一种双级节流制冷器及制冷探测器的制作方法

本发明属于红外探测，具体涉及一种双级节流制冷器及制冷探测器。

背景技术：

1、红外探测器是红外技术的核心部件，也是红外技术发展的先导。节流制冷器以其结构紧凑、快速制冷、体积小、重量轻等特点被广泛应用于红外制冷探、低温医疗、航空航天等领域。

2、现有的节流制冷器的应用较为成熟，多使用氮气或氩气作为制冷工质，氩气制冷快，但制冷温度高，氮气相比氩气，制冷温度低，但降温速度慢。使用氮气作为制冷工质时，要实现快速降温，通常需要较大的换热器和较低的背压。随着对制冷器轻量化的要求，在小体积下使用氮气实现快速降温是未来的发展趋势和必须突破的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双级节流制冷器，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种双级节流制冷器，包括由内至外同轴布置的内芯轴、内冷指和外芯轴，所述内芯轴和内冷指之间设置有预冷级换热器和制冷级进气管，所述制冷级进气管位于所述预冷级换热器的制冷区域，所述外芯轴上设有制冷级换热器，所述内冷指顶部设有内冷盘，所述内冷盘的进气端与所述制冷级进气管的出气端连通，所述内冷盘的出气端与所述制冷级换热器的进气端连通。

4、进一步的，所述制冷级换热器的出气端连通一个制冷级气体回流空间，所述制冷级换热器位于该制冷级气体回流空间内。

5、进一步的，所述预冷级换热器缠绕在所述内芯轴上，所述制冷级进气管缠绕于所述预冷级换热器上。

6、进一步的，所述制冷级进气管外圈上缠绕一层内尼龙线，所述内冷指套接于所述内尼龙线外圈。

7、进一步的，所述内芯轴与内冷指之间围设形成预冷级气体回流空间，所述预冷级换热器和制冷级进气管均设于该预冷级气体回流空间内，所述预冷级换热器的出气端与所述预冷级气体回流空间连通。

8、进一步的，所述内冷盘包括底板段和圆筒段，所述底板段连接于所述内冷指顶部，所述底板段上设有用于连通所述制冷级进气管与所述圆筒段的第一通孔，所述圆筒段上开设有与其内部连通的第二通孔，所述第二通孔通过冷气管与所述制冷级换热器的进气端连接。

9、进一步的，所述制冷级换热器缠绕于所述外芯轴上，所述制冷级换热器的外圈上缠绕一层外尼龙线。

10、进一步的，上述双级节流制冷器还包括进气法兰和进气口，所述进气法兰设置于所述内芯轴下方，所述进气口设置于所述进气法兰上，所述预冷级换热器和制冷级进气管的进气端均与所述进气口相连通。

11、另外，本发明还提供了一种制冷探测器，包括杜瓦、制冷级冷盘及上述的双级节流制冷器，所述双级节流制冷器设置于所述杜瓦内，所述外芯轴顶部设有制冷级节流元件，所述制冷级节流元件与所述制冷级换热器的出气端连接，所述制冷级冷盘设置于所述制冷级节流元件上方。

12、进一步的，所述外芯轴与杜瓦之间围设形成制冷级气体回流空间，所述制冷级换热器设于该制冷级气体回流空间内，所述制冷级换热器的出气端与所述制冷级气体回流空间连通，且所述制冷级气体回流空间与大气相通。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果：

14、本发明提供的这种双级节流制冷器采用内外两层两级换热器的设计，利用预冷级换热器对制冷级进气进行预冷，使制冷级进气以较低温度进入制冷级换热器进行节流，节流后的气体可进一步对制冷级换热器内气体进行冷却，大大提高换热效率，从而可在小体积下实现氮气工质的快速降温。

15、以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种双级节流制冷器，其特征在于：包括由内至外同轴布置的内芯轴、内冷指和外芯轴，所述内芯轴和内冷指之间设置有预冷级换热器和制冷级进气管，所述制冷级进气管位于所述预冷级换热器的制冷区域，所述外芯轴上设有制冷级换热器，所述内冷指顶部设有内冷盘，所述内冷盘的进气端与所述制冷级进气管的出气端连通，所述内冷盘的出气端与所述制冷级换热器的进气端连通。

2.如权利要求1所述的双级节流制冷器，其特征在于：所述制冷级换热器的出气端连通一个制冷级气体回流空间，所述制冷级换热器位于该制冷级气体回流空间内。

3.如权利要求1所述的双级节流制冷器，其特征在于：所述预冷级换热器缠绕在所述内芯轴上，所述制冷级进气管缠绕于所述预冷级换热器上。

4.如权利要求3所述的双级节流制冷器，其特征在于：所述制冷级进气管外圈上缠绕一层内尼龙线，所述内冷指套接于所述内尼龙线外圈。

5.如权利要求1所述的双级节流制冷器，其特征在于：所述内芯轴与内冷指之间围设形成预冷级气体回流空间，所述预冷级换热器和制冷级进气管均设于该预冷级气体回流空间内，所述预冷级换热器的出气端与所述预冷级气体回流空间连通。

6.如权利要求1所述的双级节流制冷器，其特征在于：所述内冷盘包括底板段和圆筒段，所述底板段连接于所述内冷指顶部，所述底板段上设有用于连通所述制冷级进气管与所述圆筒段的第一通孔，所述圆筒段上开设有与其内部连通的第二通孔，所述第二通孔通过冷气管与所述制冷级换热器的进气端连接。

7.如权利要求1所述的双级节流制冷器，其特征在于：所述制冷级换热器缠绕于所述外芯轴上，所述制冷级换热器的外圈上缠绕一层外尼龙线。

8.如权利要求1所述的双级节流制冷器，其特征在于：还包括进气法兰和进气口，所述进气法兰设置于所述内芯轴下方，所述进气口设置于所述进气法兰上，所述预冷级换热器和制冷级进气管的进气端均与所述进气口相连通。

9.一种制冷探测器，其特征在于：包括杜瓦、制冷级冷盘及权利要求1-8任一项所述的双级节流制冷器，所述双级节流制冷器设置于所述杜瓦内，所述外芯轴顶部设有制冷级节流元件，所述制冷级节流元件与所述制冷级换热器的出气端连接，所述制冷级冷盘设置于所述制冷级节流元件上方。

10.如权利要求9所述的制冷探测器，其特征在于：所述外芯轴与杜瓦之间围设形成制冷级气体回流空间，所述制冷级换热器设于该制冷级气体回流空间内，所述制冷级换热器的出气端与所述制冷级气体回流空间连通，且所述制冷级气体回流空间与大气相通。

技术总结本发明提供了一种双级节流制冷器，包括由内至外同轴布置的内芯轴、内冷指和外芯轴，所述内芯轴和内冷指之间设置有预冷级换热器和制冷级进气管，所述制冷级进气管位于所述预冷级换热器的制冷区域，所述外芯轴上设有制冷级换热器，所述内冷指顶部设有内冷盘，所述内冷盘的进气端与所述制冷级进气管的出气端连通，所述内冷盘的出气端与所述制冷级换热器的进气端连通。该双级节流制冷器采用内外两层两级换热器的设计，利用预冷级换热器对制冷级进气进行预冷，使制冷级进气以较低温度进入制冷级换热器进行节流，节流后的气体可进一步对制冷级换热器内气体进行冷却，大大提高换热效率，从而可在小体积下实现氮气工质的快速降温。技术研发人员：黄晟,黄立,李咏平,杨益,黄太和,王满,金胜顺,谭文熬受保护的技术使用者：武汉高芯科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20