微型斯特林制冷机的研究进展

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微型斯特林制冷机的研究进展

【摘 要】微型斯特林制冷机一般应用在军事，航空航天，以及低温医学等等方面，它为各种各样的探测器提高一种超低温的工作环境，确保探测器性能正常运行。提升了红外探测器的反应度和分辨率，降低来自于外部环境的影响譬如冷屏以及热噪声污染等等。微型斯特林制冷机已经在高性能红外热成像系统中扮演重要角色。本文从微型斯特林制冷机的发展概况入手，介绍微型斯特林制冷机基本技术研究进展以及发展趋势，同时提出对发展我国微型斯特林制冷机的建议。



【关键词】微型斯特制冷机；研究；进展

0.引言

随着社会经济的不断发展，科学技术取得飞速发展，一些超导技术，低温电子学，低温物理等等先进科学技术如雨后春笋般，应运而生。很多科学仪器在低温状态下，具有功能发挥更佳，而且运行效率快的特点。这项低温技术被迅速应用于国防军事，交通，医疗等等方面。发挥着巨大作用。很多发达国家纷纷研制斯特制冷机，创新斯特林制冷技术的发展。斯特林制冷机的热力整个过程是一个量变过程，并且在每一次循环中进行的循环过程都是不尽相同的。所以，国际上很多发达国家都是将重心放在微型斯特林制冷机的整个的研发上面，一些理论方面的分析只是起到辅助作用，可是两者还是紧密的联系的。



1.微型斯特林制冷机发展概述

1.1英国

Hymatic公司具有很多年的制冷器研发经验，这对其研制高稳定性以及低成本的斯特林制冷机具有很大的价值。1989年前后，Hymtic公司逐渐加强与牛津大学进行紧密联系，研制微型斯特林制冷机[1]。



Hymatic公司在牛津型斯特林制冷机的基础之上，重点进行加工与装配工艺的摸索：严格选择低放气率材料；充气前，整机在接近真空、温度达 150℃的环境下烘烤去气；在洁净间进行加工装配。Hymatic 制冷机有三道静态压力密封，都全部使用电子束焊接；充气后的最后一道密封，使用金属-金属冷压焊，证实在 650bar 的压力之下依然可以较长时间的稳定性；制冷机漏率小于0.5×10-10mbar。Hymatic公司研发的整体式微型斯特林制冷机结构，如图1所示。



1.2法国

Cryoteehnologie SA公司，是法国甚至欧洲低温制冷机市场的标志，其低温制冷机的设计与创造融为一体，斯特林制冷机生产量，一般每个星期可以达到50台，产品实现工厂化操作。分直线电机驱动与旋转电机驱动，有整体式与分




置式，最近一些年来年来，Cryoteehnoxogies SA公司在微型斯特林制冷机的理论与实践中，硕果累累。对微型斯特林制冷机的各种技术难题进行了高效的研讨。



1.2.1制冷机效率得到较大提高

Cryoteehnologie SA公司严格把关回热器回热材料、分析填料的排列形式以及考量充气压力的因素等等，提升了系统的热力循环效率，研讨分置式制冷机的热接触模式，想尽办法降低热量损耗，进而降低了制冷机的藕合热量消耗[2]。



1.2.2制冷机的可靠性保证

使用间隙密封代替橡胶密封，摩擦较小的硬涂层代替了软涂层；对制冷机的机械结构进行了全新的包装设计，采用双对置活塞压缩机（如图2所示）。



2.技术发展基本概况

2.1无磨损技术

牛津所研发的制冷机，其板弹簧支撑加间隙密封技术被普遍使用，气体轴承技术在企业应用中取得了很大成功。



2.2直线电机技术

当前普遍使用是动圈技术，但动磁技术可以将电机线圈与工作环境相隔开，减少污染。所以，现在越来越被大家接受，并且已经被实际生活所应用。



2.3密封技术

电子束焊接和激光焊接密封手艺，已经开始成为静态密封的风向标，动态密封一般使用间隙密封。



2.4杜瓦集成技术

制冷机的冷指，和杜瓦冷指，形成整体化的结构。降低冷量在传输过程中的损失。



3.我国的微型斯特林制冷机发展研究情况

3.1引进与创新相结合

我国斯特林制冷机的研发工作也进行了很多年，聚集了很多的技术方法和手段。但是，因为我们的基础工业和技术水平的受限，因此，我国的微型斯特林制冷机的研发水平不及于发达国家。另外，产品的各项功能指标的制冷机不符合市场的需求。总体上来说，微型斯特林冷机的技术水平不高。要创新我们自身的微

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