浸液式氮气调温器制造技术

本发明专利技术公开了一种浸液式氮气调温器，包括调温器容器和控制器，调温器容器底部和顶部中央分别设置氮气进气口和排气口，进气口与换热器组件一端连通，排气口与另一端连通，换热器组件设置内容器筒体内，筒体内填充有液氮，以与通入的氮气热交换，换热器周围还绕制有液氮盘管组件，以使液氮补液出口管路通过补液口将补充的液氮注入内容器筒体中，调温器容器底部设置液体排放口，顶部设置放空阀、压力表和液位计，温度传感器设置在氮气排气总管上，控制器根据温度传感器测量的氮气排出温度与目标温度间的差距大小，设定液位计目标控制高度；并通过调节补液调节阀阀门开度，反馈控制调温器容器内贮存的液氮液位高度达到目标控制高度，控制氮气出口温度达到目标温度。

Immersion nitrogen regulator

The invention discloses an immersion nitrogen thermostat, including thermostat container and controller, thermostat container are respectively arranged at the top and bottom of the central nitrogen inlet and outlet, the air inlet and the heat exchanger assembly is communicated with the exhaust port, connected with the other end of the heat exchanger components arranged container cylinder body, cylinder the body is filled with liquid nitrogen, nitrogen exchange and heat into the heat exchanger around the coiled coil assembly to make liquid nitrogen, liquid nitrogen rehydration fluid through the outlet pipe mouth will complement the liquid nitrogen injection content for cylinder, a thermostat is arranged at the bottom of the vessel is arranged on the top of the liquid discharging port, emptying valve, pressure gauge and level meter, a temperature sensor is arranged in the exhaust duct nitrogen, nitrogen controller based on temperature sensor for measuring discharge temperature and temperature difference between the target size, set level meter control target height; By adjusting the valve opening of the valve, the liquid level of the liquid nitrogen stored in the reservoir is controlled by the feedback control, and the outlet temperature of the nitrogen reaches the target temperature.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天器真空热试验
，具体来说，涉及一种真空热试验中的调温装置。
技术介绍
航天器在轨运行时，空间环境呈周期性剧烈变化。巨大的温差使得航天器上许多部件发生较为严重的热变形，因此需要空间环境模拟器提供大温差背景温度的模拟环境。同时航天器上有多种大型柔性结构，为验证这些结构在空间环境下的工作性能，也需要在空间环境模拟器中进行结构展开试验。目前空间环境模拟器常规配置的液氮系统与红外热流模拟装置相结合的试验方法，由于红外热流模拟装置需要依据航天器外形，在其周边200mm～300mm区域范围内，按照一定的密度布置加热带或加热片，利用电加热使加热带或加热片发热，从而模拟空间热流辐射环境。此种试验方法，在航天器试验产品周边形成了一个加热带或加热片的包络结构，对于光学通路以及柔性结构的运动轨迹形成遮挡，因此无法满足上述两项特殊试验的试验要求。因此，为了克服上述不足，需要设计出一种可以符合上述特殊试验要求的控制温度的装置。在空间环境模拟器中取消红外热流模拟装置，直接利用热沉表面温度的变化，来模拟大温差的背景温度环境，同时避让了光学通路或柔性结构的展开路径，为试验的顺利进行提供了必须的环境条件。通常状态下，热沉温度采用液氮制冷，其表面温度为恒定温度，无法提供航天器所需的空间环境状态下热流变化状态模拟。本设备就是针对这一问题，采用氮气、液氮配合制冷的方案，将热沉表面温度按照航天器所需的空间环境状态下热流变化状态进行控制，从而为此类航天器试验顺利进行提供了有力的保障。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人巧妙地设计了一种浸液式氮气调温器，从而实现了对调温器氮气出口温度的精确控制。