CN107976306A - 一种回热器筛选装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回热器筛选装置及方法，涉及电子元器件技术领域。该回热器筛选装置，包括：气源供应组件、第一压力传感器、回热器卡装组件、以及第二压力传感器；气源供应组件、第一压力传感器、回热器卡装组件与第二压力传感器依次连接。通过气源供应组件提供特定流量值的气流，读取第一压力传感器与第二压力传感器的静压值，计算回热器的压力损失数据，将测得的压力损失数据与回热器筛选参照表进行比对，判断压力损失数据是否在回热器筛选参照表所对应的损失数据范围内，若压力损失数据在损失数据范围内，则被测量地回热器合格，以解决现有技术中不能实用有效的对回热器进行筛选的问题。

Description

一种回热器筛选装置及方法

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，尤其涉及一种回热器筛选装置及方法。

背景技术

在近几十年的时间，为了适应宇航和军工的发展要求，小型低温制冷机技术得到了快速的发展。目前，小型低温制冷机主要被用于红外探测系统中红外元件的冷却。由于工作需要，红外探测系统对小型低温制冷机的重量和冷量都有着苛刻的要求，这就需要研发者持续开展制冷机优化工作，减小损失，提高制冷效率。

目前回热器的填料形式主要分两种：网状填料和球状填料。网状填料常用的有不锈钢网、铜网、青铜网，球状填料主要是铅球和不锈钢球。填料的填充工序是非常严格的，以网状填料为例，在填料过程中丝网在径向方向必须平整、无折片，轴向方向需平滑光顺且丝网之间无明显间隙。目前回热器的填充效果很大程度上依赖于填充者的经验，没与一种实用有效的判别方法。实际上，回热器填料的最终填充效果会对制冷机的性能产生重要的影响，在制冷机测试过程中，若发现制冷量明显不足，功耗增多的现象，更换一个回热器往往就能解决问题，这是因为当回热器填充不合格时，气体在其中流动产生的换热和流动阻力损失会明显升高。因此，低温制冷机回热器目前面临的一个技术问题就是回热器的筛选。

发明内容

本发明提供了一种回热器筛选装置及方法，用以解决现有技术中不能实用有效的对回热器进行筛选的问题。

第一方面，为了实现上述目的，本发明提供一种回热器筛选装置，包括：气源供应组件、第一压力传感器、回热器卡装组件、以及第二压力传感器；

所述气源供应组件、所述第一压力传感器、所述回热器卡装组件与所述第二压力传感器依次连接。

进一步地，所述回热器卡装组件包括回热器卡装套筒和回热器卡装头；

所述回热器卡装套筒设置有回热器容置腔，两端分别开设有进风口和连接口，所述连接口通过所述回热器容置腔与所述进风口连通，所述进风口与所述第一压力传感器连接；

所述回热器卡装头设置有通风孔，两端分别设置有适于可将所述回热器卡装头装配到所述连接口的连接头和出风口，所述出风口通过所述通风孔与所述回热器容置腔连通，所述通风孔通过所述出风口与所述第二压力传感器连接。

