一种液氢温区单机密封性能测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种液氢温区单机密封性能测试系统，包括：气体管路组合、GM制冷机、安全阀、真空室、防辐射屏、样品台及管路换热器、加热片、试验件、铂电阻温度计、第一氦质谱检漏仪、气动减压阀、氮气瓶、高纯氦气瓶、第二氦质谱检漏仪、截止阀、单向阀、分子泵机组、平台、第二分子泵机组、第二截止阀、第三截止阀和第二排气管路；其中，气体管路组合包括排气管路、被试件排气阀和进气管路。本发明专利技术能够为低温火箭单机设计与状态分析提供基础数据，提高火箭稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
一种液氢温区单机密封性能测试系统


[0001]本专利技术属于液氢温区试验
，尤其涉及一种液氢温区单机密封性能测试系统。

技术介绍

[0002]在深低温工况下，密封副结构会发生材料力学性能退化、密封副配合件变形，极易造成密封副界面接触压力不均或不足而引发泄漏。
[0003]在液氢温区和常温下，相同材料的力热特性差异显著，使得常用材料的常温密封特性在深低温下不能完全适用。单机密封性能与密封结构形式、材料匹配、螺纹预紧载荷、工作压力等因素密切相关，因此亟需开展深低温环境下的单机密封性能试验，研究深低温密封性能参数的影响规律。传统液氢温区试验采用液氢介质，试验成本高，环境复杂，危险性大。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种液氢温区单机密封性能测试系统，可以在液氢温区开展被试件内外密封性能测量，研究密封性能参数与深低温环境、密封结构形式、材料匹配，螺纹预紧载荷、工作压力的变化规律，能够为低温火箭单机设计与状态分析提供基础数据，提高火箭稳定性。
[0005]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种液氢温区单机密封性能测试系统，包括：气体管路组合、GM制冷机、安全阀、真空室、防辐射屏、样品台及管路换热器、加热片、试验件、铂电阻温度计、第一氦质谱检漏仪、气动减压阀、氮气瓶、高纯氦气瓶、第二氦质谱检漏仪、截止阀、单向阀、分子泵机组、平台、第二分子泵机组、第二截止阀、第三截止阀和第二排气管路；其中，气体管路组合包括排气管路、被试件排气阀和进气管路；GM制冷机的冷头部、防辐射屏、样品台及管路换热器；加热片；试验件；铂电阻温度计均设置于真空室的内部；样品台及管路换热器的上部设置有试验件；防辐射屏罩住试验件，防辐射屏与样品台及管路换热器相连接；GM制冷机的冷头部与样品台及管路换热器上部相连接；样品台及管路换热器的底部与加热片相连接；平台设置于真空室的上部开口，平台起到对真空室密封的作用；GM制冷机的安装座与平台相连接；安全阀的测压端穿过平台与真空室连通；第二分子泵机组通过第二截止阀与真空室管路连接；第一氦质谱检漏仪通过第三截止阀与真空室管路连接；排气管路的一端与试验件的排气口管路连接，排气管路的另一端均与第二氦质谱检漏仪、分子泵机组和截止阀相连接，单向阀与截止阀相连接；被试件排气阀设置于排气管路的中部；进气管路的一端与试验件的进气口管路连接，进气管路的另一端与气动减压阀相连接；气动减压阀均与氮气瓶、高纯氦气瓶相连接；进气管路的另一端与第二排气管路相连接。
[0006]上述液氢温区单机密封性能测试系统中，还包括：第四截止阀；其中，排气管路的另一端与分子泵机组之间设置有第四截止阀。
[0007]上述液氢温区单机密封性能测试系统中，还包括：第五截止阀；其中，排气管路的另一端与第二氦质谱检漏仪之间设置有第五截止阀。
[0008]上述液氢温区单机密封性能测试系统中，还包括：第三压力传感器和第三安全阀；其中，排气管路的另一端与截止阀之间设置有第三压力传感器和第三安全阀。
[0009]上述液氢温区单机密封性能测试系统中，还包括：被试件增压阀、第二压力传感器和第二安全阀；其中，被试件增压阀、第二压力传感器、第二安全阀均设置于进气管路的中部。
[0010]上述液氢温区单机密封性能测试系统中，还包括：压力传感器和第四安全阀；其中，进气管路的另一端与气动减压阀之间设置有压力传感器和第四安全阀。
[0011]上述液氢温区单机密封性能测试系统中，还包括：第六截止阀和第二单向阀；其中，第二排气管路设置有第六截止阀和第二单向阀。
[0012]上述液氢温区单机密封性能测试系统中，还包括：第四传感器；其中，气动减压阀与高纯氦气瓶之间设置有第四传感器。
[0013]上述液氢温区单机密封性能测试系统中，第二分子泵机组的工作使得真空室的压力达到预设真空度，关闭第二截止阀，打开第三截止阀，第一氦质谱检漏仪对真空室进行检漏试验；其中，预设真空度为10
‑4Pa。
[0014]上述液氢温区单机密封性能测试系统中，试验件空腔内净辐射换热计算公式为：
[0015]Φ＝εAσT
14
‑
αAG；
