CN214691258U - 一种用于深冷环境的支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于深冷环境的支撑结构，包括第一支撑部件、第二支撑部件、第一垫块、第二垫块、第一垫片、第二垫片、第一连接部件、第二连接部件和第三连接部件；第一支撑部件和第二支撑部件均为碗状结构，两者同轴设置，两者的碗底相对设置且均设有通孔，两者的纵截面均为折线形；第一垫块设置于第一连接部件与第一支撑部件之间，第二垫块设置于第一支撑部件与第二支撑部件之间；第一垫片设置于第一支撑部件的碗口端面与内杜瓦之间，第二垫片设置于第二支撑部件的碗口端面与外杜瓦之间；第一连接部件用于连接第一支撑部件和第二支撑部件。本实用新型能够解决现有支撑结构无法承受动载荷和振动冲击，且降低漏热效果较差的技术问题。

Description

一种用于深冷环境的支撑结构

技术领域

本实用新型涉及支撑装置技术领域，尤其涉及一种用于深冷环境的支撑结构。

背景技术

在低温液体贮存，低温研究及超导领域，杜瓦瓶占据举足轻重的作用，能够很好的维持低温环境，从而降低制冷设备的能耗，现在的杜瓦瓶是由苏格兰物理学家和化学家詹姆斯——杜瓦爵士与1983年发明，一般采用双层结构，包括内杜瓦和外杜瓦，并在内外杜瓦之间设置用于隔热保温的支撑结构，在本技术领域中，支撑结构色设计要求是在保证支撑强度的基础上，尽可能的降低漏热。

现有的用于内外杜瓦之间的支撑结构只能承受单向载荷，无法承受动载荷和振动冲击，且降低漏热效果较差。

发明内容

本实用新型提供了一种用于深冷环境的支撑结构，能够解决现有支撑结构无法承受动载荷和振动冲击，且降低漏热效果较差的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于深冷环境的支撑结构，包括第一支撑部件、第二支撑部件、第一垫块、第二垫块、第一垫片、第二垫片、第一连接部件、第二连接部件和第三连接部件；

所述第一支撑部件和所述第二支撑部件均为碗状结构，所述第一支撑部件和所述第二支撑部件同轴设置，所述第一支撑部件的碗底和所述第二支撑部件的碗底相对设置且均设有通孔，所述第一支撑部件和所述第二支撑部件的纵截面均为折线形，所述第一支撑部件的碗口端面设有第一连接孔，所述第二支撑部件的碗口端面设有第二连接孔；

所述第一垫块和所述第二垫块均为环形套筒结构，所述第一垫块设置于所述第一连接部件与所述第一支撑部件之间，所述第二垫块设置于所述第一支撑部件与所述第二支撑部件之间；

所述第一垫片设有与所述第一连接孔相适配的第三连接孔，且所述第一垫片设置于所述第一支撑部件的碗口端面与内杜瓦之间，所述第二垫片设有与所述第二连接孔相适配的第四连接孔，且所述第二垫片设置于所述第二支撑部件的碗口端面与外杜瓦之间；

所述第一连接部件穿过所述第一垫块、所述第二垫块和所述第二支撑部件的碗底的通孔，用于连接所述第一支撑部件和所述第二支撑部件；

所述第二连接部件依次穿过所述第一连接孔、所述第三连接孔和所述内杜瓦，用于连接所述第一支撑部件和所述内杜瓦；

所述第三连接部件依次穿过所述第二连接孔、所述第四连接孔和所述外杜瓦，用于连接所述第二支撑部件和所述外杜瓦。

优选的，所述第一支撑部件的材料为环氧/碳纤复合材料，所述第二支撑部件的材料为环氧/玻纤复合材料。

优选的，所述第一垫片的材料、所述第二垫片的材料、所述第一垫块的材料和所述第二垫块的材料均为环氧/玻纤复合材料。

优选的，所述支撑结构还包括第三垫片和第四垫片；所述第三垫片设有与所述第一连接孔相适配的第五连接孔，且所述第三垫片设置于所述第一支撑部件的碗口端面与所述第二连接部件的头部之间，所述第四垫片设有与所述第二连接孔相适配的第六连接孔，且所述第二垫片设置于所述第二支撑部件的碗口端面与所述第三连接部件的头部之间。

优选的，所述第三垫片的材料和所述第四垫片的材料均为环氧/玻纤复合材料。

优选的，所述第一支撑部件的碗底直径与所述第二支撑部件的碗底直径相等，所述第一支撑部件的碗口直径小于所述第二支撑部件的碗口直径，所述第一垫片和所述第三垫片的直径与所述第一支撑部件的碗口直径相适配，所述第二垫片和所述第四垫片的直径与所述第二支撑部件的碗口直径相适配。

