[發(fā)明專利]一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310152900.3
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103231815A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計部
• 主分類號: B64G5/00
• 分類號: B64G5/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;李愛英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天器熱控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

水升華器是一種利用工質(zhì)的升華原理進行工作的熱控裝置，它通過使一種消耗性介質(zhì)發(fā)生相變并最終將其排放至外太空的過程將航天器廢熱帶走，從而實現(xiàn)航天器熱控系統(tǒng)的熱排散。它結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，是航天器不足以提供足夠的散熱面、或其它熱控措施不能發(fā)揮作用時必不可少的熱控措施。曾經(jīng)在國外的航天器熱控系統(tǒng)，尤其是航天員出艙活動單元(EMU)生保系統(tǒng)(PLSS)的熱控中發(fā)揮了重大作用，并且仍是目前的宇航服必不可少的組成部分之一。

隨著我國探月活動及深空探測工作的逐步開展，水升華器熱控技術(shù)已成為我國未來航天器熱控中必不可少和必須突破的熱控手段之一。然而水升華器內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在微米級的多孔板對水的潔凈度有很高要求，另外為避免水升華冷板工作過程中出現(xiàn)不可控的“擊穿”，因此對水工質(zhì)的氣體含量也有很高的要求。在水升華器研制階段，保證水升華器用水工質(zhì)的質(zhì)量對水升華器整套系統(tǒng)的性能測試具有極其重要的價值。由于水升華器對水工質(zhì)的特殊要求，因此水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)必須滿足如下幾方面的條件：(1)水工質(zhì)要選用高純?nèi)ルx子水且需要經(jīng)過加熱和抽真空對其進行脫氣處理；(2)真空系統(tǒng)需要具備抽水汽的能力；(3)整個充裝過程，要保證水工質(zhì)不得與外界環(huán)境接觸且需精確控制充裝量；(4)具備溫度、壓力、流量、真空度及質(zhì)量流量控制功能，并可以對溫度、壓力、流量、真空度及充裝質(zhì)量等多項試驗數(shù)據(jù)進行實時在線監(jiān)測與處理。

水升華器工質(zhì)充裝系統(tǒng)是研制水升華器的必要條件，不僅可以為水升華器工質(zhì)供給系統(tǒng)提供必要的工質(zhì)充裝，而且可以擴展到有同樣需求的高精度、高潔凈度、自動化程度要求較高的工質(zhì)充裝情況，因此具有十分重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)和方法，能夠解決水升華器研制及性能測試過程中所需要的高潔凈度脫氣去離子水供給的需求，提供一種對目標貯箱進行自動充裝水工質(zhì)的系統(tǒng)，從而為航天器熱控系統(tǒng)用水升華器的研制提供必須的技術(shù)保障。

本發(fā)明的一種水升華器工質(zhì)自動充裝系統(tǒng)，包括真空子系統(tǒng)、脫氣子系統(tǒng)和充裝子系統(tǒng)，其中：

所述脫氣子系統(tǒng)包括貯水瓶、活塞、加熱裝置、手輪和絲杠；其中，活塞外圓與貯水瓶內(nèi)壁配合，活塞與其下端的貯水瓶內(nèi)腔形成密閉空腔；活塞上設(shè)置一個出氣口；活塞上端垂直固定連接絲杠，絲杠上套接手輪；貯水瓶外壁設(shè)置加熱裝置；貯水瓶底部設(shè)置進水口；

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

所述分子泵的排氣端口與干泵的工作端口之間串聯(lián)第七截止閥；所述分子泵的進氣端口連接第一截止閥的一端，第一截止閥的另一端分出兩路，其中一路依次串聯(lián)第一高真空計、第二截止閥和第三截止閥后與目標貯箱的進水口相連；所述干泵的工作端口依次串聯(lián)第四截止閥、低真空計、第二高真空計以及第六截止閥后與所述貯水瓶的出氣口相連；所述第一截止閥和第一高真空計之間管路與第四截止閥和低真空計之間管路由第五截止閥連接；

所述充裝子系統(tǒng)包括蠕動泵、質(zhì)量流量計、過濾器、壓力傳感器、背壓閥以及4個截止閥；原料水進口處連接第八截止閥的一端，第八截止閥的另一端分出兩路：其中一路串接第九截止閥后連接貯水瓶的進水口；另一路依次串接第十截止閥、蠕動泵、質(zhì)量流量計、過濾器、背壓閥、壓力傳感器、第十一截止閥后接入到第二截止閥和第三截止閥之間的管路上。

所述脫氣子系統(tǒng)還包括液位計，所述液位計通過所述活塞上的開孔深入到活塞下方的貯水瓶的內(nèi)腔中，用于測量該內(nèi)腔的工質(zhì)液位。

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(shè)置在貯水瓶外壁上，用于測量貯水瓶中工質(zhì)的溫度，并將溫度發(fā)送給溫控計；溫控計根據(jù)接收到的溫度向加熱膜片發(fā)送開始加熱或者停止加熱命令；所述加熱膜片粘結(jié)在貯水瓶外壁，根據(jù)溫控計的命令對貯水瓶進行加熱。

在所述第三截止閥遠離目標貯箱進水口的一端連接壓緊式橡膠密封的充裝接口，用于目標貯箱與充裝子系統(tǒng)的管道連接。

本發(fā)明的自動充裝系統(tǒng)還包括控制子系統(tǒng)，該控制子系統(tǒng)分別與第一高真空計、第二高真空計、低真空計、壓力傳感器、質(zhì)量流量計、分子泵、干泵和蠕動泵相連；

所述控制子系統(tǒng)接收第一高真空計的數(shù)據(jù)并與目標貯箱高真空設(shè)定值比較，當(dāng)達到該設(shè)定值時，關(guān)閉分子泵；