CN108895878A - 一种柔性导冷连接件及其连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性导冷连接件，用于与其配套的导冷组件进行热连接，该柔性导冷连接件包括：导冷金属丝组件，由多根并联的导冷金属丝组成；以及压紧件，位于导冷金属丝组件端部，由金属片围成，呈多边形或者环状，并将所述导冷金属丝组件端部包覆并压紧。所述导冷组件上设有供所述柔性导冷连接件端部嵌入安装的凹槽结构，该凹槽结构的截面形状与所述导冷连接件端部的压紧件的多边形或者环状结构相适配。本发明还公开了该柔性导冷连接件的连接方法。该柔性导冷连接件可稳定、可靠地与其配套的导冷组件进行热连接，同时具备低热阻和隔振的特点。

Description

一种柔性导冷连接件及其连接方法

技术领域

本发明属于低温制冷技术领域，具体涉及一种导冷连接件及其连接方法。

背景技术

随着科学技术的不断深入发展，低温技术的不断成熟进步，极端条件下(如超低温、极低振动条件)的科学研究越来越受到科研人员的重视。超低温环境一般可通过制冷机实现。但不论何种制冷机，其本身都存在一定程度上的机械振动。为了将制冷机的冷量通过冷头传递给应用端，又尽量减小制冷机的机械振动对应用端的影响，目前普遍采用柔性导冷连接件进行热连接。常用的柔性导冷连接方案大致包括如下几种：

第一种，如图1所示，采用扁铜编织带分别与制冷机和被冷却样品采用压接固定。例如，中国专利申请102840708A就公开了一种一种基于传导冷却的超导电机的制冷系统，其利用导冷带进行热连接。这种方式存在两个缺点，一是压接方式在制冷机长期振动条件可靠性差，二是此种压接方式接触热阻大。

第二种，如图2所示，采用多层铜箔叠加在一起形成铜带，两端各连接一铜块提供安装面。铜块和铜带之间采用银钎焊方式连接。此种方式在焊接时，焊料不容易渗透到各层，导致接触热阻大。同时，高温焊接易导致铜箔氧化，易产生多余物。

第三种，采用多层铜箔或铝箔碟形安装，如图3所示。铜箔与上下安装面以高压电阻焊的方式连接。这种方式对内层铜箔或铝箔只能单边焊接，传导面积减小，传热温差大。

第四种，中国发明专利CN205505827U公开了一种柔性导冷组件。如图4所示，该组件两端为无氧铜法兰，中间为圆柱形铜编织绳，通过氩弧焊方式与两端无氧铜法兰焊接成一体。在法兰上开设通孔，把铜编织绳装入通孔内并在法兰外侧焊接。这种方式采用焊接方式，长时间使用会使铜编织绳硬化，编织绳过短时减振效果也会变差。

发明内容

本发明针对现有的技术问题作出改进，即发明所要解决的技术问题是提供一种柔性导冷连接件及其连接方法，该柔性导冷连接件可稳定、可靠地与其配套的导冷组件进行热连接，同时具备低热阻和隔振的特点。

针对上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种柔性导冷连接件，用于与其配套的导冷组件进行热连接，其特征在于，该柔性导冷连接件包括：导冷金属丝组件，由多根并联的导冷金属丝组成；以及压紧件，位于导冷金属丝组件端部，由金属片围成，呈多边形或者环状，并将所述导冷金属丝组件端部包覆并压紧，所述导冷组件上设有供所述柔性导冷连接件端部嵌入安装的凹槽结构，该凹槽结构的截面形状与所述导冷连接件端部的压紧件的多边形或者环状结构相适配。

