一种液氮制冷装置复合可变温制冷温度耦合机构制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种制冷机的制冷温度耦合机构，特别涉及一种液氮制冷装置复合可变温制冷温度耦合机构；属于空间低温技术领域。包括探测器杜瓦、柔性复合导热材料和冷头轴向压紧机构，其中，探测器杜瓦包括定螺旋压紧螺母２、调温间隙组成７、探测器９、探测器杜瓦外桶１０、内芯１１及真空绝热空间１２；冷头轴向压紧机构包括动压紧螺套１、导向定位圈３、蓄冷管４、液氮５、冷头６；柔性复合导热材料包括２种以上的金属绵和非金属绵复合；由于采用可调节的轴向蓄冷管、冷头压紧机构，增大了冷头的轴向位移量，减少了冷量的传输路径。优于１×１０↑［－２］Ｐａ的真空度使间隙气体分子漏热仅为毫瓦量级，避免残余气体分子导热造成的温度损失，提高制冷效率，可获得更低的制冷温度和较大的制冷量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制冷机的制冷温度耦合机构，特别涉及一种液氮制冷装置复合可变温制冷温度耦合机构；属于空间低温

技术介绍
液氮制冷装置及探测器要求耦合机构几何尺寸小、传输效率高和制冷温度 可调节，要达到这一目标的关键是在有限的空间内，采用轴向压紧力改变或保 持柔性复合导热材料当量层厚度，达到不同制冷溫度点的最佳耦合。采用单一 的金属绵导热材料结构难以达到140K以上的制冷目的，而采用单一的非金属 绵导热材料是可以达到140K以上的制冷温度，但降温时间需要5h以上，液氮 损失量增大。减少有效工作时间、不适合用在有多路输出、不同制冷温度的制 冷装置上，如液氮制冷装置、微型节流制冷器和固体制冷器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、无功耗、体积小、重量轻、多路可变 温制冷溫度耦合纟几构。本专利技术的技术解决方案为液氮制冷装置用多路复合可变温制冷温度耦合 机构，它主要由探测器杜瓦、柔性复合导热材料和冷头轴向压紧机构3部分构成。冷头轴向压紧机构如图1所示依次由动压紧螺套(1 )、导向定位圈3、 蓄冷管(4)、液氮(5)、冷头(6)组成。探测器杜瓦如图2所示由定螺旋压紧螺母2、调温间隙组成(7)、探测 器9、探测器杜瓦外桶10、内芯11及真空绝热空间12组成。柔性复合导热材料8是由2种以上的金属绵和非金属绵复合而成。液氮(5)在蓄冷管(4)内流动，用动压紧螺套(1)沿轴线方向移动冷 头(6)和柔性复合导热材料(8)压紧，液氮(5)在冷头(6)处吸收热量而 产生气-液两相流相变。探测器杜瓦外桶10是整个液氮制冷装置复合可变温制冷温度耦合机构的 承载体，安装探测器的内芯11密封固定在探测器杜瓦外桶10上，形成真空绝 热空间12,其中内芯11的右端内壁加工为内螺紋定螺旋压紧螺母2，内芯11 左端放入柔性复合导热材料(8),把由动压紧螺套(1)、导向定位圈3、蓄冷 管(4)、冷头(6)组成的冷头轴向压紧机构插入探测器杜瓦10的内芯，通过 定螺旋压紧螺母2和动压紧螺套(1 )的螺紋配合形成使之成为如图3所示的 一个整体，通入液氮后就能够完成冷头与探测器的温度耦合。由于定螺旋压紧 螺母2与被冷却探测器9、探测器杜瓦外桶10、内芯11、真空绝热空间12是 一体化结构，定螺旋压紧螺母2是由一段内螺紋制成，完成装配后它们之间的 相对位置是不变的。