进一步地，所述连接口设置有内螺纹，所述连接头设置有与所述连接口适配的外螺纹。

进一步地，所述回热器卡装组件还包括垫片，所述垫片设置在所述回热器容置腔内。

进一步地，所述气源供应组件包括供气源、减压阀、以及流量计；

所述减压阀与所述流量计设置在所述供气源与第一压力传感器之间。

进一步地，所述气源供应组件还包括截止阀；

所述截止阀设置于所述供气源与所述流量计之间。

进一步地，所述气源供应组件还包括第一压力表与第二压力表；

所述第一压力表设置在所述供气源与所述压力阀之间；

所述第二压力表设置在所述压力阀与所述流量计之间。

第二方面，为了实现上述目的，本发明还提供了一种利用上述所述的回热器筛选装置对回热器进行筛选的回热器筛选方法，所述方法包括：

将回热器置于所述卡装组件内；

控制所述气源供应组件输出的气流流量值；

分别测量所述第一压力传感器与第二压力传感器在所述流量值下对应的静压值；

根据所述第一压力传感器与所述第二压力传感器的所述静压值计算第一压力损失数据；

调取预先获取的回热器筛选参照表，根据所述回热器筛选参照表，对所述压力损失数据进行合法性判断，实现对所述回热器进行筛选。

进一步地，控制所述气源供应组件输出的流量值，具体包括：

控制所述气源供应组件输出的至少一个流量值。

进一步地，所述回热器筛选参照表包括：合格的回热器在一个或多个气流流量值下对应的压力损失数据或者压力损失数据范围。

根据本发明所提供的回热器筛选装置及方法，依据回热器填料填充不合格时流动阻力增大的特点，通过测试回热器的压力损失数据，达到筛选回热器的目的，由此解决了现有技术中不能实用有效的对回热器进行筛选的问题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明第一实施例所述提供的回热器筛选装置的结构示意图；

图2为本发明第二实施例所述提供的回热器筛选装置的结构示意图；

图3为本发明第三实施例所述提供的回热器筛选装置的结构示意图；

图4为本发明实施例所述提供的回热器卡装组件的结构示意图；

图5为本发明实施例所述提供的回热器安装在回热器卡装组件的效果图；

图6为本发明实施例所述提供的回热器筛选方法的流程图。

图标：10-回热器筛选装置；100-气源供应组件；101-供气源；102-第一压力表；103-减压阀；104-第二压力表；105-截止阀；106-流量计；201-第一压力传感器；202-第二压力传感器；300-回热器卡装组件；310-回热器卡装套筒；311-进风口；312-回热器容置腔；313-卡装套筒本体；314-连接口；315-内螺纹；320-回热器卡装头；321-连接头；322-外螺纹；323-通风孔；324-卡装头本体；325-出风口；330-垫片；400-回热器；401-回热器外壁；402-填料。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

发明人发现，制冷机的实际工作过程是偏离可逆过程的，内部存在着各种不可逆损失，其中气体流过回热器，换热器及各通道的流动阻力，使冷腔压比小于室温腔，导致的制冷量减少叫做流动压力损失。流动压力损失大部分都发生在回热器中，比例将近三分之二。流动压力损失的大小和回热器所选择的填料和填充效果有很大关系，如：斯特林制冷机，其网状填料在填充时若有明显折片，流动压力损失将会明显增高，造成制冷机冷量不足，红外探测器无法正常工作。因此，回热器的填充和检验过程是低温制冷机生产过程的重要环节。本发明主要依据回热器填料填充不合格时流动阻力增大的特点，在回热器装机前对其进行流阻测试，进而筛选出填料填充合格的回热器，提高制冷机性能与可靠性及提升制冷机的成品率，具体由以下装置实现。

第一实施例

如图1所示，为本发明第一实施例提供的一种回热器筛选装置10，包括气源供应组件100、第一压力传感器201、回热器卡装组件300、以及第二压力传感器202。

气源供应组件100、第一压力传感器201、回热器卡装组件300与第二压力传感器202依次连接。

其中，气源供应组件100用于提供特定流量值的气流，回热器卡装组件300用于安装回热器400。可选的，气源供应组件100、第一压力传感器201、回热器卡装组件300与第二压力传感器202通过管道依次连接。

具体实施时，气源供应组件100用于提供特定流量值的气流，该流量值可以设置为多个，如设置为”Q1”“Q2”“Q3”三个等级的气流流量值，分别读出”Q1”“Q2”“Q3”三个流量值下第一压力传感器201与第二压力传感器202对应的静压值，计算回热器400的压力损失数据，如测得的压力损失数据为“P1”“P2”“P3”。

将测得的压力损失数据“P1”“P2”“P3”与回热器筛选参照表进行比对，回热器筛选参照表包括：合格的回热器在一个或多个气流流量值下对应的压力损失数据或者压力损失数据范围。可以清楚的是，该回热器筛选参照表包括合格的回热器在”Q1”“Q2”“Q3”三个等级的流量值对应气流下测得的压力损失数据范围“p1”“p2”“p3”，判断回热器400的压力损失数据“P1”“P2”“P3”是否在压力损失数据范围“p1”“p2”“p3”内，若压力损失数据在压力损失数据范围内，则判定被测量地回热器400合格。

