用于液氦温区毛细管节流装置制造方法及图纸

本专利公开一种用于液氦温区毛细管节流装置，其包括半圆盖板、可伸缩波纹管和毛细管结构。半圆盖板可以任意两两组合，通过卡槽固定在可伸缩波纹管上且半圆盖板可转动。可伸缩波纹管通过固定在其法兰盘面的螺栓调整波纹管的伸缩程度。毛细管盘绕后放入可伸缩波纹管中，毛细管进出口两通由半圆盖板侧壁面小孔伸出。该液氦温区毛细管节流结构具有简单紧凑可靠性高，节流部件不易堵塞，易于加工实现等优点。

Capillary throttling device for liquid helium temperature region

【技术实现步骤摘要】
用于液氦温区毛细管节流装置
本专利涉及液氦温区节流制冷领域，特别涉及一种毛细管节流结构。
技术介绍
随着空间技术发展，未来空间探测项目将使用量子超导干涉器件(SQUID)、空间红外探测、毫米波亚毫米波探测以及宇宙背景探测等深空探测器。同时也对其空间制冷系统提出了液氦温区甚至毫开尔文(mK)温区的极低温度的需要。欧美日等发达国家已经针对空间液氦温区的需求提出了多种解决方案，如液氦恒温器、多级脉冲管制冷机、液氦温区J-T节流制冷机、吸附制冷机等，其中的液氦温区J-T节流制冷机具有结构简单、寿命长、低温下无振动部件、冷头可与压缩机分开至数十米远等优点，受到各国低温领域研究者的重视，采用液氦温区小型氦气节流制冷机作为冷源的空间冷却方案已经在国外多颗卫星上成功实施多年，为人类认识太空、推动科学技术进步作出了重要贡献。节流元件是液氦温区J-T节流制冷机实现制冷的关键部件，现有空间应用的液氦温区节流制冷普遍采用微米级节流小孔作为节流元件。微米级小孔一般由激光打孔加工而成，由于加工工艺的原因容易造成锥形孔型(出口截面大于进口截面)。当流量一定的情况下，小孔出口截面增大时，节流前气体压力将降低，节流前后的压比降低，使节流制冷能力效率降低。qm——气体通过节流孔最大的流量，kg/sA——节流孔出口处的横截面积，m2pin——节流孔前的气体压力，PaVin——节流孔前气体的比热容，m3/kg由于节流元件内部发生两相变化，当节流元件设计不良时，节流元件内部会发生水动力不稳和脉动现象。即两端压力差是相同的，但是流量不同且时大时小，工质出口状态也是不均衡的。当不同状态工质交变的与管材接触，会使得管材的温度发生周期波动而导致金属疲劳。影响节流制冷机的长寿命使用。毛细管节流部件在制冷领域广泛应用，毛细管加工工艺简单，广泛使用证明其可靠性，为了达到一定的节流效果，需要对毛细管的长度进行控制毛细管有一定长度可以起到稳压，缓冲局部水动力不稳。基于上述原因，我们采用了毛细管节流的方式实现节流过程。但是由于加工精度的原因，细微毛细管的内径仅能到达0。1mm级别，节流开口太大会使得节流效果变差，毛细管两端的压降变小，进而影响节流制冷效应。为了优化毛细管的节流性能，增大节流前后压差，可以采用增加毛细管长度的方式实现这，公式如下。Δp--表示进出压力差，PaV——比体积m3/kgf——沿程摩擦阻力系数ΔL——表示毛细管长度m——下标，平均值当节流管内的工质流体发生脉动波动时，较长的毛细管可以起到稳定压力，减缓波动，保护管路的作用。毛细管采用盘绕的方式可以进一步节省安装空间，亦在一定程度上起到缓冲减震的作用，且毛细管采用盘绕的方式一方面也会增加毛细管的节流效应。
技术实现思路
本专利的目的在于，提供一种液氦温区节流制冷节流元件。该结构具有简单紧凑可靠性高，节流部件不易堵塞，易于加工实现等优点。适用于空间液氦温区节流制冷的应用。为达到上述目的，本专利采用了如下的技术方案：一种用于液氦温区毛细管节流结构，所述节流结构包括外力保护单元和毛细管节流单元；所述外力保护单元包括第一半圆盖板3，第二半圆盖板4，第三半圆盖板5，第四半圆盖板6和可伸缩波纹管7，其材料均为反射率低和导热率低的非金属材料；所述第一半圆盖板3、第二半圆盖板4、第三半圆盖板5和第四半圆盖板6外形结构一致，任意半圆盖板的第一小耳朵8上布置有螺纹孔9和第二小耳朵10上布置有通孔11，任意半圆盖板的第一小耳朵8和第二小耳朵10，与任意半圆盖板的第二小耳朵10和第一小耳朵8之间均可使用螺钉固定配合，螺钉固定方向相反；所述第一半圆盖板3、第二半圆盖板4、第三半圆盖板5和第四半圆盖板6外形结构一致，任意半圆盖板侧壁面上开有第一小孔14和第二小孔15，第一小孔和第二小孔孔径相同且其孔径略大于毛细管两通，毛细管两通可从第一小孔14和第二小孔15穿出；所述第一半圆盖板3、第二半圆盖板4、第三半圆盖板5和第四半圆盖板6外形结构一致，以第一半圆盖板3和第二半圆盖板4配合为例，第一半圆盖板3侧壁面上第一小孔14的位置与第二半圆盖板4侧壁面上第二小孔15的位置对应贯穿，第一半圆盖板3侧壁面上第一小孔15的位置与第二半圆盖板4侧壁面上第二小孔14的位置对应贯穿，4个小孔在半圆盖板侧壁面所在圆周上均布；所述第一半圆盖板3、第二半圆盖板4、第三半圆盖板5和第四半圆盖板6外形结构一致，半圆盖板底面榫环13插入可伸缩波纹管7顶面环形卡槽18固定，半圆盖板底面榫环13可以在波纹管7顶面环形卡槽17受力转动。