專利名稱：空間環(huán)境模擬試驗設(shè)備液氮酒精雙介質(zhì)兼容熱沉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于空間環(huán)境模擬試驗設(shè)備低溫流程系統(tǒng)的部件。
背景技術(shù)：
空間環(huán)境模擬試驗設(shè)備是模擬空間真空和低溫環(huán)境的設(shè)備，熱沉是該類設(shè) 備的主要部件，通過輻射熱交換，為設(shè)備試驗空間提供所需的溫度環(huán)境，為了 達(dá)到這一目的，必須對熱沉溫度進(jìn)行控制，控制熱沉溫度是通過傳熱介質(zhì)在熱 沉流道中強(qiáng)迫流動，與熱沉換熱來實現(xiàn)。
根據(jù)熱沉要求的溫度區(qū)間不同，目前的各種熱沉采用以下?lián)Q熱介質(zhì)，液氮、 酒精或?qū)嵊停鋬鰴C(jī)的制冷工質(zhì)等。不管采用何種介質(zhì)，目前的熱沉均為單 介質(zhì)流道，熱沉的流道只能循環(huán)一種傳熱介質(zhì)，無法切換另外一種介質(zhì)。主要
原因是酒精、導(dǎo)熱油或冷凍機(jī)的制冷工質(zhì)等可使熱沉在0"C -8(TC的范圍工 作，但往往要求熱沉能達(dá)到-17(TC以下，這就要使用液氮。當(dāng)液氮通入循環(huán)過 酒精、導(dǎo)熱油或制冷工質(zhì)的熱沉流道時，流道中殘存的酒精、導(dǎo)熱油或制冷工 質(zhì)就會凍成固體，堵塞甚至損壞熱沉。故之前沒有共用兩種介質(zhì)的熱沉流道。 當(dāng)然，也有布設(shè)兩路流道的熱沉，但這種熱沉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，介質(zhì)流動狀況不好， 溫度均勻性差。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的空間環(huán)境模擬試驗設(shè) 備熱沉系統(tǒng)，該熱沉系統(tǒng)可允許液氮和酒精共用同一熱沉流道。所謂的共用不 是液氮和酒精同時使用，而是當(dāng)液氮工質(zhì)使用完畢，液氮蒸發(fā)完全之后，再將 酒精工質(zhì)通入，進(jìn)行循環(huán)工作；酒精循環(huán)工作完成后，使用熱沉系統(tǒng)的酒精安
全排空功能，使酒精完全排空，再將液氮工質(zhì)通入。如此實現(xiàn)兩種工質(zhì)的安全
切換。通過二種介質(zhì)的切換使熱沉的溫度從-163。C +5(TC間可調(diào)。 本實用新型的技術(shù)解決方案是
本實用新型包括熱沉主體、熱沉表面電阻溫度傳感器、酒精加熱器、波紋軟管外圓周測溫電阻傳感器、排酒精閥、輔助排酒精箱、氮氣吹除閥和氮氣氣 源，示意見圖1、圖2。
熱沉主體結(jié)構(gòu)見圖l、圖2。采用魚骨式結(jié)構(gòu)制造熱沉，熱沉主體由下總管 (進(jìn)液總管)、上總管(出液總管)、帶肋片支管、波紋軟管、輔助排液管等組 成。具體結(jié)構(gòu)為帶肋片支管由不銹鋼支管和紫銅或鋁肋片焊接而成，支管焊 接在上總管和下總管上，上總管和下總管采用不銹鋼管； 一根或一根以上輔助 排液(酒精)管焊接在上、下總管的下母線處，輔助排液管直徑小于總管和帶 肋片支管直徑；上總管出液口和下總管進(jìn)液口焊接波紋軟管。
波紋軟管外圓周設(shè)加熱器和測溫電阻傳感器，加熱器與波紋軟管間采取電 絕緣措施，波紋軟管外圓周測溫電阻傳感器監(jiān)測波紋軟管溫度。熱沉表面(支 管肋片表面)設(shè)熱沉表面電阻溫度傳感器，監(jiān)測熱沉表面溫度。