优选的，所述第一支撑部件的纵截面为四条折线，所述第二支撑部件的纵截面为六条折线，且每条折线的转折角度均为45°。

优选的，所述第一连接部件的材料、所述第二连接部件的材料和所述第三连接部件的材料均为钛合金材料。

优选的，所述第一连接孔的数量有多个，沿所述第一支撑部件的碗口端面的周向均布，所述第二连接部件的数量与所述第一连接孔的数量相同。

优选的，所述第二连接孔的数量有多个，沿所述第二支撑部件的碗口端面的周向均布，所述第三连接部件的数量与所述第二连接孔的数量相同。

应用本实用新型的技术方案，通过将支撑部件设置为折线形的双层碗状结构，延长了热传递路径，从而降低了结构传热，同时还提高了面外刚度，从而提高了支撑部件的连接强度和刚度，使支撑部件能够承受动载荷和振动冲击；通过设置垫块，降低了从第二支撑部件和第一连接部件到第一支撑部件的传热，从而降低了结构的漏热效果。本实用新型的支撑结构具有结构简单、导热系数低、能够承受动载荷和振动冲击的优点，且能够适用于较小安装空间，方便与内外杜瓦进行安装。

附图说明

所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施例，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本实用新型一种实施例的提供的用于深冷环境的支撑结构的结构示意图；

图2示出了图1中支撑结构的俯视图；

图3示出了图1中支撑结构的传热路径。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一支撑部件；11、第一连接孔；

20、第二支撑部件；21、第二连接孔；

30、第一垫块；40、第二垫块；

50、第一垫片；51、第三连接孔；

60、第二垫片；61、第四连接孔；

70、第一连接部件；80、第三垫片；81、第五连接孔；

90、第四垫片；91、第六连接孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种用于深冷环境的支撑结构，包括第一支撑部件10、第二支撑部件20、第一垫块30、第二垫块40、第一垫片50、第二垫片60、第一连接部件70、第二连接部件和第三连接部件；

所述第一支撑部件10和所述第二支撑部件20均为碗状结构，所述第一支撑部件10和所述第二支撑部件20同轴设置，所述第一支撑部件10的碗底和所述第二支撑部件20的碗底相对设置且均设有通孔，所述第一支撑部件10和所述第二支撑部件20的纵截面均为折线形，所述第一支撑部件10的碗口端面设有第一连接孔11，所述第二支撑部件20的碗口端面设有第二连接孔21；

所述第一垫块30和所述第二垫块40均为环形套筒结构，所述第一垫块30设置于所述第一连接部件70与所述第一支撑部件10之间，所述第二垫块40设置于所述第一支撑部件10与所述第二支撑部件20之间；

所述第一垫片50设有与所述第一连接孔11相适配的第三连接孔，且所述第一垫片50设置于所述第一支撑部件10的碗口端面与内杜瓦之间，所述第二垫片60设有与所述第二连接孔21相适配的第四连接孔61，且所述第二垫片60设置于所述第二支撑部件20的碗口端面与外杜瓦之间；

所述第一连接部件70穿过所述第一垫块30、所述第二垫块40和所述第二支撑部件20的碗底的通孔，用于连接所述第一支撑部件10和所述第二支撑部件20；

所述第二连接部件依次穿过所述第一连接孔11、所述第三连接孔和所述内杜瓦，用于连接所述第一支撑部件10和所述内杜瓦；

所述第三连接部件依次穿过所述第二连接孔21、所述第四连接孔61和所述外杜瓦，用于连接所述第二支撑部件20和所述外杜瓦。

本实用新型通过将支撑部件设置为折线形的双层碗状结构，延长了热传递路径，从而降低了结构传热，同时还提高了面外刚度，从而提高了支撑部件的连接强度和刚度，使支撑部件能够承受动载荷和振动冲击；通过设置垫块，降低了从第二支撑部件20和第一连接部件70到第一支撑部件10的传热，从而降低了结构的漏热效果。本实用新型的支撑结构具有结构简单、导热系数低、能够承受动载荷和振动冲击的优点，且能够适用于较小安装空间，方便与内外杜瓦进行安装。

根据本实用新型的一种实施例，所述第一支撑部件10的材料为环氧/碳纤复合材料，所述第二支撑部件20的材料为环氧/玻纤复合材料。通过上述设置，在与内杜瓦相连的一侧采用深冷环境下力热性能更好的环氧/碳纤复合材料。在液氮温区，碳纤维的导热系数低于玻璃纤维，但拉伸强度和弹性模量高于玻璃纤维，因此，采用环氧/碳纤复合材料能够有效保证支撑结构在低温下的支撑强度，降低漏热。在与外杜瓦相连的一侧采用环氧/玻纤复合材料。在常温至液氮温区，玻璃纤维具有比碳纤维及金属更低的导热系数，可以有效降低外杜瓦向内杜瓦的漏热。

