CN115254227B - 一种新型盖板式低温设备快门装置以及湿式稀释制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型盖板式低温设备快门装置以及湿式稀释制冷机，用于具有装载通道的冷板上，其中包括：盖板，盖板的一端铰接在冷板上；驱动组件，驱动组件连接盖板，盖板通过驱动组件的驱动而翻转开启装载通道；回位弹性件，回位弹性件连接盖板，回位弹性件用于通过盖板的另一端远离所述冷板进行翻转而储能，且通过释能而驱动盖板转动盖合装载通道。采用翻转的方式可以快速对装载通道进行打开和盖合，具有占用面积小且快速开合的优点。

Description

一种新型盖板式低温设备快门装置以及湿式稀释制冷机

技术领域

本发明涉及低温高真空设备技术领域，尤其涉及的是一种新型盖板式低温设备快门装置以及湿式稀释制冷机。

背景技术

在低温与超低温的仪器设备中，都有抽好真空的真空腔来放置实验用的样品与装载样品的样品杆。如在典型的湿式超低温系统中，在系统或设备的中央，位于真空腔内设置有冷板，在冷板上会留出一个自上而下的贯通通道，以使样品方便从这个贯通通道进入并装载到要进行实验的冷板上。但装载好样品后，这个通道就要迅速关闭，以避免室温热辐射对低温环境的漏热破坏。这就需要在这个通道的开口上装一个能快速打开和快速关闭的装置(低温快门)。

目前低温的湿式稀释制冷机上使用的低温快门，绝大部分都是在平面上的位移或平面上的旋转工作方式。这些平面运动的低温快门的结构中，为方便低温快门的操作，操控轴与要封闭的通道的开口之间需要间隔一定的距离，因此低温快门本身会有一定的面积，当低温快门无论是从完全闭合的状态到完全打开的状态，还是从完全打开的状态回到完全闭合的状态，低温快门都要扫过低温冷盘上的很大面积，这就需要在冷板上给低温快门留出很大的安装面积，而由于湿式低温系统紧凑、而且主要由冷板的表面提供低温环境，因此低温的冷板表面的面积就非常宝贵，常常在使用过程中都是非常珍惜，尽量能充分利用。而且在低温的冷盘上要装众多的实验装置、加热器和温度传感器等等，如果采用现有的低温快门，低温快门需要扫过的面积上无法安装这样器件与装置，对低温设备的实用性会大大降低，而且低温设备从室温降到所需的超低温温度，要花费很长的时间与能源，如果不能加以充分的利用，本身就是一种损失与浪费。如何能快速地开、闭通道的开口，又尽量少占用冷板的面积是需要解决的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型盖板式低温设备快门装置以及湿式稀释制冷机，采用翻转的方式可以快速对装载通道进行打开和盖合，具有占用面积小且快速开合的优点。

