一种杂质积聚特性评估装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及推进剂评估装置技术领域，具体涉及一种杂质积聚特性评估装置及系统。


背景技术：

2.低温推进剂是指在地面和空间使用环境温度下不可贮存、只有在极低环境温度下才能在贮箱内长期保持液态的推进剂，它属于不可贮存的推进剂。液氟、液氧和液氢都是低温推进剂。液氧/液氢推进剂组合式目前使用的比冲最高的液体推进剂，在大型运载火箭和航天飞行器上被广泛使用。为了测试低温推进剂杂质在进行监控，急需一种杂质积聚特性评估装置。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够检测试低温推进剂杂质评估装置实现对于低温推进剂筒体内部的危害检测。
4.为此，本实用新型提供了一种杂质积聚特性评估装置，包括：
5.杜瓦结构，包括内容器和外容器，所述内容器设置在所述外容器内，所述内容器和所述外容器呈真空设置；
6.法兰密封机构，可拆卸地安装在所述内容器和所述外容器处的开口；
7.检测机构，包括真空度检测件以及若干温度检测件，所述真空度检测件安装在所述内容器和外容器之间形成的夹层空间内；所述温度检测件呈阵列设置在所述内容器内。
8.可选地，上述的杂质积聚特性评估装置，所述内容器内设有若干第一观察窗；所述外容器上设有若干第二观察窗，所述第二观察窗正对所述第一观察窗设置。
9.可选地，上述的杂质积聚特性评估装置，所述第一观察窗的第一尺寸小于所述第二观察窗的第二尺寸。
10.可选地，上述的杂质积聚特性评估装置，所述法兰密封机构包括内法兰体和外法兰体，所述内法兰体盖设在内容器上，所述外法兰体盖设在所述外容器上。
11.可选地，上述的杂质积聚特性评估装置，所述检测机构还包括压力检测件，所述压力检测件伸入所述内容器内，适于检测所述内容器内的压力。
12.可选地，上述的杂质积聚特性评估装置，所述检测机构还包括液位检测件，所述液位检测件适于检测所述内容器内液位高低。
13.一种杂质积聚特性评估系统，包括：上述的杂质积聚特性评估装置。
14.可选地，上述的杂质积聚特性评估系统，还包括换热器和制冷机，制冷机安装在法兰结构上，制冷机与换热器连通，且所述换热器伸入所述内容器内，以与内容器内介质热交换。
15.可选地，上述的杂质积聚特性评估系统，还包括：
16.取样机构，所述取样机构伸入所述内容器内，所述取样机构适于与外接色谱仪连
接。
17.可选地，上述的杂质积聚特性评估系统，还包括：
18.介质输入机构，所述介质输入机构的一端伸入内容器内，另一端适于与介质源连通，所述介质输入机构适于将介质由外接介质源向所述内容器内输入；
19.排空机构，包括排空管和排空阀，所述排空阀安装在所述排空管上。
20.本实用新型提供的技术方案，具有如下优点：
21.本实用新型提供的杂质积聚特性评估装置，包括：杜瓦结构、法兰密封机构以及检测机构。其中，杜瓦结构包括内容器和外容器，所述内容器设置在所述外容器内，所述内容器和所述外容器之间呈真空设置；法兰密封机构，可拆卸地安装在所述内容器和所述外容器处的开口；检测机构，包括真空度检测件以及若干温度检测件，所述真空度检测件安装在所述内容器和外容器之间形成的夹层空间内；所述温度检测件呈阵列设置在所述内容器内。
22.此结构的杂质积聚特性评估装置，通过真空度检测件检测内外容器之间处于真空状态，从而保证内容器与外界环境相互隔绝，通过温度检测件实现对于敞口液氢杜瓦的温度进行检测，并且呈阵列设置的温度检测件实现对于内容器内的温度分布的有效监控。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型的实施例中所提供的杂质积聚特性评估装置的结构示意图；
