專利名稱：用于深冷系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)單液氦外流程系統(tǒng)輸送方法
用于深冷系統(tǒng)的 一種筒單液氦外流#呈系統(tǒng)輸送方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于模擬真空深冷環(huán)境所必需的低溫外流程液體輸送方法。本發(fā)明特別用于模擬大放氣量的超高真空深冷環(huán)境所必需的液氦外流程液體輸送方法。背景#支術(shù)
為了保證各種航天器能成功地發(fā)射，可靠地運(yùn)行及圓滿地完成各種預(yù)定的任務(wù)及順利地返回地面，必須建立地面熱真空環(huán)境模擬試騶4殳備，而低溫液體外流程輸送系統(tǒng)則是地面真空環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備的重要組成部分。
地面真空環(huán)境模擬試驗(yàn)的精度和可靠性將直接影響著各種航天器的性能及執(zhí)行任務(wù)的成敗。
目前，國(guó)內(nèi)外的熱真空環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備大都采用液氮外流程進(jìn)行制冷，用以模擬太空的冷黑環(huán)境，但對(duì)于要求有大放氣量、大抽速的系統(tǒng)，能夠模擬的真空度不高，
只能模擬100 km以下的環(huán)境壓力。隨著中國(guó)航天迅猛的發(fā)展，大》文氣量載人航天的需要，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)的需求，采用液氮外流程進(jìn)行制冷已經(jīng)無(wú)法達(dá)到要求，這就要求必須采用液氦外流程進(jìn)行制冷，其可模擬100km以上的環(huán)境壓力，更接近于真實(shí)的真空深冷環(huán)境。液氦系統(tǒng)可使真空容器內(nèi)部靜態(tài)真空度達(dá)到l(T6 l(r7Pa,比現(xiàn)有液氮系統(tǒng)所能達(dá)到的靜態(tài)真空度高出1 2個(gè)數(shù)量級(jí)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種筒單、可靠的用于模擬超高真空深冷環(huán)境的液氦外流程系統(tǒng)輸送方法。本發(fā)明要解決的問(wèn)題是，系統(tǒng)采用開(kāi)式方法提供液氦制冷；系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單； 一次性投資??；試驗(yàn)過(guò)程中可以方便地補(bǔ)充液氦或切換液氦罐而不影響試驗(yàn)進(jìn)行；液氡系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間正常工作時(shí)，除補(bǔ)充液氦或切換液氦罐外，可自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人工調(diào)節(jié)；液氦系統(tǒng)在液氦熱沉管路出口處設(shè)有安全閥，供管路壓力過(guò)高時(shí)放氣用。
用于深冷系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)單液氦外流程系統(tǒng)供應(yīng)方法，包括低溫氣動(dòng)閥(1)、低溫氣動(dòng)閥(2)、液氦罐(3)、氦氣瓶(4)、減壓閥(5)、手閥(6)、低溫調(diào)節(jié)閥7)、低溫安全閥(8)、低溫調(diào)節(jié)閥(9)、低溫調(diào)節(jié)閥(10)、低溫調(diào)節(jié)閥(11)、普通氣動(dòng)閥門(mén)(12)、溫度計(jì)(13)、低溫調(diào)節(jié)閥(14)、低溫安全閥(15)、液氦熱沉(16)、快速接頭(17)、液氮熱沉(18)、真空容器(19)、真空杜瓦管道。連接液氦外流程系統(tǒng)和地面真空環(huán)境模擬試驗(yàn)搶，以使液氦管路與艙內(nèi)的熱沉管路相通。液氦從論體下部流進(jìn)、上部流出。
