CN109945542A - 一种抗应力直线型脉管制冷机与杜瓦耦合结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗应力直线型脉管制冷机与杜瓦耦合结构，该结构包括脉管端散热、脉管端柔性件、脉冲管、杜瓦壳体、冷头、蓄冷器、冷指力学保护套、蓄冷器端固定法兰、蓄冷器端散热。其中脉管端散热、脉管端柔性件、脉冲管、冷头、蓄冷器、蓄冷器端固定法兰、蓄冷器端散热构成了直线型脉管冷指。直线型脉管冷指与杜瓦壳体通过蓄冷器端固定法兰及脉管端柔性件焊接固定。冷指力学保护套安装于蓄冷器端固定法兰上,冷指力学保护套与直线型冷指同轴。通过使用该专利耦合结构可以解决直线型脉管制冷机与杜瓦集成封装产生的低温应力，且能保证冷指杜瓦封装的力学可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及脉管制冷机与杜瓦集成耦合，特别涉及直线型脉管制冷机冷指与杜瓦集成耦合结构。
背景技术
由于脉管制冷机冷指部分无运动部件，因此脉管制冷机具有低振动、高可靠的特点。根据回热器和脉冲管相对位置的不同，脉管制冷机按其结构形式可分为直线型脉管制冷机、U型脉管制冷机、同轴型脉管制冷机，如图1所示。其中直线型脉管制冷机引起的气流效率最低，因此直线型结构效率最高。
脉管制冷机冷指需要与杜瓦耦合后才能将冷头的冷量传递给探测器，通常同轴型脉管制冷机与杜瓦采用插入式耦合方式，直线型脉管制冷机与杜瓦采用集成封装耦合方式，直线型脉管制冷机由于效率最高，有着不可替代的地位，但是直线型制冷机与杜瓦耦合需要解决如下问题：
1冷指耦合后产生的低温变形应力如何去除；
2冷指与杜瓦耦合后力学可靠性如何保证；
现有关于直线型制冷机与杜瓦耦合的方案中并没有涉及解决上述问题的详细方案及研究。
发明内容
由于上述原因，本发明提出一种直线冷指与杜瓦耦合结构，能够有效解决耦合产生的上述问题。该结构包括脉管端散热、脉管端柔性件、脉冲管、杜瓦壳体、冷头、蓄冷器、冷指力学保护套、蓄冷器端固定法兰、蓄冷器端散热。其中脉管端散热、脉管端柔性件、脉冲管、冷头、蓄冷器、蓄冷器端固定法兰、蓄冷器端散热构成了直线型脉管冷指。直线型脉管冷指与杜瓦壳体通过蓄冷器端固定法兰及脉管端柔性件焊接固定。冷指力学保护套安装于蓄冷器端固定法兰上,冷指力学保护套与直线型冷指同轴。
根据上述所述的一种抗应力直线型脉管制冷机与杜瓦耦合结构，其特征在于：脉管端柔性件为不锈钢材料，脉管端柔性件的结构特点是径向刚度大，轴向刚度小，当冷指低温时，脉管端柔性件可沿直线型脉管冷指轴线方向发生形变，减小冷指轴向冷缩应力。脉管端柔性件径向刚度大，因此可保证冷指径向结构的稳定。
根据上述所述的一种抗应力直线型脉管制冷机与杜瓦耦合结构，其特征在于：冷指力学保护套为不锈钢材料，表面抛光镀金，安装固定在蓄冷器端固定法兰上，冷指力学保护套与蓄冷器之间同轴且存在间隙，当力学振动时，冷指力学保护套可以限制冷指径向位移，保护冷指抵抗力学振动。当冷指低温时，冷指力学保护套与冷指间不存在接触，因此冷指力学保护套不产生接触漏热。
本发明有益效果在于：通过使用该专利耦合结构可以解决直线型脉管制冷机与杜瓦集成封装产生的低温应力，且能保证冷指杜瓦封装的力学可靠性。
附图说明
图1为不同类型脉管制冷机结构图，其中:图(1)是直线型脉管制冷机结构图，图(2)是U型脉管制冷机结构图，图(3)是同轴型脉管制冷机结构图。
图2为直线型脉管制冷机冷指结构，其中(1)是脉管端散热、(2)是脉管端柔性件、(3)是脉冲管、(5)是冷头、(6)是蓄冷器、(8)是蓄冷器端固定法兰、(9)是蓄冷器端散热。
图3为发明的直线冷指与杜瓦耦合剖视图。其中(1)是脉管端散热、(2)是脉管端柔性件、(3)是脉冲管、(4)是杜瓦壳体、(5)是冷头、(6)是蓄冷器、(7)是冷指力学保护套、(8)是蓄冷器端固定法兰、(9)是蓄冷器端散热。
