專利名稱：航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率快速檢漏裝置及檢漏方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉屬于航天器管路系統(tǒng)的檢漏領(lǐng)域，具體涉及一種能夠進(jìn)行航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試的快速檢漏設(shè)備，也涉及一種利用該檢漏設(shè)備進(jìn)行航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率的快速檢漏方法。
背景技術(shù)：
載人航天器長期在軌運(yùn)行時，航天員呼吸過程中產(chǎn)生的水蒸氣會使密封艙體內(nèi)的空氣相對濕度逐漸增高，直到達(dá)到飽和蒸氣壓而冷凝。為避免過高的相對濕度對密封艙內(nèi)的儀器設(shè)備造成損害及造成航天員的不適，需要有設(shè)備對水蒸氣進(jìn)行冷凝并對冷凝產(chǎn)物進(jìn)行收集容納。因此在航天器中增加了可保持航天員長期在軌適宜工作環(huán)境的冷凝水管路回路，同時增加了冷凝水管路a、b回路的總漏率測試工作。由于載人航天器密封管路系統(tǒng)多、結(jié)構(gòu)及狀態(tài)復(fù)雜，檢漏任務(wù)繁重、過程復(fù)雜、檢漏周期長。目前，載人航天器研制過程中都采用大氣環(huán)境下的質(zhì)譜檢漏技術(shù)進(jìn)行管路系統(tǒng)的總漏率測試，單個管路系統(tǒng)的測試周期至少為2天，同時大型載人航天器以運(yùn)輸包裝箱為收集容器，進(jìn)行總漏率測試時需要進(jìn)行產(chǎn)品及包裝箱蓋的反復(fù)吊裝，加大了安全隱患，不利于型號產(chǎn)品的安全生產(chǎn)。所以研制高效、高靈敏度和高安全性的檢漏裝置及檢漏方法是載人航天器型號研制的趨勢和要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了能夠快速、高可靠性地進(jìn)行極其復(fù)雜的航天器冷凝水管路系統(tǒng)的總漏率測試，本發(fā)明旨在提供一種用于航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試的快速檢漏設(shè)備，首次應(yīng)用壓力變化檢漏技術(shù)于冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試中，實(shí)現(xiàn)冷凝水管路系統(tǒng)的快速檢漏。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案
一種用于航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試的快速檢漏裝置，包括高精度絕壓計(jì)、減壓閥、高壓力表、低壓力表、五個截止閥、緩沖氣瓶和相應(yīng)的管路連接，其中，氣源通過減壓閥與緩沖氣瓶通過管路連接，減壓閥兩端依次設(shè)置高壓力表和低壓力表，緩沖氣瓶依次通過充氣閥、隔離閥與絕壓計(jì)管路連接，充氣閥與隔離閥之間分別設(shè)置并聯(lián)的產(chǎn)品閥和放氣閥，相應(yīng)地與待檢測的冷凝水管路系統(tǒng)的充氣端和外部大氣連通進(jìn)行充氣和放氣過程，隔離閥與絕壓計(jì)之間設(shè)置有測壓閥與待檢測的冷凝水管路系統(tǒng)的測壓端連通進(jìn)行測壓，絕壓計(jì)具備RS232串口與外部控制系統(tǒng)相連并進(jìn)行自動控制、記錄和總漏率計(jì)算。其中，該裝置集充氣、測試和放氣為一體，利用上述五個截止閥門隔離充氣、測壓和放氣管道，使充氣、測壓和放氣三個過程互不干擾。
