多层绝热材料性能测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及低温绝热材料，特别是针对多层绝热材料性能的测试装置。
【背景技术】
[0002] 多层绝热材料（multilayer insulation，简称MLI)是一种超级绝热材料，其于 1951年由瑞典的Peterson首次研制成功。多层绝热材料是由铝箔/镀铝薄膜和具有低热 导率间隔材料复合而成，或用褶皱的单/双面镀铝薄膜复合而成，是目前世界上公认的在 高真空下具有低热导率的绝热材料，被称之为"超级绝热"。
[0003] 现今的多层绝热材料，为了实际工程安装上的方便，发展趋势由简单的缠绕型向 复合型多层绝热材料转变。例如目前出现了一种坚固耐用型的多层绝热材料，此种绝热材 料为MLI与气凝胶复合后制造出的层状绝热材料，通过相关的试验验证得出：其在高真空 的时候与MLI有着等同的绝热性能，但是在低真空的时候，其绝热性能是MLI的6倍。除了 在整个真空区间上都有较好的绝热性能之外，此种坚固耐用型绝热材料还具有一定的机械 支撑和减震的作用。
[0004] 衡量多层绝热材料绝热性能优劣主要有以下指标：表观导热系数、比热流与静态 蒸发率。表观导热系数是指绝热系统在导热、对流和辐射等多种传热方式稳定传热条件 下，在单位时间、规定真空度、规定温差下通过单位厚度的绝热材料传递的热量，单位为W/ (m ? K)。比热流即为通过绝热材料单位面积上的热流，其能直观地表示多层绝热材料的性 能，单位为W/m2。静态蒸发率描述的是绝热容器的绝热性能优劣，其从侧面描述了绝热材料 绝热性能的优劣，定义为深冷储运设备在额定充满率下，静置达到热平衡后，24小时内自然 蒸发损失的深冷液体质量与内容器有效容积下深冷液体质量的百分比，单位为百分比每天 (% /d)，一般用于描述较为大型的低温容器的绝热性能。
[0005]多层绝热材料由于绝热效果好，重量轻，低污染等特点，已经成为航天器和其他低 温工程应用中重要的绝热技术。如，低温液体的储存与运输、航天器输液管道和舱体设备保 温。随着气体行业的发展和新能源液化天然气应用以及航空航天事业的发展，多层绝热材 料的应用也得到广泛的推广。
[0006] 测量多层绝热材料性能的方法可以分成两大类：稳态法和非稳态法。其中稳态法 中常用的有蒸发量热器和电输入法是广泛使用的。蒸发量热器采用的是蒸发量热法，所谓 蒸发量通过测定液化气体的蒸发量来确定通过绝热材料样本的热流，液化气体在一定的温 度和压强下的蒸发潜热是已知的。目前蒸发量热器主要由外筒、设置在外筒内的内胆、温度 检测单元、注液单元、抽真空机组、真空检测单元、鼓泡器等组成。其主要存在缺陷主要如 下：
[0007] (1)检测时，需要人工将蒸发量热器升降至合适的位置，劳动强度大；
[0008] (2)蒸发量热器的内胆一旦安装即不可拆卸，检测样品更换时需要将整个内胆和 外筒搬运，操作困难。
[0009] (3)同时，现有的蒸发量热器分子泵通过管路与外壳的腔体连通，密封性能差，导 致检测结果偏差较大。
[0010] (4)现有的蒸发量热器多采用橡胶密封，进一步降低了装置的密封性。
【发明内容】
[0011] 本发明提供了一种多层绝热材料性能测试装置，该装置方便了测试样品的固定和 拆卸，同时可以实现对多种绝热材料的测量，可调性强，同时密封性能高，测试精确度高。
[0012] 一种多层绝热材料性能测试装置，包括外筒、设置在外筒内的内胆、以及保持内胆 外部真空度的真空机组，所述外筒内壁设有安装管，所述内胆外壁设有连接管，所述安装管 与连接管之间通过可拆卸结构将内胆与外筒固定；所述真空机组与外筒的抽真空接口直接 对接。
[0013]本发明中，内胆与外筒之间采用可拆卸方式，方便了测试样品的更换，操作简单， 降低了劳动强度，同时方便了样品厚度的检测，保证了最终的检测精度。
[0014]作为优选，所述可拆卸结构为分别设置在连接管和安装管的对应端端部、且采用 刀口密封的法兰盘结构。在该法兰盘结构内侧设有凸起的锋利刀口，通过挤压铜垫圈使其 变形而达到密封真空的目的，本技术方案中，采用刀口密封的法兰盘结构在方便安装的同 时，保证了内胆接口的密封性，避免了现有橡胶密封方式密封效果差的技术问题。
