[发明专利]一种制冷机冷头柔性横向支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温传导冷却系统的装置。

背景技术

低温冷却技术广泛应用于国民经济及军工发展等各个领域，其应用深入医学、电力、科学实验及国防军工等方面，对国家建设发挥着越来越大的作用。低温传导冷却技术快速发展，应用越来越普遍。传导冷却技术可以在无需制冷剂的条件下，通过制冷机将被冷物体冷却至低温(如液氮温度)甚至低于液氦温度。

传导到冷却技术中制冷机通过导冷带与被冷物体相连，吸收被冷物体的热能。导冷带一般采用高导热率的纯铜制成。导冷带制成易于弯曲的导冷条，再将多个导冷条捆绑在一起，连接于被冷物体与制冷机的冷头。根据热传导傅里叶定律，导冷功率与导冷带的长度成反比，与导冷带的横截面积成正比。如果被冷物体质量大，或者被冷物体距离冷头较远，需要导冷带的横截面积更大，从而产生足够的冷功率。这样，导冷带的重量就比较大。

对于制冷机而言，由于制造时为了减小室温端向冷头的漏热，因此连接冷头与室温端的气管的管壁很薄，在较大的横向外力下(例如SUMITOMO 415D型号的制冷机，其横向最大运行外力仅为20N)就会发生变形，使制冷机无法正常工作，甚至彻底损坏。但是制冷机纵向可承受较大外力(例如SUMITOMO 415D型号的制冷机，其纵向最大运行外力大于200N)，因此在一般情况下，制冷机垂直地面放置，导冷带与冷头相接处也是垂直地面放置，使得导冷带的重力与冷头平行，即导冷带的重力对冷头只产生纵向拉力。对于不得不横向放置冷头的情况，一般通过先将导冷带摆放好位置，然后使其自然下垂，最后连接导冷带，这样利用导冷带的弯曲变形来承载其自身重力，从而不给冷头带来横向负重。

然而对于需要大角度(90度以上)转动的低温系统，其转动必然会使冷头要么在垂直地面时承受导冷带的负重，要么在平行地面时承受导冷带的负重。如前所述，如果被冷物体质量较大，或者距离冷头很远，那么就需要质量很大的导冷带。过重的导冷带会给这种旋转式低温系统的冷头带来损害。

为此，必须将连接冷头处的导冷带加以固定，消除导冷带重力对冷头的横向拉伸作用。为了固定导冷带，一种方法是将导冷带固定于低温杜瓦容器上，但是冷头与低温容器的巨大温差会带来很大的漏热；另一种方法是将导冷带固定于被冷物体上，固定装置与冷头、被冷物体在同一温区内，不会带来漏热问题。但是将导冷带紧固与被冷物体上，会带来一个问题，就是制冷机一般紧固于低温容器上，而被冷物体一般不紧固于低温容器，如果被冷物体发生较大的偏移，那么被冷物体会带动导冷带紧固装置一起运动，从而也对冷头产生很大的横向拉力，使冷头损坏。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种制冷机冷头柔性横向支撑装置。本发明可抵消低温制冷机冷头所受的横向拉力，同时不给冷头带来额外的大热负荷，确保制冷机在被冷物体发生较大位移时能够不被损坏。

本发明制冷机冷头柔性横向支撑装置，由导冷带、尼龙绳和支架组成。所述的导冷带的一端连接到制冷机冷头，另一端连接被冷物体。被冷物体固定在低温容器内。在制冷机冷头的下端放置一只不锈钢的支架，该支架套装在导冷带外，不与导冷带接触。所述支架固定在被冷物体上。通过尼龙绳将支架与导冷带捆绑在一起。

尼龙绳选取具有较大刚性，即弹性模量很小的材料；尼龙绳应在10kg质量对应的拉力下能够断开，因此需要事先选择合适粗细的尼龙绳。

支架沿导冷带的圆周方向开有若干通孔，每一对相邻通孔之间穿过一根尼龙绳，该根尼龙绳与导冷带捆绑在一起；这样，多对通孔穿过多根尼龙绳，使导冷带能够在多方向上被固定。

当整个低温系统在某一方向上发生偏转时，由于导冷带是多根铜丝或铜带制成的柔性导冷部件，因此导冷带偏转后会由于重力作用而发生形变，从而拉拽冷头，但是当导冷带绑扎了尼龙绳后，尼龙绳吸收了导冷带在重力方向上对冷头产生的横向拉应力，使冷头可以继续工作；当被冷物体发生较大偏移时，支架也随之发生较大偏移，此时尼龙绳断开，冷头不随支架和被冷物体移动，起到保护冷头不被损毁的作用。

附图说明

图1是本发明实施例的制冷机冷头柔性横向支撑装置示意图，图中：1制冷机、2导冷带、3多孔支架、4尼龙绳、5被冷物体、6低温容器、7制冷机冷头、8支架孔洞；

图2是本发明实施例的支架部分放大示意图，图中：2导冷带、3多孔支架、4尼龙绳、7制冷机冷头、8支架通孔；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

本发明的制冷机冷头柔性横向支撑装置由导冷带2、支架3、尼龙绳4组成。