制冷机充气工装及充气方法与流程

1.本发明属于制冷机技术领域，具体涉及一种制冷机充气工装及充气方法，更具体的，涉及一种单调节机构、带多重调节功能的斯特林制冷机充气工装及充气方法。


背景技术：

2.旋转整体式斯特林制冷机（以下简称“制冷机”）作为探测器重要的组成部分，主要作用是为探测器正常工作提供稳定的超低温工作环境，提高探测器的性能。制冷机与杜瓦耦合后，为满足制冷机的正常工作，需要向制冷机机体内充一定压强的高压气体（如氦气），这就需要一种用于高压气瓶与制冷机进行气体输送的充气工装（或夹具）。
3.目前市面上常用的充气工装存在下述问题：（1）在进行充气工装螺纹接头与制冷机充气螺纹接头旋合时，通过旋转制冷机机体或充气工装体，因为充气工装为圆柱体，且侧部一般设置气管，容易触碰，所以在旋紧时，很容易造成充气工装气管拧坏；（2）调节机构、旋转手柄较多，在使用过程中，需要多个调节机构或操作旋转手柄更替操作，使操作变得复杂，同时也增加了充气夹具的结构组成和本身重量；（3）部分充气工装不设置调节机构，纯粹靠手按压，费时费力。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明的目的之一在于提供一种制冷机充气工装，该充气工装的只设置一个调节机构，结构简单、质量轻，使用过程中操作便捷、高效。
5.本发明的另一目的在于提供一种制冷机充气方法。
6.为实现本发明目的，提供如下技术方案：一种制冷机充气工装，所述充气工装包括充气缸体、充气轴和调节机构；所述充气缸体的侧壁设置充气管，所述充气轴的两端贯穿充气缸体、并分别从充气缸体的顶部开口、底部开口伸出，所述充气轴与充气缸体的顶部开口处设置密封组件，所述充气缸体的底部开口与制冷机的充气接口连接，所述充气缸体的充气管与高压气瓶连接，所述充气轴底部结构与充气接口内堵钉或堵头相适配；所述调节机构设置在充气轴的上端，其包括旋转把手、旋转固定块、轴承、第一防转开关和第二防转开关，所述旋转把手通过可旋转螺纹套设在充气轴上端，所述旋转固定块和轴承套设在充气缸体外壁，所述旋转固定块设置在轴承下方、并承托所述轴承，所述充气缸体外壁设置限位块，所述限位块紧挨所述轴承上表面设置，所述旋转把手与旋转固定块固定连接；所述第一防转开关设置在旋转把手和充气轴上，其被设置为控制旋转把手和充气轴同时或不同时转动；所述第二防转开关设置在旋转固定块和充气缸体上，其被设置为控制旋转固定块和充气缸体同时或不同时转动。
7.进一步的，所述第一防转开关包括插销开关座和第一插销，所述插销开关座与充气轴顶端固定，所述旋转把手上设置供第一插销移动的第一轨道，所述插销开关座上设置供第一插销插入的条形槽，所述条形槽沿充气轴轴向设置；通过第一插销在第一轨道上滑动，所述第一插销进入或离开所述条形槽。
8.进一步的，所述第一轨道为设置在旋转把手上的t型槽，所述t型槽的槽底设置螺纹孔，螺纹孔内设置波珠弹簧，波珠弹簧的滚珠朝上，所述第一插销底部设置与所述滚珠相适配的凹槽。
9.进一步的，所述第二防转开关包括防转开关座和防转开关销，所述防转开关座固定在充气缸体上，所述防转开关座上设置供防转开关销移动的第二轨道，所述旋转固定块底部设置供防转开关销插入的定位孔；通过防转开关销在第二轨道上滑动，所述防转开关销进入或离开所述定位孔。
10.进一步的，所述旋转把手的底部与充气缸体的顶部之间设置垫环。
11.进一步的，所述垫环与充气缸体顶部或旋转把手之间设置间隙。
12.进一步的，所述密封组件包括密封盖，所述密封盖通过螺纹旋合安装在充气缸体的顶部开口。
13.进一步的，所述密封组件包括设置在充气轴与充气缸体之间的o型密封圈一、铜垫圈、尼龙垫圈。
14.进一步的，所述充气缸体上端和下端均设置限制充气轴沿轴向移动的凸台。
