CN204513837U - 同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构 - Google Patents

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CN204513837U CN201420770613.9U CN201420770613U CN204513837U CN 204513837 U CN204513837 U CN 204513837U CN 201420770613 U CN201420770613 U CN 201420770613U CN 204513837 U CN204513837 U CN 204513837U
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Abstract

本专利公开了一种同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构，结构由热端换热器、冷头、导热带、冷板、高反射冷屏、防辐射屏、工字形杜瓦、杜瓦盖、细框架结构、设备箱组成。脉冲管制冷机可靠性高、工作寿命长，且冷端无运动部件，消除了冷端运动振动对高温超导滤波器信号传输的影响。本专利充分利用同轴脉冲管制冷机易耦合、整体结构紧凑等优点，可为高温超导滤波器提供稳定可靠、低噪声、低振动的低温冷源。本专利对高温超导滤波器进一步的推广应用以及同轴脉冲管制冷机在移动通讯等领域的实用化有着积极的意义。

Description

同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构
技术领域
本专利的技术领域涉及制冷与低温工程领域、超导工程领域和通信工程领域，涉及脉冲管制冷机和高温超导滤波器，特别涉及一种同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构。
背景技术
高温超导技术作为近年来发展迅猛的前沿技术之一，应用于移动通信领域，具有许多优势，特别是高温超导材料制成的高温超导滤波器，与常规的滤波器相比，其通带损失小，阻带抑制大、边带陡峭、可制成极窄带滤波器、体积小、质量轻。应用于民用移动通信领域，高温超导滤波器可显著提高移动基站的选择性、灵敏度和信息传输速度、提高通话质量、增加通话容量、扩大基站覆盖面积、增强基站抗干扰能力、降低手机发射功率。随着高温超导滤波器理论和制造工艺的成熟，以及移动通讯业在全球范围内的迅猛发展，高温超导滤波器有望为全球移动通信领域带来革命性的变化。
移动基站用高温超导滤波器最佳工作环境温度为60～80K，目前在此温区，小型低温机械制冷机作为冷源，可以很好的满足高温超导滤波器冷量要求，考虑到高温超导滤波器的外在工作环境，除冷量要求外，还需要制冷机具有稳定、高效、低干扰、长寿命、小体积、轻重量等特点。目前，国内外移动基站用高温超导滤波器产品大多采用斯特林制冷机作为低温冷源，但由于斯特林制冷机冷头端排出器等运动部件会带来机械振动及电磁干扰信号，对高温超导滤波器的工作输出信号有较大影响。而且斯特林制冷机的可靠性和工作寿命也是影响其工作性能的一个较大瓶颈。
脉冲管制冷机在20世纪80年代以后投入使用，与其他小型回热式低温制冷机尤其是斯特林制冷机相比，其在冷端无运动部件，相位调节由被动调相机构完成，具有冷量大、效率高、冷端无机械振动、可靠性高、预期寿命长等诸多优点。根据不同的结构特征，脉冲管制冷机可分为同轴型、U型、直线型三种型式，如图1所示，其中同轴型脉冲管制冷机结构最为紧凑，在结构上对斯特林制冷机有很好的替代性，在移动基站高温超导滤波器的冷却应用上具有极大优势。
发明内容
鉴于高温超导滤波器及同轴脉冲管制冷机的特点，本专利提出同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构，目的在于，充分利用同轴脉冲管制冷机低振动、在60～80K温区效率高、冷量大、结构紧凑等优点，为高温超导滤波器提供稳定可靠低噪声低振动的低温冷源。
