CN111336709B - 用于制冷机的充气夹具及制冷机的充气方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于制冷机的充气夹具及制冷机的充气方法，包括：主阀体和调节组件，主阀体内设有通气腔，主阀体设有连通通气腔的第一连接端和第二连接端，第一连接端适于与高压气瓶连接，第二连接端适于与制冷机的充气接口连接；调节组件可活动地设于充气夹具内，当调节组件移动时，使充气夹具与制冷机之间在连通状态和关闭状态之间切换。根据本发明的用于制冷机的充气夹具，可以通过充气夹具方便、可靠地连接高压气瓶和制冷机，并可以通过调节组件控制调节充气夹具与制冷机的连通和关闭状态，结构简单、操作方便，而且，可以控制并调节制冷机的充气接口状态，确保其充气后具有良好的气密性，有效提高了制冷机的充气效率。

Description

用于制冷机的充气夹具及制冷机的充气方法

技术领域

本发明涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种用于制冷机的充气夹具及制冷机的充气方法。

背景技术

斯特林制冷机(以下简称“制冷机”)作为红外探测器组件的重要组成部分，其主要作用是冷却红外探测器，为红外探测器芯片提供稳定的低温环境，降低红外探测器噪声，提高灵敏度和分辨率，进而提高红外成像效果。

为满足制冷机的正常工作，需要往密闭的制冷机腔室中充入一定质量的高压惰性工质气体，从而使其在不同的温度水平下重复地压缩和膨胀实现热和功的转换效应，从而产生芯片所需的冷量。

相关技术中，用高压气瓶给制冷机内部充惰性气体繁琐不便，且充气后无法确保制冷机的密封性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何实现高压气瓶与制冷机之间的高效、可靠连接，本发明提出了一种用于制冷机的充气夹具及制冷机的充气方法。

根据本发明实施例的用于制冷机的充气夹具，包括：

主阀体，所述主阀体内设有通气腔，所述主阀体设有连通所述通气腔的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端适于与高压气瓶连接，所述第二连接端适于与制冷机的充气接口连接；

调节组件，所述调节组件可活动地设于所述充气夹具内，当所述调节组件在所述充气夹具内移动时，使所述充气夹具与所述制冷机之间在连通状态和关闭状态之间切换。

根据本发明实施例的用于制冷机的充气夹具，可以通过充气夹具方便、可靠地连接高压气瓶和制冷机，并可以通过调节组件控制调节充气夹具与制冷机的充气接口的连通和关闭状态，结构简单、操作方便，而且，充气后可实现制冷机的有效密封，有效提高了制冷机的充气效率。

根据本发明的一些实施例，所述制冷机的所述充气接口内设有充气螺钉，所述充气螺钉的端部设有密封垫，

当所述调节组件与所述充气螺钉配合以使所述密封垫处于压紧状态时，所述充气夹具与所述制冷机处于所述关闭状态，当所述调节组件与所述充气螺钉配合使所述密封垫处于非压紧状态时，所述充气夹具与所述制冷机处于连通状态。

