CN1467460A - 热管式脉冲管制冷机冷量输送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置，热管冷凝段与制冷机冷头耦合，蒸发段与被冷却器件耦合；冷凝段可设冷凝段端盖与制冷机冷头接触耦合，蒸发段可设蒸发段端盖与被冷却器件耦合；热管冷凝段可插入紫铜做的带法兰的套筒中与制冷机冷头接触耦合；蒸发段插入被冷却器件中接触耦合；也可将冷凝段及其端盖插入套筒中，与制冷机冷头接触的冷头法兰和套筒法兰螺纹连接；蒸发段及其端盖插入被冷却器件中。冷量从制冷机冷头，被冷却器件通过热管传递给被冷却器件，在不引入任何机械运动部件情况下，利用热管实现了源汇分隔和单向导热，具有高传热能力，结构简单，重量轻，工作可靠，可解决脉冲管制冷机大功率制冷量的快速输送问题。
Description
技术领域
本发明属于制冷与低温技术领域，特别涉及到一种热管式脉冲管制冷机冷量输送装置。
背景技术
脉冲管制冷机是广泛应用于红外探测器和高温超导器件的冷却的一种小型低温制冷机。脉冲管制冷机的冷头与被冷却器件之间的热连接器件应该具备以下要求：传热能力高，两端温差小，传输距离大，热二级管特性和能弯曲利于安装等等。本发明提供一种满足以上要求的取代传统的热连接器件(金属棒)的新型连接装置，即热管式脉冲管制冷机的冷量输送装置，以解决将脉冲管制冷机的大功率制冷量快速传输到被冷却器件的问题。
在众多的传热元件中，热管是人们所知的最有效的传热元件之一，它可将大量热量通过其很小的截面积远距离地传输而无需外加动力。热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。即便是传热介质的导热率和蒸发潜热都较低的低温热管，它的热阻也比最好的金属导体小几十倍。
低温热管曾被用作空间红外探测器和辐射制冷机间的高效传热元件，其优点是减轻制冷系统的重量和提高可靠性。热管也被用作冷藏箱和斯特林制冷机之间的传热元件。专利号为CN99213666实用新型专利《改良斯特林制冷机冷量输配装置》的技术特征在于，它由耦合换热装置、与耦合换热装置连接的热管过渡段和与热管过渡段连接的热管蒸发段组成。耦合换热装置由斯特林制冷机的冷头和冷凝器组成，其中冷头内部有连接斯特林制冷机的压缩缸内腔和膨胀缸内腔的工质通道，而冷凝器则出槽型冷凝排、一个作为热管气体工质出口的出口导管、热管接头和密封壳体构成。该专利中所用的热管不是一个由蒸发段、绝热段和冷凝段三部分组成的统一整体，而是冷凝段独立成为一部分，与其它两部分用法兰连接。冷凝段内部结构复杂，它与斯特林制冷机的冷头耦合在一起构成耦合换热装置，布置在冷藏箱的顶部壁板上，它通过热管过渡段与布置在冷藏箱四壁上的热管蒸发段连接，无需任何动力就可以快速、大密度交换热量，可以将冷头上的大密度冷流迅速输配到冷藏箱(库)中去。
尽管上述专利中热管已被用作冷藏箱和斯特林制冷机之间的热连接，但该专利的具体技术方案是仅针对斯特林制冷机的特点而设计的，而且结构复杂而笨重，不适用于体积小重量轻的脉冲管制冷机的冷量输送的需要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述传统的用金属棒连接被冷却器与脉冲管制冷机冷头进行传热及用热管连接制冷机进行冷量输送装置存在的诸多缺陷，而提供一种用具有高的导热率，优良的等温性，单向热量导通和重量轻等优良特性的低温热管来取代铜棒，来实现脉冲管制冷机大功率制冷量的快速输送的装置。本发明结构简单，重量轻，尤其适合脉冲管制冷机的冷量输送。
本发明技术方案如下：
本发明提供的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置，包括热管，其特征在于，热管2的冷凝段与脉冲管制冷机冷头9耦合，热管的蒸发段与被冷却器件1耦合；所述热管冷凝段设有冷凝段端盖201，冷凝段端盖201与制冷机冷头9直接接触耦合，热管蒸发段设有蒸发段端盖202，蒸发段端盖202与被冷却器件1耦合；热管冷凝段插入紫铜做的带法兰的套筒10中，结合处用导热胶粘结，套筒10与脉冲管制冷机冷头9直接接触耦合；蒸发段插入被冷却器件1的内孔中直接接触耦合，结合处用导热胶粘结；所述热管2的冷凝段及冷凝段端盖201插入紫铜做的带法兰的套筒10中，与脉冲管制冷机冷头9相接触的冷头法兰3和套筒法兰101螺纹连接；蒸发段及蒸发段端盖202插入被冷却器件的内孔中；所述脉冲管制冷机为同轴型或U型脉冲管制冷机；所述热管2为矩形槽道热管或者丝网芯热管，以氮为工质，工作于液氮温区。
本发明提供的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置的优点在于：其热管蒸发段与被冷却器件耦合，热管冷凝段与脉冲管制冷机的冷头耦合，冷量从脉冲管制冷机冷头通过热管传递给被冷却器件，在不引入任何机械运动部件的情况下，利用热管实现了源汇分隔和单向导热，并具有很高的传热能力，结构简单，重量轻，工作可靠，尤其适合脉冲管制冷机的冷量输送。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为图1的A-A的剖面示意图；
