一种超临界氦稳压系统的验证系统的制作方法

本发明涉及圆柱电芯气密检测设备，更具体涉及一种超临界氦稳压系统的验证系统。

背景技术：

1、氦作为常用的增压气体，具有分子量小、化学性质稳定的特点，被广泛应用于液体运载火箭和航天器的增压系统。为了在相同的空间结构下贮存更多的氦气，超临界氦加温增压系统是最优的选择。这种增压系统是利用氦气在其临界压力和临界温度状态下液化，以低压液氦贮存，从而获得相对高的密度和轻的贮存容器。工作时，将液氦加温增压后转变为一种介于液态和气态之间的特殊形态，然后通过加温器加热汽化后送到推进剂箱增压。这种增压形式可以大幅度减轻系统重量，由于系统工作压力相比较小，从而提高了火箭和航天器的安全性。国外已经把超临界氦加温增压技术成功的应用于“阿波罗”登月舱下降级和“阿里安v”一级。

2、国内外液体火箭贮箱采用各种不同的增压方案,其中阿里安v火箭一级液氧箱采用了超临界氦加温增压方案。这是世界上惟一成功应用超临界氦加温增压的例子,也是阿里安v火箭主要的技术特点之一。

3、国外已经把超临界氦加温增压技术成功的应用于“阿波罗”登月舱下降级和“阿里安v”一级，而在我国尚未得到应用，为了将超临界氦增压技术应用到我国未来火箭，有必要对火箭超临界氦加温增压系统性能及匹配性进行研究。

4、现有专利公告号为cn 203616128 u的专利文献公开了一种液体火箭超临界氦增压的试验系统,包括氦气瓶、常温电磁阀、减压器、孔板前压力表、孔板后压力表、常温增压孔板、液氦贮罐、液氦贮罐压力表、液氦贮罐温度计、电子秤、加.温换热器、截止阀、增压电磁阀、置换管路、低温增压孔板、流量计、贮箱、贮箱压力表、贮箱温度计、排气电磁阀、排气孔板。

5、虽然该试验系统可以考核超临界氦加温增压系统的匹配性,得到超临界氦加注量与常温增压气量的关系规律实现对超临界氦稳压系统的验证，但其超临界氦储存时间无法达到实际需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，如何提供一种超临界氦稳压系统的验证装置并提高贮存时间。

2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种超临界氦稳压系统的验证系统，包括液氦单元、液氮单元、氦气瓶、储存杜瓦、抽空泵组、复温增压装置，所述储存杜瓦为双层腔体结构，且其内外腔体之间留有间隙并形成一个真空腔体，所述抽空泵组分别与所述储存杜瓦的间隙和储存杜瓦内腔相连通，所述储存杜瓦顶部的输入端分别与液氦单元、液氮单元、氦气瓶相连，且其连接管路上均设有控制阀门，所述储存杜瓦的输出端分别与复温增压装置和排气管路相连；

3、所述储存杜瓦包括外腔组件、内腔组件、绝热组件，所述外腔包设于内腔组件外侧且外腔组件与内腔组件之间留有间隙，所述间隙内填充有绝热组件。

4、通过液氮单元与储存杜瓦相连并将其内的低温液氮通入储存杜瓦内可为储存杜瓦进行预冷，通过氦气瓶与储存杜瓦相连，可对预冷后的液氮进行吹扫，同时也是作为后续超临界氦储存杜瓦增压用，通过抽空泵组的设置可对双层腔体之间的间隙形成的夹层抽真空，并在储存杜瓦预冷后进行抽空置换，通过复温增加装置的设置可将用来增压的低温冷氦气变成室温氦气，以形成一套超临界氦加温增压的验证装置，通过双层腔体、绝热组件以及将间隙抽真空降低了漏热，提高了超临界氦储存杜瓦在被动绝热方式下，达到工作压力时无排放的贮存时间。

5、作为优选的技术方案，所述外腔组件顶部设有法兰盘，所述内腔组件悬吊设于法兰盘底部，所述法兰盘顶部设有颈管组件，所述颈管组件底部贯穿法兰盘并与储存杜瓦顶部的输入端相连。

