[发明专利]直线脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构及制造方法

权利要求书

1.一种直线脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构，它由导热带(9)、蓝宝石柱(10)、安装平台(11)、平台托举(13)、蓝宝石基座(14)、支撑圆筒(15)、防辐射冷屏(16)、冷屏板(17)、组件装置(18)、杜瓦主体(19)、杜瓦盖(20)、设备箱(25)组成，其特征在于：直线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)、蓄冷器热端换热器(7)、冷端换热器(8)、脉冲管热端换热器(73)组成，脉冲管(4)与蓄冷器(3)呈直线布置，压缩机(1)通过连管(2)与直线脉冲管制冷机蓄冷器热端换热器(7)相连；制冷工质在直线脉冲管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，在冷端换热器(8)处产生冷量；冷端换热器(8)通过导热带(9)、蓝宝石柱(10)将冷量传递至安装平台(11)；高温超导滤波器组件(12)安装于安装平台(11)上，安装平台(11)下有平台托举(13)，蓝宝石柱(12)上端与平台托举(13)相连，下端安装于蓝宝石基座(14)；位于平台托举(13)和安装平台(11)之间有蓝宝石柱支撑圆筒(15)，对安装平台(11)起支撑作用，防止蓝宝石柱(10)向一侧倾斜，蓝宝石柱支撑圆筒(15)外表面裹有单面镀铝聚酯打孔薄膜，可以减小热辐射造成的蓝宝石柱(10)的冷量损失；高温超导滤波器组件(12)工作于防辐射冷屏(16)和冷屏板(17)所围成的空间，防辐射冷屏(16)和冷屏板(17)通过螺栓固定安装于高温超导滤波器组件(12)的底边平台(63)上；高温超导滤波器组件(12)的低温工作所需的真空室由杜瓦主体(19)和杜瓦盖(20)组成，直线脉冲管制冷机冷指位于杜瓦主体(19)中，其左端利用螺钉连接于蓄冷器热端换热器(7)端面，并利用密封圈进行密封，右端采用径向密封，防止由于杜瓦与冷指的尺寸不匹配造成对直线脉冲管制冷机冷指的损害；杜瓦主体(19)上方焊接有杜瓦盖接口(21)，用于杜瓦盖(20)连接安装，在杜瓦盖(20)上端有电连接密封件(22)，通过同轴电缆线(33)与高温超导滤波器组件(12)连接，实现与外界相关设备的信号传输；杜瓦盖(20)右端有真空阀座(23)，为抽真空接口；蓄冷器(3)及脉管(4)外部裹有多层防辐射材料(24)，以减少热辐射对冷指造成的冷量损失；各部件组装完毕后，整体设备放置于设备箱(25)中，其中压缩机(1)放置于压缩机支架(26)上，下端放置于散热支撑底座(27)，散热支撑底座(27)对压缩机起固定与散热作用，通过将杜瓦主体(19)放置于冷指支架(28)上进行固定冷指，脉冲管热端换热器(73)放置于支撑板(29)上，杜瓦盖接口(21)放置于设备箱上侧板(30)；设备箱(25)右下方有隔板(31)，隔板(31)右侧为电控设备(32)，通过电缆线(34)连接于压缩机(1)，对压缩机(1)运行状况进行控制，设备箱左侧板(35)安装风扇(36)，上侧板(30)安装栅栏(37)；从而共同形成一种直线脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构。

