CN111023653A - 一种应用于超真空环境的两级低温***杆 - Google Patents

一种应用于超真空环境的两级低温***杆 Download PDF

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陶秀丽
陶云飞
王�华
颜迎迎
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明涉及制冷技术领域，具体为一种应用于超真空环境的两级低温***杆，薄壁管模块包括固定插接在安装法兰内的第一不锈钢薄壁管、通过无氧铜连接块连接在第一不锈钢薄壁管下端的第二不锈钢薄壁管、连接在第二不锈钢薄壁管下端用于处理低温介质相变产生低温的第一冷头，第一不锈钢薄壁管的上端插接有用于低温介质导入模块的中心插杆。该低温***杆可以采用多种低温介质，法兰组件采用CF系列的安装法兰和转接法兰，可以满足超高真空的密封标准，可以同时满足多个电信号的传输测量和多个传动机构的连接，负载处锥面的设计结构还可以增加负载的导热接触面积，增加导热效率，具有突出的实质性特点和显著的进步。

Description

一种应用于超真空环境的两级低温***杆
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，具体为一种应用于超真空环境的两级低温***杆。
背景技术
目前国产真空内用的液氮制冷装置，制冷温度受制冷介质液氮影响只能达到77K左右的低温。原理是利用低温介质(如液氮、液氦)发生相变产生的吸热效应达到降温，并通过热传递使其他物质达到相同的温度。如果要实现更低的温度，需要更换制冷介质，目前国际上常用的制冷介质液氦可以实现4.2K左右的极低温环境。但是，液氦无法应用在目前常用的液氮制冷装置上。原有的液氮制冷装置结构如图1所示，主要缺陷有：1.无法用液氦制冷剂实现更低的温度；2.结构比较简单，缺少足够的隔热结构；3.进气口和排气口容易出现大量霜冻等现象；4.导热接触面太小，热传导率较低；5.对于排出的较冷的氮气没有再利用的专门设计，制冷介质利用率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于超真空环境的两级低温***杆，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用于超真空环境的两级低温***杆，包括法兰组件和安装在法兰组件上使外界的热流减少传递的薄壁管模块，所述法兰组件包括用于薄壁管模块固定插接的安装法兰，薄壁管模块包括固定插接在安装法兰内的第一不锈钢薄壁管、通过无氧铜连接块连接在第一不锈钢薄壁管下端的第二不锈钢薄壁管、连接在第二不锈钢薄壁管下端用于处理低温介质相变产生低温的第一冷头，第一不锈钢薄壁管的上端插接有用于低温介质导入模块的中心插杆。
进一步的，所述法兰组件还包括有多个安装在安装法兰上用于多个电信号的传输测量和多个传动机构连接的转接法兰。
进一步的，所述安装法兰与多个转接法兰为焊接成型结构。
进一步的，所述安装法兰为确保超高真空密封的CF100型号法兰，转接法兰为确保超高真空密封的CF16型号法兰。
进一步的，所述安装法兰与第一不锈钢薄壁管为焊接固定。
进一步的，所述薄壁管模块还包括有连通在第一不锈钢薄壁管位于安装法兰上方一侧另一端连接机械泵抽真空降低低温介质饱和蒸气压的KF排气口。
进一步的，所述中心插杆包括穿过第一不锈钢薄壁管和第二不锈钢薄壁管的第三不锈钢薄壁管以及连接在第三不锈钢薄壁管下端***到第一冷头内的第二冷头。
进一步的，所述中心插杆的上端留有对接低温输液杆相兼容的接口。
进一步的，所述第二冷头为锥形结构，锥形结构的第二冷头下端开设有三个排气槽，所述第一冷头的上下端面均开设有锥形孔，所述第一冷头上端的锥形孔与第二冷头的锥形结构匹配插接。
进一步的，所述低温输液杆与中心插杆的插接处连接有第一O型密封圈，中心插杆与第一不锈钢薄壁管的连接处连接有第二O型密封圈。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该低温***杆可以采用多种低温介质，法兰组件采用CF系列的安装法兰和转接法兰，可以满足超高真空的密封标准，可以同时满足多个电信号的传输测量和多个传动机构的连接，第一冷头多个锥面的结构，可以使低温介质发生充分相变，制冷效果更好，负载处锥面的设计结构还可以增加负载的导热接触面积，增加导热效率，中心插杆的O圈密封结构可以通过用泵组抽真空，降低低温介质的饱和蒸气压，使之达到更低的温度；不锈钢杆的薄壁设计增加隔热，减少热损失，具有突出的实质性特点和显著的进步。
附图说明
图1为现有技术液氮制冷装置结构示意图；
图2为本发明法兰组件与薄壁管模块安装结构示意图；
图3为本发明法兰组件立体结构示意图；
图4为本发明图3的正视结构示意图；
图5为本发明图3的俯视结构示意图；
图6为本发明薄壁管模块立体结构示意图；
图7为本发明总装结构示意图；
图8为本发明中心插杆结构示意图。
图中：法兰组件1、安装法兰11、转接法兰12、薄壁管模块2、第一不锈钢薄壁管21、无氧铜连接块22、第二不锈钢薄壁管23、KF排气口24、第一冷头25、中心插杆3、第三不锈钢薄壁管31、第二冷头32、低温输液杆4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2-8，本发明提供一种技术方案：