图3为本发明的整体(U型)结构示意图；
其中：被冷却器件1 热管2 冷头法兰3
脉冲管制冷机4 小孔阀5 气库6
压缩机7 向进气阀8 制冷机冷头9
冷凝段法兰10 充液管11 冷凝段端盖201
蒸发段端盖202 蓄冷器401 导热胶12
脉冲管402 丝网403
具体实施方式
本发明还将结合附图对实施例作进一步详述：
图1和图2分别为本发明的结构示意图，图1中制冷机的蓄冷器和脉冲管(同心)同轴放置，图3中制冷机的蓄冷器和脉冲管(U型)同轴放置，图2为图1的A-A的剖面示意；由图1、图2和图3可知，本发明提供的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置，热管2的冷凝段与脉冲管制冷机冷头9耦合，热管的蒸发段与被冷却器件1耦合；所述热管冷凝段设有冷凝段端盖201，冷凝段端盖201与制冷机冷头9直接接触耦合，热管蒸发段设有蒸发段端盖202，蒸发段端盖202与被冷却器件1耦合；热管冷凝段插入紫铜做的带法兰的套筒10中，结合处用导热胶粘结，套筒10与脉冲管制冷机冷头9直接接触耦合；蒸发段插入被冷却器件1的内孔中直接接触耦合，结合处用导热胶粘结；所述热管2的冷凝段及冷凝段端盖201插入紫铜做的带法兰的套筒10中，与脉冲管制冷机冷头9相接触的冷头法兰3和套筒法兰101螺纹连接；蒸发段及蒸发段端盖202插入被冷却器件的内孔中；所述脉冲管制冷机为同轴型或U型脉冲管制冷机；所述热管2为矩形槽道热管或者丝网芯热管，以氮为工质，工作于液氮温区。
图1所示的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置，是：通过小型低温热管2的蒸发段与被冷却器件1连接，冷头法兰3和冷凝段法兰10与脉冲管制冷机冷头9耦合，冷量从脉冲管制冷机冷头9通过热管2和法兰3、10传递给被冷却器件1。在不引入任何机械运动部件的情况下，利用热管实现了源汇分隔和单向导热，并具有很高的传热能力，结构简单，重量轻，工作可靠，以解决脉冲管制冷机的冷量输送问题。
其冷量输送过程是：聚集在制冷机冷头9上的大功率的冷量，一部分通过冷头9(对U型而言)或者冷头法兰3(对同轴型而言)传给冷凝段法兰10，接着通过导热胶12传给热管2的冷凝段，再利用热管2传输到与热管2的蒸发段耦合的被冷却器件1；另一部分通过冷头9传给与之直接接触的冷凝段端盖201，再利用热管2传输到与热管2的蒸发段耦合的被冷却器件1。
其优点在于，热管2的蒸发段与被冷却器件1耦合，热管2的冷凝段与脉冲管制冷机的冷头9耦合，冷量从脉冲管制冷机冷头9通过热管2、冷头法兰3、冷凝段法兰10和导热胶12传递给被冷却器件1，在不引入任何机械运动部件的情况下，利用热管2实现了源汇分隔和单向导热，并具有很高的传热能力，结构简单，重量轻，工作可靠，尤其适合脉冲管制冷机的冷量输送。
Claims (6)
1、一种包括热管的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置，其特征在于，热管(2)的冷凝段与脉冲管制冷机冷头(9)耦合，热管的蒸发段与被冷却器件(1)耦合。
2、按权利要求书1所述的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置，其特征在于，热管冷凝段设有冷凝段端盖(201)，冷凝段端盖(201)与制冷机冷头(9)直接接触耦合，热管蒸发段设有蒸发段端盖(202)，蒸发段端盖(202)与被冷却器件(1)耦合。
3、按权利要求书1所述的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置，其特征在于，热管冷凝段插入紫铜做的带法兰的套筒(10)中，结合处用导热胶粘结，套筒(10)与脉冲管制冷机冷头(9)直接接触耦合；蒸发段插入被冷却器件(1)的内孔中直接接触耦合，结合处用导热胶粘结。
4、权利要求书2所述的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置，其特征在于，所述热管(2)的冷凝段及冷凝段端盖(201)插入紫铜做的带法兰的套筒(10)中，与脉冲管制冷机冷头(9)相接触的冷头法兰(3)和套筒法兰(101)螺纹连接；蒸发段及蒸发段端盖(202)插入被冷却器件的内孔中。
5、按权利要求1所述的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置，其特征在于，所述脉冲管制冷机为同轴型或U型脉冲管制冷机。
6、按权利要求1所述的热管式脉冲管制冷机冷量输送装置，其特征在于，所述热管为矩形槽道热管或者丝网芯热管，以氮为工质，工作于液氮温区。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |