自重式低温泵循环供液装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自重式低温泵循环供液系统，包括立式液氮贮槽、低温管道、气动阀门、两组以上的并列设置的手动阀门和低温泵的液氮障板，其中，液氮通过气动阀门经低温管道流入液氮障板，位于高处的液氮贮槽处在常压状态下，液氮经过供液管道流入低温泵的液氮障板，液氮在液氮障板中吸收热量，部分汽化，变成两相流，汽液两相流从液氮障板流出后经手动阀门返回供液贮槽，气相通过贮槽上的放空阀排出室外，液相回收进贮槽参与下一次循环。该系统结构合理，系统配置简单，在节约电能的同时，因为没有了机械运转设备，更增加了系统可靠性和稳定性。

Self weight type low temperature pump circulating liquid supply device

The invention discloses a hydraulic system for gravity type low temperature circulation pump, including a vertical storage tank, liquid nitrogen cryogenic pipe, pneumatic valve, more than two groups arranged parallel to the manual valve and low temperature liquid nitrogen pump baffle, the liquid nitrogen through the pneumatic valve through the low temperature pipes into the liquid nitrogen barrier plate, liquid nitrogen storage tank in high in the state of normal pressure, liquid nitrogen after liquid nitrogen for liquid baffle pipes into the cryogenic pump, liquid nitrogen absorption heat in liquid nitrogen in partial vaporization baffle, a two-phase flow, two-phase flow out from liquid baffle after manual valve return for the liquid storage tank, gas storage tank through the exhaust vent valve, liquid is recovered into the storage tank in the next cycle. The system structure is reasonable, the system configuration is simple, while saving energy, because there is no mechanical operation equipment, but also increase the system reliability and stability.

【技术实现步骤摘要】
自重式低温泵循环供液装置
本专利技术属于空间环境模拟
，具体涉及一种用于空间环境模拟器中的低温泵供液系统。
技术介绍
低温泵作为大型空间环境模拟器中重要的高真空无油抽气设备，需要选择一种供液装置为障板提供所需要的液氮，依靠液氮的流动使其温度维持在120K以下。供液系统需要为低温泵的液氮障板持续不断供应一定流量和压力的液氮，按供液方式通常分为贮槽自增压循环供液系统、开式沸腾系统和自重式循环供液系统。贮槽自增压供液系统要求系统至少配置两台贮槽，一台用于供液，一台用于回收液氮，液氮可回收再使用。但是，贮槽安装在室外，决定了系统液氮管路长，冷量损失大，经济性能较低。对于开式沸腾系统，管路设计简单，但由于回液管路中的残余液氮直接排入大气，一定程度上造成液氮浪费及环境污染。自重式循环供液系统，具有原理简单，无需采购运转设备以及复杂的管路，可靠性高、维修方便，一次性投资费用节省等优点，拥有相当大的优势。同时由于液氮的循环利用，也减少了系统的运行费用。2003年北京卫星环境工程研究所邹定忠在低温技术学术交流会上发表的《重力供应冷却用液氮的方法及其应用》中提到“直接利用液氮重力来供应液氮的系统”，并在1989年开始尝试使用这种方法，其系统原理图如图1所示，该系统包括液氮贮槽和供送液氮用于冷却的冷却盘管，液氮贮槽位于冷却盘管上方通过重力作用液氮进行流动。
技术实现思路
本专利技术目的是在重力供应液氮的基础上，提出了一套结构合理，系统配置简单，同时实现自动化操作的自重式低温泵循环供液系统。该系统能够为4台并联运行的DN1250低温泵障板持续提供液氮，保证其温度在工作期间低于120K。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：自重式低温泵循环供液系统，包括立式液氮贮槽、低温管道、气动阀门、两组以上的并列设置的手动阀门和低温泵的液氮障板，其中，立式液氮贮槽中的液氮通过气动阀门经低温管道流入若干组并列设置的手动阀门和低温泵的液氮障板，每组包括两路并联的手动阀门和低温泵的液氮障板，位于高处的液氮贮槽处在常压状态下，液氮经过供液管道流入低温泵的液氮障板，液氮在液氮障板中吸收热量，部分汽化，变成两相流，汽液两相流从液氮障板流出后经手动阀门返回供液贮槽，气相通过贮槽上的放空阀排出室外，液相回收进贮槽参与下一次循环。其中，低温管道为真空多层绝热管，管道分为内管和外管，中间为真空夹层，真空度不低于1.3×10-2Pa。其中，系统管路的工作温度范围是-196℃～+120℃，设计压力0.8MPa。其中，液氮在供液管道和回液管道中流动时管内不同位置的压力均不同。其中，低温泵供液系统的管道为真空多层绝热管，内外管材为304不锈钢。其中，液氮贮槽和供液管道上分别设置有压力传感器和低温气动阀门。其中，每个液氮障板的液氮入口处还分别设置有另外的手动阀门。其中，每组并列设置的手动阀门和低温泵的液氮障板的液氮流出口顶部分别会合到一放空口上。其中，液氮贮槽还设置有增压气动阀、卸压气动阀、排液气动阀、补液气动阀。增压气动阀安装在液氮贮槽的增压管道上，作用在增加液氮贮槽的压力。增压气动阀打开时，液氮贮槽中的液氮通过增压气动阀流入自身配置的汽化器汽化成氮气后再返回液氮贮槽从而使液氮贮槽的压力上升，待压力上升到指定压力后再关闭增压气动阀。卸压气动阀安装在液氮贮槽的放空管道上，作用在降低液氮贮槽的压力。卸压气动阀打开时，液氮贮槽中的氮气通过放空管路排出从而使液氮贮槽的压力下降，待压力下降到指定压力后再关闭卸压气动阀。排液气动阀安装在液氮贮槽的排液管道上，作用在于向其他需要液氮的设备供应液氮。排液气动阀打开时，液氮贮槽中的液氮通过排液管路排出液氮贮槽；待液氮不使用时再关闭排液气动阀。补液气动阀安装在液氮贮槽的补液管道上，当液氮贮槽的液位下降到指定值时，补液气动阀打开，液氮通过补液阀门流入到液氮贮槽中从而向液氮贮槽补液。本专利技术的自重式低温泵循环供液技术，具有原理简单，应用广泛，可靠性高、维修方便，一次性投资费用节省等优点，拥有相当大的优势，本专利技术技术具有以下改进效果：(1)实现了液氮贮槽的自动补液功能和压力、液位监控功能；(2)实现了4台并联低温泵的障板自动供液，使其温度维持在120K以下；(3)系统管路采用真空多层绝热管，最大程度上减少了辐射换热引起的冷量损失。附图说明图1是现有技术中的重力供液示意图；其中：1-液氮贮槽；2-冷却盘管；图2是本专利技术的自重式低温泵循环供液系统的结构示意图；其中：1-液氮贮槽；22-低温管道；23-气动阀门；24-手动阀门；25-低温泵；图3是本专利技术的自重式低温泵循环供液系统液氮贮槽的结构示意图；1-液氮贮槽；32-增压气动阀；33-卸压气动阀；34-排液气动阀；35-补液气动阀；36-传感器；图4是本专利技术的自重式低温泵供液系统的中液氮的供液实施流程图。具体实施方式以下介绍的是作为本专利技术所述内容的具体实施方式，下面通过具体实施方式对本专利技术的所述内容作进一步的阐明。当然，描述下列具体实施方式只为示例本专利技术的不同方面的内容，而不应理解为限制本专利技术范围。参见图2，本专利技术的自重式低温泵供液系统，包括立式液氮贮槽1、低温管道22、气动阀门23、两组以上的并列设置的手动阀门24和低温泵25的液氮障板，其中，立式液氮贮槽1中的液氮通过气动阀门23经低温管道22流入若干组并列设置的手动阀门24和低温泵25的液氮障板，每组包括两路并联的手动阀门24和低温泵25的液氮障板，位于高处的液氮贮槽1处在常压状态下，液氮经过供液管道流入低温泵25的液氮障板，液氮在液氮障板中吸收热量，部分汽化，变成两相流，汽液两相流从液氮障板流出后经手动阀门返回液氮贮槽1，气相通过贮槽1上的放空阀排出室外，液相回收进液氮贮槽参与下一次循环。在一具体的实施方式中，低温管道为真空多层绝热管，管道分为内管和外管，中间为真空夹层，真空度不低于1.3×10-2Pa，系统管路的工作温度范围是-196℃～+120℃，设计压力0.8MPa。特别地低温泵供液系统的管道为真空多层绝热管，内外管材为304不锈钢。参见图3，本专利技术的自重式低温泵循环供液系统液氮贮槽的结构示意图；为了实现自动化操作，液氮贮槽1上配有2个气动开关阀32和33，用于贮槽的自动增压和自动卸压实现自动增卸压，配有2个气动调节阀34和35，实现自动补液和自动排液；另外，液氮贮槽上配置有传感器36，用于自动监测贮槽的液位和压力。在自重式循环供液系统中，从液氮贮槽中流出的液氮为一个大气压下的饱和液氮，温度为77.35K。如果供液管道完全绝热，当液氮流动到低温泵的液氮障板的进口处时，应为该压力下的过冷液氮。在大型空间环境模拟器的自重式循环系统中，供液管一般选择真空多层绝热管或现场发泡保温。考虑到实际管道存在一定的漏冷损失，可以认为在低温泵障板的进液口处为单相饱和状态液氮。位于高处的液氮贮槽处在常压状态下，饱和液氮经过供液管道中流入4台并联运行低温泵中的液氮障板，液氮在液氮障板中吸收热量，部分汽化，变成两相流，汽液两相流从液氮障板流出后经回液管道返回供液贮槽，气相通过贮槽上的放空阀排出室外，液相回收进贮槽参与下一次循环。自重式低温泵循环供液系统能够在低温泵的不同阶段有不同的工作模式，参见图4。工作时，控制系统通过PID调节补液阀的开度将本文档来自技高网...