所述可伸缩波纹管7包括可伸缩波纹管7顶面17，可伸缩波纹管7顶面环形卡槽18，可伸缩波纹管7法兰面19；可伸缩波纹管7与法兰面过渡壁面20，可伸缩波纹管7上的波纹21，所述可伸缩波纹管7内壁面22，可伸缩波纹管7法兰面的通孔23；所述可伸缩波纹管7法兰面19均布有8个通孔23，且可伸缩波纹管7两个法兰面19上的通孔23位置均一一对应；所述可伸缩波纹管7可以通过压缩波纹21实现长度变化。所述毛细管节流单元包括第一两通接头1，第二两通接头2和毛细管24，两通接头通过焊接的方式固定在毛细管上。所述一种用于液氦温区毛细管节流结构的具体工作过程如下：本专利与现有液氦温区J-T节流制冷机节流部件相比较，其优点在于：本专利所涉及节流部件其系统可拆卸，组装方便；本专利所涉及节流部件的半圆盖板与波纹管通过环形卡槽配合，可以受力转动；本专利所涉及节流部件的半圆盖板上开有小孔，便于毛细管两通穿过；本专利所涉及节流部件的半圆盖板的螺钉固定组合有4个孔，毛细管两通穿过其中一个，其他小孔便于抽真空；本专利所涉及节流部件的半圆盖板可以标准化配合使用；本专利所涉及节流部件的可通过螺栓调整波纹管长度；本专利所涉及节流部件的半圆盖板与可伸缩波纹管可保护毛细管不被外力破坏；本专利所涉及节流部件的半圆盖板与可伸缩波纹管内壁发射率低于0.1，导热率低于0.01W/m·K，避免两相变化的毛细管被热环境影响；本专利所涉及节流部件的半圆盖板可转动和盖板上对称布置的孔，使得毛细管出口可以柔滑，毛细管不被弯折。附图说明下面根据附图和实施例对本专利作进一步详细说明。图1为本专利所述液氦温区毛细管节流装置总体装配示意图；图2为图1所述的半圆盖板结构示意图；图3为图1所述可伸缩波纹管结构示意图；图4为图1所述毛细管结构示意图；图中标号1：第一两通接头；2：第二两通接头；3：第一半圆盖板；4：第二半圆盖板；5：第三半圆盖板；6：第四半圆盖板；7：可伸缩波纹管；8：半圆盖板第一小耳朵；9:小耳朵8上的螺纹孔；10：半圆盖板上第二小耳朵；11：小耳朵上10的通孔；12：半圆盖板侧面；13：半圆盖板底面榫环；14：半圆盖板侧面第一小孔；15：半圆盖板侧面第二小孔；16：半圆盖板顶面；17:可伸缩波纹管7顶面；18:可伸缩波纹管7顶面环形卡槽；19：7波纹管法兰面；20：波纹面与法兰面过渡壁面；21：可伸缩波纹管7上的波纹面；22：可伸缩波纹管7内壁面；23：可伸缩波纹管7法兰面的通孔；24：毛细管。具体实施方式下面结合附图和具体实施例进一步说明本专利实施例的技术方案。本专利所述的液氦温区毛细管节流结构系统由三个部分构成，第一部分为半圆盖板，包括第一半圆盖板3、第二半圆盖板4、第三半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于液氦温区毛细管节流装置，由包括半圆盖板(3，4，5，6)、可伸缩波纹管(7)和毛细管(24)构成，其特征在于：所述半圆盖板(3，4，5，6)任意两两可组合配合，半圆盖板(3，4，5，6)通过可伸缩波纹管(7)顶面环形卡槽(18)固定到可伸缩波纹管法兰面上(19)，且半圆盖板(3，4，5，6)水平方向可旋转，半圆盖板侧壁面对称分布有第一小孔(14)和第二小孔(15)，用以穿过毛细管两通接头(1，2)；所述可伸缩波纹管(7)顶面环形卡槽(18)用来固定半圆盖板(3，4，5，6)，且其由穿过可伸缩波纹管法兰面(19)通孔的螺栓调整可伸缩波纹管(7)的压缩程度；所述毛细管节流单元由毛细管(24)与两端两通接头(1，2)组成，两通接头(1，2)焊接在毛细管(24)两端，两通接头(1，2)将可穿过半圆盖板侧壁面的第一小孔(14)和第二小孔(15)，根据毛细管(24)的盘绕方式可以调整第一小孔(14)和第二小孔(15)位置，毛细管(24)进行盘绕，放进可伸缩波纹管(7)内部。

【技术特征摘要】
1.一种用于液氦温区毛细管节流装置，由包括半圆盖板(3，4，5，6)、可伸缩波纹管(7)和毛细管(24)构成，其特征在于：所述半圆盖板(3，4，5，6)任意两两可组合配合，半圆盖板(3，4，5，6)通过可伸缩波纹管(7)顶面环形卡槽(18)固定到可伸缩波纹管法兰面上(19)，且半圆盖板(3，4，5，6)水平方向可旋转，半圆盖板侧壁面对称分布有第一小孔(14)和第二小孔(15)，用以穿过毛细管两通接头(1，2)；所述可伸缩波纹管(7)顶面环形卡槽(18)用来固定半圆盖板(3，4，5，6)，且其由穿过可伸缩波纹管...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少帅，吴亦农，向振之，蒋珍华，汤逸豪，刘莉，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31