[实用新型]一种同轴脉冲管制冷机冷端柔性冷链结构

说明书

技术领域

本专利涉及脉冲管制冷机，特别涉及一种同轴脉冲管制冷机冷端柔性冷链结构。

背景技术

由于脉冲管制冷机不存在低温下的运动部件，因此，具有机械振动小、电磁干扰小、寿命长等优点。并且其结构简单、可靠性高、冷头抗冲击性能强、控制电路简单，在航天、移动通讯基站、医疗等领域具有广泛的应用价值。

根据脉冲管制冷机脉冲管与蓄冷器不同的布置方式，一般分成三种布置类型，分别为直线型、U型、同轴型。U型是让脉冲管与蓄冷器并列布置，通过冷端内的管道相连；同轴型的脉冲管与蓄冷器同心布置，脉冲管插入蓄冷器内；直线型脉冲管与蓄冷器布置在一条直线上，冷端位于中间。三种布置形式中，从结构上看，对于优化的同轴布置的脉冲管制冷机，其结构更为紧凑、体积小，并且更容易与器件耦合。一种典型的同轴脉冲管制冷机结构如图1所示，相比其他两种布置方式的制冷机，同轴脉冲管制冷机有着更为广泛的应用前景。

本专利着眼于同轴脉冲管制冷机冷端柔性冷链结构。同轴脉冲管制冷机的优点在于结构的紧凑、与器件耦合方便，但在用于精度更高、对振动、温度等外部环境更加敏感的器件时，常规的同轴脉冲管制冷机与被冷却器件的耦合方式已不能完全满足要求，这就需要对原有的结构进行改进，消除不利因素。冷头帽是冷链结构的关键部件之一，与冷头和弹簧组成柔性缓冲结构。其需实现的主要功能包括：

1）将同轴脉冲管制冷机产生的冷量以最小的损耗传递到被冷却器件上；

2）能够实现冷头与被冷却器件的紧密贴合；

2）尽量消除同轴脉冲管制冷机工作时的机械振动对被冷却器件的影响。

目前常规的同轴脉冲管制冷机冷端柔性冷链结构还存在诸多缺陷，同轴脉冲管制冷机无运动部件，理论上没有机械振动，但处于工作状态下，压缩机产生的振动会通过导气连管传递到制冷机，使同轴脉冲管制冷机冷头也产生振动，现有的冷链结构还没有完全达到冷量传递损失小、机械振动小的要求，从而使被冷却器件的探探精度和工作时所要求的温度环境受到影响，减低了同轴脉冲管制冷机所要实现的预期性能。目前常见的同轴脉冲管制冷机冷头与被冷却器件之间的耦合结构，主要有以下两种类型：

第一种如图2所示，同轴脉冲管制冷机的冷头直接耦合在被冷却器件的传导面上；

第二种如图3所示，同轴脉冲管制冷机冷头与被冷却器件之间用软铜带连接；

上述两种结构类型都存在明显的不足之处：

第一种形式，如图2所示，当制冷机处于工作状态时，压缩机产生的振动会通过导气连管传递到制冷机，使同轴脉冲管制冷机冷头也产生振动，由于冷头与被冷却器件之间采用直接的硬接触耦合，制冷机的振动会直接传递到被冷却器件上，这会对被冷却器件的探精度造成不良影响，严重的情况下甚至破坏被冷却器件。

第二种形式，如图3所示，冷头4与被冷却器件11之间不贴合，而用软铜带17来连接，虽然柔性的铜带能消除冷头振动对被冷却器件的影响，但是一定长度的铜带会产生极为可观的热阻损失，严重减低制冷机的效能。

发明内容

鉴于上述已有技术存在的缺陷，本专利提出一种同轴脉冲管制冷机冷端柔性冷链结构。

本专利的目的在于，通过在冷头与被冷却器件之间安装冷头帽和弹簧，弹簧的压力使冷头帽上端面在各种情况下都能紧密贴合接触被冷却器件，弹簧的弹性又能起到消除机械振动的作用，在冷头增加一处与外界相通的小孔，使残存在冷头与冷头帽之间的空气能够完全去除，避免因空气中水蒸气的凝结而造成的制冷效能的下降，整个柔性冷链结构使同轴脉冲管制冷机产生的冷量能以最小的损失传递到被冷却器件上，让被冷却器件处在所要求的稳定可靠的温度环境内。

图3为同轴脉冲管制冷机冷头与被冷却器件之间用软铜带连接示意图；

图4为所发明的同轴脉冲管制冷机冷端柔性冷链结构示意图；

图6为同轴脉冲管制冷机冷头剖面示意图；

本专利的同轴脉冲管制冷机冷端柔性冷链结构由冷头4、冷头帽8、弹簧9、被冷却器件11四部分组成，其特征在于，所述的冷头4与被冷却器件11之间用冷头帽8做链接，冷头4上端的沉孔16内安装弹簧9，在弹簧9的挤压之下，冷头帽8的上端平面15与被冷却器件11紧密贴合，冷头帽8下端凹槽的内侧面14与冷头4上端台阶的外圆面12紧密配合，且在弹簧9的挤压之下能相对活动，冷头4上端的沉孔16底部沿径向开有小孔10与外部环境相通，冷头4通过钎焊的方式连接在同轴脉冲管制冷机上，使同轴脉冲管制冷机与被冷却器件11之间实现柔性连接。

同轴脉冲管制冷机冷端柔性冷链结构的制造方法如下：