柔性導(dǎo)冷組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及低溫技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種連接制冷機冷頭和制冷應(yīng)用端的導(dǎo)冷組件。該導(dǎo)冷組件包括均為導(dǎo)熱材料制成的冷頭連接件、應(yīng)用端連接件和柔性連接件，所述冷頭連接件和所述應(yīng)用端連接件分別固定連接在的柔性連接件的兩端，所述冷頭連接件包括兩端，一端連接冷頭，另一端連接柔性連接件，所述應(yīng)用端連接件包括兩端，一端連接應(yīng)用端，另一端連接柔性連接件。本實用新型提供的導(dǎo)冷組件，能夠隔斷制冷機的振動對應(yīng)用端的影響，同時，保證良好的制冷機冷量的傳輸效果。
【專利說明】
柔性導(dǎo)冷組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及低溫技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種連接制冷機冷頭和制冷應(yīng)用端的導(dǎo)冷 組件。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，低溫技術(shù)已經(jīng)滲透到人類生活的方方面面，與人類的生活息息相關(guān)，同時低 溫技術(shù)與世界上許多尖端科學(xué)研究諸如超導(dǎo)電技術(shù)、航天與航空技術(shù)、高能物理、受控?zé)岷?聚變、遠(yuǎn)紅外探測、精密電磁計量、生物學(xué)和生命科學(xué)等，具有密不可分的關(guān)系。低溫裝置是 低溫技術(shù)的一個具體體現(xiàn)，在低溫裝置中，一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是把制冷機的冷量通過冷頭 傳遞給應(yīng)用端。冷量的傳遞需要一個媒介，這個媒介稱之為導(dǎo)冷體。理想狀態(tài)的導(dǎo)冷體主要 有兩點要求，一是盡可能的減小制冷機的振動對應(yīng)用端的影響，二是保證制冷機冷量的傳 輸。
[0003] 中國發(fā)明專利《一種基于傳導(dǎo)冷卻的超導(dǎo)電機的制冷系統(tǒng)》(公開號：102840708A; 【公開日】：2012年12月26日）中提供了一種基于傳導(dǎo)冷卻的超導(dǎo)電機的制冷系統(tǒng)，在該制冷系 統(tǒng)中，實現(xiàn)冷量傳遞的導(dǎo)冷體是一個導(dǎo)冷帶，在該文件的說明書部分的第2頁中提到"所述 制冷機的二級冷頭與導(dǎo)冷帶相連接，通過導(dǎo)冷帶冷卻磁體骨架及超導(dǎo)磁體。"導(dǎo)冷帶的結(jié)構(gòu) 如圖1所示，導(dǎo)冷帶4的兩端設(shè)有分別用于與二級冷頭和磁體骨架連接的通孔41。這種結(jié)構(gòu) 的導(dǎo)冷帶直接與冷端或者應(yīng)用端連接，傳熱面積小，并且導(dǎo)冷帶的表面比較粗糙，會導(dǎo)致接 觸熱阻大，不利于制冷機冷量的傳輸。
[0004] 中國發(fā)明專利《一種用于大冷量傳輸?shù)膱A柱型柔性冷鏈》（公開號：202532963U;公 開日：2012年11月14日）中提供了一種用于大冷量傳輸?shù)膱A柱型柔性冷鏈，即實現(xiàn)冷量傳遞 的導(dǎo)冷體。在該文件的說明書部分的第2頁中提到的具體技術(shù)方案"圓柱型柔性冷鏈由無氧 銅或純鋁制成，其結(jié)構(gòu)的主體為中空的圓柱體，圓柱體兩端有用于安裝的法蘭盤，在中空的 圓柱體上沿圓柱直徑方向切槽，切槽寬度L1為2-3mm;切槽數(shù)量η為2-8個;槽與槽間夾角為 45°-90° ;槽間距L2為3-5mm;冷鏈直徑D根據(jù)紅外探測器杜瓦內(nèi)徑確定，開放式杜瓦根據(jù)需 要傳輸?shù)睦淞看_定;冷鏈兩端面的連接法蘭直徑D1和與其相連的探測器安裝平臺與冷頭結(jié) 構(gòu)相匹配;零件外表面鍍金。"如圖2所示，這種柔性冷鏈5由于其結(jié)構(gòu)特點，振動隔離效果較 差，且容易引起共振。
