CN208139617U - 一种斯特林制冷机冷指冷板结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种斯特林制冷机冷指冷板结构，包括气缸和嵌入焊接在气缸端部开口处的冷板结构。所述冷板结构包括同轴设置的基体与传导板，所述传导板嵌入焊接在基体的中间。设冷板结构气缸侧的压力为P1，另一侧的压力为P2；设传导板气缸侧的直径为D1，另一侧的直径为D2；若P1＞P2，则D1＞D2。设传导板的侧面为S面，S面为1个锥面或多个阶梯锥面或多个阶梯圆柱面。由以上技术方案可知，本实用新型在冷板结构与气缸基体焊接完成后不再进行制造的情况下，大大降低了焊接对气缸基体形位公差的影响，实现了气缸基体高形位公差的要求。本实用新型所述的冷指冷板结构可在保障冷指气缸结构形位公差的同时，最大程度降低冷量损失。

Description

一种斯特林制冷机冷指冷板结构

技术领域

本实用新型涉及斯特林制冷机技术领域，具体涉及一种应用于红外探测领域的斯特林制冷机冷指冷板结构。

背景技术

斯特林制冷机的性能取决于压缩机容积、行程、膨胀容积、推移行程、动子质量、阻尼系数、刚度、充气压力、间隙损失等参数，为保障设计参数能够实现，对压缩气缸、压缩活塞、膨胀气缸及推移活塞的圆柱度、同轴度等形位公差的要求很高。斯特林制冷机的冷指为单边盲板的薄壁管状结构，为实现形位公差的要求，冷指采用薄壁管状结构与盲板焊接组合的结构形式。目前冷指采用的材料一般为奥氏体不锈钢或钛合金，不锈钢与不锈钢或钛合金与钛合金之间的焊接属于同种材料焊接，由于不锈钢和钛合金都具有良好的焊接性能，由于同种材料的化学物理性能一致，特别是膨胀系数相同，能最大限度的降低焊接变形。

斯特林制冷机与红外探测器的耦合技术是集成技术的关键技术，它直接关系到制冷机的冷量能否最大程度的利用，关系到能否将探测器冷却到指定的工作温度，耦合方式包含整体式和插入式两种耦合方式。分置式斯特林制冷机大部分采用插入式耦合方式，即把制冷机冷指插入杜瓦芯柱内，冷指冷板与杜瓦芯柱内断面进行热耦合，为保证两者间良好的热传导性，减少冷量损失，冷指上冷板结构采用热传导性较高的材料。异种材料的焊接是由于能够最大限度的利用材料各自的优点，满足制冷机现代生产设计对材料结构性能多方面的要求。但是异种金属之间性能差异较大，所以焊接异种金属通常比焊接同种金属困难得多：当两者被焊金属熔化温度相差较大时（如铁与银或钨）其中一种金属已处于熔化状态，另一种还处于固态；当两种金属线膨胀系数相差较大时，在焊接过程中会产生很大的热应力，且这种热应力基本无法消除；被焊金属的导热性能和比热容差异较大时，会改变焊接时的温度分布，从而改变焊缝的结晶条件；当被焊接金属电磁性能相差较大时，焊缝成形不良；焊接过程中会因金相组织变化或产生新的组织而使接头性能不能满足要求等。

因此，需要设计一种降低冷量损失又不改变形位公差的斯特林制冷机冷指冷板结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种斯特林制冷机冷指冷板结构，该冷指冷板结构可在满足降低冷量损失的同时，满足气缸高形位公差的要求。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种斯特林制冷机冷指冷板结构，包括气缸和嵌入焊接在气缸端部开口处的冷板结构。所述冷板结构包括同轴设置的基体与传导板，所述传导板嵌入焊接在基体的中间。设冷板结构气缸侧的压力为P1，另一侧的压力为P2；设传导板气缸侧的直径为D1，另一侧的直径为D2；若P1＞P2，则D1＞D2。设传导板的侧面为S面，S面为1个锥面或多个阶梯锥面或多个阶梯圆柱面。具体地说，传导板嵌入焊接到基体中与基体形成一个整体后，再与气缸焊接。