所发明的同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构如图2所示，由热端换热器7、冷头27、导热带23、冷板17、高反射冷屏24、防辐射屏25、工字形杜瓦14、杜瓦盖18、细框架结构21、设备箱9组成，其特征如下：
同轴脉冲管制冷机脉冲管4同心地插入蓄冷器3中，压缩机1通过连管2与同轴脉冲管制冷机热端换热器7相连，与调相机构5和气库6共同组成同轴脉冲管制冷机；制冷工质在制冷机内部往复流动，通过调相机构5和气库6的调相作用，在冷头27处产生冷量，冷头27左侧有中心孔38，通过熔焊将导热带23中部平台39与中心孔38端面相连；导热带23具有一定弹性，呈几字形结构，将冷头27处产生冷量传递至冷板17；在冷头27中心孔38端面一侧有直径约1.0～3.0mm真空通道16，作用为在抽真空时使冷头27中心孔38内聚积的空气通过排出；冷板17中心凸台41插入冷头27中心孔38，压于导热带23两端平台40上；冷板17与冷头27之间涂有导热硅脂；高温超导滤波器20下端面放置有高导热系数的铟片19，铟片19放置于冷板17端面浅槽42内，三者通过螺钉紧固连接，其中铟片19与冷板17端面浅槽42上有用于固定高温超导滤波器20的均布通孔43和槽面螺纹孔44；高温超导滤波器20、铟片19与冷板17之间涂有导热硅脂；高温超导滤波器20放置于高反射冷屏24之中以减少热辐射导致的热量损失，高反射冷屏24为几字形结构，底边平台有均布通孔45，通过螺钉紧固连接防辐射屏25于冷板17端面，其中冷板17端面相对应处有均布螺纹孔46，防辐射屏25顶部有均布通孔47；防辐射壁35厚度在0.5～2.0mm之间；蓄冷器3及冷头27外表面裹有多层单面镀铝聚脂薄膜28；细框架结构21连接于工字形杜瓦14上法兰61端面，由3～10条直径1.0～5.0mm的细棒组成，呈笼状结构，在外侧裹有多层高反射材料22；热端换热器7、工字形杜瓦14、杜瓦盖18组成真空室，三者通过螺钉相连接，利用密封圈进行密封；杜瓦盖18侧壁安装有真空阀座26，为抽真空接口；高温超导滤波器20的信号输入与输出利用与两端同轴-微带接头相连接的同轴电缆29，穿过高反射冷屏24侧壁的通孔49连接于工字形杜瓦14上法兰61端面的密封电连接器30，并通过信号传输线13和信号传输线15将信号传送至电控及信号采集装置10；电控及信号采集装置10在设备箱9外侧布置有外部的电源及信号接口；高温超导滤波器20与同轴脉冲管制冷机耦合后整体放置于设备箱9；设备箱9由横挡板12和竖挡板31分隔为三个部分，横挡板12下方放置固定压缩机1及电控及信号采集装置10，横挡板12上方放置同轴脉冲管制冷机冷指，竖挡板31右侧为热端换热器7及调相装置5和气库6，左侧为高温超导滤波器20及真空杜瓦组件；压缩机1通过支架8固定于设备箱9底板51，并放置于散热支撑平台36之上；横挡板12中部位于连管2位置处有长方狭缝孔37，方便连管2穿过与热端换热器7相连接；左侧有通道52方便信号传输线13和信号传输线15通过；同轴脉冲管制冷机冷指热端换热器7利用支架32固定于设备箱9底板51，支架32的下方放置于横挡板12上；竖挡板31由两片对称挡板组成，每片挡板中心有半圆槽59，在竖挡板31两侧各有一片环形夹板58，安装后形成圆形孔60，工字形杜瓦14即放置于圆形孔60上固定；工字形杜瓦14上法兰61放置于设备箱9左侧板50的圆孔62上；将设备箱9的箱体上盖63及设备箱9左侧板盖64放置好，使得高温超导滤波器20及同轴脉冲管制冷机整体封装于设备箱9内；设备箱9的上侧板53中部位置留有风扇安装孔54，右侧板55中部位置留有栅栏安装孔56，分别安装有风扇34和风扇栅栏33以及栅栏35；从而共同形成一种同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构。
所发明的同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器结构的制造方法如下：
