一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统技术方案

本发明专利技术提出一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统，该真空系统的粗抽系统负责完成容器粗抽，建立最初的基本真空环境；高真空机组的低温泵主抽系统用于试验压力的建立和维持；分子泵辅抽系统用于低温泵辅助抽气，还作为设备的检漏系统；复压系统用于将真空容器内的真空环境恢复到大气环境，真空阀门系统包括若干阀门用于导通和切断气路，管道系统包括排气管道、水路系统和气路系统。解决了如何设计一套适用于大布尘条件下的防粉尘颗粒飞溅与污染的真空系统的技术问题，本发明专利技术为月表综合环境模拟器开展真空、低温、电子辐照、紫外辐照、X射线辐照、微米/亚微米级带电粉尘等月表多因素综合环境效应试验提供真空环境。

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统
本专利技术涉及一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统，属于空间环境模拟

技术介绍
月球表面没有大气，处于一个高真空状态，而且月球表层有松软的月壤和微纳米尺度的带电月尘，我们在地面模拟月球表面综合环境时，既要模拟月球表面的月壤和月尘环境，也要模拟真空环境，综合形成一个月表多因素环境模拟器。月球环境模拟装置的重点在于需要设计一套可用于大布尘环境(30kg月尘或者500kg月壤)的真空系统，其作用是在月球环境模拟器的真空容器内产生真空环境，而且不破坏容器内月壤和月尘等其他环境因素的模拟。带月壤或月尘的环境模拟器属于布尘环境，当月尘或月壤质量达到千克量级时，即为大布尘环境。大布尘环境下的真空系统设计与实施难点在于如何有效防止抽真空过程中，月壤或月尘颗粒堆积物内部气体快速外泄形成气流，气流带动月壤颗粒或者月尘颗粒飞溅，导致飞溅的月壤或者月尘颗粒污染真空泵组或者真空容器内的其他设备，如热沉、仪器等。针对月球微纳月尘极端环境，急需设计一套适用于大布尘条件下的防粉尘颗粒飞溅与污染的真空系统。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述
技术介绍
中提到的如何设计一套适用于大布尘条件下的防粉尘颗粒飞溅与污染的真空系统的技术问题，提出一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统。本专利技术提出一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统，包括粗抽系统、高真空机组、压力测量系统、复压系统、真空阀门系统和管道系统，所述粗抽系统包括无油罗茨泵组和螺杆干泵，所述粗抽系统的粗抽管道与月尘舱连接，所述粗抽系统负责完成容器粗抽，建立最初的基本真空环境；所述高真空机组包括低温泵主抽系统和分子泵辅抽系统，所述低温泵主抽系统用于试验压力的建立和维持；所述分子泵辅抽系统用于低温泵辅助抽气，还作为设备的检漏系统；所述复压系统用于将真空容器内的真空环境恢复到大气环境，所述真空阀门系统包括若干阀门用于导通和切断气路，所述管道系统包括排气管道、水路系统和气路系统。优选地，所述粗抽系统能够在10h内将月尘舱容器内的气压抽至≤10Pa。优选地，所述粗抽系统安装有智能开度调节阀，进行抽速控制分阶段调整扬尘压力变化率。优选地，所述粗抽系统接口放置在月尘舱舱体顶部，远离粉尘布置区域。优选地，所述粗抽系统在粗抽管道上设置有真空过滤设备。优选地，所述低温泵主抽系统、分子泵辅抽系统和粗抽系统与月尘舱之间通过高真空气动闸板阀连接，粗抽系统和复压系统用于调节气流的阀门采用智能开度调节蝶阀，复压系统采用质量流量控制器、气动/手动截止阀，粗抽系统采用气动蝶阀。优选地，所述排气管道包括粗抽管道、分子泵前级管道和低温泵再生管道，所述粗抽管道、分子泵前级管道和低温泵再生管道分别与月尘舱连接。优选地，所述气路系统包括氮气系统和压缩空气系统，所述氮气系统用于对复压系统提供氮气供应，所述压缩空气系统用于对真空系统所有气动阀门提供开闭动力和干泵吹扫。本专利技术所述的用于模拟月球大布尘环境的真空系统的有益效果为：1、本专利技术为月表综合环境模拟器(月尘舱)开展真空、低温、电子辐照、紫外辐照、X射线辐照、微米/亚微米级带电粉尘等月表多因素综合环境效应试验提供真空环境。2、本专利技术采用清洁无油的高真空机组(低温泵、分子泵、螺杆干泵均为无油泵)、罗茨泵/螺杆干泵无油粗抽系统组成的无油真空抽气系统，抽气系统通过控制抽速具备防止静态粉尘扬尘的能力，真空环境建立阶段控制粉尘损失不超过总质量的3％；粗抽系统带有吹扫功能，具备抽除气流裹挟粉尘的能力，并且粗抽泵口安装可过滤3μm以上粉尘的真空过滤器；低温泵启动后，在热沉温度≤100K情况下，可实现容器的空载极限压力≤1×10-4Pa；容器内模拟月尘样品≤30kg时，有载极限压力≤5×10-3Pa；容器内模拟月壤样品≤500kg时，有载极限压力≤1×10-1Pa。3、本专利技术是国内首个用于月球大布尘环境的真空系统，月表综合环境模拟器的粗抽系统安装智能开度调节阀进行抽速控制分阶段调整扬尘压力变化率，具备防止静态粉尘扬尘的能力，有效避免产生月表综合环境模拟器内扬尘现象，真空环境建立阶段控制粉尘损失不超过总质量的3％。