一种抗高过载的节流制冷器的制作方法

1.本发明涉及节流制冷器领域。更具体地说，本发明涉及一种抗高过载的节流制冷器。


背景技术：

2.节流制冷器又称焦耳-汤姆逊(j-t)制冷器，利用焦耳-汤姆逊效应来获得低温的制冷器，其原理是在绝热和不对外作功的条件不，高压气体经过多孔物质或小孔实现节流膨胀(从高压降低压力)使气体温度下降，节流后的冷流体返流与进气端热流进行热交换，进而降低节流前温度，使得节流后温度最终降至背压下沸点温度。节流制冷器集成于红外探测器，可快速为探测器提供低温工作环境，降低红外探测器噪声，提高其灵敏度和分辨率，进而提高红外成像效果。但当用于高过载条件时，由于不可避免的加速度影响，会出现制冷器部件脱落甚至损毁的情况，从而降低制冷性能，进而影响探测器成像效果。


技术实现要素：

3.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种抗高过载的节流制冷器，包括制冷器法兰、芯轴、翅片管、冷指以及冷盘，其中，所述芯轴竖向安装于所述制冷器法兰上，
4.所述制冷器法兰和所述芯轴设置有相对应的竖向的通孔和螺纹孔，螺钉依次穿过所述制冷器法兰上的通孔和所述芯轴上的螺纹孔，以连接所述制冷器法兰和所述芯轴。
5.本发明的一优选实施方案中，所述芯轴上设有卡槽，所述制冷器法兰上还竖向设置有与所述卡槽相配合的凸柱。
6.本发明的一优选实施方案中，所述卡槽与所述凸柱之间通过粘胶的方式连接。
7.本发明的一优选实施方案中，所述翅片管螺旋缠绕在所述芯轴的外壁上，所述冷指套设在所述翅片管外部，进一步包括包裹层，所述包裹层螺旋缠绕在所述翅片管外，所述包裹层与冷指过盈配合。
8.本发明的一优选实施方案中，所述包裹层由弹力线螺旋缠绕于所述芯轴的外周壁上得到。
9.本发明的一优选实施方案中，所述芯轴的顶端设置有瓣式楔形卡盘，所述翅片管挡止于所述瓣式楔形卡盘下方。
10.本发明的一优选实施方案中，所述冷指与所述瓣式楔形卡盘的四周装配接触。
11.本发明的一优选实施方案中，所述制冷器法兰上具有进气通道，所述进气通道和所述翅片管的管内通道连通；所述制冷器法兰的进气通道内安装有过滤器，以对经由该进气通道进入的气体进行过滤。
12.本发明的一优选实施方案中，所述冷盘安装在所述冷指顶端，且所述冷盘和所述芯轴之间相隔一定距离，形成一定体积的膨胀腔，所述冷盘由导热材料制成。
13.本发明的一优选实施方案中，所述翅片管的管内通道通过节流元件连通于所述膨
胀腔，所述节流元件为所述翅片管上的流动孔，其一侧连接于所述翅片管的管内通道，另一侧连通于所述膨胀腔。
14.本发明至少包括以下有益效果：
15.本发明的节流制冷器在芯轴底部设计卡槽及螺纹孔，通过螺钉及粘胶方式连接，提高芯轴在高过载条件下抗非轴向剪切力的能力，可在满足快速制冷的同时，较大程度的提高节流制冷器的抗高过载能力。
16.本发明中制冷器采用锥形节流制冷器，相同高度条件下，锥形制冷器较柱型制冷器降温更快。
17.本发明中翅片管外径尺寸一般在1mm
±
0.05mm，翅片管管壁厚较薄，高过载条件下需重点考虑该部件的保护。因此，采取以下措施，首先，所述翅片管在芯轴表面为单层缠绕，相比于双层翅片管，单层翅片管结构更加稳定。其次，在翅片管与芯轴、翅片管与冷指间间隔缠绕弹力线，具体可以是尼龙线，尼龙线的弹性可有效缓冲翅片管与接触面的过载，避免翅片管的损坏。
18.本发明中芯轴顶部设计瓣式楔形卡盘，一方面用于轴向固定翅片管，防止翅片管与芯轴轴向相对位移，另一方面卡盘与冷指过盈装配进而支撑换热器部件，防止高过载条件下换热器部件，特别是翅片管的损毁。芯轴顶部的瓣式楔形卡盘设计为多瓣式，节流后的冷流气体返流通过瓣间空隙与高压常温进气进行热交换。
19.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
20.图1为本发明一实施方案中抗高过载的节流制冷器的剖面示意图。
21.图2为本发明一实施方案中抗高过载的节流制冷器的外部示意图。
22.图3为本发明一实施方案中芯轴的剖面示意图。
23.图4为本发明一实施方案中芯轴的俯视示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
25.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
26.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
27.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，
一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
