[發(fā)明專利]一種互擊式散流裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010582121.3
• 申請(qǐng)日: 2010-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN102072145A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡國(guó)飆;王文龍;凌桂龍;黃本誠(chéng);張國(guó)舟;李曉娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F04B51/00
• 分類號(hào): F04B51/00;F04B37/08
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 官漢增

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于抽速測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種互擊式散流裝置。

背景技術(shù)

低溫泵是采用冷凝吸附技術(shù)的一種真空獲得設(shè)備，低溫表面抽氣的機(jī)制主要是依據(jù)物質(zhì)的飽和蒸汽壓隨著溫度降低而降低的特性，即低溫泵冷板的溫度越低各類氣體分子的飽和蒸汽壓越低，凝結(jié)溫度比低溫泵冷板本體溫度高的氣體分子就會(huì)凝結(jié)在低溫泵冷板表面，達(dá)到抽除氣體獲得真空的目的。

液氦在一個(gè)大氣壓下的溫度約為4.2K，一個(gè)由液氦冷卻的冷板，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間抽氣后絕大多數(shù)氣體分子都可以被抽除，因此液氦是低溫泵最理想的冷卻工質(zhì)。根據(jù)參考文獻(xiàn)1：黃本誠(chéng)，童靖宇.空間環(huán)境工程學(xué)[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2010：138-141.中加載的早期的低溫泵為外置式，典型結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，通過(guò)低溫泵上的大法蘭與真空容器連接。低溫泵的抽氣能力與冷板面積和冷板溫度有關(guān)，冷板的面積越大抽氣能力越強(qiáng)；冷板溫度越低，能抽除的氣體分子種類越多。隨著低溫技術(shù)的發(fā)展和抽氣能力要求的不斷提高，外置式低溫泵的冷板面積已不能滿足大型地面模擬試驗(yàn)系統(tǒng)中抽氣能力的要求，出現(xiàn)了在整個(gè)真空容器內(nèi)側(cè)布置低溫冷板的內(nèi)置式深冷泵。

內(nèi)置式低溫泵(又稱深冷泵)屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，安裝在真空容器艙體內(nèi)側(cè)，通常外觀形式不統(tǒng)一、尺寸大小不一致，抽速?gòu)膸兹f(wàn)升每秒至幾千萬(wàn)升每秒不等，圖3A、圖3B、圖3C、圖3D分別為現(xiàn)有技術(shù)中平面形、匣子形、人字形和斜板形低溫泵結(jié)構(gòu)形式圖，大部分內(nèi)置式低溫泵為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為液氦深冷泵，液氦深冷泵和真空容器艙體之間還有一層液氮深冷泵作保護(hù)屏。

抽速是衡量低溫泵抽氣性能的重要參數(shù)，高質(zhì)量的抽速測(cè)試結(jié)果是評(píng)估低溫泵設(shè)計(jì)指標(biāo)和指導(dǎo)工程應(yīng)用的保障。根據(jù)參考文獻(xiàn)2：GB/T19956.1-2005/ISO1607-1：1993，容積式真空泵性能測(cè)量方法。第1部分：體積流率(抽速)的測(cè)量，及參考文獻(xiàn)3JB/T7277-94，容積真空泵性能測(cè)量方法[S]中記載的GB/T19956.1-2005和JB/T7266-94是我國(guó)參考ISO1607-1：1993的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定的容積真空泵測(cè)量方法準(zhǔn)則，主要適用于口徑小于Φ1m的外置式真空泵，其基本測(cè)量原理(如圖4)是利用專門設(shè)計(jì)的測(cè)試罩，通過(guò)分別測(cè)量不進(jìn)氣和一定進(jìn)氣量定量進(jìn)氣條件下測(cè)試罩特定位置處的穩(wěn)態(tài)真空壓力值P0與P，利用專門的抽速計(jì)算公式來(lái)計(jì)算低溫泵的抽速。P比P0一般至少低1個(gè)量級(jí)，為了不失一般性，采用抽速計(jì)算公式S＝Q/(P-P0)。式中，Q為單位時(shí)間充氣量，P為與Q相對(duì)應(yīng)的、測(cè)試罩特定位置處真空壓力測(cè)量?jī)x所測(cè)得的壓力值，P0為Q＝0時(shí)真空室內(nèi)的本底壓力。

抽速測(cè)試罩的主要功能是提供符合抽速測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的氣體流動(dòng)條件，使測(cè)量抽速與真空泵的實(shí)際抽速吻合。為了實(shí)現(xiàn)向抽速測(cè)試罩內(nèi)的定量供氣，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中建議采用滴管流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

從圖4中可知，符合抽速測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的氣體經(jīng)過(guò)滴管供氣裝置定量供氣，由導(dǎo)氣管導(dǎo)入到抽速測(cè)試罩內(nèi)，導(dǎo)氣管中出來(lái)的氣體向上噴出，再經(jīng)過(guò)碰撞轉(zhuǎn)向后到達(dá)被測(cè)真空泵的抽氣表面，該方法的能有效降低導(dǎo)氣管中流出氣體的射流效應(yīng)對(duì)抽速測(cè)量的影響(在進(jìn)行抽速測(cè)量時(shí)，測(cè)試罩內(nèi)的真空度很高。由導(dǎo)氣管向高真空環(huán)境中導(dǎo)入氣體時(shí)，氣體在管道內(nèi)的流動(dòng)為粘滯流或粘滯-分子流，而從管道出來(lái)后會(huì)迅速膨脹為帶有明顯方向性的分子流，這種效應(yīng)稱為射流效應(yīng))。

由于內(nèi)置式低溫泵布置安裝在真空容器內(nèi)，且體積龐大，不可能采用傳統(tǒng)“測(cè)試罩”方法測(cè)量抽速，對(duì)大型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的內(nèi)置式低溫泵，其抽速測(cè)量方法在國(guó)際上沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)參考文獻(xiàn)4：黃本誠(chéng)，陳金明.空間真空環(huán)境與真空技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005：246-260.中記載的中國(guó)空間環(huán)境模擬器KM4的內(nèi)置式低溫泵抽速測(cè)量裝置及原理示意圖，如圖5所示，KM4真空容器的直徑為Φ7m，其內(nèi)側(cè)布置的低溫泵結(jié)構(gòu)直徑也大于Φ6m，不能采用抽速測(cè)試罩的試驗(yàn)方案，而應(yīng)依托于泵自身所在的真空容器，在真空容器內(nèi)進(jìn)行抽速的測(cè)量。測(cè)量時(shí)采用定壓原理，滴管式流量計(jì)向真空容器內(nèi)供氣，為了降低導(dǎo)氣管氣體噴出的射流效應(yīng)，在導(dǎo)氣管的出口處增加了一個(gè)散流器，但效果不明顯，測(cè)量抽速的結(jié)果精確度較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出一種互擊式散流裝置，主要用于大型內(nèi)置式低溫泵的抽速測(cè)量，通過(guò)采用穩(wěn)壓氣源系統(tǒng)提供符合抽速測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的氣體，用音速噴嘴精確控制氣體的流量，降低導(dǎo)氣管出口處氣體的射流效應(yīng)對(duì)抽速測(cè)量的影響，能夠更加精準(zhǔn)的測(cè)量?jī)?nèi)置式低溫泵的抽速。