其中，絕壓計(jì)的量程在OkPa 250kPa，精度為0. 01%FS即±25Pa。其中，緩沖氣瓶采用不銹鋼球形氣瓶，緩沖氣瓶的容積需進(jìn)行精確測量。其中，該裝置利用減壓閥、高壓力表，低壓力表、充氣閥和產(chǎn)品閥組成充氣系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)減壓閥對冷凝水管路系統(tǒng)進(jìn)行加壓，加壓完成后由絕壓計(jì)對冷凝水管路系統(tǒng)內(nèi)的壓力進(jìn)行監(jiān)測和記錄，并通過壓力變化檢漏得到冷凝水管路系統(tǒng)的總漏率。其中，高壓力表為25MPa壓力表，低壓力表為0.6MPa壓力表。其中,所述氣源為氮?dú)饣蚝?。一種利用上述快速檢漏設(shè)備進(jìn)行檢漏的方法，包括以下步驟
1)連接測試接口
將氣源接口連接供氣源，產(chǎn)品閥的充氣接口連接航天器冷凝水管路充氣端，測壓閥的測壓接口連接航天器冷凝水管路系統(tǒng)測壓口，放氣閥接口連通外部大氣；
2)測試并計(jì)算冷凝水管路系統(tǒng)體積
a)打開充氣閥、產(chǎn)品閥和測壓閥，記錄此時絕壓計(jì)數(shù)值PO ；
b)關(guān)閉產(chǎn)品閥、放氣閥和測壓閥，打開隔離閥，控制減壓閥緩慢往緩沖氣瓶充壓至50kPa，絕壓計(jì)此時數(shù)值為P0 +50kPa，關(guān)閉隔離閥；
c)打開充氣閥和測壓閥，待壓力平衡后，記錄此時絕壓計(jì)數(shù)值Pl；
d)通過公式(PO+ 5o) X FO + PO X F - Pl X (VO + V)計(jì)算得到冷凝水管路系統(tǒng)的體積V，其中VO為緩沖氣瓶的體積；
3)測試并計(jì)算冷凝水管路系統(tǒng)總漏率
a)打開充氣閥、產(chǎn)品閥和測壓閥，關(guān)閉隔離閥和放氣閥，控制減壓閥緩慢往航天器冷凝水管路系統(tǒng)內(nèi)充氣，觀察絕壓計(jì)壓力達(dá)到50kPa時，關(guān)閉充氣閥和減壓閥；
b)冷凝水管路系統(tǒng)壓力穩(wěn)定30分鐘后，記錄此時絕壓計(jì)壓力數(shù)值，作為壓力初值PO；
c)每隔15分鐘記錄一次絕壓計(jì)壓力數(shù)值，總共記錄四次，分別為PUP2、P3、P4，測試時間為I小時；
Pl— PO PO —PO P2 — PQ P爲(wèi)一PQ
d)利用公式Q= [(-— + —^ + + 一X F]/4計(jì)算得到冷凝水管路
t1.t3tAt
系統(tǒng)的總漏率數(shù)值，其中t為測試時間15分鐘。4)檢漏結(jié)束后，打開測壓閥、隔離閥和放氣閥，航天器冷凝水管路系統(tǒng)放氣至零表壓。與現(xiàn)有檢漏系統(tǒng)相比，本發(fā)明的快速檢漏設(shè)備，可以高效地完成航天器冷凝水管路系統(tǒng)的總漏率測試，測試時間為一個半小時，大大的節(jié)省了檢漏時間，而且具有檢漏速度快，靈敏度高和安全性高等特點(diǎn)，首次于航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試中采用壓力變化檢漏技術(shù)，提高檢漏效率。


圖1是本發(fā)明的用于航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試的快速檢漏裝置的裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式以下介紹的是作為本發(fā)明所述內(nèi)容的具體實(shí)施方式
，下面通過具體實(shí)施方式
對本發(fā)明的所述內(nèi)容作進(jìn)一步的闡明。當(dāng)然，描述下列具體實(shí)施方式
只為示例本發(fā)明的不同方面的內(nèi)容，而不應(yīng)理解為限制本發(fā)明范圍。圖1為本發(fā)明的用于航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試的快速檢漏裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置包括高精度絕壓計(jì)(例如量程在OkPa 250kPa，精度為0. 