[發明專利]一種用于管路結構環境模擬的制冷及增壓系統

有效

• 申請號: 201410382817.X
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN105445046B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 嚴魯濤;李紅;蘇玉磊;周家屹;卞榮耀;劉玥
• 申請（專利權）人: 天津航天瑞萊科技有限公司;北京航天斯達科技有限公司;北京強度環境研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

本發明是一種用于管路結構環境模擬的制冷及增壓系統。包括：高壓氦氣入口(16)、一級回熱換熱器(7)、二級回熱換熱器(10)、液氮換熱器(8)、液氦換熱器(9)；其中，高壓氦氣入口(16)輸入常溫高壓氦氣，依次經過一級回熱換熱器(7)、液氮換熱器(8)、二級回熱換熱器(10)、液氦換熱器(9)之后輸出至測試對象；測試對象回氣依次經過二級回熱換熱器(10)、一級回熱換熱器(7)之后再次進行循環；液氮經過液氮換熱器(8)后回收，液氦依次經過液氦換熱器(9)、二級回熱換熱器(10)、一級回熱換熱器(7)之后進行回收。可模擬壓力及低溫的綜合環境，也可以模擬高壓、低溫、降溫、升溫的實際環境。

技術領域

本發明屬于利用液氮及液氦多級制冷及其控制方法，可用于管路、殼體、艙等結構的壓力及低溫環境模擬，屬于制冷系統設計和控制的技術領域。

背景技術

管路系統是管、管連接件、閥門和管路支架等連接成的用于輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體的裝置。隨著我國工業的迅速發展，管路系統已越來越廣泛地應用于給排水、供熱、供氣、長距離輸送、農業灌溉、水力工程等各種工業裝置中。在航空航天領域，發動機管路主要用于液壓油、燃料、滑油和空氣等介質的輸送，是發動機附件裝置的重要組成部分。低溫管路向出口提供所需條件(一定溫度、壓力、流量等)的低溫液體，在LNG船舶、液體推進劑火箭及其地面加注系統、航天器空間環境模擬設備等領域中應用廣泛。

由于使用環境的振動以及溫度、壓力等外部環境劇烈變化的影響，這些綜合環境往往會造成管路系統經常會發生各種各樣的振動故障，甚至引發管路的破壞而造成嚴重事故。因此，在管路系統的設計階段首先要全面考慮管路系統的特性，而驗證設計合理性的手段就就是模擬真實的工作環境，并開展環境試驗。試驗結果將直接暴露設計缺陷，將更有效的指導設計，因此管路環境模擬系統的實施具有很大的理論價值和工程實際意義。

本發明提供一種用于管路結構環境模擬的制冷及增壓系統，用循環氦氣對試驗件進行冷卻和增壓，制冷可以滿足液氮溫度以上的低溫區，以及液氮溫度以下的深低溫區，壓力可調節。針對深低溫區，本發明充分利用液氦出口及測試對象出口的冷量，使用回溫技術降低液氦使用量，并提高制冷效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于管路結構環境模擬的制冷及增壓系統，用循環氦氣對試驗件進行冷卻和增壓，制冷可以滿足液氮溫度以上的低溫區，以及液氮溫度以下的深低溫區，壓力可調節。另外，本發明提供的一種用于管路結構環境模擬的制冷及增壓系統還可用于腔體、貯槽、艙室等結構的工作環境模擬。

本發明是一種用于管路結構環境模擬的制冷及增壓系統，其中，包括：高壓氦氣入口、一級回熱換熱器、二級回熱換熱器、液氮換熱器、液氦換熱器；其中，高壓氦氣入口輸入常溫高壓氦氣，依次經過一級回熱換熱器、液氮換熱器、二級回熱換熱器、液氦換熱器之后輸出至測試對象；測試對象回氣依次經過二級回熱換熱器、一級回熱換熱器之后再次進行循環；液氮經過液氮換熱器后回收，液氦依次經過液氦換熱器、二級回熱換熱器、一級回熱換熱器之后進行回收；

其中，一級回熱換熱器利用液氦及測試對象回氣的冷量將常溫循環氦氣初步預冷，二級回熱換熱器利用液氦出氣及測試對象回氣冷量進一步冷卻循環氦氣；液氮換熱器用于循環氦氣及液氮的換熱，液氦換熱器用于循環氦氣及液氦的換熱。

如上所述的一種用于管路結構環境模擬的制冷及增壓系統，其中，還包括：氦氣循環泵；緩沖罐截止閥；緩沖罐；旁通閥；常溫進氣閥；常溫回氣閥；主路流量計；旁通流量計；氦氣排氣閥；

低溫進氣閥；低溫回氣閥；入口溫度；入口壓力；出口溫度；排氣閥；高壓氦氣入口；高壓氦氣閥；液氮閥；液氮入口；液氮出口；液氦閥；液氦入口；液氦出口；氦氣回收裝置；

并且，一級回熱換熱器包括：一級回熱換熱器液氦入口；一級回熱換熱器液氦出口；一級回熱換熱器常溫氦氣入口；一級回熱換熱器常溫氦氣出口；一級回熱換熱器循環氦氣回氣入口；一級回熱換熱器循環氦氣回氣出口；