15.一种制冷机充气方法，采用上述制冷机充气工装对制冷机进行充气，包括如下步骤：（1）关闭第一防转开关，使充气轴与旋转把手不同时转动，转动旋转把手，通过螺纹旋合作用，使充气轴轴向向上移动，至充气轴端面与充气缸体的底部开口端面平齐；（2）打开第二防转开关，使充气缸体与旋转把手同时转动，转动旋转把手，将充气缸体底部开口与制冷机充气接口旋合固定；（3）关闭第二防转开关，转动旋转把手，使充气轴沿着轴向向下移动，至制冷机充气接口堵钉上方，打开第一防转开关，转动旋转把手，使充气轴转动，使充气轴底部与堵钉对准后，关闭第一防转开关，转动旋转把手，至充气轴底部完全插入堵钉内，打开第一防转开关，使所述充气工装与所述制冷机处于连通状态；（4）将充气缸体充气管连接到高压气瓶，调节至所需压力，通过充气工装对制冷机进行充气；（5）充气结束后，关闭高压气瓶，将充气管脱离高压气瓶，打开第一防转开关，转动旋转把手，拧紧堵钉，然后关闭第一防转开关，转动旋转把手，使充气轴底部离开堵钉，直至至充气轴端面与充气缸体的底部开口端面平齐，打开第二防转开关，转动旋转把手，将充气工装从制冷机上分离。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明的制冷机充气工装只需一个调节机构，就可以完成所有调节操作，避免了为将充气工装充气螺纹接头旋紧至制冷机充气接口里，而使用旋转充气工装体或制冷机机体来旋合螺纹，从而导致工装的充气管变形等损伤、漏气等不良现象。
17.（2）本发明的制冷机充气工装的调节机构简单、容易操作、质量轻，克服了现有充
气夹具头重脚轻等缺点。
附图说明
18.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明的制冷机充气工装的截面结构示意图；图2为本发明的制冷机充气工装的侧视结构图；图3为本发明的制冷机充气工装的立体结构图；图4为本发明的制冷机充气工装的部分立体结构图；图5为本发明的制冷机充气工装的部分截面结构示意图；图6为本发明的制冷机充气工装的调节机构部分截面结构示意图；图7为本发明的制冷机充气工装的调节机构的部分立体结构图一；图8为本发明的制冷机充气工装的调节机构的部分立体结构图二；图9为本发明的制冷机充气工装的第二防转开关立体结构图；图10为本发明的制冷机充气工装充气时的连接示意图；其中：1—插销开关座、2—第一插销、3—旋转把手、4—波珠弹簧、5—高压螺钉、6—旋转固定块、7—推力球轴承、8—充气缸体、9—o型密封圈二、10—内六角螺钉、11—铜垫环、12—密封盖、13—缸体固定环、14—尼龙垫圈、15—o型密封圈一、16—铜垫圈、17—充气轴、18—防转开关销、19—防转把手、20—防转开关座、21—充气管、22—定位孔、23—条形槽、24—t型槽、25—螺纹接头。
具体实施方式
19.为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
20.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
21.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
22.实施例如图1~10所示，本实施例提供了一种单调节机构多重调节功能的斯特林制冷机用充气工装，所述充气工装包括充气缸体8、充气轴17和调节机构；所述充气缸体8的侧壁设置充气管21，所述充气轴17的两端贯穿充气缸体8、并分别从充气缸体8的顶部开口、底部开口伸出，所述充气轴17与充气缸体8的顶部开口处设置密封组件，所述充气缸体8的底部开口与制冷机的充气接口连接，所述充气缸体8的充气管21与高压气瓶连接，所述充气轴17底部结构与充气接口内堵钉相适配。
