專利名稱：一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)及其抽真空復(fù)壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)真空科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種用于真空容器的真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具體是一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)及其抽真空復(fù)壓方法。
背景技術(shù)：
羽流效應(yīng)問題研究的一個(gè)重要前提是保證羽流氣體的快速吸附，使得環(huán)境真空度能夠達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)。目前，國內(nèi)還沒有專門用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的真空環(huán)境模擬設(shè)備，KM4、KM6 等空間環(huán)境模擬設(shè)備主要用于研究靜態(tài)或低速氣體的衛(wèi)星等熱真空試驗(yàn)研究，對靜態(tài)或低速氣體有較好的抽速，而發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)主要用于研究動(dòng)態(tài)的高溫、高速羽流氣體的流場分布、污染測量等特性，因而KM4、KM6等環(huán)境模擬設(shè)備無法有效的進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)羽流效應(yīng)的地面試驗(yàn)研究。國外專門用于此方面研究的僅有德國宇航中心(Deutsches Zentrum fur Luft-und Raumfahrt，簡稱DLR)的STG真空羽流試驗(yàn)系統(tǒng)，其罐體直徑為3. 3m，長度為 7. 6m，可保證0. 5N發(fā)動(dòng)機(jī)(質(zhì)量流量0. 2g/s，試驗(yàn)介質(zhì)常溫氮?dú)?連續(xù)工作時(shí)，維持壓力小于 l(T3Pa。STG真空羽流試驗(yàn)系統(tǒng)存在自身的缺點(diǎn)，即艙體體積小、羽流試驗(yàn)范圍有限，對于流量2g/s以上的發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)，無法維持IO3Pa以下高的動(dòng)態(tài)真空度，不能有效模擬各種流量的發(fā)動(dòng)機(jī)在真空中的真實(shí)工作情況。同時(shí)由于其系統(tǒng)抽速大小無法調(diào)節(jié)，不能通過改變抽速大小來獲取滿足發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)要求的各種真空度。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種新型的專門用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)及其抽真空復(fù)壓方法， 該清潔真空系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)流量大小獲取羽流試驗(yàn)要求的各種真空度，系統(tǒng)清潔無污染、系統(tǒng)抽速大小可調(diào)、系統(tǒng)工作模式多樣、容器抽真空過程及復(fù)壓過程安全可靠、低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)流量可自動(dòng)調(diào)節(jié)、低溫泵預(yù)抽、預(yù)冷及再生方便快捷，上述技術(shù)問題的解決增加了真空羽流效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行的清潔性、可靠性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明提出一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，包括低真空系統(tǒng)、低真空液氮冷阱系統(tǒng)、高真空系統(tǒng)、高真空液氮冷阱系統(tǒng)、低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)A、低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)B、空氣復(fù)壓系統(tǒng)、氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)、液氦熱沉、液氮熱沉和羽流吸附泵。