在本实施例中，充分利用环氧/玻纤复合材料在高温端的低导热系数和环氧/碳纤复合材料在低温端的低导热系数，增加了内杜瓦与外杜瓦之间的热阻，有效的隔绝外杜瓦向内杜瓦的漏热。

根据本实用新型的一种实施例，所述第一垫片50的材料、所述第二垫片60的材料、所述第一垫块30的材料和所述第二垫块40的材料均为环氧/玻纤复合材料，可以有效降低支撑结构和内外杜瓦之间的热量传递，降低结构漏热。

根据本实用新型的一种实施例，所述支撑结构还包括第三垫片80和第四垫片90；所述第三垫片80设有与所述第一连接孔11相适配的第五连接孔81，且所述第三垫片80设置于所述第一支撑部件10的碗口端面与所述第二连接部件的头部之间，所述第四垫片90设有与所述第二连接孔21相适配的第六连接孔91，且所述第二垫片60设置于所述第二支撑部件20的碗口端面与所述第三连接部件的头部之间。第三垫片80的作用是隔绝第一支撑部件10处的热量传导进内杜瓦，第四垫片90的作用是隔绝外杜瓦处的热量传入到第二支撑部件20。

根据本实用新型的一种实施例，所述第三垫片80的材料和所述第四垫片90的材料均为环氧/玻纤复合材料，可以有效降低支撑结构和内外杜瓦之间的热量传递，降低结构漏热。

通过设置多个用于隔热的垫片和垫块，有效的增加了支撑结构传热路径的热阻。此外，将每个垫片和垫块的表面粗糙度均设为20μm，进一步增加了支撑部件与连接部件之间的接触热阻，有效的降低了结构漏热。

根据本实用新型的一种实施例，所述第一支撑部件10的碗底直径与所述第二支撑部件20的碗底直径相等，所述第一支撑部件10的碗口直径小于所述第二支撑部件20的碗口直径，所述第一垫片50和所述第三垫片80的直径与所述第一支撑部件10的碗口直径相适配，所述第二垫片60和所述第四垫片90的直径与所述第二支撑部件20的碗口直径相适配。通过上述设置，将第一支撑部件10与尺寸较小的内杜瓦相连，将第二支撑部件20与尺寸较大的外杜瓦相连，使该支撑结构更便于安装。

根据本实用新型的一种实施例，所述第一支撑部件10的纵截面为四条折线，所述第二支撑部件20的纵截面为六条折线，且每条折线的转折角度均为45°。其中，转折角度也就是每条折线与竖直方向的夹角。通过上述设置，可以同时满足轴向载荷和径向载荷要求，且截面形状仅有一处转折，成形时不会造成富树脂区，不会降低结构成形后承载效果。

根据本实用新型的一种实施例，所述第一连接部件70的材料、所述第二连接部件的材料和所述第三连接部件的材料均为钛合金材料。

其中，第一连接部件70、第二连接部件和第三连接部件均可以采用钛合金螺栓。

根据本实用新型的一种实施例，所述第一连接孔11的数量有多个，沿所述第一支撑部件10的碗口端面的周向均布，所述第二连接部件的数量与所述第一连接孔11的数量相同。通过设置多个第一连接孔11和多个第二连接部件，使第一支撑部件10与内杜瓦之间实现可靠连接。举例来讲，第一连接孔11的数量可以为8个，第二连接部件采用钛合金螺栓，通过8个钛合金螺栓连接第一支撑部件10和内杜瓦。

根据本实用新型的一种实施例，所述第二连接孔21的数量有多个，沿所述第二支撑部件20的碗口端面的周向均布，所述第三连接部件的数量与所述第二连接孔21的数量相同。通过设置多个第二连接孔21和多个第三连接部件，使第二支撑部件20与外杜瓦之间实现可靠连接。举例来讲，第二连接孔21的数量可以为8个，第三连接部件采用钛合金螺栓，通过8个钛合金螺栓连接第二支撑部件20和外杜瓦。

图3示出了图1中支撑结构的传热路径。如图3所示，外杜瓦至内杜瓦的传热路径为：外杜瓦的热量一路从第三连接部件传至第四垫片90，再传至第二支撑部件20，另一路从第二垫片60直接传至第二支撑部件20，然后从第二支撑部件20传至第一连接部件70，从第一连接部件70分别传至第一垫块30和第二垫块40，再从第一垫块30和第二垫块40传至第一支撑部件10，第一支撑部件10的热量一路从第一垫片50传至内杜瓦，另一路从第三垫片80传至第二连接部件，再传至内杜瓦。

