[实用新型]用于微型机械制冷机的实时气体工质取样装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体取样装置，具体是指一种用于空间的斯特林、脉管等微型机械制冷机的实时气体工质取样装置。

背景技术

近几十年来，空间红外遥感、超导滤波等重大国防、通讯技术的迅速发展推动了微型机械制冷应用的发展。斯特林、脉管等微型机械制冷机具有制冷温度低、冷量大、效率高、体积小等优点，从而能保证红外遥感、超导设备中探测器所需的低温工作环境。对于空间应用来讲，微型机械制冷机的长寿命和可靠性是必需解决的关键技术之一。随着柔性弹簧、直线电机、间隙密封技术在微型机械制冷机中的成功应用，机械失效的影响已经大大降低。NASA的S.Castles等研究者(见：“Space Cryocooler Contamination Lessons Learned andRecommended Control Procedures”，Cryocooler 11，649-657，2001)的成果及大量分析数据都表明微型机械制冷机的气体工质的污染是影响制冷机长寿命运行的主要原因，尤其对运行寿命大于10,000h的制冷机尤为突出。因此气体工质的污染失效已经成为影响机械制冷机寿命的关键因素。

要解决微型机械制冷机的气体工质的污染失效问题，就必须对制冷机内部的气体工质进行取样分析，确定制冷机在各种运行情况下内部气体的成分及配比等关键信息，最终反馈到工艺处理，进行污染放气的抑制，并可根据取样气体的分析结果开展针对性的强化污染试验，研究污染气体量及不同配比与制冷机性能之间的量化对应关系，为污染失效的考核提供判据。

对于微型机械制冷机而言，实现对内部气体工质取样分析，一般须满足以下四个要求：①必须具有同制冷机内部腔体连通的接口，进行无破坏取样；②取气容积必须足够的小，一般应控制在1cc之内，减弱对制冷机性能的影响，实现多次间隔取样；③装置自身放气率与制冷机内部污染相比可以忽略，装置在取样前须保持高真空，整体泄漏率控制在可允许范围之内，确保取样精度；④必须降压，制冷机内部气体压力约为13atm，而质谱分析仪要求待分析气体压力不高于2atm为好。所以目前的气体取样装置不适宜用于对微型机械制冷机取气。

发明内容

基于上述原由，本实用新型的目的是针对微型机械制冷机取气的特殊要求，提出一种同时可与制冷机、真空泵、质谱分析仪活动联接的，取气容积小于1cc，自身放气率和泄漏率低的，利用容积差自动降压的，可多次间隔取样的，易于装卸的气体工质取样装置。

本实用新型的气体工质取样装置，包括：与制冷机充气阀座配合活动连接的一个二通取气阀1、微型不锈钢波纹管阀2、3、4、取样钢瓶5、三通管道6、真空泵接口7、质谱分析仪接口8。

取气阀1的阀咀109、微型不锈钢波纹管阀2、取样钢瓶5、三通管道6的一字通道、微型不锈钢波纹管阀3和真空泵接口7依次成“一字”形联接，其中微型不锈钢波纹管阀2与取样钢瓶5之间、取样钢瓶5与三通管道6之间、三通管道6与微型不锈钢波纹管阀3之间均为密封焊接连接；取气阀1的阀咀109与微型不锈钢波纹管阀2之间、微型不锈钢波纹管阀3与真空泵接口7之间均为可装拆的卡套式连接；三通管道6的90°转弯通道与微型不锈钢波纹管阀4、质谱分析仪接口8依次成“一字”形联接，三通管道6的90°转弯通道与微型不锈钢波纹管阀4为密封焊接连接，微型不锈钢波纹管阀4与质谱分析仪接口8为可装拆的卡套式连接。

所说的与制冷机充气阀座配合活动连接的一个二通取气阀1，其内腔体的容积要小于1cc，目的是使取气后不会对制冷机的制冷性能造成影响。

所说的取样钢瓶5的容积与取气阀的内腔体容积之比要根据制冷机内部气体工质压力确定，要保证取样气体进入取样钢瓶后为常压。

所说的取气阀1、取样钢瓶5、三通管道6均由低放气率的不锈钢材料制成。

本实用新型的特点在于：

1.取样装置采用可装卸的连接方法，使得该装置不仅易于操作，而且方便携带，可实现异地取样。

2.取气容积小，取气后不会对制冷性能造成影响，且可多次间隔取样分析。

3.利用容积差自动降压，省去了减压阀。

4.材料均采用不锈钢，结合高温排气工艺处理，可满足自身放气率低、提高取样精度的要求。

附图说明

图1为本实用新型的微型机械制冷机气体工质取样装置的结构示意图。

图2为图1的上视图。

图3为本实用新型的取气阀的剖面结构示意图。

具体实施方式