低真空系統(tǒng)包括羅茨泵機(jī)組A和羅茨泵機(jī)組B ；羅茨泵機(jī)組A包括螺桿泵A、蝶閥 A、電阻規(guī)A、電磁閥A、羅茨泵A、蝶閥C和插板閥A ；羅茨泵機(jī)組B包括螺桿泵B、蝶閥B、電阻規(guī)B、電磁閥B、羅茨泵B、蝶閥D和插板閥B ；低真空系統(tǒng)還包括電磁閥C、電阻規(guī)C和插板閥C ；螺桿泵A順次通過蝶閥A、電阻規(guī)A、電磁閥A、羅茨泵A與插板閥A相連接；螺桿泵 B順次通過蝶閥B、電阻規(guī)B、電磁閥B、羅茨泵B與插板閥B相連接；插板閥A、插板閥B通過三通與低真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱A的入口相連接，液氮冷阱A出口通過管道連接插板閥C后與真空容器相連接，在插板閥C與液氮冷阱A的出口之間連接有電阻規(guī)；且在插板閥A、插板閥B與液氮冷阱A的入口之間設(shè)置有電磁閥C ；羅茨泵A、羅茨泵B均配有旁路管道，旁路管道上分別安裝有蝶閥C、蝶閥D，在螺桿泵A、螺桿泵B單獨(dú)工作時(shí)使氣體不流經(jīng)羅茨泵A和羅茨泵B。高真空系統(tǒng)包括低溫泵A、低溫泵B、輔助分子泵A、輔助分子泵B、前級分子泵和旋片泵；前級分子泵配有旁路管道，旁路管道上安裝有電磁閥I，在旋片泵單獨(dú)工作時(shí)使氣體不流經(jīng)前級分子泵；低溫泵A、低溫泵B啟動(dòng)前的預(yù)抽采用前級分子泵、旋片泵充當(dāng)預(yù)抽泵來完成；安全閥A設(shè)置于低溫泵A與低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)A之間的連接管路上，安全閥B設(shè)置于低溫泵B與低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)B之間的連接管路上，旋片泵通過管道順次通過電磁閥J、高真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱B、前級分子泵與插板閥J前端連接，插板閥J后端安裝有四通管道第一路管道順次通過插板閥E、低溫泵A、插板閥D與真空容器相連接，形成低溫泵A抽氣路；第二路管道順次通過電磁閥E、輔助分子泵A、插板閥F與真空容器相連接，形成輔助分子泵A抽氣路；第三路管道順次通過電磁閥F、輔助分子泵B、插板閥G與真空容器相連接，形成輔助分子泵B抽氣路；第四路管道順次通過插板閥I、低溫泵B、插板閥 H與真空容器相連接，形成低溫泵B抽氣路；四路抽氣路與插板閥J之間還設(shè)置有電磁閥H ； 低溫泵A和插板閥D之間設(shè)置有冷規(guī)A ；輔助分子泵A和插板閥F之間設(shè)置有冷規(guī)B ；輔助分子泵B與插板閥G之間設(shè)置有冷規(guī)C ；低溫泵B和插板閥H之間設(shè)置有冷規(guī)D，插板閥J 和前級分子泵之間設(shè)置有電阻規(guī)D，手動(dòng)放氣閥連接于前級分子泵與高真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱B之間。低真空液氮冷阱系統(tǒng)包括液氮罐A、液氮供應(yīng)閥A、管路安全閥A、冷阱進(jìn)液閥A、液氮冷阱A、電子液位計(jì)A和放空閥A，高真空液氮冷阱系統(tǒng)包括液氮罐B、液氮供應(yīng)閥B、管路安全閥B、冷阱進(jìn)液閥B、液氮冷阱B、電子液位計(jì)B和放空閥B ；低真空液氮冷阱系統(tǒng)用于為低真空系統(tǒng)除油；高真空液氮冷阱系統(tǒng)用于為高真空系統(tǒng)除油；電子液位計(jì)A、電子液位計(jì) B分別與液氮冷阱A、液氮冷阱B連接；低真空系統(tǒng)的插板閥A、插板閥B通過三通與低真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱A的入口相連接，且在插板閥A、插板閥B與低真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱A的入口之間設(shè)置有電磁閥C ；高真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱B安裝在前級分子泵與電磁閥J之間；液氮罐A通過管道順次連接液氮供應(yīng)閥A、冷阱進(jìn)液閥A、液氮冷阱 A、放空閥A ；液氮罐B通過管道順次連接液氮供應(yīng)閥B、冷阱進(jìn)液閥B、液氮冷阱B、放空閥B。低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)A包括液氮罐C、液氮供應(yīng)閥C、管路安全閥C、低溫旁路閥A、 低溫電磁閥A、管路安全閥D、氣液分離器進(jìn)液閥A、氣液分離器A、安全閥C、電子液位計(jì)C、 放空閥C、低溫閥A、安全閥D、氣液分離器出液閥A、氣液分離器回液閥A、安全閥E和低溫閥 B;低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)B包括液氮罐D(zhuǎn)、液氮供應(yīng)閥D、管路安全閥E、低溫旁路閥B、低溫電磁閥B、管路安全閥F、氣液分離器進(jìn)液閥B、氣液分離器B、安全閥F、電子液位計(jì)D、放空閥 D、低溫閥C、安全閥G、氣液分離器出液閥B、氣液分離器回液閥B、安全閥H和低溫閥D ；氣液分離器A、氣液分離器B配有電子液位計(jì)C、電子液位計(jì)D，用于監(jiān)控氣液分離器A、氣液分離器B液氮液位，電子液位計(jì)C、電子液位計(jì)D的另一端分別與低溫電磁閥A、低溫電磁閥B 連接形成閉合回路，低溫泵A、低溫泵B液氮出口管路一端一直延伸至氣液分離器頂部，液氮罐C通過管道與順次液氮供應(yīng)閥C、低溫電磁閥A、氣液分離器進(jìn)液閥A、氣液分離器A連接，且在低溫電磁閥A和氣液分離器進(jìn)液閥A之間的管路上還連接有管路安全閥D ；氣液分離器A通過低溫閥B、氣液分離器回液閥A與低溫泵A的液氮進(jìn)液口相連接，低溫泵A液口通過低溫閥A、氣液分離器出液閥A與氣液分離器A相連接，放空閥C通過管路安裝在氣液分離器A頂部，液氮罐D(zhuǎn)通過管道順次與液氮供應(yīng)閥D、低溫電磁閥B、氣液分離器進(jìn)液閥B、 氣液分離器B連接，且在低溫電磁閥B和氣液分離器進(jìn)液閥B之間的管路上連接有管路安全閥F ；氣液分離器B通過低溫閥D、氣液分離器回液閥B與低溫泵B的液氮進(jìn)液口相連接， 低溫泵B出液口通過氣液分離器出液閥B、低溫閥C與氣液分離器B相連接，放空閥D通過管路安裝在氣液分離器B頂部，排氣用；低溫泵A與氣液分離器回液閥A之間安裝有安全閥 A，低溫泵B與氣液分離器回液閥B之間安裝有安全閥B?？諝鈴?fù)壓系統(tǒng)包括空氣過濾器、空氣供應(yīng)電磁閥A、空氣供應(yīng)電磁閥B、空氣供應(yīng)電磁閥C和氮?dú)饨尤腚姶砰y，空氣過濾器一端通過管道直接和大氣接通，另一端通過三通管道分別并行連接空氣供應(yīng)電磁閥A、空氣供應(yīng)電磁閥B、空氣供應(yīng)電磁閥C，空氣供應(yīng)電磁閥A、空氣供應(yīng)電磁閥B、空氣供應(yīng)電磁閥C的另一端均最終連接至真空容器；氮?dú)饨尤腚姶砰y的一端通過管道安裝在空氣供應(yīng)電磁閥C與真空容器之間，氮?dú)饨尤腚姶砰y的另一端通過管道與氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)的管路安全閥G連接。氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)包括氣氮罐、氣氮供應(yīng)閥和管路安全閥G，用于試驗(yàn)結(jié)束后用于真空容器的前期復(fù)壓；氣氮罐通過氣氮供應(yīng)閥與空氣復(fù)壓系統(tǒng)的氮?dú)饨尤腚姶砰y連接，空氣復(fù)壓系統(tǒng)與氮?dú)饨尤腚姶砰y之間的連接管路上配有安全閥G ；液氦熱沉、液氮熱沉、羽流吸附泵均位于真空容器內(nèi)部，液氦熱沉位于液氮熱沉內(nèi)部，由液氮熱沉保護(hù)，羽流吸附泵位于液氦熱沉內(nèi)部的一側(cè)，便于吸附羽流試驗(yàn)氣體。本發(fā)明提出的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)還包括容器真空測量系統(tǒng)，用于測量真空容器的真空度，該容器真空測量系統(tǒng)包括電阻規(guī)E、電阻規(guī)F、電離規(guī) A和電離規(guī)B ；電阻規(guī)E、電阻規(guī)F、電離規(guī)A和電離規(guī)B分別通過容器法蘭直接和真空容器連接。本發(fā)明提出的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)還包括殘余氣體分析系統(tǒng)，用于真空容器內(nèi)部氣體成分測量；殘余氣體分析系統(tǒng)包括殘余氣體分析儀、插板閥 K ；殘余氣體分析儀通過插板閥K連接至真空容器。