[0005] 以上所述的兩種導(dǎo)冷體，不能同時滿足兩點要求，一是保證制良好的制冷機冷量 的傳輸效果，二是較好地隔斷制冷機的振動對應(yīng)用端的影響。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型針對現(xiàn)有的技術(shù)問題作出改進(jìn)，即本實用新型所要解決的技術(shù)問題是 提供一種柔性導(dǎo)冷組件，這種柔性導(dǎo)冷組件能隔斷制冷機的振動對應(yīng)用端的影響。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的一種柔性導(dǎo)冷組件，包括均為導(dǎo)熱材料 制成的冷頭連接件、應(yīng)用端連接件和柔性連接件，所述冷頭連接件和所述應(yīng)用端連接件分 別固定連接在的柔性連接件的兩端，所述冷頭連接件包括兩端，一端連接冷頭，另一端連接 柔性連接件，應(yīng)用端連接件包括兩端，一端連接應(yīng)用端，另一端連接柔性連接件。
[0008] 進(jìn)一步，所述柔性連接件結(jié)構(gòu)為編織繩或編織帶結(jié)構(gòu)，該編織繩或編織帶為多根。
[0009] 進(jìn)一步，所述冷頭連接件結(jié)構(gòu)和應(yīng)用端連接件結(jié)構(gòu)為法蘭盤結(jié)構(gòu)，法蘭盤與冷頭 或應(yīng)用端進(jìn)行面接觸連接。
[0010]進(jìn)一步，所述法蘭盤與所述柔性連接件的兩端焊接連接。
[0011] 進(jìn)一步，所述法蘭盤上設(shè)有數(shù)量與所述編織繩或編織帶的數(shù)量相當(dāng)且位置相對應(yīng) 的通孔，所述編織繩或編織帶一端嵌入所述通孔的一端，通孔的另一端用于與所述編織繩 或編織帶進(jìn)行堆焊。
[0012] 進(jìn)一步，所述通孔與所述編織繩或編織帶堆焊所產(chǎn)生的焊接面與所述法蘭盤的表 面平齊。
[0013] 進(jìn)一步，所述柔性連接件材料為銅，所述冷頭連接件和應(yīng)用端連接件材料均為無 氧銅。
[0014] 進(jìn)一步，所述冷頭連接件的法蘭盤上設(shè)有用于與冷頭螺釘固定連接的安裝孔，所 述應(yīng)用端連接件的法蘭盤上設(shè)有用于與應(yīng)用端螺釘固定連接的安裝孔。
[0015] 上述技術(shù)方案中，由于柔性連接件結(jié)構(gòu)為編織繩或編織帶結(jié)構(gòu)，這種編織結(jié)構(gòu)具 有足夠的柔性以隔斷振動的影響，可以隔斷制冷機的振動對應(yīng)用端的影響；另一方面，所述 冷頭連接件、應(yīng)用端連接件和柔性連接件的材料均為導(dǎo)熱材料，滿足傳遞冷量的基本要求。 進(jìn)一步的改進(jìn)中，冷頭連接件結(jié)構(gòu)與應(yīng)用端連接件結(jié)構(gòu)選用法蘭盤結(jié)構(gòu)，其表面光滑、平 整，有利于與冷頭或應(yīng)用端的面接觸緊密連接，并且表面光滑，即粗糙度小，因此接觸熱阻 小。編織繩或編織帶一端嵌入通孔的一端，即編織繩或編織帶一端裝入通孔部分的長度小 于通孔的厚度，有利于進(jìn)行堆焊操作，通過堆焊方法保證編織繩或編織帶（即柔性連接件） 焊透，從而保證了冷頭連接件、應(yīng)用端連接件和柔性連接件之間的可靠連接，進(jìn)一步保證良 好的制冷機冷量的傳輸效果。同時，法蘭盤上設(shè)有安裝孔，可以通過螺釘分別把冷頭連接件 與冷頭機械連接，應(yīng)用端連接件與應(yīng)用端機械連接，通過螺釘擰緊力進(jìn)一步減小接觸熱阻， 有利于制冷機冷量的傳輸。