同轴脉冲管制冷机冷头27采用导热性能良好的高纯无氧铜材料制作而成，在冷头27左端面车中心孔38，精车中心孔38端面，平面度在0.02～0.10mm，在中心孔38端面下侧钻直径为1.0～3.0mm通孔，形成真空通道16；导热带23由10～50片厚为0.1～1.0mm的紫铜箔组成，每片紫铜箔长度为10～100mm，通过折弯形成整体的几字形结构；导热带23中部平台39熔焊连接于中心孔38端面；冷板17中心凸台41外径略小于冷头27中心孔38内径；冷板17中心凸台41插入冷头27中心孔38，压于导热带23两端平台40上；冷板17左端面车深度为0.1～1.0mm的端面浅槽42，平面度在0.02～0.10mm；高温超导滤波器20放置于厚度0.1～1.0mm的铟片19之上，铟片19放置于冷板17端面浅槽42内，三者通过螺钉紧固连接，其中冷板17端面浅槽42上攻槽面螺纹孔44，铟片19有均布通孔43；高温超导滤波器20、铟片19与冷板17端面浅槽42之间涂有适量导热硅脂；高温超导滤波器20放置于高反射冷屏24中；高反射冷屏24由具有高反射率的材料制成，厚度0.5～2.0mm，在坯件两面抛光处理，整体折弯后截面呈几字形结构，并在四面折弯臂的相交处利用激光焊焊接为一体后整体发黑，经发黑处理后将其外表面进行镜面抛光；底边平台车均布通孔45，通过螺钉连接防辐射屏25于冷板17端面，在冷板17端面相对应处车均布螺纹孔46；防辐射屏25由具有高反射率的材料制成，整体厚度0.5～2.0mm，在其顶部车均布通孔47，防辐射壁48厚度为0.5～2.0mm；蓄冷器3及冷头27外表面裹多层单面镀铝聚脂薄膜28；细框架结构21由3～10条直径约1.0～5.0mm的细棒组成，在相交处通过银焊连为一体，呈笼状结构，安装于工字形杜瓦14上法兰61端面，细框架结构21外裹有多层高反射材料22；精车并研磨热端换热器7法兰65端面，平面度在0.02～0.10mm，与工字形杜瓦14下法兰66紧密贴合，通过螺钉进行连接，利用O型密封圈进行密封；工字形杜瓦14下法兰66端面通过精车并研磨使平面度在0.02～0.10mm，与热端换热器7法兰65端面紧密贴合，通过螺钉进行连接；精车并研磨其上法兰61端面，平面度在0.02～0.10mm，与杜瓦盖18法兰面紧密贴合，使用螺钉进行连接，使用O型密封圈进行密封；工字形杜瓦14上法兰61安装密封电连接器30；通过精车并研磨使杜瓦盖18法兰面平面度在0.02～0.10mm，与工字形杜瓦14上法兰61端面紧密贴合，使用螺钉进行连接，使用O型密封圈进行密封；杜瓦盖18侧面安装真空阀座26；高温超导滤波器20利用与两端同轴-微带接头相连接的同轴电缆29，穿过高反射冷屏24侧壁的通孔49连接密封电连接器30，并通过信号传输线13和信号传输线15将信号传送至电控及信号采集装置10；电控及信号采集装置10安装于设备箱9左侧板50；高温超导滤波器20和同轴脉冲管制冷机耦合后，整体放置于设备箱9；设备箱9由横挡板12和竖挡板31将空间分隔为三部分，横挡板12下方放置固定压缩机1的支架8和支撑散热平台36；横挡板12上方放置固定同轴脉冲管制冷机冷指，竖挡板31右侧利用支架32为热端换热器7、调相装置5和气库6提供固定，横挡板12对支架32起到支撑作用，左侧利用竖挡板31及左侧板50为高温超导滤波器20和真空杜瓦组件提供固定；设备箱9的上侧板53中部偏左位置有风扇安装孔54，右侧板55中部偏上位置留有栅栏安装孔56，分别安装风扇34和风扇栅栏33及栅栏35；横挡板12位于连管2位置车长方狭缝孔37，使连管2穿过与热端换热器7相连；横挡板12左侧车通道52方便信号传输线13和信号传输线15通过；竖挡板31由两片对称组件组成，每片挡板中心有半圆槽59，两侧各有一片环形夹板58，安装后形成圆形孔60；工字形杜瓦14侧壁57放置于圆形孔60上；工字形杜瓦14上法兰61放置于设备箱9左侧板50的圆孔62上；安装完毕后将设备箱9的箱体上盖63及左侧板盖64放置好，将高温超导滤波器20及同轴脉冲管制冷机整体封装于设备箱9内。
