CN109539655B - 低温双层联动冷屏结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温双层联动冷屏结构，包括驱动机构、固定冷屏、转动冷屏和转动轨道。驱动机构包括旋转驱动轴和锥齿轮组，旋转驱动轴与锥齿轮组传动连接。固定冷屏包括外层固定冷屏和内层固定冷屏。位于外层固定冷屏的旋转驱动轴带动锥齿轮组转动以驱动外层转动屏，使得低温双层联动冷屏结构在打开状态和关闭状态之间切换。本发明公开的低温双层联动冷屏结构，适用于超高真空和低温环境，由传统的机械手拨动方式驱动升级为旋转方式驱动，提高操作便利程度和可靠程度；内外两层转动冷屏相互耦合可同时打开或者关闭，还可脱离耦合。
Description
技术领域
本发明属于低温制冷设备技术领域，具体涉及一种低温双层联动冷屏结构。
背景技术
注意到申请号为CN201510834975.9，主题名称为“一种低温恒温器冷屏结构”的发明专利申请，其技术方案公开了“包括有冷屏铝壁板、铝管，所述冷屏铝壁板、铝管之间设有连接铝板，连接铝板的一端弯曲成圆弧状，圆弧部分的半径、圆弧部分的高度均与铝管的外壁半径相同，连接铝板的另一端平直；所述连接铝板的平直部分焊接在冷屏铝壁板上，连接铝板的两端以及冷屏铝壁板的相应焊接部位设有应力释放槽，连接铝板的圆弧部分与铝管焊接连接”。
然而，尽管上述发明专利申请具有“焊接容易、焊接变形小”等优点，但仍然难以实现内外两层转动冷屏旋转驱动方式，也难以实现内外两层转动冷屏解耦合。
发明内容
本发明针对现有技术的状况，克服上述缺陷，提供一种低温双层联动冷屏结构。
本发明采用以下技术方案，所述低温双层联动冷屏结构用于匹配对接液氦制冷机，上述液氦制冷机包括液氦制冷机一级冷头和液氦制冷机二级冷头，所述低温双层联动冷屏结构包括驱动机构、固定冷屏、转动冷屏和转动轨道，其中：
所述驱动机构包括旋转驱动轴和锥齿轮组，所述旋转驱动轴与锥齿轮组传动连接；
所述固定冷屏包括外层固定冷屏和内层固定冷屏，所述外层固定屏与上述液氦制冷机一级冷头相连，所述内层固定冷屏与上述液氦制冷机二级冷头相连，所述旋转驱动轴和锥齿轮组均位于外层固定屏；
所述转动轨道包括外层转动导轨和内层转动导轨，所述外层转动导轨固定安装于外层固定冷屏，所述内层转动导轨固定安装于内层固定冷屏；
所述转动冷屏包括外层转动屏和内层转动屏，所述外层转动屏与外层转动导轨转动配合，所述内层转动屏与内层转动导轨转动配合，位于外层固定冷屏的旋转驱动轴带动锥齿轮组转动以驱动外层转动屏，使得低温双层联动冷屏结构在打开状态和关闭状态之间切换。
根据上述技术方案，所述转动冷屏还包括内外耦合机构，所述外层转动屏可分离地耦合于内外耦合机构，所述内层转动屏可分离地耦合于内外耦合机构，使得所述外层转动屏进一步通过内外耦合机构带动内层转动屏。
根据上述技术方案，所述外层转动屏与外层转动导轨之间设有滚球，所述内层转动屏与内层转动导轨之间设有滚球。
根据上述技术方案，所述滚球与外层转动屏之间为点接触，所述滚球与内层转动屏之间为点接触。
根据上述技术方案，所述滚球采用红宝石球。
根据上述技术方案，所述外层转动导轨的外表面镀有二硫化钼薄膜层，所述内层转动导轨的外表面镀有二硫化钼薄膜层。
根据上述技术方案，所述外层转动屏设有用于标识内层转动屏的开合状态的标识体。
根据上述技术方案，所述转动冷屏采用无氧铜制成或者6061铝合金制成。
本发明公开的低温双层联动冷屏结构，其有益效果在于，适用于超高真空和低温环境，由传统的机械手拨动驱动方式升级为旋转驱动方式，提高操作便利程度和可靠程度；内外两层转动冷屏相互耦合可同时打开或者关闭，还可脱离耦合。
附图说明
图1是本发明的等轴方向的结构示意图(处于关闭状态)。
图2是本发明的主视方向的结构示意图(处于关闭状态)。
图3是沿图2中AA方向的剖面结构示意图(处于关闭状态)。
图4是图3中虚框部分的局部放大结构示意图(处于关闭状态)。
图5是本发明的等轴方向的结构示意图(处于打开状态)。
图6是本发明的主视方向的结构示意图(处于打开状态)。
图7是沿图6中BB方向的剖面结构示意图(处于打开状态)。
图8是图7中虚框部分的局部放大结构示意图(处于打开状态)。
附图标记包括：10-驱动机构；11-旋转驱动轴；12-锥齿轮组；20-固定冷屏；21-外层固定屏；22-内层固定屏；30-转动冷屏；31-外层转动屏；32-内层转动屏；33-内外耦合机构；40-转动轨道；41-外层转动导轨；42-内层转动导轨；43-滚球。
具体实施方式
本发明公开了一种低温双层联动冷屏结构，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
