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大尺寸双热沉闭式液氮输送系统及其工作方法  
 【申请号】  CN201210057776.8  【申请日】  2012-03-07
 【公开号】  CN102563350A  【公开日】  2012-07-11
 【申请人】  北京航空航天大学  【地址】  100191 北京市海淀区学院路37号
 【共同申请人】  
 【发明人】  蔡国飙;凌桂龙;张建华
 【国际申请】    【国际公布】  
 【进入国家日期】  
 【专利代理机构】  北京永创新实专利事务所 11121  【代理人】  周长琪
 【分案原申请号】  
 【国省代码】  11
 【摘要】  本发明公开大尺寸双热沉闭式液氮输送系统及其工作方法,包括热沉系统、液氮供应系统、过冷器系统、液氮泵系统、热沉入口管路系统、热沉出口管路系统。液氮供应系统存储并供给热沉系统液氮;热沉入口管路系统向热沉系统输送液氮;热沉出口管路系统将热沉系统流经热沉系统的多余液氮经热沉出口管路系统回收到液氮供应系统;过冷器系统对向各个液氮热沉输送的液氮制冷降温,使所输送的液氮中含有的气氮液化;液氮泵系统向热沉入口管路系统输送降温后的液氮,并且实现热沉系统的闭式循环制冷,且将经过冷器系统降温后的液氮输送到热沉入口管路系统后进入各液氮热沉。本发明的优点为:能够同时满足卫星热真空试验及发动机羽流试验两种试验需求。
 【主权项】  大尺寸双热沉闭式液氮输送系统,其特征在于:包括热沉系统(100)、液氮供应系统(200)、过冷器系统(300)、液氮泵系统(400)、热沉入口管路系统(500)、热沉出口管路系统(600);热沉系统(100)包括大门液氦热沉(101)、舱体前部液氦热沉(102)、舱体后部液氦热沉(103)、封头液氦热沉(104)、羽流吸附泵(105)、大门液氮热沉(106)、舱体前部液氮热沉(107)、舱体后部液氮热沉(108)、封头液氮热沉(109);大门液氮热沉(106)、大门液氦热沉(101)、舱体前部液氮热沉(107)、舱体后部液氮热沉(108)与封头液氦热沉(104)、封头液氮热沉(109)依次由前至后设置;舱体前部液氦热沉(102)、舱体后部液氦热沉(103)设置在舱体前部液氮热沉(107)、舱体后部液氮热沉(108)内部;羽流吸附泵(105)设置在舱体后部液氦热沉(103)内部,用来吸附羽流气体;液氮供应系统(200)包括液氮贮槽A(234)、液氮贮槽B(233)以及第一气动截止阀(201)、第二气动截止阀(211)、第一手动截止阀(202)、第二手动截止阀(212)、第三手动截止阀(221)、第四手动截止阀(209)、第五手动截止阀(219)、第六手动截止阀(206)、第七手动截止阀(216)、第八手动截止阀(208)、第九手动截止阀(218)、第十手动截止阀(222)、第十一手动截止阀(223)、第十二手动截止阀(224)、第十三手动截止阀(225)、第十四手动截止阀(226)、第十五手动截止阀(227)、第十六手动截止阀(228)、第一远程压力表(203)、第二远程压力表(213)、第三远程压力表(231)、第一现场压力表(205)、第二现场压力表(215)、第三现场压力表(232)、第一低温电磁阀(207)、第二低温电磁阀(217)、第一液位计(204)、第二液位计(214)、第一低温安全阀(229)、第二低温安全阀(230)、第一汽化器(210)与第二汽化器(220)、液氮贮槽A排气阀(235)与液氮贮槽B排气阀(236);其中,通过第十五手动截止阀(227)、第十六手动截止阀(228)分别为液氮贮槽A(234)、液氮贮槽B(233)内加注液氮;液氮贮槽A(234)和液氮贮槽B(233)间通过第三手动截止阀(221)连通;第三手动截止阀(221)还分别与第一汽化器(210)与第二汽化器(220)的出口连通,第一汽化器(210)与第二汽化器(220)的出口端还分别通过管路与液氮贮槽A(234)、液氮贮槽B(233)连通;第一汽化器(210)与第二汽化器(220)的入口分别通过第四手动截止阀(209)、第五手动截止阀(219)与液氮贮槽A(234)、液氮贮槽B(233)连通;第一低温电磁阀(207)通过管路与第四手动截止阀(209)并联;第二低温电磁阀(217)通过管路与第五手动截止阀(219)并联;液氮贮槽A(234)上安装有第一远程压力表(203)、第一现场压力表(205),液氮贮槽B(233)上安装有第二远程压力表(213)和第二现场压力表(215);液氮贮槽A(234)与液氮贮槽B(233)上还分别安装有第一液位计(204)、 