[发明专利]大型空间环境模拟器气-液混合制冷系统

说明书

本发明公开了一种大型空间环境模拟器气‑液混合制冷系统，该系统包括供液系统、供气系统、单相密闭循环系统、空间环境模拟器系统。制冷系统能够灵活地向空间环境模拟器系统中的热沉单元、防污染板、冷板以及真空容器外表面布置的低温泵提供单相过冷液氮、饱和液氮或氮气，并依据其目标温度的需求，能够同时控制提供的单相过冷液氮、饱和液氮或氮气流量，以满足多种不同试验工况下，不同目标温度、独立控制的要求。

技术领域

本发明属于航天器真空热试验技术领域，具体而言，本发明涉及一种针对大型空间环境模拟器系统的气-液混合制冷系统。

背景技术

现有大型空间环境模拟器系统中热沉单元、防污染板、冷板以及真空容器外表面布置的低温泵在试验过程中的目标温度要求单一，仅为低温状态或高温状态，同时工作频率一致，即同时升温或同时降温，因此采用单一状态的液氮制冷系统或气氮制冷系统即可满足试验要求。随着航天器试验产品的快速更新换代，空间探测领域的不断拓展，对于大型空间环境模拟器系统中热沉单元、防污染板、冷板以及真空容器外表面布置的低温泵在试验过程中的目标温度控制由单一状态控制要求向独立交叉运行控制要求进行转变，因此现有的采用单一状态的液氮制冷系统或气氮制冷系统就无法满足上述新产品、新领域的试验需求，为此特研制了本发明所表述的一种大型空间环境模拟器气-液混合制冷系统。

发明内容

针对大型空间环境模拟器系统中热沉单元、防污染板、冷板以及真空容器外表面布置的低温泵在试验过程中的目标温度的独立控制要求，本发明提供了一种大型空间环境模拟器气-液混合制冷系统，该制冷系统能够灵活地向空间环境模拟器系统中的上述四个部分提供单相过冷液氮、饱和液氮或氮气，依据其目标温度的需求，能够同时控制提供的单相过冷液氮、饱和液氮或氮气流量，以满足多种不同试验工况下，不同目标温度、独立控制的要求。

本发明采用了如下的技术方案：

本发明的大型空间环境模拟器的气-液混合制冷系统，包括供液系统、供气系统、单相密闭循环系统，所述大型空间环境模拟器包括热沉单元、防污染板、冷板、低温泵；供液系统包括具有放空阀的液氮贮槽，供气系统包括储气罐以及分别通过控制阀门连接的空温式汽化器和电加热器，单相密闭循环系统包括具有放空阀的过冷器以及用于与大型空间环境模拟器连通的管路；其中，饱和液氮经液氮贮槽的一上部液氮输送管道通过控制阀门V3提供给单相密闭循环系统的过冷器；饱和液氮经液氮贮槽底部液氮输送管道通过控制阀门V2，以及并联的气动调节阀D6和气动调节阀D3分别提供给空间环境模拟器系统的冷源入口端和供气系统的空温式汽化器，在空温式汽化器内与环境空气进行热交换后，饱和液氮吸收热量汽化成为氮气，经空温式汽化器供气管道、控制阀门V4送入储气罐,再经控制阀门V5、气动调节阀D7、储气罐供气管道送入电加热器，之后在电加热器内氮气温度加热到温度传感器TIA04的设定值，经电加热器供气管道提供空间环境模拟器系统作为氮气气源。

其中，热沉单元的热沉单元入口管道上，并联安装了三个气动调节阀门，气动调节阀门Dr11用于控制送入热沉单元的单相过冷液氮流量；气动调节阀门Dr12用于控制送入热沉单元的饱和液氮流量；气动调节阀门Dr13用于控制送入热沉单元的氮气流量；三种流体流量按照热沉单元入口温度TIA05设定的温度，进行调节。

其中，防污染板的防污染板入口管道上，并联安装了三个气动调节阀门，气动调节阀门Dr21用于控制送入防污染板的单相过冷液氮流量；气动调节阀门Dr22用于控制送入防污染板的饱和液氮流量；气动调节阀门Dr23用于控制送入防污染板的氮气流量；三种流体流量按照防污染板入口温度TIA07设定的温度，进行调节。

其中，冷板的冷板入口管道上，并联安装了三个气动调节阀门，气动调节阀门Dr31用于控制送入冷板的单相过冷液氮流量；气动调节阀门Dr32用于控制送入冷板的饱和液氮流量；气动调节阀门Dr33用于控制送入冷板的氮气流量；三种流体流量按照冷板入口温度TIA09设定的温度，进行调节。