專利名稱：一種新型低溫液體制冷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)存液化或固化氣體的隔熱容器，特別是一種應(yīng)用在航天領(lǐng)域或工作姿態(tài)多方位變化的低溫液體制冷器。
低溫液體制冷器用于航天領(lǐng)域時(shí)，由于受到重量、體積的限制，不允許攜帶過量的液體。隨著低溫液體的不斷消耗，原來充滿整個(gè)杜瓦容器的低溫液體就會(huì)只占據(jù)容器的一部分，而另一部分容器的壁面溫度就會(huì)上升或發(fā)生變化，從而影響杜瓦所冷卻的儀器或系統(tǒng)(如置于環(huán)形杜瓦腔體內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng))的工作溫度穩(wěn)定性。另外杜瓦容器在發(fā)射過程和失重狀態(tài)時(shí)，以及在旋轉(zhuǎn)工作的場合，低溫液體若無相分離器便會(huì)從排氣口逸出而耗散。US4821907《SurfaceTensionConfinedLiquidCryogenCooler》(專利日1989.4.18)公開了一種經(jīng)受方向變化、振動(dòng)和失重條件的空間飛行器上用的低溫制冷器，絕熱容器內(nèi)充有海綿狀的多孔材料，限制為剛性硅陶瓷多孔材料，此材料以往原用于航天器的熱防護(hù)層，但未公開。低溫流體就充入此容器內(nèi)。
本發(fā)明的目的是提供一種新型的低溫液體制冷器，能夠在低溫液體減少時(shí)改善杜瓦容器壁面溫度分布的均勻性，從而保證所冷卻儀器或系統(tǒng)的工作溫度穩(wěn)定性。
本發(fā)明的另一目的是限制杜瓦容器中的低溫液體的任意流動(dòng)，防止低溫液體在發(fā)射過程和失重狀態(tài)時(shí)或杜瓦瓶旋轉(zhuǎn)時(shí)從排氣口逸出。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的制冷器由狹縫腔體與液氮池連通共同組成儲(chǔ)存液氮的杜瓦容器，其外部是真空絕熱夾層，上部端蓋中央處置有充液口，上端蓋上還置有排氣口。在這種低溫液體制冷器的杜瓦容器的狹縫腔體內(nèi)充有多孔有機(jī)植物性材料，這種多孔有機(jī)植物性材料的典型例子是燈芯草。每根燈芯草由許多錯(cuò)綜復(fù)雜、立體交叉、聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)的微孔結(jié)構(gòu)組成，微孔截面形狀呈三角形，邊長平均60μm，絲徑9.5μm。由于微孔足夠小，低溫液體在表面張力作用下就有爬滿整個(gè)微孔表面的能力。在重力場中，表現(xiàn)為虹吸現(xiàn)象，即低溫液體由低位置處提升到高位置處，將低溫液體沿高度在一定范圍內(nèi)均勻分布，從而達(dá)到改善壁面溫度分布均勻性的目的;在發(fā)射過程和失重狀態(tài)時(shí)，或杜瓦容器工作姿態(tài)多方位變化時(shí)，低溫液體由于被懸浮、吸附在微孔中而抑制了任意流動(dòng)，從而防止液體從排氣口逸出，達(dá)到了保存低溫液體的目的。值得注意的是微孔結(jié)構(gòu)呈開放式，使得液體能夠充入和在蒸發(fā)時(shí)排出。
本發(fā)明為航天領(lǐng)域使用的或工作姿態(tài)多方位變化的低溫液體制冷器用簡單、可靠的方法解決了以上兩個(gè)問題。成為本發(fā)明的二個(gè)主要積極效果。
本文中所指的多孔有機(jī)植物性材料以物質(zhì)本身為準(zhǔn)而不以各地名稱不同而有別。它有空隙率大(可高達(dá)98%)、密度極小故質(zhì)輕如羽、含開放式微孔結(jié)構(gòu)、且有經(jīng)濟(jì)方便可靠等特點(diǎn)，不同于剛性硅陶瓷多孔材料。燈芯草就是一種常用的多孔有機(jī)植物性材料，在民間主要用于油燈照明。本文所說的杜瓦容器即為通常意義上所指的儲(chǔ)存低溫液體的容器，在容器外部有絕熱層。
附

圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的剖示圖。
本發(fā)明的發(fā)明人推薦如下實(shí)施例。參閱圖1，在圖所示的鋁合金杜瓦瓶中裝有的多孔有機(jī)植物性材料1為燈芯草;燈芯草經(jīng)真空干燥預(yù)處理后，充入杜瓦瓶2的環(huán)形狹縫(大約3mm)腔體3內(nèi)，腔體3與液氮池4連通共同組成儲(chǔ)存液氮的杜瓦容器。容器的外部是真空絕熱夾層5。液氮經(jīng)位于杜瓦瓶上部端蓋中心處的充液口6充入液氮池4和狹縫腔體3內(nèi)。蒸發(fā)的氮?dú)鈴囊辔挥诙松w上的排氣口7排出。只要液氮池4內(nèi)還有液氮，則可將液氮液面高度提升70mm以上，使狹縫腔體壁面上同一點(diǎn)的溫度要比不充燈芯草時(shí)的溫度下降30K左右。燈芯草在自然狀態(tài)時(shí)填充率為100%，填充時(shí)纖維方向與高度方向一致。燈芯草能經(jīng)受液氮到室溫溫度的往復(fù)沖擊而不損壞，其優(yōu)良的低溫特性也是本發(fā)明有益效果的一部分。
權(quán)利要求
1.一種低溫液體制冷器，狹縫腔體3與液氮池4連通共同組成儲(chǔ)存液氮的杜瓦容器2，其外部是真空絕熱夾層5，上部端蓋中心處置有充液口6，上端蓋還置有排氣口7，其特征在于低溫液體制冷器的杜瓦容器2的狹縫腔體3內(nèi)充有多孔有機(jī)植物性材料1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的低溫液體制冷器，其特征在于所說的充有的多孔有機(jī)植物性材料1為燈芯草。
全文摘要
一種新型的低溫液體制冷器，其特征是充有多孔的有機(jī)植物性材料。它可工作在姿態(tài)有多方位變化或失重的狀態(tài)，避免低溫液體從排氣口逸出而耗散，并在低溫液體消耗過程中能改善杜瓦容器壁面的溫度分布均勻性。特別適用于旋轉(zhuǎn)工作的場合以及對(duì)重量、體積有嚴(yán)格限制的空間飛行器。
文檔編號(hào)F25D3/00GK1070257SQ9210856
公開日1993年3月24日 申請(qǐng)日期1992年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月18日
發(fā)明者謝晉康, 祁影霞, 黃包平 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所