本發(fā)明的用于深冷系統(tǒng)的一種筒單液氦外流程系統(tǒng)供應(yīng)方法具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于(1)采用了開(kāi)式方法提供液氦制冷，成本低，設(shè)備筒單，使用方便；(2)液氦系統(tǒng)工作之前，先利用廉價(jià)液氮預(yù)冷，避免了昂貴液氦的浪費(fèi)；(3)試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)可以方便地補(bǔ)充液氦或切換液氦罐而不影響試驗(yàn)進(jìn)行；(4)液氦系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間正常工作時(shí)，除補(bǔ)充液氦或切換液氦罐外，可自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需人工調(diào)節(jié)；(5)液氦系統(tǒng)在艙外設(shè)有安全閥，可保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全；(6)設(shè)備少，故障檢查方便，系統(tǒng)便于維護(hù)、維修；(7)液氮、液氦排放管路公用，使閥門(mén)部件數(shù)量減少，節(jié)約成本；(8)該方法具有較為廣泛的應(yīng)用范圍，通用性強(qiáng)?？梢詰?yīng)用于各種用于深冷系統(tǒng)的低溫液體外流程系統(tǒng)的供給。
圖1是開(kāi)式液氦外流程系統(tǒng)原理圖具體實(shí)施方法
下面結(jié)合附圖用實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施此液氦外流程系統(tǒng)供應(yīng)方法所用裝置主要包括低溫氣動(dòng)閥(1)、低溫氣動(dòng)岡(2)、液氦罐(3)、氦氣瓶(4)、減壓閥(5)、手閥(6)、低溫調(diào)節(jié)閥7)、低溫安全閥(8)、低溫調(diào)節(jié)閥(9)、低溫調(diào)節(jié)閥(10)、低溫調(diào)節(jié)閥(11 )、普通氣動(dòng)閥門(mén)(12)、溫度計(jì)(13 )、低溫調(diào)節(jié)閥(14 )、低溫安全閥(15 )、液氦熱沉(16 )、快速接頭(17 )、液氮熱沉U8)、真空容器(19)、真空杜瓦管道。試驗(yàn)前檢查系統(tǒng)各部件的狀態(tài)是否良好，檢查完畢后，即可根據(jù)相應(yīng)的工藝流程啟動(dòng)液氦外流程系統(tǒng)向液氦熱沉管路供應(yīng)液氦。
如圖l所示，液氦外流程系統(tǒng)為開(kāi)式供液方式，根據(jù)試驗(yàn)需要，艙體液氦熱沉被分為四部分，相應(yīng)的液氦進(jìn)出口也各有四個(gè)，均為下進(jìn)上出型，液氦流經(jīng)液氦熱沉管路后被直接排放到大氣中，由于液氦汽化潛熱小，流經(jīng)液氦熱沉管路后被大量汽化，為防止系統(tǒng)管路壓力過(guò)高，在液氦熱沉管路出口處各安裝了安全閥，以控制氣氦壓力不超過(guò)管路允許壓力。低溫調(diào)節(jié)閥是用來(lái)調(diào)節(jié)液氦流量的，通過(guò)調(diào)節(jié)低溫調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)流量。氦氣瓶主要用來(lái)為液氦罐提供增壓壓力，以防止隨著液氦的供給導(dǎo)致液氦貯罐壓力過(guò)低影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。
液氦昂貴，為了降低液氦的消耗，減小運(yùn)行成本，可先利用液氮預(yù)冷艙內(nèi)液氦熱沉，液氦外流程系統(tǒng)的具體運(yùn)行過(guò)程如下
1) 首先打開(kāi)低溫氣動(dòng)閥(1 )、低溫氣動(dòng)閥(2、低溫調(diào)節(jié)閥(9 )、低溫調(diào)節(jié)閥(10 )、低溫調(diào)節(jié)閥(11)、普通氣動(dòng)閥門(mén)(12)、低溫調(diào)節(jié)閥(14)，向液氦熱沉管路輸送液氮，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間將液氦熱沉從常溫充分預(yù)冷至100K左右；
2) 然后關(guān)閉低溫氣動(dòng)閥(1)、低溫氣動(dòng)閥(2),緩慢打開(kāi)低溫調(diào)節(jié)閥(7),不全開(kāi)，同時(shí)開(kāi)啟手閥(6)、減壓閥(5),用液氦慢慢預(yù)冷輸液管路和液氦熱沉，在此階段，由于熱沉處于100K左右的溫度，當(dāng)液氦剛輸入到管路時(shí)，會(huì)迅速汽化，只能起到預(yù)冷液氦熱沉的作用，此時(shí)可充分利用氣氦的顯熱來(lái)冷卻熱沉，以減少液氦的消耗；