本发明的技术方案如下：

一种新型盖板式低温设备快门装置，用于带装载通道的冷板上，其中包括：

盖板，盖板的一端铰接在冷板上；

驱动组件，驱动组件连接盖板，盖板通过驱动组件的驱动而翻转开启装载通道；

回位弹性件，回位弹性件连接盖板，回位弹性件用于通过盖板的另一端远离冷板进行翻转而储能，且通过释能而驱动盖板转动盖合装载通道。

可选地，盖板的一端连接有转动轴；

冷板上设置有轴座，转动轴的两端转动连接在轴座中；

回位弹性件设置有两个，两个回位弹性件分别套设在转动轴的两端，且连接盖板和冷板。

可选地，装载通道的上表面的边缘处设置有凸起部；

当装载通道被盖合时，盖板完全抵靠凸起部。

可选地，驱动组件包括：牵引绳，牵引绳的一端连接盖板，且位于盖板远离铰接位置的一端；

转动轮，转动轮转动设置在装载通道的上方，并连接牵引绳的另一端；

机械手组件，机械手组件连接转动轮，并用于为转动轮提供旋转动力。

可选地，机械手组件包括：电动转动机械手，电动转动机械手可分离或对接转动轮；

当电动转动机械手与转动轮对接时，电转机械手的步进电机驱动转动轮转动。

可选地，驱动组件还包括：导向轮，导向轮设置在转动轮与盖板之间，牵引绳套设在转动轮上以改变移动方向。

可选地，盖板和冷板上连接有无氧铜热沉柔性连接件。

可选地，冷板设置有多层，每层冷板上均铰接有盖板，每层盖板上均连接有回位弹性件；

驱动组件连接在最外层的盖板上；

多层盖板之间连接有拉线，拉线穿过装载通道而连接上下相邻的盖板。

可选地，冷板的上方设置有限位开关，当装载通道开启时，限位开关通过盖板的触碰而停止驱动组件的动力输出。

本方案还提出一种湿式稀释制冷机，其中，包括带装载通道的冷板，以及如上所述的新型盖板式低温设备快门装置。

有益效果：与现有技术相比，本发明提出的一种新型盖板式低温设备快门装置以及湿式稀释制冷机，其中当需要打开装载通道时，驱动组件启动，并带动盖板转动，由于盖板的一端铰接，从而使盖板迅速翻起，使装载通道打开，同时回位弹性件通过盖板的转动而储能。装载样品的装置快速通过装载通道，并让样品安装就位。样品安装就位后，快速从装载通道内撤出样品装载装置，同时驱动组件收到指令，其不对盖板使能，盖板在没有了驱动组件的约束与控制后，会在回位弹性件的释能下而转动盖合装载通道；采用盖板翻转的方式可以快速对装载通道进行打开和盖合，只是在上下方向上占用空间而对于冷板的表面积的占用面积小，不占过多的冷板上的低温区域的面积。而且通过回位弹性件的作用下可以使盖板迅速封盖装载通道，保证没有大的热辐射的漏热渗透。

附图说明

图1为本发明一种新型盖板式低温设备快门装置的实施例应用在冷板上的结构示意图；

图2为图1的A部放大图；

图3为本发明一种新型盖板式低温设备快门装置的实施例应用在冷板上的左视图；

图4为本发明一种新型盖板式低温设备快门装置的实施例应用在冷板上的局部视图；

图5为本发明一种新型盖板式低温设备快门装置的实施例的凸起部的局部剖视图。

图中各标号：100、内腔；110、冷板；120、装载通道；130、轴座；140、凸起部；200、盖板；210、转动轴；220、无氧铜热沉柔性连接件；230、拉线；300、驱动组件；310、牵引绳；320、转动轮；330、电动转动机械手；340、导向轮；400、回位弹性件；500、限位开关。

具体实施方式

本发明提供了一种新型盖板式低温设备快门装置以及湿式稀释制冷机，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明可选地详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例的具体结构如下：

如图1、图2所示，本实施例提出一种新型盖板式低温设备快门装置，可设置在低温设备和高真空仪器设备中，例如干式或湿式超低温设备和超低温系统等，以低温设备为例，通常低温设备内具有真空腔，真空腔内设置有冷板110，通过冷板110来传导冷量，使冷板上形成低温环境。在真空腔内通过多层冷板分隔出多层内腔100，以内腔100沿上下方向设置为例，如果要将实验样品放置到内腔100中的最低温度冷板(最下层冷板)上，则需要在上层的冷板110开设装载通道120，且开设装载通道120贯穿中间冷板，以方便装载样品的装置快速通过装载通道120，并让样品进入到相应的内腔100中，进行实验或存放。本新型盖板式低温设备快门装置包括：盖板200，驱动组件300，以及回位弹性件400。盖板200的一端铰接在冷板110的上表面上；从而使盖板200可以翻转而打开装载通道120或覆盖而关闭装载通道120。驱动组件300连接盖板200，盖板200通过驱动组件300的驱动而翻转开启装载通道120。回位弹性件400连接盖板200，回位弹性件400用于通过盖板200的另一端远离冷板110进行翻转而储能，且通过释能而驱动盖板200转动盖合装载通道120；当盖板200向上翻转时，压缩回位弹性件400，从而使回位弹性件400变形而储能；当驱动组件300停止驱动盖板200时，盖板200在回位弹性件400的弹力作用下而快速向下转动，并盖上装载通道120。