参见附图的图1至图8，图1至图4示出了处于关闭状态的低温双层联动冷屏结构的整体/剖面结构，图5至图8示出了处于打开状态的低温双层联动冷屏结构的整体/剖面结构。
优选地，所述低温双层联动冷屏结构用于匹配对接液氦制冷机，上述液氦制冷机包括液氦制冷机一级冷头和液氦制冷机二级冷头，所述低温双层联动冷屏结构包括驱动机构10、固定冷屏20、转动冷屏30和转动轨道40，其中：
所述驱动机构10包括旋转驱动轴11和锥齿轮组12，所述旋转驱动轴11与锥齿轮组12传动连接；
所述固定冷屏20包括外层固定冷屏21和内层固定冷屏22，所述外层固定屏21与上述液氦制冷机一级冷头相连，所述内层固定冷屏22与上述液氦制冷机二级冷头相连，所述旋转驱动轴11和锥齿轮组12均位于外层固定屏21；
所述转动轨道40包括外层转动导轨41和内层转动导轨42，所述外层转动导轨41固定安装于外层固定冷屏21，所述内层转动导轨42固定安装于内层固定冷屏22；
所述转动冷屏30包括外层转动屏31和内层转动屏32，所述外层转动屏31与外层转动导轨41转动配合，所述内层转动屏32与内层转动导轨42转动配合，位于外层固定冷屏21的旋转驱动轴11带动锥齿轮组12转动以驱动外层转动屏31(转动)，使得低温双层联动冷屏结构在打开状态和关闭状态之间切换。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述转动冷屏30还包括内外耦合机构33，所述外层转动屏31可分离地耦合于内外耦合机构33，所述内层转动屏32可分离地耦合于内外耦合机构33，使得所述旋转驱动轴11带动锥齿轮组12转动以驱动外层转动屏31的同时，所述外层转动屏31进一步通过内外耦合机构33带动内层转动屏32(转动)，从而实现完整的旋转驱动方式，提高操作便利程度和可靠程度，适用于超高真空和低温环境。
值得一提的是，所述驱动机构10的上述旋转驱动方式，相较于传统的机械手多方向拨动的驱动方式，操作简单方便。同时，所述内层转动屏32和外层转动屏31在耦合过程中，相较于传统的分别打开或者分别关闭，可同时打开或者同时关闭，进一步提升运行效率。同时，所述内层转动屏32和外层转动屏31之间可脱离耦合，防止内层转动屏32与外层转动屏31之间产生热传导，进一步提升热量屏蔽效果。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述外层转动屏31与外层转动导轨41之间设有滚球43。
值得一提的是，由于外层转动屏31与外层转动导轨41之间设有滚球43，使得外层转动屏31与外层转动导轨41之间由常见的滑动摩擦升级为滚动摩擦，从而有效地降低摩擦阻力。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述滚球43与外层转动屏31之间(在转动时)为点接触，所述滚球43与外层转动导轨41之间(在转动时)为点接触，由常见的面接触升级为点接触，从而进一步降低摩擦阻力，实现转动顺滑无振动。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述滚球43优选采用红宝石球，利用红宝石球的固有特性，在进一步降低摩擦阻力的同时不影响超高真空和低温环境，实现转动顺滑无振动。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述内层转动屏32与内层转动导轨42之间设有滚球43。
值得一提的是，由于内层转动屏32与内层转动导轨42之间设有滚球43(该滚球43与外层转动屏31和外层转动导轨41之间的滚球43优选为同一选型)，使得内层转动屏32与内层转动导轨42之间由常见的滑动摩擦升级为滚动摩擦，从而有效地降低摩擦阻力。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述滚球43与内层转动屏32之间(在转动时)为点接触，所述滚球43与内层转动导轨42之间(在转动时)为点接触，由常见的面接触升级为点接触，从而进一步降低摩擦阻力，实现转动顺滑无振动。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述滚球43优选采用红宝石球，利用红宝石球的固定特性在进一步降低摩擦阻力的同时不影响超高真空和低温环境，实现转动顺滑无振动。
其中，所述低温双层联动冷屏结构在内层外层各设有两圈滚球43，每圈的滚球43的数量优选为8个。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述外层转动导轨41的外表面镀有二硫化钼薄膜层，实现自润滑作用，从而转动更顺滑，有助于提升使用寿命。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述内层转动导轨42的外表面镀有二硫化钼薄膜层，实现自润滑作用，从而转动更顺滑，有助于提升使用寿命。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述外层转动屏31处设有标识体，以便直观确认内层转动屏32的开合状态。