在本发明的一些实施例中，所述调节组件包括：

调节阀杆，所述调节阀杆可活动地设于所述充气夹具内；

主阀杆，所述主阀杆与所述调节阀杆连接，以带动所述调节阀杆活动；

压力弹簧，所述压力弹簧套设于所调节阀杆，所述压力弹簧的一端与所述调节阀杆外周壁上的凸缘止抵，所述压力弹簧的另一端与所述主阀杆止抵。

根据本发明的一些实施例，所述主阀杆的远离所述调节阀杆的一端设有手柄。

在本发明的一些实施例中，所述充气夹具还包括：

压力轴承，所述压力轴承位于所述主阀杆的外周壁与所述主阀体的内周壁之间。

根据本发明的一些实施例，所述充气夹具还包括：

盖板，所述盖板与所述主阀体连接，所述压力轴承的轴向两端分别与所述盖板和所述主阀杆外周壁上的台阶部相抵。

在本发明的一些实施例中，所述主阀杆的外周壁设有密封圈，所述密封圈与所述主阀体的内周壁相抵。

根据本发明的一些实施例，所述第一连接端通过快速转接头与所述高压气瓶连接。

在本发明的一些实施例中，所述第一连接端的中心线与所述第二连接端的中心线垂直。

根据本发明实施例的制冷机的充气方法，所述充气方法采用上述所述的用于制冷机的充气夹具对所述制冷机进行充气，所述充气方法包括：

将所述充气夹具的所述第一连接端与所述高压气瓶连接，将所述充气夹具的第二连接端与所述制冷机的充气接口连接；

通过所述调节组件使所述充气夹具的所述通气腔与所述制冷机处于所述连通状态；

设置控制面板的压力相关参数和循环指标；

打开所述高压气瓶的充气阀以对所述制冷机进行充气。

根据本发明实施例的制冷机的充气方法，解决了如何将高压气瓶中的高纯度氦气通过新设计的充气夹具顺利充入制冷机腔室中，并实现制冷机有效密封的技术和方法。充气夹具可反复安装与拆卸，实现了工程化应用，目前已成熟应用到斯特林制冷机的批量生产中。

附图说明

图1为根据本发明实施例的用于制冷机的充气夹具与高压气瓶和制冷机连接示意图；

图2为根据本发明实施例的用于制冷机的充气夹具的剖视图；

图3为根据本发明实施例充气螺钉处于非挤压密封垫状态示意图；

图4为根据本发明实施例的充气螺钉处于挤压状态示意图；

图5为根据本发明实施例的制冷机的充气方法流程图。

附图标记：

充气夹具100，

主阀体10，通气腔101，第一连接端110，快速转接头111，第二连接端120，

调节组件20，主阀杆210，台阶部211，调节阀杆220，压力弹簧230，手柄240，紧固螺钉250，

压力轴承30，盖板40，固定螺钉410，密封圈50，

高压气瓶600，制冷机700，曲轴箱710，充气接口711，充气螺钉800，密封垫810。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的用于制冷机700的充气夹具100，包括：主阀体10和调节组件20。

具体而言，主阀体10内设有通气腔101，主阀体10设有连通通气腔101的第一连接端110和第二连接端120，第一连接端110适于与高压气瓶600连接，第二连接端120适于与制冷机700的充气接口711连接；

需要说明的是，通气腔可以理解为充气夹具100内的所有间隙形成的内部气路，图2中所标示的“通气腔101”仅为通气腔的部分气路。

调节组件20可活动地设于充气夹具100内，例如，调节组件20可以在充气夹具100内往复运动。当调节组件20在充气夹具100内移动时，使充气夹具 100与制冷机700之间处于连通状态和关闭状态之间切换。

需要说明的是，当需要对制冷机700进行充气时，可以将充气夹具100的第一连接端110与高压气瓶600连接，将充气夹具100的第二连接端120与制冷机700的充气接口711连接，并通过调节组件20使充气夹具100与制冷机700 之间处于连通状态，随后可以打开高压气瓶600的充气阀对制冷机700进行充气。当充气完成后，可以先顺时针拧紧手柄240，使其作用于调节组件20，使充气夹具与制冷机700之间处于关闭状态，再关闭高压气瓶600的充气阀，随后可以拆卸充气夹具100。

根据本发明实施例的用于制冷机700的充气夹具100，可以通过充气夹具 100方便、可靠地连接高压气瓶600和制冷机700，并可以通过调节组件20控制调节充气夹具100与制冷机700的连通和关闭状态，结构简单、操作方便，而且，实现了制冷机充气后的密封性，有效提高了制冷机700的充气效率。

根据本发明的一些实施例，如图3和图4所示，制冷机700的充气接口711 内设有充气螺钉800，充气螺钉800的端部设有密封垫810。

当调节组件20与充气螺钉800配合以使密封垫810处于压紧状态时，充气夹具100与制冷机700处于关闭状态，当调节组件20与充气螺钉800配合使密封垫810处于非压紧状态时，充气夹具100与制冷机700处于连通状态。由此，可以通过调节组件20调节充气螺钉800以控制充气夹具100与制冷机700的连通和关闭状态，结构简单，操作方便。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，调节组件20包括：调节阀杆220、主阀杆210和压力弹簧230。