上述实施例中当需要打开装载通道120时，驱动组件300启动，并带动盖板200转动，由于盖板200的一端铰接，从而使盖板200迅速翻起，使装载通道120打开，同时回位弹性件400通过盖板200的转动而储能。装载样品的装置快速通过装载通道120，并让样品安装就位。样品安装就位后，快速从装载通道120内撤出样品装载装置，同时驱动组件300收到指令，其不对盖板200使能，盖板200在没有了驱动组件300的约束与控制后，会在回位弹性件400的释能下而转动盖合装载通道120；采用盖板200翻转的方式可以快速对装载通道120进行打开和盖合，只是在上下方向上占用空间而对于冷板110的表面积的占用面积小，不占用传感器和实验仪器在冷板110上的安装面积。而且通过回位弹性件400的作用下可以使盖板200迅速封盖装载通道120的上表面，保证没有大的热辐射的漏热渗透。

采用本实施例不仅实现快速开启和关闭装载通道120的功能，能做到装载样品迅速快捷，而且由新型盖板式低温设备快门装置带来的漏热影响也非常小，几乎可以忽略不计。因此，本新型盖板式低温设备快门装置实际的使用效果良好，不过多占用冷板110的表面宝贵的低温区域面积，所节约的冷板110面积非常可观。

如图1、图2所示，本实施例中的冷板110的上表面设置有轴座130，轴座130沿左右方向间隔设置，盖板200的一端连接有转动轴210，转动轴210的两端可以通过轴承转动连接在轴座130中。通过转动轴210可以使盖板200在冷板110的上表面上进行灵活转动。回位弹性件400设置有两个，两个回位弹性件400分别套设在转动轴210的两端，且连接盖板200和冷板110；通过在转动轴210的两端均设置回位弹性件400，从而可以在盖板200的左右两侧通过回位弹性件400进行储能和释能，从而提高盖板200的回位速度，而且通过回位弹性件400对盖板200两侧进行施力，使盖板200左右两侧受力更稳定，这样盖合装载通道120后，盖板200的压力比较均匀，实用更稳定盖合。

本实施例中的回位弹性件400可以选用扭力弹簧，扭力弹簧的一端连接在冷板110上，另一端连接在盖板200上，且两端所产生的弹力使盖板200压盖冷板110。扭力弹簧可以直接套设在回位弹性件400上，这样不占用冷板110过多的安装面积，有助于减小本装置的安装占用空间。

如图2所示，本实施例中的装载通道120上表面的边缘处设置有凸起部140，凸起部140环绕开口一圈设置，由于盖板200的一端铰接，其旋转中心是高于冷板110平面的；如果不采用本凸起部140，那么盖板200在翻转后挡住装载通道120时，如果装载通道120处有缝隙，如果有光从缝隙内进入会因为热辐射而导致漏热渗透。而通过本凸起部140，在盖合后，可以使盖板200的下表面盖压装载通道120，从而避免因为缝隙而造成漏热渗透。如图5所示，本实施例中的凸起部140可以是铜制缓冲接触圈，铜制缓冲接触圈其具体结构中，以过中轴的竖直方向的截面为例，铜制缓冲接触圈的侧壁呈S形设置，铜制缓冲接触圈的上表面绕开口具有一定面积的环形平面。这样铜制缓冲接触圈的上表面与盖板200进行很好地接触，不易造成漏热渗透。当盖板200翻转回位时，具有一定的冲击力，而通过采用S形侧壁结构不仅具有一定的弹性，从而可以对盖板200的下压过程进行一定的缓冲。

