移活塞外壁或/和單級階梯推移活塞氣缸內壁上。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。