6、作为优选的技术方案，所述内腔组件顶部设有连接吊耳，所述连接吊耳包括水平段和竖直段，所述水平段两端分别垂直固定有一个竖直段并形成u型结构，所述连接吊耳的两个竖直段的自由端均与内腔组件外壁固定，其水平段通过螺栓与法兰盘连接紧固。

7、作为优选的技术方案，所述颈管组件包括外管、内管、中间过渡法兰、顶部过渡法兰，所述外管固定连接在法兰盘顶部，所述内管通过中间过渡法兰固定设于外管内，所述外管顶部固定连接有顶部过渡法兰，所述顶部过渡法兰、外管内壁、中间过渡法兰围合形成第一密闭腔体结构，所述内管通过伸缩波纹管与内腔组件连通，所述中间过渡法兰、外管内壁、内管外壁形成第二密闭腔体结构且与外腔组件与内腔组件之间的间隙相连通。

8、作为优选的技术方案，所述顶部过渡法兰顶部固定连接有注液接头。

9、作为优选的技术方案，所述颈管组件内还设有伸入内腔组件的液位计组件，所述液位计组件用于测量内腔组件液位。

10、作为优选的技术方案，所述复温增压管路、第一抽真空管路、氦气加注管路，所述复温增压管路、第一抽真空管路、氦气加注管路均与第一密闭腔体结构相连通。

11、作为优选的技术方案，所述储存杜瓦底部还设有重量检测装置，所述外腔组件底部通过多个等角度分布的底座支撑与重量检测装置相连。

12、作为优选的技术方案，所述绝热组件包括多层绝热膜。

13、作为优选的技术方案，所述储存杜瓦内外腔体壁厚均为3mm，用于承受2.5mpa压力。

14、一种超临界氦稳压系统的验证系统的控制方法，包括如下步骤：

15、s1、抽空、液氮预冷降温；系统降温前，通过抽空泵组对将储存杜瓦夹层抽空至优于0.1pa；抽空完成后，将液氮单元的管道插入储存杜瓦中，并将液氮杜瓦中存贮的液氮输送至储存杜瓦中，用于对储存杜瓦进行预冷；为防止储存杜瓦内有液氮积液，当储存杜瓦内腔温度低于100k时，拔出液氮单元的管道；

16、s2、抽空置换；在液氮预冷降温后，将储存杜瓦内腔增压，并排出至空气中；排出液氮后对储存杜瓦及相关管路进行抽空置换：通过抽空泵组对储存杜瓦内腔抽真空至1mbar时停止，向储存杜瓦内通入高纯氦气至微正压；

17、s3、加氦、复温；抽空置换结束后向储存杜瓦内加注液氦，注入液氦完毕后，进行储存杜瓦增压测试；测试结束后，通过复温装置将低温氦气升温至200k以上。

18、本发明的优点在于：

19、(1)本发明中，通过液氮单元与储存杜瓦相连并将其内的低温液氮通入储存杜瓦内可为储存杜瓦进行预冷，通过氦气瓶与储存杜瓦相连，可对预冷后的液氮进行吹扫，同时也是作为后续超临界氦储存杜瓦增压用，通过抽空泵组的设置可对双层腔体之间的间隙形成的夹层抽真空，并在储存杜瓦预冷后进行抽空置换，通过复温增加装置的设置可将用来增压的低温冷氦气变成室温氦气，以形成一套超临界氦加温增压的验证装置，通过双层腔体、绝热组件以及将间隙抽真空降低了漏热，提高了超临界氦储存杜瓦在被动绝热方式下，达到工作压力时无排放的贮存时间。

20、(2)本发明中，将储存杜瓦的壁厚设置为3mm，干质比小，厚度减薄之后杜瓦重量得以减轻，更小的质量就可承载更多的液氦，同时通过设计等角度分布的支撑结构，储存杜瓦内腔设计为双层腔体结构，且夹层形成真空腔体结构，并包设绝热材料，极大的减小了漏热，将内腔组件通过u型连接吊耳悬吊设置于外腔组件顶部，缩小了接触面积，减小了接触漏热，增加了液氦储存时间。

21、(3)本发明中，将颈管组件的长度延长，减少了漏热。