CN101749882B - 套筒运动式斯特林制冷装置 - Google Patents
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Abstract
一种斯特林制冷装置，可用于食品加工，属于食品机械领域。由套筒，排出器(回热器)，活塞，隔热垫圈以及动力装置组成。运行时，活塞固定，套筒由外部动力设备带动进行往复运动，可实现制冷剂的压缩与膨胀。其排出器与回热器为同一部件，排出器(回热器)在套筒内自由放置，随着套筒的运动，并在惯性的作用下实现与套筒的有相位差运动，制冷剂通过排出器(回热器)时，实现热量的贮存和释放，因此达到制冷的效果。由此，运动的套筒可同时提供冷却与搅拌的功能，可应用于与黄油的制作过程。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种斯特林制冷装置，可用于食品加工，属于食品机械领域。
背景技术
斯特林制冷技术是一项古老而新兴的技术，可以利用空气、氦气、氢气等作为制冷剂，而这些气体具有零臭氧消耗潜值(ODP)和零地球温室效应潜值(GWP)，不仅不会对臭氧层造成破坏，也不会产生温室效应，因而具有节能和环境友好的特点。
斯特林循环是由两个等温过程和两个等容回热过程组成，也称为定容回热循环。斯特林制冷循环包括等温压缩、定容放热、等温膨胀和定容吸热四过程。在等温压缩过程中，气体被等温压缩，压缩热经冷却器传给冷却介质，温度保持恒定，压力升高，容积减小；在定容放热过程中，气体容积保持不变，但是气体通过回热器，同时将热量传给热回热物质(Regenerator)，因而温度降低，同时压力也降低；在等温膨胀过程中，气体进行等温膨胀，气体膨胀时，从低温热源(冷却对象)吸收一定的热量，同时容积增加而压力降低，此过程中吸收热量，因而实现了制冷功能；在定容吸热过程中，气体容积保持不变，气体流经回热器，并从回热物质中吸热，温度升高，同时压力增加，向外界放热。
斯特林制冷设备主要由气缸、回热器、活塞、排出器(Displacer)、制冷剂、冷却器、蒸发器等构成。斯特林制冷设备因其效率高、体积小、工作温度范围宽、起动快、操作简便、制冷温度低等特点，而被广泛利用。现有斯特林制冷设备都是以套筒固定，活塞运动的形式实现空气的压缩，排出器与回热器为不同部件，而且排出器需要驱动装置以实现和活塞的有相位差运动。
在食品加工过程中，冷却和搅拌都是常见的操作，例如在黄油(Butter)的制作过程中，有一个步骤是奶油(Cream)在冷却的同时被搅拌。其冷却可由现有斯特林制冷设备提供，而搅拌功能则需要另外的设备提供。
发明内容
本发明提供一种斯特林制冷装置，可同时提供冷却和搅拌的功能，因此可用于黄油的制作过程。其外观表现为活塞固定，套筒运动；排出器与回热器为同一部件，且在套筒内靠惯性自由运动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将活塞固定，套筒由外部动力设备(例如线性电机等)带动，实现往复运动；排出器与回热器为同一部件，可在套筒内靠惯性自由运动。因活塞固定，套筒运动，可实现制冷剂(可为空气)的压缩(升温放热)与膨胀(吸热制冷)；排出器(回热器)在套筒内自由放置，随着套筒的运动，在惯性的作用下实现与套筒的有相位差运动，制冷剂通过排出器(回热器)时，实现热量的贮存和释放，因此达到制冷的效果。另外套筒运动时，可提供搅拌的功能。可见此设备可同时提供冷却和搅拌的功能。
本发明的有益效果是，可实现活塞固定，套筒运动状态下的制冷；运动的套筒可提供搅拌和冷却的功能，可应用于黄油制作过程；通过调节动力装置的运动频率，排出器的尺寸以及制冷剂的体积，可以调节制冷的速度。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。附图是本发明的简图。
图中(1)套筒上端，(2)隔热垫圈，(3)套筒下端，(4)活塞(固定)，(5)排出器(回热器)，(6)制冷剂。本装置套筒由上下两部分组成，中间有隔热垫圈，防止套筒上端(热端)和下端(冷端)之间的传热。本图中未表示套筒的动力装置。
具体实施方式
设备工作时，套筒由动力装置(图中未表示)带动，做往复运动，因活塞(4)固定，可实现制冷剂(6)(空气)的压缩与膨胀。排出器(回热器)(5)在惯性作用下，可实现与套筒的有相位差运动，因此可以实现斯特林制冷循环的等温压缩、定容放热、等温膨胀和定容吸热四个过程。运行过程中，冷端温度下降，从而达到制冷的目的；热端温度上升，使放热容易进行。应用于黄油制作过程时，冷端在奶油中运动，可提供搅拌和冷却的功能。
Claims (2)
1.一种斯特林制冷装置，其活塞固定，套筒由外部动力设备带动往复运动；排出器(回热器)在套筒内自由放置，随着套筒的运动，在惯性的作用下实现与套筒的有相位差运动，由其特征是：可实现活塞固定，套筒运动状态下的制冷，即运动的套筒可提供搅拌和冷却的功能；排出器与回热器为同一部件，且在套筒内靠惯性自由运动。
2.根据权利要求1所述的斯特林制冷装置，其特征是：在该设备中，套筒由上下两部分组成，中间有隔热垫圈。
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