【附圖說明】
[0016] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)冷帶結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中圓柱型柔性冷鏈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
[0019] 圖4為本實用新型結(jié)構(gòu)堆焊示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合實施例和附圖，對本實用新型做進(jìn)一步說明。在此，以下實施例僅用來說 明本實用新型的原理，不用來限制本實用新型的范圍。
[0021] 柔性導(dǎo)冷組件的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括均為導(dǎo)熱材料制成的冷頭連接件1、應(yīng)用端 連接件2和柔性連接件3,其中冷頭連接件1、應(yīng)用端連接件2固定在柔性連接件3的兩端;冷 頭連接件1包括兩端，一端連接冷頭，另一端連接柔性連接件3;應(yīng)用端連接2件包括兩端，一 端連接應(yīng)用端，另一端連接柔性連接件3;因此冷頭的冷量就可以通過柔性連接件3傳遞給 需要冷量的應(yīng)用端。
[0022] 本實施例中，冷頭連接件1和應(yīng)用端連接件2選用無氧銅法蘭盤，無氧銅法蘭盤是 比較常用的一種結(jié)構(gòu)，其表面粗糙度小，由此可以保證較少的接觸熱阻，并且其加工性能、 焊接性能、耐蝕性能和低溫性能均好。柔性連接件3選用銅編織繩，銅編織繩的特點是其應(yīng) 用范圍廣、柔韌性好、反復(fù)加工使用性強，導(dǎo)熱性良好。
[0023] 通過以下方式確定銅編織繩的個數(shù)、長度。
[0024] 關(guān)于冷量傳遞的計算公式：
[0025] 其中：Q表示導(dǎo)熱量;K表示锏編織繩的傳熱系數(shù)399瓦/(米?度）；S表示銅編織繩 的橫截面積，即傳熱面積；ΔΤ表示柔性導(dǎo)冷組件兩端溫差；L表示柔性導(dǎo)冷組件的傳導(dǎo)距 離。
[0026] 根據(jù)實際要求確定Q、L與ΔΤ的數(shù)值，通過冷量傳遞的計算公式算出所需要的S的 數(shù)值。
[0027] 關(guān)于銅編織繩個數(shù)的計算公式：N =S 5
[0028] 柔性導(dǎo)冷組件的傳導(dǎo)距離L已知，為保證柔性導(dǎo)冷組件有足夠的柔性，選用銅編織 繩的單個橫截面積為s，根據(jù)已求出S的數(shù)值，算出編織繩個數(shù)N的數(shù)值，其中柔性導(dǎo)冷組件 的傳導(dǎo)距離L在大于連冷頭與應(yīng)用端之間距離的基礎(chǔ)上，可適當(dāng)調(diào)整，從而改變橫截面積為 s與編織繩個數(shù)N，進(jìn)一步調(diào)整導(dǎo)冷組件的柔性;另外一點，Q發(fā)生變化時，可通過編織繩個數(shù) N改變其傳熱面積。
[0029] 本實施例中，冷頭連接件1和應(yīng)用端連接件2上均有N個通孔，通孔直徑略大于選用 的單根銅編織繩的直徑，便于銅編織繩的嵌入安裝。把N個柔性連接件3分別裝入通孔中，柔 性連接件3裝入通孔的部分，其長度要略小于通孔的深度。通孔的兩端分別設(shè)為A端、B端，其 中有柔性連接件3裝入的一端設(shè)為A端，在通孔的B端進(jìn)行堆焊。以柔性連接件3與冷頭連接 件1為例，堆焊時要使焊料11高出冷頭連接件1的平面，堆焊完成后把高出平面的焊料11銑 平，并且打磨光滑，這樣既可以保證柔性連接件3焊透，也可以保證冷頭連接件1與冷頭接觸 面光滑、平整，這里所說的接觸面是用于與冷頭接觸的表面，也是通孔的B端所在的平面;使 用同樣的方式完成柔性連接件3與應(yīng)用端連接件2之間的堆焊固定。
