專利名稱：適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦，屬于空間制冷技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及的紅外相機(jī)是對(duì)地遙感衛(wèi)星的有效載荷之一，其 敏感器件紅外探測(cè)器陣列必須在低溫環(huán)境下才能有效工作，該工 作溫度遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)卮髿饴饵c(diǎn)溫度，若要工作必須使紅外探測(cè)器陣 列處于真空環(huán)境中。紅外相機(jī)不但要在軌工作也需要在地面大氣 環(huán)境中進(jìn)行各種測(cè)試。雖然衛(wèi)星飛行時(shí)是在軌道高真空狀態(tài)下， 紅外相機(jī)不需要真空杜瓦也能夠正常工作，但在地面大氣環(huán)境中 測(cè)試時(shí)必須為紅外探測(cè)器陣列提供真空杜瓦予以保護(hù)。本發(fā)明中 為紅外相機(jī)在軌提供制冷能力的是輻射制冷器，真空杜瓦安裝在 輻射制冷器中。輻射制冷器是利用宇宙空間的冷黑背景，運(yùn)用輻 射換熱的原理將負(fù)載熱量輻射出去而達(dá)到制冷目的，是一種被動(dòng) 的制冷方式。所以，它在地面大氣環(huán)境中是不可能制冷的，必須 采用其它的主動(dòng)制冷方式取代輻射制冷器才能為紅外相機(jī)在地面
大氣環(huán)境中工作提供制冷環(huán)境。J-T節(jié)流制冷器和液氮制冷裝置都 能滿足這個(gè)要求，它們有各自的特點(diǎn)，可以根據(jù)紅外相機(jī)的不同 測(cè)試需求任選其中的一種使用。該杜瓦還應(yīng)滿足既能在軌依靠輻 射制冷器降溫又能在地面大氣環(huán)境中用J-T節(jié)流制冷器或液氮制 冷裝置制冷，即星地兼容的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決既能在軌依靠輻射制冷器降溫又能 在地面大氣環(huán)境中配合J-T節(jié)流制冷器或液氮制冷裝置為紅外相機(jī)正常工作創(chuàng)造制冷環(huán)境。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的一種適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦，包括杜瓦 外筒、冷窗、杜瓦內(nèi)芯、導(dǎo)熱部件。
其中，杜瓦外筒為一面有底的圓桶形結(jié)構(gòu)，有底一側(cè)開有剛 好通過(guò)導(dǎo)熱螺釘?shù)姆ㄌm，無(wú)底一側(cè)開有環(huán)形密封槽；
冷窗由冷窗座和鍺窗組成，冷窗座為圓柱形結(jié)構(gòu)，沿圓柱體 中心軸從上下表面向里分別開有兩個(gè)連通且半徑不同的圓柱體空 洞，在一面的圓柱體空洞內(nèi)固定有鍺窗，兩個(gè)圓柱體空洞連接處
內(nèi)徑略小于鍺窗半徑，以便鍺窗固定；在另一面開有環(huán)形密封槽;
杜瓦內(nèi)芯由冷指、引線環(huán)、絕熱筒、蓄冷套、絕緣子、導(dǎo)線 和導(dǎo)熱筒組成；蓄冷套為無(wú)底圓桶形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱筒為一面有底的 圓桶形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱筒無(wú)底一面加工出與導(dǎo)熱螺釘對(duì)應(yīng)的螺紋孔， 有底一面開有法蘭，蓄冷套置于導(dǎo)熱筒內(nèi)部，并從導(dǎo)熱筒的法蘭 穿出并焊接固定，引線環(huán)為凸形旋轉(zhuǎn)體，內(nèi)部開有圓柱形空洞， 側(cè)面開有導(dǎo)線孔，導(dǎo)線經(jīng)導(dǎo)線孔連入，導(dǎo)線與引線環(huán)之間隔有絕 緣子，使導(dǎo)線與引線環(huán)之間絕緣，絕熱筒為無(wú)底桶形結(jié)構(gòu)，且與 引線環(huán)內(nèi)徑一致，絕熱筒套在導(dǎo)熱筒外，絕熱筒一邊內(nèi)壁與導(dǎo)熱 筒無(wú)底一邊外壁焊接固定，另一邊與引線環(huán)外徑較小的一面沿內(nèi) 徑對(duì)應(yīng)焊接固定，冷指為一面有底的圓桶形結(jié)構(gòu)，外徑與導(dǎo)熱筒 相同，冷指無(wú)底一邊與導(dǎo)熱筒沿外壁對(duì)應(yīng)焊接固定；
