一种适用于空间天文望远镜红外相机20K温区的制冷机系统的制作方法

技术特征：
1.一种适用于空间天文望远镜红外相机20k温区的制冷机系统，其特征在于，包括压缩机(1)、压缩机支架(2)、压缩机支撑板(3)、压缩机隔热垫(4)、压缩机减振垫(5)、一级冷头(6)、热端散热面(7)、二级冷头(8)、柔性冷链(9)、冷头支撑杆(10)；压缩机(1)固定在压缩机支架(2)上，压缩机支架(2)下板通过压缩机隔热垫(4)与压缩机支撑板(3)相连，在压缩机支撑板(3)底部安装压缩机减振垫(5)；压缩机(1)通过一根三通传输管连接热端换热器(6-6)，热端换热器(6-6)分别与一级冷头(6)和二级冷头(8)相连；压机与冷指连管采用氩弧焊，柔性冷链(9)与二级冷头(8)连接；热端散热面(7)将制冷过程中产生的热量传递或发散至外部；冷头支撑杆(10)用于支撑一级冷头(6)、二级冷头(8)。2.根据权利要求1所述的一种适用于空间天文望远镜红外相机20k温区的制冷机系统，其特征在于，一级冷头(6)包括一级室温换热器(6-6-1)、一级脉管热端换热器(6-6-2)、一级回热器(6-3)、一级脉管(6-4)、一级冷端换热器(6-5)、一级气库(6-1)、一级惯性管(6-2)，一级气库(6-1)置于常温温区或热端换热器(6-6)上，固定于压缩机支撑板(3)或热端换热器(6-6)上；一级热端换热器包括两路，分别是一级室温换热器(6-6-1)和一级脉管热端换热器(6-6-2)，一级室温回热器(6-6-1)通过一级回热器(6-3)与一级冷端换热器(6-5)一侧相连，一级脉管热端换热器(6-6-2)通过一级脉管(6-4)与一级冷端换热器(6-5)另一侧相连，在一级冷端换热器(6-5)中有u形气体流道将两侧连通；一级惯性管(6-2)用于连接一级气库(6-1)和一级脉管(6-4)。3.根据权利要求2所述的一种适用于空间天文望远镜红外相机20k温区的制冷机系统，其特征在于，二级冷头(8)包括二级回热器预冷段(8-1)、预冷换热器(13)、二级惯性管(8-2)、二级回热器低温段(8-3)、二级脉管(8-4)、二级冷端换热器(8-5)、二级室温换热器(6-6-3)、二级脉管热端换热器(6-6-4)、二级气库(8-6)；二级冷端换热器(8-5)直接对外输出冷量，二级冷端换热器(8-5)一端与二级回热器低温段(8-3)相连，另一端与二级脉管(8-4)一端相连，在二级冷端换热器(8-5)内有供氦气流动换热的u形流道；二级脉管(8-4)另一侧通过二级惯性管(8-2)与二级气库(8-6)相连，二级气库(8-6)固定于一级冷端换热器(6-5)上，由一级冷端换热器(6-5)提供预冷；一级冷端换热器(6-5)通过热桥(11)连接将冷链传递给二级预冷换热器(13)和二级脉管热端换热器(6-6-4)，为二级提供预冷；根据热桥(11)的搭接位置将二级回热器分为二级回热器预冷段(8-1)和二级回热器低温段(8-3)，热端换热器(6-6)与二级回热器预冷段(8-1)相连。4.根据权利要求3所述的一种适用于空间天文望远镜红外相机20k温区的制冷机系统，其特征在于，一级脉管(6-4)、二级脉管(8-4)内均填充整流丝网。5.根据权利要求4所述的一种适用于空间天文望远镜红外相机20k温区的制冷机系统，其特征在于，一级回热器(6-3)、二级回热器预冷段(8-1)、二级回热器低温段(8-3)内填充丝网，填充的丝网通过将erpr材料经过拉丝编织和泡沫成型形成的丝网与压制不锈钢丝网和黄铜整流丝网结合制得。6.根据权利要求5所述的一种适用于空间天文望远镜红外相机20k温区的制冷机系统，其特征在于，柔性冷链(9)为5n铝柔性冷链，包括多层铝箔(9-1)、冷端上夹板(9-2)、冷端下夹板(9-3)、热端上夹板(9-4)、热端下夹板(9-5)，通过电子放电加工工艺将5n铝箔切割成设定的形状，将经过异丙醇酒精浴清洗和140℃真空烘烤后的切割箔片放置在工装上，并使