本發(fā)明還提出一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)的抽真空復(fù)壓方法， 具體為包括以下幾個(gè)步驟(1)啟動(dòng)容器真空測量系統(tǒng)，實(shí)施測量真空容器內(nèi)部壓力，直至容器抽真空及復(fù)壓結(jié)束，整個(gè)試驗(yàn)過程完成；(2)在低真空系統(tǒng)和高真空系統(tǒng)工作前，先啟動(dòng)低真空液氮冷阱系統(tǒng)、高真空液氮冷阱系統(tǒng)，分別向液氮冷阱A、液氮冷阱B供液，將液氮冷阱A、液氮冷阱B預(yù)冷至液氮溫區(qū)， 用于吸收羅茨泵A、羅茨泵B和旋片泵工作時(shí)產(chǎn)生的油蒸汽；(3)啟動(dòng)低真空系統(tǒng)，羅茨泵機(jī)組A和羅茨泵機(jī)組B工作，將真空容器的真空度抽至 11 ；(4)啟動(dòng)低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)A和低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)B，分別向低溫泵A和低溫泵B輸送液氮制冷制，使低溫泵A和低溫泵B內(nèi)部達(dá)到液氮溫區(qū)，完成低溫泵A和低溫泵B 的預(yù)冷；
(5)啟動(dòng)高真空系統(tǒng)，低溫泵A和低溫泵B開始工作，將真空容器真空度抽至 KT4Pa ；(6)啟動(dòng)液氦熱沉、液氮熱沉、羽流吸附泵，實(shí)現(xiàn)超高真空抽氣，將真空容器真空度抽至 1 (T6I^a ；(7)開始進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)，啟動(dòng)殘余分析系統(tǒng)，對容器內(nèi)部氣體成份進(jìn)行分析；(8)試驗(yàn)結(jié)束后，啟動(dòng)氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)、空氣復(fù)壓系統(tǒng)，完成對真空容器的復(fù)壓，氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)將真空容器復(fù)壓至lOOOPa，空氣復(fù)壓系統(tǒng)將真空容器從1000 復(fù)壓至常壓。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，屬于一種全新試驗(yàn)領(lǐng)域，不同于以往的環(huán)模設(shè)備，專門用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流效應(yīng)試驗(yàn)研究。(2)本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，低真空系統(tǒng)及高真空系統(tǒng)均配有液氮冷阱系統(tǒng)，用于吸收機(jī)械泵工作時(shí)產(chǎn)生的油蒸汽，保證真空容器清潔。(3)本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，真空獲取主要靠潔凈的低真空系統(tǒng)、高真空系統(tǒng)及液氦熱沉、液氮熱沉及羽流吸附泵完成，用于獲取羽流試驗(yàn)需要的各種潔凈真空度，最高能獲得10-6 的超高動(dòng)態(tài)真空度。(4)本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，低真空系統(tǒng)配有兩套羅茨泵機(jī)組，工作模式多樣，抽速大小可調(diào)。(5)本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，高真空系統(tǒng)配有兩臺低溫泵、輔助分子泵及相應(yīng)前級泵，工作模式多樣，抽速大小可調(diào)。(6)本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，復(fù)壓系統(tǒng)由氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)和空氣復(fù)壓系統(tǒng)組成。氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)用于真空容器的前期復(fù)壓，避免復(fù)壓過程中空氣中的水汽、二氧化碳冷凝在熱沉表面，影響前期復(fù)壓；空氣復(fù)壓系統(tǒng)用于真空容器的后期復(fù)壓，并配有過濾器，可為真空容器提供潔凈空氣復(fù)壓。