25.图2为图1去除外容器的结构示意图；
26.图3为图2去除内容器的结构示意图；
27.图4为本实用新型的实施例中所提供的杂质积聚特性评估装置中温度检测件的结构示意图；
28.图5为本实用新型的实施例中所提供的杂质积聚特性评估装置中温度计树分枝与温度检测计之间的结构示意图；
29.图6为本实用新型本实用新型的实施例中所提供的杂质积聚特性评估装置中蒸汽屏组件的结构示意图；
30.附图标记说明：
31.11-内容器；111-第一观察窗；12-外容器；121-第二观察窗；
32.21-内法兰体；22-外法兰体；
33.32-温度检测件；321-温度计树主杆；322-温度计树分枝；323-温度检测计；
34.33-压力检测件；
35.41-换热器；42-制冷机；5-取样机构；6-介质输入机构；7-排空机构；
36.8-蒸汽屏组件；81-蒸汽屏；82-蒸汽支撑筒。
具体实施方式
37.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
41.实施例1
42.本实施例公开了一种杂质积聚特性评估装置，包括：杜瓦结构、法兰密封机构以及检测机构。其中，杜瓦结构包括内容器11和外容器12，所述内容器11设置在所述外容器12内，所述内容器11和所述外容器12呈真空设置；法兰密封机构可拆卸地安装在所述内容器11和所述外容器12处的开口；检测机构包括真空度检测件以及若干温度检测件32，所述真空度检测件安装在所述内容器11和外容器12之间形成的夹层空间内；所述温度检测件32呈阵列设置在所述内容器11内。
43.具体来说，温度检测件32可以为温度计树，温度计树包括温度计树主杆321、温度计树分枝322以及温度检测计323，温度检测计323为铑铁温度计，任一温度计树分枝322的端部与温度计树主杆321连接，温度检测计323与温度计树分枝322的固定连接。
44.具体在本实施例提供的杂质积聚特性评估装置，所述内容器11内设有若干第一观察窗111；所述外容器12上设有若干第二观察窗121，所述第二观察窗121正对所述第一观察窗111设置。例如所述第一观察窗111的第一尺寸小于所述第二观察窗121的第二尺寸。由于液氢温区在20k左右，在选择观察窗时须采用耐低温的微晶玻璃、石英玻璃或蓝宝石，并且，若观察窗与不锈钢之间采用钎焊密封，则可以进一步保证较低的漏率，此时，内容器11的第一观察窗111的总体漏率才小于1
×
10-7pam3/s。
45.如图1所示，本实施例提供的杂质积聚特性评估装置，所述法兰密封机构包括内法兰体21和外法兰体22，所述内法兰体21盖设在内容器11上，所述外法兰体22盖设在所述外容器12上。
46.如图1所示，本实施例提供的杂质积聚特性评估装置，所述检测机构还包括压力检测件33，所述压力检测件33伸入所述内容器11内，适于检测所述内容器11内的压力。
47.本实施例提供的杂质积聚特性评估装置，所述检测机构还包括液位检测件34，所
述液位检测件34适于检测所述内容器11内液位高低。
48.本实施例中，内容器11形状为立式柱形，选取304材料，保证工作压力0.3mpa，直段长度1.0m，水容积约320l。
49.本实施例中，内容器与法兰之间还设有波纹管，从而实现加长氢液面和内法兰之间的距离，从而保证在存储同样的液氢的前提下，导热漏热将大大降低。例如，若内容器筒身的壁厚为4mm，如果将内容器直接连接到室温法兰上，按装一半液氢计算，筒身高度为1m，那么漏热将达到46w，如果在筒身与内法兰之间增加波纹管，则漏热可减少到15w左右。同时室温法兰也不容易结霜。在支撑上，用不锈钢管悬吊筒身，达到固定支撑筒身的目的。
50.内容器11筒体直段部位间隔90
°