用端面铣削工艺去除5n铝箔的额外长度，将5n铝箔与冷端上夹板(9-2)、冷端下夹板(9-3)、热端上夹板(9-4)、热端下夹板(9-5)采用固定夹具装配，并通过高真空电子束焊接。7.根据权利要求6所述的一种适用于空间天文望远镜红外相机20k温区的制冷机系统，其特征在于，冷头支撑杆(10)为bipod支撑杆，包括钛合金底座(14)，殷钢嵌套(15)，中空的玻璃钢杆(16)；外侧为玻璃钢杆(16)，殷钢嵌套(15)分别位于玻璃钢杆(16)上下两端端头，与玻璃钢杆(16)通过结构胶进行粘接，对玻璃钢杆(16)进行局部加强，玻璃钢杆(16)两端与钛合金底座(14)之间通过螺栓连接。8.根据权利要求7所述的一种适用于空间天文望远镜红外相机20k温区的制冷机系统，其特征在于，压缩机(1)为对置式气体轴承压缩机，包括磁钢骨架(1-1)、活塞(1-2)、活塞气缸(1-3)、分置管(1-4)、磁钢(1-5)、线圈(1-6)、外定子(1-7)、内定子(1-8)、压缩腔(1-9)、膨胀腔(1-10)，分置管(1-4)用于连接驱动的制冷机，磁钢(1-5)粘接在磁钢骨架(1-1)上，再与活塞(1-2)连接形成动子组件；线圈(1-6)先进行绕制，然后布置在外定子(1-7)中；外定子(1-7)和内定子(1-8)作为电机的定子部件，其通电后产生磁场，与磁钢(1-5)相互作用后带动动子组件运动；活塞(1-2)在活塞气缸(1-3)中运动，在压缩腔(1-9)中压缩气体工质；工质气体为氦气，充气压力为2.5-2.7mpa。9.根据权利要求8所述的一种适用于空间天文望远镜红外相机20k温区的制冷机系统，其特征在于，压缩机隔热垫(4)为聚酰亚胺隔热垫。10.根据权利要求9所述的一种适用于空间天文望远镜红外相机20k温区的制冷机系统，其特征在于，压缩机减振垫(5)为开有卸载槽的钛合金阻尼隔振垫片，其四周留有四个通孔以便与压缩机支撑板螺接相连；压缩机减振垫(5)中间为中空结构，在压缩机减振垫主体上开有不少于3圈的卸载槽；在卸载槽中填充阻尼胶。

技术总结
本发明公开了一种适用于空间天文望远镜红外相机20K温区的制冷机系统，基于气体轴承脉冲管技术的空间20K温度制冷领域，所述制冷机包括气体轴承压缩机和二级脉冲管冷指和连接管路；所述压缩机由动磁直线电机驱动，采用对置布置。所述冷指分为两级，采用U型结构，级间采用热耦合方式，采用低温惯性管方式调节压力波和质量流的相位。采用本发明可以实现制冷机的轻质、高效率和大冷量，同时实现长寿命运行，能够实现空间制冷系统的轻量化、高效率、易实施和高可靠性。实施和高可靠性。实施和高可靠性。


技术研发人员：周吉 植晓琴 倪竹青 王波 曹溶菲 贺瑞聪 刘志敏 罗高乔 王海洋 李国良
受保护的技术使用者：浙江大学 中国电子科技集团公司第十六研究所
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/8