可以理解的是，本发明主要是通过测量气流通过回热器400时的前后压力损失数据来判断回热器400填充是否合格。回热器400的参数包括：回热器400长度L、直径D、填料的种类和空隙度ψ。

回热器400需要计算的结构参数有：

回热器400体积

横截面积

自由流通面积A_c＝ψA_F

回热器400空容积V_d＝ψV

回热器400实容积V_m＝(1-ψ)V

填料比换热面积

线网状填料的比换热面积

球状填料的比换热面积

换热面积A_f＝aV

当量直径

其中，l为线(网)状填料的金属丝总长度；N为球状填料球的总数目。

若忽略进出口局部压力损失，该压力损失的表达式如下所示：

该式的第一项是气流加速作用产生的损失，由于该压降值较小，可以忽略不计，则压力损失表达式可简化为：

式中ρ₁、ρ₂为进出口气流密度，ρ_av为平均气流密度，ψ为材料空隙度，A_f为换热面积，A_c为自由流通面积，M_s为质量流率，D_h为当量直径，r_h为水力直径，L为回热器400长度，f为阻力系数。

对于同一规格的回热器400，L、D_h都是定值，但阻力系数f和填料的实际填充效果有关，当气流量相同时，填料填充合格的回热器400的压力损失是确定的，而当回热器400填料填充不满足要求时，其压力损失将会偏离正常值。

依据恒定总流能量方程式，列出回热器400进出口断面的能量方程：

其中：p₁、p₂为回热器400进出口静压值；ρ₁、ρ₂为回热器400进出口气体的密度；v₁、v₂为进出口断面气体流速；Z₁、Z₂为进出口断面的高度；p_l1-2为回热器400的流动压力损失。

若1、2断面横截面积相同(V₁＝V₂)，处于同一高度(Z₁＝Z₂)，气体视作不可压缩流体(ρ₁＝ρ₂)；则流动压力损失的表达式为：

p_l1-2＝p₁-p₂

即回热器400进出口的静压差即为气体流过回热器400时所产生的压力损失，在回热器400前后分别安装有第一压力传感器201和第二压力传感器202，则前后第一压力传感器201与第二压力传感器202的读数之差就是气流在回热器400中压力损失。

在实际测试过程中，可选择数只已知填充合格的回热器，分别测出它们在三个不同流量下的压力损失，如设置为”Q1”“Q2”“Q3”三个等级的气流流量值，获得合格回热器在这三个特定流量下的参考压力损失数据范围；对于填充状况未知的待测回热器400可将其放置于回热器卡装组件300，分别测出其在上述”Q1”“Q2”“Q3”三个流量值下的压力损失数据，若该压力损失数据在上述参考压力损失数据范围之内，则该回热器400就是填充合格的，若该回热器400偏离上述参考压力损失数据范围，则应当剔除。

采用本发明可以在回热器400装机前通过测量压力损失数据对其流动阻力损失进行测试，从而筛选出填料填充满足要求的回热器400，减少由于回热器400填料填充不当造成的制冷机冷量不足，功耗增多的现象，可提高制冷机的成品率。

第二实施例

如图2所示，为本发明第二实施例提供的一种回热器筛选装置10，在第一实施例的基础上，气源供应组件100包括供气源101、减压阀103、以及流量计106，减压阀103与流量计106设置在供气源101与第一压力传感器201之间。

具体的，为了提供多种流量值的气流，设置减压阀103及流量计106，通过控制减压阀103的输出压力更改流量值“Q”的大小；通过流量计106的数据判断流量值稳定后，读取第一压力传感器201与第二压力传感器202对应的静压值，并计算当前流量值“Q”对应下回热器400的压力损失数据“P”，判断压力损失数据“P”是否在压力损失数据范围“p”内，压力损失数据范围“p”为合格的回热器在当前流量值“Q”对应的压力损失数据范围，若压力损失数据“P”在回热器筛选参照表对应的压力损失数据范围“p”内，则被测量地回热器400合格。

