[实用新型]一种低温绝热支撑装置

说明书

技术领域

本实用新型属于一种低温绝热支撑装置，具体应用于低温真空系统中，对低温部件进行支持的绝热支撑装置。

背景技术

低温环境下工作的器件，必须支撑在真空低温恒温器中，所要用到的支撑装置就必然导致有一定的漏热，2K低温系统对设备漏热要求极其严格。热量从真空恒温器的室温端经过支撑装置传到低温区域，在导热过程中，单位时间通过导热截面的导热量正比于该导热截面方向上的温度变化率和截面面积。

为了减小漏热，设计一种保证力学结构稳定的前提下，最大限度的减小漏热。对于低温绝热支撑装置通常考虑以下因素：(1)保证在真空环境中有足够的机械强度；(2)在室温端与低温端有合理的接触面积、导热截面以及导热长度。综上所述，设计低温绝热支撑装置装置有一定的难度。

目前技术中，低温绝热支撑要么采用玻璃纤维结构，要么采用环氧树脂胶与不锈钢的浇注结合的形式，机械性能与绝热性能都有待提高。

实用新型内容

本实用新型目的是要提出一种低温绝热支撑装置，用于真空恒温器内对低温器件进行支撑，该装置有足够的机械强度和力学稳定性、较小的漏热损失。本实用新型通过研究将金属材质与玻璃纤维材质的部件组合在一起，并且采用了诸多新的设计，既提高了机械性能、绝热性能，也能确保其他设备与之装配的精度。

本实用新型的技术方案为：

一种低温绝热支撑装置，其特征在于包括一玻璃纤维薄壁圆筒，所述玻璃纤维薄壁圆筒从上到下间隔的设有多组圆环和圆盘，每组圆环和圆盘均与所述玻璃纤维薄壁圆筒过盈配合，其中上下两组圆环和圆盘均为不锈钢材料，中间每组圆环和圆盘为硬铝材料且硬铝圆环用来固定冷屏；每一圆环和圆盘构成一温区且从上到下温度依次升高。

进一步的，所述冷屏为多层绝热圆盘；所述冷屏通过螺栓与所述硬铝圆环连接。

进一步的，所述玻璃纤维薄壁圆筒从上到下间隔的设有四组圆环和圆盘；其中，最上端的第一组圆环和圆盘的温度为2K，第二组圆环和圆盘的温度为5K，第三组圆环和圆盘的温度为80K，第四组圆环和圆盘的温度为300K。

进一步的，所述玻璃纤维薄壁圆筒为直径150mm、厚度2mm的薄壁圆筒；所述过盈配合的过盈量为0.12mm。

进一步的，所述第二组圆环和圆盘中的圆盘底面连接的冷屏温度为5K；所述第三组圆环和圆盘中的圆环连接的冷屏温度为80K。

进一步的，位于相邻两组硬铝圆盘之间的所述玻璃纤维薄壁圆筒侧壁上设有多层绝热薄膜。

本实用新型通过采用玻璃纤维薄壁圆筒与不锈钢圆盘、圆环的过盈配合，来提高其机械性能，过盈量过大无法进行装配，过盈量过小承受的拉、压力较小，所以合理的选择最佳过盈量，此模型选择0.12mm的过盈量。中间两层是用来承受冷屏的重量，由于冷屏重量较小，为装配方便，中间两层选用热膨胀系数大而且导热系数较大的的硬铝材料，两层冷屏起到5K、80K热截止的作用，优化温度梯度，并在各层之间包扎有多层绝热薄膜的结构形式，能够使绝热性能有很大的改善。

本实用新型的低温绝热支撑装置，包括玻璃纤维薄壁圆筒，四层不同温区的圆盘与圆环。其中四层圆盘与圆环的温度由上到下分别为2K、5K、80K、300K，上下两层的圆盘与圆环的材料为不锈钢，而且与玻璃纤维薄壁圆筒实现过盈配合，用于承受较大的拉伸力与压缩力。中间两层的圆盘与圆环的材料为硬铝，同样与玻璃纤维薄壁圆筒实现过盈配合，用于支撑5K、80K冷屏，同时其起到热截止作用来优化薄壁圆筒轴向的温度梯度，同时也对玻璃纤维薄壁圆筒起到加强的作用。为了减少层与层之间的辐射换热，在各层之间包扎有多层绝热薄膜，来减小对中心低温区域2K的热负荷

上述的绝热支撑中，用于连接四层圆盘与圆环的圆筒壁厚较小，减小热传导截面，材料为玻璃纤维，其刚度、强度较好，放气率和热导热率较低。在导热过程中，单位时间通过导热截面的导热量正比于该导热截面方向上的温度变化率和截面面积，所以选用导热系数低的支持件材料，减小导热截面积，并增设冷屏，来优化导热方向上的温度梯度，降低导热方向上的温度变化率，同时在各层之间包扎有多层绝热薄膜的结构形式从而达到减小绝热支撑装置的导热损失的目的。

上述的绝热支撑中，四层圆盘与圆环的温度由上到下分别为2K、5K、80K、300K，上下两层的圆盘与圆环的材料为不锈钢，中间两层为硬铝，而且与玻璃纤维薄壁圆筒实现过盈配合，过盈配合在接触面产生正压力，在轴向上有摩擦力可以承受轴向的拉力与压力，同时金属部件可以保证与其他零部件的配合精度，且起到热截止作用来优化薄壁圆筒轴向的温度梯度。