導(dǎo)熱部件由導(dǎo)熱螺釘、法蘭、波紋管組成，導(dǎo)熱螺釘無(wú)螺紋
部分套有波紋管，波紋管外套有法蘭；
杜瓦外筒套在杜瓦內(nèi)芯外側(cè)，杜瓦外筒無(wú)底一面與杜瓦內(nèi)芯(3) 的引線環(huán)焊連，杜瓦外筒與引線環(huán)連接處的密封槽內(nèi)夾有密封圈; 杜瓦內(nèi)芯的引線環(huán)一面與冷窗的冷窗座一面焊連，引線環(huán)與冷窗 座連接處的密封槽內(nèi)夾有密封圈，導(dǎo)熱部件的導(dǎo)熱螺釘穿過(guò)杜瓦 外筒的法蘭旋緊在導(dǎo)熱筒螺紋孔上。
其中，杜瓦外筒選用硬鋁合金棒材，外表面經(jīng)過(guò)拋光處理后，采用化學(xué)鍍方式鍍鎳，厚度10um，然后再次拋光使表面粗糙度不 大于0. lum，最后對(duì)拋光的外表面采用真空鍍方式鍍金，厚度 0.2um。鍍層能經(jīng)受液氮溫度至室溫反復(fù)循環(huán)沖擊20次不起皮不 剝落。
冷窗座采用硬鋁合金棒材，外表面經(jīng)過(guò)拋光處理后，采用化 學(xué)鍍方式鍍鎳，然后再次拋光使表面粗糙度不大于0. lum，最后對(duì) 拋光的外表面采用真空鍍方式鍍金，鍍層能耐液氮沖擊20次不起 皮不剝落；鍺窗用鍺材料，用DW-3低溫膠在室溫狀態(tài)固化在冷窗 座的窗口上，經(jīng)氦質(zhì)譜檢漏漏率應(yīng)小于5Xl(TPa.mVs。
杜瓦內(nèi)芯中的冷指采用無(wú)氧銅棒材，承擔(dān)安裝被冷卻樣品和 傳熱的作用。引線環(huán)、絕熱筒和蓄冷套均采用不銹鋼棒材，承擔(dān) 隔熱的作用，導(dǎo)熱筒用無(wú)氧銅棒材，承擔(dān)傳熱的作用，絕緣子用 環(huán)氧材料起絕緣作用，導(dǎo)線用銅線。對(duì)杜瓦內(nèi)芯進(jìn)行液氮沖擊20 次，經(jīng)氦質(zhì)譜檢漏漏率應(yīng)小于5X10—9pa.mVs。
導(dǎo)熱螺釘和法蘭用無(wú)氧銅棒材，導(dǎo)熱螺釘?shù)穆菁y為M16;波紋 管選用壁厚0. 2mm的薄壁紫銅管沖壓成型，對(duì)導(dǎo)熱部件(4)進(jìn)行液 氮沖擊20次。
密封圈材料為氟橡膠。
本發(fā)明的工作原理為當(dāng)?shù)孛娲髿猸h(huán)境工作狀態(tài)時(shí)，不安裝 導(dǎo)熱部件，按照不同需求杜瓦可以裝配J-T節(jié)流制冷器也可以裝 配液氮制冷裝置并由J-T節(jié)流制冷器或液氮制冷裝置抽真空到 10—2Pa，然后降溫制冷到工作溫度，此時(shí)絕熱筒發(fā)揮隔熱作用以保 證紅外探測(cè)器件有足夠的冷量且杜瓦外筒和冷窗不結(jié)霜。在軌工 作狀態(tài)時(shí)，安裝導(dǎo)熱部件，輻射制冷器冷量通過(guò)導(dǎo)熱部件和冷指 直接傳導(dǎo)到紅外探測(cè)器件完成制冷過(guò)程。
有益效果
(l)本發(fā)明既能夠滿足J-T節(jié)流制冷器也能夠適應(yīng)液氮制冷裝置這兩種不同制冷方式的使用；
(2)本發(fā)明既滿足了紅外相機(jī)地面試驗(yàn)的需要也達(dá)到了在軌使 用的傳熱要求，即具有星地兼容功能。