第三实施例

如图3所示，为本发明第三实施例提供的一种回热器筛选装置10，在第二实施例的基础上，气源供应组件100还包括截止阀105、与第二压力表104。

截止阀105设置于供气源101与流量计106之间。

第一压力表102设置在供气源101与压力阀之间；第二压力表104设置在压力阀与流量计106之间。

具体的，通过设置截止阀105，控制气流的通断。关闭截止阀105，在减压阀103在输出压力调制合适值后打开，防止在输出压力超过管道和回热器卡装组件300及仪表的耐压值时造成损坏。

第一压力表102用于测量供气源101的气压值，以便于在供气源101的压力值低于要求是能及时更换供气源101，第二压力表104用于测量减压阀103对输出压力减压后的压力值。

如图4所示，为本发明一实施例提供的回热器卡装组件300，回热器卡装组件300包括回热器卡装套筒310和回热器卡装头320。

回热器卡装套筒310设置有回热器容置腔312，两端分别开设有进风口311和连接口314，连接口314通过回热器容置腔312与进风口311连通，进风口311与第一压力传感器201连接。

回热器卡装头320设置有通风孔323，两端分别设置有适于可将回热器卡装头320装配到连接口314的连接头321和出风口325，出风口325通过通风孔323与回热器容置腔312连通，通风孔323通过出风口325与第二压力传感器202连接。

可选的，连接口314设置有内螺纹315，连接头321设置有与连接口314适配的外螺纹322。

可以清楚的是，回热器卡装套筒310和回热器卡装头320可以通过螺纹连接，也可以其他可拆卸的连接方式连接。

可选的，回热器卡装组件300还包括垫片330，垫片330设置在回热器容置腔312内。

可以清楚的是，垫片330用于在回热器400放置在回热器容置腔312，防止气流流过卡装套筒本体313内壁与回热器外壁401之间的缝隙。

可选的，垫片330为可以通过自身变形对卡装套筒本体313内壁与回热器外壁401之间的缝隙进行密封的柔性材料。

如图5所示，为本发明实施例所述提供的回热器400安装在回热器卡装组件300的效果图。

回热器400包括回热器外壁401和填料402。

如图6所示，为本发明实施例所述提供的回热器筛选方法的流程图。

步骤S101，将回热器置于所述卡装组件内。

可选的，用酒精棉擦拭回热器卡装套筒310的内螺纹315和回热器卡装头320外螺纹322处，待液体挥发完毕后，将垫片330放于回热器容置腔312靠近进风口311一端，再把回热器400放入回热器容置腔312，回热器400的一端置于垫片330上，用生料带或者密封圈将回热器卡装头320与回热器卡装套筒310连接，之后将回热器卡装组件300与第一压力传感器201连接。

步骤S102，控制所述气源供应组件输出的气流流量值。

可以清楚的是，所述气源供应组件100可以输出特定流量值的气流，气源供应组件100用于提供特定流量值的气流，该流量值可以设置为多个，如设置为”Q1”“Q2”“Q3”三个等级的气流流量值。

步骤S103，分别测量所述第一压力传感器与第二压力传感器在所述流量值下对应的静压值。

可选的，控制所述气源供应组件输出的流量值，具体包括：

控制所述气源供应组件100输出的至少一个流量值。

具体实施时，分别读出”Q1”“Q2”“Q3”三个流量值下第一压力传感器201与第二压力传感器202对应的静压值。

步骤S104，根据所述第一压力传感器与所述第二压力传感器的所述静压值计算第一压力损失数据。

具体实施时，计算回热器400的压力损失数据，如，测得的压力损失数据为“P1”“P2”“P3”。

步骤S105，调取预先获取的回热器筛选参照表，根据所述回热器筛选参照表，对所述压力损失数据进行合法性判断，实现对所述回热器进行筛选。

可选的，所述回热器筛选参照表包括：合格的回热器在一个或多个气流流量值下对应的压力损失数据或者压力损失数据范围。

具体实施时，将测得的压力损失数据“P1”“P2”“P3”与回热器筛选参照表进行比对，回热器筛选参照表包括：合格的回热器在一个或多个气流流量值下对应的压力损失数据或者压力损失数据范围。可以清楚的是，该回热器筛选参照表包括合格的回热器在”Q1”“Q2”“Q3”三个等级的流量值对应气流下测得的压力损失数据范围“p1”“p2”“p3”，判断回热器400的压力损失数据“P1”“P2”“P3”是否在压力损失数据范围“p1”“p2”“p3”内，若压力损失数据在压力损失数据范围内，则判定被测量地回热器400合格。

