[发明专利]一种高密度氢氧推进剂同步制备系统及其方法

权利要求书

1.一种高密度氢氧推进剂同步制备系统，其特征在于，包括氮气预冷器(2)、液氮预冷器(3)、第一回热器(4)、第二回热器(5)、第三回热器(6)、第四回热器(7)、第五回热器(8)、氦循环管路(19)、第一氦工质膨胀支路(20)、第二氦工质膨胀支路(21)、液氮管路(22)、液氧管路(23)、液氢管路(24)和液氦管路(25)；

所述氮气预冷器(2)、液氮预冷器(3)、第二回热器(5)和第四回热器(7)中均设有第一通路、第二通路和第三通路，其中氮气预冷器(2)和液氮预冷器(3)中的第一通路分别与第二通路和第三通路构成换热接触，第二回热器(5)和第四回热器(7)中的第二通路分别与第一通路和第三通路构成换热接触；所述第一回热器(4)、第三回热器(6)和第五回热器(8)中均设有构成换热接触的第一通路和第二通路；

所述氦循环管路(19)中充满氦工质，氦循环管路(19)依次连接氦气压缩机(1)、氮气预冷器(2)的第一通路、液氮预冷器(3)的第一通路、第一回热器(4)的第一通路、第二回热器(5)的第一通路、第三回热器(6)的第一通路、第四回热器(7)的第一通路、第五回热器(8)的第一通路、节流阀(9)、液氦贮箱(10)、第五回热器(8)的第二通路、第四回热器(7)的第二通路、第三回热器(6)的第二通路、第二回热器(5)的第二通路、第一回热器(4)的第二通路、液氮预冷器(3)的第二通路、氮气预冷器(2)的第二通路后重新循环至氦气压缩机(1)，氦循环管路(19)内部的氦工质在管路内不断进行自气态到液态再到气态的循环；

所述第一氦工质膨胀支路(20)的入口端连接第一回热器(4)的第一通路的出口端，第一氦工质膨胀支路(20)的出口端连接第二回热器(5)的第二通路的入口端，第一氦工质膨胀支路(20)上安装有第一氦膨胀机(11)，流出第一回热器(4)的部分高压氦工质进入第一氦膨胀机(11)进行等熵膨胀并产生冷量后与第三回热器(6)中第二通路流出的氦工质汇合进入第二回热器(5)的第二通路中；

所述第二氦工质膨胀支路(21)的入口端连接第三回热器(6)的第一通路的出口端，第二氦工质膨胀支路(21)的出口端连接第四回热器(7)的第二通路的入口端，第二氦工质膨胀支路(21)上安装有第二氦膨胀机(12)，流出第三回热器(6)的部分高压氦工质进入第二膨胀机(12)进行等熵膨胀并产生冷量后与第五回热器(8)中第二通路流出的氦工质汇合进入第四回热器(7)的第二通路中；

所述液氮管路(22)的入口端连接液氮供应源，液氮管路(22)依次经过液氮预冷器(3)的第三通路和氮气预冷器(2)的第三通路后出口端排空；

所述液氧管路(23)的入口端连接液氧供应源，液氧管路(23)依次连接液氧泵(13)、液氮浴换热器(14)、第二回热器(5)的第三通路后接入致密化液氧贮罐(15)，液氧供应源输送的液氧推进剂经过液氮浴换热器(14)和第二回热器(5)的两级过冷后存储于致密化液氧贮罐(15)中；

所述液氢管路(24)的入口端连接液氢供应源，液氢管路(24)依次连接液氢泵(16)、第四回热器(7)的第三通路后接入致密化液氢制备及储存容器(17)，液氢供应源输送的液氢推进剂经过第四回热器(7)过冷后进入致密化液氢制备及储存容器(17)中，与液氦直接接触式换热形成浆氢或固氢并直接储存。

所述液氦管路(25)依次连接液氦贮箱(10)底部的液氦出口、致密化液氢制备及储存容器(17)、氦气纯化器(18)后接入第五回热器(8)中第二通路入口端之前的氦循环管路(19)；液氦贮箱(10)中存储的液氦通过液氦管路(25)输入致密化液氢制备及储存容器(17)中，与液氢管路(24)输入的过冷后液氢直接接触式换热并形成浆氢或固氢，浆氢或固氢存储在致密化液氢制备及储存容器(17)中，而液氦则由液态转化为气态后进入氦循环管路(19)进行循环。

2.如权利要求1所述的高密度氢氧推进剂同步制备系统，其特征在于，所述第一氦膨胀机(11)和第二氦膨胀机(12)的出口均设置有温度计和压力计。

3.如权利要求1所述的高密度氢氧推进剂同步制备系统，其特征在于，所述制备系统中的换热器、管路、氦膨胀机均与环境做绝热处理。