圖1-為本發(fā)明實(shí)施例的組件結(jié)構(gòu)示意圖2-為本發(fā)明實(shí)施例的杜瓦外筒零件結(jié)構(gòu)示意圖3-為本發(fā)明實(shí)施例的冷窗部件結(jié)構(gòu)示意圖4-為本發(fā)明實(shí)施例的杜瓦內(nèi)芯部件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5-為本發(fā)明實(shí)施例的導(dǎo)熱部件部件結(jié)構(gòu)示意其中，l-杜瓦外筒、2-冷窗、3-杜瓦內(nèi)芯、4-導(dǎo)熱部件、5-密封圈、6-冷窗座、7-鍺窗、8-冷指、9-引線環(huán)、10-絕熱筒、11-蓄冷套、12-絕緣子、13-導(dǎo)線、14-導(dǎo)熱螺釘、15-法蘭、16-波紋管。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例
如圖l所示，本發(fā)明的一種適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦， 包括杜瓦外筒l、冷窗2、杜瓦內(nèi)芯3、導(dǎo)熱部件4。
其中，杜瓦外筒l為一面有底的圓桶形結(jié)構(gòu)，有底一側(cè)開有 剛好通過(guò)導(dǎo)熱螺釘15的法蘭，無(wú)底一側(cè)開有環(huán)形密封槽；
冷窗2由冷窗座6和鍺窗7組成，冷窗座6為圓柱形結(jié)構(gòu)， 沿圓柱體中心軸從上下表面向里分別開有兩個(gè)連通且半徑不同的 圓柱體空洞，在一面的圓柱體空洞內(nèi)固定有鍺窗7，兩個(gè)圓柱體空 洞連接處內(nèi)徑略小與鍺窗7半徑，以便鍺窗7固定；在另一面開 有環(huán)形密封槽；
杜瓦內(nèi)芯3由冷指8、引線環(huán)9、絕熱筒IO、蓄冷套ll、絕
7緣子12、導(dǎo)線13和導(dǎo)熱筒14組成；蓄冷套11為無(wú)底圓桶形結(jié)構(gòu)，
導(dǎo)熱筒14為一面有底的圓桶形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱筒14無(wú)底一面加工出 與導(dǎo)熱螺釘15對(duì)應(yīng)的螺紋孔，有底一面開有法蘭，蓄冷套ll置 于導(dǎo)熱筒14內(nèi)部，并從導(dǎo)熱筒14的法蘭穿出并焊接固定，引線 環(huán)9為凸形旋轉(zhuǎn)體，內(nèi)部開有圓柱形空洞，側(cè)面開有導(dǎo)線孔，導(dǎo) 線13經(jīng)導(dǎo)線孔連入，導(dǎo)線13與引線環(huán)9之間隔有絕緣子12，使 導(dǎo)線與引線環(huán)9之間絕緣，絕熱筒10為無(wú)底桶形結(jié)構(gòu)，且與引線 環(huán)9內(nèi)徑一致，絕熱筒IO套在導(dǎo)熱筒14外，絕熱筒10—邊內(nèi)壁 與導(dǎo)熱筒14無(wú)底一邊外壁焊接固定，另一邊與引線環(huán)9外徑較小 的一面沿內(nèi)徑對(duì)應(yīng)焊接固定，冷指8為一面有底的圓桶形結(jié)構(gòu)， 外徑與導(dǎo)熱筒14相同，冷指8無(wú)底一邊與導(dǎo)熱筒14沿外壁對(duì)應(yīng) 焊接固定；
導(dǎo)熱部件4由導(dǎo)熱螺釘15、法蘭16、波紋管17組成，導(dǎo)熱
螺釘15無(wú)螺紋部分套有波紋管17，波紋管17外套有法蘭；
將杜瓦外筒1套在杜瓦內(nèi)芯3外側(cè)，杜瓦外筒1無(wú)底一面與杜 瓦內(nèi)芯3的引線環(huán)9焊連，杜瓦外筒1與引線環(huán)9連接處的密封 槽內(nèi)夾有密封圈；杜瓦內(nèi)芯3的引線環(huán)9 一面與冷窗2的冷窗座6 一面焊連，引線環(huán)9與冷窗座6連接處的密封槽內(nèi)夾有密封圈5， 導(dǎo)熱部件4的導(dǎo)熱螺釘15穿過(guò)杜瓦外筒1的法蘭旋緊在導(dǎo)熱筒14 螺紋孔上。
其中，杜瓦外筒1選用硬鋁合金棒材，外表面經(jīng)過(guò)拋光處理 后，采用化學(xué)鍍方式鍍鎳，厚度10um，然后再次拋光使表面粗糙 度不大于O. lum，最后對(duì)拋光的外表面采用真空鍍方式鍍金，厚度 0.2um。鍍層能經(jīng)受液氮溫度至室溫反復(fù)循環(huán)沖擊20次不起皮不 剝落。