(7)本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，真空測量系統(tǒng)配有電阻規(guī)及電離規(guī)，兩種規(guī)有各自的測量范圍，可實(shí)現(xiàn)真空容器的全量程高精度測量。(8)本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，配有殘余氣體分析系統(tǒng)，用于真空容器內(nèi)部的氣體成分測量。(9)本發(fā)明提供一種新型的專門用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，配有低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)，用于向兩臺低溫泵持續(xù)供液。(10)本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)配有氣液分離器，氣液分離器上安有電子液位計(jì)，實(shí)現(xiàn)氣液分離器液位高度的自動(dòng)控制，保證低溫泵液氮的自動(dòng)供液并有效節(jié)約液氮用量。


圖1 本發(fā)明提供的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2 本發(fā)明提供的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)的抽真空復(fù)壓方法流程圖；圖3 本發(fā)明中真空系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)序圖4 本發(fā)明中兩臺羅茨泵正常工作時(shí)真空容器真空度隨抽氣時(shí)間變化關(guān)系；圖5 本發(fā)明中兩臺羅茨泵正常工作時(shí)抽速隨抽氣時(shí)間變化關(guān)系；圖6 本發(fā)明中兩臺羅茨泵變頻后的真空容器真空度隨抽氣時(shí)間變化關(guān)系；圖7 本發(fā)明中兩臺羅茨泵變頻后的抽速隨抽氣時(shí)間變化關(guān)系；圖8 本發(fā)明中一臺羅茨泵正常工作時(shí)真空容器真空度隨抽氣時(shí)間變化關(guān)系；圖9 本發(fā)明中一臺羅茨泵正常工作時(shí)抽速隨抽氣時(shí)間變化關(guān)系；圖10 本發(fā)明中一臺羅茨泵變頻時(shí)真空容器真空度隨抽氣時(shí)間變化關(guān)系；圖11 本發(fā)明中一臺羅茨泵正常工作時(shí)抽速隨抽氣時(shí)間變化關(guān)系。圖中
權(quán)利要求
1. 一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，其特征在于包括低真空系統(tǒng)、低真空液氮冷阱系統(tǒng)、高真空系統(tǒng)、高真空液氮冷阱系統(tǒng)、低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)A、低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)B、空氣復(fù)壓系統(tǒng)、氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)、液氦熱沉、液氮熱沉和羽流吸附泵；低真空系統(tǒng)包括羅茨泵機(jī)組A和羅茨泵機(jī)組B ；羅茨泵機(jī)組A包括螺桿泵A、蝶閥A、電阻規(guī)A、電磁閥A、羅茨泵A、蝶閥C和插板閥A ；羅茨泵機(jī)組B包括螺桿泵B、蝶閥B、電阻規(guī) B、電磁閥B、羅茨泵B、蝶閥D和插板閥B ；低真空系統(tǒng)還包括電磁閥C、電阻規(guī)C和插板閥C ； 螺桿泵A順次通過蝶閥A、電阻規(guī)A、電磁閥A、羅茨泵A與插板閥A相連接；螺桿泵B順次通過蝶閥B、電阻規(guī)B、電磁閥B、羅茨泵B與插板閥B相連接；插板閥A、插板閥B通過三通與低真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱A的入口相連接，液氮冷阱A出口通過管道連接插板閥 C后與真空容器相連接，在插板閥C與液氮冷阱A的出口之間連接有電阻規(guī)；且在插板閥A、 插板閥B與液氮冷阱A的入口之間設(shè)置有電磁閥C ；羅茨泵A、羅茨泵B均配有旁路管道，旁路管道上分別安裝有蝶閥C、蝶閥D，在螺桿泵A、螺桿泵B單獨(dú)工作時(shí)使氣體不流經(jīng)羅茨泵 A和羅茨泵B ；高真空系統(tǒng)包括低溫泵A、低溫泵B、輔助分子泵A、輔助分子泵B、前級分子泵和旋片泵；前級分子泵配有旁路管道，旁路管道上安裝有電磁閥I，在旋片泵單獨(dú)工作時(shí)使氣體不流經(jīng)前級分子泵；低溫泵A、低溫泵B啟動(dòng)前的預(yù)抽采用前級分子泵、旋片泵充當(dāng)預(yù)抽泵來完成；安全閥A設(shè)置于低溫泵A與低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)A之間的連接管路上，安全閥B設(shè)置于低溫泵B與低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)B之間的連接管路上，旋片泵通過管道順次通過電磁閥 J、高真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱B、前級分子泵與插板閥J前端連接，插板閥J后端安裝有四通管道第一路管道順次通過插板閥E、低溫泵A、插板閥D與真空容器相連接，形成低溫泵A抽氣路；第二路管道順次通過電磁閥E、輔助分子泵A、插板閥F與真空容器相連接， 形成輔助分子泵A抽氣路；第三路管道順次通過電磁閥F、輔助分子泵B、插板閥G與真空容器相連接，形成輔助分子泵B抽氣路；第四路管道順次通過插板閥I、低溫泵B、插板閥H與真空容器相連接，形成低溫泵B抽氣路；四路抽氣路與插板閥J之間還設(shè)置有電磁閥H ；低溫泵A和插板閥D之間設(shè)置有冷規(guī)A ；輔助分子泵A和插板閥F之間設(shè)置有冷規(guī)B ；輔助分子泵B與插板閥G之間設(shè)置有冷規(guī)C ；低溫泵B和插板閥H之間設(shè)置有冷規(guī)D，插板閥J和前級分子泵之間設(shè)置有電阻規(guī)D，手動(dòng)放氣閥連接于前級分子泵與高真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱B之間；低真空液氮冷阱系統(tǒng)包括液氮罐A、液氮供應(yīng)閥A、管路安全閥A、冷阱進(jìn)液閥A、液氮冷阱A、電子液位計(jì)A和放空閥A，高真空液氮冷阱系統(tǒng)包括液氮罐B、液氮供應(yīng)閥B、管路安全閥B、冷阱進(jìn)液閥B、液氮冷阱B、電子液位計(jì)B和放空閥B ；低真空液氮冷阱系統(tǒng)用于為低真空系統(tǒng)除油；高真空液氮冷阱系統(tǒng)用于為高真空系統(tǒng)除油；電子液位計(jì)A、電子液位計(jì)B分別與液氮冷阱A、液氮冷阱B連接；低真空系統(tǒng)的插板閥A、插板閥B通過三通與低真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱A的入口相連接，且在插板閥A、插板閥B與低真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱A的入口之間設(shè)置有電磁閥C ；高真空液氮冷阱系統(tǒng)的液氮冷阱B安裝在前級分子泵與電磁閥J之間；液氮罐A通過管道順次連接液氮供應(yīng)閥A、冷阱進(jìn)液閥A、液氮冷阱A、 放空閥A ；液氮罐B通過管道順次連接液氮供應(yīng)閥B、冷阱進(jìn)液閥B、液氮冷阱B、放空閥B ； 低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)A包括液氮罐C、液氮供應(yīng)閥C、管路安全閥C、低溫旁路閥A、低溫電磁閥A、管路安全閥D、氣液分離器進(jìn)液閥A、氣液分離器A、安全閥C、電子液位計(jì)C、放空閥C、低溫閥A、安全閥D、氣液分離器出液閥A、氣液分離器回液閥A、安全閥E和低溫閥B ； 低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)B包括液氮罐D(zhuǎn)、液氮供應(yīng)閥D、管路安全閥E、低溫旁路閥B、低溫電磁閥B、管路安全閥F、氣液分離器進(jìn)液閥B、氣液分離器B、安全閥F、電子液位計(jì)D、放空閥D、 低溫閥C、安全閥G、氣液分離器出液閥B、氣液分離器回液閥B、安全閥H和低溫閥D ；氣液分離器A、氣液分離器B配有電子液位計(jì)C、電子液位計(jì)D，用于監(jiān)控氣液分離器A、氣液分離器 B液氮液位，電子液位計(jì)C、電子液位計(jì)D的另一端分別與低溫電磁閥A、低溫電磁閥B連接形成閉合回路，低溫泵A、低溫泵B液氮出口管路一端一直延伸至氣液分離器頂部，液氮罐C 通過管道與順次液氮供應(yīng)閥C、低溫電磁閥A、氣液分離器進(jìn)液閥A、氣液分離器A連接，且在低溫電磁閥A和氣液分離器進(jìn)液閥A之間的管路上還連接有管路安全閥D ；氣液分離器A 通過低溫閥B、氣液分離器回液閥A與低溫泵A的液氮進(jìn)液口相連接，低溫泵A液口通過低溫閥A、氣液分離器出液閥A與氣液分離器A相連接，放空閥C通過管路安裝在氣液分離器 A頂部，液氮罐D(zhuǎn)通過管道順次與液氮供應(yīng)閥D、低溫電磁閥B、氣液分離器進(jìn)液閥B、氣液分離器B連接，且在低溫電磁閥B和氣液分離器進(jìn)液閥B之間的管路上連接有管路安全閥F ； 氣液分離器B通過低溫閥D、氣液分離器回液閥B與低溫泵B的液氮進(jìn)液口相連接，低溫泵 B出液口通過氣液分離器出液閥B、低溫閥C與氣液分離器B相連接，放空閥D通過管路安裝在氣液分離器B頂部，排氣用；低溫泵A與氣液分離器回液閥A之間安裝有安全閥A，低溫泵B與氣液分離器回液閥B之間安裝有安全閥B ；空氣復(fù)壓系統(tǒng)包括空氣過濾器、空氣供應(yīng)電磁閥A、空氣供應(yīng)電磁閥B、空氣供應(yīng)電磁閥C和氮?dú)饨尤腚姶砰y，空氣過濾器一端通過管道直接和大氣接通，另一端通過三通管道分別并行連接空氣供應(yīng)電磁閥A、空氣供應(yīng)電磁閥B、空氣供應(yīng)電磁閥C，空氣供應(yīng)電磁閥A、 空氣供應(yīng)電磁閥B、空氣供應(yīng)電磁閥C的另一端均最終連接至真空容器；氮?dú)饨尤腚姶砰y的一端通過管道安裝在空氣供應(yīng)電磁閥C與真空容器之間，氮?dú)饨尤腚姶砰y的另一端通過管道與氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)的管路安全閥G連接；氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)包括氣氮罐、氣氮供應(yīng)閥和管路安全閥G，用于試驗(yàn)結(jié)束后用于真空容器的前期復(fù)壓；氣氮罐通過氣氮供應(yīng)閥與空氣復(fù)壓系統(tǒng)的氮?dú)饨尤腚姶砰y連接，空氣復(fù)壓系統(tǒng)與氮?dú)饨尤腚姶砰y之間的連接管路上配有安全閥G ；液氦熱沉、液氮熱沉、羽流吸附泵均位于真空容器內(nèi)部，液氦熱沉位于液氮熱沉內(nèi)部， 由液氮熱沉保護(hù)，羽流吸附泵位于液氦熱沉內(nèi)部的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，其特征在于所述的清潔真空系統(tǒng)還包括容器真空測量系統(tǒng)，用于測量真空容器的真空度，該容器真空測量系統(tǒng)包括電阻規(guī)E、電阻規(guī)F、電離規(guī)A和電離規(guī)B ；電阻規(guī)E、電阻規(guī)F、電離規(guī)A和電離規(guī)B分別通過容器法蘭直接和真空容器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，其特征在于所述的清潔真空系統(tǒng)還包括殘余氣體分析系統(tǒng)，用于真空容器內(nèi)部氣體成分測量； 殘余氣體分析系統(tǒng)包括殘余氣體分析儀、插板閥K ；殘余氣體分析儀通過插板閥K連接至真空容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，其特征在于所述的插板閥C處管道直徑大于羅茨泵A和羅茨泵B處管道直徑，橫截面積至少是羅茨泵A和羅茨泵B處管道橫截面積總和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，其特征在于所述的低溫泵A、低溫泵B抽速大于輔助分子泵A、輔助分子泵B抽速，輔助分子泵A、輔助分子泵B抽速大于前級分子泵抽速，前級分子泵抽速大于旋片泵抽速。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)，其特征在于所述的輔助分子泵A和輔助分子泵B抽速與前級分子泵抽速之比約為5 1，前級分子泵抽速與旋片泵抽速之比約為20 1。
7.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)的抽真空復(fù)壓方法，其特征在于具體為包括以下幾個(gè)步驟(1)啟動(dòng)容器真空測量系統(tǒng)，實(shí)施測量真空容器內(nèi)部壓力，直至容器抽真空及復(fù)壓結(jié)束，整個(gè)試驗(yàn)過程完成；(2)在低真空系統(tǒng)和高真空系統(tǒng)工作前，先啟動(dòng)低真空液氮冷阱系統(tǒng)、高真空液氮冷阱系統(tǒng)，分別向液氮冷阱A、液氮冷阱B供液，將液氮冷阱A、液氮冷阱B預(yù)冷至液氮溫區(qū)，用于吸收羅茨泵A、羅茨泵B和旋片泵工作時(shí)產(chǎn)生的油蒸汽；(3)啟動(dòng)低真空系統(tǒng)，羅茨泵機(jī)組A和羅茨泵機(jī)組B工作，將真空容器的真空度抽至IPa ；(4)啟動(dòng)低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)A和低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)B，分別向低溫泵A和低溫泵B 輸送液氮制冷制，使低溫泵A和低溫泵B內(nèi)部達(dá)到液氮溫區(qū)，完成低溫泵A和低溫泵B的預(yù)冷；(5)啟動(dòng)高真空系統(tǒng)，低溫泵A和低溫泵B開始工作，將真空容器真空度抽至10-4 ；(6)啟動(dòng)液氦熱沉、液氮熱沉、羽流吸附泵，實(shí)現(xiàn)超高真空抽氣，將真空容器真空度抽至 KT6Pa ；(7)開始進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)，啟動(dòng)殘余分析系統(tǒng)，對容器內(nèi)部氣體成份進(jìn)行分析；(8)試驗(yàn)結(jié)束后，啟動(dòng)氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)、空氣復(fù)壓系統(tǒng)，完成對真空容器的復(fù)壓，氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)將真空容器復(fù)壓至lOOOPa，空氣復(fù)壓系統(tǒng)將真空容器從1000 復(fù)壓至常壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)的抽真空復(fù)壓方法，其特征在于所述的低真空系統(tǒng)有兩種工作模式，一種為正常模式，兩套羅茨泵機(jī)組同時(shí)工作，先啟動(dòng)兩臺前級螺桿泵A、螺桿泵B將真空容器從大氣壓抽至2200 ，然后啟動(dòng)羅茨泵A、羅茨泵B將真空容器從2200 抽至IPa ；另一種為故障模式，僅其中一套羅茨泵機(jī)組工作，先啟動(dòng)一臺前級螺桿泵將真空容器從大氣壓抽至2200 ，然后啟動(dòng)一臺羅茨泵將真空容器從22001 抽至lPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)的抽真空復(fù)壓方法，其特征在于所述的高真空系統(tǒng)有兩種工作模式，一種為正常模式，同時(shí)啟動(dòng)兩臺低溫泵A、低溫泵B將真空容器從1 抽至1. 3X IO-4Pa ；另一種為故障模式，僅啟動(dòng)一臺低溫泵A將真空容器從1 抽至1. 3 X IO-4Pa ；高真空系統(tǒng)還選用分子泵A、分子泵B作為低溫泵的輔助泵，兩種模式啟動(dòng)前均先采用分子泵A和分子泵B輔助抽氣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)羽流試驗(yàn)研究的清潔真空系統(tǒng)及其抽真空復(fù)壓方法，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)真空科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，所述的清潔真空系統(tǒng)包括低真空系統(tǒng)、低真空液氮冷阱系統(tǒng)、高真空系統(tǒng)、高真空液氮冷阱系統(tǒng)、低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)A、低溫泵液氮供應(yīng)系統(tǒng)B、空氣復(fù)壓系統(tǒng)、氮?dú)鈴?fù)壓系統(tǒng)、容器真空測量系統(tǒng)、殘余氣體分析系統(tǒng)、液氦熱沉、液氮熱沉和羽流吸附泵。真空獲取主要靠潔凈的低真空系統(tǒng)、高真空系統(tǒng)及液氦熱沉、液氮熱沉及羽流吸附泵完成，用于獲取羽流試驗(yàn)需要的各種潔凈真空度，最高能獲得10-6Pa的超高動(dòng)態(tài)真空度。其中低真空系統(tǒng)及高真空系統(tǒng)均配有液氮冷阱系統(tǒng)，用于吸收機(jī)械泵工作時(shí)產(chǎn)生的油蒸汽，保證真空容器清潔。
文檔編號G01M9/06GK102359859SQ20111020112
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者凌桂龍, 張國舟, 李曉娟, 王文龍, 蔡國飆, 黃本誠 申請人:北京航空航天大學(xué)