一种采用温度控制气体驱动的低温阀制造技术

本发明专利技术公开了一种采用温度控制气体驱动的低温阀，包括阀座（11）、阀杆（10）和阀针（12），所述阀杆（10）的尾端固定在绝热块（8）的前端、绝热块（8）的尾端与密闭气体腔（16）前端的金属薄膜或金属波纹管（6）接触相连，该密闭气体腔（16）的腔体内填充有工作气体且密闭气体腔（16）内设有加热工作气体的加热器（18）和实时监测工作气体温度的温度传感器（17）。本发明专利技术的低温阀基于定量气体温度

【技术实现步骤摘要】
一种采用温度控制气体驱动的低温阀


[0001]本专利技术属于低温恒温器中的节流制冷、自动控制
，尤其涉及通过控制密封腔体内气体温度以驱动柔性金属薄膜或金属波纹管来实现低温阀开度高精度调节的控制技术，具体地说是一种采用温度控制气体驱动的低温阀。

技术介绍

[0002]低温阀在低温恒温器中应用广泛，其开度调节精度直接影响恒温器的温度控制精度。目前，低温阀的开度调节通常通过外部驱动阀杆实现，如手动、气动、电动等方式。然而，上述方式往往需要一个较大体积的执行机构，且对于某些需精密调节的场合，很难实现高分辨率调节。采用上述传统调节方式不利于低温恒温器的高集成紧凑化设计，同时也不满足低温阀开度高精度控制的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种采用温度控制气体驱动的低温阀，该低温阀能够通过气体温度控制实现阀门开度的微调，调节精度高。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的：一种采用温度控制气体驱动的低温阀，包括阀座、阀杆和阀针，所述阀杆的尾端固定在绝热块的前端、绝热块的尾端与密闭气体腔前端的金属薄膜或金属波纹管接触相连，该密闭气体腔的腔体内填充有工作气体且密闭气体腔内设有加热工作气体的加热器和实时监测工作气体温度的温度传感器。
[0005]所述的密闭气体腔由导热金属管和用于封闭导热金属管前端开口的金属薄膜或金属波纹管构成。
[0006]构成密闭气体腔的导热金属管上设有连接外部冷源的柔性导冷链，该柔性导冷链辅助加热器实现密闭气体腔内的工作气体的温度控制。
[0007]所述的密闭气体腔内设有导热杆且导热杆上设有导热翅片，导热杆和导热翅片能够提高密闭气体腔内工作气体的温度均匀性。
[0008]所述的加热器和温度传感器固定在导热杆上。
[0009]所述的密闭气体腔位于绝热底座、绝热外壳和固定环构成的绝热腔体内，且阀座的尾端固定设置在固定环的通孔内。
[0010]构成密闭气体腔的导热金属管的尾端固定在绝热底座上，以隔绝与外部的热传递。
[0011]所述的绝热块和绝热外壳之间设有绝热导向环，绝热导向环用于限制绝热块只能沿阀杆的轴向行进。
[0012]构成密闭气体腔的导热金属管的前端、导热金属管前端上的金属薄膜或金属波纹管以及制绝热块皆位于绝热导向环的环孔内。
[0013]所述绝热块的前端设有围住阀杆尾段的密封波纹管，该密封波纹管的后端和前端
分别与绝热块的前端和阀座的尾端密封连接。
[0014]本专利技术相比现有技术有如下优点：本专利技术的低温阀基于定量气体温度
‑
压力关系在金属薄膜或金属波纹管上产生位移，用以驱动低温阀的阀杆，实现低温阀的开度调节；由于控制气体温度调节压力能够实现无级连续变化，因此相比于传统调节装置，调节精度更高。
[0015]本专利技术的低温阀所需零部件较少，将传感器、控制器、执行机构高度集成于阀杆部位，相比于传统手动、电动、气动调节装置具有更小的体积，更低的成本。
附图说明
[0016]附图1为本专利技术的采用温度控制气体驱动的低温阀的结构示意图。
[0017]其中：1—绝热底座；2—柔性导冷链；3—导热筒；4—导热杆；5—导热翅片；6—金属薄膜或金属波纹管；7—绝热导向环；8—绝热块；9—密封波纹管；10—阀杆；11—阀座；12—阀针；13—绝热外壳；14—进液口；15—出液口；16—密闭气体腔；17—温度传感器；18—加热器；19—固定环。
具体实施方式
[0018]下面结合说明书附图和具体的实施例，对本专利技术作详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]如图1所示：一种采用温度控制气体驱动的低温阀，该低温阀包括一个由导热金属管3和柔性金属薄膜或金属波纹管6构成的密闭气体腔16，密闭气体腔16的腔体内填充工作气体；密闭气体腔16内设有导热杆4及导热翅片5，以实现腔体内工作气体良好的温度均匀性，增强调节精度；导热杆4的顶端设有温度传感器17及加热器18，导热金属管3侧边设有柔性导冷链2连接外部冷源，加热器18、柔性导冷链2以及温度传感器17用于密闭气体腔16的腔体内工作气体的温度控制。密闭气体腔16的腔体内工作气体的温度变化引发压力变化，推动柔性金属薄膜或金属波纹管6产生位移，最终实现阀针12的位移，实现调节效果。
