CN110132791A - 液体低温流动性测试用导冷隔振样品容器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种与液体低温流动性测试用导冷隔振样品容器。导冷隔振样品容器采用分立设计,主要由主体样品容器、油封法兰、油封压环、导冷油槽、冷量匀热块、顶部隔热盖、隔振支架、保温罩、保温棉、斯特林制冷机等几部分组成。本发明克服了现有技术缺点，采用了一种全新的制冷机与样品容器连接方式，减小了设计加工难度，同时能保证冷量的稳定传输与振动的良好隔离。

Description

液体低温流动性测试用导冷隔振样品容器
技术领域
本发明涉及一种液体低温流动性测试用导冷隔振样品容器，能够将空间机械制冷机冷量传输至待测液体，并对制冷机振动进行隔离。
背景技术
液体低温特性反映了低温下液体能否具有正常流动和顺利传输的能力。低温性能差的液体在受冷时会析出结晶，导致失去流动性，严重影响其使用。随着石油化工、航空航天、机械制造、生物制药等领域的快速发展，所涉及的工况范围不断扩大，对使用液体的低温特性提出了更高更细致的需求。
长期以来，传统的液体低温流动性测试采用手动方法，利用大功率压缩机对油浴或酒精浴制冷产生低温背景对液体进行低温测试，存在被测样品量大，降温时间长，极限低温高的问题。近年来，随着现代制造技术的发展与成本的降低，具有体积小、冷量大、寿命长等优点的斯特林制冷机在自动低温流动性测试仪器中得到广泛的运用。
斯特林制冷机在工作过程中内部会进行活塞运动产生振动，振动会通过连接装置传递至测试系统，影响检测传感器的工作，因此制冷机与测试容器之间的连接需要隔振处理。常用连接方式分为两种，分别为：间接连接与直接连接。
间接连接是指在制冷机与测试容器之间再添加一层循环液体用于冷量过渡，此种连接方式的优点是完全隔离制冷机振动，制冷机位置不受限于测试容器，但是伴随传热介质的增多，冷量传输结构设计复杂，系统热容与散热功率都会增大，影响最终制冷温度与温控响应。
直接连接是指通过柔性冷链将制冷机与测试容器直接连接，通常使用波纹管、导冷带等作为过渡连接，此种连接方式的优点是采用金属直连，冷量传输效率高，但是结构设计复杂，需考虑制冷机、柔性冷链、测试容器间的结构匹配，制造成本高，且冷链在低温下形变难以预测，可能影响柔性导致隔振效果变差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术缺点，提出一种用于液体低温流动性测试的导冷隔振样品容器，相比于上述连接方式，本发明采用了一种全新的连接方式，减小了设计加工难度，同时能保证冷量的稳定传输与振动的良好隔离。
本发明的技术方案如下：
导冷隔振样品容器由主体样品容器、油封法兰、油封压环、导冷油槽、冷量匀热块、顶部隔热盖、隔振支架、保温罩、保温棉、斯特林制冷机等几部分组成。主体样品容器通过中部通孔和紧固螺钉与顶部隔热盖连接固定，主体样品容器、油封压环、油封法兰、导冷油槽、冷量匀热块被保温罩包裹，中间空隙使用保温棉填充，与外界环境隔热。油封压环、油封法兰、导冷油槽、冷量匀热块通过紧固螺钉连接，保温罩与顶部隔热盖使用紧固螺钉连接，顶部隔热盖通过紧固螺钉固定在隔振支架上，使系统与制冷机完全隔离。
主体样品容器为金属制，顶部为圆柱体凹槽用于承载待测样品，中部为长方体金属块，上下表面对称部位设有通孔用于主体样品容器固定，两侧设有盲孔用于温度传感器与加热棒安装，底部为导冷圆环结构，用于增大与导冷油槽内导热硅油的接触面积。
