[发明专利]波纹管型自调式J-T制冷器、充气焊接工装和充气焊接方法

说明书

本发明公开了一种波纹管型自调式J‑T制冷器、充气焊接工装和充气焊接方法。波纹管型自调式J‑T制冷器充气焊接工装包括：充气设备，具有适于容纳波纹管型自调式J‑T制冷器的充气密封腔室，充气密封腔室具有窗口；充气设备还包括适于从充气密封腔室抽气的抽气装置以及适于往充气密封腔室充气的充气装置；激光器，位于充气密封腔室外，激光器用于产生适于穿过窗口的激光，以焊接波纹管型自调式J‑T制冷器的金属充气管。采用本发明，可有效解决锡焊在充气压力过高时无法焊接的缺陷；激光焊接方法焊接熔深可以有效的保证充气腔充气焊接的气密性和可靠性，保证J‑T自调式制冷器的一致性；同时大大提高所充气体的纯度降低水汽含量，减少冰冻的可能性。

技术领域

本发明涉及低温制冷技术领域，尤其涉及一种波纹管型自调式J-T制冷器、充气焊接工装和充气焊接方法。

背景技术

J-T制冷器作为红外探测器杜瓦制冷组件(IDDCA组件)的重要组成部分，其主要作用是冷却红外探测器，为红外探测器提供低温工作环境，降低红外探测器噪声，提高红外探测器的灵敏度和分辨率，进而提高红外成像效果。

第二代焦平面探测器组件普遍采用自调式制冷器。自调式制冷器通常采用波纹管作为调节元件，根据被冷却组件温度的波动自动调节流量。波纹管型自调式J-T制冷器充气腔内充有一定压力的工质气体，波纹管处于压缩状态。工作过程中，高压气体从管路进气口进入制冷器内部，经过热交换管到达节流孔，高压气体经过小孔后体积迅速膨胀，压力急剧降低，根据焦耳-汤姆逊效应原理，压降后的气体大幅降温，冷却探测器芯片，然后通过热交换器外部间隙排出。同时充气腔中气体被快速冷却，甚至液化致使充气腔的压力降低，从而打破波纹管初始压缩状态的平衡，波纹管做伸长运动，带动传动机构向制冷器尾部移动，使阀针针尖伸入节流孔内，节流孔变小甚至关闭从而控制了气体的消耗。当温度升高后，充气腔内的气体压力升高，使波纹管压缩，阀针从节流孔处移出，打开节流孔。波纹管型自调式J-T制冷器是能够实现制冷温度、制冷流量和制冷功率自动调节的制冷器。

对充气腔的充气密封是实现制冷器自动调节的基础。通常制冷器的充气腔会留出一个细管作为充气密封接口，称为充气管，制冷器通过充气管向充气腔内充满一定压力的工质气体后，将充气管管口密封。传统的充气管密封工艺采用锡焊，将焊料、助焊剂、电烙铁、制冷器一同置于密封的充气设备内，充气设备完成抽真空后，根据设计的充气压力和充气工质，将设备内充满一定压力的工质气体，这时制冷器充气腔也充满了一定压力的工质气体，对制冷器充气管焊接点涂抹助焊剂，使用电烙铁进行封焊，焊接完成将制冷器从充气设备中取出。这种充气密封方式可以实现制冷器充气腔的密封性，焊点可靠性较好，可以满足制冷器的应用需求，但是由于助焊剂、焊料、电烙铁同时置于充气设备内，制冷器充气腔内易混入水气及杂质气体，对制冷器性能及可靠性会产生一定影响；同时由于充气设备内的工质气体有一定压力，电烙铁功率有一定限制，当设计的充气压力过高时，焊料较难融化，无法实现锡焊焊接密封。

发明内容

本发明实施例提供一种波纹管型自调式J-T制冷器、充气焊接工装和充气焊接方法，用以解决现有技术中充气管密封工艺充气密封性能差的问题。

根据本发明实施例的波纹管型自调式J-T制冷器充气焊接工装，包括：

充气设备，具有适于容纳所述波纹管型自调式J-T制冷器的充气密封腔室，所述充气密封腔室具有窗口；

所述充气设备还包括适于从所述充气密封腔室抽气的抽气装置以及适于往所述充气密封腔室充气的充气装置；

激光器，位于所述充气密封腔室外，所述激光器用于产生适于穿过所述窗口的激光，以焊接所述波纹管型自调式J-T制冷器的金属充气管。

根据本发明的一些实施例，所述窗口为玻璃件。

根据本发明的一些实施例，所述波纹管型自调式J-T制冷器充气焊接工装，还包括：

放大成像设备，用于辅助所述激光器焊接。