[0030] 本實施例中，冷頭連接件1和應(yīng)用端連接件2上均設(shè)有安裝孔。通過冷頭連接件1上 的安裝孔，使用螺釘把冷頭連接件1固定在冷頭上;通過應(yīng)用端連接件2上的安裝孔，使用螺 釘把應(yīng)用端連接件2固定在應(yīng)用端上。
[0031] 試驗表明：通過選用銅編織繩的柔性連接件3可有效隔斷制冷機的振動對應(yīng)用端 的影響。通過本實施例堆焊的方法，可以保證柔性連接件3焊透，從而保證了有效的傳熱面 積達(dá)到最佳的狀態(tài)。無氧銅法蘭盤的冷頭連接件1和應(yīng)用端連接件2的表面平整光滑、平整， 有利于與冷頭或應(yīng)用端的面接觸緊密連接，接觸熱阻小。無氧銅法蘭盤上設(shè)有安裝孔，可以 通過螺釘分別把冷頭連接件1與冷頭機械連接，應(yīng)用端連接件2與應(yīng)用端機械連接，通過螺 釘擰緊力進(jìn)一步減小接觸熱阻，從而保證良好的制冷機冷量的傳輸效果。
【主權(quán)項】
1. 一種柔性導(dǎo)冷組件，其特征在于，包括均為導(dǎo)熱材料制成的冷頭連接件（I)、應(yīng)用端 連接件(2)和柔性連接件(3 )，所述冷頭連接件（1)和所述應(yīng)用端連接件(2)分別固定連接在 的柔性連接件(3)的兩端，所述冷頭連接件（1)包括兩端，一端連接冷頭，另一端連接柔性連 接件(3 )，所述應(yīng)用端連接件(2)包括兩端，一端連接應(yīng)用端，另一端連接柔性連接件(3)。2. 如權(quán)利要求1所述的柔性導(dǎo)冷組件，其特征在于，所述柔性連接件(3)結(jié)構(gòu)為編織繩 或編織帶結(jié)構(gòu)，該編織繩或編織帶為多根。3. 如權(quán)利要求2所述的柔性導(dǎo)冷組件，其特征在于，所述冷頭連接件（1)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用端 連接件(2)結(jié)構(gòu)為法蘭盤結(jié)構(gòu)，法蘭盤與冷頭或應(yīng)用端進(jìn)行面接觸連接。4. 如權(quán)利要求3所述的柔性導(dǎo)冷組件，其特征在于，所述法蘭盤與所述柔性連接件(3) 的兩端焊接連接。5. 如權(quán)利要求4所述的柔性導(dǎo)冷組件，其特征在于，所述法蘭盤上設(shè)有數(shù)量與所述編織 繩或編織帶的數(shù)量相當(dāng)且位置相對應(yīng)的通孔，所述編織繩或編織帶一端嵌入所述通孔的一 端，通孔的另一端用于與所述編織繩或編織帶進(jìn)行堆焊。6. 如權(quán)利要求5所述的柔性導(dǎo)冷組件，其特征在于，所述通孔與所述編織繩或編織帶堆 焊所產(chǎn)生的焊接面與所述法蘭盤的表面平齊。7. 如權(quán)利要求1或2所述的柔性導(dǎo)冷組件，其特征在于，所述柔性連接件（3)材料為銅， 所述冷頭連接件(1)和應(yīng)用端連接件(2)材料均為無氧銅。8. 如權(quán)利要求3所述的柔性導(dǎo)冷組件，其特征在于，所述冷頭連接件（1)的法蘭盤上設(shè) 有用于與冷頭螺釘固定連接的安裝孔，所述應(yīng)用端連接件(2)的法蘭盤上設(shè)有用于與應(yīng)用 端螺釘固定連接的安裝孔。
【文檔編號】F28F7/00GK205505827SQ201620207521
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】何超峰, 丁先庚, 郁歡強, 董相文, 孫興中, 戴建彪, 張海峰, 卞榮耀, 李陽, 陳耀鋒, 張俊峰, 武義鋒, 章學(xué)華
【申請人】安徽萬瑞冷電科技有限公司