本专利技术采用的技术方案如下：浸液式氮气调温器，包括由相互隔热的内容器筒体和外容器筒体构成的调温器容器和控制器，调温器容器底部和顶部中央分别设置氮气进气口和氮气排气口，氮气进气口通过进气总管与换热器组件一端连通，氮气排气口通过排气总管与换热器组件另一端连通，换热器组件设置在调温器容器的内容器筒体内，内容器筒体内填充有液氮，以与换热器组件中通入的氮气热交换，换热器周围还绕制有液氮盘管组件，液氮盘管组件的液氮补液入口管路与液氮贮槽连通，液氮补液出口管路通过调温器外部的补液调节阀控制的补液口将补充的液氮注入内容器筒体中，调温器容器底部设置液体排放口，凋温器顶部设置放空阀、压力表和液位计，温度传感器设置在氮气排气总管上，温度传感器、放空阀、压力表和液位计分别与控制器电连接，控制器根据温度传感器测量的氮气排出温度与目标温度间的差距大小，设定液位计目标控制高度；并通过调节补液调节阀阀门开度，反馈控制调温器容器内贮存的液氮液位高度达到目标控制高度，从而控制氮气出口温度达到目标温度。其中，调温器容器为圆筒或圆柱形。更具体的，所述调温器容器的内容器和外容器顶部和底部分别通过上下封头与波纹管的连接结构实现氮气进气和氮气排气。更具体的，调温器容器的底部通过若干支腿或支架进行支撑。更具体的，所述调温器容器的侧壁上方设置液氮进口，液氮通过调温器底部的液体排放口进行排放。更具体的，上下封头与波纹管与内外容器通过焊接密封并且通过支撑板对氮气进口、氮气出口、液氮进口、液体排放口、补液口处进行支撑。进一步地，调温器容器还设置有抽气组件，抽气组件安装于外筒体壁面上,用于连接真空抽气泵,通过抽气泵将内外容器间的夹层抽真空,从而使内外容器相互隔热。更具体地，换热器组件包括进气对接法兰、进气总管、换热器、支架、排气总管、排气对接法兰，进气对接法兰通过进气总管与换热器的一端焊接连接，换热器另一端通过排气总管与排气对接法兰焊接连接，所述换热器组件整体通过支架安装在调温容器内；更具体地，所述液氮盘管组件包括进液对接法兰、进液总管、进液管过渡接头、盘管、U型螺栓、出液总管、出液管过渡接头、出液对接法兰，并且由所述进液对接法兰、进液总管、进液管过渡接头、盘管、出液总管、出液管过渡接头、出液对接法兰依次焊接组装而成，通过U型螺栓固定在换热器组件支架上，安装在调温器容器内。更具体的，所述U型螺栓套装设置在盘管折弯处。更具体的，所述放空管路通过内容器上封头的放空管路开孔、外容器上封头的氮气排气口波纹管开孔、氮气排气口波纹管、氮气排气口过渡板的放空管路开孔穿出后，一端与氮气排气口过渡板焊接连接，一端与内容器上封头焊接连接。本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术通过测量调温器氮气出口温度，与目标温度进行比较，根据测量温度与目标温度间的差距大小，设定液位计目标控制高度；通过调节补液调节阀阀门开度，反馈控制调温器容器内贮存的液氮液位高度达到目标控制高度，从而控制氮气出口温度达到目标温度；本专利技术利用自动控温过程，精确控制调温器出口氮气温度在-173℃到0℃范围内定点可调。附图说明图1为本专利技术的浸液式氮气调温器的结构主视图；其中，11为氮气排气口螺栓；12为氮气排气口螺母；13为氮气排气口垫片；14为氮气排气对接法兰；15为调温器容器；16为液氮进液口螺栓；17为液氮进液口螺母；18为液氮进液口垫片；19为液氮进液口对接法兰；110为抽气组件；111为氮气进气口对接法兰；112为氮气进气口螺栓；113为氮气进气口螺母；114为氮气进气口垫片；115为泄放口阀门；116为液氮泄放管路；117为液氮出口对接法兰；118为液氮出口螺栓；119为液氮出口螺母；120为液氮出口垫片；121为液氮盘管组件；122为换热器组件；123为液氮补液管路；124为放空管路；125为安全阀；126为压力表；127为控制器；128为液位计；129为泄压装置；130为补液调节阀；131为温度传感器。图2为本专利技术的浸液式氮气调温器结构示意图；其中，128为液位计；131为温度传感器；125为安全阀；126为压力表；130为补液调节阀。图3为本专利技术的浸液式氮气调温器容器结构主视图；图4为本专利技术的浸液式氮气调温器容器结构俯视图；其中，31为氮气排气口过渡板；32为氮气排气口波纹管；33为外容器上封头；34为内容器上封头；35为外容器筒体；36为内容器筒体；37为液氮进液口支撑板；38为内容器下封头；39为支腿；310为氮气进气口过渡板；311为氮气进气口波纹管；312为外容器下封头；313为液氮出液口支撑板；314为液氮补液口支撑板。图5为本专利技术的浸液式氮气调温器换热器组件结构主视图；其中，51为进气对接法兰；52为进气总管；53为换热器；54为支架；55为排气总管；56为排气对接法兰。图6为本专利技术的浸液式氮气调温器液氮盘管组件结构主视图。其中，61为进液对接法兰；62为进液总管；63为进液管过渡接头；64为盘管；65为U型螺栓；66为出液总管；67为出液管过渡接头；68为出液对接法兰。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的浸液式氮气调温器进行进一步说明，该说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本专利技术的保护范围。参见图1，图1为本专利技术浸液式氮气调温器结构主视图。本专利技术的浸液式氮气调温器包括氮气排气口螺栓11、氮气排气口螺母12、氮气排气口垫片13、氮气排气对接法兰14、调温器容器15、液氮进液口螺栓16、液氮进液口螺母17、液氮进液口垫片18、液氮进液口对接法兰19、抽气组件110、氮气进气口对接法兰111、氮气进气口螺栓1本文档来自技高网...

