CN106824309A - 一种高稳定的低温恒温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高稳定的低温恒温装置，其包括：制冷机，用于为整个装置进行制冷，工作腔体，所述制冷机为工作腔体提供冷量使其内部温度降至预定温度，在所述工作腔体的***设置双层真空筒。本发明的低温制冷机振动较小，双重减震措施为工作腔体营造良好的低温环境；低温制冷机负载重量小，双层真空筒、半球形底部等结构有效降低传统低温制冷机的负载重量；且***绝热性能很好，控温精度高，具有更加均一稳定的温度分布和更小的温度波动。
Description
技术领域
本发明涉及一种恒温装置，特别是涉及一种具有高稳定的低温恒温装置。
背景技术
低温恒温装置是一种能够提供低温恒温环境，并且与外界环境有良好热绝缘的低温装置，是低温实验环境所必需的基本设备，被广泛应用于样品机械特性、热物理性质、光学物理特性、磁热特性、超导特性等各种低温特性测量的场合，以及其它科研设备装置研制场合和国防安全等场合。
目前，常用低温恒温装置存在制冷机振动较大的问题，如脉管制冷机的振动主要是由压缩机、旋转阀和周期性压力波动等方面造成，压缩机和旋转阀工作时会产生机械振动，脉管内气体周期性压力波动则会引起管壁的弹性形变，从而引起振动。为了能够拥有较好的绝热效果，低温恒温装置中常常包含有真空罩、防辐射屏等结构，真空罩尺寸较大，多采用不锈钢、紫铜等材料，且为实心结构，导致真空罩重量较大，加之防辐射屏等其它绝热结构也多为实心结构，因此，整个制冷机负载重量大，相应的支撑结构尺寸较大，在出现问题时危险系数增加。此外，由于真空罩、防辐射屏以及法兰等结构的绝热措施设计不太合理，导致整个装置漏热较大，温度控制***控温精度较差。
综上，要营造良好的低温环境和高稳定的控温精度，需要对低温恒温装置采用合理的减震措施和高效的绝热结构。
发明内容
本发明的目的是解决传统低温恒温装置制冷机振动较大、负载较重和控温精度较差等问题。
本发明提供了一种高稳定的低温恒温装置，其包括：制冷机，用于为整个装置进行制冷，工作腔体，所述制冷机为工作腔体提供冷量使其内部温度降至预定温度，在所述工作腔体的***设置双层真空筒。
其中，所述双层真空筒的底部为半球形。
其中，所述制冷机为低振动的脉冲管制冷机。
其中，所述低温恒温装置还包括有引线接口。
其中，所述制冷机至少包括一级冷头和二级冷头。
其中，所述低温恒温装置包括至少一个测温温度计。
其中，所述低温恒温装置包括至少一个加热器。
其中，所述双层真空筒的开口处具有向外延伸的边沿。
本发明的低温制冷机振动较小，双重减震措施为工作腔体营造良好的低温环境；低温制冷机负载重量小，双层真空筒、半球形底部等结构有效降低传统低温制冷机的负载重量；且***绝热性能很好，控温精度高，具有更加均一稳定的温度分布和更小的温度波动。
附图说明
图1为本发明的高稳定的低温恒温装置的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对发明进行解释，而不作为对其范围的具体限定。
图1为本发明的高稳定的低温恒温装置的结构示意图。该低温恒温装置包括：制冷机1，所述制冷机1用于为整个装置进行制冷；工作腔体24，所述工作腔体24提供实验测试的低温容置空间；其中，通过制冷机1为工作腔体24提供冷量使其内部温度降至设定温度；在所述工作腔体24的***依次设置有双层真空筒5、一级防辐射屏14和二级防辐射屏23，在所述制冷机1与所述双层真空筒5之间设置有真空套筒4；所述真空套筒4、双层真空筒5、一级防辐射屏14和二级防辐射屏23一起为工作腔体24提供稳定的真空绝热环境；至少一个真空管25，所述真空管25与二级法兰22相连，可通过卡套与外界真空泵相连，用于保持由二级法兰22和二级防辐射屏23构成的密闭空间在工作时处于真空状态；所述低温恒温装置还包括有引线接口26，通过所述引线接口26将外界控温***的引线连接到所述低温恒温装置的各个控温部件，从而为工作腔体24提供稳定可靠的温度环境。
如图1中所示，所述制冷机1为低振动的脉冲管制冷机，通过加装弹簧减震器2有效解决了脉管制冷机工作时产生的机械振动，所述弹簧减震器2位于制冷机1和零级法兰3之间，通过弹簧减震器2将制冷机1的振动消除，而不会将振动传递给零级法兰3；制冷机1至少包括一级冷头9和二级冷头18，其中所述一级冷头9与一级法兰13相连，在一级冷头9上连接有一级冷头温度计7和一级冷头加热器8，通过所述一级冷头温度计7对所述一级冷头9的温度进行测量，通过一级冷头加热器8对所述一级冷头9的温度进行微调；所述二级冷头18与二级法兰22相连，在二级冷头18上连接有二级冷头温度计16和二级冷头加热器17，通过所述二级冷头温度计16对所述二级冷头18的温度进行测量，通过二级冷头加热器17对所述二级冷头18的温度进行微调；所述一级冷头9的下方安装有一级柔性热连接10，所述二级冷头18的下方加装有二级柔性热连接19，通过所述一级柔性热连接10和二级柔性热链接19可有效降低了脉冲管内气体周期性压力波动引起管壁弹性形变带来的振动影响；通过弹簧减震器2、一级柔性热连接10和二级柔性热连接19双重减震措施有效解决了制冷机1的振动问题，所述柔性连接为弹性材料且具有较好的热传递性能，既能消除振动又能较好的进行制冷传递，为工作腔体24营造一个很好的低温环境。