综上所述，本发明公开了一种回热器筛选装置及方法，涉及电子元器件技术领域。该回热器筛选装置，包括：气源供应组件、第一压力传感器、回热器卡装组件、以及第二压力传感器；气源供应组件、第一压力传感器、回热器卡装组件与第二压力传感器依次连接。通过气源供应组件提供特定流量值的气流，读取第一压力传感器与第二压力传感器的静压值，计算回热器的压力损失数据，将测得的压力损失数据与回热器筛选参照表进行比对，判断压力损失数据是否在回热器筛选参照表所对应的损失数据范围内，若压力损失数据在损失数据范围内，则被测量地回热器合格，以解决现有技术中不能实用有效的对回热器进行筛选的问题。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回热器筛选装置，其特征在于，包括：气源供应组件、第一压力传感器、回热器卡装组件、以及第二压力传感器；

所述气源供应组件、所述第一压力传感器、所述回热器卡装组件与所述第二压力传感器依次连接。

2.根据权利要求1所述的回热器筛选装置，其特征在于，所述回热器卡装组件包括回热器卡装套筒和回热器卡装头；

所述回热器卡装套筒设置有回热器容置腔，两端分别开设有进风口和连接口，所述连接口通过所述回热器容置腔与所述进风口连通，所述进风口与所述第一压力传感器连接；

所述回热器卡装头设置有通风孔，两端分别设置有适于可将所述回热器卡装头装配到所述连接口的连接头和出风口，所述出风口通过所述通风孔与所述回热器容置腔连通，所述通风孔通过所述出风口与所述第二压力传感器连接。

3.根据权利要求2所述的回热器筛选装置，其特征在于，所述连接口设置有内螺纹，所述连接头设置有与所述连接口适配的外螺纹。

4.根据权利要求2所述的回热器筛选装置，其特征在于，所述回热器卡装组件还包括垫片，所述垫片设置在所述回热器容置腔内。

5.根据权利要求1所述的回热器筛选装置，其特征在于，所述气源供应组件包括供气源、减压阀、以及流量计；

所述减压阀与所述流量计设置在所述供气源与第一压力传感器之间。

6.根据权利要求5所述的回热器筛选装置，其特征在于，所述气源供应组件还包括截止阀；

所述截止阀设置于所述减压阀与所述流量计之间。

7.根据权利要求6所述的回热器筛选装置，其特征在于，所述气源供应组件还包括第一压力表与第二压力表；

所述第一压力表设置在所述供气源与所述压力阀之间；

所述第二压力表设置在所述压力阀与所述截止阀之间。

8.一种利用如权利要求1至7任意一项所述的回热器筛选装置对回热器进行筛选的回热器筛选方法，其特征在于，所述方法包括：

将回热器置于所述卡装组件内；

控制所述气源供应组件输出的气流流量值；

分别测量所述第一压力传感器与第二压力传感器在所述流量值下对应的静压值；

根据所述第一压力传感器与所述第二压力传感器的所述静压值计算第一压力损失数据；

调取预先获取的回热器筛选参照表，根据所述回热器筛选参照表，对所述压力损失数据进行合法性判断，实现对所述回热器进行筛选。

9.根据权利要求8所述的回热器筛选方法，其特征在于，控制所述气源供应组件输出的流量值，具体包括：

控制所述气源供应组件输出的至少一个流量值。

10.根据权利要求8所述的回热器筛选方法，其特征在于，所述回热器筛选参照表包括：合格的回热器在一个或多个气流流量值下对应的压力损失数据或者压力损失数据范围。