进一步的，所述基体与气缸的材料相同。

进一步的，所述传导板采用高传导率材料。

由以上技术方案可知，本实用新型在冷板结构与气缸基体焊接完成后不再进行制造的情况下，大大降低了焊接对气缸基体形位公差的影响，实现了气缸基体高形位公差的要求。本实用新型所述的冷指冷板结构可在保障冷指气缸结构形位公差的同时，最大程度降低冷量损失。

附图说明

图1是实施例一中的冷指冷板结构的结构示意图；

图2是实施例一中的冷板结构的结构示意图；

图3是实施例二中的冷指冷板结构的结构示意图；

图4是实施例三中的冷指冷板结构的结构示意图。

其中：

1、气缸，2、冷板结构，3、传导板，4、基体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

实施例一

如图1-图2所示的一种斯特林制冷机冷指冷板结构，包括气缸1和嵌入焊接在气缸1端部开口处的冷板结构2。所述冷板结构2包括同轴设置的基体4与传导板3，所述传导板3嵌入焊接在基体4的中间。传导板3与基体4焊接完成后加工修成组成冷板结构2。冷板结构2与气缸1焊接完成。设冷板结构气缸侧的压力为P1，另一侧的压力为P2；设传导板气缸侧的直径为D1，另一侧的直径为D2；若P1＞P2，则D1＞D2。设传导板的侧面为S面，S面为1个锥面。

在实际设计中冷板结构的两端存在压力差，一般为内部压力大于外部压力，而且接触面一般较整体薄弱，从接触面受力分析，在P1＞P2，D1<D2的情况下，传导板在到气压的作用下容易飞出。因此，本实用新型在 P1＞P2时使D1＞D2，以确保结构的稳定性。

进一步的，所述基体与气缸的材料相同。

进一步的，所述传导板采用高传导率材料。

实施例二

如图3所示，设传导板的侧面为S面，S面为多个阶梯锥面组成。其它同实施例一。

实施例三

如图4所示，设传导板的侧面为S面，S面为多个阶梯圆柱面组成。其它同实施例一。

本实用新型的设计原理为：

斯特林制冷机是产生冷量后用于冷却探测器组件，产生的冷量在P1侧（冷板结构内侧），冷量的使用在P2侧（冷板结构外侧）。采用高传导率材料能最大程度利用冷量，但高传导率材料的硬度和强度达不到气缸对材料的要求。因此，在最大程度利用冷量的同时，气缸及冷板结构不能选用同种材料。本实用新型中冷板结构与气缸的焊接采用的同种材料，也就是说采用与气缸同种材料的基体将传导板与气缸焊接在一起，以降低对形位公差的影响。斯特林制冷机对气缸形位公差的要求很高，由于要求及工艺的限制不能采用盲孔结构，只能采用焊接结构。考虑到实际实施过程中的可行性，本实用新型将传导板的侧面S面设计为1个锥面或多个阶梯锥面或多个阶梯圆柱面，这三种是可行性高的方案。

本实用新型中的传导板选用高传导率材料，基体选用与气缸相同的材料；传导板与基体焊接完成后组成的冷板结构进行二次加工满足最终尺寸及形位公差要求；最后将冷板结构中的基体与气缸进行焊接组成冷指冷板结构，从而达到冷指气缸结构不易加工同时高形位公差的要求。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种斯特林制冷机冷指冷板结构，其特征在于：包括气缸和嵌入焊接在气缸端部开口处的冷板结构；所述冷板结构包括同轴设置的基体与传导板，所述传导板嵌入焊接在基体的中间；设冷板结构气缸侧的压力为P1，另一侧的压力为P2；设传导板气缸侧的直径为D1，另一侧的直径为D2；若P1＞P2，则D1＞D2；设传导板的侧面为S面，S面为1个锥面或多个阶梯锥面或多个阶梯圆柱面。

2.根据权利要求1所述的一种斯特林制冷机冷指冷板结构，其特征在于：所述基体与气缸的材料相同。

3.根据权利要求1所述的一种斯特林制冷机冷指冷板结构，其特征在于：所述传导板采用高传导率材料。