主体样品容器与油封法兰直接连接，中间为极薄金属膜片，可有效隔绝振动。油封法兰底面与导冷油槽紧密相连，导冷油槽内部装有导热硅油，用于冷量传输与振动隔离。油封压环通过紧固螺钉将油封法兰、导冷油槽上表面紧密贴合，减小接触热阻并防止导热硅油溢出。导冷油槽下表面与冷量匀热块通过紧固螺钉连接，冷量匀热块为中空半闭合圆环状铜块，与斯特林制冷机紧密贴合，保证制冷机冷量均匀传导。
本发明的有益效果是：
本发明提出的导冷隔振样品容器，组成零件较少，加工简单，安装方便，冷量传输通过液态介质完成，能有效避免制冷机振动传递至测试样品，并克服了间接连接方式庞大系统与直接连接方式复杂结构设计带来的不利影响。
附图说明
图1为本发明导冷隔振样品容器与制冷机装配爆炸图；
图2为本发明导冷隔振样品容器主体装配爆炸图；
图3为本发明主体样品容器结构图；
图4为本发明导冷隔振样品容器与制冷机的局部截面示意图。
图中：1为主体样品容器，2为油封压环，3为油封法兰，4为导冷油槽，5为冷量匀热块，6为顶部隔热盖，7为隔振支架，8为保温罩，9为保温棉，10为斯特林制冷机，11、12、13、14、15、16、17为紧固螺钉，18为主体样品容器固定通孔，19为样品承载凹槽，20为加热棒固定盲孔，21为温度传感器固定盲孔，22为导冷圆环结构，23为油封法兰固定通孔，24为隔振金属膜片，25为隔振凸起，26为导热硅油，27为导冷油槽固定螺纹孔，28为冷量匀热块固定螺纹孔，29为顶部隔热盖固定通孔，30为顶部隔热盖侧面固定螺纹孔，31为斯特林制冷机冷头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是附图中给出了本发明的较佳实施例，但是本发明可以有许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反的提供这些实施例的目的是为了使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。
实施例
如图1、图2所示，一种液体低温流动性测试用导冷隔振样品容器，由主体样品容器1、油封压环2、油封法兰3、导冷油槽4、冷量匀热块5、顶部隔热盖6、隔振支架7、保温罩8、保温棉9、斯特林制冷机10等几部分组成。主体样品容器1通过紧固螺钉14经主体样品容器固定通孔18固定在顶部隔热盖6上。主体样品容器1、油封压环2、油封法兰3、导冷油槽4、冷量匀热块5被保温罩8包裹，保温罩8与导冷隔振样品容器之间通过保温棉9填充，减小与外界的热交换，保温罩8采用分体式设计，通过紧固螺钉17保持闭合，并通过紧固螺钉16经顶部隔热盖固定通孔29固定在顶部隔热盖6上。油封压环2、油封法兰3、导冷油槽4、冷量匀热块5通过紧固螺钉11、12连接。顶部隔热盖6通过顶部隔热盖侧面固定螺纹孔30以及紧固螺钉15固定在隔振支架7上，使主体样品容器1与斯特林制冷机10完全隔离。
如图2、图3所示，主体样品容器1为金属制，顶部为样品承载凹槽19用于承载待测样品，中部为长方体金属块，上下表面设有主体样品容器固定通孔18，用于主体样品容器固定，侧面设有加热棒固定盲孔20和温度传感器固定盲孔21，用于加热棒与温度传感器安装，底部为导冷圆环结构22，由五道圆环凸起构成，用于增大主体样品容器1与导冷油槽4内导热硅油26的接触面积，保证导冷效率。