3) 當(dāng)熱沉得到充分預(yù)冷達(dá)到IOK左右時(shí)，可全開(kāi)低溫調(diào)節(jié)閥(7),在適當(dāng)?shù)膲毫ο孪蚬苈份斎胍汉?。從熱沉管路出?lái)的氣氦可以回收或者直接放空；
4) 利用溫度計(jì)、液位計(jì)來(lái)監(jiān)控液氦外流程系統(tǒng)的運(yùn)^f亍狀態(tài)；
5) 監(jiān)控?fù)寖?nèi)環(huán)境壓力，看是否達(dá)到試驗(yàn)要求；
6) 試驗(yàn)完成后，關(guān)閉低溫調(diào)節(jié)閥(7),停止液氦供給。
權(quán)利要求
1用于模擬真空深冷環(huán)境所必需的低溫外流程液(流)體輸送系統(tǒng)，包括低溫流體供應(yīng)系統(tǒng)、低溫流體排放系統(tǒng)；低溫流體供應(yīng)系統(tǒng)通過(guò)液氮入口和液氦入口與真空容器相連通；低溫流體排放系統(tǒng)通過(guò)液氮出口和液氦出口與真空容器相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的用于模擬真空深冷環(huán)境所必需的低溫外流程液(流)體輸送系統(tǒng)，其特征在于低溫流體供應(yīng)系統(tǒng)包括快速接頭、液氦罐、低溫氣動(dòng)閥(Vl)、低溫氣動(dòng)閥(V2)、低溫調(diào)節(jié)閥(V3)、手閥(V4)、減壓閥(V5)、真空杜瓦管道、液位計(jì)。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于模擬真空深冷環(huán)境所必需的低溫外流程液(流)體輸送系統(tǒng)，其特征在于采用一個(gè)液氦罐供應(yīng)多路液氦熱沉管路。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于模擬真空深冷環(huán)境所必需的低溫外流程液(流)體輸送系統(tǒng)，其特征在于低溫流體排放系統(tǒng)包括低溫安全閥(V6)、低溫調(diào)節(jié)閥(V7)、低溫調(diào)節(jié)閥(V8)、低溫調(diào)節(jié)閥(V9)、普通氣動(dòng)閥門(mén)(VIO)、低溫調(diào)節(jié)閥(Vll)、低溫安全閥(V12)、真空杜瓦管道、溫度計(jì)。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于模擬真空深冷環(huán)境所必需的低溫外流程液(流)體輸送系統(tǒng)，其特征在于液氮、液氦排放的真空杜瓦管道公用。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于模擬真空深冷環(huán)境所必需的低溫外流程液(流)體輸送系統(tǒng)，其特征在于液氦熱沉管路出口處設(shè)有低溫安全閥(V6 )、低溫安全閥(V12 )。
7. 如權(quán)利要求1所述的用于模擬真空深冷環(huán)境所必需的低溫外流程液(流)體輸送系統(tǒng)，其特征在于液氦熱沉管路出口處設(shè)有低溫調(diào)節(jié)閥。
全文摘要
用于深冷系統(tǒng)的一種簡(jiǎn)單液氦外流程系統(tǒng)供應(yīng)方法，包括低溫氣動(dòng)閥(1)、低溫氣動(dòng)閥(2)、液氦罐(3)、氦氣瓶(4)、減壓閥(5)、手閥(6)、低溫調(diào)節(jié)閥7)、低溫安全閥(8)、低溫調(diào)節(jié)閥(9)、低溫調(diào)節(jié)閥(10)、低溫調(diào)節(jié)閥(11)、普通氣動(dòng)閥門(mén)(12)、溫度計(jì)(13)、低溫調(diào)節(jié)閥(14)、低溫安全閥(15)、液氦熱沉(16)、快速接頭(17)、液氮熱沉(18)、真空容器(19)、真空杜瓦管道。液氦從真空容器下部流入液氦熱沉管路，從真空容器上部流出。液氦熱沉管路出口處安裝有管路安全閥，用于壓力過(guò)高放氣用。液氦熱沉管路出口處安裝有管路調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)管路流量和壓力。
文檔編號(hào)F17D1/08GK101603754SQ200910088110
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者凌桂龍, 張國(guó)舟, 李曉娟, 王文龍, 蔡國(guó)飆, 黃本誠(chéng) 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)