如图1、图3所示，本实施例中的驱动组件300位于真空腔内，其具体包括：牵引绳310，转动轮320，以及机械手组件。牵引绳310的一端连接盖板200，且位于盖板200远离铰接位置的一端；牵引绳310可以预设较长的预定长度，从而使转动轮320和机械手组件可以远离冷板110的上表面设置，进一步的减少了对冷板110上表面的安装面积的占用。转动轮320转动设置在装载通道120的上方，并连接牵引绳310的另一端；转动轮320位于真空腔内可以远离冷板110和装置通道设置。机械手组件的执行部分位于真空腔中，通过机械手组件位于真空腔内的执行部分受到控制而活动到预设位置后连接转动轮320，并用于为转动轮320提供旋转动力；机械手组件驱动转动轮320旋转，从而对牵引绳310进行收卷和放卷，在进行收卷时，牵引绳310拉动盖板200绕转动轴210的轴线转动，从而开启装载通道120；在需要关闭装载通道120时，机械手组件断开动力，使转动轮320不受力而对牵引绳310放卷，盖板200在扭力弹簧的作用下而迅速向下转动并盖住装载通道120。

本实施例中的牵引绳310可以是钢索绳，其不仅可以弯曲变向，而且具有很强的承载能力，使用稳定，不易损坏。另外本实施例中应用在低温环境下，其也耐低温。而且牵引绳310在真空腔内可以延伸并远离冷板110的表面，除了不占用冷板110的表面空间外，其对盖板200的低温的传导性能有限，可以有效避免漏热。

如图1、图3所示，另外，本实施例中的驱动组件300还包括导向轮340，导向轮340设置在转动轮320与盖板200之间，牵引绳310套设在转动轮320上以改变移动方向。采用导向轮340可以使原本只沿竖直方向设置的牵引绳310的方向改变，使其连接盖板200的一段沿水平方向倾斜一定角度，而连接导向轮340的一段沿竖直方向设置，这样当牵引绳310进行收卷时，牵引绳310的一端可以与盖板200的上表面保持在90°左右(接近90°)的提拉角度，这样就能将拉力几乎全部用于转动盖板200上，从而提高了翻转盖板200的效率，更加方便盖板200的上翻。

本实施例中的机械手组件具体包括：电动转动机械手330，电动转动机械手330具有步进电机。电动转动机械手330作为执行部分而可移动设置在真空腔内并位于冷板110的上方，机械手组件与冷板110间隔设置而不会占用冷板110的表面面积。步进电机通过电动转动机械手330的驱动而可以与转动轮320进行对接或分离，步进电机通过对接转动轮320而驱动转动轮320转动。因此，步进电机通过机械手电动转动机械手330的驱动不仅仅可以连接本实施例中的转动轮320对牵引绳310进行收卷驱动，而且可以脱离转动轮320而被电动转动机械手330带动后而作为机械手与其他装置进行配合作为其他用途。

本实施例中的电动转动机械手330的步进电机不仅能实现实时智能控制，而且在本装置的运行过程中，无论是控制精度还是开启的时机，都能得到有效、可靠的保障。而且采用机械手进行对接操作，可以实现对实验过程的智能控制，提高了实验的效率。

另外，机械手组件还可以是手动转动机械手，其不具有步进电机的自动旋转功能，而是直接通过手动而带动转动轮，从而对转动轮进行施力使转动轮转动。

如图2、图4所示，本实施例中的盖板200和冷板110上连接有无氧铜热沉柔性连接件220。无氧铜热沉柔性连接件220在盖板200开启装载通道120和封盖装载通道120的过程中，均将盖板200和冷板110进行连接。无氧铜热沉柔性连接件220具有优良的传导热量的性能，从而使盖板200和冷板110之间持续进行热量传导，用以保证无论是闭合还是敞开状态时盖板200与所在的冷板110的温度都相同。本实施例中的无氧铜热沉柔性连接件220采用的是热沉连接铜制软绳，其具有优良的耐低温性能，且能进行热量传导，其在盖板200翻转时可以适应性变形，不会影响到盖板200的上翻和下盖。本实施例中的铜制软绳设置有两件，两件铜制软绳分别连接在盖板200的左右两侧，这样从左右两侧对盖板200进行传导冷量，使导冷更加均衡，盖板200上降温更快，低温分布更加均匀。