冷窗2外表面經(jīng)過(guò)拋光處理后，采用化學(xué)鍍方式鍍鎳，然后 再次拋光使表面粗糙度不大于0. lum，最后對(duì)拋光的外表面采用真 空鍍方式鍍金，鍍層能耐液氮沖擊20次不起皮不剝落。鍺窗用鍺 材料，用DW-3低溫膠在室溫狀態(tài)固化在冷窗座(6)的窗口上，經(jīng)氦質(zhì)譜檢漏漏率應(yīng)小于5X10—9pa，m7s。
杜瓦內(nèi)芯3中的冷指8采用無(wú)氧銅棒材，承擔(dān)安裝被冷卻樣品 和傳熱的作用。引線環(huán)9、絕熱筒10和蓄冷套11用不銹鋼棒材經(jīng)車 削工序制作成回轉(zhuǎn)型零件，承擔(dān)隔熱的作用，導(dǎo)熱筒14用無(wú)氧銅 棒材經(jīng)車削工序制作成回轉(zhuǎn)型零件，承擔(dān)傳熱的作用，絕緣子12 用環(huán)氧材料起絕緣作用，導(dǎo)線13用銅線。對(duì)杜瓦內(nèi)芯3進(jìn)行液氮沖 擊20次，經(jīng)氦質(zhì)譜檢漏漏率應(yīng)小于5X10—gpa.m7s。
導(dǎo)熱螺釘15和法蘭16用無(wú)氧銅棒材，導(dǎo)熱螺釘15的螺紋為 M16;波紋管17選用壁厚0.2mm的薄壁紫銅管沖壓成型，對(duì)導(dǎo)熱 部件4進(jìn)行液氮沖擊20次。
密封圈5材料為氟橡膠。
權(quán)利要求
1. 適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦，其特征在于包括杜瓦外筒(1)、冷窗(2)、杜瓦內(nèi)芯(3)、導(dǎo)熱部件(4)；其中，杜瓦外筒(1)為一面有底的圓桶形結(jié)構(gòu)，有底一側(cè)開有剛好通過(guò)導(dǎo)熱螺釘(15)的法蘭，無(wú)底一側(cè)開有環(huán)形密封槽；冷窗(2)由冷窗座(6)和鍺窗(7)組成，冷窗座(6)為圓柱形結(jié)構(gòu)，沿圓柱體中心軸從上下表面向里分別開有兩個(gè)連通且半徑不同的圓柱體空洞，在一面的圓柱體空洞內(nèi)固定有鍺窗(7)，兩個(gè)圓柱體空洞連接處內(nèi)徑略小于鍺窗(7)半徑，以便鍺窗(7)固定；在另一面開有環(huán)形密封槽；杜瓦內(nèi)芯(3)由冷指(8)、引線環(huán)(9)、絕熱筒(10)、蓄冷套(11)、絕緣子(12)、導(dǎo)線(13)和導(dǎo)熱筒(14)組成；蓄冷套(11)為無(wú)底圓桶形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱筒(14)為一面有底的圓桶形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱筒(14)無(wú)底一面加工出與導(dǎo)熱螺釘(15)對(duì)應(yīng)的螺紋孔，有底一面開有法蘭，蓄冷套(11)置于導(dǎo)熱筒(14)內(nèi)部，并從導(dǎo)熱筒(14)的法蘭穿出并焊接固定，引線環(huán)(9)為凸形旋轉(zhuǎn)體，內(nèi)部開有圓柱形空洞，側(cè)面開有導(dǎo)線孔，導(dǎo)線(13)經(jīng)導(dǎo)線孔連入，導(dǎo)線(13)與引線環(huán)(9)之間隔有絕緣子(12)，使導(dǎo)線與引線環(huán)(9)之間絕緣，絕熱筒(10)為無(wú)底桶形結(jié)構(gòu)，且與引線環(huán)(9)內(nèi)徑一致，絕熱筒(10)套在導(dǎo)熱筒(14)外，絕熱筒(10)一邊內(nèi)壁與導(dǎo)熱筒(14)無(wú)底一邊外壁焊接固定，另一邊與引線環(huán)(9)外徑較小的一面沿內(nèi)徑對(duì)應(yīng)焊接固定，冷指(8)為一面有底的圓桶形結(jié)構(gòu)，外徑與導(dǎo)熱筒(14)相同，冷指(8)無(wú)底一邊與導(dǎo)熱筒(14)沿外壁對(duì)應(yīng)焊接固定；導(dǎo)熱部件(4)由導(dǎo)熱螺釘(15)、法蘭(16)、波紋管(17)組成，導(dǎo)熱螺釘(15)無(wú)螺紋部分套有波紋管(17)，波紋管(17)外套有法蘭；它們的連接關(guān)系為杜瓦外筒(1)套在杜瓦內(nèi)芯(3)外側(cè)，杜瓦外筒(1)無(wú)底一面與杜瓦內(nèi)芯(3)的引線環(huán)(9)焊連，杜瓦外筒(1)與引線環(huán)(9)連接處的密封槽內(nèi)夾有密封圈；杜瓦內(nèi)芯(3)的引線環(huán)(9)一面與冷窗(2)的冷窗座(6)一面焊連，引線環(huán)(9)與冷窗座(6)連接處的密封槽內(nèi)夾有密封圈(5)，導(dǎo)熱部件(4)的導(dǎo)熱螺釘(15)穿過(guò)杜瓦外筒(1)的法蘭旋緊在導(dǎo)熱筒(14)螺紋孔上。