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术所述的一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统的组成示意图；图2为本专利技术所述的一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统的安装效果图一；图3为本专利技术所述的一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统的安装效果图二；图4为本专利技术所述的一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统的系统原理图；图5为本专利技术所述的抽粗系统原理图；图6为本专利技术所述的低温泵主抽系统原理图；图7为本专利技术所述的分子泵辅抽系统原理图；图8为本专利技术所述的压力测量系统原理图；图9为本专利技术所述的复压系统原理图；图10为本专利技术所述的真空阀门系统原理图；图11为本专利技术所述的排气管道原理图；图12为本专利技术所述的水路系统原理图；图13为本专利技术所述的氮气系统原理图；图14为本专利技术所述的压缩空气系统原理图；其中，1-月尘舱，2-粗抽管道，3-综合舱，4-粗抽机组，5-分子泵，6-低温泵，7-分子泵前级管道，8-低温泵再生管道。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明：具体实施方式一：参见图1-14说明本实施方式。本实施方式所述的用于模拟月球大布尘环境的真空系统，包括粗抽系统、高真空机组、压力测量系统、复压系统、真空阀门系统和管道系统，所述粗抽系统包括无油罗茨泵组和螺杆干泵，所述粗抽系统的粗抽管道与月尘舱1连接，所述粗抽系统负责完成容器粗抽，建立最初的基本真空环境；所述高真空机组包括低温泵主抽系统和分子泵辅抽系统，所述低温泵主抽系统用于试验压力的建立和维持；所述分子泵辅抽系统用于低温泵辅助抽气，还作为设备的检漏系统；所述复压系统用于将真空容器内的真空环境恢复到大气环境，所述真空阀门系统包括若干阀门用于导通和切断气路，所述管道系统包括排气管道、水路系统和气路系统。所述的用于模拟月球大布尘环境的真空系统组成如图1所示，安装效果如图2-3所示，其中月尘舱1和综合舱3公用真空系统。月表综合环境模拟器(月尘舱)真空系统中的粗抽系统、高真空机组、压力测量系统、复压系统、真空阀门系统等为核心功能系统，原理图如图4所示。(1)月表综合环境模拟器的粗抽系统负责完成容器粗抽，建立最初的基本真空环境，能够在10h内将月尘舱容器内的气压抽至≤10Pa。粗抽系统安装智能开度调节阀进行抽速控制分阶段调整扬尘压力变化率，具备防止静态粉尘扬尘的能力，有效避免产生月尘舱内扬尘现象，真空环境建立阶段控制粉尘损失不超过总质量的3％。粗抽系统接口放置在舱体顶部，远离粉尘布置区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统，其特征在于，包括粗抽系统、高真空机组、压力测量系统、复压系统、真空阀门系统和管道系统，/n所述粗抽系统包括无油罗茨泵组和螺杆干泵，所述粗抽系统的粗抽管道与月尘舱(1)连接，所述粗抽系统负责完成容器粗抽，建立最初的基本真空环境；/n所述高真空机组包括低温泵主抽系统和分子泵辅抽系统，所述低温泵主抽系统用于试验压力的建立和维持；所述分子泵辅抽系统用于低温泵辅助抽气，还作为设备的检漏系统；/n所述复压系统用于将真空容器内的真空环境恢复到大气环境，所述真空阀门系统包括若干阀门用于导通和切断气路，所述管道系统包括排气管道、水路系统和气路系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟月球大布尘环境的真空系统，其特征在于，包括粗抽系统、高真空机组、压力测量系统、复压系统、真空阀门系统和管道系统，
所述粗抽系统包括无油罗茨泵组和螺杆干泵，所述粗抽系统的粗抽管道与月尘舱(1)连接，所述粗抽系统负责完成容器粗抽，建立最初的基本真空环境；
所述高真空机组包括低温泵主抽系统和分子泵辅抽系统，所述低温泵主抽系统用于试验压力的建立和维持；所述分子泵辅抽系统用于低温泵辅助抽气，还作为设备的检漏系统；
所述复压系统用于将真空容器内的真空环境恢复到大气环境，所述真空阀门系统包括若干阀门用于导通和切断气路，所述管道系统包括排气管道、水路系统和气路系统。


2.根据权利要求1所述的用于模拟月球大布尘环境的真空系统，其特征在于，所述粗抽系统能够在10h内将月尘舱(1)容器内的气压抽至≤10Pa。


3.根据权利要求1所述的用于模拟月球大布尘环境的真空系统，其特征在于，所述粗抽系统安装有智能开度调节阀，进行抽速控制分阶段调整扬尘压力变化率。


4.根据权利要求1所述的用于模拟月球大布尘环境的真空系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽芳，李强，闫继宏，刘荣强，吴宜勇，胡松梅，丁文静，韩潇，张磊，杨晓宁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23