主体样品容器1与油封法兰3直接连接，油封法兰3为三层环状结构，中层为厚度1mm金属膜片24，顶部为宽度1mm的隔振凸起25，可有效隔绝下方振动。油封法兰3底面与导冷油槽4紧密相连，导冷油槽4内部装有导热硅油26，用于冷量传输与振动隔离。油封压环2通过紧固螺钉11、油封法兰固定通孔23、导冷油槽固定螺纹孔27，将油封压环2、油封法兰3、导冷油槽4紧密贴合，减小接触热阻并防止导热硅油溢出。导冷油槽4下表面与冷量匀热块5通过紧固螺钉12连接，冷量匀热块5为中空半闭合圆环状铜块，通过紧固螺钉13紧固，并带有冷量匀热块固定螺纹孔28。
如图4所示，在导冷隔振样品容器使用过程中，斯特林制冷机冷头31仅通过冷量匀热块5与油封压环2、油封法兰3、导冷油槽4相连，不与保温罩8接触，中间通过柔性保温棉9填充，防止振动传递。制冷机冷量经导热硅油26传递至主体样品容器1。在安装过程中主体样品容器1通过顶部隔热盖6固定，油封压环2、油封法兰3、导冷油槽4、冷量匀热块5通过斯特林制冷机冷头31固定，两者完全隔离，主体样品容器1与油封法兰3仅通过隔振凸起25相连，目的是动密封导热硅油，防止溢出，少量振动经隔振金属膜片24后完全滤除。

Claims (5)

1.液体低温流动性测试用导冷隔振样品容器，其特征在于：采用分立设计，主要由主体样品容器（1）、油封压环（2）、油封法兰（3）、导冷油槽（4）、冷量匀热块（5）、顶部隔热盖（6）、隔振支架（7）、保温罩（8）、保温棉（9）、斯特林制冷机（10）组成，其中主体样品容器（1）通过顶部隔热盖（6）、隔振支架（7）单独固定，与斯特林制冷机（10）及附属导冷固体部件完全隔离，具体结构是：
主体样品容器（1）固定在顶部隔热盖（6）上；主体样品容器（1）、油封压环（2）、油封法兰（3）、导冷油槽（4）、冷量匀热块（5）被保温罩（8）包裹，保温罩（8）与导冷隔振样品容器之间通过保温棉（9）填充，减小与外界的热交换，保温罩（8）采用分体式设计，固定在顶部隔热盖（6）上；油封压环（2）、油封法兰（3）、导冷油槽（4）、冷量匀热块（5）通过紧固螺钉连接，固定在斯特林制冷机（10）上；顶部隔热盖（6）固定在隔振支架（7）上，使主体样品容器（1）与斯特林制冷机（10）完全隔离；主体样品容器（1）与斯特林制冷机（10）之间的冷量传输，通过导冷油槽（4）内的液态导热介质传递。
2.根据权利要求1所述的液体低温流动性测试用导冷隔振样品容器，其特征在于：所述的主体样品容器为金属制，顶部为圆柱体凹槽用于承载待测样品，中部为长方体金属块，上下表面对称部位设有通孔用于主体样品容器固定，两侧设有盲孔用于温度传感器与加热棒安装，底部为导冷圆环结构，用于增大与导冷油槽内导热硅油的接触面积。
3.根据权利要求1所述的液体低温流动性测试用导冷隔振样品容器，其特征在于：主体样品容器与油封法兰直接连接，油封法兰的顶部为隔振凸起，用于隔绝下方振动，油封法兰底面与导冷油槽紧密相连，导冷油槽内部装有导热硅油，用于冷量传输与振动隔离；油封压环通过紧固螺钉将油封法兰、导冷油槽上表面紧密贴合，减小接触热阻并防止导热硅油溢出；导冷油槽下表面与冷量匀热块通过紧固螺钉连接，冷量匀热块为中空半闭合圆环状铜块，与斯特林制冷机紧密贴合，保证制冷机冷量均匀传导。
4.根据权利要求3所述的液体低温流动性测试用导冷隔振样品容器，其特征在于：所述的主体样品容器底部的导冷圆环结构为多道金属凸起。
5.根据权利要求3所述的液体低温流动性测试用导冷隔振样品容器，其特征在于：所述的油封法兰设计为多层结构，中层为极薄金属膜片，用于滤除制冷机剩余震动。
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