[发明专利]用于超大型空间环境模拟器的真空抽气系统及其配置方法

说明书

本发明公开了一种超大型空间环境模拟设备真空系统，包括低温泵系统、分子泵系统、粗抽系统，各分系统通过真空容器预留法兰实现与真空容器的连接，真空容器内部安装有热沉和过渡抽气冷板，真空容器上同时安装有真空测量仪器用于实现真空容器内的压力监测。本发明也公开了一种抽气工艺。本发明采用无油清洁真空泵组，且设置液氮冷阱等辅助工艺设备，可以有效阻隔油蒸汽进入真空容器，同时具有辅助抽气的作用，在超大型空间环境模拟器实现清洁真空、低污染量的指标。

技术领域

本发明属于空间环境模拟技术领域，具体涉及一种适用于超大型空间环境模拟器的真空抽气系统及其配置方法，以用于超大型空间环境模拟设备真空环境的实现与模拟。

背景技术

航天器在发射前，必须在地面模拟的空间环境中进行空间环境模拟试验，以确保其可靠性，验证航天器热设计的正确性及各个飞行阶段热控系统适应各种热环境的能力并确定热控系统的最佳参数。国内外研制的所有航天器都要在空间模拟器中进行热真空、热平衡试验简称真空热试验。因此空间环境模拟设备是航天技术发展所必须的、重要的基础设施。一般而言，空间环境模拟设备包括真空容器系统、真空系统、热沉系统、液氮系统、气氮调温系统、氦系统、太阳模拟器系统、红外模拟器系统、运动模拟器系统、测量控制系统以及数据采集与试验管理系统等。

超大型空间环境模拟设备是主要为空间站、飞船、大型卫星等大型航天器环境试验而建造的大型设备，主要用于整星级或飞船级等各型号的热平衡、热真空试验，以检验飞行器的结构设计、温控设计及整星船功能等是否满足设计要求。超大型空间环境模拟设备真空系统是其重要的分系统之一，其主要功能是通过对各类真空工艺设备的有效配置完成环境模拟真空容器内真空环境的获得与维持，完成测试对象在模拟空间真空环境下的适应性与可靠性试验验证。对于超大型空间环境模拟设备，合理的真空系统配置与抽气工艺流程至关重要。

根据抽气阶段的不同，真空抽气系统一般包括粗抽真空系统、分子泵捡漏抽气系统(可选)、高真空抽气系统等分系统；其中粗抽真空系统一般配置并联或串联组合的机械泵，可将被抽真空容器从大气压抽至几帕以下；分子泵捡漏抽气系统(可选)一般用于系统的捡漏与过渡抽气；高真空抽气系统一般由低温泵、扩散泵等极限真空度高、抽速大的真空泵作为主泵；真空抽气系统一般通过以上各个抽气阶段的真空机组接力抽气实现最终真空度的获得与维持。按照所使用的真空泵组的特点划分，真空系统可分为有油真空系统和清洁无油真空系统。结合以往的真空系统配置技术与应用经验，目前真空抽气系统一般存在以下问题：一是很多真空抽气系统使用含有泵油作为密封、润滑或冷却介质的真空机组，直接参与设备的抽气过程，极易造成返油，即使是采用冷阱、分子筛吸附等措施，也不能完全避免返油污染，而对于空间环境模拟器此类设备对清洁无油的真空要求很高；二是真空抽气系统的配比不合理也是主要存在的问题，如粗抽系统螺杆罗茨泵配比不合理、分子泵及前级干泵配比不合理等，此类问题可能会导致真空抽气时间、极限真空度、泵组能耗等指标受到影响，严重的可能会导致真空泵组过载、过热甚至电机烧毁等严重故障，此类问题对于超大型真空容器所配置的复杂真空抽气系统需要尤为注意。此外，真空抽气系统抽气过程各阶段的有效衔接与过渡也是需要特别注意的问题，需要根据不同真空泵或辅助抽气工艺设备的特点进行合理选择与配置。

发明内容

基于此，本发明的发明目的在于提供一种适用于超大型空间环境模拟器的真空抽气系统。此外，本发明另一目的在于提供一种利用上述抽气系统对超大型空间环境模拟设备进行抽气的工艺，该工艺能够满足其清洁无油、运行可靠等要求。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

本发明的超大型空间环境模拟设备真空系统，包括低温泵系统、分子泵系统、粗抽系统，各分系统通过真空容器预留法兰实现与真空容器的连接，真空容器内部安装有热沉和过渡抽气冷板，真空容器上同时安装有真空测量仪器用于实现真空容器内的压力监测；其中：