2. 如權(quán)利要求1所述的適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦，其特征在 于杜瓦外筒(l)選用硬鋁合金棒材，外表面依次鍍有鎳和金，鎳層厚度IO um，金層厚度0.2咖；鍍層能經(jīng)受液氮溫度至室溫反復(fù)循環(huán)沖擊20次不起 皮不剝落。
3. 如權(quán)利要1所述的適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦，其特征在于冷窗座(6)采用硬鋁合金棒材，外表面鍍有鎳和金，鍍層能耐液氮沖擊20次 不起皮不剝落。
4. 如權(quán)利要1所述的適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦，其特征在于鍺窗(7)用鍺材料，用DW-3低溫膠在室溫狀態(tài)固化在冷窗座(6)的窗口上， 經(jīng)氦質(zhì)譜檢漏漏率小于5X10—9Pa.m7s。
5. 如權(quán)利要求l所述的適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦，其特征在于 杜瓦內(nèi)芯(3)中的冷指(8)、導(dǎo)熱筒(14)均采用無(wú)氧銅棒材，引線環(huán)(9)、絕 熱筒(10)和蓄冷套(11)均采用不銹鋼棒材，絕緣子(12)采用環(huán)氧材料，導(dǎo)線 (13)用銅線；對(duì)杜瓦內(nèi)芯(3)進(jìn)行液氮沖擊20次，經(jīng)氦質(zhì)譜檢漏漏率應(yīng)小于 5X10—9pa,m7s。
6. 如權(quán)利要求l所述的適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦，其特征在于: 導(dǎo)熱螺釘(15)和法蘭(16)用無(wú)氧銅棒材，導(dǎo)熱螺釘(15)的螺紋為M16;波紋 管(17)選用壁厚0. 2mm的紫銅管，對(duì)導(dǎo)熱部件(4)進(jìn)行液氮沖擊20次。
7. 如權(quán)利要求1所述的適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦，其特征在于 密封圈(5)材料為氟橡膠。
全文摘要
本發(fā)明為適用兩種制冷方式的星地兼容杜瓦，屬于空間制冷技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括杜瓦外筒、冷窗、杜瓦內(nèi)芯、導(dǎo)熱部件。杜瓦外筒套在杜瓦內(nèi)芯外側(cè)，杜瓦外筒無(wú)底一面與杜瓦內(nèi)芯(3)的引線環(huán)焊連，杜瓦外筒與引線環(huán)連接處的密封槽內(nèi)夾有密封圈；杜瓦內(nèi)芯的引線環(huán)一面與冷窗的冷窗座一面焊連，引線環(huán)與冷窗座連接處的密封槽內(nèi)夾有密封圈，導(dǎo)熱部件的導(dǎo)熱螺釘穿過(guò)杜瓦外筒的法蘭旋緊在導(dǎo)熱筒螺紋孔上。本發(fā)明具有重量輕、傳熱效率高、冷損小、星地兼容、可以根據(jù)任務(wù)的需要隨意選取制冷方式等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F17C1/00GK101482220SQ20081018833
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者朱建炳, 洪國(guó)同, 潘雁頻, 王小軍 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一○研究所