低温制冷机冷头制造技术

本发明专利技术公开了一种低温制冷机冷头，包括连接在一起的冷缸堵头和冷缸，所述冷缸堵头包括冷头换热器和过渡连接件，所述冷头换热器为带法兰的圆管，过渡连接件与圆管连接，所述冷头换热器内顶面设有螺纹槽。本发明专利技术可以在不增大产品的体积的前提下，增加其换热面积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低温制冷机
，具体涉及一种低温制冷机冷头。
技术介绍
在当今科学技术的发展中，低温技术常常起到关键的作用。在科学实验室、仪器分析、信息技术等方面，常常需要各种低温制冷机。例如，为了能够探测微弱的远红外辐射式中电磁信号，需要100K下直到液氦温度的低温探测器；为了高速传递和处理大量的微弱信号，需要采用低温及超导电子技术，等等。低温制冷机，尤其是小型低温制冷机，在越来越多的高科技领域中发挥重要的作用。冷头是各种低温制冷机的关键件，通常冷头由冷缸和冷缸堵头组成。冷缸堵头是制冷机与热载荷交换能量的部件。现有技术中，冷缸堵头由冷头换热器和用于连接冷缸的过渡连接件构成。其中，冷头换热器的结构是带法兰的圆管结构。由于圆管结构的表面光整，其换热面积可根据圆柱的面积公式算出。由此可知，在材料选定的情况下，要增加冷头换热器产生的冷量，则要增加圆管的直径。这样一来就会使产品的体积增大，不利于产品的小型化发展。中国技术专利《爆炸焊复合材料低温制冷机冷头》(公开号：202317426U；公开日：2012年7月11日)中提到了一种低温制冷机冷头，由冷缸堵头1和冷缸2焊接而成，其中冷缸堵头1由具有高热导率的冷头换热器11和过渡连接件12构成，冷缸2与过渡连接件12焊接成一体，所述的冷头换热器11为带法兰的圆管构成，过渡连接件12与圆管连接。如图1为所述低温制冷机冷头结构示意图，对于图中冷缸堵头1的结构，假设冷头为二级冷头，冷头换热器11中换热部分的半径为R，长度为H，换热面积S的计算公式为：S＝2πRH+πR2其中π为常数，由此可知要使换热面积S增大，至少增大换热部分的半径R和长度H中任意一个。所以换热面积S增大，意味着产品的体积增大。现有技术存在的另一个问题是：为了将花费较大代价制得的冷量有效传递给热载荷，冷缸堵头的材料通常选择热导率较高的金属材料，由于低温制冷机冷缸两端温差较大，而为了减小制冷机冷端与热端的导热损失，低温制冷机的冷缸通常为薄壁结构且冷缸选择导热率一般的材料。由于是异种材料之间的焊接，薄壁冷缸对焊后变形有严格要求(同轴度
6级以上)，加之制冷机对焊后漏率有严格要求(通常要求3MPa，漏率低于1×10-9Pa·m3·s-1)，使得冷缸和冷缸堵头的焊接难度较大，成为制冷机工程化的一个工艺瓶颈。
技术实现思路
本专利技术针对现有的技术问题作出改进，即本专利技术所要解决的技术问题是提供一种冷缸堵头，该冷缸堵头可以在不增大产品的体积的前提下，增加其换热面积。为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为：一种低温制冷机冷头，包括连接在一起的冷缸堵头和冷缸，所述冷缸堵头包括冷头换热器和过渡连接件，所述冷头换热器为带法兰的圆管，过渡连接件与圆管连接，所述冷头换热器内顶面设有螺纹槽。进一步，所述冷头换热器内侧面设有螺纹槽。进一步，所述冷头换热器内顶面可以为穹顶结构。进一步，所述螺纹槽截面形状为三角形。进一步，所述冷缸堵头的材料为无氧铜，所述冷缸的材料为不锈钢。在上述技术方案中，通过冷头换热器内顶面的螺纹槽增加换热面积。众所周知，表面带有螺纹槽的表面积一定大于平整表面的表面积。进一步，冷头换热器内侧面设有螺纹槽，使得冷头换热器内侧面的表面积增加。进一步，可以把冷头换热器内顶面优化为穹顶结构，使得该处的表面积增加。进一步，为了便于对螺纹槽的理解，螺纹槽截面形状为三角形，螺纹便于加工。进一步，冷缸堵头的材料优选为无氧铜，无氧铜的热导率较高，有利于热量的传导；冷缸的材料优选为不锈钢，有利于减少导热损失。本专利技术要解决的另一个技术问题是，提供一种可以使冷缸与冷缸堵头进行螺纹连接的冷头。避免了冷缸和冷缸堵头由于焊接带来的各种问题。进一步，所述过渡连接件表面设有内螺纹，所述冷缸表面设有外螺纹，该外螺纹与过渡连接件上的内螺纹相配合，冷缸与过渡连接件通过螺纹连接。进一步，所述冷缸与过渡连接件之间设有密封圈。在上述技术方案中，进一步，解决冷缸与冷缸堵头之间由于焊接带来的各种问题。在过渡连接件表面设有内螺纹，在冷缸表面设有外螺纹，通过冷缸与过渡连接件之间的螺纹连接，实现冷缸与冷缸堵头之间的连接。