第二液位计(214);液氮贮槽A(234)与液氮贮槽B(233)分别通过管路连接有第十手动截止阀(222)与第十一手动截止阀(223),第十手动截止阀(222)与第十一手动截止阀(223)间通过三通管路连通;三通管路的自由端通过依次连接第一低温安全阀(229)、第十二手动截止阀(224)、第十三手动截止阀(225)、第二低温安全阀(230),最终与热沉入口管路系统(500)相连;第十三手动截止阀(225)通过三通管路与第三远程压力表(231)、第三现场压力表(232)相连;液氮供应系统(200)中管路最低位置处安装有第十四手动截止阀(226);第一气动截止阀(201)与第二气动截止阀(211)通过管路与液氮贮槽A(234)、液氮贮槽B(233)相连,分别为液氮贮槽A(234)、液氮贮槽B(233)的回液阀,用于控制在热沉系统(100)预冷时流经热沉系统(100)的多余液氮经热沉出口管路系统(600)回收到液氮贮槽A(234)与液氮贮槽B(233)中;液氮贮槽A排气阀(235)安装在液氮贮槽A(234)顶部,用于液氮贮槽A(234)内的气体释放,需放气时开启,平时关闭;液氮贮槽B排气阀(236)安装在液氮贮槽B(233)顶部,用于液氮贮槽B(233)内的气体释放,需放气时开启,平时关闭;热沉入口管路系统包括第十七手动截止阀(501)、第十八手动截止阀(502)、第十九手动截止阀(505)、第二十手动截止阀(506)、第二十一手动截止阀(508)、第二十二手动截止阀(509)、第二十三手动截止阀(514)、第二十四手动截止阀(515)、第二十五手动截止阀(516)、第二十六手动截止阀(517)、第三低温安全阀(503)、第四低温安全阀(507)、第一气动调节阀(504)、第二气动调节阀(510)、第三气动调节阀(511)、第四气动调节阀(512)、第五气动调节阀(513);其中,第一气动调节阀(504)通过管路连接至大门液氦热沉(101)入口;第二气动调节阀(510)通过管路连接至舱体前部液氦热沉(102)入口;第三气动调节阀(511)通过管路连接至舱体后部液氦热沉(103)入口;第四气动调节阀(512)通过管路连接至封头液氦热沉(104)入口;第五气动调节阀(513)通过管路连接至羽流吸附泵(105)入口;第二十三手动截止阀(514)所通过管路连接至大门液氮热沉(106)入口;第二十四手动截止阀(515)所在支路连接至舱体前部液氮热沉(107)入口;第二十五手动截止阀(516)通过管路连接至舱体后部液氮热沉(108)入口;第二十六手动截止阀(517)通过管路连接至封头液氮热沉(109)入口;第十七手动截止阀(501)为各个液氦热沉及羽流吸附泵的总控制阀。第十七手动截止阀(501)一端与液氮供应系统(200)中液氮输送管路相连,另一端分别连接第十八手动截止阀(502)、第三气动调节阀(504)、第十九手动截止阀(505)所在的三条支路;其中,第十八手动截止阀(502)通过管路与第二气动调节阀(510)、第三气动调节阀(511)、第四气动调节阀(512)、第五气动调节阀(513)所在的四条支路入口联通;第十九手动截止阀(505)分别通过大门液氮热沉(106)入口管路、舱体前部液氮热沉(107)入口管路、舱体后部液氮热沉(108)入口管路以及封头液氮热沉(109) 入口管路与第二十三手动截止阀(514)、第二十四手动截止阀(515)、第二十五手动截止阀(516)、第二十六手动截止阀(517)相连,由此将大门液氦热沉(101)入口与各个液氮热沉入口通过管路联通;第二十手动截止阀(506)通过管路将舱体前部液氮热沉(107)入口管路、舱体后部液氮热沉(108)、封头液氦热沉(104)入口管路与各个液氮热沉入口管路联通;第二十一手动截止阀(508)通过吹除管路连接至第二气动调节阀(510)、第三气动调节阀(511)、第四气动调节阀(512)、第五气动调节阀(513)的入口管路相连;第二十二手动截止阀(509)一端通过管路连接至第二气动调节阀(510)、第三气动调节阀(511)、第四气动调节阀(512)、第五气动调节阀(513)的入口管路,另一端通过管路直接连接至大气;第三低温安全阀