01%FS即±25Pa的絕壓計(jì))、減壓閥、高壓力表、低壓力表、五個截止閥、緩沖氣瓶和相應(yīng)的管路連接，其中，氣源通過減壓閥與緩沖氣瓶通過管路連接，減壓閥兩端依次設(shè)置高壓力表和低壓力表，緩沖氣瓶依次通過充氣閥、隔離閥與絕壓計(jì)管路連接，充氣閥與隔離閥之間分別設(shè)置并聯(lián)的產(chǎn)品閥和放氣閥，相應(yīng)地與待檢測的冷凝水管路系統(tǒng)的充氣端和外部大氣連通進(jìn)行充氣和放氣過程，隔離閥與絕壓計(jì)之間設(shè)置有測壓閥與待檢測的冷凝水管路系統(tǒng)的測壓端連通進(jìn)行測壓，絕壓計(jì)具備RS232串口與外部控制系統(tǒng)相連并進(jìn)行自動控制、記錄和總漏率計(jì)算，該裝置集充氣、測試和放氣為一體，利用上述五個截止閥門隔離充氣、測壓和放氣管道，使充氣、測壓和放氣三個過程互不干擾。該裝置利用減壓閥、高壓力表，低壓力表、充氣閥和產(chǎn)品閥組成充氣系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)減壓閥對冷凝水管路系統(tǒng)進(jìn)行加壓，加壓完成后由絕壓計(jì)對冷凝水管路系統(tǒng)內(nèi)的壓力進(jìn)行監(jiān)測和記錄，并通過壓力變化檢漏得到冷凝水管路系統(tǒng)的總漏率。在一實(shí)施方式中，緩沖氣瓶采用不銹鋼球形氣瓶，緩沖氣瓶的容積需進(jìn)行精確測量。在一實(shí)施方式中，緩沖氣瓶在冷凝水管路系統(tǒng)充氣過程中，能夠起到控制充氣速率，防止系統(tǒng)過壓以及計(jì)算冷凝水管路系統(tǒng)容積等作用。
該用于航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試的快速檢漏裝置集充氣、測試和放氣為一體。具體充氣、測壓和放氣的三種操作如下
I)實(shí)施充氣操作時，供氣氣瓶通過“氣源”接口進(jìn)入設(shè)備減壓閥上游，通過減壓閥的減壓作用，壓力降低到滿足充氣要求的壓力值，通過緩沖氣瓶、充氣閥、產(chǎn)品閥和“充氣”接口，將示漏氣體充入到航天器冷凝水管路系統(tǒng)中。2)實(shí)施測壓操作時，產(chǎn)品閥、隔離閥和放氣閥都處于關(guān)閉狀態(tài)，冷凝水管路系統(tǒng)中的壓力通過“測壓”接口顯示于絕壓計(jì)上，可以通過手動或自動兩種模式進(jìn)行壓力數(shù)值監(jiān)測。如果冷凝水管路系統(tǒng)只有一個充氣口，可以通過打開產(chǎn)品閥和隔離閥，對冷凝水管路系統(tǒng)的壓力進(jìn)行監(jiān)測。3)實(shí)施放氣操作時，打開“放氣”接口后，有兩種方式進(jìn)行放氣一是通過打開產(chǎn)品閥和放氣閥，對冷凝水管路系統(tǒng)進(jìn)行放氣；二是打開測壓閥、隔離閥和放氣閥，對冷凝水管路系統(tǒng)進(jìn)行放氣。兩種方式都能夠時刻監(jiān)視冷凝水管路系統(tǒng)內(nèi)的壓力，控制放氣速率。本發(fā)明應(yīng)用于航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試，首次采用壓力變化檢漏技術(shù)，能夠滿足冷凝水管路系統(tǒng)的快速檢漏要求，具有檢漏周期短、檢漏靈敏度高、檢漏安全性高等特點(diǎn)，大大提聞了檢漏效率。盡管上文對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了詳細(xì)的描述和說明，但應(yīng)該指明的是，我們可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行各種改變和修改，但這些都不脫離本發(fā)明的精神和所附的權(quán)利要求所記載的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試的快速檢漏裝置，包括高精度絕壓計(jì)、減壓閥、高壓力表、低壓力表、五個截止閥、緩沖氣瓶和相應(yīng)的連接管路，其中，氣源通過減壓閥與緩沖氣瓶通過管路連接，減壓閥兩端依次設(shè)置高壓力表和低壓力表，緩沖氣瓶依次通過充氣閥、隔離閥與絕壓計(jì)管路連接，充氣閥與隔離閥之間分別設(shè)置并聯(lián)的產(chǎn)品閥和放氣閥，相應(yīng)地與待檢測的冷凝水管路系統(tǒng)的充氣端和外部大氣連通進(jìn)行充氣和放氣過程，隔離閥與絕壓計(jì)之間設(shè)置有測壓閥與待檢測的冷凝水管路系統(tǒng)的測壓端連通進(jìn)行測壓，絕壓計(jì)具備RS232串口與外部控制系統(tǒng)相連并進(jìn)行自動控制、記錄和總漏率計(jì)算。
