[發(fā)明專利]一種空間用液氦制冷裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110401453.1
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102519195A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王小軍;張文瑞;陳正剛;王田剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號: F25D3/10
• 分類號: F25D3/10
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;李愛英

1.一種空間用液氦制冷裝置，其特征在于，所述裝置包括支撐座(1)、外腔(2)、安裝圈(3)、進(jìn)樣管(4)、隔熱支撐架(5)、多層隔熱材料(6)、內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)、盤管(9)、探測窗口(12)、透光片一(13)、透光片二(14)、冷板(16)、冷桿(18)、內(nèi)腔(20)和真空系統(tǒng)；

其中，所述裝置從內(nèi)向外依次密閉套接有內(nèi)腔(20)、內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)、外腔(2)，內(nèi)腔(20)、內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)、外腔(2)均為封閉圓柱筒狀結(jié)構(gòu)，在內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)的外壁上設(shè)有盤管(9)；在內(nèi)腔(20)、內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)壁上開孔；

隔熱支撐架(5)依次通過內(nèi)腔(20)、內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)壁上的孔后，一端固定在外腔(2)內(nèi)壁上，另一端固定在內(nèi)腔(20)外壁上；

在內(nèi)腔(20)、內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)、外腔(2)上部沿縱軸方向同軸各自開有孔；在外腔(2)上部的孔上設(shè)有探測窗口(12)，在外氣冷屏(8)上部的孔上設(shè)有透光片一(13)；

探測室位于內(nèi)腔(20)和內(nèi)氣冷屏(7)之間，透光片二(14)位于內(nèi)氣冷屏(7)上部的開孔上并覆蓋探測室上部，探測室下方設(shè)有冷板(16)；

冷桿(18)位于內(nèi)腔(20)內(nèi)部中軸線上，冷桿(18)一端與冷板(16)下部固定連接，冷桿(18)另一端與內(nèi)腔(20)底部靠近但不接觸，在冷桿(18)與冷板(16)接觸處設(shè)有溫度傳感器；

進(jìn)樣管(4)位于內(nèi)腔(20)的一側(cè)，進(jìn)樣管(4)上端穿過內(nèi)腔(20)、內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)到外腔(2)外部；其中，進(jìn)樣管(4)短于冷桿(18)的長度；

在內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)之間，以及外氣冷屏(8)和外腔(2)之間設(shè)有多層隔熱材料(6)；

在外腔(2)外壁開有抽氣孔，真空系統(tǒng)通過抽氣孔與外腔(2)連接；

所述裝置通過安裝圈(3)固定安裝在支撐座(1)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用液氦制冷裝置，其特征在于：在外腔(2)上部設(shè)置安裝板(10)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用液氦制冷裝置，其特征在于：在探測室內(nèi)部設(shè)有探測器(15)，信號傳輸線(19)一端與探測器(15)連接，另一端依次穿過內(nèi)腔(20)、內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)、外腔(2)后與外圍設(shè)備連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用液氦制冷裝置，其特征在于：隔熱支撐架(5)為隔熱材料，數(shù)量為6根，在外腔(2)內(nèi)部沿周向均勻分布，隔熱支撐架(5)的兩端通過鉸鏈固定。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用液氦制冷裝置，其特征在于：多層隔熱材料(6)為15～25層的鋁箔，最外層鋁箔與外腔(2)內(nèi)壁和外氣冷屏(8)內(nèi)壁不接觸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用液氦制冷裝置，其特征在于：隔熱支撐架(5)的材料為環(huán)氧玻璃鋼。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空間用液氦制冷裝置，其特征在于：外腔(2)的材料為不銹鋼，內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)的材料為紫銅，內(nèi)腔(20)的材料為鋁。

8.一種空間用液氦制冷方法，其特征在于：所述方法使用如權(quán)利要求1所述的一種空間用液氦制冷裝置，具體步驟如下：

其中，在制冷開始前依次打開探測窗口(12)、透光片一(13)、透光片二(14)，將探測器(15)放置于探測室中后，關(guān)閉探測窗口(12)、透光片一(13)、透光片二(14)；

步驟一、對所述裝置抽真空，使外腔(2)，內(nèi)腔(20)、內(nèi)氣冷屏(7)、外氣冷屏(8)內(nèi)的壓強≤10^-3Pa·m³/s后，關(guān)閉真空系統(tǒng)；

步驟二、向盤管(9)內(nèi)通入液氮，當(dāng)溫度傳感器顯示溫度≤80K后，排空盤管(9)內(nèi)的液氮，向盤管(9)中沖入液氦，當(dāng)溫度傳感器顯示溫度≤10K時，通過進(jìn)樣管(4)向內(nèi)腔(20)中注入液氦，當(dāng)液氦體積為內(nèi)腔(20)容積的70％～80％后，實現(xiàn)制冷。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種空間用液氦制冷方法，其特征在于：在制冷開始前依次打開探測窗口(12)、透光片一(13)、透光片二(14)，將探測器(15)放置于探測室中后，關(guān)閉探測窗口(12)、透光片一(13)、透光片二(14)；在步驟二后探測器開始工作。