动压紧螺套1与导向定位圈2、蓄冷管4、冷头6构成轴 向运动部件，其中动压紧螺套1是由一个外螺玟段和手动旋转操作段构成的阶 梯式结构，其中阶梯下段部分为外螺紋段。上段部分为手动旋转操作段，右上 端采用直线式滚花紋便于进行手动操作，并在每隔60°有一个红色数字刻度 线，相邻的刻度线之间又分为小格，即每隔10° —个刻度线，螺套内部为同样 的阶梯式结构。蓄冷管4由一段不锈钢管和一段过度管采用等离子焊接而成， 由此形成一个定位阶梯，动压紧螺套1与蓄冷管4之间留有0.5mm以上的配 合间隙，以便动压紧螺套1手动旋转进行温度调节，导向定位圈3与动压紧螺 套1两侧为1mm以上的定位间隙，完成组焊后当图1所示的冷头组件沿水平 方向插入图2所示的4笨测器杜瓦的调温间隙内，冷头的最大位移量为8mm。调 温间隙为①12mm长72mm的腔体，工作过程中首先将不同配比制成的柔性复 合导热材料8填充到探测器9与冷头6之间。上述方案的原理是如图3所示首先将制备好的柔性复合导热材料8放入探测器杜瓦10的与 探测器9相对的底部，冷头轴向压紧机构插入探测器杜瓦内芯11，当冷头6与 处于自由状态的柔性复合导热材料8接触时，开始顺时针旋转动压紧螺套2进 入定压紧螺母，由于定压紧螺母2与探测器杜瓦10是一体结构，其相对位置 是固定的，逐步旋转动压紧螺套2推动定位圈3、冷头4沿轴向水平运动，使 柔性复合导热材料8的当量层厚度发生改变，当量层厚度越小，则冷头与探测 器之间的温差就越小，即压紧力越大，当量层厚度越小；利用动压紧螺套2刻 度线改变压紧力和柔性复合导热材料8配比，就可以实现可变温制冷温度耦合。本专利技术的技术特点在于本专利技术由于采用可调节的轴向蓄冷管、冷头压紧 机构，增大了冷头的轴向位移量，减少了冷量的传输路径。优于lxl(r卞a的真 空度使间隙气体分子漏热仅为毫瓦量级，避免残余气体分子导热造成的温度损 失，提高制冷效率，可获得更低的制冷温度和较大的制冷量。通过改变柔性复 合导热材料的配比，可设置97K至150K多点制冷温度，实现145K制冷温度 点的降温时间比采用单一非金属导热材料缩短一倍，并且具有良好的一致性。 采用这种温度耦合机构，具有体积小、温度稳定性好、无功耗。通过试验证明， 本专利技术能够满足液氮制冷装置对于不同制冷温度的耦合要求。 附图说明图1为本专利技术的制冷温度耦合机构冷头组件部分，包括轴向动压紧螺套1、 导向定位圈3、蓄冷管4和冷头6—体化结构图。图2为本专利技术的制冷温度耦合导热组件部分，包括轴向定压紧螺母2、调 温间隙7、柔性复合导热材料8、红外探测器9和探测器杜瓦10结构图。 具体实施例方式如图l所示，为本专利技术的多路复合可变温制冷温度耦合机构冷头组件，动 压紧螺套l、导向定位圈3、蓄冷管4、冷头6组成，其中导向定位圈3、蓄冷 管4、冷头6采用氩弧焊成一体化，将动压紧螺套1装配在导向定位圈3后面的蓄冷管4上，与导向定压紧螺母2组成压紧机构。顺时针旋转动压紧螺套l 使冷头6作水平直线运动压紧柔性复合导热材料8,用不同的旋转力矩改变冷 头对柔性复合导热材料8的压紧力，用动压紧螺套上的刻度线来控制压紧力。如图2所示，冷头插入前定压紧螺母与柔性复合导热材料、探测器的相对 位置是保持不变的，当顺时针旋转动压紧螺套时，螺套以螺旋方式向左位移， 通过定位圈将压紧力传递到冷头上，当冷头上的压紧力作用在柔性复合导热材 料时，柔性复合导热材料的当量层厚度就会产生变化，从而产生不同的制冷温 度和制冷量。