[發明專利]一種直線脈管冷指與杜瓦集成耦合的抗冷縮裝置

有效

• 申請號: 201811387876.0
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109386981B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 吳亦農;蔣珍華;左志強;沈瑋斌;曲曉萍;董彩倩
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: F25B9/14
• 分類號: F25B9/14
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種直線脈管冷指與杜瓦耦合的抗冷縮裝置，包括直線脈管冷指、蓄冷器熱端法蘭、脈管熱端柔性法蘭和杜瓦冷箱。直線脈管冷指的冷頭通過柔性冷鏈與杜瓦冷箱的冷平臺連接，蓄冷器熱端法蘭與杜瓦冷箱的一側，脈管柔性法蘭和杜瓦冷箱的另一側焊接。直線脈管制冷機通過兩個法蘭與杜瓦冷箱的焊接獲得杜瓦冷箱的低漏率高真空環境；脈管熱端柔性法蘭在直線脈管的軸線方向有一定的柔性，直線脈管冷指降溫時將發生冷縮，脈管熱端柔性法蘭可以相應發生軸向形變，降低直線脈管冷指的冷縮應力，確保脈管冷指與杜瓦冷箱密封的高可靠度。該發明的優點在于結構簡單、易加工實現，有利于提高直線脈管冷指與杜瓦冷箱耦合的可靠性。

技術領域：

本發明隸屬于航天遙感領域，具體涉及一種直線脈管冷指與杜瓦集成耦合的抗冷縮裝置。

背景技術：

脈管制冷機是一種新型回熱式低溫制冷機，于20世紀60年代提出、并于80年代中期開始獲得迅速發展，在航空航天、超導工業、低溫電子、低溫醫學等方面得到了廣泛應用。它取消了廣泛應用于斯特林或G-M制冷機中的冷端排出器，而以一根完全被動的空管(脈管)代替；它通過熱端調相機構(如小孔、氣庫、微調閥門、噴嘴、慣性管等)的運作來實現制冷所需的壓力波和質量流的相位差。它完全消除了冷端的運動部件，實現了冷端的低振動、低干擾和無磨損。根據脈沖管與蓄冷器的空間幾何布置不同，將脈沖管制冷機分為U型、同軸型和直線型三大類。相比于U型、同軸型脈管，直線型脈管蓄冷器與脈沖管位于一條直線上，最大限度地降低了冷頭的流動阻力，并且氣流在冷端不需折返，避免了提供氣流折返所帶來的死體積，也給冷端氣流以最小的擾動，因而效率最高，在空間應用領域，由于功率限制對制冷機的效率要求很高，因而直線型脈管制冷機在航天方面獲得了重要應用。

直線脈管制冷機脈管蓄冷器與脈沖管位于一條直線上，冷頭位于中間、熱端位于兩端。在兩個熱端通過兩個法蘭與杜瓦冷箱的焊接獲得杜瓦冷箱的低漏率高真空環境，但當直線脈管降溫時冷指將發生冷縮，使脈管熱端與杜瓦冷箱法蘭接口處由于冷縮應力存在接口漏氣問題及冷指變形甚至斷裂等問題。這就需要對脈管熱端與杜瓦冷箱接口處法蘭結構進行優化，以解決冷縮應力帶來的各種問題。

發明內容：

本發明的目的是提供一種結構簡單、易加工實現的直線脈管冷指與杜瓦集成耦合的抗冷縮裝置，解決現有直線脈管冷指與杜瓦集成耦合降溫時冷指冷縮產生的應力問題。

本發明直線脈管冷指與杜瓦集成耦合的抗冷縮裝置，包括杜瓦冷箱殼體1、冷平臺2、冷鏈3、氣庫4、慣性管5、脈沖管熱端換熱器6、脈沖管熱端柔性法蘭7、脈沖管8、冷頭(脈管冷端)8-1、脈管蓄冷器9、蓄冷器熱端法蘭10、蓄冷器熱端11、壓縮機12；其中：

所述脈管制冷機采用直線脈管，脈管蓄冷器9與脈沖管8位于一條直線上，冷頭8-1位于中間、脈沖管熱端換熱器6與蓄冷器熱端11位于兩側。脈沖管8的冷頭8-1通過柔性冷鏈3與杜瓦冷箱殼體1內的冷平臺2連接。脈管制冷機為杜瓦冷箱冷平臺2提供冷量使其獲得恒定低溫，地面測試時杜瓦內部需要真空。直線脈管制冷機通過脈沖管熱端柔性法蘭7、蓄冷器熱端法蘭10與杜瓦冷箱殼體1進行焊接獲得杜瓦冷箱的低漏率高真空環境。為減小脈沖管8降溫時產生的冷縮應力，保證杜瓦冷箱高真空環境，脈沖管熱端柔性法蘭7制作為柔性法蘭，當脈管冷指材料在降溫過程中發生冷縮時，柔性法蘭中具有圓周波紋狀結構的膜片發生變形，吸收溫度變化帶給冷指的熱脹冷縮變化，從而減小了冷指承受的冷縮應力，增強了密封性能。

所述脈管為直線型脈管，蓄冷器與脈沖管位于一條直線上，氣流在冷端不需折返，冷頭的流動阻力最大限度得到降低，且對冷端氣流的擾動最小，效率最高。

所述脈沖管熱端柔性法蘭，即在法蘭膜片上增加了圓周波紋結構，其膜片厚度為0.3mm～0.5mm。

本發明的優點在于：該發明的優點在于直線脈管冷指與杜瓦集成耦合時脈管熱端柔性法蘭結構簡單、易加工實現，且由于在軸向上具有一定的柔性，可發生形變，能有效降低直線脈管冷指的冷縮應力，有利于提高直線脈管冷指與杜瓦冷箱耦合的可靠性。

附圖說明：