本专利有如下特点：
1)采用同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器，在其所需最佳工作温区60～80K效率高、冷量大、结构紧凑，可替代目前常用的斯特林制冷机；
2)采用冷板结构适应高温超导滤波器体积相对较大特点，冷板17与冷头27紧配，利用具有弹性的导热带23传递冷量，将高温超导滤波器20固定于冷板17上，其中高温超导滤波器20下有铟片19，保证与冷板17之间紧密贴合；
3)采用独特的多层防辐射层包裹结构，采用防辐射屏25及在蓄冷器3外层、细框架结构21外层均包裹多层单面镀铝聚脂薄膜28及多层防辐射材料22，最大可能减少热辐射导致的冷量损失；采用高反射冷屏24使高温超导滤波器20工作环境保持低温；
4)采用了热端换热器7、工字形杜瓦14及杜瓦盖18为高温超导滤波器20提供真空室环境，其中杜瓦盖18可方便拆卸，且密封电连接器30位于工字形杜瓦14上，方便高温超导滤波器20的安装以及在需要时进行调整或更换；
5)将与同轴脉冲管制冷机紧密耦合的高温超导滤波器20整体放置固定于设备箱9内，通过设备箱9为高温超导滤波器20提供信号的输入输出接口，为同轴脉冲管制冷机压缩机1提供电控装置，并为同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器20运行时对压缩机1和制冷机热端进行散热。
脉冲管制冷机可靠性高、工作寿命长，且冷端无运动部件，消除了冷端运动振动对高温超导滤波器信号传输的影响。本专利充分利用同轴脉冲管制冷机易耦合、整体结构紧凑等优点，可为高温超导滤波器提供稳定可靠、低噪声、低振动的低温冷源。本专利对高温超导滤波器进一步的推广应用以及同轴脉冲管制冷机在移动通讯等领域的实用化有着积极的意义。
附图说明
图1为脉冲管制冷机的三种布置方法示意图，其中图1(a)为直线型布置，图1(b)为U型布置，图1(c)为同轴型布置。
图2为同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构示意图。
图3为冷头27结构示意图，其中图3(a)为主视图，图3(b)为A-A剖面图。
图4为导热带23结构图示。
图5为冷板17结构示意图，其中图5(a)为主视图，图5(b)为侧视图，图5(c)为B-B剖面图。
图6为铟片19结构示意图，其中图6(a)为主视图，图6(b)为侧视图。
图7为高反射冷屏24示意图，其中图7(a)为主视图，图7(b)为C-C剖面图。
图8为防辐射屏25结构示意图，其中图8(a)为主视图，图8(b)为D-D剖面图。
图9为细框架结构21示意图，其中图9(a)为主视图，图9(b)为俯视图。
图10热端换热器7结构示意图。
图11为工字形杜瓦14结构示意图。
图12为杜瓦盖18结构示意图。
图13为设备箱9主体结构示意图。
图14为横挡板12结构示意图，其中图14(a)为俯视图，图14(b)为主视图。
图15为竖挡板31结构示意图，其中图15(a)为对称挡板侧视图，图15(b)为主视图，图15(c)为右侧视图。
图16为设备箱9箱体上盖63结构示意图，其中图16(a)为主视图，图16(b)为侧视图。
图17为设备箱9左侧板盖64结构示意图，其中图17(a)为主视图，图17(b)为侧视图。
其中：1为压缩机，2为连管，3为蓄冷器，4为脉冲管，5为调相机构，6为气库，7为热端换热器，8为支架，9为设备箱，10为电控及信号采集装置，11为电缆线，12为横挡板，13为信号传输线，14为工字形杜瓦，15为信号传输线，16为冷头真空通道，17为冷板，18为杜瓦盖，19为铟片，20为高温超导滤波器，21为细框架结构，22为多层高反射材料，23为导热带，24为高反射冷屏，25为防辐射屏，26为真空阀座，27为冷头，28为多层单面镀铝聚脂薄膜，29为同轴电缆，30为密封电缆接头，31竖挡板，32为支架，33为风扇栅栏，34为风扇，35为栅栏，36为散热支撑平台，