现对于原有的焊接，焊接要考虑焊后漏率以及冷缸对焊后变形的严格要求等问题，螺纹连接可以避免这些问题，并且更加简单易行。进一步，为了保证整体的气密性，在冷缸与过渡连接件之间增加密封圈。本专利技术具有的有益效果：1.本专利技术所述的冷缸堵头可以在不增大产品的体积的前提下，增加其换热面积。螺纹槽便于加工，并且可以极大的增加换热面积，例如在一定范围内，螺距越小，可加工出的螺纹圈数越多，即螺纹越密集，该处的表面积也就越大。2.本专利技术所述的冷缸与冷缸堵头之间通过螺纹连接，避免了冷缸和冷缸堵头由于焊接带来的各种问题。3.本专利技术在使用螺纹连接的前提下，通过密封圈保证整体的气密性。4.本专利技术所述的冷头换热器内顶面为穹顶结构，使得该处的表面积增加，进一步增大换热面积。附图说明图1为现有技术结构示意图。图2为第一种实施方式结构示意图。图3为第一种实施方式中冷缸堵头仰视图。图4为第二种实施方式中冷缸堵头结构示意图。图5为第三种实施方式结构示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图，对本专利技术做进一步说明。如图2所示，本专利技术的第一种实施方式，一种低温制冷机冷头，包括连接在一起的冷缸堵头1和冷缸2。这里冷缸堵头的材料选用无氧铜，冷缸的材料选用不锈钢。所述冷缸堵头1包括冷头换热器11和过渡连接件12，冷头换热器11为带法兰的圆管，过渡连接件12与圆管连接，冷头换热器11内顶面与内侧面加工出螺纹形状的螺纹槽111，该螺纹槽的截面形状为三角形。本实施方式通过在冷头换热器12内表面增加螺纹来增加换热面积。在冷头换热器11中换热部分的半径以及长度不变的前提下，可通过调整螺纹的参数来调整换热面积。例如，增大公称直径或增加螺纹圈数都可以增大换热面积。第一种实施方式的特点：1.本实施方式所述的冷缸堵头1可以在不增大产品的体积的前提下，增加其换热面积。2.本实施方式所描述的螺纹形状易于加工。3.本实施方式中缸堵头的材料选为无氧铜，无氧铜的热导率较高，有利于热量的传导；冷缸的材料选为不锈钢，有利于减少导热损失。本专利技术的第二种实施方式。在上述实施方式的基础上，将冷头换热器11的内顶面优化为穹顶结构112。如图3所示，为冷头换热器11改进后的结构。第二种实施方式的特点：本实施方式使得该处的表面积增加，进一步增大换热面积。如图4所示，本专利技术的第三种实施方式，在第一种实施方式的基础上进行改进。在第一种实施方式所述的过渡连接件12表面增加内螺纹，在第一种实施方式所述的冷缸1表面设有外螺纹，该外螺纹与过渡连接件12上的内螺纹相配合，冷缸1与过渡连接件12通过螺纹连接。所述冷缸1与过渡连接件12之间设有密封圈121。本实施方式通过冷缸2与过渡连接件12之间的螺纹连接，实现冷缸2与冷缸堵头1之间的连接。现对于原有的焊接，焊接要考虑焊后漏率以及冷缸对焊后变形的严格要求等问题，螺纹连接可以避免这些问题，并且更加简单易行。第三种实施方式的特点：1.本实施方式所述的冷缸2与冷缸堵头1之间通过螺纹连接，避免了冷缸和冷缸堵头由于焊接带来的各种问题。2.本实施方式在使用螺纹连接的前提下，通过密封圈保证整体的气密性。上述所有的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温制冷机冷头，包括连接在一起的冷缸堵头(1)和冷缸(2)，所述冷缸堵头(1)包括冷头换热器(11)和过渡连接件(12)，所述冷头换热器(11)为带法兰的圆管，过渡连接件(12)与圆管连接，其特征在于，所述冷头换热器(11)内顶面设有螺纹槽(111)。

【技术特征摘要】
1.一种低温制冷机冷头，包括连接在一起的冷缸堵头(1)和冷缸(2)，所述冷缸堵头(1)包括冷头换热器(11)和过渡连接件(12)，所述冷头换热器(11)为带法兰的圆管，过渡连接件(12)与圆管连接，其特征在于，所述冷头换热器(11)内顶面设有螺纹槽(111)。2.如权利要求1所述的低温制冷机冷头，其特征在于，所述冷头换热器(11)内侧面设有螺纹槽(111)。3.如权利要求1所述的低温制冷机冷头，其特征在于，所述冷头换热器(11)内顶面为穹顶结构(112)。4.如权利要求1至3中任一项所述的低温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少恒，罗高乔，张雨航，
申请(专利权)人：安徽万瑞冷电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34