设置4列透明观察窗，每列设置4个观察窗，窗体可视面积内径80mm的圆盘，窗口材料采用耐低温微晶玻璃或石英玻璃。在实际使用时，需要保证4列观察窗的总体漏率不得高于1
×
10-7pam3/s。例如：内容器的四周分别布置4个直径80mm的观察窗，那么辐射漏热约为40w，导热漏热为15w，对流漏热约25w，此时，总的漏热为80w，液氢的汽化潜热为413j/g，那么液氢的消耗量约为0.194g/s，换算成体积为10.67l/h，因此，若杜瓦盛装160l液氢且不考虑氢液化器，那么采用本实施例的杂质积聚特性评估可持续使用15小时。
51.本实施例提供的外容器12的形状为立式柱形，选取304材料，外容器12的工作压力-0.1mpa。
52.本实施例中，法兰密封组件可拆卸地安装在所述内容器11和所述外容器12处的开口；法兰密封组件上设有冷机安装孔、真空型电连接器、内容器11管路引出管口。
53.在法兰顶部壁面上，设有法兰盖上合理设置吊点。内容器11自外容器12内抽出时，最高吊高不得高于6米。外容器12和内容器11观察窗相对应的位置同样设置4列观察窗，窗体可视面积为dn100的圆盘，每列观察窗数量与内容器11观察窗数量一致，窗口材料采用耐低温微晶玻璃或石英玻璃。4列观察窗总体漏率不得高于2
×
10-7pam3/s。通过真空度检测件检测内外容器之间处于真空状态，从而保证内容器与外界环境相互隔绝，通过温度检测件实现对于敞口液氢杜瓦的温度进行检测，并且呈阵列设置的温度检测件实现对于内容器内的温度分布的有效监控。
54.实施例2
55.本实施提供一种杂质积聚特性评估系统，包括实施例1中的杂质积聚特性评估装置。
56.本实施例提供的杂质积聚特性评估系统，还包括：换热器和制冷机，制冷机安装在法兰结构上，制冷机与换热器连通，且所述换热器伸入所述内容器内，以与内容器内介质热交换。换热器为冷头换热器，制冷机在20k温区须提供大于30w的冷量，具体在本实施例中采用两台gm制冷机，二级冷头在20k可提供36w制冷量。冷量主要用于氢蒸汽的再液化。换热器4采用常用的低温换热器结构——狭缝翅片式换热器，保证足够的换热面积。液氢在0.3mpa下的汽化潜热为413j/g，若假定氢蒸汽为饱和蒸汽，氢液化器的最大液化率为0.087g/s，换算成体积为4.8l/h。
57.本实施提供一种杂质积聚特性评估系统，还包括取样机构5，所述取样机构5伸入所述内容器11内，所述取样机构5适于与外接色谱仪连接。
58.本实施例提供的杂质积聚特性评估装置中，内容器11内还包括蒸汽屏组件8，蒸汽
屏组件8包括蒸汽屏81以及蒸汽支撑筒82，蒸汽屏81通过其上的安装孔安装在支撑筒82上，本实施例中设有三个蒸汽屏81。若在氢蒸汽环境中不采取任何措施，内容器11内液氢蒸发出来的氢蒸汽若直接通过自然对流将冷量传递到室温法兰上，那么对流换热量将达到百瓦量级，液氢的蒸发率将会很大。本实施例中，通过在氢蒸汽环境中布置一个多层蒸汽屏，并固定到换热器的一级冷头上，从而大大抑制氢蒸汽的对流换热。
59.本实施例提供的杂质积聚特性评估系统，还包括：介质输入机构6，所述介质输入机构6的一端伸入内容器11内，另一端适于与介质源连通，所述介质输入机构6适于将介质由外接介质源向所述内容器11内输入；排空机构7，包括排空管和排空阀，所述排空阀安装在所述排空管上。
60.由于氢的爆炸极限为4.0％～75.6％(体积浓度)，因此在使用液氢或氢气时须注意安全。排空管的管道最高处须高于屋顶3m以上，保证系统具有良好痛风，又因为在接近屋顶的上部不能设置火源和电源，因此在设置电源时可以布置在下方。输送氢气或液氢的设备和管路应有良好的接地，氢气在管道中输送时要严格控制流速，此外，排气过程中，放气速度也不得过快，避免摩擦产生和积聚静电。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。