[發明專利]自重式低溫泵循環供液裝置

在審

• 申請號: 201710205407.1
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106907888A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 單巍巍;何超;陳金明;丁文靜;張磊;劉敏;劉高同;谷成
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: F25D3/10
• 分類號: F25D3/10;F25D17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于空間環境模擬技術領域，具體涉及一種用于空間環境模擬器中的低溫泵供液系統。

背景技術

低溫泵作為大型空間環境模擬器中重要的高真空無油抽氣設備，需要選擇一種供液裝置為障板提供所需要的液氮，依靠液氮的流動使其溫度維持在120K以下。供液系統需要為低溫泵的液氮障板持續不斷供應一定流量和壓力的液氮，按供液方式通常分為貯槽自增壓循環供液系統、開式沸騰系統和自重式循環供液系統。貯槽自增壓供液系統要求系統至少配置兩臺貯槽，一臺用于供液，一臺用于回收液氮，液氮可回收再使用。但是，貯槽安裝在室外，決定了系統液氮管路長，冷量損失大，經濟性能較低。對于開式沸騰系統，管路設計簡單，但由于回液管路中的殘余液氮直接排入大氣，一定程度上造成液氮浪費及環境污染。

自重式循環供液系統，具有原理簡單，無需采購運轉設備以及復雜的管路，可靠性高、維修方便，一次性投資費用節省等優點，擁有相當大的優勢。同時由于液氮的循環利用，也減少了系統的運行費用。

2003年北京衛星環境工程研究所鄒定忠在低溫技術學術交流會上發表的《重力供應冷卻用液氮的方法及其應用》中提到“直接利用液氮重力來供應液氮的系統”，并在1989年開始嘗試使用這種方法，其系統原理圖如圖1所示，該系統包括液氮貯槽和供送液氮用于冷卻的冷卻盤管，液氮貯槽位于冷卻盤管上方通過重力作用液氮進行流動。

發明內容

本發明目的是在重力供應液氮的基礎上，提出了一套結構合理，系統配置簡單，同時實現自動化操作的自重式低溫泵循環供液系統。該系統能夠為4臺并聯運行的DN1250低溫泵障板持續提供液氮，保證其溫度在工作期間低于120K。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

自重式低溫泵循環供液系統，包括立式液氮貯槽、低溫管道、氣動閥門、兩組以上的并列設置的手動閥門和低溫泵的液氮障板，其中，立式液氮貯槽中的液氮通過氣動閥門經低溫管道流入若干組并列設置的手動閥門和低溫泵的液氮障板，每組包括兩路并聯的手動閥門和低溫泵的液氮障板，位于高處的液氮貯槽處在常壓狀態下，液氮經過供液管道流入低溫泵的液氮障板，液氮在液氮障板中吸收熱量，部分汽化，變成兩相流，汽液兩相流從液氮障板流出后經手動閥門返回供液貯槽，氣相通過貯槽上的放空閥排出室外，液相回收進貯槽參與下一次循環。

其中，低溫管道為真空多層絕熱管，管道分為內管和外管，中間為真空夾層，真空度不低于1.3×10^-2Pa。

其中，系統管路的工作溫度范圍是-196℃～+120℃，設計壓力0.8MPa。

其中，液氮在供液管道和回液管道中流動時管內不同位置的壓力均不同。

其中，低溫泵供液系統的管道為真空多層絕熱管，內外管材為304不銹鋼。

其中，液氮貯槽和供液管道上分別設置有壓力傳感器和低溫氣動閥門。

其中，每個液氮障板的液氮入口處還分別設置有另外的手動閥門。

其中，每組并列設置的手動閥門和低溫泵的液氮障板的液氮流出口頂部分別會合到一放空口上。

其中，液氮貯槽還設置有增壓氣動閥、卸壓氣動閥、排液氣動閥、補液氣動閥。

增壓氣動閥安裝在液氮貯槽的增壓管道上，作用在增加液氮貯槽的壓力。增壓氣動閥打開時，液氮貯槽中的液氮通過增壓氣動閥流入自身配置的汽化器汽化成氮氣后再返回液氮貯槽從而使液氮貯槽的壓力上升，待壓力上升到指定壓力后再關閉增壓氣動閥。

卸壓氣動閥安裝在液氮貯槽的放空管道上，作用在降低液氮貯槽的壓力。卸壓氣動閥打開時，液氮貯槽中的氮氣通過放空管路排出從而使液氮貯槽的壓力下降，待壓力下降到指定壓力后再關閉卸壓氣動閥。

排液氣動閥安裝在液氮貯槽的排液管道上，作用在于向其他需要液氮的設備供應液氮。排液氣動閥打開時，液氮貯槽中的液氮通過排液管路排出液氮貯槽；待液氮不使用時再關閉排液氣動閥。

補液氣動閥安裝在液氮貯槽的補液管道上，當液氮貯槽的液位下降到指定值時，補液氣動閥打開，液氮通過補液閥門流入到液氮貯槽中從而向液氮貯槽補液。

本發明的自重式低溫泵循環供液技術，具有原理簡單，應用廣泛，可靠性高、維修方便，一次性投資費用節省等優點，擁有相當大的優勢，本發明技術具有以下改進效果：

(1)實現了液氮貯槽的自動補液功能和壓力、液位監控功能；

(2)實現了4臺并聯低溫泵的障板自動供液，使其溫度維持在120K以下；