23.本实施例中，充气缸体8内壁与充气轴17之间设置密封组件，密封组件包括o型密封圈、铜垫圈16、尼龙垫圈14、密封盖12，充气缸体8外壁设置限位块，该限位块为设置在充气缸体8顶端的缸体固定环13；充气缸体8顶端的外壁和内壁均设置螺纹，其外壁螺纹与缸
体固定环13螺纹连接，其内壁螺纹与密封盖12螺纹连接；螺纹连接后，密封盖12下端面与充气缸体8上端面贴紧；具体的，充气缸体8内部的密封组件从上往下，依次设置为密封盖12、尼龙垫圈14、o型密封圈一15、铜垫圈16、o型密封圈一15、铜垫圈16、尼龙垫圈14，保证了缸体内部充气通道与外部环境的密封隔绝，也保护了o型密封圈一15不被充气轴17与充气缸体8限位凸台切割坏；盖密组件的设置，使充气轴17在充气缸体8的密封组件中间滑动，且密封配合。
24.本实施例中，充气缸体8上端和下端均设置限制充气轴17沿轴向移动的凸台，密封盖12向内凸起形成充气缸体8上端限制充气轴17沿轴向移动的凸台；可以限位充气轴17轴向运动，保证充气轴17前端六角头伸出长度，及伸缩距离。
25.本实施例中，调节机构设置在充气轴17的上端，充气轴17底端设置为与充气接口内堵钉相适配的外六角扳手结构，充气轴17与调节结构连接的上端外壁设置有m6外螺纹，充气轴17顶端为外四方。调节机构包括旋转把手3、旋转固定块6、铜垫环11、推力球轴承7、第一防转开关和第二防转开关，旋转把手3中间为m6内螺纹通孔，旋转把手3通过可旋转螺纹套设在充气轴17外壁的m6外螺纹处，所述旋转固定块6和推力球轴承7套设在充气缸体8外壁，旋转把手3安装在缸体固定环13上部，推力球轴承7安装在充气缸体8顶部，并与缸体固定环13下端面接触，旋转固定块6安装在推力球轴承7下部，旋转固定块6用于承托推力球轴承7，旋转把手3与旋转固定块6通过高压螺钉5连接固定在一起，铜垫环11设置在旋转把手3的底部与充气缸体8的顶部之间，起滑动作用，旋转把手3的底部设置镶嵌铜垫环11的垫环凹槽，铜垫环11内嵌于旋转把手3垫环凹槽。
26.本实施例中，第一防转开关设置在旋转把手3和充气轴17上，包括插销开关座1和第一插销2，插销开关座1设置与充气轴17顶端外四方相适配的四方孔，充气轴17顶端安装在插销开关座1的四方孔内，并通过螺栓固定；插销开关座1的四周均分设置4个供第一插销2插入嵌合的条形槽23，所述条形槽23沿充气轴17轴向设置，第一插销2与条形槽23嵌合，控制所述充气轴17转动，且在条形槽23内可沿充气轴17的轴向移动；旋转把手3上设置供第一插销2移动的第一轨道，第一轨道为对称设置在旋转把手3上的2个t型槽24，第一插销2设置为相适配的工形结构，工形结构的底部置于t型槽24内，t型槽24的槽底设置螺纹孔，螺纹孔内设置波珠弹簧4，波珠弹簧4的滚珠朝上，所述第一插销2底部设置于所述滚珠相适配的、起限位作用的两个定位凹槽，第一插销2来回移动至固定位置，第一插销2下面凹槽正好卡在波珠弹簧4的钢珠上，使第一插销2不会随意移动，两个定位凹槽对应两个卡点，一个开一个关。通过第一插销2在t型槽24内移动，所述第一插销2进入或离开条形槽23。
27.本实施例中，第二防转开关设置在旋转固定块6和充气缸体8上，包括防转开关座20、防转开关销18和防转把手19，防转开关座20焊接固定在充气缸体8上，防转开关座20上设置供防转开关销18移动的第二轨道，第二轨道为凹槽滑道，旋转固定块6底部设置供防转开关销18插入嵌合的多个定位孔22；通过防转开关销18在凹槽滑道里上下滑动，所述防转开关销18进入或离开所述定位孔22，所述防转把手19用于固定防转开关销18的的位置，本实施例具体为一个内六角螺钉10，防转开关销18上设置内六角螺纹，将防转把手19拧在防转开关销18的内六角螺纹处，凹槽滑道上提供卡扣结构，可以通过拧紧防转把手19，使内六角螺钉10的头部卡紧凹槽滑道上的卡扣，控制是否将防转开关销18固定在凹槽滑道内，从而控制防转开关销18的上下移动。防转开关座20、防转开关销18和防转把手19均设置配套