如图1、图3所示，本实施例中的盖板200的上方设置有限位开关500，当装载通道120开启时，限位开关500通过盖板200的触碰而停止驱动组件300的动力输出。具体地，限位开关500通过支架进行固定，支架可固定在上一层冷板的下表面，从而使限位开关500位于盖板所在冷板的上方，这样就不会占用下方的冷板110的表面面积。通过将限位开关500悬置在盖板200的上方，以使盖板200在向上完全翻开时(例如盖板与冷板表面垂直或接近垂直时)被盖板200的上表面触碰到，从而发送信号给机械手组件的电动转动机械手，使机械手组件的电动转动机械手停止转动。

如图3、图4所示，本实施例中的冷板设置有多层，最上层的冷板110和中间层的冷板上均铰接有盖板200，每层盖板200上均连接有回位弹性件400。驱动组件300连接在最外层的盖板200上，多层盖板200之间连接有拉线230，拉线230穿过装载通道120而连接上下相邻的盖板200；各层盖板200之间的拉线230是绷紧状态，因此，最上层的盖板200在上翻时，通过拉线230而带动下面每层的盖板200也可进行上翻，因此打开中间层的冷板上的开口。通过在真空腔中设置多层不同温度的冷板，冷板为低温状态，位于不同高度位置的冷板上的盖板200均可通过拉绳而互相串联起来，最后在最上层的盖板200上通过一根牵引绳310来一起控制，从而实现所有的盖板200的同时关闭与打开。

本实施例的具体工作过程为：当需要打开装载通道120时，步进电机在电动转动机械手330的驱动下迅速与转动轮320结合，在得到指令的步进电机带动转动轮320转动，收卷牵引绳310，牵引绳310向上提升并拉动几个盖板200一起向上迅速翻起打开，在盖板200处于接近竖直位置时，盖板200的上表面触碰到限位开关500，步进电机停止转动，此时几个串联的盖板200也停止下来，各层的冷板上的装载通道120均打开。装载样品的装置快速通过开口位置的凸起部140，并让样品安装就位，并快速从凸起部140中撤出样品装载装置。同时机械手也收到指令，使电动转动机械手330与转动轮320脱开，转动轮320没有了电动转动机械手330的约束与控制，各层的盖板200在各自转动轴210上扭力弹簧的作用下，马上使盖板200回位到凸起部140上并盖住装载通道120，使盖板200的下表面与凸起部140(铜制缓冲接触圈)很好地接触好，保证没有大的热辐射的漏热渗透。至此，新型盖板200式快门装载就算完成了整个工作过程。

本实施例中采用的盖板200上翻和下盖的转动形式对开口进行开启和封闭，几乎不占用各冷板的上表面上宝贵的装载、测试面积，整体结构简单、操控方便，用一个机械手组件同时控制几个串联在一起的盖板200，运作效率高。且本新型盖板式低温设备快门装置结构紧凑，节省了很大的冷板的表面空间，各盖板200之间既有联系，又相对独立互不干扰。使用、安装与调试都十分方便。同时，各盖板200的开启过程全程由指令控制的转动步进电机来实现，达到了实时智能控制，无论是控制精度还是开启的时机，都能得到有效、可靠的保障。本新型盖板式低温设备快门装置不占用各冷板的面积与使用空间，关闭与开启都非常迅速和灵活。只需要在实际使用和安装时注意一下盖板200开启时的位置，不要和周围的零件产生干扰或触碰即可。

本实施例还提出一种湿式稀释制冷机，其中，湿式稀释制冷机包括具有装载通道120的冷板110，以及如上所述的新型盖板式低温设备快门装置。

本实施例中将新型盖板式低温设备快门装置可以应用在湿式稀释制冷机的具有装载通道120的冷板110上。不仅在湿式稀释制冷机中实现快速开启和关闭装载通道120的功能，能做到装载样品迅速快捷，而且由新型盖板式低温设备快门装置带来的漏热影响也非常小，几乎可以忽略不计。因此，带有新型盖板式低温设备快门装置的湿式稀释制冷机在实际的使用时效果良好，其内的冷板110上可以节约出大量面积，使湿式稀释制冷机的实用性更强。