【技术保护点】
浸液式氮气调温器，包括由相互隔热的内容器筒体和外容器筒体构成的调温器容器和控制器，调温器容器底部和顶部中央分别设置氮气进气口和氮气排气口，氮气进气口通过进气总管与换热器组件一端连通，氮气排气口通过排气总管与换热器组件另一端连通，换热器组件设置在调温器容器的内容器筒体内，内容器筒体内填充有液氮，以与换热器组件中通入的氮气热交换，换热器周围还绕制有液氮盘管组件，液氮盘管组件的液氮补液入口管路与液氮贮槽连通，液氮补液出口管路通过调温器外部的补液调节阀控制的补液口将补充的液氮注入内容器筒体中，调温器容器底部设置液体排放口，凋温器顶部设置放空阀、压力表和液位计，温度传感器设置在氮气排气总管上，温度传感器、放空阀、压力表和液位计分别与控制器电连接，控制器根据温度传感器测量的氮气排出温度与目标温度间的差距大小，设定液位计目标控制高度；并通过调节补液调节阀阀门开度，反馈控制调温器容器内贮存的液氮液位高度达到目标控制高度，从而控制氮气出口温度达到目标温度。

【技术特征摘要】
1.浸液式氮气调温器，包括由相互隔热的内容器筒体和外容器筒体构成的调温器容器和控制器，调温器容器底部和顶部中央分别设置氮气进气口和氮气排气口，氮气进气口通过进气总管与换热器组件一端连通，氮气排气口通过排气总管与换热器组件另一端连通，换热器组件设置在调温器容器的内容器筒体内，内容器筒体内填充有液氮，以与换热器组件中通入的氮气热交换，换热器周围还绕制有液氮盘管组件，液氮盘管组件的液氮补液入口管路与液氮贮槽连通，液氮补液出口管路通过调温器外部的补液调节阀控制的补液口将补充的液氮注入内容器筒体中，调温器容器底部设置液体排放口，凋温器顶部设置放空阀、压力表和液位计，温度传感器设置在氮气排气总管上，温度传感器、放空阀、压力表和液位计分别与控制器电连接，控制器根据温度传感器测量的氮气排出温度与目标温度间的差距大小，设定液位计目标控制高度；并通过调节补液调节阀阀门开度，反馈控制调温器容器内贮存的液氮液位高度达到目标控制高度，从而控制氮气出口温度达到目标温度。2.如权利要求1所述的调温器，其中，调温器容器为圆筒或圆柱形。3.如权利要求1所述的调温器，其中，所述调温器容器的内容器和外容器顶部和底部分别通过上下封头与波纹管的连接结构实现氮气进气和氮气排气。4.如权利要求3所述的调温器，其中，上下封头与波纹管与内外容器通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王紫娟，张磊，何超，童华，付春雨，刘然，丁文静，李昂，张显，徐靖皓，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11