[实用新型]适用两种制冷方式的星地兼容杜瓦

说明书

技术领域

本实用新型为适用两种制冷方式的星地兼容杜瓦，属于空间制冷技术领域。

技术背景

本实用新型涉及的红外相机是对地遥感卫星的有效载荷之一，其敏感器件红外探测器阵列必须在低温环境下才能有效工作，该工作温度远低于当地大气露点温度，若要工作必须使红外探测器阵列处于真空环境中。红外相机不但要在轨工作也需要在地面大气环境中进行各种测试。虽然卫星飞行时是在轨道高真空状态下，红外相机不需要真空杜瓦也能够正常工作，但在地面大气环境中测试时必须为红外探测器阵列提供真空杜瓦予以保护。本实用新型中为红外相机在轨提供制冷能力的是辐射制冷器，真空杜瓦安装在辐射制冷器中。辐射制冷器是利用宇宙空间的冷黑背景，运用辐射换热的原理将负载热量辐射出去而达到制冷目的，是一种被动的制冷方式。所以，它在地面大气环境中是不可能制冷的，必须采用其它的主动制冷方式取代辐射制冷器才能为红外相机在地面大气环境中工作提供制冷环境。J-T节流制冷器和液氮制冷装置都能满足这个要求，它们有各自的特点，可以根据红外相机的不同测试需求任选其中的一种使用。该杜瓦还应满足既能在轨依靠辐射制冷器降温又能在地面大气环境中用J-T节流制冷器或液氮制冷装置制冷，即星地兼容的功能。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决既能在轨依靠辐射制冷器降温又能在地面大气环境中配合J-T节流制冷器或液氮制冷装置为红外相机正常工作创造制冷环境。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种适用两种制冷方式的星地兼容杜瓦，包括杜瓦外筒、冷窗、杜瓦内芯、导热部件。

其中，杜瓦外筒为一面有底的圆桶形结构，有底一侧开有刚好通过导热螺钉的法兰，无底一侧开有环形密封槽；

冷窗由冷窗座和锗窗组成，冷窗座为圆柱形结构，沿圆柱体中心轴从上下表面向里分别开有两个连通且半径不同的圆柱体空洞，在一面的圆柱体空洞内固定有锗窗，两个圆柱体空洞连接处内径略小于锗窗半径，以便锗窗固定；在另一面开有环形密封槽；

杜瓦内芯由冷指、引线环、绝热筒、蓄冷套、绝缘子、导线和导热筒组成；蓄冷套为无底圆桶形结构，导热筒为一面有底的圆桶形结构，导热筒无底一面加工出与导热螺钉对应的螺纹孔，有底一面开有法兰，蓄冷套置于导热筒内部，并从导热筒的法兰穿出并焊接固定，引线环为凸形旋转体，内部开有圆柱形空洞，侧面开有导线孔，导线经导线孔连入，导线与引线环之间隔有绝缘子，使导线与引线环之间绝缘，绝热筒为无底桶形结构，且与引线环内径一致，绝热筒套在导热筒外，绝热筒一边内壁与导热筒无底一边外壁焊接固定，另一边与引线环外径较小的一面沿内径对应焊接固定，冷指为一面有底的圆桶形结构，外径与导热筒相同，冷指无底一边与导热筒沿外壁对应焊接固定；

导热部件由导热螺钉、法兰、波纹管组成，导热螺钉无螺纹部分套有波纹管，波纹管外套有法兰；

杜瓦外筒套在杜瓦内芯外侧，杜瓦外筒无底一面与杜瓦内芯的引线环焊连，杜瓦外筒与引线环连接处的密封槽内夹有密封圈；杜瓦内芯的引线环一面与冷窗的冷窗座一面焊连，引线环与冷窗座连接处的密封槽内夹有密封圈，导热部件的导热螺钉穿过杜瓦外筒的法兰旋紧在导热筒螺纹孔上。

其中，杜瓦外筒选用硬铝合金棒材，外表面经过抛光处理后，采用化学镀方式镀镍，厚度10um，然后再次抛光使表面粗糙度不大于0.1um，最后对抛光的外表面采用真空镀方式镀金，厚度0.2um。镀层能经受液氮温度至室温反复循环冲击20次不起皮不剥落。

冷窗座采用硬铝合金棒材，外表面经过抛光处理后，采用化学镀方式镀镍，然后再次抛光使表面粗糙度不大于0.1um，最后对抛光的外表面采用真空镀方式镀金，镀层能耐液氮冲击20次不起皮不剥落；锗窗用锗材料，用DW-3低温胶在室温状态固化在冷窗座的窗口上，经氦质谱检漏漏率应小于5×10^-9Pa·m³/s。

杜瓦内芯中的冷指采用无氧铜棒材，承担安装被冷却样品和传热的作用。引线环、绝热筒和蓄冷套均采用不锈钢棒材，承担隔热的作用，导热筒用无氧铜棒材，承担传热的作用，绝缘子用环氧材料起绝缘作用，导线用铜线。对杜瓦内芯进行液氮冲击20次，经氦质谱检漏漏率应小于5×10^-9Pa·m³/s。

导热螺钉和法兰用无氧铜棒材，导热螺钉的螺纹为M16；波纹管选用壁厚0.2mm的薄壁紫铜管冲压成型，对导热部件进行液氮冲击20次。

密封圈材料为氟橡胶。