为2个，分别设置在位于充气缸体8上的充气管21道两侧的外壁，且相对充气管21对称设置。
28.本实施例中，旋转把手3与旋转固定块6通过所述高压螺钉5固定在一起后，铜垫环11与密封盖12（或旋转把手3的垫环凹槽）之间有0.4mm的间隙，方便旋转把手3可自由转动半圈，且充气轴17即不跟转，也不轴向运动，方便第一插销2与插销开关座1条形槽23对准嵌合，也方便防转开关销18与旋转固定块6的定位孔22对准嵌合。
29.本实施例中，充气缸体8底部设置与制冷机充气口连接的螺纹接头25，接头处设置环形密封槽，环形密封槽中用于安装o型密封圈二9，由于充气后，充气缸体8内部为超高压状态，单独o型密封圈二9不足以保证密封性，充气缸体8的底端螺纹接头25与充气缸体8呈一体式，增强了密封性、牢固可靠，避免了多体式密封不良风险。
30.利用本实施例的充气工装对对斯特林制冷机进行充气时，充气方法如下：（1）关闭第一防转开关，使充气轴17与旋转把手3不同时转动，顺时针转动旋转把手3，通过螺纹旋合作用，充气轴17轴向向上移动，且充气轴17不跟转，旋转到充气缸体8的上限位点时，旋转把手3拧不动，充气轴17向上移动至最高点，此时，充气轴17底端外六角头端面与充气缸体8底部螺纹接头25端面平齐；（2）打开第二防转开关，使充气缸体8与旋转把手3同时转动，将充气缸体8底部螺纹接头25连接到制冷机充气接口位置，通过转动旋转把手3，开始旋合连接接头，并旋合到底，直到拧紧，要求充气工装与制冷机紧密连接，拧紧后，关闭第二防转开关；（3）逆时针转动旋转把手3，充气轴17会沿着轴向向下移动，在向下移动过程中，如果充气轴17外六角头没有正常嵌入堵钉内六角内部，充气轴17外六角头会与堵钉的端面先接触，此时遇到阻力，旋转把手3无法正常旋转，打开旋转把手3顶端的第一防转开关，小角度（＜1/8圈）转动旋转把手3（任意方向均可），关闭第一防转开关，继续转动旋转把手3，此时充气轴17会继续沿着轴向向下移动，直到完全插入堵钉内六角槽底部（遇到阻力即可停止），打开第一防转开关，此时充气轴17会跟旋转把手3一起转动，先顺时针转动旋转把手3，目的是先将堵钉旋转到底，然后逆时针转动旋转把手3一圈半，保证了堵钉不会因为高压而脱落，转动旋转把手3，使所述充气工装与所述制冷机处于连通状态，待充气；（4）将充气缸体8侧方的充气管21连接到高压气瓶的输气管接口，拧紧接口螺钉，打开高压气瓶的开关阀，调节气瓶的调节阀，调节至所需压力，然后打开输气管开关阀，此时气瓶的气体通过输气管进入充气工装缸体内部，并通过充气工装对制冷机进行充气；（5）充气结束后，关闭输气管开关阀，将充气管21脱离高压气瓶，然后打开充气工装的第一防转开关，顺时针转动旋转把手3，旋紧充气接口堵钉，关闭充气接口，此时充气轴17同时转动，拧紧堵钉，至拧不动为止，关闭第一防转开关，顺时针转动旋转把手3，让充气轴17外六角脱离堵钉，此时充气轴17不跟转，且充气轴17沿着轴向向上移动，充气轴17外六角会离开堵钉内六角槽，转动旋转把手3直至充气轴17碰到上限位点，停止转动，此时充气轴17外六角头已完全脱离制冷机充气接口，打开第二防转开关，使旋转把手3与充气缸体8一起转动，逆时针转动旋转把手3，将充气工装从制冷机上分离。
31.综上所述，本发明的用于斯特林制冷机的充气工装及斯特林制冷机的充气方法，解决了如何高效充气、快捷充气、安全充气，也保证了充气过程中的氦气纯度，并实现斯特林制冷机在充气过程中的良好气密性的技术和方法。该斯特林制冷机充气工装，可反复安装与拆卸，省力，不伤手，符合人体工程学要求，并在我司目前生产中，实现了批量化使用。