28.如图1-4所示，本发明的一优选实施方案提供一种抗高过载的节流制冷器，包括制冷器法兰1、芯轴3、翅片管4、冷指6以及冷盘7，其中，所述芯轴3竖向安装于所述制冷器法兰1上，
29.所述制冷器法兰1和所述芯轴3设置有相对应的竖向的通孔和螺纹孔，螺钉11依次穿过所述制冷器法兰1上的通孔和所述芯轴3上的螺纹孔，以连接所述制冷器法兰1和所述芯轴3。
30.上述实施方案中，通过螺钉方式连接，提高芯轴3在高过载条件下抗非轴向剪切力的能力，可在满足快速制冷的同时，较大程度的提高节流制冷器的抗高过载能力。
31.限定所述芯轴3为锥形，具体上小下大的圆台形结构，相同轴向高度条件下，锥形制冷器比柱形制冷器总长更长，降温更快。
32.下面提供一种芯轴3竖向安装在所述制冷器法兰1上的具体安装方式，所述芯轴3上设有卡槽，所述制冷器法兰1上还竖向设置有与所述卡槽相配合的凸柱，只需要将凸柱对准插入所述卡槽9内，即可实现芯轴3和所述制冷器法兰1的快速安装。
33.下面进一步限定，所述卡槽9与所述凸柱之间通过粘胶的方式连接，这样可以进一步通过粘胶方式连接，提高芯轴在高过载条件下抗非轴向剪切力的能力，可在满足快速制冷的同时，较大程度的提高节流制冷器的抗高过载能力。
34.本发明的一些实施方案中，所述翅片管4螺旋缠绕在所述芯轴3的外壁上，所述冷指6套设在所述翅片管4外部，
35.为了提高换热效率，通常在换热管的表面通过加翅片，也就是得到翅片管，从而增大换热管的换热面积，从而达到提高换热效率的目的，翅片管外径尺寸一般在1mm
±
0.05mm，翅片管管壁厚较薄，高过载条件下需重点考虑该部件的保护。本技术中翅片管4在芯轴3表面单层缠绕，相比于双层翅片管，单层翅片管结构更加稳定。
36.为了进一步增强对翅片管的保护，还进一步设置包裹层5，所述包裹层5螺旋缠绕在所述翅片管4外，所述包裹层5与冷指6过盈配合。
37.具体的，所述包裹层5由弹力线螺旋缠绕于所述芯轴3的外周壁上得到，相邻两股弹力线之间相隔一定距离，所述弹力线指的是在外力拉伸作用下可弹性形变的线或者绳子，具体材料此处不做限定，比如可以是尼龙线，尼龙线的弹性可有效缓冲翅片管与接触面的过载，避免翅片管的损坏。
38.本发明的一些实施方案中，所述芯轴3的顶端设置有瓣式楔形卡盘，所述翅片管4挡止于所述瓣式楔形卡盘下方。本发明中芯轴顶部设计瓣式卡盘，一方面用于固定翅片管，防止翅片管与芯轴轴向相对位移，另一方面瓣式楔形卡盘与冷盘7装配接触进而支撑换热器部件，防止高过载条件下换热器部件的损毁。所述瓣式楔形卡盘11设计为多瓣式，节流后的冷流气体返流通过瓣间空隙与高压常温进气进行热交换。
39.所述冷指6与所述瓣式楔形卡盘的四周装配接触，安装稳固。
40.本发明的一些实施方案中，所述制冷器法兰1上具有进气通道，所述进气通道和所述翅片管4的管内通道连通；所述制冷器法兰1的进气通道内安装有过滤器2，以对经由该进气通道进入的气体进行过滤，避免杂质进入制冷器内部对制冷器造成损害。
41.本发明的一些实施方案中，所述冷盘7安装在所述冷指6顶端，且所述冷盘7和所述芯轴3之间相隔一定距离，形成一定体积的膨胀腔12，所述冷盘7由导热材料制成。
42.需要说明的是，冷指6，其为薄壁件结构，冷指6主要用于支撑冷盘7，并与翅片管4、包裹层5、芯轴3形成节流后气体的返流通道，实现换热器换热功能。
43.所述冷盘7由导热材料制成，具有很好的导热效果，以便于利用膨胀腔内的冷空气对贴附于所述冷盘的芯片以及基板进行冷却处理，导热材料可以是导热系数高的金属材料。
44.本发明的一些实施方案中，所述翅片管4的管内通道通过节流元件8连通于所述膨胀腔12，所述节流元件8为所述翅片管4上的流动孔，其一侧连接于所述翅片管4的管内通道，另一侧连通于所述膨胀腔12。
45.所述节流元件为所述翅片管4上的流动孔，其一侧连接于所述翅片管4管内通道，另一侧连通于所述膨胀腔，所述流动孔的尺寸较小，实际气体在遇到缩口或调节阀门时，由于局部阻力，使其压力显著下降，这种现象叫做节流。工程上由于气体经过阀门流速大、时间短，来不及与外界进行换热，可近似看作为绝热过程来处理，成为绝热节流。气体在节流前后焓值不变，对于实际气体，焓值与温度及压力有关，节流后气体是否降温与气体种类及节流前后状态有关。本发明中制冷工质可使用氮气、氩气或空气。
46.使用时，将需要冷却的芯片以及基板面贴放置在所述冷盘7上，或者粘粘在所述冷盘7上，高压高纯制冷气体经所述制冷器法兰1的进气通道进入到所述翅片管3内，通过节流元件8节流降压降温。节流后的气体进入膨胀腔12内，进而冷却冷盘7上粘贴的芯片及基板。降温后的气体返流进入所述流通空间，与翅片管3内的高压常温气体进行热交换，冷却进气，进而放大节流制冷效应，直至达到制冷温度。
47.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。