图4为本发明脉管端柔性件结构示意图。其中图(1)是脉管端柔性件主视图，图(2)是脉管端柔性件俯视图。
图5为本发明冷指力学保护套结构示意图。其中图(1)是冷指力学保护套主视图，图(2)是冷指力学保护套俯视图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：
根据图2所示的结构，本发为一种直线冷指与杜瓦耦合结构，本耦合结构包括脉管端散热1、脉管端柔性件2、脉冲管3、杜瓦壳体4、冷头5、蓄冷器6、冷指力学保护套7、蓄冷器端固定法兰8、蓄冷器端散热9。其中脉管端散热1、脉管端柔性件2、脉冲管3、冷头5、蓄冷器6、蓄冷器端固定法兰8、蓄冷器端散热9构成了直线型脉管冷指。直线型脉管冷指与杜瓦壳体4通过蓄冷器端固定法兰8及脉管端柔性件2焊接固定。冷指力学保护套7安装于蓄冷器端固定法兰8上,安装上保证冷指力学保护套7与直线型冷指同轴。
图2中脉管端柔性件2为不锈钢材料，脉管端柔性件2的结构特点是径向刚度大，轴向刚度小，当冷指低温时，脉管端柔性件2可沿直线型脉管冷指轴线方向发生形变，减小冷指轴向冷缩应力。脉管端柔性件2径向刚度大，因此可保证冷指径向结构的稳定。
图2中冷指力学保护套7为不锈钢材料，表面抛光镀金，安装固定在蓄冷器端固定法兰8上，冷指力学保护套7与蓄冷器6之间同轴且存在间隙，当力学振动时，冷指力学保护套7可以限制冷指径向位移，保护冷指抵抗力学振动。当冷指低温时，冷指力学保护套7与冷指间不存在接触，因此冷指力学保护套7不产生接触漏热。
如图3所示，脉管端柔性件由不锈钢材料制成，其结构中间薄，且中部设计有圆弧结构，目的是降低柔性件径向刚度，因此该结构特点使得脉管端柔性件轴向径向刚度远大于轴向刚度，且柔性件中部厚度及圆弧大小可以改变，已到达需要的轴向与径向刚度。
如图4所示，冷指力学保护套由不锈钢材料制成，其自身结构刚度远高于冷指结构刚度，可通过调节其厚度与直径改变其结构刚度。安装使用时保证保护套两部分与直线型冷指同轴，且冷指力学保护套与冷指结构间存在间隙，力学保护套两部分通过螺钉固定为一体。
Claims (3)
1.一种抗应力直线型脉管制冷机与杜瓦耦合结构，包括脉管端散热(1)、脉管端柔性件(2)、脉冲管(3)、杜瓦壳体(4)、冷头(5)、蓄冷器(6)、冷指力学保护套(7)、蓄冷器端固定法兰(8)、蓄冷器端散热(9)，其特征在于：
所述的脉管端散热(1)、脉管端柔性件(2)、脉冲管(3)、冷头(5)、蓄冷器(6)、蓄冷器端固定法兰(8)、蓄冷器端散热(9)构成了直线型脉管冷指；直线型脉管冷指与杜瓦壳体(4)通过蓄冷器端固定法兰(8)及脉管端柔性件(2)焊接固定，冷指力学保护套(7)安装于蓄冷器端固定法兰(8)上,冷指力学保护套(7)与直线型冷指同轴。
2.根据权利要求1所述的一种抗应力直线型脉管制冷机与杜瓦耦合结构，其特征在于：所述的脉管端柔性件(2)为不锈钢材料，脉管端柔性件(2)的结构特点是径向刚度大，轴向刚度小，当冷指低温时，脉管端柔性件(2)可沿直线型脉管冷指轴线方向发生形变，减小冷指轴向冷缩应力，脉管端柔性件(2)径向刚度大，因此可保证冷指径向结构的稳定。
3.根据权利要求1所述的一种抗应力直线型冲管制冷机与杜瓦耦合结构，其特征在于：所述的冷指力学保护套(7)为不锈钢材料，表面抛光镀金，安装固定在蓄冷器端固定法兰(8)上，冷指力学保护套(7)与蓄冷器(6)之间同轴且存在间隙，当力学振动时，冷指力学保护套(7)可以限制冷指径向位移，保护冷指抵抗力学振动，当冷指低温时，冷指力学保护套(7)与冷指间不存在接触，冷指力学保护套(7)不产生接触漏热。
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