[0015] 为了消除管子在连接过程中的应力集中，同时缓冲管子的受力，保证整个外筒起 吊过程中的稳定性，作为优选，所述安装管上包括至少一段为波纹管段。
[0016]作为优选，所述多层绝热材料性能测试装置还包括：
[0017] 用于容纳所述外筒的操作台；
[0018] 水平滑动安装在操作台台面上的起吊架；
[0019] 竖直滑动安装在起吊架上的承重梁，该承重梁用于与外筒连接实现外筒的升降；
[0020] 驱动承重梁沿起吊架升降的驱动机构。
[0021] 上述技术方案中，设置操作台，在可将外筒、以及现有的真空机组等收纳与操作台 内，大大减小了本发明多层绝热材料性能测试装置的整体占用空间。通过水平移动起吊架， 可实现对承重梁水平方向的调整，通过驱动机构可实现对承重梁竖直方向的调整。所述驱 动机构可采用手动驱动结构，也可采用电驱动等，例如可采用驱动电机等。
[0022] 作为优选，所述操作台上设有水平导轨，所述起吊架底部设有与所述水平导轨配 合的滑块。水平导轨和滑块的设置，降低承重梁水平位置调整难度，同时保证了调整精度。 外筒和内胆一般同轴设置，当水平调整到位后，承重梁长度方向上的中点位置一般位于外 筒和内胆的中心轴线上。
[0023]作为优选，所述起吊架两侧分别设有竖向导向槽；所述承重梁两端分别设有受驱 动机构驱动同时与所述竖向导向槽配合的移动块。通过移动块，实现竖直导向的同时，实现 了承重梁的固定。作为进一步优选，所述驱动机构包括：步进电机、布置于所述导向槽导向 槽内的丝杆、以及设于丝杆与步进电机之间的传动部件，所述的移动块上设有与所述丝杆 啮合的齿槽。采用步进电机和丝杆传动，提高了承重梁位置调节精度。
[0024] 为了能获得稳定可调的真空范围，作为优选，所述外筒上设有调节口，调节口处安 装有调节针阀。所述调节针阀用于控制放气速率从而改变量热器内真空度，从而得到不同 真空度下多层绝热材料的表观热导率数值。也就是说，在分子泵开启的条件下，通过调节 针阀，可以获得1.5Xl(T5Pa~lXK^Pa的真空范围；在分子泵关闭的条件下，通过调节针 阀，可以获得IX K^Pa~IX 104Pa的真空范围。量热器系统置于一个平台之上，为了更换 样品的方便，平台加设了起吊装置，从而使整个试验台操作便捷。
[0025] 作为优选，所述真空机组包括直接与抽真空接口对接的分子泵、以及与分子泵出 气口连通的机械泵；所述抽真空接口与分子泵的对接面采用刀口密封。采用刀口密封同样 为了获取高真空。现有的外筒出气口与一般采用波纹管等转接管转接后再与分子泵相连， 由于接口增多，导致装置整理密封性变差，本发明采用直接对接方式，可进一步保证装置整 体的密封性。
[0026] 由于真空度对于绝热性能有着显著的影响，精确测量真空是本系统的关键，所以， 作为优选，所述外筒上设有若干用于检测所述内胆外部真空度的真空检测仪，分别为：
[0027] 量程范围为1.33 Xl(T3Pa~13. 3Pa，检测精度为0.5 %的第一电容式薄膜真空 计；
[0028] 量程范围为13. 3Pa~大气压，测量精度为0. 2%的第二电容式薄膜真空计；
[0029] 量程范围为5X l(T8Pa~大气压的复合真空规。
[0030] 本发明采用三支真空计进行测量，一支总量程的复合规管和两支分量程的薄膜电 容规进行测定，相互对比来验证真空的测量数据，使得测量的结果更加精确。根据需要还可 在外筒上设置量程范围为4~IX l(T5Pa的电离规，兼做辅助检测，与复合规的数据来相互 验证。
[0031] 作为优选，所述外筒包括筒体、以及与筒体顶端可拆卸固定的顶盖，所述筒体与顶 盖之间采用刀口密封。外筒采用可拆卸结构，进一步方便了绝热材料的更换。所述筒体与 顶盖之间一般采用带有刀口密封结构的法兰结构。
[0032] 本发明的量热器主要有内胆，外筒组成。外筒中固定内胆，多层绝热材料包裹在内 胆上，内胆由3部分组成，上保护胆，测量胆以及下保护胆。内胆中通常注入液氮，液氮提供 冷量。上保护胆和下保护胆主要用于防止测量胆上下两个端面漏热。
[0033] 本发明测量多层绝热材料是在高真空条件下测量的，通常真空度低于l(T3Pa。