调节阀杆220可活动地设于充气夹具100内。主阀杆210与调节阀杆220 连接，以带动调节阀杆220活动。压力弹簧230套设于所调节阀杆220，压力弹簧230的一端与调节阀杆220外周壁上的凸缘止抵，压力弹簧230的另一端与主阀杆210止抵。

需要说明的是，当主阀杆210转动时，可以带动调节阀杆220转动，调节阀杆220与充气螺钉800配合并带动充气螺钉800转动，从而可以旋紧或松动充气螺钉800，使密封垫810处于非挤压状态或挤压状态，从而可以调整充气夹具100和制冷机700的连通和关闭状态。

根据本发明的一些实施例，主阀杆210的远离调节阀杆220的一端设有手柄240。如图2所示，手柄240可以通过紧固螺钉250固定于主阀杆210的端部。由此，可以通过手柄240方便地转动主阀杆210。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，充气夹具100还包括：压力轴承 30，压力轴承30位于主阀杆210的外周壁与主阀体10的内周壁之间。由此，充气夹具100的调节组件20利用压力轴承30的承载作用，将旋拧手柄240的力有效转化并作用于主阀杆210上，实现调节阀杆220的正向或反向旋转，进而控制调节组件20进一步工作。

根据本发明的一些实施例，如图2所示，充气夹具100还包括：盖板40。盖板40与主阀体10连接，如图2所示，盖板40可以通过多个固定螺钉410与主阀体10固定连接。压力轴承30的轴向两端分别与盖板40和主阀杆210外周壁上的台阶部211相抵。由此，可以通过盖板40固定限位压力轴承30。

在本发明的一些实施例中，主阀杆210的外周壁设有密封圈50，密封圈50 与主阀体10的内周壁相抵。由此，可以提高主阀杆210与主阀体10之间的密封性，而防止充气过程中气体从充气夹具100中泄漏。

根据本发明的一些实施例，第一连接端110通过快速转接头111与高压气瓶 600连接。由此，便于充气夹具100与高压气瓶600之间的拆卸和安装。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，第一连接端110的中心线与第二连接端120的中心线垂直。由此，便于充气夹具100的加工制造，而且，便于充气夹具100与高压气瓶600和制冷机700的连接。需要说明的是，第一连接端110的中心线与第二连接端120的中心线也可以倾斜但非垂直设置，可以根据实际需要进行相应加工制造。

根据本发明实施例的制冷机700的充气方法，充气方法采用上述的用于制冷机700的充气夹具100对制冷机700进行充气，如图5所示，充气方法包括：

S101，将充气夹具100的第一连接端110与高压气瓶600连接，将充气夹具100的第二连接端120与制冷机700的充气接口711连接；

S102，通过调节组件20使充气夹具100与制冷机700处于连通状态；

S103，设置控制面板的压力相关参数和循环指标；

S104，打开高压气瓶600的充气阀以对制冷机700进行充气。

根据本发明实施例的制冷机700的充气方法，解决了如何将高压气瓶600 中的高纯度氦气通过新设计的充气夹具100顺利充入制冷机700腔室中，并实现制冷机700有效密封的技术和方法。充气夹具100可反复安装与拆卸，实现了工程化应用，可应用到斯特林制冷机700的批量生产中。

下面参照附图以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的用于制冷机700的充气夹具100及制冷机700的充气方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。

为使制冷机700正常工作，需往制冷机700腔室中充入高压高纯度的惰性气体做为工质，且需要确保制冷机700良好的密封性。理想的工质为99.999％的高纯度氦气，充气平衡压力一般控制在1.5-4.5MPa范围。

为实现上述要求，制冷机700的充气需要考虑可行的充气方法和途径。充气夹具100的结构设计除实现基本功能外还需要考虑装置的连接和操作，使其便于反复安装、拆卸。

本发明充分考虑了应用对象的特点，采用独特的充气方法，设计了一套应用于斯特林制冷机700的可方便安装拆卸的充气夹具100。该夹具既满足了充气的可行性、可操作性又实现了制冷机700的有效密封。