37为横挡板12长方狭缝孔，38为冷头27中心孔，39为导热带23中部平台，40为导热带23两端平台，41为冷板17中心凸台，42为冷板17端面浅槽，43为铟片19均布通孔，44为冷板17端面浅槽42槽面螺纹孔，45为高反射冷屏24底边平台均布通孔，46为冷板17均布螺纹孔，47为防辐射屏25顶部均布通孔，48为防辐射屏25防辐射壁，49为高反射冷屏24侧壁通孔，50为设备箱9左侧板，51为设备箱9底板，52为横挡板12左侧通道，53为设备箱9上侧板，54为设备箱9上侧板53风扇安装孔，55为设备箱9右侧板，56为设备箱9右侧板55栅栏安装孔，57为工字形杜瓦14侧壁，58为竖挡板31环形夹板，59为竖挡板31半圆槽，60为竖挡板31圆形孔，61为工字形杜瓦14上法兰，62为设备箱9左侧板50圆孔，63为设备箱9箱体上盖，64为设备箱9左侧板盖，65为热端换热器7法兰，66为工字形杜瓦14下法兰。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本专利的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图2所示，同轴脉冲管制冷机由压缩机1、连管2、蓄冷器3、脉冲管4、调相机构5、气库6、热端换热器7、冷头27等结构部件组成，其中脉冲管4同心地插入蓄冷器3中，压缩机1通过连管2与同轴脉冲管制冷机热端换热器7相连；制冷工质在压缩机1、连管2、蓄冷器3、脉冲管4、热端换热器7、调相机构5及气库6内部往复流动，通过调相机构5和气库6的调相作用，在冷头27处产生冷量；冷头27结构如图3所示，其左侧有中心孔38，通过熔焊将导热带23中部平台39与中心孔38端面相连；导热带23具有一定弹性，如图4所示，呈几字形结构，其作用为将冷头27处产生冷量传递至冷板17，导热带23两端平台40与冷板17相连；在冷头27中心孔38端面一侧有直径为1.5mm通孔，为冷头27真空通道16，其作用为在抽真空时使冷头27中心孔38内聚积的空气通过；冷板17结构如图5所示，其中心凸台41插入冷头27中心孔38，压于导热带23两端平台40上；冷板17与冷头27之间涂有导热硅脂；高温超导滤波器20下端面放置有高导热系数的铟片19，结构如图6所示，铟片19放置于冷板17端面浅槽42内，三者通过螺钉紧固连接，其中铟片19与冷板17端面浅槽42上有用于固定高温超导滤波器20的均布通孔43和槽面螺纹孔44；为加强热传导，高温超导滤波器20、铟片19与冷板17之间涂有适量导热硅脂；为减少热辐射导致的热量损失，将高温超导滤波器20放置于高反射冷屏24之中，高反射冷屏24为几字形结构，如图7所示，底边平台有均布通孔45，通过螺钉紧固连接防辐射屏25于冷板17端面，其中冷板17端面相对应的地方有均布螺纹孔46，防辐射屏25结构如图8所示，其顶部有均布通孔47；为减少传导热损失，防辐射壁48厚度为0.5mm；在蓄冷器3及冷头27外表面裹有多层单面镀铝聚脂薄膜28；工字形杜瓦14上法兰61端面连接有细框架结构21，如图9所示，由6条直径2.0mm的细棒组成，安装后呈笼状，在细框架结构21外裹有多层高反射材料22；同轴脉冲管制冷机冷指及高温超导滤波器20在低温下工作所需的真空环境由热端换热器7、工字形杜瓦14、杜瓦盖18等组件提供，三者的结构分别如图10、图11、图12所示，分别通过螺钉相连接，并利用密封圈进行密封；其中在杜瓦盖18侧壁安装有真空阀座26，为抽真空接口；高温超导滤波器20的信号输入与输出利用与两端同轴-微带接头相连接的同轴电缆29，穿过高反射冷屏24侧壁的通孔49连接于工字形杜瓦14上法兰61端面的密封电连接器30，从而与杜瓦外相关仪器设备相连接；高温超导滤波器20信号通过与密封电连接器30相连接的信号传输线13和信号传输线15将信号传送至电控及信号采集装置10；电控及信号采集装置10安装于设备箱9左侧板50，通过电缆线11对压缩机1进行电源信号输入及控制；电控及信号采集装置10在设备箱9外侧设置有外部的电源及