上總管出液口和下總管進(jìn)液口可分別與酒精循環(huán)管路、液氮循環(huán)管路連接； 下總管與輔助集液(酒精)箱和氮氣氣源通過相應(yīng)的閥門相連，可通過輔助集 液(酒精)箱回收熱沉主體流道中排出的殘液，并用氮氣吹除熱沉主體流道中 的殘留酒精。
熱沉系統(tǒng)從液氮循環(huán)向酒精循環(huán)切換的工作過程為通過波紋軟管外圓周 測溫電阻傳感器和熱沉表面電阻溫度傳感器觀察熱沉主體溫度，確定熱沉主體 中己無液氮時，將熱沉主體上總管出液口和下總管進(jìn)液口與液氮循環(huán)管路脫開， 再與酒精循環(huán)管路連接。此時熱沉主體流道中沒有液氮，只有氮氣，通入酒精 液體不會產(chǎn)生任何故障。可以開始酒精循環(huán)，熱沉系統(tǒng)進(jìn)入酒精循環(huán)工況。完 成熱沉系統(tǒng)從液氮循環(huán)向酒精循環(huán)的切換。
熱沉系統(tǒng)從酒精循環(huán)向液氮循環(huán)切換的工作過程為酒精循環(huán)停止后，打 開排酒精閥，將熱沉主體管路中的酒精集入輔助集液(酒精)箱。此時，上主 管中積存的酒精通過輔助排液管流入下主管，支管中的酒精也進(jìn)入下主管，然 后通過下主管進(jìn)入輔助集液(酒精)箱；待再無酒精流入輔助集液(酒精)箱 后，關(guān)閉排酒精閥，打開酒精加熱器，加熱使波紋管中殘存酒精蒸發(fā)，當(dāng)波紋
軟管外圓周測溫電阻傳感器顯示溫度達(dá)到8(TC以上時，說明殘存酒精已全部蒸
發(fā)完。此時，打開氮氣吹除閥，用氮氣吹除熱沉流道中酒精蒸汽。此時，熱沉 主體流道中巳沒有酒精液體，通入液氮不會產(chǎn)生任何故障。將熱沉主體的上總 管出液口和下總管進(jìn)液口與酒精循環(huán)管路脫開，再與液氮循環(huán)管路連接，就可以開始液氮循環(huán)。熱沉系統(tǒng)進(jìn)入液氮循環(huán)工況，完成熱沉系統(tǒng)從酒精循環(huán)向液 氮循環(huán)的切換。
本熱沉系統(tǒng)的特點在于
1) 當(dāng)熱沉以酒精為介質(zhì)的循環(huán)結(jié)束后，要切換至以液氮為介質(zhì)時，熱沉內(nèi) 的酒精通過熱沉下部總管排出，
2) 上部總管中不能從支管流出的積存酒精通過輔助排液管排至下部總管， 再經(jīng)排口流出；
3) 設(shè)置一專用酒精收集箱，此箱處于下部總管下部，可使總管中的酒精完 全流入此箱中；
4) 進(jìn)出口波紋軟管中無法排出的酒精使用蒸發(fā)酒精加熱器加熱蒸發(fā)，以氣 體狀態(tài)排出；
5) 系統(tǒng)中設(shè)有氮氣吹除結(jié)構(gòu)，可以吹出剩余酒精。 此流程最大限度的保證酒精液體排出，當(dāng)液氮通過熱沉流道時不會形成酒
精冰凍堵塞流道，避免熱沉不能正常工作，甚至發(fā)生爆管事故。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是
(1) 同一熱沉流道，可以兼容酒精和液氮兩種介質(zhì)的換熱介質(zhì)；
(2) 解決了魚骨式結(jié)構(gòu)熱沉只能采用一種換熱介質(zhì)的缺陷；
(3) 保障了熱沉由酒精切換到LN2時，流程正常工作；
(4) 避免了雙流道(酒精與LN2各有流道)制造復(fù)雜，易造成漏氣的缺點。


