[发明专利]一种应用于直线型脉冲管制冷机的集成式杜瓦及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及低温杜瓦，特别涉及一种应用于直线型脉冲管制冷机的集成式杜瓦及制造方法。

背景技术

脉冲管制冷机与其他回热式低温制冷机相比，由于其完全取消了冷端的运动部件，经过多年发展，已具备机械振动小、结构简单、运行寿命长、可靠性高等优点，在航空航天、低温电子、超导技术、医疗仪器、移动通信基站等领域有较大的优越性和广泛的应用前景。

如图1所示，在脉冲管制冷机常见的三种布置方式中，同轴型脉冲管制冷机（图1（a））和U型脉冲管制冷机（图1（b））的冷头15位于制冷机一端，利于与器件的耦合，因而在实际应用中，较常见为U型或同轴型脉冲管制冷机的杜瓦与工作器件耦合；直线型脉冲管制冷机的气流在其中流动无折返，相对其他两种布置方式而言，制冷效率最高，但由于其冷头位于制冷机中部（图1（c）），因而直线型脉冲管制冷机的实用化面临更多挑战。

发明内容

鉴于直线型脉冲管制冷机的特点，本发明提出一种应用于直线型脉冲管制冷机的集成式杜瓦及制造方法。

本发明的目的在于，设计一种可应用于直线型脉冲管制冷机的集成式杜瓦结构，通过本发明，可以很好地耦合直线型脉冲管制冷机及工作器件，充分发挥直线型脉冲管制冷机制冷效率高和相对制冷量大的优点，有力增强了直线型脉冲管制冷机的实用性。

所发明的一种应用于直线型脉冲管制冷机的集成式杜瓦如图2所示，它包括蓄冷器段5、中段14、脉冲管段22，其特征在于，蓄冷器段5、中段14、脉冲管段22总体呈中空圆柱，并通过螺栓12等连接为一体；其中蓄冷器段5通过螺钉4及密封圈3与蓄冷器热端换热器2连接并密封，在蓄冷器段5上侧钎焊有引线针9和绝缘陶瓷环8，用于连接测量引线10并进行密封；脉冲管段22通过螺钉26与卡盘25连接，并与脉冲管热端换热器26通过密封圈24进行侧向密封，这种密封方式避免了装置对直线型脉冲管制冷机施加的轴向力；在工作面16上端的中段14上侧有窗口20，中段14下侧焊接有抽气阀座29形成真空抽口，在抽气完成后通过螺钉31、螺帽32及密封圈30和密封圈33进行密封。脉冲管段22的左端有圆环平台37，其上侧有方形槽36，Z字形支架一21嵌入方形槽36。蓄冷器段5上有同样的圆环平台结构和槽结构，并固定有Z字形支架二13。Z字形支架一21与Z字形支架二13下端的方形通孔41和方形通孔42分别套入工作面16的右端凸台39和左端凸台38，因而将工作面16压紧于冷头15的冷面，减少了冷量传递损失。工作面16横截面总体为倒山字形，中有凸台40。冷头15上端为冷面，中部有长方形凹槽43，深度大于凸台40高度，凹槽43底端中部设有直径1.0～1.5mm的通孔44，为凹槽抽气通道；凸台40与凹槽43之间放置有弹性冷链17，工作面16上放置被冷却器件18及屏蔽罩19。从而形成一种应用于直线型脉冲管制冷机的集成式杜瓦。

具体实现方法如下：

杜瓦总体呈中空圆柱体，采用蓄冷器段5、中段14和脉冲管段22三段式结构。整体车出蓄冷器段5、中段14和脉冲管段22的中空圆柱结构。其中脉冲管段22左端留有圆环平台37，圆环内孔孔径大于冷头15横截面外切圆直径，在圆环平台37上侧车方形槽36，深度约为圆环平台37厚度一半，Z字形支架一21嵌入方形槽36，采用低温胶粘结固定。蓄冷器段5的圆环平台及其槽结构同脉冲管段22相似，在蓄冷器段5上侧车出通孔结构并通过真空钎焊焊接绝缘陶瓷环8和引线针9。中段14上侧有窗口19，下侧车通孔，抽气阀座29插入通孔并于焊接点34处银焊连接形成真空抽口，杜瓦抽真空达到要求后，将螺钉31拧入抽气阀座29，压紧密封圈30进行密封，螺帽32与抽气阀座29外螺纹相配合，并通过密封圈33进行密封。杜瓦与直线型脉冲管制冷机耦合，将蓄冷器段5套入直线型脉冲管制冷机，通过螺钉4及密封圈3与蓄冷器热端换热器2连接并密封。将上下两面抛光的工作面16与冷头15配合，其凸台40嵌入冷头凹槽43，凸台40下端面压紧弹性冷链17，工作面16的左端凸台38插入Z字形支架二13的方形通孔二42。在工作面16上布置被冷却器件18及屏蔽罩19后将中段14套入直线型脉冲管制冷机，其上部窗口19应与工作面16对齐；中段14左端法兰面与蓄冷器段5通过螺栓12及密封圈11联结并密封。套入脉冲管段22，将Z字形支架一21下端方形通孔一41套入工作面右端凸台38。方形通孔一41及方形通孔二42的水平位置略低于工作面16的水平位置。脉冲管段22与中段14采用螺栓联结。卡盘25与脉冲管段22通过螺钉26联结。卡盘25及脉冲管段22与脉冲管热端换热器27通过密封圈25采用侧向密封。