信号接口；高温超导滤波器20同由压缩机1、连管2、热端换热器7、蓄冷器3、冷头27、脉冲管4、调相装置5及气库6等组件组成的同轴脉冲管制冷机耦合后，整体放置于设备箱9内；设备箱9的主体部分结构如图13所示，横挡板12和竖挡板31将设备箱9空间分隔为三个部分，横挡板12下方放置固定压缩机1及电控及信号采集装置10，横挡板12上方放置同轴脉冲管制冷机冷指，其中位于竖挡板31右侧为热端换热器7及调相装置5和气库6的固定，位于竖挡板31左侧为高温超导滤波器20及真空杜瓦组件；压缩机1通过支架8固定于设备箱9底板51，并放置于散热支撑平台36之上，可对运行时产生的热量进行散热；横挡板12结构如图14所示，在其中部位于连管2位置处有长方狭缝孔37，方便连管2穿过与热端换热器7相连接；横挡板12左侧有通道52方便信号传输线13和信号传输线15通过；同轴脉冲管制冷机冷指热端换热器7利用支架32固定于设备箱9底板51，其中支架32的下方放置于横挡板12上；如图13所示，设备箱9的上侧板53中部位置留有风扇安装孔54，右侧板55中部位置留有栅栏安装孔56，分别安装有风扇34和风扇栅栏33以及栅栏35；竖挡板31结构如图15所示，由两片对称挡板组成，每片挡板中心有半圆槽59，在竖挡板31两侧各有一片环形夹板58，安装后形成一个圆形孔60，工字形杜瓦14侧壁57外侧即放置于圆形孔60上固定；工字形杜瓦14上法兰61放置于设备箱9左侧板50的圆孔62上；将如图16、图17所示的设备箱9的箱体上盖63及设备箱9左侧板盖64放置好，使得高温超导滤波器20及同轴脉冲管制冷机整体封装于设备箱9内。
所发明的同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器结构的制造方法可按如下方法实施：
同轴脉冲管制冷机冷头27材料为高纯无氧铜，其结构如图3所示，在冷头27左端面车中心孔38，并精车中心孔38端面，平面度0.05mm，在中心孔38端面下侧钻直径为1.5mm通孔，形成真空通道16，其作用为在抽真空时将冷头27中心孔38内聚积的空气抽出；将导热带23中部平台39熔焊于中心孔38端面从而相连接；导热带23结构如图4所示，由30片厚为0.2mm的紫铜箔组成，每片紫铜箔长度约为50mm，通过折弯形成整体的几字形结构，导热带导热性好，具有弹性，作用为将冷头27处产生冷量传递至冷板17；冷板17结构如图5所示，其中心凸台41外径略小于冷头27中心孔38内径，中心凸台41插入冷头27中心孔38，压于导热带23两端平台40上，并将导热带23压紧；在冷板17与冷头27之间涂有适量导热硅脂以加强热量传导。
在冷板17左端面车深度为0.2mm的端面浅槽42，平面度在0.05mm，将高温超导滤波器20放置于具有高导热系数的铟片19之上，铟片19放置于冷板17端面浅槽42内，三者通过螺钉紧固连接，其中冷板17端面浅槽42上攻有用于固定高温超导滤波器20的槽面螺纹孔44，铟片19有均布通孔43，其结构如图6所示，厚度为0.2mm；为加强热传导，高温超导滤波器20、铟片19与冷板17端面浅槽42之间涂有适量导热硅脂。
为减少热辐射导致的热量损失，将高温超导滤波器20放置于高反射冷屏24中；高反射冷屏24结构如图7所示，由具有高反射率的材料制成，厚度为1.0mm，制造方法为，在坯件两面抛光处理，整体折弯后截面呈几字形结构，并在四面折弯臂的相交处利用激光焊焊接为一体后整体发黑，经发黑处理后将其外表面进行镜面抛光；在高反射冷屏24底边平台有均布通孔45，通过螺钉连接防辐射屏25于冷板17端面，其中冷板17端面对应有均布螺纹孔46；防辐射屏25结构如图8所示，由具有高反射率的材料制成，整体厚度为1.0mm，在其顶部车均布通孔47，为减少传导热损失，其防辐射壁48厚度为0.5mm；在蓄冷器3及冷头27外表面裹有多层单面镀铝聚脂薄膜28；细框架结构21连接于工字形杜瓦14上法兰61端面，结构如图9所示，由6条直径2.0mm的细棒组成，在相交处通过银焊连为一体，呈笼状结构，在细框架结构21外裹有多层高反射材料22。