[0020]在该低温阀中，绝热外壳13与导热金属管3同轴心安装在绝热底座1上、且通过固定环19连接阀座11，隔绝阀座11与导热金属管3的热传递；柔性金属薄膜或金属波纹管6的前端与带有阀针12的阀杆10的尾端之间采用绝热块8连接，以隔绝传热；绝热块8与绝热外壳13间设有绝热导向环7，限制绝热块8及阀针12、阀杆10只能沿轴向运动，隔绝传热。
[0021]在该低温阀中，阀座11通过固定环19固定在绝热外壳13上，在阀座11上设有进液口14、出液口15，密封波纹管9与阀杆10、阀座11间密封连接，避免低温流体泄漏，阀针12位于阀杆10顶部，阀针12通过与阀座11的相对位置实现进液口14处的开度调节功能；阀针12的行程由密闭气体腔16内的工作气体压力及阀座11的出液口15处的低温流体压力共同决定。
[0022]本专利技术的低温阀在使用时，置于低温恒温器内部，本实施例中采用氦气作为密闭气体腔16中的工作气体。总控系统根据低温流体进液温度、压力及出液温度、压力调整低温阀的开度大小。当减小低温阀的开度时，加热器18加热导热杆4，导热杆4通过导热翅片5将
热量传递给密闭气体腔16内的氦气，当加热功率大于柔性导冷链2的降温功率时，氦气温度上升，体积膨胀，密闭气体腔16的内压上升，推动柔性金属薄膜或金属波纹管6产生向外的位移，进而推动绝热块8向下位移，阀针12伴随向下移动与阀座11的配合更加紧密，阀门开度随之减小。同理可得增大低温阀的开度的过程。维持阀门开度时，调节加热器18的加热功率等于柔性导冷链2的降温功率，维持氦气温度不变即可。
[0023]本专利技术的低温阀中的绝热部件（绝热底座1、绝热导向环7、绝热外壳13、绝热块8）应采用高强度低热导率材料，如G10、薄壁不锈钢等。导热部件（柔性导冷链2、导热杆4、导热翅片5）应采用低温高热导率材料，如高纯无氧铜等。柔性金属薄膜或金属波纹管6可采用0.1mm的铜皮制成。
[0024]本专利技术的低温阀能够应用于液氦节流降温，当4.2K液氦流量为0
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2.2mg/s时，可节流实现1.5K的低温。
[0025]本专利技术的低温阀基于定量气体温度
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压力关系在金属薄膜或金属波纹管6上产生位移，用以驱动低温阀的阀杆10，实现低温阀的开度调节；由于控制气体温度调节压力能够实现无级连续变化，因此相比于传统调节装置，调节精度更高。
[0026]以上实施例仅为说明本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用温度控制气体驱动的低温阀，包括阀座（11）、阀杆（10）和阀针（12），其特征在于：所述阀杆（10）的尾端固定在绝热块（8）的前端、绝热块（8）的尾端与密闭气体腔（16）前端的金属薄膜或金属波纹管（6）接触相连，该密闭气体腔（16）的腔体内填充有工作气体且密闭气体腔（16）内设有加热工作气体的加热器（18）和实时监测工作气体温度的温度传感器（17）。2.根据权利要求1所述的采用温度控制气体驱动的低温阀，其特征在于：所述的密闭气体腔（16）由导热金属管（3）和用于封闭导热金属管（3）前端开口的金属薄膜或金属波纹管（6）构成。3.根据权利要求1或2所述的采用温度控制气体驱动的低温阀，其特征在于：构成密闭气体腔（16）的导热金属管（3）上设有连接外部冷源的柔性导冷链（2），该柔性导冷链（2）辅助加热器（18）实现密闭气体腔（16）内的工作气体的温度控制。4.根据权利要求1或2所述的采用温度控制气体驱动的低温阀，其特征在于：所述的密闭气体腔（16）内设有导热杆（4）且导热杆（4）上设有导热翅片（5），导热杆（4）和导热翅片（5）能够提高密闭气体腔（16）内工作气体的温度均匀性。5.根据权利要求4所述的采用温度控制气体驱动的低温阀，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，李艳锋，蔡旭东，代永光，
申请(专利权)人：中船重工鹏力南京超低温技术有限公司，
类型：发明
国别省市：