2.一种制造如权利要求1所述的一种直线脉冲管制冷机冷却高温超导滤波器的结构的方法，其特征在于：冷端换热器(8)采用导热性能良好的高纯无氧铜材料制作而成，整体呈方形，在其下部采用线切割工艺加工中通的狭缝孔(38)，方便工质气体通过，并扩大与工质气体换热面积，其左右两端分别连接蓄冷器(3)与脉冲管(4)，导热带(9)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(9)下端面(44)与冷端换热器(8)顶部方孔(39)端面熔焊于一体；蓝宝石基座(14)平压于导热带(9)上端面两臂(45)将导热带(9)完全压入方孔(39)，其下端面(46)压紧于厚度在0.1～1.0mm间的铟片(41)上端面，用螺钉进行紧固连接；蓝宝石基座(14)与槽壁(40)外形尺寸相配合，将蓝宝石基座(14)局限于槽壁(40)中，防止向侧边倾斜，蓝宝石柱(12)插入蓝宝石基座(14)的支撑孔(48)并由支撑壁(49)固定防止倾斜，分别套入安装支撑圆筒(15)内套筒(56)及外套筒(57)，由蓝宝石基座(14)上端面环形凸台(52)进行定位固定，由蓝宝石柱(12)顶端套入固定薄压板(47)，固定薄压板(47)梯形端面(59)压于外套筒(57)边台(58)上，下端面(60)与冷端换热器(8)槽壁(40)上端面贴合，通过均布通孔(61)及均布螺纹孔(43)紧固于冷端换热器(8)上，蓝宝石柱(12)上端插入平台托举(13)支撑孔(53)，上端面与支撑孔(53)下端面紧密贴合，两者之间涂导热硅脂，环形凸台(54)嵌入支撑圆筒(15)的内外套筒之间；安装平台(11)下端面凸台插入平台托举(13)上端面耦合孔(55)，高温超导滤波器组件(12)安装于安装平台(11)，安装平台(11)采用导热性能良好的铜板材料制作，精车上端面平面度在0.1mm以下，并经过抛光与镀金处理，与高温超导滤波器组件(12)组件装置(18)下端圆孔(65)端面紧密贴合，组件装置(18)下端有圆孔(65)，其端面平面度精车控制在0.1mm以下，内径略小于安装平台(11)上端面外径，在两端面之间涂有导热硅脂；组件装置(18)将几组高温超导滤波器集成为一体，(64)为高温超导滤波器的安装位置，高温超导滤波器组件(12)工作于由防辐射冷屏(16)和冷屏板(17)围成的空间，防辐射冷屏(16)整体为下开口的方形结构，截面呈几字形，由高反射率材料制成，厚度为0.5～2.0mm，内表面经发黑处理，外表面经打磨抛光，在顶端车出圆形通孔(66)，方便同轴电缆线(33)穿过；冷屏板(17)为薄平板结构，其上端面经发黑处理，下端面表面经打磨抛光；防辐射冷屏(16)和冷屏板(17)通过螺栓固定安装于高温超导滤波器组件(12)的底边平台(63)上，三者在均布通孔(62)位置处均车有通孔，通过螺栓进行连接；杜瓦主体(19)和杜瓦盖(20)组成真空室，直线脉冲管制冷机冷指位于杜瓦主体(19)中，杜瓦主体(19)左端利用螺钉连接于蓄冷器热端换热器(7)端面，利用密封圈进行密封，右端采用径向密封，杜瓦法兰(51)左端面有凸台(67)与杜瓦主体(19)右端面阶梯面(68)配合，杜瓦法兰(51)套入脉冲管热端换热器(73)，利用螺钉紧固，凸台(67)与阶梯面(68)压挤其间的密封圈(69)，实现径向密封，杜瓦主体(19)上方采用银焊密封焊接杜瓦盖接口(21)，利用螺钉连接安装杜瓦盖(20)，杜瓦盖接口(21)上端面及杜瓦盖(20)下端面的平面度精车在0.1mm以下，紧密贴合，在杜瓦盖(20)上端安装电连接密封件(22)，高温超导滤波器组件(12)通过同轴电缆线(33)实现与外界相关设备的信号传输，在杜瓦盖(20)右端安装真空阀座(23)，为抽真空接口，通过与抽真空设备连接使真空室保持5.0×10^-6Pa的真空度，杜瓦主体(19)及杜瓦盖接口(21)、杜瓦盖(20)内表面进行抛光处理，降低表面发射率；蓄冷器(3)及脉管(4)外部裹有多层防辐射材料(24)，减少热辐射对冷指造成的冷量损失；整体设备放置于设备箱(25)，压缩机(1)放置于压缩机支架(26)上，下端放置散热支撑底座(27)，将杜瓦主体(19)放置于冷指支架(28)上进行固定，脉冲管热端换热器(73)放置于支撑板(29)上，杜瓦盖接口(21)放置于设备箱上侧板(30)，设备箱(25)右下方有隔板(31)，隔板(31)右侧为电控设备(32)，电缆线(34)穿过隔板(31)上狭缝孔连接压缩机(1)，对其运行状况进行控制，设备箱左侧板(35)安装有风扇(36)，上侧板(30)安装有栅栏(37)。