(503)安装在大门液氦热沉(101)入口管路上,第四低温安全阀(507)安装在吹除管路上;热沉出口管路系统(600)包括第二十七手动截止阀(602)、第二十八手动截止阀(606)、第二十九手动截止阀(613)、第三十手动截止阀(614)、第三十一手动截止阀(615)、第三十二手动截止阀(618)、第三十三手动截止阀(621)、第三十四手动截止阀(622)、第三十五手动截止阀(623)、第三十六手动截止阀(625)、第三十七手动截止阀(626)、第三十八手动截止阀(628)、第三十九手动截止阀(630)、第一低温温度计(601)、第二低温温度计(607)、第三低温温度计(608)、第四低温温度计(609)、第五低温温度计(610)、第六低温温度计(611)、第七低温温度计(612)、第八低温温度计(632)、第五低温安全阀(605)、第六低温安全阀(616)、第七低温安全阀(617)、第八低温安全阀(624)、第九低温安全阀(627)、第十低温安全阀(629)、第十一低温安全阀(631)、第四远程压力表(603)、第五远程压力表(619)、第四现场压力表(604)、第五现场压力表(620)与第六气动调节阀(633);其中,第二十八手动截止阀(606)一端通过管路直通大气,另一端通过管路顺次连接第五低温安全阀(605)、第二十七手动截止阀(602)、第四远程压力表(603)至大门液氦热沉(101)出口,形成大门液氦热沉(101)出口排放管路;第二十七手动截止阀(602)还与第四现场压力表(604)、第一低温温度计(601)相连;第三十三手动截止阀(621)一端通过管路直通大气,另一端通过管路顺次连接第三十二手动截止阀(618)、第七低温安全阀(617)后,分别连接有六路管路,第一路通过第二低温温度计(607)连接至舱体前部液氦热沉(102)出口;第二路通过第三低温温度计(608)连接至舱体后部液氦热沉(103)出口;第三路通过第四低温温度计(609)连接至封头液氦热沉(104)出口;第四路通过第二十九手动截止阀(613)、第五低温温度计(610)连接至羽流吸附泵(105)大筒出口;第五路通过第三十手动截止阀(614)、第六低温温度计(611)连接至羽流吸附泵(105)中筒出口;第六路通过第三十一手动截止阀(615)、第七低温温度计(612)连接至羽流吸附泵(105)小筒出口;所述三十二手动截止阀(618)与第五远程压力表(619)、第五现场 压力表(620)相连;第六气动调节阀(633)一端通过管路直通大气,另一端通过管路顺次连接第八低温温度计(632)、第十一低温安全阀(631)、第三十九手动截止阀(630)、第十低温安全阀(629)、第三十八手动截止阀(628)、第九低温安全阀(627)后分别连接有四路管路,四路管路分别连接至大门液氮热沉(106)、舱体前部液氮热沉(107)、舱体后部液氮热沉(108)、封头液氮热沉(109);通过第三十四手动截止阀(622)将大门液氦热沉(101)的出口排放管路、舱体前部液氦热沉(102)的出口排放管路、舱体后部液氦热沉(103)的出口排放管路、封头液氦热沉(104)的出口排放管路以及羽流吸附泵(105)的出口排放管路连通;通过第三十五手动截止阀(623)、第八低温安全阀(624)、第三十七手动截止阀(626)将各个液氦热沉、羽流吸附泵及各个液氮热沉的出口排放管路连通形成管网系统,具体连接方式为:第三十五手动截止阀(623)一端通过管路与羽流吸附泵(105)的出口排放管路连通,另一端通过管路顺次连接第八低温安全阀(624)、第三十七手动截止阀(626)连接至第三十八手动截止阀(628)与第十低温安全阀(629)之间管路上;第八低温安全阀(624)安装在第三十五手动截止阀(623)和第三十七手动截止阀(626)之间的管路上;第三十六手动截止阀(625)一端连接至第三十五手动截止阀(623)与第三十七手动截止阀(626)之间,另一端直通大气;第六低温安全阀(616)安装在第二十一手动截止阀(615)入口管路上;第六气动调节阀(633)与第十一低温安全阀(631)间的管路与液氮供应系统(200)中的第一气动截止阀(201)与第二气动截止阀(221)相连;所述过冷器系统(300)包括过冷器(316)以及第四十手动截止阀(301)、第四十一手动截止阀(302)、第四十二手动截止阀(305)、第四十三手动截止阀(311)、第四十四手动截止阀(312)、第四十五