[實用新型]多功能低溫渦旋盤管預冷換熱器

有效

• 申請號: 201921931146.2
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN211204483U
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 劉少帥;吳亦農;潘小珊;蔣珍華;丁磊;朱海峰;黃政;陳釧
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: F25B9/02
• 分類號: F25B9/02;F25B9/00
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本專利公開了一種多功能低溫渦旋盤管預冷換熱器，其包括中間狹縫結構、螺紋孔、螺旋凹槽、U形槽、固定孔以及測溫和加熱螺紋孔。該換熱器應用于液氦及以下溫區預冷型JT制冷機的預冷單元。該換熱器不僅可直接替代預冷機的冷頭，還可作為冷屏的支撐底板。中間狹縫結構增大換熱面積，使預冷效率大幅提高。螺旋凹槽與高壓管路過盈配合，用于預冷高壓高溫氦氣。換熱器表面鍍微米級薄金層，減少輻射漏熱損失。U形槽便于管路和導線的排布，同時可作為導線從液氦溫區到室溫區的熱沉。本專利集預冷機冷頭、冷屏支撐、高壓流體預冷以及導線熱沉多種功能于一體，結構緊湊，既減少了預冷機與換熱器的接觸熱阻，又增強了制冷機的預冷效果，提高了預冷效率。

技術領域

本專利屬于低溫換熱領域，具體涉及一種集預冷機冷頭換熱、冷屏支撐、高壓流體預冷以及導線熱沉多種功能于一體的低溫渦旋盤管預冷換熱器。

背景技術

隨著航空航天技術的快速發展，對空間探測器的要求不斷地提高。為了提高探測儀的靈敏度、觀測精度，部分探測器及其所屬的電子設備需要工作在穩定可靠的液氦溫區或者是更低的mK級的低溫環境中。空間液氦溫區的制冷技術主要包括液氦杜瓦技術和J-T制冷技術。其中液氦杜瓦技術雖然較成熟但其壽命受所攜帶的液氦量的限制，發射成本也相對提高。J-T制冷機利用焦耳-湯姆遜效應進行制冷，具有體積小、振動小、結構緊湊、制冷效率高等優點，可實現冷量的遠距離傳輸。由于氦氣工質在常溫下節流產生制熱，因此需要對氦氣工質進行預冷。同時，空間應用項目要求J-T制冷機的預冷換熱器體積更小、漏熱更少、結構更為緊湊。

發明內容

本專利提供了一種集預冷機冷頭換熱、冷屏支撐、高壓流體預冷以及導線熱沉多種功能于一體的低溫渦旋盤管預冷換熱器，在減少預冷機與換熱器接觸熱阻的同時，又增強了預冷機的預冷效果，提高了預冷效率，具有結構緊湊，漏熱少的優點。

本專利的技術方案是：

本專利提供了一種多功能低溫渦旋盤管預冷換熱器，包括中間狹縫結構1、螺紋孔2、螺旋凹槽3、U形槽4、固定孔5以及測溫和加熱螺紋孔6。所述換熱器結構為圓形，表面鍍微米級金層，換熱器表面留有測溫和加熱螺紋孔6，用于測溫和加熱元件固定；所述中間狹縫結構1由圓形陣列針肋填充組成，周圍留有固定孔5用于所述換熱器與預冷機緊固連接；所述螺紋孔2，布置在所述換熱器邊緣四周，用于固定冷屏；所述螺旋凹槽3布置在所述換熱器上表面，兩端分別為氦氣工質進出口；所述U形槽4布置在所述換熱器邊緣；

本專利的優點在于：該多功能低溫渦旋盤管預冷換熱器可應用于液氦及以下溫區預冷型JT制冷機。該換熱器可直接替代預冷機的冷頭，減少接觸熱阻，改善預冷效果，提高預冷效率；中間狹縫結構由圓周陣列針肋組成，增大了預冷機與該換熱器的換熱面積，提高換熱效率；該換熱器外圍螺紋孔用于冷屏固定，同時換熱器表面鍍了微米級薄金層，以減少輻射漏熱損失；該換熱器上表面留有螺旋凹槽管路用于氦氣工質預冷，充分利用了有限的底板面積；該換熱器邊緣留有U形槽，便于旁通管路、低壓管路、測溫導線和加熱導線的排布，同時也是導線從液氦溫區到室溫區的熱沉；該換熱器集預冷機冷頭換熱、冷屏支撐、高壓流體預冷以及導線熱沉多種功能于一體，結構緊湊，增強了預冷效果，提高了預冷效率

附圖說明

圖1為本專利的多功能低溫渦旋盤管預冷換熱器的俯視示意圖；

圖中：1、中間狹縫結構；2、螺紋孔；3、螺旋凹槽；4、U形槽；5、固定孔；6、測溫和加熱螺紋孔；

圖2為本專利的多功能低溫渦旋盤管預冷換熱器的正視示意圖；

圖3為本專利的多功能低溫渦旋盤管預冷換熱器的仰視示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施案例進一步描述本專利。