对于充气夹具100来讲，充气时一端需要将充气夹具100的第一连接端110 连接到接有高压氦气瓶的阀门管路接口上，第二连接端120需要连接到制冷机 700主体零件曲轴箱710的充气接口711上，从而实现整条气路的有机连接。

一方面，高压氦气瓶的阀门管路接头可与标准的快速转接头111相连，通过插拔实现气路连接和导通。该快速转接头111的一端与高压氦气瓶的阀门管路接口相连，另一端为1/4英制管螺纹，可与充气夹具100的主阀体10的管螺纹连接。

另一方面，如图3和图4所示，制冷机700的零件曲轴箱710上的充气接口711上加工有内螺纹，利用力矩扳手旋转充气螺钉800的内六方结构将其拧在曲轴箱710螺纹上并拧紧，进一步的紧固可使密封垫810片延展变形，实现制冷机700的密封。

充气夹具100的具体结构如图2所示，包括以下几部分：

①主体固定结构：包括主阀体10、快速转接头111、盖板40。

作用：充气前将充气夹具100主体结构与制冷机700的充气接口711旋拧固定。

②旋拧结构：包括手柄240、压力轴承30、主阀杆210。

作用：通过旋拧手柄240带动主阀杆210，控制调节结构20，实现制冷机 700充气接口711气路的畅通与密闭。

需要说明的是，由于零件结构的特点，主阀杆210可以会采用分体加工再焊接的方式。最终使用时主阀杆210要求为刚性一体结构，考虑到零件的加工难易程度，可能会采用分体加工再焊接的形式。因此，在充气夹具100整体装配前可以将主阀杆210拆分成两段分别加工，再进行点焊的方式实现刚性一体结构。

③调节组件20：包括调节阀杆220、压力弹簧230。

作用：通过调节阀杆220调节压力弹簧230的变形，实现调节组件20的位移大小的控制。

在利用充气夹具100对制冷机700进行充气时，采用如下方法进行：

①充气前，首先将粘有密封垫810的零件充气螺钉800准备好，用力矩扳手将其旋入制冷机700的曲轴箱710的充气接口711的内螺纹中。

②将充气夹具100第二连接端120通过螺纹旋拧的方式固定在制冷机700 曲轴箱710的充气接口711内螺纹上，将主阀体10旋拧紧。此时，完成充气夹具100与制冷机700接口的安装固定。充气夹具100的调节阀杆220抵在充气螺钉800内六方中，根据设计，调节阀杆220初始位置相对改变，同时，受到压力弹簧230的压缩变形作用，回弹并上升一定位移。

③顺时针旋转手柄240并拧紧，此时，调节阀杆220受到旋拧结构和压力弹簧230的作用，将充气螺钉800逐渐旋紧。此时，调节阀杆220下降一定位移，直到充气螺钉800作用在密封垫810上，使其压缩变形延展，气路关闭；再逆时针回旋手柄240约一圈，调节阀杆220在旋拧结构和压力弹簧230作用下，上升一定位移，此时，充气夹具100和制冷机700的气路处于畅通状态。

由此，充气夹具100利用压力弹簧230与调节阀杆220的共同作用，控制制冷机700气路的开启与关闭，从而实现制冷机700的有效密封。通过旋拧主阀杆210控制调节阀杆220的位置，进一步的，在压力弹簧230受力变形作用下，实现调节阀杆220的回弹与伸长，进而完成制冷机700气路控制。

④保持手柄240位置不动，连接充气夹具100的快速转接头111与高压气瓶600阀门管路接头。此时，如图1所示，完成高压气瓶600、充气夹具100、制冷机700三者间的气路连接。

⑤打开高压气瓶600及管路阀门，开始制冷机700充气，过程中保持静置，直至充气结束，调节好最终充气压力。

⑥将手柄240顺时针旋转并拧紧，直至密封垫810完全压缩变形，此时制冷机700和充气夹具100的气路关闭，此时制冷机700处于密封状态。

⑦关闭充排气开关，先分离充气夹具100与高压气瓶600的管路接口，再分离充气夹具100与制冷机700。此时，保持充气夹具100的手柄240不动，逐渐回旋主阀体10固定结构，使充气夹具100与制冷机700分离，关闭高压气瓶 600阀门和电源，完成制冷机700充气。