综上所述，本发明提出的一种新型盖板式低温设备快门装置以及湿式稀释制冷机，其中当需要打开装载通道120时，驱动组件300启动，并带动盖板200转动，由于盖板200的一端铰接，从而使盖板200迅速翻起，使装载通道120打开，同时回位弹性件400通过盖板200的转动而储能。装载样品的装置快速通过装载通道120，并让样品安装就位。样品安装就位后，快速从装载通道120内撤出样品装载装置，同时驱动组件300收到指令，其不对盖板200使能，盖板200在没有了驱动组件300的约束与控制后，会在回位弹性件400的释能下而转动盖合装载通道120；采用盖板200翻转的方式可以快速对装载通道120进行打开和盖合，只是在上下方向上占用空间而对于冷板110的表面积的占用面积小，不占过多的冷板110上的低温区域的面积。而且通过回位弹性件400的作用下可以使盖板200迅速封盖装载通道120，保证没有大的热辐射的漏热渗透。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型盖板式低温设备快门装置，用于具有装载通道的冷板上，其特征在于，所述新型盖板式低温设备快门装置包括：

盖板，所述盖板的一端铰接在所述冷板上；

驱动组件，所述驱动组件连接所述盖板，所述盖板通过所述驱动组件的驱动而翻转开启所述装载通道；

回位弹性件，所述回位弹性件连接所述盖板，所述回位弹性件用于通过所述盖板的另一端远离所述冷板进行翻转而储能，且通过释能而驱动所述盖板转动盖合所述装载通道；

所述装载通道的上表面的边缘处设置有凸起部，所述凸起部环绕所述装载通道的开口一圈设置，当所述装载通道盖合时，所述盖板完全抵靠所述凸起部；

所述驱动组件包括：牵引绳，所述牵引绳的一端连接所述盖板，且位于所述盖板远离铰接位置的一端；

转动轮，所述转动轮转动设置在所述装载通道的上方，并连接所述牵引绳的另一端；

机械手组件，所述机械手组件连接所述转动轮，并用于为所述转动轮提供旋转动力。

2.根据权利要求1所述的新型盖板式低温设备快门装置，其特征在于，所述盖板的一端连接有转动轴；

所述冷板上设置有轴座，所述转动轴的两端转动连接在所述轴座中；

所述回位弹性件设置有两个，两个所述回位弹性件分别套设在所述转动轴的两端，且连接所述盖板和所述冷板。

3.根据权利要求1所述的新型盖板式低温设备快门装置，其特征在于，所述机械手组件包括：电动转动机械手，所述电动转动机械手可分离或对接所述转动轮；

当所述电动转动机械手与所述转动轮对接时，所述电动转动机械手的步进电机驱动所述转动轮转动。

4.根据权利要求1所述的新型盖板式低温设备快门装置，其特征在于，所述驱动组件还包括：导向轮，所述导向轮设置在所述转动轮与所述盖板之间，所述牵引绳套设在所述转动轮上以改变移动方向。

5.根据权利要求1所述的新型盖板式低温设备快门装置，其特征在于，所述盖板和所述冷板上连接有无氧铜热沉柔性连接件。

6.根据权利要求1所述的新型盖板式低温设备快门装置，其特征在于，所述冷板设置有多层，每层所述冷板上均铰接有盖板，每层盖板上均连接有回位弹性件；

所述驱动组件的牵引绳连接在最外层的盖板上；

多层盖板之间连接有拉线，所述拉线穿过所述装载通道而连接上下相邻的盖板。

7.根据权利要求1所述的新型盖板式低温设备快门装置，其特征在于，所述盖板的上方设置有限位开关，当所述装载通道开启时，所述限位开关通过所述盖板的触碰而停止所述驱动组件的动力输出。

8.一种湿式稀释制冷机，其特征在于，包括带装载通道的冷板，以及如权利要求1-7任一所述的新型盖板式低温设备快门装置。

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