作为上述方案的一种优选，所述导冷金属丝组件为由多根导冷金属丝组成的编织带结构，所述压紧件为由金属片围成的呈“口”字形结构。

作为上述方案的另一种优选，所述导冷金属丝组件为由多根导冷金属丝组成的编织绳结构，所述压紧件为由金属片围成的圆环状结构。

优选地，所述导冷金属丝为无氧铜丝，所述压紧件的金属片为具备一定厚度的无氧铜片。

优选地，所述柔性导冷连接件的端部压紧件与所述凹槽结构为过盈配合。

上述柔性导冷连接件的连接方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，将所述柔性导冷连接件进行低温处理；

步骤S2，将低温状态下的柔性导冷连接件端部的压紧件嵌入呈常温状态下的导冷组件的凹槽结构内；

步骤S3，将所述柔性导冷连接件恢复至常温，完成柔性导冷连接件和导冷组件的安装连接。

作为上述连接方法的优选，步骤S1中将所述柔性导冷连接件放入液氮中进行低温处理。

作为上述连接方法的优选，所述步骤S2中低温状态下的柔性导冷连接件端部与常温状态下的导冷组件的凹槽结构之间为过渡配合，所述步骤S3中常温状态下的柔性导冷连接件端部与常温状态下的导冷组件的凹槽结构之间为过盈配合。

上述柔性导冷连接件及其连接方法，柔性导冷连接件可稳定、可靠地与其配套的导冷组件进行热连接，同时具备低热阻和隔振的特点。

附图说明

图1为公知技术第一种方案的扁铜编织带结构。

图2为公知技术第二种方案的铜块和铜带银钎焊连接结构。

图3为公知技术第三种方案的铜箔与安装面电阻焊连接结构。

图4为公知技术第四种方案的编织绳与法兰焊接结构。

图5为本发明实施例提供的柔性导冷连接件端部的压紧件对多根无氧铜丝进行压紧的示意图。

图6为本发明实施例提供的柔性导冷连接件加工完成后的端部结构示意图。

图7为本发明实施例提供的柔性导冷连接件安装于导冷组件凹槽中的连接示意图。

图8为本发明另一实施例提供的由多根无氧铜丝并联而成的柔性热连接绳、由无氧铜片围成的压紧件的截面图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图5和图6所示，本提供的柔性导冷连接件，用于与其配套的导冷组件3进行热连接。该柔性导冷连接件的主体部分为具有满足连接长度需求的柔性热连接带，该柔性热连接带的横截面尺寸根据导冷热连接的热通量需求确定。柔性热连接带由多根无氧铜丝1并联而成。作为优选，可对多根无氧铜丝进行编织，使得各无氧铜丝之间连接更为紧密、可靠地连接。

柔性导冷连接件还包括连接在柔性热连接带端部的压紧件2。该压紧件2采用一定厚度的无氧铜片对柔性热连接带或连接绳的端部进行包覆和压紧而成。压紧件2可为多边形或环状结构，只要能将柔性热连接带端部稳定、可靠地包覆和压紧即可。鉴于柔性热连接带的横截面呈长方形，本实施例压紧件2优选与柔性热连接带相匹配的“口”字型。完成无氧通过的包覆和压紧工序后，再对压紧件的外周表面进行加工处理。

如图7所示，柔性导冷连接件与导冷组件的连接是通过压紧件2与导冷组件3上设有的凹槽结构3a实现的。柔性导冷连接件与导冷组件3热连接状态下，压紧件嵌入安装于凹槽结构3a内。凹槽结构3a在垂直于导冷连接件嵌入连接方向的截面形状也为“口”字型，其尺寸与压紧件2的外周尺寸相匹配。为了更为紧密地实现柔性导冷连接件与导冷组件3的热连接，凹槽结构3a与压紧件2之间为过盈配合连接。

为了实现柔性导冷连接件与导冷组件的紧密可靠连接，两者连接安装方法如下：将加工完成的柔性导冷连接件放入液氮中低温处理，无氧铜收低温影响其外径收缩。此时，将柔性导冷连接件的端部嵌入安装于与之匹配的导冷组件的凹槽中，而此时匹配的导冷件处于常温状态。此时，柔性导冷连接件的接口与匹配到冷组件为过渡配合。待柔性导冷连接件升至常温时，无氧铜片及其内部压紧的无氧铜丝升温膨胀，最终柔性导冷连接件的端部与到导冷组件的凹槽之间实现过盈配合。