【技术保护点】
自重式低温泵循环供液系统，包括立式液氮贮槽、低温管道、气动阀门、两组以上的并列设置的手动阀门和低温泵的液氮障板，其中，立式液氮贮槽中的液氮通过气动阀门经低温管道流入若干组并列设置的手动阀门和低温泵的液氮障板，每组包括两路并联的手动阀门和低温泵的液氮障板，位于高处的液氮贮槽处在常压状态下，液氮经过供液管道流入低温泵的液氮障板，液氮在液氮障板中吸收热量，部分汽化，变成两相流，汽液两相流从液氮障板流出后经手动阀门返回供液贮槽，气相通过贮槽上的放空阀排出室外，液相回收进贮槽参与下一次循环。

【技术特征摘要】
1.自重式低温泵循环供液系统，包括立式液氮贮槽、低温管道、气动阀门、两组以上的并列设置的手动阀门和低温泵的液氮障板，其中，立式液氮贮槽中的液氮通过气动阀门经低温管道流入若干组并列设置的手动阀门和低温泵的液氮障板，每组包括两路并联的手动阀门和低温泵的液氮障板，位于高处的液氮贮槽处在常压状态下，液氮经过供液管道流入低温泵的液氮障板，液氮在液氮障板中吸收热量，部分汽化，变成两相流，汽液两相流从液氮障板流出后经手动阀门返回供液贮槽，气相通过贮槽上的放空阀排出室外，液相回收进贮槽参与下一次循环。2.如权利要求1所述的自重式低温泵循环供液系统，其中，低温管道为真空多层绝热管，管道分为内管和外管，中间为真空夹层，真空度不低于1.3×10-2Pa。3.如权利要求1所述的自重式低温泵循环供液系...

【专利技术属性】
技术研发人员：单巍巍，何超，陈金明，丁文静，张磊，刘敏，刘高同，谷成，
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