[发明专利]可自由拆卸式超流氦温区金丝密封连接装置及实现方法

说明书

本发明公开了一种可自由拆卸式超流氦温区金丝密封连接装置及实现方法，由密封连接底座、密封连接螺帽、金丝密封圈以及密封连接螺杆组成。本发明以金丝密封的方式实现了对超流氦温区流体工质的密封，且通过设计底座、螺帽和螺杆三个独立部件使进气管和出气管可自由分离，从而极大简化了低温流体管道的安装和拆卸，对于工作在超流氦温区的低温节流制冷机在航空航天等特殊领域的应用具有非常积极的意义。

技术领域

本发明属于制冷及低温工程领域，涉及超流氦低温节流制冷机，特别涉及一种自由拆卸式超流氦温区金丝密封连接装置及实现方法。

背景技术

低温节流制冷机是一种利用制冷工质节流后产生的降压降温效应获取低温的制冷机。超流氦温区低温节流制冷机采用多级回热式制冷机(如两级GM制冷机或多级脉冲管制冷机)进行预冷，使用氦-4为工质，能够在低温端获取超流氦温区(2.17K)乃至以下的温度；超流氦低温节流制冷机的低温端没有运动部件，从而实现了无振动、高可靠等特性。这些显著优点使得超流氦低温节流制冷机成为近年来极低温区机械制冷机研究的一大热门，在量子通信、深空探测、低温电子、超导物理等方面都获得了广泛的应用。

本发明着眼于超流氦温区低温节流制冷机中的密封连接装置，它是衔接超流氦温区下各低温端部件的重要装置，对于科学试验和工程应用来说需要满足以下两方面的要求：

1)具备良好的低温密封性能。超流氦工质具有不同于常规流体的很多特异性质，如极低温度、极低密度、无粘性等，这对低温密封的结构和材料提出了极大的挑战，传统的常温有机密封材料已不能满足该要求。

2)能够灵活安装和拆卸。特别是对于科学试验和工程调试阶段，在确定制冷机众多结构参数之前，低温端的各个部件不便于全部焊接形成一体，因此需要能自由拆卸的连接件实现各个部件的多次组装。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种可自由拆卸式超流氦温区金丝密封连接装置及实现方法。

本发明的目的在于，在超流氦低温节流制冷机的低温端设计一个可自由拆卸式的金丝密封连接装置，一方面，通过金丝环密封圈的良好延展性填充两个密封面之间的空隙，实现对管道内极低温度流体工质的良好密封；另一方面，通过设计密封底座、螺帽和螺杆三个独立的部件，以螺纹旋紧的方式实现进气管和出气管流道的连接，在简化安装的同时达到可自由拆卸的目的。

所发明的可自由拆卸式超流氦温区金丝密封连接装置，由密封连接底座3、密封连接螺帽4、金丝密封圈6以及密封连接螺杆9组成。密封连接底座3和密封连接螺杆9通过密封连接螺帽4紧密配合在一起，使金丝密封圈6发生延展形变，实现对超流氦温度流体的低温密封；密封连接底座3为回转体，其上端面中心位置处为一个定位凸台13，用以实现和密封连接螺杆9的定位配合；沿定位凸台13外缘加工出凹槽，该凹槽的下底面为凹槽密封面5；密封连接螺杆9下端面中心位置处加工出凸台，该凸台的上底面为凸台密封面7；金丝密封圈6处于凹槽密封面5和凸台密封面7两者之间，其线径控制在0.8～1.2mm之内；密封连接螺杆9外侧和密封连接螺帽4内侧为相同尺寸的螺纹12，通过螺纹12紧固将密封连接底座3压紧在上限位面8和下限位面14之间，同时实现凹槽密封面5和凸台密封面7对金丝密封圈6的延展形变；密封连接螺帽4预先同心套在进气管上，再用焊接的方式将密封连接底座3和进气管1结合成一体，且将密封连接螺杆9和出气管11结合成一体，螺纹12可使三者自由配合或分离，从而形成可自由拆卸式超流氦温区金丝密封连接装置。

所发明的可自由拆卸式超流氦温区金丝密封连接装置的实现方法如下：