同轴脉冲管制冷机冷指及高温超导滤波器20工作所需的低温真空环境由热端换热器7、工字形杜瓦14、杜瓦盖18等组件提供；其中热端换热器7结构如图10所示，精车并研磨热端换热器7法兰65端面的平面度在0.05mm，以便与工字形杜瓦14下法兰66紧密贴合，并通过螺钉进行连接，利用O型密封圈进行密封；工字形杜瓦14的结构如图11所示，其下法兰66端面通过精车并研磨使平面度在0.05mm，与热端换热器7法兰65端面紧密贴合，并通过螺钉进行连接；同样在其上法兰61端面，通过精车并研磨使平面度在0.05mm，在安装时与杜瓦盖18法兰面紧密贴合，并使用螺钉进行连接，使用O型密封圈进行密封；在工字形杜瓦14上法兰61安装有密封电连接器30；杜瓦盖18的结构如图12所示，通过精车并研磨使杜瓦盖18法兰面平面度在0.05mm，在安装时与工字形杜瓦14上法兰61端面紧密贴合，并使用螺钉进行连接，使用O型密封圈进行密封；杜瓦盖18侧面安装有真空阀座26，为抽真空接口，使杜瓦内真空度保持在5.0×10-6Pa以下；杜瓦盖18可方便拆卸，方便高温超导滤波器20的安装以及在需要时进行调整或更换。
如图2所示，高温超导滤波器20利用与两端同轴-微带接头相连接的同轴电缆29，穿过高反射冷屏24侧壁的通孔49连接于工字形杜瓦14上法兰61端面的密封电连接器30，通过与密封电连接器30外侧相连接的信号传输线13和信号传输线15将信号传送至电控及信号采集装置10；如图2所示，电控及信号采集装置10安装于设备箱9左侧板50，通过电缆线11对压缩机1进行电源信号输入及控制；电控及信号采集装置10在设备箱外侧设置有电源及信号接口。
如图2所示，高温超导滤波器20同压缩机1、连管2、热端换热器7、蓄冷器3、冷头27、脉冲管4、调相装置5及气库6等组件组成的同轴脉冲管制冷机耦合后，整体放置于设备箱9内；设备箱9的主体部分结构如图13所示，横挡板12和竖挡板31将设备箱9空间分隔为三个部分，其中横挡板12下方放置固定压缩机1的支架8以及支撑散热平台36，对压缩机1产生的热量进行散热；横挡板12上方放置固定同轴脉冲管制冷机冷指，其中竖挡板31右侧利用支架32为热端换热器7、调相装置5和气库6提供固定，横挡板12对支架32起到支撑作用，竖挡板31左侧利用竖挡板31及左侧板50为移温超导滤波器20和真空杜瓦组件提供固定；设备箱9的上侧板53中部偏左位置有风扇安装孔54，右侧板55中部偏上位置留有栅栏安装孔56，分别安装有风扇34和风扇栅栏33以及栅栏35；横挡板12结构如图14所示，位于连管2位置处有长方狭缝孔37，可方便连管2穿过与热端换热器7相连接；横挡板12左侧有通道52方便信号传输线13和信号传输线15通过；竖挡板31结构如图13所示，由两片对称组件组成，每片挡板中心有半圆槽59，在竖挡板31两侧各有一片环形夹板58，安装后形成一个圆形孔60，可用于固定工字形杜瓦14；工字形杜瓦14侧壁57外侧放置于圆形孔60上；工字形杜瓦14上法兰61放置于设备箱9左侧板50的圆孔62上；将如图16、图17所示的设备箱9的箱体上盖63及设备箱9左侧板盖64放置好，使得高温超导滤波器20及同轴脉冲管制冷机整体封装于设备箱9内。

Claims (1)

1.一种同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构，它由同轴脉冲管制冷机热端换热器(7)、冷头(27)、导热带(23)、冷板(17)、高反射冷屏(24)、防辐射屏(25)、工字形杜瓦(14)、杜瓦盖(18)、细框架结构(21)、设备箱(9)组成，其特征在于：同轴脉冲管制冷机脉冲管(4)同心地插入蓄冷器(3)中，压缩机(1)通过连管(2)与同轴脉冲管制冷机热端换热器(7)相连，与调相机构(5)和气库(6)共同组成同轴脉冲管制冷机；制冷工质在制冷机内部往复流动，通过调相机构(5)和气库(6)的调相作用，在冷头(27)处产生冷量，冷头(27)左侧有中心孔(38)，通过熔焊将导热带(23)中部平台(39)与