手动截止阀(314)、第四十六手动截止阀(315)、第九低温温度计(303)、第十低温温度计(313)、第七气动调节阀(304)、第六远程压力表(306)、第七远程压力表(308)、第六现场压力表(307)、第七现场压力表(309)与第三液位计(310);其中,第四十手动截止阀(301)为过冷器系统(300)的进液和补液阀,一端与液氮供应系统(200)中第一低温安全阀(229)与第十二手动截止阀(224)间的液氮输送管路连通,另一端通过管路与过冷器(316)主体内的过冷管道进液端连通;第九低温温度计(303)设置在过冷管道入口处;第七气动调节阀(304)一端通过管路与液氮供应系统(200)中第一低温安全阀(229)、第十二手动截止阀(224)间的液氮输送管路连通;第三液位计(310)安装在过冷器(316)上;第六远程压力表(306)与第四现场压力表(307)通过第四十二手动截止阀(305)连接至过冷管道出口处;在过冷器(316)主体上安装有第四十三手动截止阀(311);在过冷器(316)主体上还安装有第四十四手动截止阀(312);第四十六手动截止阀(315)通过管路连接至过冷管道出口处,且第四十六手动截止阀(315)还通过管路连接至液氮泵系统(400)以及热沉出口管路系统(600)中第十一低温安全阀(631)与第三十九 手动截止阀(630)间管路上;第四十五手动截止阀(314)一端通过管路连接至第四十四手动截止阀(312)与过冷器(316)主体间的管路上,另一端连接至第四十六手动截止阀(315)与热沉出口管路系统(600)之间的管路上;第十低温温度计(313)设置在过冷管道出口处;第四十一手动截止阀(302)一端通过管路与过冷管道入口处连通,另一端通过管路连接至热沉出口管路系统(600)中第三十九手动截止阀(630)与第十低温安全阀(629)间的管路上;液氮泵系统(400)包括精过滤器(401)、液氮泵A(407)、液氮泵B(418)、第四十七手动截止阀(403)、第四十八手动截止阀(406)、第四十九手动截止阀(408)、第五十手动截止阀(409)、第五十一手动截止阀(410)、第五十二手动截止阀(413)、第五十三手动截止阀(417)、第五十四手动截止阀(420)、第五十五手动截止阀(419)、第十二低温安全阀(402)、第十三低温安全阀(416)、第十一低温温度计(411)、第八远程压力表(404)、第九远程压力表(414)、第八现场压力表(405)、第九现场压力表(415)、低温流量计(412);其中,精过滤器(401)安装在液氮泵系统(400)入口管路处;精过滤器(401)一端通过管路与过冷器系统(300)中第四十六手动截止阀(315)相连;精过滤器(401)另一端安装有四通管路;第一路通过管路顺次连接第四十八手动截止阀(406)、液氮泵A(407)、第五十手动截止阀(409);第二路通过管路顺次连接第五十三手动截止阀(417)、液氮泵B(418)、第五十四手动截止阀(420);第三路通过管路连接第五十一手动截止阀(410),三路管路通过四通管路并联至低温流量计(412)入口处;第四十九手动截止阀408一端通过管路与液氮泵A407出口管路连通,另一端与大气连通;第五十五手动截止阀419一端通过管路与液氮泵B418出口管路连通,另一端与大气连通;第八远程压力表(404)及第八现场压力表(405)安装在液氮泵A(407)、液氮泵B(418)入口处,由第四十七手动截止阀(403)控制启停。第九远程压力表(414)及第九现场压力表(415)安装在液氮泵A(407)、液氮泵B(418)出口处,由第五十二手动截止阀(413)控制启停;液氮泵A(407)、液氮泵B(418)两端安装有第四十八手动截止阀(406)、第五十三手动截止阀(417)、第五十手动截止阀(409)、第五十四手动截止阀(420);第十一低温温度计(411)安装在液氮泵A(407)与液氮泵B(418)的出口管路上;低温流量计(412)位于在液氮泵A(407)与液氮泵B(418)的出口管路上;第十二低温安全阀(402)、第十三低温安全阀(416)分别安装在液氮泵A(407)与液氮泵B(418)入口和出口管路上。
 【页数】  32
 【主分类号】  F17D1/04
 【专利分类号】  F17D1/04;F17D1/14
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