[發明專利]一種液氫溫區高壓換熱氦氣儲罐

有效

• 申請號: 201310589492.8
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103644450A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 邢力超;程翔;岳婷;王道連;張連萬;周炎;曹文利;張宇;王愷
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F17C1/00
• 分類號: F17C1/00;F28D7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 褚鵬蛟

技術領域

本發明涉及一種用于液體火箭冷氦增壓實驗中液氫溫區高壓換熱氦氣儲罐。

背景技術

隨著我國運載火箭的快速發展，高能低溫推進劑液氫/液氧得到了廣泛的應用，火箭增壓輸送系統所涉及到的閥門、管路及系統均需經歷液氫溫區（20K）的深冷高壓工況，對增壓輸送系統提出了更嚴格、更高的技術要求。為了確保火箭飛行時增壓輸送系統能夠正常工作，必須設法對該系統在液氫溫區下進行充分的模擬試驗考核，如何獲得且貯存液氫溫區的高壓氦氣是尤為關鍵的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種能夠儲存高壓氦氣，并且同時滿足換熱降溫的目的，使得儲存的高壓氦氣快速降溫至液氫溫區的氦氣儲罐。

本發明包括如下技術方案：

一種液氫溫區高壓換熱氦氣儲罐,包括殼體、真空腔、液氮預冷夾套腔、高壓腔、換熱管腔、液氮入口、液氮出口、高壓氦氣進出口、制冷劑入口、制冷劑出口、制冷劑匯總腔、制冷劑分配腔和抽真空口；

多個換熱管腔均勻布置在高壓腔內部，高壓腔位于液氮預冷夾套腔內部；在液氮預冷夾套腔、制冷劑匯總腔、制冷劑分配腔外為真空腔，起到絕熱作用；最外層為殼體；高壓腔用于儲存高壓氦氣，將低溫制冷機組產生的制冷劑通過制冷劑入口引入到制冷劑分配腔，由制冷劑分配腔分配至多個換熱管腔內進行換熱，通過換熱管腔對高壓腔內高壓氦氣進行降溫；換熱管腔輸出的制冷劑經過制冷劑匯總腔匯總，再由制冷劑出口輸出；液氮預冷夾套腔分別與液氮入口、液氮出口相連，通過液氮入口向液氮預冷夾套腔加注液氮，通過液氮出口進行液氮預冷夾套腔內液氮的泄出與排氣；高壓腔與高壓氦氣進出口相連，通過高壓氦氣進出口向高壓腔填充氦氣或者從高壓腔輸出氦氣；通過抽真空口使得真空腔保持真空狀態。

液氮預冷夾套腔、制冷劑匯總腔和制冷劑分配腔均采用無堿布+鋁箔多層纏繞的方式進行絕熱。

在高壓腔內設置測溫口和測壓口，用于測量高壓腔內氦氣的壓力和溫度。

在制冷劑匯總腔設置換熱管腔安全閥，在液氮預冷夾套腔設置夾套腔安全閥；在高壓氦氣進出口的管路上設置高壓腔安全閥，在每個安全閥上設置破裂膜片。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

本發明的儲罐包括高壓腔、換熱管腔、液氮預冷腔及真空腔；高壓腔、換熱管腔和液氮預冷腔三個腔體相互分開，介質不摻混；高壓腔用來儲存高壓氦氣，降溫時需要將低溫制冷機組產生的13K制冷劑引入到換熱管腔內，通過輻射及對流換熱對換熱管外的高壓腔內高壓氦氣進行降溫，經過不斷的循環降溫使得高壓氦氣達到液氫溫區（20K）；液氮預冷夾套腔用于加快高壓腔內氦氣的降溫速度，通過液氮蒸發浸泡方式對高壓腔內及腔內的氦氣降溫預冷。總之，本發明的儲罐同時具有儲存高壓氦氣及對其換熱降溫的功能，可以使儲存的高壓氦氣快速降溫至液氫溫區。

附圖說明

圖1為本發明的液氫溫區高壓換熱氦氣儲罐示意圖。

1.殼體?2.真空腔?3.液氮預冷夾套腔?4.高壓腔?5.換熱管腔?6.液氮出口?6.液氮入口?8.高壓氦氣進出口?9.制冷劑入口?10.制冷劑出口?11.制冷劑匯總腔?12.制冷劑分配腔?13.抽真空口?14.換熱管腔安全閥?15.夾套腔安全閥?16.測溫口?17.測壓口?18.高壓腔安全閥

具體實施方式

下面就結合附圖對本發明做進一步介紹。

如圖1所示，本發明的液氫溫區高壓換熱氦氣儲罐,包括殼體1、真空腔2、液氮預冷夾套腔3、高壓腔4、換熱管腔5、液氮入口7、液氮出口6、高壓氦氣進出口8、制冷劑入口9、制冷劑出口10、制冷劑匯總腔11、制冷劑分配腔12、抽真空口13、換熱管腔安全閥14、夾套腔安全閥15、測溫口16、測壓口17、高壓腔安全閥18。