如图3所示，为本专利技术的复合可变温制冷温度耦合机构的装配和运动状态， 当冷头沿轴向中心线作水平直线运动压紧柔性复合导热材料时，受到压紧力的 作用，柔性复合导热材料当量层厚度减小或增大，从而产生不同的制冷温度和 制冷量。实施例采用动压紧螺套1、定螺旋压紧螺母2和定位复合结构，将蓄冷管3、冷 头4沿轴向通过调温间隙(7)向热端挤压，通过导热材料的固体导热完成热 交换。由于定螺旋压紧螺母2与被冷却探测器9、探测器杜瓦10是一体化结构， 定螺旋压紧螺母2是由一段M12长6mm的内螺紋制成，如图2所示，完成装 配后它们三者之间的相对位置是不变的。动压紧螺套1与导向定位圈2、蓄冷 管4、冷头6构成轴向运动部件，其中动压紧螺套1是由一个M12 x 0.75mm 长10mm的外螺纟丈段和手动旋转操作段构成的阶梯式结构，其中阶梯下段部分 为M12 x 0.75mm、长度10mm的外螺紋段。上段部分为①16mm长27mm的 手动旋转操作段，右端10mm采用直线式滚花紋便于进行手动操作，并在每隔 60°有一个红色数字刻度线，分别为0、 1、 2、 3、 4、 5,每相邻的刻度线之 间又分为6小才各，即每隔10° —个刻度线，螺套内部为同样的阶梯式结构。蓄 冷管4由一段长80mm的薄壁不锈钢管和一段012 x 1mm长40mm的过度管 采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液氮制冷装置复合可变温制冷温度耦合机构，包括探测器杜瓦、柔性复合导热材料和冷头轴向压紧机构，其中，探测器杜瓦包括定螺旋压紧螺母２、调温间隙组成７、探测器９、探测器杜瓦外桶１０、内芯１１及真空绝热空间１２；冷头轴向压紧机构包括动压紧螺套１、导向定位圈３、蓄冷管４、液氮５、冷头６；柔性复合导热材料包括２种以上的金属绵和非金属绵复合；其特征在于结构关系为：　探测器杜瓦外桶１０是整个液氮制冷装置复合可变温制冷温度耦合机构的承载体，安装探测器的内芯１１密封固定在探测器杜瓦外桶 １０上，形成真空绝热空间１２，其中内芯１１的右端内壁加工为内螺纹定螺旋压紧螺母２，内芯１１左端放入柔性复合导热材料８，把由动压紧螺套１、导向定位圈３、蓄冷管４、冷头６组成的冷头轴向压紧机构插入探测器杜瓦１０的内芯，通过定螺旋压紧螺母２和动压紧螺套１的螺纹配合形成一个整体，定螺旋压紧螺母２是由一段内螺纹制成；动压紧螺套１与导向定位圈２、蓄冷管４、冷头６构成轴向运动部件，其中动压紧螺套１是由一个外螺纹段和手动旋转操作段构成的阶梯式结构，其中阶梯下段部分为外螺纹段；上段部分为手动旋转操作段，右上端采用直线式滚花纹便于进行手动操作，并在每隔６０°有一个红色数字刻度线，相邻的刻度线之间又分为小格，即每隔１０°一个刻度线，螺套内部为同样的阶梯式结构；蓄冷管４由一段不锈钢管和一段过度管采用等离子焊接而成，由此形成一个定位阶梯，动压紧螺套１与蓄冷管４之间留有０．５ｍｍ以上的配合间隙，导向定位圈３与动压紧螺套１两侧为１ｍｍ以上的定位间隙；冷头６的最大位移量为８ｍｍ；调温间隙为Φ１２ｍｍ长７２ｍｍ的腔体。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光奇，葛瑞宏，潘雁频，施宝毅，王荣宗，
申请(专利权)人：中国航天科技集团公司第五研究院第五一〇研究所，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]