[實(shí)用新型]一種低溫流體節(jié)流制冷裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520434806.1
• 申請(qǐng)日: 2015-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204854107U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周振君;雷剛;王天祥;張亮亮;李兆堅(jiān);高旭;陳虹;邢科偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 總裝備部工程設(shè)計(jì)研究總院
• 主分類(lèi)號(hào): F25D3/10
• 分類(lèi)號(hào): F25D3/10;F25B41/00;F25B41/06;F25B41/04
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王蔚

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于低溫及制冷工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本實(shí)用新型涉及一種低溫流體節(jié)流制冷裝置。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，低溫液體不論是在地面還是在太空中都有著廣泛的應(yīng)用需求。而隨著近些年來(lái)國(guó)內(nèi)在太空探索方面的深入發(fā)展，例如探月工程，軌道空間站和補(bǔ)給站以及未來(lái)的深空探測(cè)技術(shù)等，載荷量逐漸增大，低溫液體在空間的存儲(chǔ)量及其使用時(shí)間也將大大增加。低溫液體如液氫、液氧等比沖較高，環(huán)境友好，因此在國(guó)內(nèi)外的運(yùn)載火箭和上面級(jí)上得到了廣泛的應(yīng)用。液氫/液氧等低溫液體雖然性能高，但其沸點(diǎn)很低，在軌運(yùn)行過(guò)程中由于受到輻射、導(dǎo)熱等熱環(huán)境容易蒸發(fā)，因而難于長(zhǎng)時(shí)間貯存。

為了使低溫貯箱保持安全壓力，避免其遭到破壞，需要將低溫液體蒸發(fā)的氣體排出箱體以外，這不但造成了低溫液體的浪費(fèi)，排出的氣體還會(huì)干擾飛行姿態(tài)，這就為長(zhǎng)時(shí)間在軌低溫液體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。由此可看出低溫液體長(zhǎng)期在軌應(yīng)用的核心問(wèn)題是蒸發(fā)量的控制技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)零蒸發(fā)損失。熱力學(xué)排氣系統(tǒng)(TVS)是實(shí)現(xiàn)低溫液體高效貯存的技術(shù)途徑之一，它是一種采用焦湯膨脹節(jié)流的方法，使貯箱內(nèi)的流體經(jīng)過(guò)節(jié)流后形成溫度和壓力降低的兩相流，該兩相流導(dǎo)入與貯箱內(nèi)液池或貯箱壁聯(lián)通的熱交換器，通過(guò)換熱使貯箱內(nèi)部低溫推進(jìn)劑產(chǎn)生制冷效應(yīng)，同時(shí)貯箱壓力下降。

節(jié)流技術(shù)是英國(guó)科學(xué)家Joule和Thomson在19世紀(jì)50年代首次發(fā)現(xiàn)，他們研究了氣體從高壓膨脹到低壓環(huán)境時(shí)溫度降低的現(xiàn)象。基于該流體節(jié)流制冷結(jié)構(gòu)的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)降低低溫液體或低溫蒸氣的溫度，從而降低貯箱內(nèi)氣枕壓力，達(dá)到減少液體揮發(fā)，回收冷能的目的，是一種可靠、簡(jiǎn)易的實(shí)現(xiàn)低溫推進(jìn)劑高效貯存的方法。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于，提供一種低溫流體節(jié)流制冷裝置，該制冷系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易加工和實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)冷卻低溫液體，減少液體揮發(fā)的目的。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案：

本實(shí)用新型的低溫流體節(jié)流制冷裝置，主要由流通截面積調(diào)節(jié)器、節(jié)流孔9、氣體節(jié)流管路10以及液體節(jié)流管路11組成；

所述流通截面積調(diào)節(jié)器包括調(diào)節(jié)把手1、密封螺帽2、閥桿4、密封閥座5、殼管6、頂錐7及縮放管14；其中，所述密封閥座5、殼管6和縮放管14依次連接形成筒體，所述閥桿4與頂錐7的尾部連接置于筒體內(nèi)，所述的頂錐7的錐頭位于縮放管14內(nèi)，且錐頭的底面直徑與縮放管14的內(nèi)徑相配合，所述縮放管14下部?jī)?nèi)徑小于上部，以固定頂錐7的錐頭；

所述密封螺帽2固定連接于密封閥座5外壁，所述閥桿4外壁設(shè)有密封凹槽3，所述閥桿4通過(guò)密封凹槽3上設(shè)置的四氟墊或O圈與所述密封閥座5相配合密封連接；所述閥桿4背向頂錐7一端穿過(guò)密封閥座5和密封螺帽2，與調(diào)節(jié)把手1相連接；

所述節(jié)流孔9所在管路垂直連接于縮放管14側(cè)壁上，與被固定的頂錐7的側(cè)面相對(duì)應(yīng)；所述氣體節(jié)流管路10與液體節(jié)流管路11并聯(lián)連接于節(jié)流孔9所在管路；

所述低溫流體節(jié)流制冷裝置還包括流體排出管8，連接于縮放管14朝向頂錐7的錐頭一側(cè)。

根據(jù)本實(shí)用新型的低溫流體節(jié)流制冷裝置，其中，所述頂錐7的錐頭底部呈圓柱體，所述圓柱體的高不小于所述連接于縮放管14側(cè)壁的節(jié)流孔9所在管路的內(nèi)徑。

本實(shí)用新型所述的頂錐7可隨所述調(diào)節(jié)把手1的轉(zhuǎn)動(dòng)而垂直上下移動(dòng)，并與所述縮放管14之間形成可變的流通截面積。

根據(jù)本實(shí)用新型的低溫流體節(jié)流制冷裝置，其中，所述頂錐7尾部設(shè)置頂錐連桿15，頂錐7通過(guò)頂錐連桿15與閥桿4相連。所述閥桿4與頂錐7之間通過(guò)螺紋連接。

根據(jù)本實(shí)用新型的低溫流體節(jié)流制冷裝置，其中，所述氣體節(jié)流管路10與液體節(jié)流管路11上分別設(shè)有氣體節(jié)流截止閥12和液體節(jié)流截止閥13，從而可以分別控制兩條節(jié)流管路(支路)的開(kāi)閉。所述的氣體節(jié)流截止閥12和液體節(jié)流截止閥13，當(dāng)其中一個(gè)打開(kāi)時(shí)另一個(gè)處于關(guān)閉狀態(tài)。

根據(jù)本實(shí)用新型的低溫流體節(jié)流制冷裝置，其中，作為優(yōu)選的，所述氣體節(jié)流管路10或者液體節(jié)流管路11之一靠近節(jié)流孔9，另一節(jié)流管路遠(yuǎn)離節(jié)流孔9。兩條節(jié)流管路在節(jié)流孔9前合并為一條管路。

根據(jù)本實(shí)用新型的低溫流體節(jié)流制冷裝置，其中，作為優(yōu)選地，所述調(diào)節(jié)把手1與閥桿4之間為固定連接，所述密封閥座5與所述殼管6之間為固定連接，所述密封螺帽2通過(guò)螺紋連接于密封閥座5外壁。

本實(shí)用新型中的工作介質(zhì)為研究對(duì)象所用的流動(dòng)介質(zhì)，為防止外部空氣等流體進(jìn)入該裝置，需設(shè)置密封裝置。因此，優(yōu)選地，所述密封螺帽2與閥桿4之間通過(guò)四氟墊密封。