[發明專利]可自由拆卸式超流氦溫區金絲密封連接裝置及實現方法

有效

• 申請號: 202110263209.7
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112944066B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 黨海政;張濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: F16L19/02
• 分類號: F16L19/02;F16L13/02;F25B9/14
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種可自由拆卸式超流氦溫區金絲密封連接裝置及實現方法，由密封連接底座、密封連接螺帽、金絲密封圈以及密封連接螺桿組成。本發明以金絲密封的方式實現了對超流氦溫區流體工質的密封，且通過設計底座、螺帽和螺桿三個獨立部件使進氣管和出氣管可自由分離，從而極大簡化了低溫流體管道的安裝和拆卸，對于工作在超流氦溫區的低溫節流制冷機在航空航天等特殊領域的應用具有非常積極的意義。

技術領域

本發明屬于制冷及低溫工程領域，涉及超流氦低溫節流制冷機，特別涉及一種自由拆卸式超流氦溫區金絲密封連接裝置及實現方法。

背景技術

低溫節流制冷機是一種利用制冷工質節流后產生的降壓降溫效應獲取低溫的制冷機。超流氦溫區低溫節流制冷機采用多級回熱式制冷機(如兩級GM制冷機或多級脈沖管制冷機)進行預冷，使用氦-4為工質，能夠在低溫端獲取超流氦溫區(2.17K)乃至以下的溫度；超流氦低溫節流制冷機的低溫端沒有運動部件，從而實現了無振動、高可靠等特性。這些顯著優點使得超流氦低溫節流制冷機成為近年來極低溫區機械制冷機研究的一大熱門，在量子通信、深空探測、低溫電子、超導物理等方面都獲得了廣泛的應用。

本發明著眼于超流氦溫區低溫節流制冷機中的密封連接裝置，它是銜接超流氦溫區下各低溫端部件的重要裝置，對于科學試驗和工程應用來說需要滿足以下兩方面的要求：

1)具備良好的低溫密封性能。超流氦工質具有不同于常規流體的很多特異性質，如極低溫度、極低密度、無粘性等，這對低溫密封的結構和材料提出了極大的挑戰，傳統的常溫有機密封材料已不能滿足該要求。

2)能夠靈活安裝和拆卸。特別是對于科學試驗和工程調試階段，在確定制冷機眾多結構參數之前，低溫端的各個部件不便于全部焊接形成一體，因此需要能自由拆卸的連接件實現各個部件的多次組裝。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種可自由拆卸式超流氦溫區金絲密封連接裝置及實現方法。

本發明的目的在于，在超流氦低溫節流制冷機的低溫端設計一個可自由拆卸式的金絲密封連接裝置，一方面，通過金絲環密封圈的良好延展性填充兩個密封面之間的空隙，實現對管道內極低溫度流體工質的良好密封；另一方面，通過設計密封底座、螺帽和螺桿三個獨立的部件，以螺紋旋緊的方式實現進氣管和出氣管流道的連接，在簡化安裝的同時達到可自由拆卸的目的。

所發明的可自由拆卸式超流氦溫區金絲密封連接裝置，由密封連接底座3、密封連接螺帽4、金絲密封圈6以及密封連接螺桿9組成。密封連接底座3和密封連接螺桿9通過密封連接螺帽4緊密配合在一起，使金絲密封圈6發生延展形變，實現對超流氦溫度流體的低溫密封；密封連接底座3為回轉體，其上端面中心位置處為一個定位凸臺13，用以實現和密封連接螺桿9的定位配合；沿定位凸臺13外緣加工出凹槽，該凹槽的下底面為凹槽密封面5；密封連接螺桿9下端面中心位置處加工出凸臺，該凸臺的上底面為凸臺密封面7；金絲密封圈6處于凹槽密封面5和凸臺密封面7兩者之間，其線徑控制在0.8～1.2mm之內；密封連接螺桿9外側和密封連接螺帽4內側為相同尺寸的螺紋12，通過螺紋12緊固將密封連接底座3壓緊在上限位面8和下限位面14之間，同時實現凹槽密封面5和凸臺密封面7對金絲密封圈6的延展形變；密封連接螺帽4預先同心套在進氣管上，再用焊接的方式將密封連接底座3和進氣管1結合成一體，且將密封連接螺桿9和出氣管11結合成一體，螺紋12可使三者自由配合或分離，從而形成可自由拆卸式超流氦溫區金絲密封連接裝置。

所發明的可自由拆卸式超流氦溫區金絲密封連接裝置的實現方法如下：