综上所述，本发明的用于制冷机700的充气夹具100及制冷机700的充气方法，解决了如何将高压气瓶600中的高纯度氦气通过新设计的充气夹具100 顺利充入制冷机700腔室中，并实现制冷机700有效密封的技术和方法。充气夹具100可反复安装与拆卸，实现了工程化应用，目前已成熟应用到斯特林制冷机700的批量生产中。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (9)

1.一种用于制冷机的充气夹具，其特征在于，包括：

主阀体，所述主阀体内设有通气腔，所述主阀体设有连通所述通气腔的第一连接端和第二连接端，所述第一连接端适于与高压气瓶连接，所述第二连接端适于与制冷机的充气接口连接；

调节组件，所述调节组件可活动地设于所述充气夹具内，当所述调节组件在所述充气夹具内移动时，使所述充气夹具与所述制冷机之间在连通状态和关闭状态之间切换；

所述调节组件包括：

调节阀杆，所述调节阀杆可活动地设于所述充气夹具内；

主阀杆，所述主阀杆的远离所述调节阀杆的一端设有手柄，所述主阀杆与所述调节阀杆连接，以带动所述调节阀杆活动；

压力弹簧，所述压力弹簧套设于所述调节阀杆，所述压力弹簧的一端与所述调节阀杆外周壁上的凸缘止抵，所述压力弹簧的另一端与所述主阀杆止抵；

当旋转所述手柄时，所述调节阀杆受到旋拧所述制冷机的所述充气接口内的充气螺钉，以使所述充气夹具与所述制冷机之间在连通状态和关闭状态之间切换。

2.根据权利要求1所述的用于制冷机的充气夹具，其特征在于，所述充气螺钉的端部设有密封垫，

当所述调节组件与所述充气螺钉配合以使所述密封垫处于压紧状态时，所述充气夹具与所述制冷机处于所述关闭状态，当所述调节组件与所述充气螺钉配合使所述密封垫处于非压紧状态时，所述充气夹具与所述制冷机处于连通状态。

3.根据权利要求1所述的用于制冷机的充气夹具，其特征在于，所述调节组件还包括：

压力弹簧，所述压力弹簧套设于所调节阀杆，所述压力弹簧的一端与所述调节阀杆外周壁上的凸缘止抵，所述压力弹簧的另一端与所述主阀杆止抵。

4.根据权利要求1所述的用于制冷机的充气夹具，其特征在于，所述充气夹具还包括：

压力轴承，所述压力轴承位于所述主阀杆的外周壁与所述主阀体的内周壁之间。

5.根据权利要求1所述的用于制冷机的充气夹具，其特征在于，所述充气夹具还包括：

盖板，所述盖板与所述主阀体连接，压力轴承的轴向两端分别与所述盖板和所述主阀杆外周壁上的台阶部相抵。

6.根据权利要求1所述的用于制冷机的充气夹具，其特征在于，所述主阀杆的外周壁设有密封圈，所述密封圈与所述主阀体的内周壁相抵。

7.根据权利要求1所述的用于制冷机的充气夹具，其特征在于，所述第一连接端通过快速转接头与所述高压气瓶连接。

8.根据权利要求1所述的用于制冷机的充气夹具，其特征在于，所述第一连接端的中心线与所述第二连接端的中心线垂直。

9.一种制冷机的充气方法，其特征在于，所述充气方法采用根据权利要求1-8中任一项所述的用于制冷机的充气夹具对所述制冷机进行充气，所述充气方法包括：

将所述充气夹具的所述第一连接端与所述高压气瓶连接，将所述充气夹具的第二连接端与所述制冷机的充气接口连接；

通过所述调节组件使所述充气夹具与所述制冷机处于所述连通状态；

设置控制面板的压力相关参数和循环指标；

打开所述高压气瓶的充气阀以对所述制冷机进行充气。

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