圖1為本實用新型的直筒形熱沉結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型的直筒形熱沉結(jié)構(gòu)的左視圖； 圖3為本實用新型的圓盤形熱沉結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實用新型的圓盤形熱沉結(jié)構(gòu)的左視圖。
其中1-第一酒精加熱器、2-第一波紋軟管、3-上總管、4-支管、5-肋片、 6-波紋軟管外圓周測溫電阻傳感器、7-第二波紋軟管、8-第二酒精加熱器、9-下總管、10-輔助排液管、11-熱沉表面電阻溫度傳感器、12-排酒精闊、13-輔 助排酒精箱、14-氮氣氣源、15-氮氣吹除閥。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做詳細(xì)說明。
如圖l所示，本實用新型熱沉主體(直筒狀)由上總管(出液總管)3、下 總管(進(jìn)液總管)9、支管4及肋片5、第一波紋軟管2、第二波紋軟管7、輔 助排液管10及第一酒精加熱器1、第一酒精加熱器8構(gòu)成。上總管3和下總管 9上開一排徑向孔，半圓狀的帶肋片5支管4的兩端焊在上總管3和下總管9 的對應(yīng)徑向孔上。肋片5采用焊接方式與支管4組合成一體。上總管3和下總 管9一端封住，另一端悍接第一波紋軟管2和第二波紋軟管7,為了排除上總 管3中支管焊接部位以下管中積液，在上總管3和下總管9之間焊接數(shù)根輔助 排液管10，為了除去第一波紋軟管2和第二波紋軟管7中積液，在兩個波紋管 外圓周設(shè)第一酒精加熱器加熱器1和第二酒精加熱器8;為了監(jiān)控兩個波紋管 加熱時的溫度，設(shè)兩個波紋軟管外圓周測溫電阻傳感器6;為了監(jiān)控?zé)岢翜囟龋?設(shè)熱沉表面電阻溫度傳感器11。直筒形熱沉結(jié)構(gòu)的左視圖如圖2所示。
從酒精流程向液氮流程切換時，通過排酒精閥12向輔助排酒精箱13排出 殘余酒精；殘余酒精排完后。通過氮氣吹除閥15，使用氮氣氣源14吹除熱沉 中殘余酒精蒸汽。
如圖3所示，實用新型熱沉(圓盤狀)由上總管(出液總管)3、下總管(進(jìn) 液總管)9、支管4及肋片5、第一波紋軟管2、第二波紋軟管7、輔助排液管 10及第一酒精加熱器1、第一酒精加熱器8構(gòu)成。上總管3和下總管9上開徑 向孔，帶肋片5支管4的兩端焊在上總管3和下總管9的對應(yīng)孔上。肋片5采 用焊接方式與支管4組合成一體。上總管3和下總管9的兩端封住，在上總管 3和下總管9的中間位置開孔并與管子半圓平面垂直焊接第一波紋軟管2和第 二波紋軟管7。為了排除上總管3中兩端死空間管中積液，在上總管3和下總 管9兩端悍接兩根輔助排液管10;為了除去第一波紋軟管2和第二波紋軟管7 中積液，在兩個波紋管外圓周設(shè)第一酒精加熱器1和第二酒精加熱器8;為了 監(jiān)控兩個波紋管加熱時的溫度，設(shè)兩個波紋軟管外圓周測溫電阻傳感器6;為 了監(jiān)控?zé)岢翜囟?，設(shè)熱沉表面電阻溫度傳感器ll。圓盤形熱沉結(jié)構(gòu)的左視圖如 圖4所示。
從酒精流程向液氮流程切換時，通過排酒精閥12向輔助排酒精箱13排出 殘余酒精；殘余酒精排完后。通過氮氣吹除閥15，使用氮氣氣源14吹除熱沉中殘余酒精蒸汽<