一种应用于超真空环境的两级低温***杆，包括法兰组件1和安装在法兰组件1上使外界的热流减少传递的薄壁管模块2，法兰组件1包括用于薄壁管模块2固定插接的安装法兰11，法兰组件1还包括有多个安装在安装法兰11上用于多个电信号的传输测量和多个传动机构连接的转接法兰12，其中，安装法兰11与多个转接法兰12为焊接成型结构，安装法兰11为确保超高真空密封的CF100型号法兰，转接法兰12为确保超高真空密封的CF16型号法兰，薄壁管模块2包括固定插接在安装法兰11内的第一不锈钢薄壁管21、通过无氧铜连接块22连接在第一不锈钢薄壁管21下端的第二不锈钢薄壁管23、连接在第二不锈钢薄壁管23下端用于处理低温介质相变产生低温的第一冷头25，可以为其他负载作为低温冷源，无氧铜连接块22利用低温介质相变后产生的较冷废气，充分吸收其冷量，可以用作冷屏导热，提高低温介质利用率，安装法兰11与第一不锈钢薄壁管21为焊接固定，连接固定，第一不锈钢薄壁管21的上端插接有用于低温介质导入模块的中心插杆3。
另外，薄壁管模块2还包括有连通在第一不锈钢薄壁管21位于安装法兰11上方一侧另一端连接机械泵抽真空降低低温介质饱和蒸气压的KF排气口24，降低低温介质的饱和蒸气压，从而使温度降到更低，中心插杆3包括穿过第一不锈钢薄壁管21和第二不锈钢薄壁管23的第三不锈钢薄壁管31以及连接在第三不锈钢薄壁管31下端***到第一冷头25内的第二冷头32，中心插杆3与第一不锈钢薄壁管21的连接处连接有第二O型密封圈，起密封作用，中心插杆3的上端留有对接低温输液杆4相兼容的接口，低温输液杆4与中心插杆3的插接处连接有第一O型密封圈，起密封作用，第二冷头32为锥形结构，锥形结构的第二冷头32下端开设有三个排气槽，第一冷头25的上下端面均开设有锥形孔，可以提高热导接触面积，从而提升热导效率，第一冷头25上端的锥形孔与第二冷头32的锥形结构匹配插接，第一冷头25下端的锥形孔连接与之匹配的热负载零部件，低温介质通过低温输液杆4进入中心插杆3的薄壁管模块2，经过第二冷头32发生相变后制冷，相变后的气体经过第二冷头32排气槽和锥形槽之间的间隙槽排出。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种应用于超真空环境的两级低温***杆，包括法兰组件(1)和安装在法兰组件(1)上使外界的热流减少传递的薄壁管模块(2)，其特征在于：所述法兰组件(1)包括用于薄壁管模块(2)固定插接的安装法兰(11)，薄壁管模块(2)包括固定插接在安装法兰(11)内的第一不锈钢薄壁管(21)、通过无氧铜连接块(22)连接在第一不锈钢薄壁管(21)下端的第二不锈钢薄壁管(23)、连接在第二不锈钢薄壁管(23)下端用于处理低温介质相变产生低温的第一冷头(25)，第一不锈钢薄壁管(21)的上端插接有用于低温介质导入模块的中心插杆(3)。
2.根据权利要求1所述的一种应用于超真空环境的两级低温***杆，其特征在于：所述法兰组件(1)还包括有多个安装在安装法兰(11)上用于多个电信号的传输测量和多个传动机构连接的转接法兰(12)。
3.根据权利要求2所述的一种应用于超真空环境的两级低温***杆，其特征在于：所述安装法兰(11)与多个转接法兰(12)为焊接成型结构。
4.根据权利要求3所述的一种应用于超真空环境的两级低温***杆，其特征在于：所述安装法兰(11)为确保超高真空密封的CF100型号法兰，转接法兰(12)为确保超高真空密封的CF16型号法兰。
5.根据权利要求1所述的一种应用于超真空环境的两级低温***杆，其特征在于：所述安装法兰(11)与第一不锈钢薄壁管(21)为焊接固定。
6.根据权利要求1所述的一种应用于超真空环境的两级低温***杆，其特征在于：所述薄壁管模块(2)还包括有连通在第一不锈钢薄壁管(21)位于安装法兰(11)上方一侧另一端连接机械泵抽真空降低低温介质饱和蒸气压的KF排气口(24)。
7.根据权利要求1所述的一种应用于超真空环境的两级低温***杆，其特征在于：所述中心插杆(3)包括穿过第一不锈钢薄壁管(21)和第二不锈钢薄壁管(23)的第三不锈钢薄壁管(31)以及连接在第三不锈钢薄壁管(31)下端***到第一冷头(25)内的第二冷头(32)。
8.根据权利要求7所述的一种应用于超真空环境的两级低温***杆，其特征在于：所述中心插杆(3)的上端留有对接低温输液杆(4)相兼容的接口。
9.根据权利要求8所述的一种应用于超真空环境的两级低温***杆，其特征在于：所述第二冷头(32)为锥形结构，锥形结构的第二冷头(32)下端开设有三个排气槽，所述第一冷头(25)的上下端面均开设有锥形孔，所述第一冷头(25)上端的锥形孔与第二冷头(32)的锥形结构匹配插接。
10.根据权利要求8所述的一种应用于超真空环境的两级低温***杆，其特征在于：所述低温输液杆(4)与中心插杆(3)的插接处连接有第一O型密封圈，中心插杆(3)与第一不锈钢薄壁管(21)的连接处连接有第二O型密封圈。
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