其中，上述标示体优选具体实施为设置于外层转动屏31的刻线。
进一步地，作为上述优选实施例的进一步优化，所述转动冷屏30优选采用无氧铜制成或者6061铝合金制成，通过上述无氧铜等导率热高的金属/合金材料，同时在转动冷屏30的表面镜面抛光或者镀金，进一步提升屏蔽效果。
根据上述优选实施例，本发明专利申请公开的低温双层联动冷屏结构，还具有以下特点。
其一，相比于传统的占用空间大、整备质量大的冷屏结构，本低温双层联动冷屏结构具有整体结构体积小、质量轻、制冷功率损耗小等特点；
其二，相比于传统的具有缝隙的冷屏结构，本低温双层联动冷屏结构在关闭后无缝隙，在屏蔽热量的同时可以达到屏蔽光的效果；
其三，本低温双层联动冷屏结构的整体结构材质可经受高温烘烤；
其四，本低温双层联动冷屏结构可根据需要任意开设冷屏开孔，无数量限制，并且不会引起其他结构的改变；
其五，本低温双层联动冷屏结构可根据需要加装STM磁阻尼装置等设备；
其六，本低温双层联动冷屏结构的结构通用性强，可以适用于多种形式的液氦制冷机。
综上，本发明专利申请请求保护的低温双层联动冷屏结构，只需一个旋转运动即可实现内外两层联动打开、关闭、脱离耦合；内层冷屏状态显示直观；冷屏的温度屏蔽效果好，外层可达20-40K温度范围，内层可达液氦温区；适用多种形式的液氦制冷机；兼容超高真空、无磁、低震动环境；具有很强的可扩展性。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的液氦制冷机、液氦制冷机一级冷头、液氦制冷机二级冷头，均与本发明专利申请请求保护的技术方案直接相关但并不包含在本发明专利申请请求保护的技术方案之内。本领域技术人员应注意，本发明专利申请涉及的液氦制冷机、液氦制冷机一级冷头、液氦制冷机二级冷头等，具有通用性和适配性，与本发明专利申请能够适配即可。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，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。
Claims (8)
1.一种低温双层联动冷屏结构，用于匹配对接液氦制冷机，上述液氦制冷机包括液氦制冷机一级冷头和液氦制冷机二级冷头，其特征在于，所述低温双层联动冷屏结构包括驱动机构、固定冷屏、转动冷屏和转动轨道，其中：
所述驱动机构包括旋转驱动轴和锥齿轮组，所述旋转驱动轴与锥齿轮组传动连接；
所述固定冷屏包括外层固定冷屏和内层固定冷屏，所述外层固定屏与上述液氦制冷机一级冷头相连，所述内层固定冷屏与上述液氦制冷机二级冷头相连，所述旋转驱动轴和锥齿轮组均位于外层固定屏；
所述转动轨道包括外层转动导轨和内层转动导轨，所述外层转动导轨固定安装于外层固定冷屏，所述内层转动导轨固定安装于内层固定冷屏；
所述转动冷屏包括外层转动屏和内层转动屏，所述外层转动屏与外层转动导轨转动配合，所述内层转动屏与内层转动导轨转动配合，位于外层固定冷屏的旋转驱动轴带动锥齿轮组转动以驱动外层转动屏，使得低温双层联动冷屏结构在打开状态和关闭状态之间切换；
所述转动冷屏还包括内外耦合机构，所述外层转动屏可分离地耦合于内外耦合机构，所述内层转动屏可分离地耦合于内外耦合机构，使得所述外层转动屏进一步通过内外耦合机构带动内层转动屏。
2.根据权利要求1所述的低温双层联动冷屏结构，其特征在于，所述外层转动屏与外层转动导轨之间设有滚球，所述内层转动屏与内层转动导轨之间设有滚球。
3.根据权利要求2所述的低温双层联动冷屏结构，其特征在于，所述滚球与外层转动屏之间为点接触，所述滚球与内层转动屏之间为点接触。
4.根据权利要求2所述的低温双层联动冷屏结构，其特征在于，所述滚球采用红宝石球。
5.根据权利要求1所述的低温双层联动冷屏结构，其特征在于，所述外层转动导轨的外表面镀有二硫化钼薄膜层，所述内层转动导轨的外表面镀有二硫化钼薄膜层。
6.根据权利要求1所述的低温双层联动冷屏结构，其特征在于，所述外层转动屏设有用于标识内层转动屏的开合状态的标识体。
7.根据权利要求6所述的低温双层联动冷屏结构，其特征在于，上述标识体具体实施为设置于外层转动屏的刻线。
8.根据权利要求1所述的低温双层联动冷屏结构，其特征在于，所述转动冷屏采用无氧铜制成或者6061铝合金制成。
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