上述实施例仅为本发明的一种优选实施例，也可以在理解本发明的思想上进行一些替换改进，如图8所示，如柔性导冷连接件的主体部分也可选择为具有满足连接长度需求的、截面大致呈圆形的柔性热连接绳，压紧件为包覆和压紧与柔性连接绳端部的由无氧铜片围成的环形结构，导冷组件的凹槽接口在垂直于导冷连接件嵌入连接方向的截面形状为与压紧件相匹配的圆形。

基于上述实施例的结构形式，多根无氧铜丝并联而成的柔性热连接带自身具有良好的抗振和导热能力。多根无氧铜丝被压紧件包覆和压紧，无氧铜丝用铜片包覆压紧后再加工，不用担心压紧变形的问题，可以尽可能压紧、增大接触面，减少热阻，同时无氧铜丝与压紧件之间结构连接形式稳定，抗冲击振动能力强。

进一步，压紧件的外周表面与导冷组件的凹槽结构内周实现多个表面的紧密接触，与以往的压接固定、焊接固定、法兰固定相比，连接形式稳定可靠，接触面积大，热阻更小，导热效果更好。减振方面，与焊接将柔性导冷部分与导冷组件连接为一体的方式相比，本发明的柔性更好，减振效果更突出。

此外，本发明提供的柔性导冷件的制作和安装操作方便，压紧件尺寸精度高，传热温差小，同时便于制作成标准件替换使用。

本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种柔性导冷连接件，用于与其配套的导冷组件进行热连接，其特征在于，该柔性导冷连接件包括：

导冷金属丝组件，由多根并联的导冷金属丝组成；以及

压紧件，位于导冷金属丝组件端部，由金属片围成，呈多边形或者环状，并将所述导冷金属丝组件端部包覆并压紧，

所述导冷组件上设有供所述柔性导冷连接件端部嵌入安装的凹槽结构，该凹槽结构的截面形状与所述导冷组件端部压紧件的多边形或者环状结构相适配。

2.根据权利要求1所述的柔性导冷连接件，其特征在于，所述导冷金属丝组件为由多根导冷金属丝组成的编织带结构，所述压紧件为由金属片围成的呈“口”字形结构。

3.根据权利要求1所述的柔性导冷连接件，其特征在于，所述导冷金属丝组件为由多根导冷金属丝组成的编织绳结构，所述压紧件为由金属片围成的圆环状结构。

4.根据权利要求1所述的柔性导冷连接件，其特征在于，所述导冷金属丝为无氧铜丝，所述压紧件的金属片为具备一定厚度的无氧铜片。

5.根据权利要求1所述的柔性导冷连接件，其特征在于，所述柔性导冷连接件的端部压紧件与所述凹槽结构为过盈配合。

6.一种如权利要求1所述的柔性导冷连接件的连接方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，将所述柔性导冷连接件进行低温处理；

步骤S2，将低温状态下的柔性导冷连接件端部的压紧件嵌入常温状态下的导冷组件的凹槽结构内；

步骤S3，将所述柔性导冷连接件恢复至常温，完成柔性导冷连接件和导冷组件的安装连接。

7.根据权利要求6所述的柔性导冷连接件的连接方法，其特征在于，步骤S1中将所述柔性导冷连接件放入液氮中进行低温处理。

8.根据权利要求6所述的柔性导冷连接件的连接方法，其特征在于，所述步骤S2中低温状态下的柔性导冷连接件端部与常温状态下的导冷组件的凹槽结构之间为过渡配合，所述步骤S3中常温状态下的柔性导冷连接件端部与常温状态下的导冷组件的凹槽结构之间为过盈配合。