2.如權(quán)利要求1所述的快速檢漏裝置，其中，該裝置集充氣、測試和放氣為一體，利用上述五個截止閥門隔離充氣、測壓和放氣管道，使充氣、測壓和放氣三個過程互不干擾。
3.如權(quán)利要求1所述的快速檢漏裝置，其中，絕壓計(jì)的量程在OkPa 250kPa，精度為±25Pa。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的快速檢漏裝置，其中，緩沖氣瓶采用不銹鋼球形氣瓶，緩沖氣瓶的容積需進(jìn)行精確測量。
5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的快速檢漏裝置，其中，該裝置利用減壓閥、高壓力表，低壓力表、充氣閥和產(chǎn)品閥組成充氣系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)減壓閥對冷凝水管路系統(tǒng)進(jìn)行加壓，力口壓完成后由絕壓計(jì)對冷凝水管路系統(tǒng)內(nèi)的壓力進(jìn)行監(jiān)測和記錄，并通過壓力變化檢漏得到冷凝水管路系統(tǒng)的總漏率。
6.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的快速檢漏裝置，其中，高壓力表為25MPa壓力表，低壓力表為0. 6MPa壓力表。
7.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的快速檢漏裝置，其中，所述氣源為氮?dú)饣蚝狻?br> 8.一種利用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的快速檢漏裝置進(jìn)行檢漏的方法，包括以下步驟 1)連接測試接口 將氣源接口連接供氣源，產(chǎn)品閥的充氣接口連接航天器冷凝水管路充氣端，測壓閥的測壓接口連接航天器冷凝水管路系統(tǒng)測壓口，放氣閥接口連通外部大氣； 2)測試并計(jì)算冷凝水管路系統(tǒng)體積 a)打開充氣閥、產(chǎn)品閥和測壓閥，記錄此時絕壓計(jì)數(shù)值PO； b)關(guān)閉產(chǎn)品閥、放氣閥和測壓閥，打開隔離閥，控制減壓閥緩慢往緩沖氣瓶充壓至50kPa，絕壓計(jì)此時數(shù)值為P0+50kPa，關(guān)閉隔離閥； c)打開充氣閥和測壓閥，待壓力平衡后，記錄此時絕壓計(jì)數(shù)值Pl； d)通過公式(PO+ 5o) X FO + PO xF - Pl K (F0 + F)計(jì)算得到冷凝水管路系統(tǒng)的體積V，其中VO為緩沖氣瓶的體積； 3)測試并計(jì)算冷凝水管路系統(tǒng)總漏率 a)打開充氣閥、產(chǎn)品閥和測壓閥，關(guān)閉隔離閥和放氣閥，控制減壓閥緩慢往航天器冷凝水管路系統(tǒng)內(nèi)充氣，觀察絕壓計(jì)壓力達(dá)到50kPa時，關(guān)閉充氣閥和減壓閥； b)冷凝水管路系統(tǒng)壓力穩(wěn)定30分鐘后，記錄此時絕壓計(jì)壓力數(shù)值，作為壓力初值PO； c)每隔15分鐘記錄一次絕壓計(jì)壓力數(shù)值，總共記錄四次，分別為P1、P2、P3、P4，測試時間為I小時；d)利用公式
全文摘要
本發(fā)明公開了航天器冷凝水管路系統(tǒng)總漏率快速檢漏裝置及檢漏方法，該設(shè)備包括高精度絕壓計(jì)、減壓閥、高壓力表、低壓力表、五個截止閥、緩沖氣瓶和相應(yīng)的連接管路，其集加壓、測試和放氣為一體，能夠?qū)淠苈废到y(tǒng)進(jìn)行體積測量、充氣、測試和放氣等工作，與現(xiàn)有冷凝水管路系統(tǒng)總漏率測試方法和測試設(shè)備相比，具有檢漏靈敏度高、檢漏周期短、高安全性等特點(diǎn)。
文檔編號G01M3/28GK103063378SQ201210496958
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者韓琰, 閆榮鑫, 孫立臣, 馮琪, 師立俠, 竇仁超, 劉興悅 申請人:北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所