专利名称：一种用于空间制冷机大冷量传输的圆柱型柔性冷链的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于空间机械制冷机与红外探测器组件冷平台相连的圆柱型柔性冷链，具体是能够将空间机械制冷机产生的冷量传输到红外探测器安装的冷平台用于制冷红外探测器的冷链。
背景技术：
随着我国空间技术的发展，空间遥感仪器向着高灵敏度和高分辨率发展，红外探测器由单元向大规模线列和面阵发展。由于红外探测器一般要求在低温(< 150K)下工作， 因此，对制冷量的要求越来越大。目前应用与空间致冷的方式主要包括辐射致冷器和机械制冷机。辐射致冷器主要依靠空间低温GK)背景获取冷量达到致冷目的，而机械制冷机采用斯特林循环，将电能转化为热能，达到制冷目的。近年来斯特林制冷机以其体积小、冷量大、安装方式灵活，且可靠性日益提高，在空间遥感仪器中得到了广泛的应用。长线列红外器件与制冷机的耦合方式通常为间接耦合，即探测器安装平台与制冷机冷头之间通过柔性 “冷链”连接。这种方式可以明显地降低冷指振动对探测器的影响，同时，制冷机与探测器的设计位置也比较灵活，可以实现多点制冷。目前常用的空间制冷机柔性冷链有以下几种1)采用多层铜箔或铝箔叠加在一起，两端各连接一铜块提供安装面，如附图1所示，铜块和铜带之间一般采用银钎焊方式连接。但焊接时，焊料不容易渗透到各层，导致接触热阻大。同时，高温焊接易导致铜箔氧化，容易产生多余物。也有采用层间垫铟片的方式， 可以部分解决铜箔氧化问题。2)采用多层铜箔或铝箔碟形安装，如附图2所示，铜箔与上下安装面以高压电阻焊的方式连接。该种方式已成功应用在多款斯特林制冷机上，并在空间得到应用。其缺点主要体现在接触热阻大，两端面温差可以达到IOK以上；随着制冷机冷量的不断提升，其铜箔层数也大幅增加，导致其柔性下降；同时，原有的杜瓦和制冷机耦合方式也满足不了长线列大面阵的红外探测器安装。这两种柔性冷链目前都有空间应用，但是对于大冷量传输冷链来讲都有热阻(包括接触热阻和本身热阻)大、导热能力不足、冷链变形与尺寸间的关系不可测和柔性无法精确控制等缺点。
发明内容
为克服目前使用的冷链在大冷量传输与柔性减振上的技术缺陷，本发明提出一种与上述柔性冷链设计原理完全不同的高效/大冷量柔性冷链。该冷链由一个零件完全通过机加工制造，它除了可以有效地隔离机械制冷机带来的振动，并能够高效地传输冷量。该冷链不仅可以解决高温钎焊的氧化问题和冷链本身热阻问题，同时该冷链的柔性可控(轴向变形与端面施加的力成正比)，充分解决了目前工程实际问题。本发明的柔性冷链由一个零件制成，具体结构如附图3所示。圆柱型柔性冷链由无氧铜或纯铝制成，其结构的主体为中空的圆柱体，圆柱体两端有用于安装的法兰盘，在中空的圆柱体上沿圆柱直径方向切槽，切槽宽度Ll为2-3mm ；切槽数量η为2_8个；槽与槽间夹角为45° -90° ；槽间距L2为3-5mm;冷链直径D根据红外探测器杜瓦内径确定，开放式杜瓦根据需要传输的冷量确定；冷链两端面的连接法兰直径Dl和与其相连的探测器安装平台与制冷机冷头结构相匹配；零件外表面镀金。本发明的柔性冷链的优点是1.结构简单，由一个零件组成。所有尺寸精度和公差均由机加工完成。无接触热阻，大大提高了冷链的传热性能；2.零件在常温下加工，避免了高温焊接带来的尺寸偏差及材料氧化；3.本发明的冷链端部可以根据实际情况，设计成法兰，通过螺钉与红外探测器安装平台和制冷机冷指分别机械连接，通过螺钉拧紧力进一步减小接触热阻；4.冷链的柔性可以通过切槽的数量和切槽的宽度控制，且可以实测，重复性良好。
附图1多层铜箔柔性冷链。附图2多层铜箔蝶状冷链。附图3本发明的圆柱型冷链L 冷链长度；Ll 切槽宽度；η:切槽数量；Dl 连接法兰直径。
具体实施例方式下面结合附图予以详细描述，以便能更好地说明本发明的结构特征和功能特点， 而不是限定本发明的保护范围。见附图3，本发明的柔性冷链由一个零件构成。所述冷链的外径D由制冷机提供的冷量和冷指尺寸确定，冷链的长度L由制冷机冷指与探测器安装平台间的距离确定，其长度应大于制冷机冷指与探测器安装平台间的距离；使得冷链安装后有一定的预压力，确保安装面接触良好，同时起到隔振作用。将零件表面去除油污，可以应用传统的清洗工艺，对零件表面镀金，镀金厚度小于 2 μ m0冷链的传热能力通常冷链的导热能力计算公式如下
权利要求
1. 一种用于空间制冷机大冷量传输的圆柱型柔性冷链，其特征在于 圆柱型柔性冷链由无氧铜或纯铝制成，其结构的主体为中空的圆柱体，圆柱体两端有用于安装的法兰盘，在中空的圆柱体上沿圆柱直径方向切槽，切槽宽度Ll为2-3mm ；切槽数量η为2-8个；槽与槽间夹角为45° -90° ；槽间距L2为3_5mm ；冷链直径D根据红外探测器杜瓦内径确定，开放式杜瓦根据需要传输的冷量确定；冷链两端面的连接法兰直径Dl和与其相连的探测器安装平台与制冷机冷头结构相匹配；零件外表面镀金。
全文摘要
本发明公开了一种用于空间制冷机大冷量传输的圆柱型柔性冷链，圆柱型的柔性冷链由无氧铜或纯铝制成，其结构的主体为中空的圆柱体，圆柱体两端有用于安装的法兰盘，在中空的圆柱体上沿圆柱直径方向切槽。本发明冷链的优点在于该冷链由一个圆柱型零件组成，具有结构简单，便于加工的特点；冷链中不存在接触热阻，大幅提高了冷链的传热能力；柔性冷链的压缩量与外力的关系可测，且由于在材料弹性变形范围内，重复使用的一致性好。
文档编号F28F21/08GK102538551SQ201210019760
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者刘晓华, 史婷婷, 郑庚, 陈洪达 申请人:中国科学院上海技术物理研究所