CN100408962C - 一种用于空间的主、备份制冷机切换的冷开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于空间的主、备份制冷机切换的冷开关，包括：热管、微型截流阀、微型放气阀、微型储气罐。热管由主份热管和备份热管组成。当主份制冷机工作时，主份热管内充有工质气体，备份热管为真空。反之，主份热管内为真空；微型储气罐通过微型截流阀向备份热管充工质气体，备份制冷机工作。本发明通过热管内是否充有工质气体，达到主、备份制冷机切换的目的。本发明的优点是：热阻小，冷量传输效率高。
Description
技术领域
本发明涉及用于制冷机的冷开关，具体是指一种用于空间的主制冷机切换到备份制冷机的冷开关。
技术背景
为了提高产品的可靠性和长寿命的问题，可以通过增加备份的手段来达到目的，这是通常使用的有效方法。
随着我国空间技术的发展，对卫星及星上有效载荷的可靠性及寿命提出了更为苛刻的要求。这成为某些关键元部件难以逾越障碍，如用于红外焦平面探测器致冷的斯特林制冷机。在上世纪末，斯特林制冷机以其大冷量、高机动性在空间遥感仪器中得到一定的应用。目前，国外制冷机的寿命一般5～10年，国内制冷机的研制明显落后于国外，成功用于空间的制冷机最多只有3年寿命。为了满足空间遥感仪器对其寿命的需求，必须增加冷备份。这就牵扯到冷开关的问题，其主要功能是：在主份制冷机工作时主冷开关闭合，备份冷开关打开，备份制冷机冷头的热量不会给主份制冷机带来更多的热负载；当主份制冷机失效时，主冷开关打开，备份冷开关闭合，备份制冷机开启，达到主备切换的目的。因此，冷开关的可靠性直接关系到系统的成败。
目前常用的低温冷开关模型有两种：
1.采用记忆合金，依靠记忆合金在不同温度下的形状来达到开关的目的。
2.采用不同热膨胀系数的材料(可以是金属，也可以是非金属)在温度变化时，由于膨胀系数不同导致组件的弯曲，从而达到开关的目的。
这两种低温冷开关目前正处于试验过程中，并没有明显的优势，同时由于采用记忆合金或非金属，导热率和接触热阻是不可回避的问题。
发明内容
基于上述已有技术存在的问题，本发明提出一种与上述冷开关设计原理完全不同的高效冷量传输的空间用的冷开关。
本发明的一种用于空间的冷开关包括：热管、微型截流阀、微型放气阀、微型储气罐。热管由主份热管和备份热管组成。主份热管的一端通过冷链与主份制冷机连接，另一端通过冷链与放置焦平面探测器的冷平台连接，主份热管上接有微型放气阀。备份热管的一端通过冷链与备份制冷机连接，另一端通过冷链与放置焦平面探测器的冷平台连接。备份热管上接有微型储气罐，在微型储气罐和热管之间接有微型截流阀。当主份制冷机工作时，主份热管内充有工质气体，备份热管为真空。反之，主份热管内为真空；微型储气罐通过微型截流阀向备份热管充工质气体，备份制冷机工作。
本发明的优点是：
1、解决了以往冷开关热阻过大，导致冷量传输不畅的问题；
2、解决了制冷机与被制冷部件的连接问题。
附图说明
图1为本发明的冷开关的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细介绍：
本发明的一种用于空间的冷开关包括：热管、微型截流阀、微型放气阀、微型储气罐。热管由主份热管1和备份热管2组成。主份热管1的一端通过第一冷链3与主份制冷机4连接，另一端通过第二冷链5与放置焦平面探测器的冷平台6连接，主份热管上接有微型放气阀7。备份热管2的一端通过第三冷链8与备份制冷机9连接，另一端通过第四冷链10与放置焦平面探测器的冷平台6连接。备份热管上接有微型储气罐11，在微型储气罐和热管之间接有微型截流阀12。
冷开关安装时，首先对主份热管内充工质气体，工质气体可以是：氦气、氮气、氩气、氨气等，备份热管抽成真空，冷开关与主、备份制冷机连接。主份制冷机工作时，主份热管作为主要导热元件，当主份制冷机失效时，打开主份热管上的微型放气阀，由于本发明的冷开关是用于空间的，就相当于外接真空，此时与主份制冷机断开，热损为热管外壳的导热损失。同时，备份热管上的微型截流阀打开，微型储气罐存储有工质气体，通过微型截流阀向备份热管充入工质，备份热管热阻迅速减小达到冷开关闭合的效果，备份制冷机工作。热管材料采用高热阻的金属材料，如低导热不锈钢、钛和钛合金材料。
Claims (3)
1. 一种用于空间的主、备份制冷机切换的冷开关，包括：热管、微型截流阀、微型放气阀、微型储气罐，其特征在于：
热管由主份热管(1)和备份热管(2)组成；主份热管(1)的一端通过第一冷链(3)与主份制冷机(4)连接，另一端通过第二冷链(5)与放置焦平面探测器的冷平台(6)连接，主份热管上接有微型放气阀(7)；备份热管(2)的一端通过第三冷链(8)与备份制冷机(9)连接，另一端通过第四冷链(10)与放置焦平面探测器的冷平台(6)连接，备份热管上接有微型储气罐(11)，在微型储气罐和热管之间接有微型截流阀(12)；微型储气罐(11)内存有工质气体；当主份制冷机工作时，主份热管(1)内充有工质气体，备份热管为真空；反之，主份热管内为真空；微型储气罐通过微型截流阀向备份热管充工质气体，备份制冷机工作。
2. 根据权利要求1的一种用于空间的主、备份制冷机切换的冷开关，其特征在于：所说的工质气体是氦气、氮气、氩气或氨气。
3. 根据权利要求1的一种用于空间的主、备份制冷机切换的冷开关，其特征在于：所说的热管材料为高热阻的金属材料，所说的高热阻金属材料为低导热不锈钢、钛或钛合金材料。
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