[發(fā)明專利]用于超大型空間環(huán)境模擬器的真空抽氣系統(tǒng)及其配置方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910231024.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109826774B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王軍偉;茹曉勤;張春元;劉波濤;張磊;李強(qiáng);方嬿;董雷;張立明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號(hào): F04B37/14
• 分類號(hào): F04B37/14;F04B41/06;F04B49/22
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種超大型空間環(huán)境模擬設(shè)備真空系統(tǒng)，包括低溫泵系統(tǒng)、分子泵系統(tǒng)、粗抽系統(tǒng)，各分系統(tǒng)通過(guò)真空容器預(yù)留法蘭實(shí)現(xiàn)與真空容器的連接，真空容器內(nèi)部安裝有熱沉和過(guò)渡抽氣冷板，真空容器上同時(shí)安裝有真空測(cè)量?jī)x器用于實(shí)現(xiàn)真空容器內(nèi)的壓力監(jiān)測(cè)。本發(fā)明也公開(kāi)了一種抽氣工藝。本發(fā)明采用無(wú)油清潔真空泵組，且設(shè)置液氮冷阱等輔助工藝設(shè)備，可以有效阻隔油蒸汽進(jìn)入真空容器，同時(shí)具有輔助抽氣的作用，在超大型空間環(huán)境模擬器實(shí)現(xiàn)清潔真空、低污染量的指標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間環(huán)境模擬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于超大型空間環(huán)境模擬器的真空抽氣系統(tǒng)及其配置方法，以用于超大型空間環(huán)境模擬設(shè)備真空環(huán)境的實(shí)現(xiàn)與模擬。

背景技術(shù)

航天器在發(fā)射前，必須在地面模擬的空間環(huán)境中進(jìn)行空間環(huán)境模擬試驗(yàn)，以確保其可靠性，驗(yàn)證航天器熱設(shè)計(jì)的正確性及各個(gè)飛行階段熱控系統(tǒng)適應(yīng)各種熱環(huán)境的能力并確定熱控系統(tǒng)的最佳參數(shù)。國(guó)內(nèi)外研制的所有航天器都要在空間模擬器中進(jìn)行熱真空、熱平衡試驗(yàn)簡(jiǎn)稱真空熱試驗(yàn)。因此空間環(huán)境模擬設(shè)備是航天技術(shù)發(fā)展所必須的、重要的基礎(chǔ)設(shè)施。一般而言，空間環(huán)境模擬設(shè)備包括真空容器系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、熱沉系統(tǒng)、液氮系統(tǒng)、氣氮調(diào)溫系統(tǒng)、氦系統(tǒng)、太陽(yáng)模擬器系統(tǒng)、紅外模擬器系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)模擬器系統(tǒng)、測(cè)量控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集與試驗(yàn)管理系統(tǒng)等。

超大型空間環(huán)境模擬設(shè)備是主要為空間站、飛船、大型衛(wèi)星等大型航天器環(huán)境試驗(yàn)而建造的大型設(shè)備，主要用于整星級(jí)或飛船級(jí)等各型號(hào)的熱平衡、熱真空試驗(yàn)，以檢驗(yàn)飛行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、溫控設(shè)計(jì)及整星船功能等是否滿足設(shè)計(jì)要求。超大型空間環(huán)境模擬設(shè)備真空系統(tǒng)是其重要的分系統(tǒng)之一，其主要功能是通過(guò)對(duì)各類真空工藝設(shè)備的有效配置完成環(huán)境模擬真空容器內(nèi)真空環(huán)境的獲得與維持，完成測(cè)試對(duì)象在模擬空間真空環(huán)境下的適應(yīng)性與可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)于超大型空間環(huán)境模擬設(shè)備，合理的真空系統(tǒng)配置與抽氣工藝流程至關(guān)重要。

根據(jù)抽氣階段的不同，真空抽氣系統(tǒng)一般包括粗抽真空系統(tǒng)、分子泵撿漏抽氣系統(tǒng)(可選)、高真空抽氣系統(tǒng)等分系統(tǒng)；其中粗抽真空系統(tǒng)一般配置并聯(lián)或串聯(lián)組合的機(jī)械泵，可將被抽真空容器從大氣壓抽至幾帕以下；分子泵撿漏抽氣系統(tǒng)(可選)一般用于系統(tǒng)的撿漏與過(guò)渡抽氣；高真空抽氣系統(tǒng)一般由低溫泵、擴(kuò)散泵等極限真空度高、抽速大的真空泵作為主泵；真空抽氣系統(tǒng)一般通過(guò)以上各個(gè)抽氣階段的真空機(jī)組接力抽氣實(shí)現(xiàn)最終真空度的獲得與維持。按照所使用的真空泵組的特點(diǎn)劃分，真空系統(tǒng)可分為有油真空系統(tǒng)和清潔無(wú)油真空系統(tǒng)。結(jié)合以往的真空系統(tǒng)配置技術(shù)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，目前真空抽氣系統(tǒng)一般存在以下問(wèn)題：一是很多真空抽氣系統(tǒng)使用含有泵油作為密封、潤(rùn)滑或冷卻介質(zhì)的真空機(jī)組，直接參與設(shè)備的抽氣過(guò)程，極易造成返油，即使是采用冷阱、分子篩吸附等措施，也不能完全避免返油污染，而對(duì)于空間環(huán)境模擬器此類設(shè)備對(duì)清潔無(wú)油的真空要求很高；二是真空抽氣系統(tǒng)的配比不合理也是主要存在的問(wèn)題，如粗抽系統(tǒng)螺桿羅茨泵配比不合理、分子泵及前級(jí)干泵配比不合理等，此類問(wèn)題可能會(huì)導(dǎo)致真空抽氣時(shí)間、極限真空度、泵組能耗等指標(biāo)受到影響，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致真空泵組過(guò)載、過(guò)熱甚至電機(jī)燒毀等嚴(yán)重故障，此類問(wèn)題對(duì)于超大型真空容器所配置的復(fù)雜真空抽氣系統(tǒng)需要尤為注意。此外，真空抽氣系統(tǒng)抽氣過(guò)程各階段的有效銜接與過(guò)渡也是需要特別注意的問(wèn)題，需要根據(jù)不同真空泵或輔助抽氣工藝設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行合理選擇與配置。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種適用于超大型空間環(huán)境模擬器的真空抽氣系統(tǒng)。此外，本發(fā)明另一目的在于提供一種利用上述抽氣系統(tǒng)對(duì)超大型空間環(huán)境模擬設(shè)備進(jìn)行抽氣的工藝，該工藝能夠滿足其清潔無(wú)油、運(yùn)行可靠等要求。

本發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的超大型空間環(huán)境模擬設(shè)備真空系統(tǒng)，包括低溫泵系統(tǒng)、分子泵系統(tǒng)、粗抽系統(tǒng)，各分系統(tǒng)通過(guò)真空容器預(yù)留法蘭實(shí)現(xiàn)與真空容器的連接，真空容器內(nèi)部安裝有熱沉和過(guò)渡抽氣冷板，真空容器上同時(shí)安裝有真空測(cè)量?jī)x器用于實(shí)現(xiàn)真空容器內(nèi)的壓力監(jiān)測(cè)；其中：