[發明專利]大型空間環境模擬器清潔真空抽氣系統及抽氣方法

無效

• 申請號: 201210495666.X
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN102966518A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 茹曉勤;楊瑞洪;董雷;詹海洋;李強;王軍偉;古成
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: F04B41/06
• 分類號: F04B41/06;F04B49/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于空間環境模擬技術領域，具體來說，涉及一種大型空間環境模擬器的真空抽氣方法，以用于大型空間環境模擬器試驗真空的獲得。

背景技術

大型空間環境模擬器主要模擬空間的真空、冷黑等環境，用于衛星、飛船等航天器進行熱真空試驗、熱平衡試驗的地面設備。真空環境是空間環境模擬器試驗的重要參數之一，航天器的空間環境試驗真空的獲得要求為清潔低污染量（24小時累計污染量<1×10^-7g/cm²）的高真空環境，而發明的大型空間環境模擬器清潔真空抽氣技術正是為滿足這一需要而創造的。目前，國內大型空間環境模擬器粗抽系統均采用有油污染的粗抽機組，這種機組使用泵油作為泵腔內的密封和冷卻介質，直接參與設備的抽氣過程，極易造成返油，需要在粗抽管道上增加液氮冷阱來減少粗抽機組的返油污染，但不能完全避免油分子進入真空容器內，同時還增加了設備操作的復雜性。此外，分子泵采用油潤滑，也會對容器有一定的油污染，分子泵前級和低溫泵前級也均采用油封式機械泵，均為使用泵油作為直接工作介質的真空設備，例如，現在國內大型空間環境模擬器，如KM6（3000m³）、KM3B(80m³)設備均采用此類系統搭建。為了避免油污染，大型空間環境模擬器（容積>70m³）的清潔真空抽氣方法對于空間環境模擬器清潔高真空的獲得，提高空間環境模擬器的可靠性具有重要的實際工程意義。

發明內容

為了解決現有技術中大型空間環境模擬器真空抽氣系統的油污染的技術問題，而完成了本發明。本發明的目的在于提供一種大型空間環境模擬器的清潔真空抽氣系統及抽氣工藝，以滿足航天器熱真空、熱平衡試驗的需要。此外，本發明的另一目的在于提供一種利用上述抽氣系統對模擬器進行抽氣的方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

大型空間環境模擬器清潔真空抽氣系統，其為不使用泵油作為直接工作介質的清潔抽氣設備，包括設置在大型空間環境模擬器上分別通過高真空閥門與容器隔離的粗抽系統、磁懸浮分子泵系統和低溫泵系統，粗抽系統包括若干套并聯的粗抽機組，每套粗抽管路由用于半導體行業的無油干泵羅茨泵機組構成，粗抽系統與大型空間模擬器之間的管路上設置有真空測量裝置，通過PLC及上位計算機對真空抽氣全過程進行自動控制和測量以實現大型空間環境模擬器高真空的獲得；其中，磁懸浮分子泵系統和低溫泵系統與大型空間環境模擬器的連接管路上分別設置有真空閥門和真空測量裝置，磁懸浮分子泵系統由半導體行業用的磁懸浮分子泵和無油干泵機組組成；低溫泵系統采用制冷機低溫泵作為主泵，其前級采用磁懸浮分子泵和無油干泵機組。

其中，所述無油干泵均指抽真空設備泵腔內不含真空泵油，但軸承潤滑仍需要油潤滑的真空泵。

其中，所述真空測量裝置為真空規，測量范圍根據使用需求不同采用不同種類的測量裝置，范圍10⁵Pa～5×10^-8Pa。

其中，所述高真空閥門為可用于高真空環境下的任何種類閥門或具有隔斷真空抽氣設備與容器功能的隔斷裝置。

其中，所述大型空間環境模擬器為容積為70m³以上的模擬器。

一種利用上述系統對大型空間環境模擬器抽氣的工藝流程，包括以下步驟：

1）啟動粗抽系統對容器抽氣，在容器內壓力降低到接近能夠防止粗抽系統對容器可能造成油污染的最低壓力值P₀時，停止粗抽系統對容器抽氣；

2）預冷低溫泵系統，使用無油干泵對低溫泵泵腔進行抽氣，在低溫泵內壓力降低到接近能夠防止前級干泵對低溫泵泵體可能造成油污染的最低壓力值P₀時，啟動分子泵對低溫泵系統進行抽氣，使低溫泵泵體內壓力達到低溫泵的預冷壓力值；

3）啟動分子泵系統對容器抽氣，以達到低溫泵系統的啟動壓力，壓力值根據不同低溫泵系統的技術參數確定；?

4）啟動低溫泵系統對容器抽氣，保持容器內壓力低于6.65×10^-3?Pa至實驗結束。