本实用新型的支撑结构的结构简单、操作方便、稳定性好且方便安装于内外杜瓦之间，能够有效的对横向或竖向放置的杜瓦本体进行稳定支撑，同时该支撑结构的传热路径长、接触热阻大，具有较低的漏热量，径向及轴向承载能力强，且能承受振动冲击载荷，抗疲劳性能好。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于深冷环境的支撑结构，其特征在于，包括第一支撑部件(10)、第二支撑部件(20)、第一垫块(30)、第二垫块(40)、第一垫片(50)、第二垫片(60)、第一连接部件(70)、第二连接部件和第三连接部件；

所述第一支撑部件(10)和所述第二支撑部件(20)均为碗状结构，所述第一支撑部件(10)和所述第二支撑部件(20)同轴设置，所述第一支撑部件(10)的碗底和所述第二支撑部件(20)的碗底相对设置且均设有通孔，所述第一支撑部件(10)和所述第二支撑部件(20)的纵截面均为折线形，所述第一支撑部件(10)的碗口端面设有第一连接孔(11)，所述第二支撑部件(20)的碗口端面设有第二连接孔(21)；

所述第一垫块(30)和所述第二垫块(40)均为环形套筒结构，所述第一垫块(30)设置于所述第一连接部件(70)与所述第一支撑部件(10)之间，所述第二垫块(40)设置于所述第一支撑部件(10)与所述第二支撑部件(20)之间；

所述第一垫片(50)设有与所述第一连接孔(11)相适配的第三连接孔(51)，且所述第一垫片(50)设置于所述第一支撑部件(10)的碗口端面与内杜瓦之间，所述第二垫片(60)设有与所述第二连接孔(21)相适配的第四连接孔(61)，且所述第二垫片(60)设置于所述第二支撑部件(20)的碗口端面与外杜瓦之间；

所述第一连接部件(70)穿过所述第一垫块(30)、所述第二垫块(40)和所述第二支撑部件(20)的碗底的通孔，用于连接所述第一支撑部件(10)和所述第二支撑部件(20)；

所述第二连接部件依次穿过所述第一连接孔(11)、所述第三连接孔(51)和所述内杜瓦，用于连接所述第一支撑部件(10)和所述内杜瓦；

所述第三连接部件依次穿过所述第二连接孔(21)、所述第四连接孔(61)和所述外杜瓦，用于连接所述第二支撑部件(20)和所述外杜瓦。

2.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述第一支撑部件(10)的材料为环氧/碳纤复合材料，所述第二支撑部件(20)的材料为环氧/玻纤复合材料。

3.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述第一垫片(50)的材料、所述第二垫片(60)的材料、所述第一垫块(30)的材料和所述第二垫块(40)的材料均为环氧/玻纤复合材料。

4.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述支撑结构还包括第三垫片(80)和第四垫片(90)；所述第三垫片(80)设有与所述第一连接孔(11)相适配的第五连接孔(81)，且所述第三垫片(80)设置于所述第一支撑部件(10)的碗口端面与所述第二连接部件的头部之间，所述第四垫片(90)设有与所述第二连接孔(21)相适配的第六连接孔(91)，且所述第二垫片(60)设置于所述第二支撑部件(20)的碗口端面与所述第三连接部件的头部之间。

5.根据权利要求4所述的支撑结构，其特征在于，所述第三垫片(80)的材料和所述第四垫片(90)的材料均为环氧/玻纤复合材料。

6.根据权利要求4所述的支撑结构，其特征在于，所述第一支撑部件(10)的碗底直径与所述第二支撑部件(20)的碗底直径相等，所述第一支撑部件(10)的碗口直径小于所述第二支撑部件(20)的碗口直径，所述第一垫片(50)和所述第三垫片(80)的直径与所述第一支撑部件(10)的碗口直径相适配，所述第二垫片(60)和所述第四垫片(90)的直径与所述第二支撑部件(20)的碗口直径相适配。

7.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述第一支撑部件(10)的纵截面为四条折线，所述第二支撑部件(20)的纵截面为六条折线，且每条折线的转折角度均为45°。

8.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述第一连接部件(70)的材料、所述第二连接部件的材料和所述第三连接部件的材料均为钛合金材料。

9.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述第一连接孔(11)的数量有多个，沿所述第一支撑部件(10)的碗口端面的周向均布，所述第二连接部件的数量与所述第一连接孔(11)的数量相同。

10.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，所述第二连接孔(21)的数量有多个，沿所述第二支撑部件(20)的碗口端面的周向均布，所述第三连接部件的数量与所述第二连接孔(21)的数量相同。

Images