[發明專利]一種水升華器工質自動充裝系統和方法

有效

• 申請號: 201310152900.3
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103231815A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 王彥;楊孟飛;呂巍;苗建印;寧獻文;谷友旺;王玉瑩;宗立爭;薛淑艷
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: B64G5/00
• 分類號: B64G5/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;李愛英

1.一種水升華器工質自動充裝系統，其特征在于，包括真空子系統、脫氣子系統和充裝子系統，其中：

所述脫氣子系統包括貯水瓶（6）、活塞（7）、加熱裝置、手輪（4）和絲杠（3）；其中，活塞（7）外圓與貯水瓶（6）內壁配合，活塞（7）與其下端的貯水瓶（6）內腔形成密閉空腔；活塞（7）上設置一個出氣口；活塞（7）上端垂直固定連接絲杠（3），絲杠（3）上套接手輪（4）；貯水瓶（6）外壁設置加熱裝置；貯水瓶（6）底部設置進水口；

所述真空子系統包括分子泵（1）、干泵（2）、7個截止閥、1個低真空計（V3）和2個高真空計；

所述分子泵（1）的排氣端口與干泵（2）的工作端口之間串聯第七截止閥（J7）；所述分子泵（1）的進氣端口連接第一截止閥（J1）的一端，第一截止閥（J1）的另一端分出兩路，其中一路依次串聯第一高真空計（V1）、第二截止閥（J2）和第三截止閥（J3）后與目標貯箱（5）的進水口相連；所述干泵（2）的工作端口依次串聯第四截止閥（J4）、低真空計（V3）、第二高真空計（V2）以及第六截止閥（J6）后與所述貯水瓶（6）的出氣口相連；所述第一截止閥（J1）和第一高真空計（V1）之間管路與第四截止閥（J4）和低真空計（V3）之間管路由第五截止閥（J5）連接；

所述充裝子系統包括蠕動泵（R1）、質量流量計（Z1）、過濾器（G1）、壓力傳感器（P1）、背壓閥（B1）以及4個截止閥；原料水進口處連接第八截止閥（J8）的一端，第八截止閥（J8）的另一端分出兩路：其中一路串接第九截止閥（J9）后連接貯水瓶（6）的進水口；另一路依次串接第十截止閥（J10）、蠕動泵（R1）、質量流量計（Z1）、過濾器（G1）、背壓閥（B1）、壓力傳感器（P1）、第十一截止閥（J11）后接入到第二截止閥（J2）和第三截止閥（J3）之間的管路上。

2.如權利要求1所述的一種水升華器工質自動充裝系統，其特征在于，所述脫氣子系統還包括液位計（Y1），所述液位計（Y1）通過所述活塞（7）上的開孔深入到活塞（7）下方的貯水瓶（6）的內腔中，用于測量該內腔的工質液位。

3.如權利要求1所述的一種水升華器工質自動充裝系統，其特征在于，所述加熱裝置包括溫控儀、測溫傳感器和加熱膜片，其中加熱膜片和測溫傳感器分別與溫控計相連；所述測溫傳感器設置在貯水瓶（6）外壁上，用于測量貯水瓶（6）中工質的溫度，并將溫度發送給溫控計；溫控計根據接收到的溫度向加熱膜片發送開始加熱或者停止加熱命令；所述加熱膜片粘結在貯水瓶（6）外壁，根據溫控計的命令對貯水瓶（6）進行加熱。

4.如權利要求1所述的一種水升華器工質自動充裝系統，其特征在于，在所述第三截止閥（J3）遠離目標貯箱（5）進水口的一端連接壓緊式橡膠密封的充裝接口，用于目標貯箱（5）與充裝子系統的管道連接。

5.如權利要求1所述的一種水升華器工質自動充裝系統，其特征在于，還包括控制子系統，該控制子系統分別與第一高真空計（V1）、第二高真空計（V2）、低真空計（V3）、壓力傳感器（P1）、質量流量計（Z1）、分子泵（1）、干泵（2）和蠕動泵（R1）相連；

所述控制子系統接收第一高真空計（V1）的數據并與目標貯箱（5）高真空設定值比較，當達到該設定值時，關閉分子泵（1）；

當真空子系統對貯水瓶（6）進行抽真空時，控制子系統接收低真空計（V3）的數據并與貯水瓶（6）真空設定值比較，當達到該設定值時，開啟分子泵（1）對貯水瓶（6）進行高真空抽取工作；

當真空子系統對目標貯箱（5）進行抽真空時，控制子系統接收到低真空計（V3）的數據并與目標貯箱（5）低真空設定值比較，當達到該設定值時，開啟分子泵（1）對目標貯箱（5）進行高真空抽取工作；

所述控制子系統將接收到的質量流量計（Z1）的數據與質量設定值比較，當達到該設定值時，關閉蠕動泵（R1）；

所述控制子系統實時接收壓力傳感器（P1）顯示的目標貯箱（5）內壓力值，在質量流量計（Z1）失效的情況下，當目標貯箱（5）內壓力值超過其壓力設定值時，控制子系統關閉蠕動泵（R1）。

6.一種基于權利要求1所述的系統的工質自動充裝方法，其特征在于，包括如下4個步驟：

步驟一、對貯水瓶（6）抽高真空：關閉第九截止閥（J9），搖動手輪（4），驅動活塞（7）向上運動，打開第四截止閥（J4）、第六截止閥（J6）和啟動干泵（2），對貯水瓶（6）抽真空，當低真空計（V3）的壓力達到設定值時，打開第七截止閥（J7），啟動分子泵（1），繼續對貯水瓶（6）抽真空，當第二高真空計（V2）達到設定值時，分別關閉第四截止閥（J4）、第七截止閥（J7）和分子泵（1）；

步驟二、對貯水瓶（6）補水：打開第八截止閥（J8）和第九截止閥（J9），當低真空計（V3）顯示的貯水瓶（6）內真空度達到設定值時，關閉第八截止閥（J8）和第九截止閥（J9）；搖動手輪（4）驅動活塞（7）向上運動，打開第四截止閥（J4），對貯水瓶（6）抽真空，當低真空計（V3）的壓力達到設定值時，重復上述操作，直到貯水瓶（6）中的工質容量達到設定值；

步驟三、對貯水瓶（6）脫氣：控制加熱裝置對貯水瓶（6）進行加熱，溫度達到設定值時，打開第四截止閥（J4），開啟干泵（2），當真空度達到設定值時，關閉第六截止閥（J6）和干泵（2）；

步驟四、對目標貯箱（5）抽真空：打開第五截止閥（J5）、第二截止閥（J2）和第三截止閥（J3），開啟干泵（2），當低真空計（V3）達到設定值時，關閉第四截止閥（J4）和第五截止閥（J5）；開啟分子泵（1）、打開第七截止閥（J7）和第一截止閥（J1），當高真空計達到設定值時，關閉第七截止閥（J7）、第一截止閥（J1）、分子泵（1）和干泵（2）；

步驟五、充裝工質：關閉第二截止閥（J2），打開第九截止閥（J9）、第十截止閥（J10）、第十一截止閥（J11）和蠕動泵（R1），當質量流量計（Z1）達到設定值時，關閉蠕動泵（R1）及第三截止閥（J3）、第九截止閥（J9）、第十截止閥（J9）和第十一截止閥（J11）。