中心孔(38)端面相连；导热带(23)具有一定弹性，呈几字形结构，将冷头(27)处产生冷量传递至冷板(17)；在冷头(27)中心孔(38)端面一侧有直径约1.0～3.0mm真空通道(16)，作用为在抽真空时使冷头(27)中心孔(38)内聚积的空气通过排出；冷板(17)中心凸台(41)插入冷头(27)中心孔(38)，压于导热带(23)两端平台(40)上；冷板(17)与冷头(27)之间涂有导热硅脂；高温超导滤波器(20)下端面放置有高导热系数的铟片(19)，铟片(19)放置于冷板(17)端面浅槽(42)内，三者通过螺钉紧固连接，其中铟片(19)与冷板(17)端面浅槽(42)上有用于固定高温超导滤波器(20)的均布通孔(43)和槽面螺纹孔(44)；高温超导滤波器(20)、铟片(19)与冷板(17)之间涂有导热硅脂；高温超导滤波器(20)放置于高反射冷屏(24)之中以减少热辐射导致的热量损失，高反射冷屏(24)为几字形结构，底边平台有均布通孔(45)，通过螺钉紧固连接防辐射屏(25)于冷板(17)端面，其中冷板(17)端面相对应处有均布螺纹孔(46)，防辐射屏(25)顶部有均布通孔(47)；防辐射壁(35)厚度在0.5～2.0mm之间；蓄 冷器(3)及冷头(27)外表面裹有多层单面镀铝聚脂薄膜(28)；细框架结构(21)连接于工字形杜瓦(14)上法兰(61)端面，由3～10条直径1.0～5.0mm的细棒组成，呈笼状结构，在外侧裹有多层高反射材料(22)；同轴脉冲管制冷机热端换热器(7)、工字形杜瓦(14)、杜瓦盖(18)组成真空室，三者通过螺钉相连接，利用密封圈进行密封；杜瓦盖(18)侧壁安装有真空阀座(26)，为抽真空接口；高温超导滤波器(20)的信号输入与输出利用与两端同轴-微带接头相连接的同轴电缆(29)，穿过高反射冷屏(24)侧壁的通孔(49)连接于工字形杜瓦(14)上法兰(61)端面的密封电连接器(30)，并通过信号传输线(13)和信号传输线(15)将信号传送至电控及信号采集装置(10)；电控及信号采集装置(10)在设备箱(9)外侧布置有外部的电源及信号接口，高温超导滤波器(20)同同轴脉冲管制冷机耦合后整体放置于设备箱(9)，设备箱(9)由横挡板(12)和竖挡板(31)分隔为三个部分，横挡板(12)下方放置固定压缩机(1)及电控及信号采集装置(10)，横挡板(12)上方放置同轴脉冲管制冷机冷指，竖挡板(31)右侧为同轴脉冲管制冷机热端换热器(7)及调相装置(5)和气库(6)，左侧为高温超导滤波器(20)及真空杜瓦组件；压缩机(1)通过支架(8)固定于设备箱(9)底板(51)，并放置于散热支撑平台(36)之上，横挡板(12)中部位于连管(2)位置处有长方狭缝孔(37)，方便连管(2)穿过与同轴脉冲管制冷机热端换热器(7)相连接；横挡板(12)左侧有通道(52)方便信号传输线(13)和信号传输线(15)通过；同轴脉冲管制冷机热端换热器(7)利用支架(32)固定于设备箱(9)底板(51)，支架(32)的下方放置于横挡板(12)上，竖挡板(31)由两片对称挡板组成，每片挡板中心有半圆槽(59)，在竖挡板(31)两侧各有一片环形夹板(58)，安装后形成圆形孔(60)，工字形杜瓦(14)放置于圆形孔(60)上固定；工 字形杜瓦(14)上法兰(61)放置于设备箱(9)左侧板(50)的圆孔(62)上，将设备箱(9)的箱体上盖(63)及设备箱(9)左侧板盖(64)放置好，使得高温超导滤波器(20)及同轴脉冲管制冷机整体封装于设备箱(9)内；设备箱(9)的上侧板(53)中部位置留有风扇安装孔(54)，安装有风扇(34)和风扇栅栏(33)，右侧板(55)中部位置留有栅栏安装孔(56)，安装有栅栏(35)，其作用为对同轴脉冲管制冷机热端换热器(7)进行散热；从而共同形成一种同轴脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构。
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