[0016]其中，Φ为试验件空腔内净辐射换热，ε为被试件发射率，σ为斯忒藩
‑
玻尔兹曼常数，A为试验件表面积，T1为被试件表面温度，α为外部投射辐射吸收比，G为外部投射辐射。
[0017]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0018]本专利技术可以在液氢温区开展被试件内外密封性能测量，研究密封性能参数与深低温环境、密封结构形式、材料匹配，螺纹预紧载荷、工作压力的变化规律，为低温火箭单机设计与状态分析提供基础数据，提高系统的稳定性。
附图说明
[0019]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0020]图1是本专利技术实施例提供的液氢温区单机密封性能测试系统的原理图。
具体实施方式
[0021]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0022]图1是本专利技术实施例提供的液氢温区单机密封性能测试系统的原理图。如图1所示，该液氢温区单机密封性能测试系统包括气体管路组合、GM制冷机2；安全阀3；真空室4；
防辐射屏5；样品台及管路换热器6；加热片7；试验件8；铂电阻温度计9；第一氦质谱检漏仪10；压力传感器11；气动减压阀12；氮气瓶13；高纯氦气瓶14；第二氦质谱检漏仪15；截止阀16；单向阀17；分子泵机组18；平台24；第二分子泵机组25、第二截止阀26、第三截止阀27、第四截止阀28、第五截止阀29、第三压力传感器30、第三安全阀31；第四安全阀32、第二排气管路33；第六截止阀34、第二单向阀35；第四压力传感器36；其中，
[0023]气体管路组合包括排气管路1、被试件增压阀19；被试件排气阀20；进气管路21；第二压力传感器22；第二安全阀23；图1中气体管路组合的数量为5个。
[0024]GM制冷机2的冷头部、防辐射屏5、样品台及管路换热器6；加热片7；试验件8；铂电阻温度计9均设置于真空室4的内部；
[0025]样品台及管路换热器6的上部设置有试验件8；防辐射屏5罩住试验件8，防辐射屏5与样品台及管路换热器6相连接；
[0026]GM制冷机2的冷头部与样品台及管路换热器6上部相连接；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液氢温区单机密封性能测试系统，其特征在于包括：气体管路组合、GM制冷机(2)、安全阀(3)、真空室(4)、防辐射屏(5)、样品台及管路换热器(6)、加热片(7)、试验件(8)、铂电阻温度计(9)、第一氦质谱检漏仪(10)、气动减压阀(12)、氮气瓶(13)、高纯氦气瓶(14)、第二氦质谱检漏仪(15)、截止阀(16)、单向阀(17)、分子泵机组(18)、平台(24)、第二分子泵机组(25)、第二截止阀(26)、第三截止阀(27)和第二排气管路(33)；其中，气体管路组合包括排气管路(1)、被试件排气阀(20)和进气管路(21)；GM制冷机(2)的冷头部、防辐射屏(5)、样品台及管路换热器(6)；加热片(7)；试验件(8)；铂电阻温度计(9)均设置于真空室(4)的内部；样品台及管路换热器(6)的上部设置有试验件(8)；防辐射屏(5)罩住试验件(8)，防辐射屏(5)与样品台及管路换热器(6)相连接；GM制冷机(2)的冷头部与样品台及管路换热器(6)上部相连接；样品台及管路换热器(6)的底部与加热片(7)相连接；平台(24)设置于真空室(4)的上部开口，平台(24)起到对真空室(4)密封的作用；GM制冷机(2)的安装座与平台(24)相连接；安全阀(3)的测压端穿过平台(24)与真空室(4)连通；第二分子泵机组(25)通过第二截止阀(26)与真空室(4)管路连接；第一氦质谱检漏仪(10)通过第三截止阀(27)与真空室(4)管路连接；排气管路(1)的一端与试验件(8)的排气口管路连接，排气管路(1)的另一端均与第二氦质谱检漏仪(15)、分子泵机组(18)和截止阀(16)相连接，单向阀(17)与截止阀(16)相连接；被试件排气阀(20)设置于排气管路(1)的中部；进气管路(21)的一端与试验件(8)的进气口管路连接，进气管路(21)的另一端与气动减压阀(12)相连接；气动减压阀(12)均与氮气瓶(13)、高纯氦气瓶(14)相连接；进气管路(21)的另一端与第二排气管路(33)相连接。2.根据权利要求1所述的液氢温区单机密封性能测试系统，其特征在于还包括：第四截止阀(28)；其中，排气管路(1)的另一端与分子泵机组(18)之间设置有第四截止阀(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：于杨，徐宇杰，赵春宇，王佳森，张连万，雒宝莹，耿志敏，梁景媛，吕宝西，岳婷，耿屹，向菁，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：