權(quán)利要求1.空間環(huán)境模擬試驗設(shè)備液氮酒精雙介質(zhì)兼容熱沉系統(tǒng)，包括熱沉主體、熱沉表面電阻溫度傳感器、酒精加熱器、波紋軟管外圓周測溫電阻傳感器、排酒精閥、輔助排酒精箱、氮氣吹除閥和氮氣氣源；熱沉主體包括進(jìn)液總管、出液總管，焊接在上下總管上的帶肋片支管，與進(jìn)液總管連接的進(jìn)口波紋軟管、與出液總管連接的出口波紋軟管、波紋管外圓周設(shè)的加熱器和測溫電阻傳感器，與上下總管焊接相連的輔助排液管等，其特征在于采用由上總管帶肋片支管和下總管組成的魚骨式結(jié)構(gòu)，上總管與下總管間設(shè)有輔助排液管并相互連通；進(jìn)出口波紋軟管外圓周設(shè)有加熱器和測溫電阻；設(shè)有輔助排酒精箱，氮氣吹除酒精結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的液氮酒精雙介質(zhì)兼容熱沉系統(tǒng)，其特征在于 熱沉主體的進(jìn)液和出液總管及支管采用不銹鋼，支管肋片采用紫銅或鋁。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的液氮酒精雙介質(zhì)兼容熱沉系統(tǒng)，其特征在于具有一根或一根以上輔助排液管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的液氮酒精雙介質(zhì)兼容熱沉系統(tǒng)，其特征在于所述的輔助排液管連接在上總管的下母線處或上總管最低處。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的液氮酒精雙介質(zhì)兼容熱沉系統(tǒng)，其特征在于 波紋管外圓周加熱器與波紋管之間電絕緣。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的液氮酒精雙介質(zhì)兼容熱沉系統(tǒng)，其特征在于 所述的輔助排液管直徑小于熱沉主體的進(jìn)液和出液總管和帶肋片支管直徑。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的液氮酒精雙介質(zhì)兼容熱沉系統(tǒng)，其特征在于 設(shè)有輔助排酒精箱和排酒精閥。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的液氮酒精雙介質(zhì)兼容熱沉系統(tǒng)，其特征在于 設(shè)有氮氣吹除酒精結(jié)構(gòu)，以使用氮氣對熱沉管路中酒精蒸汽吹除。
專利摘要本實用新型涉及一種用于空間環(huán)境模擬試驗設(shè)備低溫流程系統(tǒng)的部件，特別涉及空間環(huán)境模擬試驗設(shè)備液氮酒精雙介質(zhì)兼容熱沉系統(tǒng)。該熱沉系統(tǒng)可允許液氮和酒精共用同一流道，并能安全切換，通過二種介質(zhì)的切換使熱沉的溫度從-163℃～+50℃間可調(diào)。熱沉系統(tǒng)由熱沉主體、熱沉表面電阻溫度傳感器、酒精加熱器、波紋軟管外圓周測溫電阻傳感器、排酒精閥、輔助排酒精箱、氮氣吹除閥和氮氣氣源組成。熱沉主體為魚骨式結(jié)構(gòu)，由上總管、下總管、帶肋片支管、波紋軟管、輔助排液管焊接而成；帶肋片支管由金屬管和金屬肋片焊接而成；波紋軟管部位安裝蒸發(fā)酒精加熱器。該系統(tǒng)可以兼容酒精和液氮兩種介質(zhì)的換熱介質(zhì)，解決了魚骨式結(jié)構(gòu)熱沉只能采用一種換熱介質(zhì)的缺陷。
文檔編號B01L7/00GK201384954SQ20082018329
公開日2010年1月20日 申請日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者劉玉魁, 張文瑞, 楊建斌, 樹 柏, 王先榮 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所;蘭州華宇高技術(shù)應(yīng)用開發(fā)公司