[发明专利]一种新型液氮管路不锈钢热沉

说明书

空间环境模拟试验设备主要用于模拟航天器进入轨道后经受的空间环境，以此来对航天器的设计进行考核验证。热沉是空间环境模拟试验设备的重要组成部分，主要用来提供冷黑环境，本申请公开了一种新型液氮管路不锈钢热沉，将热沉板开缝后直接与汇总管组焊，取消现有技术中的液氮支管，从而提升不锈钢热沉整体加工效率，同时该新型液氮管路热沉可实现增大热沉有效空间，提高热沉整体使用效率。

技术领域

本发明属于航天器真空热试验领域，具体涉及一种新型液氮管路不锈钢热沉。

背景技术

空间环境模拟试验设备主要用于模拟航天器进入轨道后经受的空间环境，以此来对航天器的设计进行考核验证。热沉是空间环境模拟试验设备的重要组成部分，主要用来提供冷黑环境。目前已经建成的试验设备中，其内部热沉主要为铜结构、铝结构或不锈钢-铜翅片结构。随着技术的发展，由于不锈钢材料具有良好的低温性能、加工性能和经济性等优势，不锈钢板式热沉逐渐取代传统的热沉形式，近年来新建的试验设备多采用不锈钢材料，取得了良好的效果。

目前的不锈钢板式热沉液氮管道均采用“汇总管+支管+热沉板”的液氮管路结构形式，如图1所示。其中支管与弯头组焊、汇总管与各支管的焊接以及各支管与热沉板的焊接，由于操作空间有限、焊接要求高、劳动强度大等原因，成为制约热沉加工效率提升的重要因素。

本发明旨在设计一种新型的液氮管路热沉，将热沉板开缝后直接与汇总管组焊，取消液氮支管，从而提升不锈钢热沉整体加工效率，同时该新型液氮管路热沉可实现增大热沉有效空间，提高热沉整体使用效率。

发明内容

1.目的

本发明的目的在于提供一种新型的液氮管路不锈钢板式热沉。将热沉板开缝后直接与汇总管组焊，取消液氮支管，从而提升不锈钢热沉整体加工效率，同时该新型液氮管路热沉可实现增大热沉有效空间，提高热沉整体使用效率。

2.技术方案

本发明是通过如下技术方案实现的。

本发明通过改进热沉目前的“汇总管+支管+热沉板”液氮管路形式，将热沉板开缝后直接与汇总管组焊，取消液氮管路支管，见图2所示，通过减少焊接工作量和降低焊接难度，以提升不锈钢热沉整体加工效率。同时，通过对热沉进行整体气密性、温度均匀性和成型效果的测试，验证新工艺的可行性。

本发明提出了一种新型液氮管路不锈钢热沉，包括不锈钢热沉板、汇总管，其中，不锈钢热沉板与汇总管连接，汇总管与不锈钢热沉板内部直接连通，其制造过程包括确定热沉板的开缝工艺、热沉板与汇总管的组焊工艺以及工艺试验验证。

1)不锈钢热沉板的开缝工艺

不锈钢热沉板由两张不锈钢板焊接制成，两张板尺寸匹配，紧密贴合，四周对齐，对边密封焊接，焊接后的热沉板，对未封闭的对边进行开缝处理，使两张板未焊接的对边张开一定的距离，以保证液氮通过汇总管流道进入热沉内部，达到热沉降温的目的。

进一步地，对边密封焊接时，需要在焊缝两端留下一定余量，以供未封闭边缘开缝处理。

进一步地，上述余量为15mm，上述开缝处理后，开缝净高度不低于6mm。

进一步地，不锈钢热沉板包括侧板和顶板，其中侧板由矩形板材焊接制成，顶板由圆形板材焊接制成，圆形板材焊接时，预留接入汇总管的未焊接边缘。

2)热沉板与汇总管的组焊工艺

开缝后的不锈钢热沉板与汇总管通过焊接连接，具体的，将开缝处的上板边缘和下板边缘与汇总管的长边焊接，汇总管与不锈钢热沉板中部空间接触的部分设置有开口，以便液体流动连通。

进一步地，焊接工艺选用氩弧焊，焊接参数包括焊接电流、焊条直径、焊接角度以及焊接速率等，焊接时要选用最佳的工艺参数组合，同时保证焊缝能够承受热沉内部2.4MPa的水压压力。