在所述弹簧减震器2的下方连接有零级法兰3，在所述一级法兰13与零级法兰3之间设置有零级吊杆6，在所述二级法兰22与一级法兰13之间设置一级吊杆15，通过所述零级吊杆6和一级吊杆15将法兰进行相连，两层吊杆的结构简单、安装拆卸十分方便，吊杆由绝热材料制成，同时还可以减少不同级法兰间的传热。
所述双层真空筒5的开口处具有向外延伸的边沿，所述边沿可以与所述双层真空筒5一体形成，也可以是独立的与所述双层真空筒5的开口配合的部件，所述真空套筒4位于所述边沿和零级法兰3之间。所述真空套筒4、双层真空筒5和一级防辐射屏14相连通共同构建密闭空间，所述二级法兰22和所述二级防辐射屏23相配合形成密闭空间；零级法兰3与真空套筒4、真空套筒4与双层真空筒5、一级法兰13与一级防辐射屏14，二级法兰22与二级防辐射屏23可由螺栓连接或其他方式进行连接，均可自由拆装；双层真空筒5的直径小于所述真空套筒4的直径，双层真空筒5相对于所述真空套筒4重量较小，本发明的双层真空筒5通过采用双层真空结构和半球形底部结构进一步减少了的重量，通过双层真空筒5包括第一壁和第二壁，在所述第一壁和第二壁之间为真空形式，所述第一壁为所述双层真空筒5的内壁，第二壁为所述双层真空筒5的外壁，在保持相对于传统的真空筒的厚度不变的情况下，通过设置双侧结构，能够明显减轻双层真空筒5的重量，且中空的真空结构也能够降低热量的扩散。此外，一级防辐射屏14和二级防辐射屏23也采用了半球形底部结构，这不仅减低了重量，也有利于避免出现安装拆卸时人员被棱角刮伤的情况，通过上述结构，有效降低了制冷机的负载重量，进一步降低了事故发生时的危险性。
如图1所示的实施案例中，所述一级法兰13、一级防辐射屏14、二级法兰22和二级防辐射屏23均为镀金结构，可有效降低辐射换热；为了对法兰的温度进行控制，在所述一级法兰13上设置一级法兰温度计11和一级法兰加热器12，通过一级法兰温度计11对所述一级法兰的温度进行测量，通过一级法兰加热器12对所述一级法兰13的温度进行微调；在所述二级法兰22上设置二级法兰温度计20和二级法兰加热器21，通过二级法兰温度计20对所述二级法兰22的温度进行测量，通过二级法兰加热器21对所述二级法兰22的温度进行微调；真空套筒4和双层真空筒5可增加热阻，减少对流换热和热传导换热；本发明通过复合绝热结构，即双层真空筒5和真空套筒4的组合，一级防辐射屏14和二级防辐射屏23组成的双层镀金防辐射屏，一级法兰13和二级法兰22组成的双层镀金法兰保证了具有很好的绝热效果，保证了工作腔体24内、一级防辐射屏14和二级防辐射屏23等***部分温度分布的均匀性。在本实施案例中，引线接口26与控温***相连，控温***通过对温度计一级冷头温度计7、一级法兰温度计11、二级冷头温度计16、二级法兰温度计20等温度参数的同步采集，并根据温度实时调节加热器一级冷头加热器8、一级法兰加热器12、二级冷头加热器17、二级法兰加热器21，加之复合绝热结构良好的绝热效果，从而为工作腔体24提供高稳定的控温环境，其中温度波动优于1mK。
本发明的低温制冷机振动较小，双重减震措施为工作腔体营造良好的低温环境；低温制冷机负载重量小，双层真空筒、半球形底部等结构有效降低传统低温制冷机的负载重量；且***绝热性能很好，控温精度高，具有更加均一稳定的温度分布和更小的温度波动；
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种高稳定的低温恒温装置，其包括：制冷机，用于为整个装置进行制冷，工作腔体，所述制冷机为工作腔体提供冷量使其内部温度降至预定温度，其特征在于：在所述工作腔体的***设置双层真空筒。
2.如权利要求1所述的低温恒温装置，其特征在于：所述双层真空筒的底部为半球形。
3.如权利要求1所述的低温恒温装置，其特征在于：所述制冷机为低振动的脉冲管制冷机。
4.如权利要求1所述的低温恒温装置，其特征在于：所述低温恒温装置还包括有引线接口。
5.如权利要求1所述的低温恒温装置，其特征在于：所述制冷机至少包括一级冷头和二级冷头。
6.如权利要求1所述的低温恒温装置，其特征在于：所述低温恒温装置包括至少一个测温温度计。
7.如权利要求1所述的低温恒温装置，其特征在于：所述低温恒温装置包括至少一个加热器。
8.如权利要求1所述的低温恒温装置，其特征在于：所述双层真空筒的开口处具有向外延伸的边沿。
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